JP2005102914A

JP2005102914A - ミシンモータの駆動制御装置

Info

Publication number: JP2005102914A
Application number: JP2003339327A
Authority: JP
Inventors: Noburu Mizuhara; 宣水原
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】ミシンモータの始動時に流れる大電流によりミシンモータの温度が急激に上昇することを防止するものである。
【解決手段】
ミシンモータの始動時の急激な温度上昇を保護するために、ミシンモータを始動する時に負荷電流とその経過時間としての限界値を監視するものとし、しかも、ミシンモータの温度が常温域にあるか又は低温域にあるかによってその限界値を適宜に変更することで最適な過熱保護を可能としたミシンモータの駆動制御装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ミシンモータの過熱保護制御装置に関する。

従来は、ミシンモータに温度測定用のセンサーを設置して、ミシンの負荷トルクが重い状態が継続する等してミシンモータが回転中に温度が異常に高くなった場合には、前記センサーが検知してミシンモータを停止するものがある。

特開２００１−２１２３９１号公報

これに対して、糸がからんだりした事故の場合には、大きな負荷電流が継続して流れる状態となり、温度が急激に上昇して比較的短時間でミシンモータが発煙する場合がある。

このような場合、ミシンモータを保護するには、ミシンモータの温度を測定していたのでは間に合わない。そのため、予めミシンモータが発煙直前の値として、ミシンモータ回転中にミシンモータに流れる負荷電流の大きさとその継続時間の組合せによる限界値を設定して監視し、この限界値を超えた場合には直ちにミシンモータを自動停止することが考えられる。

しかし、ミシンが冬場に低温状態にあるときのミシン始動時には、ミシン及びミシンモータ内を潤滑する油の粘性抵抗が増大してミシン主軸の駆動トルクが重くなり、またメカ系の低温環境でのかじり発生などにより主軸一回転中でトルクにバラツキが大きくなったりして、ミシンモータの始動時にギクシャク運転が発生することがあり、滑らかな起動制御が得られないことがある。

このように低温時のミシンモータを始動するときには、常温時のときのミシンモータに比べてより大きな負荷電流が流れるものであり、常温時のときの上記限界値でミシンモータを監視すると、ミシンモータの始動が不可能になる場合がある。逆に、低温時にあわせた限界値で常温時のミシンモータの始動を監視すると、発煙するまでミシンモータを停止できない。

ところで、低温時には常温時ほどミシンモータが発煙しにくい特性があり低温時の限界値を常温時のときの上記限界値よりも大きくすることができ、これによって低温時に発生する回転上昇カーブの遅れに対応できる限界値を設定できることがわかった。

本発明は、このような課題を解決するものであり、ミシンモータの始動時の急激な温度上昇を保護するために、ミシンモータを始動する時に限界値を監視するものとし、しかも、ミシン、潤滑油、ミシンモータの温度特性や回転上昇カーブの変化に合わせてその限界値を適宜に変更することで最適な過熱保護を可能としたミシンモータの駆動制御装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載のミシンモータの駆動制御装置は、主軸を回転させて針を上下に移動するミシンモータと、ミシンモータの温度及び負荷電流値を検出する検出手段と、ミシンの始動指令手段と、始動時のミシン負荷電流と経過時間よりなる限界値であって、常温域の限界値よりも低温域の限界値が大となる各温度域の限界値を記憶する記憶手段と、始動指令手段の操作によりミシンモータを始動されたときに、前記検出手段で検出したミシンモータの温度域に対応した限界値を読み出して、ミシンモータを始動してから前記読み出された限界値としての経過時間を経過する間、前記検出された負荷電流が前記読み出された負荷電流値を越えた場合にはミシンモータの駆動を停止する制御手段とを備えたものである。

また、請求項２に記載のミシンモータの駆動制御装置において、ミシンモータの温度が低温域にあるときの限界値は、記憶手段に記憶された常温域での負荷電流を変更するものである。

また、請求項３に記載のミシンモータの駆動制御装置において、ミシンモータの温度が低温域にあるときの限界値は、記憶手段に記憶された常温域での経過時間を変更するものである。

ミシンモータを始動する時の温度域にあわせた限界値でミシンモータを監視することにより、ミシン、潤滑油、ミシンモータの温度特性や回転上昇カーブの温度特性の変化に合わせて、最適な過熱保護することができる効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明に係るミシンモータの駆動制御装置について、実施の形態例を説明する。
図１は、本発明に係るミシンモータの駆動制御装置の制御ブロック図である。図において、１は図示しないミシン主軸を駆動する直流モータによるミシンモータであり、針と糸輪補足器とが協同して縫い目を形成する縫い目形成手段に対して、このミシンモータ１により針を上下動させ、糸輪補足器を作動するものである。

