(57)【要約】【課題】  モータの回転速度の検出を安価、かつ、安定した速度に制御可能とすること。【解決手段】  電源回路１からの出力が駆動回路４によってオフ状態のとき、逆起電力検出回路２はモータの逆起電圧を検出し、それによって実速度を算出する。速度指示回路９によってミシンのモータ３の目標速度を指示し、比較回路５はその指示された目標速度と逆起電力検出回路２から得た実速度とを比較し、その比較結果を駆動回路４にフィードバックする。駆動回路４は電源回路１からの出力をオン・オフ制御によって速度指示回路９からの指示に従った電力をモータ３に供給する。このとき、目標速度及び／または実速度の速度情報に応じて、逆起電力検出回路２の時定数を切り替えるものである。【選択図】    図１
2006254582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミシンの駆動源となるモータの目標速度を指示する速度指示回路と、
前記モータに電力を供給する電源回路と、
前記電源回路からの出力をオン・オフ制御によって前記速度指示回路からの指示に従った電力を前記モータに供給するように制御する駆動回路と、
前記電源回路からの出力を前記駆動回路によってオフ状態のときに前記モータの逆起電圧を検出し、それによって実速度を算出する逆起電力検出回路と、
前記目標速度及び／または前記実速度の速度情報に応じて、前記逆起電力検出回路の出力の時定数を切り替える時定数切替回路と、
前記速度指示回路で指示した目標速度と前記逆起電力検出回路から得た実速度とを比較し、その比較結果を前記駆動回路にフィードバックする比較回路と
を具備することを特徴とするミシンのモータ制御回路。
【請求項２】
前記時定数切替回路は、起動開始時は前記速度指示回路で指示する前記モータの回転速度によって決定し、前記モータが所定速度以上で回転中には逆起電力検出回路で算出した実速度によって決定することを特徴とする請求項１に記載のミシンのモータ制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミシン用のモータの回転速度制御を行うミシンの制御回路に関するもので、特に、ミシン用のモータから、そのモータの速度を検出し、希望する目標回転速度に一致させるミシンのモータ制御回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のミシンのモータ制御回路の基本的な技術思想は、特許文献１、特許文献２に掲載のように、フォトインタラプタとエンコーダディスク（１００パルス／１回転）とを組み付け、パルス幅の計測、パルス数の計測によって速度を検出する方法を採用している。
【０００３】
また、従来のミシンのモータ制御回路において、モータの逆起電力による電圧値から速度を求める方法の基本的な技術思想も、特許文献３に掲載されている。
【０００４】
これらの基本的なモータの速度検出方法は共に公知である。
【特許文献１】特開平８−１５０２７９
【特許文献２】特開２００４−３２１７７１
【特許文献３】特開２０００−３５４３９５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１及び特許文献２等のパルス幅、パルス数の計測によって回転速度を検出する方法は、フォトインタラプタ、エンコーダディスク等の構成部品が必要であり、コスト的に高価とならざるを得ない。また、パルス幅計測用の精度の高いクロックパルスで駆動されるカウンタも必要となり、低速度から高速度まで広い領域で速度を検出するには、それを計数するカウンタ及びメモリの容量が大きくなり、高速処理回路及びメモリが必要不可欠となる。そして、仮に、高速処理機能を有するカウンタ及び高速処理回路を有していても、フォトインタラプタの出力として整形されたパルスが到来しないと実速度が正確に計測できない。
【０００６】
特許文献３等のミシンのモータ制御回路は、ミシンのモータ速度制御が周囲の環境（温度、ミシントルク等）に依存されるため、前者のパルス幅、パルス数の計測によって速度を検出する方法よりも速度制御の安定化に劣る。しかし、部品点数が少ない構成で実現でき、安価な構成とすることができるという利点がある。また、電圧検出のためリアルタイムで計測ができるという利点もある。
【０００７】
そこで、本発明は、これらの特徴を考慮してなされたもので、モータの回転速度の検出を安価、かつ、速度制御の安定化に富むミシンのモータ制御回路の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１のミシンのモータ制御回路は、ミシンの駆動源となるモータの目標速度を指示する速度指示回路と、電源回路からの出力をオン・オフ制御によって前記速度指示回路からの指示に従った電力を前記モータに供給するように制御する駆動回路と、前記電源回路からの出力を前記駆動回路によってオフ状態のときにモータの逆起電圧を検出し、それによって実速度を算出する逆起電力検出回路と、前記速度指示回路で指示した目標速度と前記逆起電力検出回路から得た実速度とを比較し、その比較結果を前記駆動回路にフィードバックする比較回路とを具備し、前記目標速度及び／または前記実速度の速度情報に応じて前記逆起電力検出回路の時定数を切り替えるものである。
