(57)【要約】【課題】モータの電磁誘導による逆起電力に基づいてモータの駆動量を導出するミシンのモータ制御装置において、モータがロック状態である場合におけるモータの駆動量の誤検出を抑制すること。【解決手段】ミシンのモータ制御装置１のモータ駆動量制御部３５は、第一スイッチング素子Ｓｗ１がモータＭへの電源電力の供給を行うオン状態である場合に、第二スイッチング素子Ｓｗ２を、モータＭの逆起電力に応じた電圧および電源電力に応じた電圧である出力電圧の出力を規制するオン状態とするように切替を行うとともに、第一スイッチング素子Ｓｗ１にオン状態から電源電力の供給を規制するオフ状態に切り替える第一オフ信号を出力した場合、第一オフ信号を出力した第一時点から第一所定時間Ｔｓ１経過した第二時点に、オン状態である第二スイッチング素子Ｓｗ２に対して出力電圧の出力を行うオフ状態に切り替える制御指令を出力する。【選択図】  図３
2018117912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミシンの駆動源であるモータに電力を供給する電源部と、前記電源部からの電力である電源電力の供給を行うオン状態および前記電源電力の供給を規制するオフ状態を有する第一スイッチング素子とを備えた電力供給部と、
前記第一スイッチング素子がオン状態からオフ状態に切り替えられた場合に、前記モータの電磁誘導による逆起電力に応じた電圧である逆起電圧を出力電圧として出力を行うとともに、前記モータに前記電源電力が供給されている場合に、前記電源電力に応じた電圧である電源電圧を前記出力電圧として出力を行う電圧出力部と、
前記電圧出力部によって出力された前記出力電圧を取得する出力電圧取得部と、
前記出力電圧取得部によって取得された前記出力電圧から、前記モータの実際の駆動量である実駆動量を導出する実駆動量導出部と、
前記実駆動量導出部によって導出された前記実駆動量に基づいて、前記第一スイッチング素子のオン状態とオフ状態との切替を行うことにより、前記モータの駆動量を制御するモータ駆動量制御部と、を備えたミシンのモータ制御装置であって、
前記電圧出力部は、
オン状態である場合に前記出力電圧の出力を規制し、オフ状態である場合に前記出力電圧の出力を行う第二スイッチング素子を備え、
前記モータ駆動量制御部は、
前記第一スイッチング素子がオン状態である場合に前記第二スイッチング素子をオン状態とするように切替を行い、
前記第一スイッチング素子をオン状態からオフ状態に切り替える制御指令であるオフ信号を出力した第一時点から第一所定時間経過した第二時点に、前記第二スイッチング素子をオン状態からオフ状態に切り替える制御指令を出力するミシンのモータ制御装置。
【請求項２】
前記第一所定時間は、前記オフ信号が出力された前記第一時点から、前記第一スイッチング素子がオフ状態となる時点までの時間であるターンオフ時間以上の時間に設定されている請求項１に記載のミシンのモータ制御装置。
【請求項３】
前記実駆動量導出部によって導出された前記実駆動量が所定駆動量以下である場合、前記モータが駆動不能なロック状態であると検出するモータロック検出部をさらに備えている請求項１または請求項２に記載のミシンのモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミシンのモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミシンのモータ制御装置の一形式として特許文献１および特許文献２に示されているものが知られている。特許文献１のミシンのモータ制御装置は、ミシンの駆動源となるモータ、モータに出力される電力をオンオフ制御してモータの回転速度を調整する駆動回路、および、モータへ出力される電力がオフ状態である場合にモータの電磁誘導による逆起電力に応じた電圧を検出して、モータの回転速度を算出する逆起電力検出回路を備えている。また、特許文献２のミシンのモータ制御装置についても同様に、モータへ出力される電力がオフ状態である場合にモータの電磁誘導による逆起電力に応じた電圧を検出して、モータの回転速度を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２５４５８２号公報
【特許文献２】特開２００９−２０７３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したミシンのモータ制御装置において、モータが駆動していないロック状態である場合、モータの電磁誘導による逆起電力が発生しないため、逆起電力検出回路によって検出される逆起電力に応じた電圧がゼロとなる。これにより、モータ制御装置は、モータがロック状態であると検出する。しかしながら、各回路の構成によっては、モータに出力される電源電力をオンオフ制御するスイッチング素子のオン状態からオフ状態となるまでのターンオフ時間が比較的長いために、ターンオフ時間内にモータに電源電力が供給され、この電源電力に応じた電圧が逆起電力検出回路によって検出される場合がある。この場合、モータがロック状態であるにもかかわらず、逆起電力検出回路によって検出される電圧がゼロより大きくなるため、モータが駆動していると誤検出されることが考えられる。