また、ミシンにセットされた布を送る図示しない布送り手段を備え、縫い模様が直線縫いの場合には、前記ミシンモータにより針の上下動に同期して布送りすることで布に直線縫い目が形成される。

また、縫い模様がジグザグ縫いやワンポイント模様縫いの場合には、図示しない針振りモータにより前記針が送り方向と直交する方向に針振りする針振り手段の針振り量と、前記布送り手段の送り量とを、縫いデータに基づいて、前記針の上下動に同期して、調整することによりジグザグ縫いやワンポイント模様縫いが形成される。

また、刺繍縫いの場合には、刺繍枠をＸＹ方向に駆動するＸＹモータを備えた図示しない刺繍装置をミシンのフリーアームベッドに装着して、刺繍データに基づき、前記針の上下動に同期して、ＸＹ駆動制御することで刺繍模様が形成される。

２はミシンモータの電源・整流回路であり、商用電源をオン、オフする電源スイッチ３、ダイオードブリッジ４、コンデンサ５を通じて直流に変換された電力を、ドライバー６でスイッチングされて前記ミシンモータ１に通電される。このドライバー６のスイッチングのタイミングはＣＰＵ７から信号線８を通じてドライバー６に出力される駆動制御信号を調整することにより行われ、この駆動タイミングを適宜調整することにより後述するミシン始動時のミシンモータの駆動制御が実行される。

ＣＰＵ７の入力側に接続されている部材を説明すると、９はミシンモータの温度を検出する温度検出手段であり、例えばサーミスタや熱伝対等の素子で構成され、ミシンモータの発熱部材であるコイル部或いはモータのフランジ、エンコーダ基板等、ミシン内部のいずれかの場所に備えられ、直接的な温度を検知、または間接的に周囲温度を検知し、その出力がＣＰＵ７の入力側のＡ／Ｄポートに入力される。

１０はミシンに設けた速度設定スライドボリューム（縫い速度設定手段）、１１は前記主軸の回転角度を検出する主軸検出器、１２はミシンが縫製する縫い模様を複数の模様の中から選択し、編集するために操作される複数のスイッチからなり模様選択可能なスイッチマトリクス、１３は前記ミシンモータを始動停止するスタートストップ（Ｓ／Ｓ）スイッチ、１４はソフトウエアにより構成されるタイマー、１５はミシンモータに流れる電流を検出する負荷電流検出手段、１６はミシンモータに備えたモータ回転速度検出手段である。

また、前記ＣＰＵ７の出力側に接続されているものは、前記ミシンモータ１を駆動するドライバー６の他に、ジグザグ縫い模様やワンポイント模様を縫製するのに使用する図示しない針振りモータのドライバー、刺繍模様を形成するときに駆動するＸＹモータのドライバーが接続されると共に、選択模様の形象やメッセージを表示する表示手段１７がある。

１８は一時記憶装置としてのＲＡＭであり、このＲＡＭ１８には、ミシンモータ１が低温域にあることを示すフラグを記憶する領域１８ａ、前記タイマー１４で計測したミシンモータ１の始動時からの経過時間を記憶する領域１８ｂ、前記経過時間１８ｂの間負荷電流検出手段１５で検出した平均電流を記憶する領域１８ｃ、選択模様を記憶する領域１８ｄを備える。

また、１９はＲＯＭであり、このＲＯＭ１９には前記選択された模様を縫製するための複数の縫いデータ及び表示データを記憶し、前記縫いデータに従ってミシンモータ１、針振りモータ、ＸＹモータを駆動制御して縫い目形成する縫製プログラム、ミシンモータの始動時の加速制御プログラムや、ミシンモータの速度制御プログラムと始動時の過熱保護制御プログラム、及び前記ミシン始動時の限界値データ等を記憶してＣＰＵ７が読み出し可能としている。

次に、このＲＯＭ１９に記憶されているミシン始動時の限界値データを説明する。
図２はミシンモータ始動時の発煙曲線であり、ミシンモータ始動時に流れる平均負荷電流の大きさと、発煙するまでの経過時間（秒数）の関係をグラフ化したものであり、常温域（１０度以上）の場合と、低温域(１０度未満)の場合を示している。