【０００９】
ここで、上記速度指示回路は、ミシンの駆動源としてのモータの速度を指示する機能を有する可変抵抗器、テンキー、切替スイッチ等の入力手段を介して入力する構成とすることができる。そして、前記電源回路は、モータに電力を供給する半波整流回路、全波整流回路または他の回路構成と共に設定することにより交流回路とすることができる。
【００１０】
また、前記駆動回路は、前記電源回路からの出力をスイッチング回路のオン・オフ制御によって、前記速度指示回路からの指示に従った電力を前記モータに供給するように制御するものであり、交流回路の所定の繰り返し半波のタイミングのみでオン制御した直流とすることができる。半波整流回路、全波整流回路の出力を、所定のタイミングでオン制御する回路とすることができる。
【００１１】
そして、前記逆起電力検出回路は、前記電源回路からの出力を前記駆動回路によってオフ状態にし、モータの端子間電圧によって逆起電圧を検出するものであるが、本発明を実施する場合には、モータの回転を検出する専用のコイルから回転検出することもできる。
【００１２】
更に、前記比較回路は、前記速度指示回路から指示した目標速度と、前記逆起電力検出回路の検出回路から得た実速度とを比較する。例えば、実速度が目標速度よりも遅いとき、前記駆動回路に実速度を速めるべくフィードバックするものであり、アナログ的、ディジタル的に処理する回路とすることができる。
【００１３】
更にまた、前記駆動回路は、駆動制御回路及び駆動出力回路からなリ、前記駆動出力回路は前記電源回路の出力をスイッチング回路を介して前記モータに供給する回路であり、前記駆動制御回路は前記駆動出力回路のスイッチング回路をオン・オフ制御する制御信号を生成する回路である。
【００１４】
そして、前記逆起電力検出回路は、電圧検出回路及び検出制御回路からなリ、前記電圧検出回路は前記モータの逆起電圧を検出する回路であり、前記検出制御回路は前記電圧検出回路で検出された逆起電圧を制御対象の前記モータの速度に比例した変量として用いる回路である。
【００１５】
加えて、上記時定数切替回路は、前記逆起電力検出回路の時定数を前記モータの目標速度または実速度、目標速度及び実速度等の速度情報に応じて、逆起電力検出回路は逆起電圧の誤差が少なくなるように切り替えるものであリ、２段以上の複数段に変更可能であれば良い。
【００１６】
請求項２のミシンのモータ制御回路の前記時定数切替回路は、起動開始時は前記速度指示回路で指示する前記モータの回転速度によって決定し、前記モータが所定速度以上で回転中には逆起電力検出回路で算出した実速度によって決定するものである。上記時定数切替回路の切り替えは、実速度が望ましいが、起動開始時には低速回転であるから、そのモータの立ち上がり速度をみて、次に、実速度をもって切り替えを行うものであればよい。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１にかかるミシンのモータ制御回路においては、前記電源回路からの出力が前記駆動回路によってオフ状態のとき、逆起電力検出回路はモータの逆起電圧を検出し、それによって実速度を算出する。速度指示回路によってミシンの駆動源となるモータの目標速度を指示し、比較回路はその指示された目標速度と前記逆起電力検出回路から得た実速度とを比較し、その比較結果を前記駆動回路にフィードバックする。駆動回路は電源回路からの出力をオン・オフ制御によって前記速度指示回路からの指示に従った電力を前記モータに供給する。このとき、前記目標速度及び／または前記実速度の速度情報に応じて、前記逆起電力検出回路の時定数を切り替える。
【００１８】
したがって、低速回転時のモータ逆起電圧に対して、時定数を大きくすることにより、検出電圧を高くし、信号を読みやすくすることが可能となり、モータの回転速度に応じて、逆起電力検出回路の時定数を切り替えるものであるから、高速速度から低速速度まで検出が可能となり、安定した速度制御を行うことができる。
【００１９】
請求項２にかかるミシンのモータ制御回路においては、起動開始時は速度指示回路で指示するモータの回転速度によって逆起電力検出回路の時定数を決定し、前記モータが所定速度以上で回転中には逆起電力検出回路で算出した実速度によって逆起電力検出回路の時定数を決定するものである。上記時定数切替回路の切り替えは、実速度が望ましいが、起動開始時には低速回転であるから、その立ち上がりをみて、次に、実速度をもって切り替えを行うものであるから、検出速度に応じた安定した速度制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路について、図を用いて説明する。