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した課題を解消するためになされたもので、モータの電磁誘導による逆起電力に基づいてモータの駆動量を導出するミシンのモータ制御装置において、モータがロック状態である場合におけるモータの駆動量の誤検出を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に係るミシンのモータ制御装置は、ミシンの駆動源であるモータに電力を供給する電源部と、電源部からの電力である電源電力の供給を行うオン状態および電源電力の供給を規制するオフ状態を有する第一スイッチング素子とを備えた電力供給部と、第一スイッチング素子がオン状態からオフ状態に切り替えられた場合に、モータの電磁誘導による逆起電力に応じた電圧である逆起電圧を出力電圧として出力を行うとともに、モータに電源電力が供給されている場合に、電源電力に応じた電圧である電源電圧を出力電圧として出力を行う電圧出力部と、電圧出力部によって出力された出力電圧を取得する出力電圧取得部と、出力電圧取得部によって取得された出力電圧から、モータの実際の駆動量である実駆動量を導出する実駆動量導出部と、実駆動量導出部によって導出された実駆動量に基づいて、第一スイッチング素子のオン状態とオフ状態との切替を行うことにより、モータの駆動量を制御するモータ駆動量制御部と、を備えたミシンのモータ制御装置であって、電圧出力部は、オン状態である場合に出力電圧の出力を規制し、オフ状態である場合に出力電圧の出力を行う第二スイッチング素子を備え、モータ駆動量制御部は、第一スイッチング素子がオン状態である場合に第二スイッチング素子をオン状態とするように切替を行い、第一スイッチング素子をオン状態からオフ状態に切り替える制御指令であるオフ信号を出力した第一時点から第一所定時間経過した第二時点に、第二スイッチング素子をオン状態からオフ状態に切り替える制御指令を出力する。
【発明の効果】
【０００７】
モータがロック状態である場合においては、モータの電磁誘導による逆起電力が発生しないため、第一スイッチング素子がオフ状態であっても、逆起電圧が出力電圧として電圧出力部から出力されない。また、この場合において、オン状態である第一スイッチング素子に対してオフ信号が出力されたとき、第一スイッチング素子がオン状態からオフ状態への切り替るまでの時間であるターンオフ時間内には、モータに電源電力が供給される。よって、このとき、第一スイッチング素子に対するオフ信号が出力された第一時点と同時に第二スイッチング素子がオン状態からオフ状態に切り替えられた場合、ターンオフ時間内にて電圧出力部から電源電圧が出力電圧として出力される。したがって、この場合、出力電圧の出力が規制されている場合に比べて、実駆動量導出部によってモータの実駆動量が大きく導出されるため、モータがロック状態でないと誤検出されることが考えられる。
【０００８】
これに対して、本発明のモータ駆動量制御部は、第一スイッチング素子に対するオフ信号が出力された第一時点から第一所定時間経過した第二時点に第二スイッチング素子をオン状態からオフ状態にする制御指令を出力する。よって、電源電圧が出力電圧として電圧出力部から出力されることが抑制されるため、モータがロック状態である場合に実駆動量導出部によって導出されるモータの実駆動量が抑制される。したがって、モータがロック状態である場合におけるモータの実駆動量の誤検出を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るミシンのモータ制御装置のブロック図である。
【図２】図１に示すミシンのモータ制御装置の回路図である。
【図３】図１に示す制御部にて実行されるモータ駆動制御のフローチャートである。
【図４】モータが正常に駆動している場合であってモータの実駆動量が比較的小さい場合に、図３に示すフローチャートが実行されたときにおけるタイムチャートであり、上段から順に、モータ端子間電圧、還流電流、出力電圧、第二スイッチング素子のオンオフ状態および第一スイッチング素子のオンオフ状態を示している。
【図５】モータが正常に駆動している場合であってモータの実駆動量が比較的大きい場合に、図３に示すフローチャートが実行されたときにおけるタイムチャートである。
【図６】モータがロック状態である場合に、図３に示すフローチャートが実行されたときにおけるタイムチャートである。
【図７】第一オフ信号と第二オフ信号とが同時に出力される点のみが本発明の一実施形態と異なる場合に、図３に示すフローチャートが実行されたときにおけるタイムチャートであり、モータが正常に駆動している場合であってモータの目標駆動量が比較的小さい場合を示している。
【図８】第一オフ信号と第二オフ信号とが同時に出力される点のみが本発明の一実施形態と異なる場合に、図３に示すフローチャートが実行されたときにおけるタイムチャートであり、モータがロック状態である場合を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明によるミシンのモータ制御装置について図面を参照しながら説明する。ミシンのモータ制御装置１（以下、モータ制御装置１とする。）は、ミシン（図示なし）の駆動源であるモータＭの駆動量（単位時間当たりの回転量（回転速度））を制御するモータ駆動制御を実行する制御回路である。ミシンは、例えば家庭用ミシンである。モータＭは、縫い針（図示なし）の上下運動や布送りを行う機構部（図示なし）を駆動するものである。モータＭは、本実施形態において直流ブラシモータである。
【００１１】
また、ミシンは、使用者に操作されることにより、縫う速度を設定する速度設定部Ｖｓを備えている（図１参照）。速度設定部Ｖｓに設けられたレバー部（図示なし）が使用者によって操作されることにより、縫う速度が設定される。速度設定部Ｖｓは、設定された縫う速度をモータ制御装置１に出力する。
