JP7365156B2 - Sewing machine motor control device - Google Patents
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Description
本発明は、ミシンのモーター制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device for a sewing machine.
従来より、ミシンに搭載されたモーター、例えば、ミシンモーターは、目標回転数となるようにPWM(Pulse width modulation)制御が行われていた。即ち、ミシンの操作者により目標回転数が設定されると、周期的にミシンモーターの駆動電流がオン-オフされ、目標回転数に満たない場合にはデューティー比を大きくし、目標回転数に達するとデューティー比を小さくする電流制御が行われていた(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a motor mounted on a sewing machine, for example, a sewing machine motor, has been subjected to PWM (Pulse Width Modulation) control so as to achieve a target rotation speed. That is, when the target rotation speed is set by the sewing machine operator, the driving current of the sewing machine motor is periodically turned on and off, and if the target rotation speed is not reached, the duty ratio is increased to reach the target rotation speed. Then, current control is performed to reduce the duty ratio (for example, see Patent Document 1).
上記従来のモーター制御装置では、駆動系に何らかの外的要因により停止には到らない程度の異常負荷が生じると、PWM制御により駆動電流が大きな状態でモーターが駆動を継続する。
このように大きな電流が流れ続けることで、モーターの発熱や破損、不調、短寿命化を生じるおそれがあった。
In the above-mentioned conventional motor control device, when an abnormal load that cannot be stopped due to some external factor occurs in the drive system, the motor continues to drive with a large drive current by PWM control.
If such a large current continues to flow, there is a risk that the motor will overheat, be damaged, malfunction, and shorten its lifespan.
本発明は、モーターを適切に保護するミシンのモーター制御装置を提供することをその目的とする。 An object of the present invention is to provide a sewing machine motor control device that appropriately protects the motor.
請求項1記載の発明は、ミシンのモーター制御装置において、
制御対象のモーターに対する目標回転数を設定する設定入力部と、
前記モーターの動作速度を検出するための検出部と、
前記モーターの動作速度が前記目標回転数となるようにPWM制御を行うフィードバック制御部と、
前記モーターの駆動中において、周期的に前記フィードバック制御部が定める前記モーターに対する駆動電流のオン期間の長さ又は比率が予め定められた期間閾値以上となる場合にカウント値を加算し、前記期間閾値未満となる場合にカウント値を減算し、前記カウント値が規定値を超えた場合に前記モーターの過負荷の発生と判定する第一負荷判定部と、
前記モーターの過負荷の発生時に、負荷回避制御を実行する駆動制御部とを備え、
前記第一負荷判定部は、前記検出部で検出される前記モーターの動作速度又は前記目標回転数が予め定められた判定閾値に満たない場合に、前記モーターの過負荷の発生の有無を判定し、
前記フィードバック制御部は、前記PWM制御における前記モーターに対する駆動電流のオン期間の長さ又は比率について予め定められた制限値を超えないようにPWM制御を行い、
前記検出部で検出される前記モーターの動作速度又は前記目標回転数が前記判定閾値以上であって、前記目標回転数に対して、周期的に前記検出部で検出される前記モーターの動作速度が予め定められた速度閾値未満となる場合にカウント値を加算し、前記速度閾値以上となる場合にカウント値を減算し、前記カウント値が規定値を超えた場合に、前記モーターの過負荷の発生と判定する第二負荷判定部を備えることを特徴とする。
The invention according to
a setting input section for setting a target rotation speed for a motor to be controlled;
a detection unit for detecting the operating speed of the motor;
a feedback control unit that performs PWM control so that the operating speed of the motor reaches the target rotation speed;
While the motor is being driven, a count value is added when the length or ratio of the ON period of the drive current to the motor, which is periodically determined by the feedback control unit, is equal to or greater than a predetermined period threshold, and the count value is added to the period threshold. a first load determination unit that subtracts a count value when the count value is less than a specified value, and determines that an overload has occurred in the motor when the count value exceeds a specified value;
and a drive control unit that executes load avoidance control when an overload occurs on the motor ,
The first load determination unit determines whether overload has occurred in the motor when the operating speed or the target rotation speed of the motor detected by the detection unit is less than a predetermined determination threshold. ,
The feedback control unit performs PWM control so that the length or ratio of an on period of a drive current to the motor in the PWM control does not exceed a predetermined limit value;
The operating speed or the target rotational speed of the motor detected by the detection unit is equal to or higher than the determination threshold, and the operating speed of the motor detected by the detection unit periodically with respect to the target rotational speed is A count value is added when the speed is less than a predetermined speed threshold, a count value is subtracted when the speed is greater than or equal to the speed threshold, and when the count value exceeds a specified value, overload of the motor occurs. The present invention is characterized by comprising a second load determining section that determines that .