【００２１】
［実施の形態１]
図１は本発明の実施の形態１のミシンのモータ制御回路の構成を示す概念図、図２は本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路の構成を示す具体的な回路構成図である。また、図３は本発明の実施の形態１のミシンのモータ制御回路の各回路信号の波形図であり、図４は本発明の実施の形態１のミシンのモータ制御回路の逆起電力検出回路のモータの実速度とモータ逆起電圧信号との特性図である。
【００２２】
図１及び図２において、電源回路１は、直流電動機からなるモータ３に電力を供給する商用電源１１及びその整流回路１０からなる。この整流回路１０としては、全波整流回路、半波整流回路の使用が可能である。本発明を実施する場合には、整流回路の使用に限定されるものではなく、後述する駆動回路４に交流のスイッチング特性を持たせれば、交流回路の使用も可能となる。
【００２３】
逆起電力検出回路２は、電源回路１からの出力を駆動回路４によってオフ状態のタイミングでモータ３の逆起電圧を検出する回路であり、具体的には、モータ３の逆起電圧を光として検出する電圧検出回路２Ａと、電圧検出回路２Ａで検出された逆起電圧を制御対象のモータ３の実速度Ｎ（実際の速度）に比例する変量（アナログ値）を得る検出制御回路２Ｂからなる。そして、モータ３は、直流電動機でＰＷＭ信号等の制御電流によって速度制御が可能なものである。
【００２４】
また、駆動回路４は、電源回路１からの出力をオン・オフ制御によって速度指示回路９からの指示に従った電力をモータ３に供給するように制御するもので、特定のタイミングでオン・オフ制御することができる。この駆動回路４は、電源回路１の出力はスイッチング素子ＭＯＳを介してモータ３に供給する駆動出力回路４Ａと、駆動出力回路４Ａのスイッチング素子ＭＯＳをオン・オフ制御する光制御信号を生成する駆動制御回路４Ｂからなっている。
【００２５】
なお、ここでスイッチング素子ＭＯＳは、本発明のスイッチング回路を構成するもので、他にトランジスタ等の素子、アナログゲート等のゲートとすることもできる。
【００２６】
本実施例では、駆動回路４に入力する比較回路５の出力を、パルス幅制御し、所定の単位パルス幅だけ増減して、モータ３を指定の目標速度ｎに合わせるものである。
【００２７】
時定数切替回路６は、速度指示回路９からの目標速度ｎ及び／または逆起電力検出回路２からの実速度Ｎの速度情報に応じて逆起電力検出回路２の出力に応じた時定数（減衰率の逆数）を切り替える回路である。ここでは、放電抵抗Ｒ3と放電抵抗Ｒ10の並列抵抗のとき、時定数が小さい、また、放電抵抗Ｒ3のみのとき、時定数が大きいと記載する。
【００２８】
速度指示回路９は、ミシンの駆動源としてのモータ３の目標速度ｎを可変抵抗器、テンキー、切替スイッチとして入力する入力手段を含む回路である。
【００２９】
また、ＡＤ入力端子付のマイクロプロセッサからなる比較回路５は、速度指示回路９から指示した目標速度ｎと、逆起電力検出回路２から得た実速度Ｎとを比較し、その比較結果が実際の目標速度ｎが指示した速度よりも低いとき、駆動回路４に実速度Ｎを高めるべく制御量をフィードバックし、また、その比較結果が目標速度ｎよりも実速度Ｎが高いとき、駆動回路４に実速度Ｎを抑えるべく制御量をフィードバックさせる回路である。
【００３０】
更に、前述の電源回路１からの出力をスイッチング素子ＭＯＳを介してモータ３に供給する駆動出力回路４Ａとモータ３の逆起電圧を検出する電圧検出回路２Ａとは、駆動出力回路４Ａのスイッチング素子ＭＯＳをオン・オフ制御する制御信号を生成する駆動制御回路４Ｂ及び電圧検出回路２Ａで検出されたモータ３の回転速度に比例する変量として得る検出制御回路２Ｂとの間が、フォトカプラ７，８によって信号伝達が自在で、かつ、電気的に絶縁された結合状態となっている。
【００３１】
更に、主に、図２の本実施の形態１のミシンのモータ制御回路の具体的構成に基づき説明する。
【００３２】
図２において、電源回路１は、商用電源１１及びその全波整流回路１０からなり、モータ３の一方の端子にその電力を供給している。また、モータ３の他方の端子は、駆動出力回路４Ａのスイッチング素子ＭＯＳに接続されており、スイッチング素子ＭＯＳがオンのときに、電力が供給されるようになっている。
【００３３】
なお、光結合している受光素子８ｂ、抵抗Ｒ1、スイッチング素子ＭＯＳは、駆動出力回路４Ａを構成し、光結合している受光素子８ｂの入力信号で、抵抗Ｒ1の端子電圧を変更させ、スイッチング素子ＭＯＳがスイッチング動作を行うように構成されている。
【００３４】
また、モータ３の逆起電圧は、モータ３の端子間に接続された制限抵抗Ｒ2と直列接続された発光素子７ａの光量として検出される。なお、これらモータ３の端子間に接続された制限抵抗Ｒ2と直列接続された発光素子７ａは、モータ３の逆起電圧を発光素子７ａの光量として検出する電圧検出回路２Ａを構成する。
