(57)【要約】【課題】ＤＣモータ及びパルスモータに供給する電力が電源の定格を越えたものとしても、パルスモータの脱調を防止することができるミシンのモータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ制御装置５０は、縫い針１４を駆動するＤＣモータ４１及び刺繍枠装着部１８を駆動するパルスモータ４２に電力を供給する電源ユニット５５と、パルスモータ４２を駆動するパルスモータドライバ５２と、電源ユニット５５とＤＣモータ４１のスイッチングを行うトランジスタＴｒと、ＣＰＵ５１とを備える。ＣＰＵ５１は、ＰＷＭ制御によりＤＣモータ４１を駆動するＰＷＭ制御手段と、電源ユニット５５によってＤＣモータ４１に印加される電圧が第１閾値α以下になっている時間を計時する計時手段と、計時時間が所定時間Ａを経過した場合に、ＤＣモータ４１のＰＷＭ制御を停止する停止手段とに機能する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縫い針を駆動するＤＣモータ及び布送り部を駆動するパルスモータに電力を供給する電源ユニットと、
前記ＤＣモータをＰＷＭ制御して、前記電源ユニットの電力で前記ＤＣモータを駆動するＰＷＭ制御手段と、
前記電源ユニットによって前記ＤＣモータに印加される電圧が所定閾値以下になっている時間を計時する計時手段と、
前記計時手段による計時時間が所定時間を経過した場合に、前記ＰＷＭ制御手段によるＰＷＭ制御を停止する停止手段と、を備えることを特徴とするミシンのモータ制御装置。
【請求項２】
前記所定閾値及び前記所定時間は、ミシンの縫いモードと自動下糸巻きモードで異な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装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縫い針を駆動するＤＣモータの電源が布送り部を駆動するパルスモータの電源と共通したミシンのモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミシンには縫い針を駆動するモータが設けられ、このモータを制御装置によって制御することによって縫い針が上下に動作する（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。また、ミシンには布を送る布送り部が設けられ、この布送り部を駆動するモータが縫い針を駆動するモータとは別に設けられている。一般的に、縫い針を上下動するモータにはＤＣモータが用いられる。一方、布送り部を駆動するモータにはパルスモータが用いられ、布を高精度で位置決め出来るようになっている。
【０００３】
従来のミシンでは、ＤＣモータの電源とパルスモータの電源が共通している。図５の従来のモータ制御装置のように、ＤＣモータ１４１の回転速度がエンコーダ１５６によって検出され、ＣＰＵ１５１が検出回転速度に従ってＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号をスイッチングトランジスタ１５３に出力すると、スイッチングトランジスタ１５３がＰＷＭ制御信号のデューティ比に応じたスイッチングを行うことで、ＤＣモータ１４１の回転速度が制御され、縫い針が上下動する。また、縫い針が上昇するタイミングでＣＰＵ１５１が制御信号をパルスモータドライバ１５２に出力すると、パルスモータ１４２が制御信号に応じた角度だけ回転し、これにより布が所定距離だけ送られる。
【特許文献１】特開２００１−３８０８６号公報
【特許文献２】特開２００１−３８０８７号公報
【特許文献３】特開２００１−４６７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＤＣモータ１４１がＰＷＭ制御により駆動されているときには、負荷トルクと電源ユニット１５５からＤＣモータ１４１に流れる電流値は比例関係にある。そのため、ＤＣモータ１４１の動作中に縫い針からＤＣモータ１４１に負荷がかかると、ＤＣモータ１４１に供給される電流が上昇する。このとき、電源ユニット１５５は商用トランスを使用して整流して安定化電源を作っている場合と、一次側電力をスイッチングして安定化電源を作っている場合も出力インピーダンスがあるので安定化できる許容電流を越えると、電源ユニット１５５からＤＣモータ１４１に印加される電圧が徐々に低下し、パルスモータドライバ１５２に印加される電圧も低下する。そのため、パルスモータドライバ５２に印加される電圧がパルスモータ１４２の動作可能な電圧よりも低下すると、パルスモータ１４２が脱調する。