例えば、ミシンモータ始動時に平均負荷電流３Ａを継続して４秒間流した場合には、低温域のときには発煙しないが、常温域では発煙することがわかる。この場合には、ＲＯＭ１９に記憶されるミシン始動時の限界値データとして、常温域では平均負荷電流２Ａと経過時間４秒、低温域では平均負荷電流３Ａと経過時間４秒が適当である。

また上記限界値は、経過時間を固定とし負荷電流を温度域に応じて可変とする場合のものであるが、逆に負荷電流を固定とし温度域に応じて経過時間を可変としてもよい。その場合には、図２に示すように、例えば、常温域では平均負荷電流２Ａと経過時間４秒、低温域では平均負荷電流２Ａと経過時間１０秒が適当である。

次に、本発明の作用を図３に示すミシンモータの駆動制御フローチャート（制御手段）に基づいて説明する。この説明ではＲＯＭ１９に記憶されるミシン始動時の限界値データは、前記のように、常温域では平均負荷電流２Ａと経過時間４秒、低温域では平均負荷電流３Ａと経過時間４秒とする。

ミシンの電源スイッチ３がオンされると、ミシンの初期設定として、直線模様をミシンの表示装置１７に表示して作業者による模様選択を可能とする。作業者がスタートストップスイッチ１３をオンすると、ミシン制御プログラムが実行され、速度設定スライドボリューム１０の値を読み込むと共に、ミシンモータ１のドライバー６に対して起動電流が通電されると共にミシンモータの回転速度検出手段で検出した実際の回転数をフィードバックして所定の速度上昇カーブに沿ったミシンの回転制御が実行される（Ｓ１）。

このミシンモータ始動と同時にタイマー１４を動作させて１秒を計測し、その間負荷電流検出手段１５から出力される負荷電流値Ｚを複数回、例えば０．２秒毎に５回読み込んだ負荷電流値Ｚａ〜ＺｅをＲＡＭ１８の負荷電流記憶エリア１８ｃに記憶し、１秒経過したときにこれら負荷電流値Ｚａ〜Ｚｅの平均負荷電流Ｚ１を検出して記憶する（Ｓ２）。

次に、前記温度検知センサー９から出力されるミシンモータ１の温度を読込み、温度域として１０度以上（常温域）または１０度未満（低温域）を判別する（Ｓ３）。

常温域の場合には、常温域の限界値としてＲＯＭ１９から負荷電流２Ａと経過時間４秒を読出し、この読み出した負荷電流２Ａと前記Ｓ２で演算した平均負荷電流Ｚ１を比較する（Ｓ４）。

平均負荷電流Ｚ１が２Ａより小さいときは前記ミシンモータ１の回転制御を継続させ（Ｓ１）、平均負荷電流Ｚ１が２Ａ以上のときは、ＲＡＭ１８の経過時間記憶領域１８ｂにタイマー経過時間「１秒」を記憶すると共に（Ｓ５）、常温域の限界値としての経過時間４秒が経過したかを判別し（Ｓ６）、「１秒」のため前記Ｓ２に戻って、負荷電流検出手段１５で検出した次の１秒間の平均負荷電流Ｚ２を検出する。こうして平均負荷電流Ｚ２が２Ａ以上のときは、タイマー経過時間「２秒」として、次の１秒間の平均負荷電流Ｚ３を検出し、同様に平均電流Ｚ４の演算を繰り返す。

平均負荷電流Ｚ４も２Ａ以上のときに、タイマー経過時間「４秒」となり、常温域の限界値としての経過時間４秒が経過したので、ミシンモータが発煙しないように過熱保護のため回転停止が自動的にされ、表示装置１７にその旨の文言がエラー表示される（Ｓ７）。

次に、前記ミシンモータ１の温度が低温域の場合には（Ｓ３）、低温域の限界値としてＲＯＭ１９から負荷電流３Ａと経過時間４秒を読出し、この読み出された負荷電流３Ａと前記Ｓ２で演算した平均負荷電流Ｚ１を比較する（Ｓ８）。

平均負荷電流Ｚ１が３Ａより小さいときは前記ミシンモータ１の回転制御を継続させ（Ｓ１）、平均負荷電流Ｚ１が３Ａ以上のときは、ＲＡＭ１８の経過時間記憶領域１８ｂにタイマー経過時間「１秒」を記憶すると共に（Ｓ９）、低温域の限界値としての経過時間４秒が経過したかを判別し（Ｓ１０）、「１秒」のため前記Ｓ２に戻って、負荷電流検出手段１５で検出した次の１秒間の平均負荷電流Ｚ２を検出する。こうして平均負荷電流Ｚ２が３Ａ以上のときは、タイマー経過時間「２秒」として、次の１秒間の平均負荷電流Ｚ３を検出し、同様に平均負荷電流Ｚ４の演算を繰り返す。