【００３５】
発光素子７ａは、受光素子７ｂと共にフォトカプラ７を構成する。発光素子７ａの発光は、受光素子７ｂで検出され、受光タイミングに応じた電流がコンデンサＣ1に充電される。受光タイミングとは、駆動回路４の出力をオフにしたとき、即ち、比較回路５の出力が“Ｈ”になったとき、ベース抵抗Ｒ7を介してトランジスタＴＲ2をオンとしたタイミングのときのみ、受光素子７ｂ、トランジスタＴＲ2、コンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3との並列回路に電流が流れ、コンデンサＣ1の充電は受光素子７ｂの出力に依存する。なお、コンデンサＣ1の充電は、放電抵抗Ｒ3を介して放電される。
【００３６】
したがって、受光素子７ｂ、トランジスタＴＲ2、コンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3の並列回路からなる回路は、電圧検出回路２Ａで検出された逆起電圧を制御対象のモータ３の実速度Ｎに比例する変量とする検出制御回路２Ｂを構成している。コンデンサＣ1の電圧は、比較回路５として機能するマイクロプロセッサのアナログ入力に接続されており、そこでＡＤ変換され、ディジタル処理される。
【００３７】
コンデンサＣ1の電圧は、更に、抵抗Ｒ10及びスイッチング動作するトランジスタＴＲ3の直列回路を介して放電する回路が形成される。この回路は、比較回路５のプルアップ抵抗Ｒ11でプルアップされている出力で、トランジスタＴＲ3が動作するようになっている。したがって、比較回路５として機能するマイクロプロセッサの比較出力が“Ｈ”のとき、トランジスタＴＲ3がオンとなり、抵抗Ｒ10によってコンデンサＣ1の電荷が放電される回路が付加される。
【００３８】
即ち、抵抗Ｒ10及びトランジスタＴＲ3、プルアップ抵抗Ｒ11から構成される回路は、時定数切替回路６を構成し、コンデンサＣ1の放電時定数を変化させる。例えば、比較回路５の出力が“Ｈ”のとき、トランジスタＴＲ3がオンとなり、放電抵抗Ｒ10によってもコンデンサＣ1の電荷が放電され、放電抵抗Ｒ3と放電抵抗Ｒ10の並列抵抗によって放電が行われる。なお、比較回路５の出力が“Ｌ”のときは、トランジスタＴＲ3がオフとなり、放電抵抗は抵抗Ｒ3のみとなる。
【００３９】
そして、駆動出力回路４Ａの受光素子８ｂは、トランジスタＴＲ1と抵抗Ｒ4と直列接続された発光素子８ａからの光信号を受光するように光結合されている。なお、この発光素子８ａと受光素子８ｂはフォトカプラ８を構成する。トランジスタＴＲ1はプルアップ抵抗Ｒ5及びベース抵抗Ｒ6に接続されており、比較回路５として機能するマイクロプロセッサの比較出力が"Ｌ"になったとき、トランジスタＴＲ1がオンし、発光素子８ａを発光させ、また、比較回路５の比較出力が"Ｈ"になったとき、トランジスタＴＲ1がオフし、発光素子８ａが発光を停止する。
【００４０】
ここで、トランジスタＴＲ1と抵抗Ｒ4と直列接続された発光素子８ａ、トランジスタＴＲ1のプルアップ抵抗Ｒ5及びベース抵抗Ｒ6は、駆動制御回路４Ｂを構成する。
【００４１】
因みに、比較回路５の比較出力が"Ｌ"になったとき、トランジスタＴＲ1がオンし、発光素子８ａが発光し、受光素子８ｂによって抵抗Ｒ1の電圧降下により、スイッチング素子ＭＯＳがオンとなる。同時に、比較回路５の比較出力が"Ｌ"になったとき、トランジスタＴＲ2はオフし、発光素子７ａの発光はコンデンサＣ1の充電に無関係となる。比較回路５の比較出力が“Ｈ”になったとき、トランジスタＴＲ1がオフし、発光素子８ａを消灯し、スイッチング素子ＭＯＳがオフとなる。同時に、比較回路５の比較出力が“Ｈ”になったとき、トランジスタＴＲ2はオンし、発光素子７ａの発光はコンデンサＣ1の充電に寄与される。
【００４２】
速度指示回路９は、ミシンの駆動源としてのモータ３の目標速度ｎを指示する機能を有するテンキーを入力手段として含む回路である。比較回路５は、コンデンサＣ1の電圧のディジタル値と速度指示回路９から入力した目標速度ｎのディジタル値とをディジタル比較し、その比較結果が速度指示回路９から入力した目標速度ｎよりも実速度Ｎが低いとき、駆動回路４に実速度Ｎを高めるべく比較回路５の比較出力の"Ｈ"、“Ｌ”の制御量をフィードバックし、また、その比較結果が速度指示回路９から入力した目標速度ｎよりも実速度Ｎが高いとき、駆動回路４に実速度Ｎを抑えるべく比較回路５の比較出力の"Ｈ"、“Ｌ”の制御量をフィードバックする。
【００４３】
比較回路５の入力となっている抵抗Ｒ0、コンデンサＣ0は、電源回路１の波形と駆動回路４の出力のタイミングを一致させるためのタイミング回路である。
【００４４】
このタイミング回路は、比較回路５をマイクロプロセッサ等で構成する場合には、自己の電源電圧から検出することもできる。また、電源回路１の整流回路のリップル率を少なくすることにより、この回路を省略することもできる。