パルスモータ１４２の脱調を防止するために、電源ユニット１５５を高出力のものにしたり、ＤＣモータ１４１の電源とパルスモータ１４２の電源を別々にしたりしたものとしても、コスト高となる。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ＤＣモータとパルスモータに共通の電源を用いてＤＣモータ及びパルスモータに供給する電力が電源の定格を越えたものとしても、パルスモータの脱調を防止することができるミシンのモータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、縫い針を駆動するＤＣモータ及び布送り部を駆動するパルスモータに電力を供給する電源ユニットと、前記ＤＣモータをＰＷＭ制御して、前記電源ユニットの電力で前記ＤＣモータを駆動するＰＷＭ制御手段と、前記電源ユニットによって前記ＤＣモータに印加される電圧が所定閾値以下になっている時間を計時する計時手段と、前記計時手段による計時時間が所定時間を経過した場合に、前記ＰＷＭ制御手段によるＰＷＭ制御を停止する停止手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明においては、ＰＷＭ制御によるＤＣモータの動作中にＤＣモータに負荷がかかり、電源ユニットからＤＣモータに供給される電流が上昇して電源ユニットの定格電流を越えると、電源ユニットからＤＣモータに印加される電圧が低下する。そして、電源ユニットからＤＣモータに印加される電圧が低下して所定閾値以下になり、その状態が所定時間だけ続くと、ＤＣモータのＰＷＭ制御が停止手段により中断される。そのため、ＤＣモータが停止され、パルスモータの脱調を防止することができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、前記所定閾値及び前記所定時間は、ミシンの縫いモードと自動下糸巻きモードで異なることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、自動下糸巻きモードでＤＣモータの駆動を停止してしまうと所定巻き量がえられなくなり、作業者は再度全ての作業のやり直しをしなければならないが、所定閾値及び所定時間が縫いモードと自動下糸巻きモードで異なり、縫いモードよりも自動下糸巻きモードでＤＣモータの駆動を停止する基準を低くすることで、そのような作業のやり直しをする可能性が低くなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電源ユニットの定格を大きくしなくても、更に、パルスモータとＤＣモータの電源を別々にしなくとも、パルスモータの脱調を防止することができ、ミシンの製造コストを抑えることができる。
また、パルスモータの脱調を防止することができるので、布に対する縫い針の下降位置のズレが起こらず、縫製不良を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１２】
図１、図２に示すように、刺繍ミシン１のミシンベッド１１が下部に位置し、ミシン胴部１２がミシンベッド１１の一端部から上方に立ち上げられ、ミシンアーム１３がミシン胴部１２の上方からミシンベッド１１に沿うように延設されている。
【００１３】
ミシンアーム１３の先端側となるミシン頭部１３ａには、縫い針１４及び布押え１６が下方に延出するよう設けられ、この縫い針１４が上下動可能とされている。縫い針１４は針棒、クランク機構等を介して上軸に連結され、この上軸がミシンアーム１３内に設けられている。上軸は伝動機構を介してＤＣモータ４１に連結され、ＤＣモータ４１によって縫い針１４が上下動する。
【００１４】
縫い針１４の下方においては、布送り部としての刺繍枠装着部１８がミシンベッド１１上に設けられ、この刺繍枠装着部１８に対して刺繍枠１７が着脱可能とされ、刺繍枠装着部１８に装着された刺繍枠１７によって布が縫い針１４に対して垂直な平面に沿って張られる。刺繍枠装着部１８は、前後方向（Ｙ方向）に移動可能に設けられているとともに左右方向（Ｘ方向）に移動可能に設けられている。刺繍枠装着部１８はＸ方向伝動機構を介してパルスモータ４２に連結され、パルスモータ４２によって布が刺繍枠装着部１８及び刺繍枠１７とともに左右方向に移動される。更に、刺繍枠装着部１８はＹ方向伝動機構を介してパルスモータ４３に連結され、パルスモータ４３によって布が刺繍枠装着部１８及び刺繍枠１７とともに前後方向に移動される。
【００１５】
縫い針１４の下方においては、釜装置がミシンベッド１１内に設けられている。釜装置が下軸、伝動機構を介してＤＣモータ４１に連結され、ＤＣモータ４１によって釜装置が駆動される。