【００１２】
モータ制御装置１は、図１および図２に示すように、電力供給部１０、電圧出力部２０、制御部３０を備えている。
電力供給部１０は、図２に示すように、電源部Ｐｗおよび第一スイッチング素子Ｓｗ１を備えている。
【００１３】
電源部Ｐｗは、ミシンの駆動源であるモータＭに電力を供給するものである。電源部Ｐｗは、系統電源Ｐｓに接続され、交流電圧を全波整流する整流回路ＲＣを備えている。電源部Ｐｗは、整流回路ＲＣによって整流された直流電圧をモータＭに出力する。
【００１４】
第一スイッチング素子Ｓｗ１は、電源部Ｐｗからの電力である電源電力の供給を行うオン状態および電源電力の供給を規制するオフ状態を有するものである。第一スイッチング素子Ｓｗ１のオン状態とオフ状態とに切り替えは、制御部３０から出力される制御指令によって行われる。
【００１５】
第一スイッチング素子Ｓｗ１は、本実施形態において、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）である。また、第一スイッチング素子Ｓｗ１が電界効果トランジスタである場合、オン状態からオフ状態に切り替る時間であるターンオフ時間Ｔｏｆｆ（図４乃至図８参照）が他の種類のトランジスタ（例えばバイポーラトランジスタ）に比べて長い。
【００１６】
電圧出力部２０は、第一スイッチング素子Ｓｗ１がオン状態からオフ状態に切り替えられた場合に、モータＭの電磁誘導による逆起電力に応じた電圧である逆起電圧を出力電圧として出力を行うとともに、モータＭに電源電力が供給されている場合に、電源電力に応じた電圧である電源電圧を出力電圧として出力を行う。出力電圧は、制御部３０に出力される。
【００１７】
電圧出力部２０は、オン状態である場合に出力電圧の出力を規制し、オフ状態である場合に出力電圧の出力を行う第二スイッチング素子Ｓｗ２を備えている。第二スイッチング素子Ｓｗ２は、ＮＰＮ型のトランジスタである。電圧出力部２０の詳細は後述する。
【００１８】
制御部３０は、演算処理を実行するものである。制御部３０は、図１に示すように、目標駆動量取得部３１、出力電圧取得部３２、実駆動量導出部３３、ゼロクロス検出部３４、モータ駆動量制御部３５、モータロック検出部３６を備えている。
【００１９】
目標駆動量取得部３１は、速度設定部Ｖｓから出力された縫う速度を、目標とするモータＭの駆動量である目標駆動量として取得するものである。目標駆動量取得部３１によって取得された目標駆動量は、モータ駆動量制御部３５に出力される。
【００２０】
出力電圧取得部３２は、電圧出力部２０によって出力された出力電圧を取得するものである（詳細は後述する）。出力電圧取得部３２によって取得された出力電圧は、実駆動量導出部３３に出力される。
【００２１】
実駆動量導出部３３は、出力電圧取得部３２によって取得された出力電圧から、モータＭの実際の駆動量である実駆動量を導出するものである。実駆動量導出部３３は、具体的には、第一マップ（図示なし）に基づいて、出力電圧取得部３２によって取得された出力電圧から実駆動量を導出する。
【００２２】
第一マップは、出力電圧と実駆動量との第一相関関係を示すものである。モータＭの駆動量が大きくなるにしたがって、モータＭの逆起電力が大きくなるため、第一相関関係は、実駆動量が大きくなるにしたがって、出力電圧が大きくなる関係を示す。実駆動量導出部３３によって導出された実駆動量は、モータ駆動量制御部３５およびモータロック検出部３６に出力される。
【００２３】
ゼロクロス検出部３４は、電力供給部１０からモータＭに供給される電源電力の電位を取得することにより、電源電力の電位がゼロとなった時であるゼロクロス時Ｔｚ（図４乃至図８参照）を検出して、ゼロクロス時Ｔｚを検出した旨の信号をモータ駆動量制御部３５に出力するものである。電源電力は、交流電圧が整流されたものであるため、ゼロクロス時Ｔｚが周期的に検出される。
【００２４】
モータ駆動量制御部３５は、実駆動量導出部３３によって導出された実駆動量に基づいて、第一スイッチング素子Ｓｗ１のオン状態とオフ状態との切替を行うことにより、モータＭの駆動量を制御するものである。モータ駆動量制御部３５は、具体的には、モータＭの実駆動量が目標駆動量となるようにモータＭの駆動量のフィードバック制御を行う。
【００２５】
モータ駆動量制御部３５は、実駆動量導出部３３によって導出された実駆動量と目標駆動量取得部３１から出力された目標駆動量との偏差（＝目標駆動量−実駆動量）に基づいて、モータＭの駆動量を算出する。モータ駆動量制御部３５は、このモータＭの駆動量に基づいて、第一スイッチング素子Ｓｗ１の切替を行う。
【００２６】
モータ駆動量制御部３５は、具体的には、第二マップ（図示なし）に基づいて、このモータＭの駆動量から、オフ開始時間Ｔｏ１およびオフ時間Ｔｏ２を導出する。オフ開始時間Ｔｏ１は、直前のゼロクロス時Ｔｚから第一スイッチング素子Ｓｗ１をオン状態からオフ状態に切り替える制御指令である第一オフ信号（本発明のオフ信号に相当）を出力する時までの時間である（図４乃至図８参照）。オフ時間Ｔｏ２は、第一オフ信号が出力された時点から第一スイッチング素子Ｓｗ１をオフ状態とする時間である（図４乃至図８参照）。
【００２７】
第二マップは、モータＭの駆動量とオフ開始時間Ｔｏ１およびオフ時間Ｔｏ２との第二相関関係を示すものである。第二相関関係は、実験等によって予め実測されて導出されている。モータ駆動量制御部３５は、オフ開始時間Ｔｏ１およびオフ時間Ｔｏ２に基づいて、第一オフ信号および第一スイッチング素子Ｓｗ１をオフ状態からオン状態に切り替える制御指令である第一オン信号を出力することにより、第一スイッチング素子Ｓｗ１の切替を行う。これにより、モータＭの実駆動量が目標駆動量となるようにモータＭの駆動量がフィードバック制御される。
