DE102016105749A1 - Engine control unit, engine control method and sewing machine - Google Patents

Abstract

Eine Motorsteuereinheit (5) treibt und steuert einen Servomotor (3), bei dem durch periodische Lastfluktuation eine Geschwindigkeitsvariation erzeugt werden kann. Die Motorsteuereinheit umfasst einen Geschwindigkeitsdetektionsbereich (12), welcher eine aktuelle Geschwindigkeit des Motors detektiert, einen Geschwindigkeitsabweichungsrechner (13), welcher einen Befehlsstrom basierend auf der aktuellen Geschwindigkeit des Servomotors erzeugt, und eine Filterschaltung (14), welche eine Fluktuationskomponente, die durch die Lastfluktuation verursacht wird und in dem Befehlsstrom enthalten ist, eliminiert. Der Servomotor wird von dem Befehlsstrom angetrieben und gesteuert, aus dem die Fluktuationskomponente eliminiert wurde. Gemäß der Motorsteuereinheit wird ein unnötiger Strom, der keinen Beitrag zur Korrektur einer Geschwindigkeitsvariation leistet, unterdrückt, und ein Effektivstrom des Motors verringert sich.A motor control unit (5) drives and controls a servomotor (3) in which a speed variation can be generated by periodic load fluctuation. The engine control unit includes a speed detection area (12) which detects an actual speed of the engine, a speed deviation calculator (13) which generates an instruction current based on the current speed of the servo motor, and a filter circuit (14) which detects a fluctuation component caused by the load fluctuation is caused and contained in the instruction stream, eliminated. The servomotor is driven and controlled by the command current from which the fluctuation component has been eliminated. According to the engine control unit, an unnecessary current that makes no contribution to the correction of a speed variation is suppressed, and an effective current of the motor decreases.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuereinheit zum Steuern des Antriebs eines Motors, welcher mit einer Hauptwelle einer Nähmaschine verbunden ist, ein Motorsteuerverfahren und eine Nähmaschine.The present invention relates to a motor control unit for controlling the drive of a motor which is connected to a main shaft of a sewing machine, a motor control method and a sewing machine.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Es sind unterschiedliche Lasten mit einem Ziel eines Motors in einer Lastvorrichtung verbunden. Dementsprechend tritt in der Lastvorrichtung eine Geschwindigkeitsvariation infolge periodischer Lastfluktuation während einer Umdrehung des Motors auf. Aus dem Stand der Technik ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Geschwindigkeitsvariation eines Motors in einer Lastvorrichtung detektiert und eine Korrektur auf eine Motorsteuerung angewendet wird, um die Variation in der Geschwindigkeit zu reduzieren (siehe beispielsweise Patentliteratur 1 oder 2). Bei einer Motorsteuerung gemäß Patentliteratur 1 wird eine durch eine Last verursachte Geschwindigkeitsvariation überwacht und ein Befehlswert für einen Motor wird korrigiert, um eine Geschwindigkeitsvariation des Motors zu unterdrücken. Bei einer Motorsteuerung gemäß Patentliteratur 2 wird ein Ausgabestrom an einen Motor gemäß einem periodischen Lastzustand korrigiert, um dadurch eine Rotationsgeschwindigkeit des Motors zu steuern, so dass Geräusche oder Vibrationen auf Seiten der Lastvorrichtung unterdrückt werden können.There are different loads associated with a target of a motor in a load device. Accordingly, in the load device, a speed variation occurs due to periodic load fluctuation during one revolution of the engine. From the prior art, a method is known in which a speed variation of a motor in a load device is detected and a correction is applied to a motor control to reduce the variation in speed (see, for example, Patent Literature 1 or 2). In a motor controller according to Patent Literature 1, a speed variation caused by a load is monitored, and a command value for an engine is corrected to suppress a speed variation of the motor. In a motor controller according to Patent Literature 2, an output current to a motor is corrected according to a periodical load state, thereby controlling a rotational speed of the motor so that noise or vibration on the load device side can be suppressed.