【００４５】
次に、本実施の形態１のミシンのモータ制御回路動作について、波形を用いて説明する。
【００４６】
電源回路１からは、全波整流によって図３（ａ）に示す出力波形が得られる。速度指示回路９により目標速度を入力する。速度指示回路９で入力された目標速度ｎは、比較回路５に入力される。また、モータ３には、図３（ｄ）に示すモータ３の端子電圧が発生する。このモータ３の端子電圧は、制限抵抗Ｒ2を介してフォトカプラ７の発光素子７ａ側へ供給される。したがって、モータ３に電力が加えられていないときを選択することにより、フォトカプラ７の発光素子７ａは、モータ３の実速度Ｎに応じた逆起電圧を受光素子７ｂに与えることができる。
【００４７】
したがって、逆起電力検出回路２により、モータ３の実速度Ｎに応じたコンデンサＣ1のモータ逆起電圧信号ｅが比較回路５に入力される。このコンデンサＣ1のモータ逆起電圧信号ｅは、図４に示すように、ミシンのモータ３の実速度Ｎに応じて、低速回転時は低い電圧、高速になるほど高い電圧となる。このモータ逆起電圧信号ｅはモータ３の実速度Ｎとして与えられる。
【００４８】
ここで、速度指示信号として与えられる目標速度ｎと、モータ逆電圧起信号から求めた実速度Ｎとの比較を比較回路５で行うことにより、モータ３を目標速度ｎに引き込むための出力が決定され、駆動回路４から図３（ｃ）に示すモータ駆動信号が出力される。このモータ駆動信号により、モータ３の速度を制御して、一定の速度（目標速度ｎ）とすることができる。なお、図３（ｃ）に示すモータ駆動信号は、タイミングＴ1が“Ｈ”でオフ出力、タイミングＴ2が“Ｌ”でオン出力となる。
【００４９】
逆起電力検出回路２で検出されるモータ逆起電圧信号ｅは、モータ３の端子間に発生する電圧を、フォトカプラ７の発光素子７ａと受光素子７ｂを介して、トランジスタＴＲ2がオンのタイミングのみ充電された並列接続されたコンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3による積分値のアナログ電圧として現れ、比較回路５のアナログ端子に入力されている。この並列接続されたコンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3のモータ逆起電圧信号ｅは、モータ３の低速回転時は低い電圧、高速になるほど高い電圧となる。
【００５０】
即ち、高速回転時は、逆起電圧は大きくなり、フォトカプラ７の発光素子７ａ側の電流は多くなり、フォトカプラ７の受光素子７ｂ側の電流も大きくなり、並列接続されたコンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3の並列接続された電圧は高くなる。逆に、低速回転時は、逆起電圧は小さくなり、フォトカプラ７の発光素子７ａ側の電流は少なくなり、フォトカプラ７の受光素子７ｂ側の電流も少なくなり、並列接続されたコンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3の電圧は低くなる。したがって、図３（ｄ）に示すタイミングｔの繰り返しの積分値によって、モータ３の実速度Ｎに比例した出力となる。
【００５１】
ここで、時定数切替回路６によって放電抵抗Ｒ10を接続し、コンデンサＣ1の放電時定数を低下させたとする。
【００５２】
逆起電力検出回路２で検出されるモータ逆起電圧信号ｅは、トランジスタＴＲ2がオンのタイミングのときのみ充電された並列接続されたコンデンサＣ1、放電抵抗Ｒ3及び放電抵抗Ｒ10の並列回路による積分値のアナログ電圧として現れる。この並列接続されたコンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3、放電抵抗Ｒ10のモータ逆起電圧信号ｅは、モータ３の速度に応じて、低速回転時は低い電圧、高速になるほど高い電圧となるが、放電抵抗Ｒ3のみの場合と比較して、その積分値は低い電圧となる。
【００５３】
そこで、図４に示すように、モータ３の実速度Ｎに対して高速度特性と低速度特性とを用意し、低速度特性のとき、時定数切替回路６によってコンデンサＣ1に対して放電抵抗Ｒ3のみとして、モータ３の回転数に対する逆起電力検出回路２で検出されるモータ逆起電圧信号ｅを大きくする。また、高速度特性のとき、時定数切替回路６によってコンデンサＣ1に対して放電抵抗Ｒ3及び放電抵抗Ｒ10の並列抵抗として、モータ３の回転数に対する逆起電力検出回路２で検出されるモータ逆起電圧信号ｅを小さくする。例えば、特定の実速度Ｎ0では、時定数切替回路６によって高速度特性のときモータ逆起電圧信号ｅLとなり、また、低速度特性のときモータ逆起電圧信号ｅHとなる。
【００５４】