請求項2記載の発明は、請求項1に記載のミシンのモーター制御装置において、
前記第一負荷判定部は、前記目標回転数ごとに、前記期間閾値を定めていることを特徴とする。
The invention according to
The first load determination unit is characterized in that the period threshold is determined for each target rotation speed.
請求項3記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載のミシンのモーター制御装置において、
前記駆動制御部は、前記負荷回避制御として、前記モーターを停止させることを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the motor control device for a sewing machine according to
The drive control section is characterized by stopping the motor as the load avoidance control.
請求項4記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のミシンのモーター制御装置において、
前記駆動制御部は、前記負荷回避制御として、前記モーターの過負荷状態を報知する制御を行うことを特徴とする。
The invention according to
The drive control section is characterized in that, as the load avoidance control, control is performed to notify an overload state of the motor.
以上のように、本発明によれば、モーターの過負荷状態を適正に検出することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to appropriately detect the overload state of the motor.
[発明の実施形態の概要]
以下、本発明の実施形態であるモーター制御装置90を搭載したミシン100について説明する。
図1はミシン100の制御系を示すブロック図である。
[Summary of embodiments of the invention]
A
FIG. 1 is a block diagram showing a control system of
[ミシン]
ミシン100は、縫い針を保持する針棒の上下動を行う針上下動機構、縫い針の上糸に下糸を絡める釜機構、針板上で生地を送る布送り機構、上糸を引き上げて縫い目を締結する天秤機構、上糸に張力を付与する糸調子装置、上記各構成を格納又は保持するミシンフレーム等のように、ミシン一般に設けられている周知の構成を備えている。
そして、ミシン100は、針上下動機構の駆動源となるミシンモーター16を制御するモーター制御装置90を備えている。
なお、ミシン100は、一般的なミシンと同一の構成からなるので、モーター制御装置90を除く周知の構成については、詳細な説明は省略する。
[sewing machine]
The
The
Note that since the
ミシンフレームは、ミシンベッド部とミシンアーム部と立胴部とを有し、ミシンベッド部における針落ち位置には針穴が形成された針板が設けられている。 The sewing machine frame has a sewing machine bed section, a sewing machine arm section, and an upright body section, and a needle plate in which a needle hole is formed is provided at a needle drop position in the sewing machine bed section.
針上下動機構は、ミシンフレームの内部において回転可能に支持された上軸と、上軸を回転駆動するサーボモーターからなるミシンモーター16と、ミシンモーター16の回転数を検出するエンコーダ161と、上軸の一端部に固定装備された針棒クランクと、針棒クランクと針棒とを連結するクランクロッド等を備えている。
上記構成により、針上下動機構は、ミシンモーター16が上軸を回転させ、針棒は上軸一回転につき一往復分の上下動を行う。
The needle vertical movement mechanism includes an upper shaft rotatably supported inside the sewing machine frame, a
With the above configuration, in the needle vertical movement mechanism, the
釜機構は、針板の下側に設けられており、ボビンを内側に擁する中釜と、中釜の外周においてミシンモーター16を駆動源として回転動作を行う外釜とを備えている。そして、外釜に設けられた剣先により縫い針の上糸のループを捕捉して中釜から繰り出された下糸に上糸を絡めて縫い目の形成を行う。
The hook mechanism is provided below the throat plate, and includes an inner hook that holds a bobbin inside, and an outer hook that rotates around the outer periphery of the inner hook using the
布送り機構は、ミシンモーター16を駆動源として、針板の下側で送り歯を布送り方向に沿って周回移動させる。その際、送り歯は、その上端部が針板の開口から出没し、針板上に載置された布地に下から接して布送り方向に所定のピッチで送ることができる。
天秤機構は、ミシンモーター16を駆動源として往復回動動作を行う天秤を備え、上糸が縫い針に向かう糸経路の途中で縫い針の上下動と同期的に上糸の引き上げと解放とを行い、上糸と下糸からなる縫い目に適度に締め付け力を付与する。
糸調子装置は、上糸の供給源から天秤に向かう糸経路の途中に設けられ、縫い目の形成の際に、上糸に適度に糸張力を付与する。
The cloth feed mechanism uses the
The thread take-up mechanism includes a thread take-up that rotates back and forth using the
The thread tension device is provided in the middle of the thread path from the needle thread supply source to the take-up thread, and applies appropriate thread tension to the needle thread when forming a seam.