【００２８】
さらに、モータ駆動量制御部３５は、図４乃至図６に示すように、第一スイッチング素子Ｓｗ１がオン状態である場合に第二スイッチング素子Ｓｗ２をオン状態とするように切替を行う。一方、モータ駆動量制御部３５は、第一スイッチング素子Ｓｗ１がオフ状態である場合に第二スイッチング素子Ｓｗ２をオフ状態とするように切替を行う。
【００２９】
モータ駆動量制御部３５は、具体的には、第一スイッチング素子Ｓｗ１に対して第一オフ信号を出力した第一時点から第一所定時間Ｔｓ１経過した第二時点に、第二スイッチング素子Ｓｗ２をオン状態からオフ状態に切り替える制御指令である第二オフ信号を出力する。第一所定時間Ｔｓ１は、第一オフ信号が出力された第一時点から、第一スイッチング素子Ｓｗ１がオフ状態となる時点までの時間であるターンオフ時間Ｔｏｆｆ以上かつオフ時間Ｔｏ２より短い時間に設定されている。
【００３０】
また、モータ駆動量制御部３５は、オフ状態である第一スイッチング素子Ｓｗ１に対して第一オン信号を出力した時と同時に、第二スイッチング素子Ｓｗ２をオフ状態からオン状態に切り替える制御指令である第二オン信号を出力する。
【００３１】
モータロック検出部３６は、実駆動量導出部３３によって導出された実駆動量が所定駆動量以下である場合、モータＭが駆動不能なロック状態であると検出する。所定駆動量は、ゼロ以上の駆動量であって、比較的低い駆動量に設定されている。所定駆動量は、実験等によって予め実測されて導出されている。
【００３２】
次に、モータ制御装置１の制御回路について詳細に説明する。モータ制御装置１は、九つの電路が設けられている。第一電路Ｌ１は、電源部Ｐｗの整流回路ＲＣ、モータＭ、第一スイッチング素子Ｓｗ１およびグランドをこの順に直列に接続する電路である。
【００３３】
第二電路Ｌ２は、第一スイッチング素子Ｓｗ１のゲート端子と制御部３０とを接続する電路である。第三電路Ｌ３は、第一ダイオードＤ１をモータＭに対して逆並列接続する電路である。第一ダイオードＤ１は、還流ダイオードとして機能するものである。
【００３４】
また、第三電路Ｌ３には、第二ダイオードＤ２が第一ダイオードＤ１と直列にかつ相対するように配置されている。第二ダイオードＤ２は、ツェナーダイオードである。第一ダイオードＤ１および第二ダイオードＤ２は、オン状態である第一スイッチング素子Ｓｗ１がオフ状態となった場合、モータＭの自己誘導によって生じる還流電流が流れるように設けられている。
【００３５】
第四電路Ｌ４は、第一抵抗Ｒ１および第二抵抗Ｒ２を直列に接続し、かつ、モータＭに対して並列に配置する電路である。第五電路Ｌ５は、第一分岐点Ｂ１とグランドとを接続する電路である。第一分岐点Ｂ１は、第一電路Ｌ１における整流回路ＲＣと第三電路Ｌ３および第四電路Ｌ４との間に設けられている。
【００３６】
また、第五電路Ｌ５は、第一分岐点Ｂ１からグランドに向けて順に、第三抵抗Ｒ３、第三スイッチング素子Ｓｗ３および第四抵抗Ｒ４を直列に接続する。第三スイッチング素子Ｓｗ３は、ＰＮＰ型のトランジスタである。第三抵抗Ｒ３の一端と第三スイッチング素子Ｓｗ３のエミッタとが接続されている。第四抵抗Ｒ４の一端と第三スイッチング素子Ｓｗ３のコレクタが接続されている。
【００３７】
第六電路Ｌ６は、第四電路Ｌ４における第一抵抗Ｒ１と第二抵抗Ｒ２との間に設けられた第二分岐点Ｂ２と、第三スイッチング素子Ｓｗ３のベースとを接続する電路である。第七電路Ｌ７は、第五電路Ｌ５における第三スイッチング素子Ｓｗ３と第四抵抗Ｒ４との間に設けられた第三分岐点Ｂ３と、制御部３０とを接続する電路である。第七電路Ｌ７には、第三分岐点Ｂ３から制御部３０への電流の流れを許容するＰＮダイオードである第三ダイオードＤ３が配置されている。
【００３８】
また、第七電路Ｌ７には、第三ダイオードＤ３と制御部３０との間に設けられた第四分岐点Ｂ４から分岐してグランドに接続する電路である第一分岐電路Ｌｂ１が設けられている。第一分岐電路Ｌｂ１には、コンデンサＣが配置されている。また、第七電路Ｌ７には、第四分岐点Ｂ４と制御部３０との間に設けられた第五分岐点Ｂ５から分岐してグランドに接続する電路である第二分岐電路Ｌｂ２が設けられている。第二分岐電路Ｌｂ２には、第五抵抗Ｒ５が配置されている。
【００３９】
第八電路Ｌ８は、第七電路Ｌ７における第三分岐点Ｂ３と第三ダイオードＤ３との間に設けられた第六分岐点Ｂ６とグランドとを接続する電路である。第八電路Ｌ８には、第二スイッチング素子Ｓｗ２が配置されている。第二スイッチング素子Ｓｗ２のコレクタと第六分岐点Ｂ６とが接続されている。第二スイッチング素子Ｓｗ２のエミッタとグランドとが接続されている。第九電路Ｌ９は、第二スイッチング素子Ｓｗ２のベースと制御部３０とを接続する電路である。
【００４０】
各抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５、第二，第三スイッチング素子Ｓｗ２，Ｓｗ３、第三ダイオードＤ３およびコンデンサＣによって上述した電圧出力部２０が構成されている。電圧出力部２０によって出力される出力電圧は、コンデンサＣの電圧に相当する。第二スイッチング素子Ｓｗ２がオン状態である場合、第六分岐点Ｂ６の電位がゼロとなるとともに、コンデンサＣに蓄えられた電荷が、第五抵抗Ｒ５を解して放電される。すなわち、この場合、出力電圧の出力が規制される。この場合の出力電圧の値は、具体的には、ゼロである。