コンデンサＣ1のモータ逆起電圧信号ｅは、比較回路５に入力され、そこで速度指示回路９で入力された目標速度ｎと比較され、比較回路５から駆動回路４を介して図３（ｃ）に示すモータ３の実速度Ｎを所望の目標速度ｎにすべくモータ駆動信号が出力される。即ち、モータ駆動信号は、駆動制御回路４ＢのトランジスタＴＲ1、フォトカプラ８、スイッチング素子ＭＯＳと伝達され、スイッチング素子ＭＯＳを図３（ｃ）に示すモータ駆動信号でオン・オフ制御し、モータ３への電力の供給を制御し、結果、モータ３の速度を定速度に制御する。ここで、図３の（ｃ）のＴ1期間中はスイッチング素子ＭＯＳがオフであり、Ｔ2期間中はスイッチング素子ＭＯＳがオンとなる。したがって、モータ３の端子間の電圧は、図３（ｂ）のようになる。
【００５５】
前述の逆起電力検出回路２は、スイッチング素子ＭＯＳがオフしている図３（ｃ）のＴ1期間は、モータ３の回転維持状態によってモータ逆起電圧が発生し、図３（ｄ）のｔ期間の積分値だけ、この電圧を読み取り、モータ３の実速度Ｎとして回転速度が読み取られる。
【００５６】
なお、フォトカプラ７，８は、電圧検出回路２Ａ及び駆動出力回路４Ａと検出制御回路２Ｂ及び駆動制御回路４Ｂとを絶縁する構造とすることにより、欧州のクラスIIの絶縁構
造への対応、検出制御回路２Ｂ及び駆動制御回路４Ｂの安全性の向上、安価なミシンの制御回路が実現できる。特に、フォトカプラ７，８を使用することによって、比較的低い電圧を使用する検出制御回路２Ｂ及び駆動制御回路４Ｂを絶縁しながら信号のみ伝達することが可能となる。
【００５７】
次に、ＡＤ入力端子付のマイクロプロセッサからなる比較回路５による制御について説明する。
【００５８】
図５は本発明の実施の形態１のミシンのモータ制御回路の制御を示すフローチャートの説明図である。なお、このルーチンはモータ３の駆動毎にコールされる。
【００５９】
まず、ステップＳ１で目標速度ｎを速度指示回路９から入力し、ステップＳ２で現在の目標速度ｎが時定数の切り替えをする標準的な閾値速度ＮＴ以下であるか判断し、ステップＳ２で現在の目標速度ｎが閾値速度ＮＴ以下であると判断したとき、ステップＳ３で時定数切替回路６の入力を“Ｌ”とし、トランジスタＴＲ3をオフとし、コンデンサＣ1に対し、放電抵抗Ｒ3のみの回路とする。また、ステップＳ２で現在の目標速度ｎが閾値速度ＮＴ以下でないと判断したとき、ステップＳ４で時定数切替回路６の入力を“Ｈ”とし、トランジスタＴＲ3をオンとし、コンデンサＣ1に対して放電抵抗Ｒ3及び放電抵抗Ｒ10の並列回路とする。
【００６０】
ステップＳ５で逆起電力検出回路２のモータ逆起電圧信号ｅを比較回路５のアナログ入力に入力し、ＡＤ変換の後、モータ３の実速度Ｎの計算を行う。そして、ステップＳ６で実速度Ｎと目標速度ｎとの比較を行い、実速度Ｎが目標速度ｎ未満のとき、ステップＳ７で駆動回路４のオン時間出力の時間を長くし、また、ステップＳ８で実速度Ｎが目標速度ｎを越えていると判断されたとき、ステップＳ９で駆動回路４のオン時間出力のパルス幅出力を短くし、ステップＳ６で実速度Ｎが目標速度ｎ未満でなく、ステップＳ８で実速度Ｎが目標速度ｎを越えていると判断されないとき、実速度Ｎが目標速度ｎに等しいので、そのままステップＳ１からのルーチンに戻る。
【００６１】
このように、本実施の形態１の比較回路５の制御は、時定数切替回路６の時定数の切り替えを、速度指示回路９に設定した目標速度ｎが所定の閾値速度ＮＴよりも高いか低いかによって切り替えを行うことができる。
【００６２】
次に、ＡＤ入力端子付のマイクロプロセッサからなる比較回路５による制御の他の事例について説明する。
【００６３】
図６は本発明の実施の形態２のミシンのモータ制御回路の制御を示すフローチャートの説明図である。なお、このルーチンは実施の形態１と同様、モータ３の駆動毎にコールされる。
【００６４】
まず、ステップＳ１１で目標速度ｎを速度指示回路９から入力し、ステップＳ１２で現在の実速度Ｎが目標速度ｎの８割まで回転速度が上がっているか判断する。ステップＳ１２で目標速度ｎの８割まで回転速度が上がっていないとき、ステップＳ１３で目標速度ｎが閾値速度ＮＴ以下であるか判断し、ステップＳ１３で現在の目標速度ｎが閾値速度ＮＴ以下であると判断したとき、ステップＳ１４で時定数切替回路６の入力を“Ｌ”とし、トランジスタＴＲ3をオフとし、コンデンサＣ1に対して放電抵抗Ｒ3のみの回路とする。また、ステップＳ１３で目標速度ｎが閾値速度ＮＴ以下でないと判断したとき、ステップＳ１５で時定数切替回路６の入力を“Ｈ”とし、トランジスタＴＲ3をオンとし、コンデンサＣ1に対して放電抵抗Ｒ3及び放電抵抗Ｒ10の並列抵抗回路とする。
【００６５】
また、ステップＳ１２で現在の実速度Ｎが目標速度ｎの８割まで回転速度が上がっていると判断したとき、ステップＳ１６で実速度Ｎが閾値速度ＮＴ以下であるか判断し、ステップＳ１６で現在の実速度Ｎが閾値速度ＮＴ以下であると判断したとき、ステップＳ１８で時定数切替回路６の入力を“Ｌ”とし、トランジスタＴＲ3をオフとし、コンデンサＣ1に対して放電抵抗Ｒ3のみの回路とする。また、ステップＳ１６で実速度Ｎが閾値速度ＮＴ以下でないと判断したとき、ステップＳ１７で時定数切替回路６の入力を“Ｈ”とし、トランジスタＴＲ3をオンとし、コンデンサＣ1に対して放電抵抗Ｒ3及び放電抵抗Ｒ10の並列回路とする。
