(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと電力スイッチング要素を含む駆動手段を直列接続してなるモータ回路と、前記モータ回路に接続される電源と、三角波を発生する三角波発生手段と、前記モータの回転数を規定すべくフットコントローラの踏み込み量に依拠した基準電圧を発生させる基準電圧発生手段と、前記三角波と前記基準電圧とを比較してＰＷＭ波形電圧を発生させる比較手段とを備え、前記ＰＷＭ波形電圧に応じて前記駆動手段が前記モータを回転させるようにしてなるミシンのモータ制御装置において、前記電源と固定抵抗器と前記フットコントローラと第１可変抵抗器とを直列接続し、前記固定抵抗器の出力電圧をエミッタフォロワ回路に印加し、その出力値を前記基準電圧となし、前記基準電圧の最低値を前記第１可変抵抗器により調整可能としたミシンのモータ制御装置。
【請求項２】
前記エミッタフォロワ回路の出力側に第２可変抵抗器を設け、前記基準値の最高値を規定する、請求項１記載のミシンのモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ミシンのモータ制御装置に関し、特にミシンのモータの回転数を制御する制御装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
ミシンのモータの回転数を制御する制御装置は、従来、モータと電力スイッチング要素を含む駆動手段を直列接続してなるモータ回路と、前記モータ回路に接続される電源と、三角波を発生する三角波発生手段と、前記モータの回転数を規定すべくフットコントローラの踏み込み量に依拠した基準電圧を発生させる基準電圧発生手段と、前記三角波と前記基準電圧とを比較してＰＷＭ波形電圧を発生させる比較手段とを備えており、前記ＰＷＭ波形電圧に応じて前記駆動手段が前記モータを回転させるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし乍ら、フットコントローラの抵抗値は、製造誤差が大きく、設計通り、フットコントローラの踏み込み量に対応したモータの回転数が得られず、収束回転数のバラツキをある程度容認せざるを得なかった。
【０００４】
それ故に、本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、フットコントローラの踏み込み量に依拠する抵抗値とモータ収束回転数の対応関係調整を簡易にできるようにした、ミシンのモータ制御装置を提供することを技術的課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を解決するために、請求項１において講じた発明は、モータと電力スイッチング要素を含む駆動手段を直列接続してなるモータ回路と、前記モータ回路に接続される電源と、三角波を発生する三角波発生手段と、前記モータの回転数を規定すべくフットコントローラの踏み込み量に依拠した基準電圧を発生させる基準電圧発生手段と、前記三角波と前記基準電圧とを比較してＰＷＭ波形電圧を発生させる比較手段とを備え、前記ＰＷＭ波形電圧に応じて前記駆動手段が前記モータを回転させるようにしてなるミシンのモータ制御装置において、前記電源と固定抵抗器と前記フットコントローラと第１可変抵抗器とを直列接続し、前記固定抵抗器の出力電圧をエミッタフォロワ回路に印加し、その出力値を前記基準電圧となし、前記基準電圧の最低値を前記第１可変抵抗器により調整可能としたことである。
【０００６】
尚、請求項２に示すように、請求項１の発明においては、前記エミッタフォロワ回路の出力側に第２可変抵抗器を設け、前記基準値の最高値を規定するようにするのが望ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００８】
図１において、ミシンのモータ制御装置１０は、トランス２０を備える。しかしてトランス２０の一次側２２は商用電源３０に、スイッチ３２を介して接続されており、スイッチ３２が閉じられると、交流１００ボルトがトランス２０の一次側２２印加されるようになっている。トランス２０の二次側２４は、整流・平滑回路２６に接続されており、トランス２０で所定の値に降下された交流が、この整流・平滑回路２６により円滑な直流に変換されて、出力されるようになっている。