【００４１】
一方、第二スイッチング素子Ｓｗ２がオフ状態である場合、上述したように第一スイッチング素子Ｓｗ１がオフ状態となるように切り替えられている。この場合において、オン状態である第一スイッチング素子Ｓｗ１がオフ状態に切り替えられたときには、モータＭの駆動が継続しているため、モータＭの電磁誘導によって逆起電力が生じる。
【００４２】
このとき、第三スイッチング素子Ｓｗ３がオン状態となることにより、モータＭの逆起電力がコンデンサＣに充電される。なお、このとき、第三スイッチング素子Ｓｗ３がオン状態となるように、第一抵抗Ｒ１乃至第四抵抗Ｒ４の電気抵抗値がそれぞれ設定されている。そして、コンデンサＣには、この逆起電力に応じた電圧である逆起電圧が生じる。この逆起電圧が出力電圧として制御部３０に出力される。
【００４３】
なお、オン状態である第一スイッチング素子Ｓｗ１がオフ状態に切り替えられたときに、モータＭへの電源電力の供給が規制されたことにより、モータＭの自己誘導によって生じる還流電流がモータＭを流れるため、コンデンサＣにおいては、還流電流による充電が行われない。
【００４４】
また、第二スイッチング素子Ｓｗ２がオフ状態である場合において、モータＭに電源電力が供給されるようなとき（詳細は後述する）においても、第三スイッチング素子Ｓｗ３がオン状態となることにより、電源電力がコンデンサＣに充電される。そして、コンデンサＣには、電源電力に応じた電圧である電源電圧が生じる。この電源電圧が出力電圧として制御部３０に出力される。
【００４５】
次に、制御部３０によって実行されるモータ駆動制御について、図３に示すフローチャートに沿って説明する。使用者によってスタートスイッチがオンされたとき、モータ制御装置１は、モータＭの駆動制御を開始する。このとき、第一スイッチング素子Ｓｗ１がオフ状態であり、第二スイッチング素子Ｓｗ２がオフ状態である。また、モータＭの実駆動量がゼロである。
【００４６】
制御部３０は、ステップＳ１０２にて、第一オン信号および第二オン信号を出力する。これにより、第一スイッチング素子Ｓｗ１および第二スイッチング素子Ｓｗ２がそれぞれオン状態となるため、モータＭへの電源電力が供給されてモータＭが駆動される。
【００４７】
続けて、制御部３０は、ステップＳ１０４にて目標駆動量を取得し（目標駆動量取得部３１）、ステップＳ１０６にてオフ開始時間Ｔｏ１およびオフ時間Ｔｏ２を導出する（モータ駆動量制御部３５）。このとき、モータＭの実駆動量をゼロとして、オフ開始時間Ｔｏ１およびオフ時間Ｔｏ２が導出される。
【００４８】
制御部３０は、ステップＳ１０８にて、直前のゼロクロス時Ｔｚからオフ開始時間Ｔｏ１が経過したか否かを判定する。オフ開始時間Ｔｏ１が経過していない場合、制御部３０は、ステップＳ１０８にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１０８を繰り返し実行する。一方、オフ開始時間Ｔｏ１が経過した場合、制御部３０は、ステップＳ１０８にて「ＹＥＳ」と判定し、ステップＳ１１０にて第一オフ信号を出力する（モータ駆動量制御部３５）。これにより、第一スイッチング素子Ｓｗ１がオン状態からオフ状態に切り替えられる。
【００４９】
制御部３０は、ステップＳ１１２にて第一所定時間Ｔｓ１が経過したか否かを判定する。第一所定時間Ｔｓ１が経過していない場合、制御部３０は、ステップＳ１１２にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１１２を繰り返し実行する。一方、第一所定時間Ｔｓ１が経過した場合、制御部３０は、ステップＳ１１２にて「ＹＥＳ」と判定し、ステップＳ１１４にて第二オフ信号を出力する（モータ駆動量制御部３５）。これにより、第二スイッチング素子Ｓｗ２がオン状態からオフ状態に切り替えられるため、モータＭの逆起電力に応じた出力電圧が出力される（電圧出力部２０）。
【００５０】
制御部３０は、ステップＳ１１６にて、第二オフ信号が出力された時点から第二所定時間Ｔｓ２が経過したか否かを判定する。第二所定時間Ｔｓ２は、オフ時間Ｔｏ２から第一所定時間Ｔｓ１を差し引いた時間より短く、かつ、出力電圧が比較的安定する時間に設定されている。第二所定時間Ｔｓ２は、実験等によって予め実測されて導出されている。
【００５１】
第二所定時間Ｔｓ２が経過していない場合、制御部３０は、ステップＳ１１６にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１１６を繰り返し実行する。一方、第二所定時間Ｔｓ２が経過した場合、制御部３０は、ステップＳ１１６にて「ＹＥＳ」と判定し、ステップＳ１１８にて出力電圧を取得する（出力電圧取得部３２）。
【００５２】
続けて、制御部３０は、ステップＳ１２０にて、実駆動量を導出する（実駆動量導出部３３）。制御部３０は、ステップＳ１２２にて、実駆動量が所定駆動量より大きいか否かを判定する。モータＭに異物が混入したこと等により、モータＭがロック状態である場合、実駆動量が比較的小さくなる。これにより、実駆動量が所定駆動量以下である場合、制御部３０は、ステップＳ１２２にて「ＮＯ」と判定する。
【００５３】
この場合、制御部３０は、ステップＳ１２４にて、モータＭがロック状態であると検出する（モータロック検出部３６）。そして、制御部３０は、ステップＳ１２６にて、制御指令の出力を規制して、プログラムを終了する。
【００５４】