【００１６】
釜装置内にはボビンが設けられ、ボビンに下糸が巻回されている。ミシンベッド１１内には下糸巻装置が設けられ、下糸巻装置が伝動機構、クラッチ等を介してＤＣモータ４１に連結されている。ボビン内の下糸がなくなった場合には、下糸巻装置とＤＣモータ４１がクラッチによって接続され、ＤＣモータ４１によって下糸巻装置が駆動されると、下糸巻装置によって下糸がボビンに巻かれる。縫製中においては、下糸巻装置とＤＣモータ４１が切断される。
【００１７】
図２に示すように、刺繍ミシン１のモータ制御装置５０は、ＤＣモータ４１と、パルスモータ４２，４３と、ＣＰＵ５１と、パルスモータドライバ５２，５３と、記憶部５４と、電源ユニット５５と、エンコーダ５６，５７と、抵抗Ｒ１，Ｒ２と、トランジスタＴｒと、を備える。
【００１８】
電源ユニット５５は、ＤＣモータ４１、パルスモータ４２及びパルスモータ４３の共通の電源として用いられ、ＤＣモータ４１、パルスモータドライバ５２及びパルスモータドライバ５３に電力を供給する。
【００１９】
トランジスタＴｒは、ＣＰＵ５１のＯＵＴポート５１ｂに接続され、ＣＰＵ５１の制御信号に従ってＤＣモータ４１と電源ユニット５５との間のスイッチングを行う。
【００２０】
パルスモータドライバ５２は、ＣＰＵ５１のＯＵＴポート５１ｂに接続され、電源ユニット５５の電力によってＣＰＵ５１の制御信号に従ってパルスモータ４２を駆動する。パルスモータドライバ５３は、ＣＰＵ５１のＯＵＴポート５１ｂに接続され、ＣＰＵ５１の電源ユニット５５の電力によって制御信号に従ってパルスモータドライバ５３を駆動する。
【００２１】
電源ユニット５５によってＤＣモータ４１、パルスモータドライバ５２及びパルスモータドライバ５３に印加される電圧が抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧された状態でＣＰＵ５１のＡ／Ｄポート５１ｃに入力される。なお、Ａ／Ｄポート５１ｃにはＡ／Ｄ変換器が設けられ、入力した電圧がＡ／Ｄ変換器によってサンプリングされてデジタル信号に変換される。
【００２２】
エンコーダ５６は、ＤＣモータ４１の回転速度を検出するものであり、検出した回転速度をＣＰＵ５１のＩＮポート５１ａに出力する。具体的には、ＤＣモータ４１が所定角度（例えば、１°）回転するごとにエンコーダ５６からＣＰＵ５１にパルス信号が入力され、これによりＤＣモータ４１の回転速度が検出される。
【００２３】
エンコーダ５７は、縫い針１４の位置に対応した上軸の角度を検出するものであり、検出した角度をＣＰＵ５１のＩＮポート５１ａに出力する。具体的には、上軸が所定の回転角度になるごとにエンコーダ５７からＣＰＵ５１にパルス信号が入力され、これにより縫い針１４の位置が検出される。
【００２４】
ＣＰＵ５１は、エンコーダ５６から入力した回転速度をフィードバックし、ＤＣモータ４１の回転速度が一定になるようにＤＣモータ４１をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御手段として機能する。即ち、ＣＰＵ５１はエンコーダ５６から入力した回転速度に従ったデューティ比のＰＷＭ制御信号をトランジスタＴｒに出力し、トランジスタＴｒがそのデューティ比に応じたスイッチングを行うことで、ＤＣモータ４１の回転速度が一定になるように制御される。
【００２５】
ＣＰＵ５１のＰＷＭ制御によりＤＣモータ４１が駆動されているときに縫い針１４が１回上下動する期間を１周期とすると、図３に示すように、記憶部５４には、各周期でパルスモータ４２を回転させるべき回転角度（前後方向への刺繍枠装着部１８の送り距離に相当する。）が最初の周期から順にデータ列として格納されている。更に、記憶部５４には、各周期でパルスモータ４３を回転させるべき回転角度（左右方向への刺繍枠装着部１８の送り距離に相当する。）が最初の周期から順にデータ列として格納されている。ＣＰＵ５１は、縫い針１４の１周期ごとに、記憶部５４から回転角度を読み出して、読み出した回転角度だけパルスモータ４２，４３を回転させる送り制御手段として機能する。即ち、ＣＰＵ５１が、記憶部５４から読み出した回転角度に従った制御信号をパルスモータドライバ５２，５３に出力すると、パルスモータ４２，４３がそれぞれパルスモータドライバ５２，５３によって制御信号に従った回転角度だけ駆動される。なお、各周期において、ＣＰＵ５１が記憶部５４から回転角度を読み出すタイミングと、ＣＰＵ５１がパルスモータドライバ５２，５３に制御信号を出力するタイミングは、エンコーダ５７によって検出された回転角度、即ち、縫い針１４の位置によって決まる。例えば、縫い針１４が布に刺さるタイミングでエンコーダ５７からＣＰＵ５１にパルス信号が入力され、そのタイミングでＣＰＵ５１が記憶部５４から回転角度を読み込み、縫い針１４が布から抜けるタイミングでエンコーダ５７からＣＰＵ５１にパルス信号が入力され、そのタイミングでＣＰＵ５１が読み込んだ回転角度に従った制御信号をパルスモータドライバ５２，５３に出力する。