【０００９】
図示されないミシンの縫製機構の主要部を構成する直流モータ４０の正極側には、整流・平滑回路２６から直流電圧が印加されるよになっている。この直流モータ４０の負極側と接地側との間には駆動手段たるＦＥＴ４２のドレイン側４２１が接続されており、このＦＥＴ４２のソース側４２２は接地されている。しかして、ＦＥＴ４２は、ゲート４２３側に信号が印加されている間（印加されていない間）、ＦＥＴ４２のドレイン側４２１とソース側４２２との間は導通（非導通）となるので、ＦＥＴ４２は、電力スイッチング要素として機能する。つまり、直流モータ４０とＦＥＴ４２との直列回路４４がトランス２０の二次側の直流電源に接続されており、ＦＥＴ４２のゲート４２３側への信号の印加の有無により、この直流回路４４の閉成（開成）がなされ、この閉成時間が長い程、直流モータ４０の回転数が大きくなるように設定されている。
【００１０】
ＦＥＴ４２のゲート４２３側への信号の印加の制御つまり直流モータ４０の回転数の回転数の制御は、制御回路５０の比較手段６０からＦＥＴ４２のゲート４２３側に出力されるＰＷＭ波形電圧Ｖｇのパルス幅を調整することによりなされる。すなわち、制御回路５０は、前記した比較手段６０の他、三角波電圧Ｖｏｕｔを発生する三角波電圧発生手段７０と、直流モータの回転数を規定する基準電圧Ｖｃｔｒを発生させる基準電圧発生手段８０とを備える。しかして、比較手段６０は、三角波電圧Ｖｏｕｔと基準電圧Ｖｃｔｒとを比較して、図２のグラフから理解されるように、前者が後者を横切るときに生成される後者の区画の幅と同じパルス幅を持つ矩形波電圧信号ないしはＰＷＭ波形電圧信号Ｖｇを発生させるようになっている。基準電圧Ｖｃｔｒが高い（低い）程、ＰＷＭ波形電圧信号Ｖｇの幅は小さく（大きく）なり、これにより、デユーティ比は大きく（小さく）なって、モータ４０の回転数が大きく（小さく）なる。
【００１１】
制御回路５０の具体的構成を、以下、更に詳しく説明する。基準電圧発生手段８０は、フットコントローラ８２を備える。フットコントローラ８２は押し踏み式可変抵抗器であって、図３に示すように、踏み込み量がゼロのときは抵抗値は無限大を示すが、踏み込み量が所定値を超えると、踏み込み量が最大値に達するまでは、抵抗値は、踏み込み量に反比例して逓減する。フットコントローラ８２は、一端及び他端において夫々直流が印加される固定抵抗８４及び接地された可変抵抗８６と接続されており、固定抵抗８４、フットコントローラ８２及び可変抵抗８６は直列回路を構成し、この回路が閉成されたとき、固定抵抗８４に印加される電圧が、フットコントローラ８２が示す抵抗値に依拠して降下された後、基準電圧Ｖｂとして、コレクタに直流電圧Ｖｃが印加されるトランジスタ９０のベースに印加される。
【００１２】
図１に示す回路図から明らかなように、トランジスタ９０のエミッタから出力される電圧Ｖｅ（≧０）は、Ｖｅ＝Ｖｂ−０．６で定義される。ここにおいて、Ｖｂはトランジスタ９０のベースに印加される基準電圧であって、Ｖｂから０〜０．６ボルトのとき、トランジスタ９０のエミッタから出力される電圧Ｖｅは、常に０となるようになっている。図４に示すグラフを用いて、この点、敷衍する。トランジスタ９０のコレクタに印加される電源電圧Ｖｃは、フットコントローラ８２の踏み込み量とは無関係だから、一定の値を示す。トランジスタ９０のベースに印加される基準電圧Ｖｂの値は、フットコントローラ８２の踏み込み量がＸに至るまでは、フットコントローラ８２の示す抵抗値は無限大で、フットコントローラ８２側には電流は流れないので、固定抵抗８４の出力電圧は、電源電圧Ｖｃより所定値だけ低い値として、一定となる。フットコントローラ８２の踏み込み量がＸを超えてＹに至るまでは、フットコントローラ８２の踏み込み量が増加すると、フットコントローラ８２の示す抵抗値は比例的に減少する。そうすると、トランジスタ９０のベースに印加される基準電圧Ｖｂは、固定抵抗８４の出力電圧の初期値から比例的に減少し、トランジスタ９０のエミッタから出力される電圧Ｖｅは、トランジスタ９０のベースに印加される基準電圧Ｖｂよりも０．６ボルトだけ減じた値となり、基準電圧Ｖｂと平行のグラフを描くように減少していく。ところが、トランジスタ９０はエミッタフォロアを構成しており、トランジスタ９０のベースに印加される基準電圧Ｖｂが０〜０．６ボルトのとき、トランジスタ９０のエミッタから出力される電圧Ｖｅは、常に０となるようになっているので、トランジスタ９０のベースに印加される基準電圧Ｖｂが所定の値にまで下降したとき（つまりフットコントローラ８２の踏み込み量がＹを越えて、その示す抵抗値が所定の値まで下降したとき）基準電圧Ｖｂは減少し続けるもトランジスタ９０のエミッタから出力される電圧Ｖｅは一定値を保持する。この一定値Ｚ（＞０）は、フットコントローラ８２の踏み込み量が限度に達して基準電圧Ｖｂがゼロになるまで、保持される。