[モーター制御装置]
図1に示すように、モーター制御装置90は、マイコン91及びメモリ92を備え、メモリ92内に格納された各種のプログラム及び各種の設定データに従ってマイコン91が後述するミシンモーター16の動作制御を実行する。
また、マイコン91には、ミシンモーター16の目標回転数を入力するための設定入力部としてのペダル93がインターフェイス93aを介して接続されている。
[Motor control device]
As shown in FIG. 1, the
Further, a
さらに、マイコン91には、ミシンモーター16がモータードライバ16aを介して接続されている。
そして、ミシンモーター16には、その軸角度を検出する検出手段としてのエンコーダ161が併設されており、エンコーダ161は、モーター角度検出回路161aを介してマイコン91に接続されている。
エンコーダ161は、ミシンモーター16の出力軸の軸角度の変化に伴い、一定の微小な角度間隔でパルス出力を行い、モーター角度検出回路161aは、エンコーダ161からのパルスをカウントする。そして、マイコン91は、そのカウント値からミシンモーター16の出力軸角度を算出する。
なお、ミシンモーター16の出力軸角度は、上軸角度と一致している。上軸角度は一回転(0~360°)で縫い針の一往復の上下動に対応している。そして、以下の説明では、上軸角度0°が縫い針の上死点に対応し、180°が下死点に対応するものとする。
マイコン91は、一定の周期でエンコーダ161のパルスのカウント値をモーター角度検出回路161aから取得しており、周期的なパルスカウント値の変化からミシンモーター16の動作速度である回転数を取得している。つまり、エンコーダ161及びモーター角度検出回路161aは、ミシンモーター16の動作速度を検出するための検出部として機能する。
Furthermore, the
The
The
Note that the output shaft angle of the
The
ペダル93は、ミシンの操作者が足で踏み込む踏板を備え、踏板の踏み込み量に応じて、ミシンモーター16の目標回転数を設定入力することができる。
The
[ミシンモーターの動作制御]
上記マイコン91は、メモリ92内に格納された各種のプログラムを実行することにより、フィードバック制御部94、第一負荷判定部95、第二負荷判定部96、駆動制御部97として機能する。
以下、これら各種の機能について説明する。なお、以下の説明において挙げられる具体的な数値は全て例示であり、当該数値に限定されるものではなく、全て、装置の特性等に応じて、適宜調整や変更が可能である。
[Sewing machine motor operation control]
The
These various functions will be explained below. Note that all specific numerical values mentioned in the following description are merely examples, and are not limited to these numerical values, and all can be adjusted or changed as appropriate depending on the characteristics of the device.
[フィードバック制御部]
フィードバック制御部94は、ペダル93から入力される目標回転数とエンコーダ161からモーター角度検出回路161aを介して得られるミシンモーター16の検出回転数との差分を求め、差分値の大きさに応じて、ミシンモーター16に対して行われるPWD制御のデューティー比を決定し、モータードライバ16aに入力する。
[Feedback control section]
図2は、目標回転数200[spm]であってミシンモーター16の無負荷状態における、モータードライブ電圧(モータードライブ信号とする)の変化とその際のミシンモーター16に流れるモーター電流の変化を示す線図である。
PWM制御では、図2のモータードライブ信号の線図に示すように、例えば、モーター電源の電源周波数50[Hz]の場合、10[ms]をPWM制御の一周期Tとして、当該一周期Tの間で電源のオンとオフとを切り替え、オン期間TONの比率(デューティー比)の大きさを調整することにより、ミシンモーター16に流れる電流量を調整して、モーター出力を制御する。
従って、フィードバック制御部94は、目標回転数に対する検出回転数の差分値が大きくなると、デューティー比を大きくし、差分値が小さくなるとデューティー比を小さくする制御を周期Tで繰り返し実行する。
なお、図2のモータードライブ信号の線図では、電圧の立ち上がり部分がオフ期間を示し、電圧の立ち下がり部分がオン期間TONを示している。
FIG. 2 shows changes in the motor drive voltage (referred to as a motor drive signal) and changes in the motor current flowing through the
In PWM control, as shown in the diagram of the motor drive signal in Figure 2, for example, if the power frequency of the motor power source is 50 [Hz], one period T of the PWM control is 10 [ms], and the period T of the one period T is 10 [ms]. The amount of current flowing through the
Therefore, the
In the diagram of the motor drive signal in FIG. 2, a rising portion of the voltage indicates an off period, and a falling portion of the voltage indicates an on period T ON .