【００６６】
ステップＳ１９で逆起電力検出回路２のモータ逆起電圧信号ｅを比較回路５のアナログ入力に入力し、ＡＤ変換した後、モータ３の実速度Ｎの計算を行う。ステップＳ２０で実速度Ｎと目標速度ｎとの比較を行い、実速度Ｎが目標速度ｎ未満のとき、ステップＳ２１で駆動回路４のオン時間出力のパルス幅出力を長くし、また、ステップＳ２２で実速度Ｎが目標速度ｎを越えていると判断されたとき、ステップＳ２３で駆動回路４のオン時間出力のパルス幅出力を短くし、ステップＳ２０で実速度Ｎが目標速度ｎ未満でなく、ステップＳ２２で実速度Ｎが目標速度ｎを越えていると判断されないとき、実速度Ｎが目標速度ｎに等しいので、そのままステップＳ１１からのルーチンに戻る。
【００６７】
このように、本実施の形態２の比較回路５の制御は、時定数切替回路６の時定数の切り替えを、速度指示回路９に設定した目標速度ｎが所定の閾値速度ＮＴよりも単純に高いか低いかによるものではなく、モータ３の回転開始初期には、目標速度ｎが所定の閾値速度ＮＴよりも単純に高いか低いかで判断し、その後、実速度Ｎの値が所定の閾値速度ＮＴよりも高いか低いかを基に時定数を決定するものである。
【００６８】
更に、ＡＤ入力端子付のマイクロプロセッサからなる比較回路５による制御の他の事例について説明する。
【００６９】
図７は本発明の実施の形態３のミシンのモータ制御回路の制御を示すフローチャートの説明図である。なお、このルーチンは図６のステップＳ１２からステップＳ１９前までのルーチンに置き代えて使用される。
【００７０】
ステップＳ３１で時定数切替回路６の時定数が大に設定されているか判断する。これは、初期設定で、時定数切替回路６の時定数が大（比較回路５の出力が“Ｌ”）または小（比較回路５の出力が“Ｈ”）に設定するものである。時定数切替回路６の時定数が大なとき、ステップＳ３２で目標速度ｎが閾値速度ＮＴ以上か判断し、また、ステップＳ３３で実速度Ｎが閾値速度ＮＴ以上か判断し、目標速度ｎが閾値速度ＮＴ以上でないか、ステップＳ３３で実速度Ｎが閾値速度ＮＴ以上でないと判定されたとき、時定数切替回路６の時定数が大のままこのルーチンを通り抜ける。
【００７１】
しかし、ステップＳ３２目標速度ｎが閾値速度ＮＴ以上、ステップＳ３３で実速度Ｎが閾値速度ＮＴ以上と判断されたときは、ステップＳ３４で時定数切替回路６の入力を“Ｈ”とし、トランジスタＴＲ3をオンとし、コンデンサＣ1に対して放電抵抗Ｒ3及び放電抵抗Ｒ10の並列抵抗回路とし、時定数を小さくする。
【００７２】
また、ステップＳ３１で時定数切替回路６の時定数が小と判断されたとき、ステップＳ３５で目標速度ｎが閾値速度ＮＴ以上か判断し、ステップＳ３６で実速度Ｎが閾値速度ＮＴ以上か判断する。目標速度ｎが閾値速度ＮＴ以上のとき、及び実速度Ｎが閾値速度ＮＴ以上と判定されたとき、時定数切替回路６の時定数が小のままこのルーチンを通り抜ける。
【００７３】
ステップＳ３５で目標速度ｎが閾値速度ＮＴ以上でないと判断し、ステップＳ３６で実速度Ｎが閾値速度ＮＴ以上でないと判断したとき、実速度Ｎを尊重し、ステップＳ３７で時定数切替回路６の入力を“Ｌ”とし、トランジスタＴＲ3をオフとし、コンデンサＣ1に対して放電抵抗Ｒ3のみの回路とし、時定数切替回路６の時定数を大に切り替える。
【００７４】
このように、本実施の形態３の比較回路５の制御は、時定数切替回路６の時定数の切り替えを、速度指示回路９に設定した目標速度ｎとモータ３の実速度Ｎを用いて決定することができる。
【００７５】
更に、ＡＤ入力端子付のマイクロプロセッサからなる比較回路５による制御の他の事例について説明する。
【００７６】
図８は本発明の実施の形態３のミシンのモータ制御回路の駆動制御を示すフローチャートの説明図である。なお、このルーチンは図５及び図６の駆動回路４のオン時間制御に使用されるものである。
【００７７】
ステップＳ４１で目標速度ｎから実速度Ｎを減算し、速度偏差値△ｎを計算する。ステ
ップＳ４２で時定数切替回路６の時定数が大になっているか判断する。そして、時定数切替回路６の時定数が小になっているときには、高速度特性のみにおける速度偏差値△ｎの
補正として、ステップＳ４３で速度偏差値△ｎに制御量αだけ加算した値とし、ステップ
Ｓ４４で制御量の計算を行う。しかし、ステップＳ４２で時定数切替回路６の時定数が大になっているときには、低速度特性における速度偏差値△ｎは、補正することなく、その
まま使用して、ステップＳ４４で制御量の計算を行う。
【００７８】
このように制御量を変更させることによって、モータ３の回転速度制御の応答性をよくすることができる。
【００７９】