一方、モータＭが正常に駆動している場合、実駆動量が比較的高くなる。これにより、実駆動量が所定駆動量より大きい場合、制御部３０は、ステップＳ１２２にて「ＹＥＳ」と判定する。さらに、制御部３０は、ステップＳ１２８にて、第一オフ信号が出力された時から、オフ時間Ｔｏ２が経過したか否かを判定する。
【００５５】
オフ時間Ｔｏ２が経過していない場合、制御部３０は、ステップＳ１２８にて「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１２８を繰り返し実行する。一方、オフ時間Ｔｏ２が経過した場合、制御部３０は、ステップＳ１２８にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ１０２に戻す。これにより、第一スイッチング素子Ｓｗ１および第二スイッチング素子Ｓｗ２がそれぞれ再度オン状態に切り替えられる。
【００５６】
そして、制御部３０は、ステップＳ１２０にて導出した実駆動量と、ステップＳ１０４にて取得した目標駆動量とから、ステップＳ１０６にてオフ開始時間Ｔｏ１およびオフ時間Ｔｏ２を導出する（モータ駆動量制御部３５）。
【００５７】
次に、上述したフローチャートに沿ってモータ駆動制御が実行された場合のモータ制御装置１の動作について説明する。はじめに、モータＭが正常に駆動している場合であって、モータＭの目標駆動量が比較的小さい場合について、図４のタイムチャートを用いて説明する。
【００５８】
また、この場合において、目標駆動量からオフ開始時間Ｔｏ１およびオフ時間Ｔｏ２が導出され（ステップＳ１０６）、第一スイッチング素子Ｓｗ１および第二スイッチング素子Ｓｗ２がそれぞれオン状態であるときから説明する。モータＭの目標駆動量が比較的小さい場合、モータＭの実駆動量が比較的小さい。
【００５９】
第一スイッチング素子Ｓｗ１がオン状態であるとき、電源電力がモータＭに供給される。このため、モータ端子間電圧には、全波整流された直流電圧が現れる。なお、オフ時間Ｔｏ２内における電源部Ｐｗからの直流電圧は、破線にて示されている。また、このとき、第二スイッチング素子Ｓｗ２がオン状態であるため、出力電圧の出力が規制されている。よって、出力電圧が現れていない。
【００６０】
そして、ゼロクロス時Ｔｚ（時刻ｔ１）からオフ開始時間Ｔｏ１が経過した時点（時刻ｔ２）にて、第一オフ信号が出力される（ステップＳ１１０）。
【００６１】
第一オフ信号が出力された場合、オン状態である第一スイッチング素子Ｓｗ１は、第一オフ信号が出力された第一時点（時刻ｔ２）からターンオフ時間Ｔｏｆｆ経過した時点（時刻ｔ３）にかけてオフ状態に切り替わる。なお、このターンオフ時間Ｔｏｆｆ内には、モータＭに電源電力が供給されている。これにより、モータ端子間電圧は、ターンオフ時間Ｔｏｆｆ内にて徐々に低下する。
【００６２】
このモータ端子間電圧の低下に応じて、還流電流が発生する。そして、第一スイッチング素子Ｓｗ１がオフ状態に切り替った時点（時刻ｔ３）から、モータ端子間電圧が還流電流の値に応じた電圧値一定にて推移する。
【００６３】
続けて、第一時点（時刻ｔ２）から第一所定時間Ｔｓ１が経過した第二時点（時刻ｔ４）にて、第二オフ信号が出力される（ステップＳ１１４）。これにより、オン状態である第二スイッチング素子Ｓｗ２がオフ状態に切り替る。モータＭの駆動量が比較的小さい場合、モータＭの逆起電力の立ち上がりが比較的遅いため、この第二時点（時刻ｔ４）においては、逆起電圧が出力電圧として現れずに、還流電流が現れている。なお、この第二時点（時刻ｔ４）において、第一スイッチング素子Ｓｗ１がオフ状態であるため、電源電圧が出力電圧として出力されない。
【００６４】
そして、還流電流が現れなくなると同時に逆起電圧が出力電圧として現れ（時刻ｔ５）、出力電圧が逆起電圧に応じて大きくなるとともに、逆起電力に応じた電圧がモータ端子間電圧にも現れる。さらに、第二オフ信号が出力された第二時点（時刻ｔ４）から第二所定時間Ｔｓ２経過した時点（時刻ｔ６）にて出力電圧が取得される（ステップＳ１１８）。この出力電圧に基づいて、実駆動量が導出される（ステップＳ１２０）。
【００６５】
続けて、第一時点（時刻ｔ２）からオフ時間Ｔｏ２が経過した時点（時刻ｔ７）にて第一オン信号および第二オン信号が出力されるため（ステップＳ１３０）、第一スイッチング素子Ｓｗ１および第二スイッチング素子Ｓｗ２がそれぞれオン状態となる。これにより、コンデンサＣが放電されるため、出力電圧が徐々に低下する。また、モータ端子間電圧においては、電源部Ｐｗから供給された直流電圧が再び現れる。
【００６６】
次に、モータＭが正常に駆動している場合であって、モータＭの目標駆動量が比較的大きい場合のモータ制御装置１の動作について、主として上述したモータＭの目標駆動量が比較的小さい場合と異なる部分を、図５のタイムチャートを用いて説明する。この場合において、オフ開始時間Ｔｏ１がゼロであるとき、すなわち、ゼロクロス時Ｔｚ（時刻ｔ１）と第一オフ信号が出力される第一時点（時刻ｔ２）とが、およそ同時であるときについて説明する。モータＭの目標駆動量が比較的大きい場合、モータＭの実駆動量が比較的大きい。
【００６７】
モータＭの実駆動量が比較的大きいことにより、モータＭの逆起電力が比較的大きくなる。このため、第一スイッチング素子Ｓｗ１に対して第一オフ信号が出力された第一時点（時刻ｔ２）から、逆起電力に応じた電圧がモータ端子間電圧に現れている。これにより、還流電流が現れない。なお、この第一時点（時刻ｔ２）においては、第二スイッチング素子Ｓｗ２がオン状態であるため、逆起電圧が出力電圧として出力されない。
【００６８】