なお、モーター保護のために、PWM制御におけるオン期間TONの制限値は、オフ期間が0とならない範囲で一定の値(例えば、8[ms])に定められており、フィードバック制御部94は、差分値が大きくなってもオン期間TONは制限値を超えないように制御される。
In order to protect the motor, the limit value of the on period T ON in PWM control is set to a constant value (for example, 8 [ms]) within a range where the off period does not become 0, and the
[第一負荷判定部]
第一負荷判定部95は、フィードバック制御部94が実行するPWM制御におけるミシンモーター16に対する駆動電流のオン期間TONの長さに応じて、ミシンモーター16の過負荷の有無を判定する。
なお、この第一負荷判定部95によるミシンモーター16の過負荷の有無の判定は、ミシンモーター16の目標回転数が予め定められた判定閾値に満たない場合(低速域である場合)に実行され、ミシンモーター16の目標回転数が判定閾値以上である場合(高速域である場合)には、後述する第二負荷判定部96によって過負荷の有無の判定が行われる。
[First load determination section]
The first
Note that the first
ミシンモーター16は、目標回転数を一定値に固定した場合に、ミシンモーター16に加わる負荷の増加に対して、目標回転数を維持するためにオン期間TONが長く(デューティー比が大きく)なる。
When the target rotation speed of the
図3は目標回転数200[spm]であってミシンモーター16の異常負荷状態における、モータードライブ信号の変化とミシンモーター16のモーター電流の変化を示す線図である。
また、図4は目標回転数が200[spm]、330[spm]、420[spm]のそれぞれの場合において、ミシンモーター16の無負荷時と異常負荷時のそれぞれの場合に得られたオン期間TONの最小値と最大値とを示す図表である。
また、図5(A)は目標回転数200[spm]におけるミシンモーター16の無負荷時と異常負荷時のそれぞれの場合に取り得るオン期間TONの値の数値幅を示すグラフ、図5(B)は目標回転数330[spm]における同グラフ、図5(C)は目標回転数420[spm]における同グラフである。
なお、「無負荷」とは、無負荷に加えて、適正に縫製が行われている状況でミシンモーター16に生じる程度の負荷状態を含む意味であり、「異常負荷」とは、適正に縫製が行われている状況でミシンモーター16のPWM制御の一周期に生じる負荷を逸脱する程度に大きな負荷の発生状態をいう。「過負荷」とは、異常負荷の発生が続くことで、モーターの発熱や破損、不調、短寿命化を生じるおそれがある状態をいう。
FIG. 3 is a diagram showing changes in the motor drive signal and changes in the motor current of the
In addition, Fig. 4 shows the on-periods obtained when the
In addition, FIG. 5(A) is a graph showing the numerical range of values of the on-period T ON that can be taken when the
Note that "no load" includes, in addition to no load, a load state that occurs on the
フィードバック制御が行われている状況下では、図3に示す異常負荷の場合には、前述した図2と比べて、オン期間TONが長くなり、デューティー比が大きくなる。
また、図4及び図5(A)~図5(C)に示すように、目標回転数が高くなるほどオン期間TONが長くなる。
Under the situation where feedback control is performed, in the case of the abnormal load shown in FIG. 3, the on-period T ON becomes longer and the duty ratio becomes larger than in the case of FIG. 2 described above.
Furthermore, as shown in FIGS. 4 and 5(A) to 5(C), the higher the target rotational speed is, the longer the on-period T ON becomes.
従って、第一負荷判定部95では、目標回転数ごとに、フィードバック制御部94が決定するオン期間TONの値について期間閾値を定め、当該期間閾値を超えた場合にミシンモーター16に異常負荷が生じていると判定する。
Therefore, the first
より具体的には、図5(A)~図5(C)に示すように、目標回転数について0~200[spm]、200~330[spm]、330~420[spm]のように、複数の帯域を設定し、各帯域ごとにオン期間TONの期間閾値を設定する。
例えば、図5(A)の場合には、期間閾値の上限として5.44[ms]、下限として4.00[ms]、図5(B)の場合には、期間閾値の上限として5.96[ms]、下限として4.24[ms]、図5(C)の場合には、期間閾値の上限として6.44[ms]、下限として4.52[ms]として、下限と上限の間で期間閾値が設定される。
More specifically, as shown in FIGS. 5(A) to 5(C), the target rotation speed is 0 to 200 [spm], 200 to 330 [spm], and 330 to 420 [spm], A plurality of bands are set, and a period threshold of the on-period T ON is set for each band.