【００２６】
なお、自動下糸巻きモードでは、即ちＤＣモータ４１の動力がクラッチにより接続されて下糸巻装置に伝動するときには、ＣＰＵ５１が上述のようなパルスモータ４２，４３を回転させることを行わない。一方、刺繍縫いモードでは、即ちＤＣモータ４１の動力がクラッチに遮断されて下糸巻装置に伝動しないときには、ＣＰＵ５１が上述のようなパルスモータ４２，４３を回転させることを行う。
【００２７】
ＣＰＵ５１のＰＷＭ制御によりＤＣモータ４１が駆動されているときであって刺繍縫いモードでは、ＣＰＵ５１は、ＤＣモータ４１、パルスモータドライバ５２及びパルスモータドライバ５３に印加される電圧が第１閾値α以下となる時間を計時する計時手段として機能する。そして、計時時間が所定時間Ａを経過した場合には、ＣＰＵ５１はＰＷＭ制御を停止してＤＣモータ４１の駆動を中断する停止手段として機能する。ＣＰＵ５１の停止手段の機能の結果、エンコーダ５７からパルス信号がＣＰＵ５１に入力されないので、ＣＰＵ５１によるパルスモータ４２，４３の駆動も中断される。ここで、縫い針１４が布に刺さっている状態をエンコーダ５７によって検出されているときには、即ち、ＣＰＵ５１が記憶部５４から回転角度を読み込んでいるときには、ＣＰＵ５１は、ＰＷＭ制御の停止を遅延させ、読み込んだ回転角度に従った制御信号をパルスモータドライバ５２，５３に出力した後にＰＷＭ制御を停止する。
なお、第１閾値αは、パルスモータ１４２が動作可能な電圧以上であることが望ましい。
【００２８】
ＣＰＵ５１のＰＷＭ制御によりＤＣモータ４１が駆動されているときであって自動下糸巻きモードでは、ＣＰＵ５１は、ＤＣモータ４１、パルスモータドライバ５２及びパルスモータドライバ５３に印加される電圧が第２閾値β（但し、第１閾値α＞第２閾値β）以下となる時間を計時する計時手段として機能する。そして、計時時間が所定時間Ｂを経過した場合には、ＣＰＵ５１はＰＷＭ制御を停止してＤＣモータ４１の駆動を中断する停止手段として機能する。なお、所定時間Ｂは所定時間Ａよりも長い。
【００２９】
上述したようなＣＰＵ５１の機能は、記憶部５４に記憶されたプログラムをＣＰＵ５１が実行することによって実現される。
【００３０】
ミシン１及びモータ制御装置５０の動作について説明する。
まず、刺繍縫いモードについて説明する。ＣＰＵ５１はＤＣモータ４１をＰＷＭ制御により駆動することで、ＤＣモータ４１が電源ユニット５５の電力によって回転し、ＤＣモータ４１の回転速度を一定となるように保たれる。ＤＣモータ４１の回転により、縫い針１４が上下動するとともに釜装置が駆動される。
【００３１】
縫い針１４が下降して縫い針１４が布に刺さるときに、エンコーダ５７からパルス信号がＣＰＵ５１に入力され、これによりＣＰＵ５１が記憶部５４から回転角度を読み込む。そして、縫い針１４が上昇して縫い針１４が布から抜けると、エンコーダ５７からパルス信号がＣＰＵ５１に入力され、ＣＰＵ５１が読み出した回転角度に従った制御信号をパルスモータドライバ５２，５３に出力する。これにより、縫い針１４が布から抜け出てから次に布に刺さるまでの間に、刺繍枠１７、刺繍枠装着部１８及び布がパルスモータ４２によって前後方向に移動されるとともにパルスモータ４３によって左右方向に移動される。
【００３２】
以上のように縫い針１４が上下動を繰り返しつつ、縫い針１４の上昇時に布が移動することが繰り返されると、縫い針１４と釜装置の協働により縫い目が布に施される。
【００３３】
ＣＰＵ５１のＰＷＭ制御によりＤＣモータ４１が駆動されているときには、ＤＣモータ４１、パルスモータドライバ５２及びパルスモータドライバ５３に印加される電圧がＣＰＵ５１によって第１閾値αと比較されている。ここで縫い針１４の上下中に、布の抵抗、糸の張力等によって縫い針１４に負荷がかかり始めるとする。ＣＰＵ５１のＰＷＭ制御によりＤＣモータ４１が駆動されているときには負荷トルクとＤＣモータ４１に流れる電流値は比例関係にあるため、縫い針１４の負荷が急に重くなり始めると、図４に示すように、ＤＣモータ４１の駆動電流が上昇し、その駆動電流が電源ユニット５５の定格を越えると、電源ユニット５５によってＤＣモータ４１、パルスモータドライバ５２及びパルスモータドライバ５３に印加される電圧が低下する。