[Auflistung der zitierten Dokumente][List of cited documents]

[Patentliteratur][Patent Literature]

• [Patentliteratur 1] JP-A-2006-109544 [Patent Literature 1] JP-A-2006-109544
• [Patentliteratur 2] JP-A-2007-295673 [Patent Literature 2] JP-A-2007-295673

Bei der Motorsteuerung gemäß Patentliteratur 1 oder 2 kann eine durch Lastfluktuation verursachte Geschwindigkeitsvariation durch die Verwendung eines Hochleistungsmotors unterdrückt werden. Dies führt jedoch zu dem Problem, dass sich die Kosten erhöhen. Andererseits weist ein kostengünstiger Motor mit kleiner Leistung eine begrenzte Ansprechempfindlichkeit auf. Es ist deshalb unmöglich, eine Variation in der Geschwindigkeit zu unterdrücken, selbst wenn eine Spannung oder ein Strom erhöht wird. In diesem Fall lässt sich eine erforderliche Leistung nicht erhalten, während die Spannung oder der Strom für die Motorsteuerung erhöht wird, so dass ein zusätzlicher Strom in den Motor fließen kann. Dementsprechend ergibt sich das Problem, dass ein Effektivstrom erhöht wird, um den Leistungsfaktor des Motors zu reduzieren, und der zusätzliche Strom wirkt sich negativ auf die Wärmeentwicklung des Motors aus.In the motor control according to Patent Literature 1 or 2, a speed variation caused by load fluctuation can be suppressed by the use of a high-power motor. However, this leads to the problem that the costs increase. On the other hand, a low-cost, low-power motor has limited responsiveness. It is therefore impossible to suppress a variation in the speed even if a voltage or a current is increased. In this case, a required power can not be obtained while the voltage or the current for the motor control is increased, so that an additional current can flow into the motor. Accordingly, there arises the problem that an RMS current is increased to reduce the power factor of the motor, and the additional current has a negative effect on the heat development of the engine.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obenerwähnte Problematik entwickelt. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Motorsteuereinheit, ein Motorsteuerverfahren, eine Nähmaschine und ein Programm hierfür bereitzustellen, mittels welcher ein unnötiger Strom, der keinen Beitrag zur Korrektur einer Geschwindigkeitsvariation eines Motors leistet, unterdrückbar ist, um dadurch einen Effektivstrom des Motors zu verringern.The present invention has been developed in view of the above-mentioned problem. It is an object of the invention to provide a motor control unit, a motor control method, a sewing machine and a program therefor, by means of which an unnecessary current which does not contribute to the correction of a speed variation of an engine can be suppressed, thereby reducing an effective current of the motor.

Eine Motorsteuereinheit gemäß der Erfindung ist eine Motorsteuereinheit, welche einen Motor antreibt und steuert, bei dem durch periodische Lastfluktuation eine Geschwindigkeitsvariation erzeugt werden kann, und welche umfasst: einen Geschwindigkeitsdetektionsbereich, welcher eine aktuelle Geschwindigkeit des Motors detektiert; einen Befehlsstromerzeugungsbereich, welcher einen Befehlsstrom basierend auf der aktuellen Geschwindigkeit des Motors erzeugt; und eine Filterschaltung, welche eine Fluktuationskomponente, die durch die Lastfluktuation verursacht wird und in dem Befehlsstrom enthalten ist, eliminiert; wobei der Motor von dem Befehlsstrom angetrieben und gesteuert wird, aus dem die Fluktuationskomponente eliminiert wurde.A motor control unit according to the invention is a motor control unit which drives and controls a motor in which a speed variation can be generated by periodic load fluctuation, and which comprises: a speed detection area which detects a current speed of the motor; an instruction power generation area that generates an instruction current based on the current speed of the motor; and a filter circuit which eliminates a fluctuation component caused by the load fluctuation contained in the instruction current; wherein the motor is driven and controlled by the command current from which the fluctuation component has been eliminated.