For example, in the case of Figure 5 (A), the upper limit of the period threshold is 5.44 [ms] and the lower limit is 4.00 [ms], and in the case of Figure 5 (B), the upper limit of the period threshold is 5.96 [ms], the lower limit In the case of FIG. 5C, the period threshold is set to 6.44 [ms] as the upper limit and 4.52 [ms] as the lower limit, between the lower limit and the upper limit.
そして、第一負荷判定部95では、フィードバック制御部94が決定するオン期間TONの値が期間閾値以上となる場合には異常負荷発生を決定するカウント値を1加算し、期間閾値未満となる場合にはカウント値を1減算する。そして、このカウントをPWM制御の周期で繰り返し実行し、カウント値が規定値を超えた場合に過負荷の発生と判定する。
なお、この判定の結果は、後述する駆動制御部97に入力される。
Then, in the first
Note that the result of this determination is input to a
[第二負荷判定部]
第二負荷判定部96は、ミシンモーター16の目標回転数が前述した判定閾値以上となる高速域であって、目標回転数に対する、ミシンモーター16の検出回転数の低下状態から過負荷の発生を判定する。
[Second load determination section]
The second
図6は目標回転数1500[spm]であってミシンモーター16の無負荷状態における、モータードライブ信号の変化とその際のミシンモーター16に流れるモーター電流の変化を示す線図である。
また、図7は目標回転数200~1500[spm]の範囲内の複数の目標回転数で駆動するミシンモーター16に対して大きさの異なる複数段階の負荷を加えた場合の検出回転数を示した図表、図8は図7の検出回転数を示す線図である。
なお、図7及び図8における負荷の数値は、200[spm]でミシンモーター16がロックする負荷トルクを100%としたときの百分率で示している。
FIG. 6 is a diagram showing changes in the motor drive signal and changes in the motor current flowing through the
Furthermore, FIG. 7 shows the detected rotational speed when loads of different magnitudes are applied to the
Note that the load values in FIGS. 7 and 8 are shown in percentages when the load torque at which the
前述した第一負荷判定部95では、図5(A)~図5(C)に示すように、目標回転数が高くなるにつれて、無負荷状態でもオン期間TONが徐々に長くなることから、異常負荷を判定するための境界となる期間閾値の数値選択が困難となる。
一方、フィードバック制御部94では、前述したように、ミシンモーター16の保護のために、オン期間TONの制限値(前述の例では8[ms])を定めている。
従って、図6に示すように、目標回転数を高くすると無負荷状態でもオン期間TONがほぼ上限値に近くなり、オン期間TONをそれ以上長くする余地がないため、ミシンモーター16の駆動速度(検出回転数)は目標回転数に達することなく低下を生じる。
従って、目標回転数の高速域では、オン期間TONの値ではなく、目標回転数に対する検出回転数の低下から過負荷の発生を良好に判定することができる。
In the first
On the other hand, in the
Therefore, as shown in FIG. 6, when the target rotation speed is increased, the on-period T ON approaches the upper limit value even under no-load conditions, and there is no room to make the on-period T ON any longer, so the
Therefore, in the high speed range of the target rotational speed, the occurrence of overload can be appropriately determined based on the decrease in the detected rotational speed with respect to the target rotational speed, rather than the value of the on-period T ON .
具体的には、第二負荷判定部96では、[目標回転数-10%]を検出回転数の速度閾値とし、検出回転数が上記速度閾値以上となる場合には異常負荷発生を決定するカウント値を1加算し、上記速度閾値未満となる場合にはカウント値を1減算する。そして、このカウントをPWM制御の周期で繰り返し実行し、カウント値が規定値を超えた場合に過負荷の発生と判定する。
Specifically, the second
図8において符号Lは速度閾値のラインである。図示のように、ミシンモーター16の低速域では負荷が過大となるまでラインLを下回らないが、高速域では過大となる手前の負荷によって回転数の減少が生じるので、速やかに過負荷を検出することができる。
なお、速度閾値として目標回転数から減じる比率は10%に限らず、適宜選択可能である。
また、第二負荷判定部96の判定の結果も、後述する駆動制御部97に入力される。
In FIG. 8, the symbol L is a speed threshold line. As shown in the figure, in the low speed range of the
Note that the ratio to be subtracted from the target rotation speed as the speed threshold is not limited to 10%, and can be selected as appropriate.