第一時点（時刻ｔ２）から第一所定時間Ｔｓ１が経過した第二時点（時刻ｔ４）にて、第二オフ信号が出力され、逆起電圧が出力電圧として現れる。モータＭの実駆動量が比較的大きいため、上述したモータＭの実駆動量が比較的小さい場合に比べて、逆起電圧ひいては出力電圧の立ち上がりが比較的速い。
【００６９】
次に、モータＭがロック状態になった場合のモータ制御装置１について、主として上述したモータＭの目標駆動量が比較的小さい場合と異なる部分を、図６のタイムチャートを用いて説明する。
【００７０】
モータＭがロック状態となった場合、モータＭが駆動していないため、第一スイッチング素子Ｓｗ１がオン状態からオフ状態に切り替えられた場合（時刻ｔ２以降）においても、逆起電力が発生しない。よって、第二スイッチング素子Ｓｗ２がオン状態からオフ状態に切り替えられた場合（時刻ｔ４以降）においても、逆起電圧に応じた出力電圧が発生しない。
【００７１】
また、上述したように、第一スイッチング素子Ｓｗ１がオフ状態となった時点（時刻ｔ３）以降に第二スイッチング素子Ｓｗ２がオン状態からオフ状態に切り替えられるため（時刻ｔ４）、電源電圧が出力電圧に現れない。したがって、第二オフ信号が出力された第二時点（時刻ｔ４）から第二所定時間Ｔｓ２経過した時点（時刻ｔ６）においても、出力電圧の値がゼロのままである。
【００７２】
よって、制御部３０にてモータＭの実駆動量が所定駆動量以下にて導出されるため（ステップＳ１２０，１２２）、モータＭがロック状態であると検出される（ステップＳ１２４）。これにより、制御指令の出力が規制されるため（ステップＳ１２６）、第一時点（時刻ｔ２）からオフ時間Ｔｏ２経過した時点（時刻ｔ７）においても第一オン信号および第二オン信号が出力されない。したがって、第一スイッチング素子Ｓｗ１および第二スイッチング素子Ｓｗ２がオフ状態のままである。
【００７３】
次に、上述した本発明の実施形態とは異なり、第一オフ信号と第二オフ信号とが同時に出力される場合のモータ制御装置１の動作について、主として上述したモータＭが正常に駆動している場合であってモータＭの実駆動量が比較的小さいときと異なる部分を、図７のタイムチャートを用いて説明する。
【００７４】
第一オフ信号と第二オフ信号とが同時に出力されるため（時刻ｔ２）、第一スイッチング素子Ｓｗ１のターンオフ時間Ｔｏｆｆ内に第二スイッチング素子Ｓｗ２がオン状態からオフ状態に切り替る。よって、ターンオフ時間Ｔｏｆｆ内において、電源電圧が出力電圧として現れる。
【００７５】
そして、第一スイッチング素子Ｓｗ１がオフ状態となった時点（時刻ｔ３）からコンデンサＣが放電するため、出力電圧が低下する。さらに、還流電流が現れなくなるのと同時に逆起電力が発生するため（時刻ｔ８）、逆起電圧が出力電圧として現れる。
【００７６】
次に、第一オフ信号と第二オフ信号とが同時に出力される場合においてモータＭがロック状態になったときのモータ制御装置１の動作について、主として上述した第一スイッチング素子Ｓｗ１がオフ状態となった後に、第二オフ信号がされる場合と異なる部分を、図８のタイムチャートを用いて説明する。
【００７７】
第一オフ信号と第二オフ信号とが同時に出力されるため（時刻ｔ２）、第一スイッチング素子Ｓｗ１のターンオフ時間Ｔｏｆｆ内に第二スイッチング素子Ｓｗ２がオン状態からオフ状態に切り替る。よって、ターンオフ時間Ｔｏｆｆ内において、電源電圧が出力電圧として現れる。そして、第一スイッチング素子Ｓｗ１がオフ状態となった時点（時刻ｔ３）から、電源電力の供給が規制されるため、電源電圧が出力電圧として出力されない。これにより、コンデンサＣが放電するため、出力電圧が低下する。
【００７８】
モータＭがロック状態であることにより、逆起電圧が出力電圧として現れないため、コンデンサＣの放電による出力電圧の低下が継続する。そして、第一時点（時刻ｔ２）から第二所定時間Ｔｓ２が経過した時点（時刻ｔ６）にて出力電圧が検出される。この出力電圧から導出された実駆動量が所定駆動量より大きい場合、モータＭがロック状態でなく駆動していると判定される（ステップＳ１２２）。
【００７９】
この場合、第一時点（時刻ｔ２）からオフ時間Ｔｏ２経過した時点（時刻ｔ７）にて第一オン信号および第二オン信号が出力されるため、第一スイッチング素子Ｓｗ１および第二スイッチング素子Ｓｗ２がそれぞれオン状態に切り替えられる。すなわち、この場合、モータＭがロック状態であるにも関わらず、モータＭがロック状態と検出されずに、モータＭの駆動制御が継続して実行される。
【００８０】
本実施形態によれば、ミシンのモータ制御装置１は、ミシンの駆動源であるモータＭに電力を供給する電源部Ｐｗと、電源部Ｐｗからの電力である電源電力の供給を行うオン状態および電源電力の供給を規制するオフ状態を有する第一スイッチング素子Ｓｗ１とを備えた電力供給部１０と、第一スイッチング素子Ｓｗ１がオン状態からオフ状態に切り替えられた場合に、モータＭの電磁誘導による逆起電力に応じた電圧である逆起電圧を出力電圧として出力を行うとともに、モータＭに電源電力が供給されている場合に、電源電力に応じた電圧である電源電圧を出力電圧として出力を行う電圧出力部２０と、電圧出力部２０によって出力された出力電圧を取得する出力電圧取得部３２と、出力電圧取得部３２によって取得された出力電圧から、モータＭの実際の駆動量である実駆動量を導出する実駆動量導出部３３と、実駆動量導出部３３によって導出された実駆動量に基づいて、第一スイッチング素子Ｓｗ１のオン状態とオフ状態との切替を行うことにより、モータＭの駆動量を制御するモータ駆動量制御部３５と、を備えている。電圧出力部２０は、オン状態である場合に出力電圧の出力を規制し、オフ状態である場合に出力電圧の出力を行う第二スイッチング素子Ｓｗ２を備えている。モータ駆動量制御部３５は、第一スイッチング素子Ｓｗ１がオン状態である場合に第二スイッチング素子Ｓｗ２をオン状態とするように切替を行い、第一スイッチング素子Ｓｗ１をオン状態からオフ状態に切り替える制御指令である第一オフ信号を出力した第一時点から第一所定時間Ｔｓ１経過した第二時点に、第二スイッチング素子Ｓｗ２をオン状態からオフ状態に切り替える制御指令（第二オフ信号）を出力する。