Ein Motorsteuerverfahren gemäß der Erfindung ist ein Motorsteuerverfahren zum Antreiben und Steuern eines Motors, bei dem durch periodische Lastfluktuation eine Geschwindigkeitsvariation erzeugt werden kann, und welches die Schritte umfasst: Detektieren einer aktuellen Geschwindigkeit des Motors; Erzeugen eines Befehlsstroms basierend auf der aktuellen Geschwindigkeit des Motors; und Eliminieren einer Fluktuationskomponente, welche durch die Lastfluktuation verursacht wird und in dem Befehlsstrom enthalten ist; wobei der Motor von dem Befehlsstrom angetrieben und gesteuert wird, aus dem die Fluktuationskomponente eliminiert wurde.A motor control method according to the invention is a motor control method for driving and controlling a motor in which a speed variation can be generated by periodic load fluctuation, and comprising the steps of: detecting a current speed of the motor; Generating a command current based on the current speed of the motor; and eliminating a fluctuation component caused by the load fluctuation and contained in the instruction stream; wherein the motor is driven and controlled by the command current from which the fluctuation component has been eliminated.

Gemäß diesen Ausgestaltungen wird die durch die Lastfluktuation verursachte Fluktuationskomponente aus dem Befehlsstrom eliminiert, welcher der aktuellen Geschwindigkeit des Motors folgt. Wenn ein kostengünstiger Motor mit einer begrenzten Ansprechempfindlichkeit verwendet wird und die Ausgestaltungen auf diesen angewendet werden, kann ein unnötiger Strom, der keinen Beitrag zur Korrektur einer durch die Lastfluktuation verursachten Geschwindigkeitsvariation leistet, unterdrückt werden, um einen Effektivstrom des Motors zu reduzieren. Es ist daher möglich, unnötigen Energieverbrauch des Motors zu reduzieren, so dass der Leistungsfaktor des Motors verbessert werden kann.According to these embodiments, the fluctuation component caused by the load fluctuation is eliminated from the command current following the current speed of the motor. When an inexpensive motor having a limited responsiveness is used and the embodiments are applied thereto, an unnecessary current that does not contribute to the correction of a speed variation caused by the load fluctuation can be suppressed to reduce an effective current of the motor. It is therefore possible to reduce unnecessary power consumption of the engine, so that the power factor of the motor can be improved.

Wenn eine Lastfluktuation n Male während einer Umdrehung des Motors auftritt, kann die Filterschaltung in der im Vorstehenden erwähnten Motorsteuereinheit eine Mittenfrequenz eines Filters so setzen, dass diese n-mal so hoch ist wie eine Geschwindigkeitsfrequenz, welche die Anzahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit des Motors angibt, so dass die durch die Lastfluktuation verursachte Fluktuationskomponente aus dem Befehlsstrom eliminiert werden kann. Gemäß dieser Ausgestaltung lässt sich die Fluktuationskomponente auf einfache Weise aus der Zahl von Malen des Auftretens einer Lastfluktuation während einer Umdrehung des Motors erhalten. Somit kann die Mittenfrequenz des Filters gesetzt werden, um die Fluktuationskomponente aus dem Befehlsstrom zu eliminieren.When a load fluctuation occurs n times during one revolution of the engine, the filter circuit in the above-mentioned engine control unit may set a center frequency of a filter to be n times as high as a speed frequency indicating the number of revolutions per unit time of the engine so that the fluctuation component caused by the load fluctuation can be eliminated from the command current. According to this configuration, the fluctuation component can be easily obtained from the number of times of occurrence of load fluctuation during one revolution of the engine. Thus, the center frequency of the filter can be set to eliminate the fluctuation component from the command stream.