Further, the result of the determination by the second
[駆動制御部]
駆動制御部97は、第一負荷判定部95又は第二負荷判定部96からのミシンモーター16の過負荷の発生の判定に基づいて負荷回避制御を実行する。
負荷回避制御は、具体的にはミシンモーター16の駆動停止である。但し、負荷回避制御は、これに限定されず、例えば、モーター制御装置90に表示装置や音声出力装置を設け、過負荷の発生を表示又は音声で報知しても良い。また、負荷回避制御として、過負荷の発生を表示又は音声で報知してミシンモーター16の駆動停止を行っても良い。
[Drive control section]
The
Specifically, the load avoidance control is to stop driving the
[モーター制御装置によるミシンモーターの制御]
上記モーター制御装置90によるミシンモーター16の制御について図9のフローチャートに基づいて説明する。
ミシンの操作者によりペダル93が踏み込まれると、フィードバック制御部94がペダル93の踏み込み量に応じて目標回転数を設定すると共にミシンモーター16の駆動を開始する(ステップS1)。
また、ミシンモーター16の駆動開始と共に、第一負荷判定部95及び第二負荷判定部96において過負荷発生を決定する異常負荷のカウント値C1,C2を0にリセットする(ステップS3)。
[Control of sewing machine motor by motor control device]
Control of the
When the operator of the sewing machine depresses the pedal 93, the
Furthermore, when the
次に、現在の目標回転数V0が低速域か高速域かを判定する回転数の判定閾値V1以上であるか否かを判定する(ステップS5)。
そして、目標回転数V0が判定閾値V1よりも小さく、ミシンモーター16が低速域で回転している場合には(ステップS5:NO)、第一負荷判定部95が、ミシンモーター16におけるPWD制御のオン期間TONが期間閾値T1以上か判定する(ステップS7)。
Next, it is determined whether the current target rotational speed V0 is equal to or higher than a rotational speed determination threshold value V1 for determining whether the current target rotational speed is in a low speed range or a high speed range (step S5).
Then, if the target rotation speed V0 is smaller than the determination threshold value V1 and the
その結果、オン期間TONが期間閾値T1未満の場合には(ステップS7:NO)、異常負荷のカウント値C1を1減算する(ステップS9)。但し、C1>0とする。
一方、オン期間TONが期間閾値T1以上の場合には(ステップS7:YES)、異常負荷のカウント値C1を1加算する(ステップS11)。
そして、上記カウント値C1が規定値Cr1に達したか否かを判定し(ステップS13)、達した場合には、ステップS15に処理を進め、達していない場合にはステップS5に処理が戻される。
なお、上記ステップS5~S13までの処理は、PWD制御の一周期と同期して実行される。
As a result, if the on-period T ON is less than the period threshold T 1 (step S7: NO), the abnormal load count value C1 is subtracted by 1 (step S9). However, C1>0.
On the other hand, if the on-period T ON is equal to or greater than the period threshold T 1 (step S7: YES), 1 is added to the abnormal load count value C1 (step S11).
Then, it is determined whether the count value C1 has reached the specified value Cr1 (step S13), and if the count value C1 has reached the specified value Cr1, the process proceeds to step S15, and if it has not reached the predetermined value Cr1, the process returns to step S5. .
Note that the processes from steps S5 to S13 described above are executed in synchronization with one cycle of PWD control.
また、前述したステップS5において、ミシンモーター16の目標回転数V0が判定閾値V1以上の高速域となった場合には(ステップS5:YES)、第二負荷判定部96が、ミシンモーター16の検出回転数Vが目標回転数V0の係数(例えば0.9)倍に定められた速度閾値より小さいか否かを判定する(ステップS17)。
Further, in step S5 described above, if the target rotational speed V0 of the
その結果、ミシンモーター16の検出回転数Vが速度閾値以上の場合には(ステップS17:NO)、異常負荷のカウント値C2を1減算する(ステップS19)。但し、C1>0とする。
一方、ミシンモーター16の検出回転数Vが速度閾値未満の場合には(ステップS17:YES)、異常負荷のカウント値C2を1加算する。
そして、上記カウント値C2が規定値Cr2に達したか否かを判定し(ステップS23)、達した場合にはステップS15に処理を進め、達していない場合にはステップS5に処理が戻される。
なお、上記ステップS5~S23までの処理は、PWD制御の一周期と同期して実行される。
As a result, if the detected rotational speed V of the
On the other hand, if the detected rotational speed V of the
Then, it is determined whether or not the count value C2 has reached the specified value Cr2 (step S23). If the count value C2 has reached the specified value Cr2, the process proceeds to step S15, and if it has not reached the predetermined value Cr2, the process returns to step S5.