【００８１】
モータＭがロック状態である場合においては、モータＭの電磁誘導による逆起電力が発生しないため、第一スイッチング素子Ｓｗ１がオフ状態であっても、逆起電圧が出力電圧として電圧出力部２０から出力されない。また、この場合において、オン状態である第一スイッチング素子Ｓｗ１に対して第一オフ信号が出力されたとき、第一スイッチング素子Ｓｗ１がオン状態からオフ状態への切り替るまでの時間であるターンオフ時間Ｔｏｆｆ内には、モータＭに電源電力が供給される。よって、このとき、第一オフ信号が出力された第一時点と同時に第二スイッチング素子Ｓｗ２がオン状態からオフ状態に切り替えられた場合、ターンオフ時間Ｔｏｆｆ内にて、電圧出力部２０から電源電圧が出力電圧として出力される。したがって、この場合、出力電圧の出力が規制されている場合に比べて、実駆動量導出部３３によってモータＭの実駆動量が大きく導出されるため、モータＭがロック状態でないと誤検出されることが考えられる。
【００８２】
これに対して、本実施形態のモータ駆動量制御部３５は、第一オフ信号が出力された第一時点から第一所定時間Ｔｓ１経過した第二時点に第二スイッチング素子Ｓｗ２をオン状態からオフ状態にする第二オフ信号を出力する。よって、電源電圧が出力電圧として電圧出力部２０から出力されることが抑制されるため、モータＭがロック状態である場合に実駆動量導出部３３によって導出されるモータＭの実駆動量が抑制される。したがって、モータＭがロック状態である場合におけるモータＭの実駆動量の誤検出を抑制することができる。
【００８３】
また、第一所定時間Ｔｓ１は、第一オフ信号が出力された第一時点から、第一スイッチング素子Ｓｗ１がオフ状態となる時点までの時間であるターンオフ時間Ｔｏｆｆ以上の時間に設定されている。
【００８４】
これによれば、オン状態である第一スイッチング素子Ｓｗ１に対して第一オフ信号が出力された場合、電圧出力部２０は、第一スイッチング素子Ｓｗ１がオフ状態となってから、第二スイッチング素子Ｓｗ２を第二状態から第一状態とする第二オフ信号を出力する。よってこの場合、電源電圧が出力電圧として電圧出力部２０から出力されることが確実に抑制される。したがって、モータＭがロック状態である場合であっても、モータＭの実駆動量の誤検出を確実に抑制することができる。
【００８５】
また、モータ制御装置１は、実駆動量導出部３３によって導出された実駆動量が所定駆動量以下である場合、モータＭが駆動不能なロック状態であると検出するモータロック検出部３６をさらに備えている。
【００８６】
これによれば、モータ制御装置１は、モータロック検出部３６によってモータＭがロック状態であると検出された場合、モータ駆動量制御部３５によって出力される制御指令を規制することができる。よって、制御指令が出力されていた場合にモータＭのロック状態が解除されたときに、モータＭの駆動が自動的に再開されることを抑制することができる。
【００８７】
なお、上述した各実施形態において、ミシンのモータ制御装置の一例を示したが、本発明はこれに限定されず、他の構成を採用することもできる。例えば、第一所定時間Ｔｓ１がターンオフ時間Ｔｏｆｆ以上となるように設定されているが、これに代えて、第一所定時間Ｔｓ１がゼロより長く、かつ、ターンオフ時間Ｔｏｆｆより短い時間となるように設定するようにしても良い。
【００８８】
また、上述した各実施形態において、制御部３０は、モータＭがロック状態であると検出した場合、制御指令の出力を規制しているが、これに代えて、ミシンの電源をオフとするようにしても良い。
【００８９】
また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、モータＭの種類、各スイッチング素子Ｓｗ１，Ｓｗ２，Ｓｗ３の種類、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３の種類および回路の構成を変更するようにしても良い。
【符号の説明】
【００９０】
１…モータ制御装置、１０…電力供給部、２０…電圧出力部、３０…制御部、３１…目標駆動量取得部、３２…出力電圧取得部、３３…実駆動量導出部、３４…ゼロクロス検出部、３５…モータ駆動量制御部、３６…モータロック検出部、Ｍ…モータ、Ｐｗ…電源部、Ｓｗ１…第一スイッチング素子、Ｓｗ２…第二スイッチング素子、Ｔｏ１…オフ開始時間、Ｔｏ２…オフ時間、Ｔｏｆｆ…ターンオフ時間、Ｔｓ１…第一所定時間、Ｔｓ２…第二所定時間。
【図１】
2018117912.tif 000003
【図２】
2018117912.tif 000004
【図３】
2018117912.tif 000005
【図４】
2018117912.tif 000006
【図５】
2018117912.tif 000007
【図６】
2018117912.tif 000008
【図７】
2018117912.tif 000009
【図８】
2018117912.tif 000010