Bei der obenerwähnten Motorsteuereinheit kann die Geschwindigkeitsfrequenz aus einer Setzgeschwindigkeit erhalten werden, welche auf einem Positionsbefehl für den Motor basiert. Gemäß dieser Ausgestaltung kann die durch die Lastfluktuation verursachte Fluktuationskomponente aus der Geschwindigkeitsfrequenz erhalten werden, welche dem Positionsbefehl für den Motor folgt. Da die Mittenfrequenz des Filters gemäß dem Positionsbefehl für den Motor variabel ist, ist es möglich, die durch die Lastfluktuation verursachte Fluktuationskomponente, welche gemäß der Setzgeschwindigkeit variiert, richtig zu eliminieren.In the above-mentioned engine control unit, the speed frequency can be obtained from a setting speed based on a position command for the engine. According to this configuration, the fluctuation component caused by the load fluctuation can be obtained from the speed frequency following the position command for the motor. Since the center frequency of the filter is variable according to the position command for the motor, it is possible to properly eliminate the fluctuation component caused by the load fluctuation, which varies according to the setting speed.

Bei der obenerwähnten Motorsteuereinheit kann die Geschwindigkeitsfrequenz aus der aktuellen Geschwindigkeit des Motors erhalten werden, welche mittels des Geschwindigkeitsdetektionsbereichs detektiert wird. Gemäß dieser Ausgestaltung kann die durch die Lastfluktuation verursachte Fluktuationskomponente aus der Geschwindigkeitsfrequenz erhalten werden, welche der aktuellen Geschwindigkeit des Motors folgt. Da die Mittenfrequenz des Filters gemäß der aktuellen Geschwindigkeit des Motors variabel ist, ist es möglich, die durch die Lastfluktuation verursachte Fluktuationskomponente, welche gemäß der aktuellen Geschwindigkeit variiert, richtig zu eliminieren.In the above-mentioned engine control unit, the speed frequency can be obtained from the actual speed of the engine detected by the speed detection area. According to this configuration, the fluctuation component caused by the load fluctuation can be obtained from the speed frequency following the actual speed of the motor. Since the center frequency of the filter is variable according to the actual speed of the motor, it is possible to properly eliminate the fluctuation component caused by the load fluctuation, which varies according to the actual speed.

Eine Nähmaschine gemäß der Erfindung umfasst die im Vorstehenden erwähnte Motorsteuereinheit und einen Motor, welcher von der Motorsteuereinheit angetrieben und gesteuert wird. Gemäß dieser Ausgestaltung wird ein Effektivstrom des Motors, welcher in der Nähmaschine verwendet wird, reduziert, so dass der Leistungsfaktor des Motors verbessert werden kann.A sewing machine according to the invention comprises the above-mentioned engine control unit and a motor which is driven and controlled by the engine control unit. According to this embodiment, an RMS current of the motor used in the sewing machine is reduced, so that the power factor of the motor can be improved.

Ein Programm gemäß der Erfindung veranlasst eine Motorsteuereinheit, die Schritte des obenerwähnten Motorsteuerverfahrens auszuführen. Gemäß dieser Ausgestaltung kann eine Funktion des Eliminierens einer durch Lastfluktuation verursachten Fluktuationskomponente aus einem Befehlsstrom zu der Motorsteuereinheit hinzugefügt werden, wenn das Programm in der Motorsteuereinheit installiert ist.A program according to the invention causes an engine control unit to execute the steps of the aforementioned engine control method. According to this configuration, a function of eliminating a fluctuation component caused by load fluctuation from an instruction current may be added to the engine control unit when the program is installed in the engine control unit.

[Vorteil der Erfindung]Advantage of the Invention

Gemäß der Erfindung wird eine durch Lastfluktuation verursachte Fluktuationskomponente aus einem Befehlsstrom, welcher einer aktuellen Geschwindigkeit eines Motors folgt, eliminiert, so dass ein unnötiger Strom, der keinen Beitrag zur Korrektur einer Geschwindigkeitsvariation leistet, unterdrückt werden kann, um einen Effektivstrom des Motors zu reduzieren. Auf diese Weise kann der Leistungsfaktor des Motors verbessert werden.According to the invention, a fluctuation component caused by load fluctuation is eliminated from an instruction current following a current speed of a motor, so that an unnecessary current that does not contribute to the correction of a speed variation can be suppressed to reduce an RMS current of the motor. In this way, the power factor of the engine can be improved.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

1 ist ein Blockdiagramm einer Motorantriebsvorrichtung. 1 is a block diagram of a motor drive device.