Note that the processing from steps S5 to S23 described above is executed in synchronization with one cycle of PWD control.
そして、ステップS15において、駆動制御部97により、負荷回避制御が実行され、ミシンモーター16に過負荷が発生しているとの判定に従って、ミシンモーター16の駆動が停止される。
Then, in step S15, the
[発明の実施形態の技術的効果]
上記ミシン100のモーター制御装置90は、ミシンモーター16の駆動中において、周期的にフィードバック制御部94が定める、PWM制御におけるミシンモーター16に対する駆動電流のオン期間TONの長さ(デューティー比)に応じて、ミシンモーター16の過負荷の有無を判定する第一負荷判定部95を備えている。
ミシンモーター16は、異常負荷の際には、デューティー比が大きくなりオン期間TONが長くなる傾向が顕著に現れるので、第一負荷判定部95は、ミシンモーター16の過負荷を適正に検出することができ、ミシンモーター16の過負荷による発熱や破損、不調、短寿命化等を効果的に回避することが可能となる。
[Technical effects of embodiments of the invention]
The
When the
特に、第一負荷判定部95は、駆動電流のオン期間TONの長さ又は比率(デューティー比)が予め定められた期間閾値T1を超えた場合にミシンモーター16の異常負荷の発生と判定するので、過負荷の判定をより明確且つ適正に判定することができる。
さらに、第一負荷判定部95は、駆動電流のオン期間TONの長さが期間閾値T1を超えるか超えないかによってカウント値を増減させてミシンモーター16の過負荷の発生を判定するので、一時のノイズ等の影響を緩和して、より適正に過負荷の発生を検出することができる。
In particular, the first
Further, the first
また、第一負荷判定部95は、目標回転数Vが予め定められた判定閾値V1に満たない場合に、ミシンモーター16の過負荷の有無を判定する。
ミシンモーター16の回転数が上がると、無負荷と異常負荷の駆動電流のオン期間TONの長さ又はデューティー比の数値範囲の境界となる数値幅が狭くなり、これらを精度良く判定することが難しくなる。従って、第一負荷判定部95は、目標回転数Vの制限値を判定閾値V1とする回転数の範囲で過負荷の判定を行い、判定の精度を高く維持することを可能としている。
Further, the first
As the rotational speed of the
また、目標回転数Vが予め定められた判定閾値V1以上である場合には、目標回転数に対して、検出回転数が速度閾値未満となる場合に、ミシンモーター16の過負荷の発生と判定する第二負荷判定部により判定を行っている。
これにより、ミシンモーター16をより広範囲の回転数で過負荷の発生を検出することが可能となる。
また、第二負荷判定部96の場合も、検出回転数が速度閾値を超えるか超えないかによってカウント値を増減させてミシンモーター16の過負荷の発生と判定するので、第一負荷判定部95と同様に、一時のノイズ等の影響を緩和して、より適正に過負荷の発生を検出することができる。
Further, when the target rotation speed V is equal to or higher than a predetermined determination threshold value V1, and when the detected rotation speed is less than the speed threshold value with respect to the target rotation speed, it is determined that an overload of the
This makes it possible to detect the occurrence of overload in a wider range of rotational speeds of the
Also, in the case of the second
また、駆動制御部97は、負荷回避制御として、ミシンモーター16を停止させるので、過負荷でのミシンモーター16の駆動を低減回避することが出来、ミシンモーター16を効果的に保護することが可能である。
また、モーター制御装置90に表示部や音声出力部を設けて、駆動制御部97が負荷回避制御として、ミシンモーター16の過負荷状態を報知する制御を行う構成とした場合には、ミシンの操作者にすぐにミシンモーター16の過負荷を知らしめることが出来、その時の状況に応じた対応策をとることが可能である。
Further, since the
Further, if the
[その他]
上記モーター制御装置90において、フィードバック制御部94、第一負荷判定部95、第二負荷判定部96、駆動制御部97の各種機能は、マイコン91がメモリ92内のプログラムを実行することにより実現する構成を例示したが、これらの各種機能に一部又は全部については、チップや回路等のハードウェアにより構成してもよい。
[others]
In the
また、モーター制御装置90では、目標回転数を判定閾値と比較して第一負荷判定部95と第二負荷判定部96のいずれにより過負荷の判定を行うかを決定する場合を例示したが、目標回転数ではなく検出回転数を判定閾値と比較して第一負荷判定部95と第二負荷判定部96のいずれにより過負荷の判定を行うかを決定するように処理を行っても良い。
Furthermore, in the
また、第二負荷判定部96の速度閾値を、目標回転数の1未満の係数倍とする例を示したが、これに限定されない。
例えば、第二負荷判定部96の速度閾値を、目標回転数から所定数減じた回転数を速度閾値としても良い。この場合、目標回転数から減じる所定数は、目標回転数の大きさごと(一定の帯域ごとでも良い)に個別に定めても良い。
Further, although an example has been shown in which the speed threshold value of the second
For example, the speed threshold of the second
また、モーター制御装置90の制御対象はミシンモーター16に限定されない。
例えば、ミシン100がミシンモーター以外の他のモーターも備えている場合には、当該他のモーターに対して、上述したミシンモーター16のモーター制御装置90と同一の構成で過負荷を判定するモーター制御装置をミシンに搭載しても良い。
Further, the object to be controlled by
For example, if the
16 ミシンモーター(モーター)
16a モータードライバ
90 モーター制御装置
91 マイコン