そして、ＤＣモータ４１、パルスモータドライバ５２及びパルスモータドライバ５３に印加される電圧が第１閾値α以下になっている時間をＣＰＵ５１が計時し、その計時時間が所定時間Ａを越えると、ＣＰＵ５１がＰＷＭ制御を停止してＤＣモータ４１の駆動を中断する。ここで、記憶部５４から回転角度がＣＰＵ５１によって読み込まれた後に計時時間が所定時間Ａを経過したら、ＣＰＵ５１はその回転角度に従った制御信号をパルスモータドライバ５２，５３に出力するのを待ってからＤＣモータ４１のＰＷＭ制御を停止する。ＤＣモータ４１が停止すると、エンコーダ５７からＣＰＵ５１に信号が入力されないので、その後ＣＰＵ５１によってパルスモータ４２，４３が駆動されない。また、ＤＣモータ４１が停止すると、電源ユニット５５の電力が定格電力以下に下がり、パルスモータ４２，４３の脱調を防止することができる。
なお、ＤＣモータ４１、パルスモータドライバ５２及びパルスモータドライバ５３に印加される電圧が第１閾値α以下になっている時間が所定時間Ａを経過する前に、その電圧が第１閾値αを越えると、ＣＰＵ５１は計時を終了する。
【００３４】
次に、自動下糸巻きモードについて説明する。
刺繍縫いモードと同様に、ＣＰＵ５１はＤＣモータ４１をＰＷＭ制御により駆動することで、ＤＣモータ４１が回転する。これにより、ＤＣモータ４１によって下糸巻装置が駆動され、釜装置内のボビンに下糸が巻回される。このとき、ＤＣモータ４１、パルスモータドライバ５２及びパルスモータドライバ５３に印加される電圧がＣＰＵ５１によって第２閾値βと比較されている。そして、比較の結果、ＤＣモータ４１、パルスモータドライバ５２及びパルスモータドライバ５３に印加される電圧が第２閾値β以下になった場合、ＤＣモータ４１、パルスモータドライバ５２及びパルスモータドライバ５３に印加される電圧が第２閾値β以下になっている時間をＣＰＵ５１が計時する。そして、その計時時間が所定時間Ｂを越えると、ＣＰＵ５１がＰＷＭ制御を停止してＤＣモータ４１の駆動を中断する。そのため、ＤＣモータ４１が停止し、電源ユニット５５の電力が定格電力以下に下がり、パルスモータ４２，４３の脱調を防止することができる。
【００３５】
一方、計時時間が所定時間Ｂを経過する前に、ＤＣモータ４１、パルスモータドライバ５２及びパルスモータドライバ５３に印加される電圧が第２閾値βを越えると、ＣＰＵ５１は計時を終了する。
【００３６】
なお、自動下糸巻きモードでは、ＣＰＵ５１によってパルスモータ４２，４３が駆動されない。
【００３７】
以上のように、本実施の形態によれば、ＤＣモータ４１にかかる負荷が大きくなり、電源ユニット５５の定格電力を越え、その状態が所定時間Ａ又は所定時間Ｂだけ続くと、ＤＣモータ４１のＰＷＭ制御が中断される。そのため、ＤＣモータ４１が停止され、パルスモータ４２，４３の脱調を防止することができる。電源ユニット５５の定格を大きくしなくても、更に、パルスモータ４２とＤＣモータ４１の電源を別々にしなくとも、パルスモータ４２，４３の脱調を防止することができるので、ミシン１の製造コストを抑えることができる。また、パルスモータ４２，４３の脱調を防止することができるので、布に対する縫い針１４の下降位置のズレが起こらず、縫製不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態におけるモータ制御装置を備えた刺繍縫いミシンの正面図である。
【図２】本発明の実施形態におけるモータ制御装置のブロック図である。
【図３】記憶部に記憶された各周期の回転角度のデータ列を示した図である。
【図４】電源ユニットによってＤＣモータに印加される電圧及び電流の変化を示したチャートである。
【図５】従来のモータ制御装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  ミシン
１４  縫い針
１８  刺繍枠装着部
４１  ＤＣモータ
４２、４３  パルスモータ
５０  モータ制御装置
５１  ＣＰＵ
５２、５３  パルスモータドライバ
５４  記憶部
５５  電源ユニット
Ｔｒ  トランジスタ
Ｒ１、Ｒ２  抵抗
【図１】
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【図２】
2007159708.tif 000004
【図３】
2007159708.tif 000005
【図４】
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【図５】
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