上記実施の形態のミシンのモータ制御回路は、ミシンの駆動源となるモータ３の目標速度を指示する速度指示回路９と、モータ３に電力を供給する電源回路１と、電源回路１からの出力をオン・オフ制御によって速度指示回路９からの指示に従った電力をモータ３に供給するように制御する駆動制御回路４Ｂ及び駆動出力回路４Ａからなる駆動回路４と、電源回路１からの出力を駆動回路４によってオフ状態のときにモータ３の逆起電圧を検出し、それによって実速度Ｎを算出する電圧検出回路２Ａ及び検出制御回路２Ｂからなる逆起電力検出回路２と、目標速度ｎ及び／または実速度Ｎの速度情報に応じて、逆起電力検出回路２の出力の時定数を切り替える時定数切替回路６と、速度指示回路９で指示した目標速度ｎと逆起電力検出回路２から得た実速度Ｎとを比較し、その比較結果を駆動回路４にフィードバックする比較回路５とを具備するものである。また、時定数切替回路６は、起動開始時は速度指示回路９で指示するモータ３の回転速度によって決定し、モータ３が所定速度以上で回転中には逆起電力検出回路２で算出した実速度Ｎによって決定するものである。
【００８０】
上記実施の形態のミシンのモータ制御回路は、低速回転時の低いモータ逆起電圧に対して、時定数を大きくすることにより、検出電圧を高くし、信号を読みやすくすることが可能となり、モータ３の速度に応じて、逆起電力検出回路２の時定数を切り替えるものであるから、高速速度から低速速度まで検出が可能となり、安定した速度制御を行うことができる。
【００８１】
また、上記実施の形態のミシンのモータ制御回路は、起動開始時は速度指示回路９で指示するモータ３の速度によって逆起電力検出回路２の時定数を決定し、モータ３が所定速度以上で回転中には逆起電力検出回路２で算出した実速度Ｎによって逆起電力検出回路２の時定数を決定するものである。上記時定数切替回路６の切り替えは、実速度Ｎが望ましいが、起動開始時には低速回転であるから、そのモータ３の立ち上がりをみて、次に、実速度Ｎをもって切り替えを行うものであるから、検出速度に応じた安定した速度制御が可能となる。
【００８２】
上記実施の形態においては、スイッチング回路としてスイッチング素子ＭＯＳを使用しているが、本発明を実施する場合には、アナログゲート等のゲート回路及びトランジスタ等の半導体素子の使用が可能である。
【００８３】
上記実施の形態のミシンのモータ制御回路は、比較回路５としてマイクロプロセッサ（マイコン）を使用しているが、積極的にＡＤ変換回路、比較回路５、速度指示回路９は、マイクロプロセッサ内の処理とすることができる。また、マイクロプロセッサ内処理とした場合には、自己でタイミングを得ている信号は外部から入力する必要がなくなる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、ミシン用のモータの速度制御を行うミシンの制御回路として説明したが、本発明はミシン用に限定されるものでなく、一般のモータについても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】図１は本発明の実施の形態１のミシンのモータ制御回路の構成を示す概念図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１のミシンのモータ制御回路の構成を示す具体的な回路構成図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態１のミシンのモータ制御回路の各回路信号の波形図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態１のミシンのモータ制御回路の逆起電力検出回路のモータの実速度とモータ逆起電圧信号との特性図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態１のミシンのモータ制御回路の制御を示すフローチャートの説明図である。
【図６】図６は本発明の実施の形態２のミシンのモータ制御回路の制御を示すフローチャートの説明図である。
【図７】図７は本発明の実施の形態３のミシンのモータ制御回路の制御を示すフローチャートの説明図である。
【図８】図８は本発明の実施の形態３のミシンのモータ制御回路の駆動制御を示すフローチャートの説明図である。
【符号の説明】
【００８６】
１    電源回路
２    逆起電力検出回路
３    モータ
４    駆動回路
５    比較回路
６    時定数切替回路
９    速度指示回路
【図１】
2006254582.tif 000003
【図２】
2006254582.tif 000004
【図３】
2006254582.tif 000005
【図４】
2006254582.tif 000006
【図５】
2006254582.tif 000007
【図６】
2006254582.tif 000008
【図７】
2006254582.tif 000009
【図８】
2006254582.tif 000010