92 メモリ
93 ペダル(設定入力部)
94 フィードバック制御部
95 第一負荷判定部
96 第二負荷判定部
97 駆動制御部
100 ミシン
161 エンコーダ(検出部)
161a モーター角度検出回路(検出部)
T1 期間閾値
TON オン期間
V 検出回転数
V0 目標回転数
V1 判定閾値
16 Sewing machine motor (motor)
94
161a Motor angle detection circuit (detection section)
T 1 period threshold T ON ON period V Detected rotation speed V0 Target rotation speed V1 Judgment threshold
Claims (4)
前記モーターの動作速度を検出するための検出部と、
前記モーターの動作速度が前記目標回転数となるようにPWM制御を行うフィードバック制御部と、
前記モーターの駆動中において、周期的に前記フィードバック制御部が定める前記モーターに対する駆動電流のオン期間の長さ又は比率が予め定められた期間閾値以上となる場合にカウント値を加算し、前記期間閾値未満となる場合にカウント値を減算し、前記カウント値が規定値を超えた場合に前記モーターの過負荷の発生と判定する第一負荷判定部と、
前記モーターの過負荷の発生時に、負荷回避制御を実行する駆動制御部とを備え、
前記第一負荷判定部は、前記検出部で検出される前記モーターの動作速度又は前記目標回転数が予め定められた判定閾値に満たない場合に、前記モーターの過負荷の発生の有無を判定し、
前記フィードバック制御部は、前記PWM制御における前記モーターに対する駆動電流のオン期間の長さ又は比率について予め定められた制限値を超えないようにPWM制御を行い、
前記検出部で検出される前記モーターの動作速度又は前記目標回転数が前記判定閾値以上であって、前記目標回転数に対して、周期的に前記検出部で検出される前記モーターの動作速度が予め定められた速度閾値未満となる場合にカウント値を加算し、前記速度閾値以上となる場合にカウント値を減算し、前記カウント値が規定値を超えた場合に、前記モーターの過負荷の発生と判定する第二負荷判定部を備えることを特徴とするミシンのモーター制御装置。 a setting input section for setting a target rotation speed for a motor to be controlled;
a detection unit for detecting the operating speed of the motor;
a feedback control unit that performs PWM control so that the operating speed of the motor reaches the target rotation speed;
While the motor is being driven, a count value is added when the length or ratio of the ON period of the drive current to the motor, which is periodically determined by the feedback control unit, is equal to or greater than a predetermined period threshold, and the count value is added to the period threshold. a first load determination unit that subtracts a count value when the count value is less than a specified value, and determines that an overload has occurred in the motor when the count value exceeds a specified value;
and a drive control unit that executes load avoidance control when an overload occurs on the motor ,
The first load determination unit determines whether an overload has occurred in the motor when the operating speed or the target rotation speed of the motor detected by the detection unit is less than a predetermined determination threshold. ,
The feedback control unit performs PWM control so that the length or ratio of an on period of a drive current to the motor in the PWM control does not exceed a predetermined limit value;
The operating speed or the target rotational speed of the motor detected by the detection unit is equal to or higher than the determination threshold, and the operating speed of the motor detected by the detection unit periodically with respect to the target rotational speed is A count value is added when the speed is less than a predetermined speed threshold, a count value is subtracted when the speed is equal to or higher than the speed threshold, and when the count value exceeds a specified value, overload of the motor occurs. A motor control device for a sewing machine , comprising a second load determination section that determines that .
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