【００１３】
前の段落で行ったグラフの説明は、可変抵抗８６の値がゼロに設定したことを前提としていた。そこで、可変抵抗８６の値を所定の値まで増加させると、図５に示されるように、トランジスタ９０のエミッタから出力される電圧Ｖｅのグラフは、上方向にシフトされる。このことは、フットコントローラ８２の踏み込み量と直流モータ４０の回転数とを、一義的に決定することが出来る。すなわち、前述したように、直流モータ４０の回転数は、比較手段６０に入力される三角波発生手段７０の出力Ｖｏｕｔ及び基準電圧発生手段８０の出力Ｖｃｔｒとにより決定されるが、後者は、固定抵抗８４の抵抗値、フットコントローラ８２の抵抗値及び可変抵抗８６の抵抗値により変動する。
【００１４】
しかしてミシンの回転トルク（つまり直流モータ４０の負荷）は、製品毎に大きく異なる（つまりトルクのバラツキが大きい）ので、全品、同一出力では、このトルクのバラツキによる回転数のバラツキが生じることになる。そこで、可変抵抗８６で高速回転、また、可変抵抗８８で低速回転を個々に調整することにより、図５のグラフを個別に得ることが可能となる。これにより、全てのミシンについて、フットコントローラ８２の踏み込み量と直流モータ４０の回転数との関係を一義的に決定でき、個々のミシンのトルク差によるモータ回転数のバラツキを吸収することが可能となる。
【００１５】
図４及び図５のグラフを得る前提は、トランジスタ９０のエミッタから出力される電圧Ｖｅを直接、計測することを前提としていたが、図１に示されるように、トランジスタ９０のエミッタは、可変抵抗８６と直列接続された可変抵抗８８を介して比較手段６０に接続されている。しかして可変抵抗８８の値がゼロの場合は、図５のグラフはそのまま妥当するが、可変抵抗８８の値が所定の値に設定された場合、かような可変抵抗８８から比較手段６０に送られる電圧Ｖｃｔｒは、図６に示されるように、フットコントローラ８２の踏み込み量が少ないとき（つまり直流モータ４０を低速回転させる場合）、低い値になっている。このことを図２に示すグラフを用いて説明すれば、Ｖｃｔｒが下方にシフトして、ＦＥＴ４２に送られる信号のパルス幅は広くなり、安定して直流モータ４０の低速回転を行うことが出来る。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、基準電圧の最低値を調整できるようにしたので、これにより、基準電圧の特性線図を、設計通り、フットコントローラの踏み込み量と対応させることが出来る。
【００１７】
請求項２の発明によれば、基準電圧の最高値を調整できるので、ＰＷＭ波形電圧のパルス幅を広げ、安定したモータの低速回転を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態にかかるミシンのモータ制御装置のブロック回路図である。
【図２】  図１のモータ制御装置で制御で使用される各信号の波形を示すグラフである。
【図３】  フットコントローラの踏み込み量と抵抗値との間の関係を示すグラフである。
【図４】  フットコントローラの踏み込み量と各電圧との関係を示すグラフである。
【図５】  図４のグラフを補正したグラフである。
【図６】  図４のグラフを補正したグラフである。
【符号の説明】
２０：トランス
４０：直流モータ
４２：ＦＥＴ：駆動手段
４４：モータ回路
５０：制御回路
８２：フットコントローラ
８４：固定抵抗器
８６：可変抵抗器（第１可変抵抗器）
８８：可変抵抗器（第２可変抵抗器）
９０：トランジスタ（エミッタフォロア回路）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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