平均負荷電流Ｚ４も３Ａ以上のときに、タイマー経過時間「４秒」となり、低温域の限界値としての経過時間４秒が経過したので、ミシンモータが発煙しないように過熱保護のため回転停止が自動的にされ、表示装置１７にその旨の文言がエラー表示される（Ｓ７）。

上記実施例は、ＲＯＭ１９に記憶されるミシン始動時の限界値データとして、経過時間を固定とし平均負荷電流を温度域に応じて可変とする場合のものであるが、これに限定されるものではなく、平均負荷電流を固定とし温度域に応じて経過時間を可変として、例えば、常温域では平均負荷電流２Ａと経過時間４秒、低温域では平均負荷電流２Ａと経過時間１０秒もよい。この場合の図３のフローチャートは、常温域の負荷電流判別の閾値Ｓ４が２Ａ、経過時間Ｓ６の判別値が４秒、低温域での負荷電流判別の閾値Ｓ８が２Ａ、経過時間Ｓ１０の判別値が１０秒として制御手段が構成される。

さらに、ＲＯＭ１９に記憶されるミシン始動時の限界値データとして、温度域に応じて経過時間と平均負荷電流を共に可変としてもよい。例えば、常温域では平均負荷電流１．５Ａと経過時間１０秒、低温域では平均負荷電流３Ａと経過時間４秒でもよい。

また、上記に掲げた電流値及び経過時間の値は全て一実施例として示したものであり、これに限定されるものではなく、ミシンモータの特性に合わせて適宜に選択したすべての値が本願発明に含まれる。

また、温度域として常温域と低温域の境界温度を１０度としたが、これを１５度、あるいは５度としてもよい。また、常温域と低温域のように２区分したが、これは最低限の区分であって、３区分４区分であっても可能であり、どの場合でもこの２区分に含まれるものである。

また、限界値としての負荷電流と比較するのに、ミシンモータに流れる負荷電流を検出して、この検出した負荷電流の平均値を演算して比較したが、これに限定されることなく、検出した負荷電流と直接比較するとか、或いは限界値の負荷電流を基準にして上下数十％以内の負荷電流が流れることを判別するようにして、ミシンモータの特性に合わせた独自の判断手法を採用した場合でも本願発明に含まれる。

本発明装置に係わるミシンモータの駆動制御の制御ブロック図である。本発明装置に係わるミシンモータ始動時の発煙曲線である。本発明装置に係わるミシンモータ始動時の過熱保護のためのフローチャート。

符号の説明

１ミシンモータ
２電源回路
３電源スイッチ
６ドライバー
７ＣＰＵ
９サーミスタ（温度検出手段）
１０速度設定スライドボリューム
１２スイッチマトリクス（模様選択手段）
１３スタートストップ（Ｓ／Ｓ）スイッチ（始動指令手段）
１４タイマー
１５負荷電流検出手段
１６モータ回転速度検出手段
１７表示手段
１８ＲＡＭ
１９ＲＯＭ（記憶手段）

Claims

主軸を回転させて針を上下に移動するミシンモータと、
ミシンモータの温度及び負荷電流値を検出する検出手段と、
ミシンの始動指令手段と、
始動時のミシン負荷電流と経過時間よりなる限界値であって、常温域の限界値よりも低温域の限界値が大となる各温度域の限界値を記憶する記憶手段と、
始動指令手段の操作によりミシンモータを始動されたときに、前記検出手段で検出したミシンモータの温度域に対応した限界値を読み出して、ミシンモータを始動してから前記読み出された限界値としての経過時間を経過する間、前記検出された負荷電流が前記読み出された負荷電流値を越えた場合にはミシンモータの駆動を停止する制御手段とを備えたことを特徴とするミシンモータの駆動制御装置。
ミシンモータの温度が低温域にあるときの限界値は、記憶手段に記憶された常温域での負荷電流を変更することを特徴とする請求項1記載のミシンモータの駆動制御装置。
ミシンモータの温度が低温域にあるときの限界値は、記憶手段に記憶された常温域での経過時間を変更することを特徴とする請求項1記載のミシンモータの駆動制御装置。