2A und 2B sind erläuternde Diagramme einer typischen Motorsteuerung. 2A and 2 B are explanatory diagrams of a typical engine control.

3 ist ein Steuerkreisdiagramm einer Motorsteuereinheit. 3 is a control circuit diagram of a motor control unit.

4A und 4B sind erläuternde Diagramme einer Motorsteuerung, welche kein Filter verwendet, und einer Motorsteuerung, bei welcher ein Filter verwendet wird. 4A and 4B are explanatory diagrams of a motor controller which does not use a filter and a motor controller in which a filter is used.

5A bis 5C sind Diagramme, welche eine Effektivstromwellenform und eine Geschwindigkeitsfluktuationswellenform zeigen, wobei kein Filter verwendet wird. 5A to 5C Fig. 15 are diagrams showing an effective current waveform and a velocity fluctuation waveform, wherein no filter is used.

6A bis 6C sind Diagramme, welche eine Effektivstromwellenform und eine Geschwindigkeitsfluktuationswellenform zeigen, wobei das Filter verwendet wird. 6A to 6C Fig. 15 are diagrams showing an RMS current waveform and a velocity fluctuation waveform using the filter.

DETAILBESCHREIBUNGLONG DESCRIPTION

Eine Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm der Motorantriebsvorrichtung. Im Übrigen ist die Motorantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform nicht auf die in 1 gezeigte Ausgestaltung beschränkt; vielmehr kann diese geeignet modifiziert sein. Die nachfolgende Beschreibung erfolgt in Zusammenhang mit einer Motorsteuereinheit für eine Nähmaschine. Auf eine Beschreibung der detaillierten Ausgestaltung der Nähmaschine wird verzichtet.A motor driving apparatus according to an embodiment of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 is a block diagram of the motor drive device. Incidentally, the motor driving apparatus according to the embodiment is not the same as in FIG 1 shown embodiment limited; rather, it may be suitably modified. The following description will be made in connection with a motor control unit for a sewing machine. On a description of the detailed design of the sewing machine is omitted.

Wie in 1 gezeigt, umfasst die Motorantriebsvorrichtung einen Gleichrichter 2 zum Umwandeln eines Wechselstroms von einer Dreiphasenwechselstrom- oder Einphasenwechselstrom-Hauptleistungszuführung 1 in einen Gleichstrom, eine Inverterbrückenschaltung 4 zum Umwandeln des Gleichstroms von dem Gleichrichter 2 in einen Wechselstrom und zum Zuführen des Wechselstroms zu einem Servomotor (Motor) 3 und eine Motorsteuereinheit 5 zum Durchführen einer PWM-Steuerung an der Inverterbrückenschaltung 4. Ein Glättungskondensator 6 zum Glätten der Ausgabe (Gleichspannung) des Gleichrichters 2 ist mit dem Gleichrichter 2 parallel geschaltet. Ein Hauptleistungszuführungsschaltungsbereich 7 setzt sich aus dem Gleichrichter 2 und dem Glättungskondensator 6 zusammen. Die Inverterbrückenschaltung 4 weist Halbbrückenschaltungen 8u bis 8w korrespondierend zu den drei Phasen auf. Die Halbbrückenschaltungen 8u bis 8w sind mit dem Ausgangsanschluss des Gleichrichters 2 verbunden und sind parallel zueinander.As in 1 As shown, the motor driving device comprises a rectifier 2 for converting an alternating current from a three-phase AC or single-phase AC main power supply 1 into a direct current, an inverter bridge circuit 4 for converting the direct current from the rectifier 2 into an alternating current and supplying the alternating current to a servomotor (motor) 3 and a motor control unit 5 for performing a PWM control on the inverter bridge circuit 4 , A smoothing capacitor 6 for smoothing the output (DC voltage) of the rectifier 2 is with the rectifier 2 connected in parallel. A main power supply circuit area 7 sits down from the rectifier 2 and the smoothing capacitor 6 together. The inverter bridge circuit 4 has half-bridge circuits 8u to 8w corresponding to the three phases. The half-bridge circuits 8u to 8w are connected to the output terminal of the rectifier 2 connected and are parallel to each other.

Bei der U-Phasenhalbbrückenschaltung 8u sind ein Paar von Schalteinrichtungen T1 und T4 in Reihe geschaltet und Freilaufdioden D1 und D4 sind mit den Schalteinrichtungen T1 bzw. T4 parallel geschaltet. Auf die gleiche Weise sind in der V-Phasenhalbbrückenschaltung 8v ein Paar von Schalteinrichtungen T2 und T5 in Reihe geschaltet und Freilaufdioden D2 und D5 sind mit den Schalteinrichtungen T2 bzw. T5 parallel geschaltet. Bei der W-Phasenhalbbrückenschaltung 8w sind ein Paar von Schalteinrichtungen T3 und T6 in Reihe geschaltet und Freilaufdioden D3 und D6 sind mit den Schalteinrichtungen T3 bzw. T6 parallel geschaltet.In the U-phase half-bridge circuit 8u a pair of switching devices T1 and T4 are connected in series, and freewheeling diodes D1 and D4 are connected in parallel with the switching devices T1 and T4, respectively. In the same way, in the V-phase half bridge circuit 8v a pair of switching devices T2 and T5 are connected in series and freewheeling diodes D2 and D5 are connected in parallel with the switching devices T2 and T5, respectively. In the W-phase half-bridge circuit 8w a pair of switching devices T3 and T6 are connected in series, and freewheeling diodes D3 and D6 are connected in parallel with the switching devices T3 and T6, respectively.

Ein Verbindungspunkt zwischen den U-Phasenschalteinrichtungen T1 und T4, ein Verbindungspunkt zwischen den V-Phasenschalteinrichtungen T2 und T5 und ein Verbindungspunkt zwischen den W-Phasenschalteinrichtungen T3 und T6 sind über nicht gezeigte Dreiphasenerregerspulen oder -widerstände des Servomotors 3 miteinander verbunden. Von der Motorsteuereinheit 5 werden den Dreiphasenhalbbrückenschaltungen 8u bis 8w PWM-Signale zugeführt. Eingabeleitungen von der Motorsteuereinheit 5 her sind mit Gate-Anschlüssen der Schalteinrichtungen T1 bis T6 verbunden, so dass die Schalteinrichtungen T1 bis T6 von der Motorsteuereinheit 5 mit PWM-Signalen beaufschlagt werden können, um EIN/AUS-Zustände der Schalteinrichtungen T1 bis T6 umzuschalten.A connection point between the U-phase switching devices T1 and T4, a connection point between the V-phase switching devices T2 and T5, and a connection point between the W-phase switching devices T3 and T6 are not shown by three-phase excitation coils or resistors of the servomotor 3 connected with each other. From the engine control unit 5 become the three-phase half-bridge circuits 8u to 8w Supplied with PWM signals. Input lines from the engine control unit 5 Her are connected to gate terminals of the switching devices T1 to T6, so that the switching devices T1 to T6 of the engine control unit 5 can be applied with PWM signals to toggle ON / OFF states of the switching devices T1 to T6.

Gemäß den EIN/AUS-Zuständen der Schalteinrichtungen T1 bis T6 wird ein DC-Strom (Gleichstrom) in einen AC-Strom (Wechselstrom) umgewandelt, um die erforderliche Leistungszuführung zu dem Servomotor 3 zu steuern. Zwischen dem Verbindungspunkt zwischen den U-Phasenschalteinrichtungen T1 und T4 und einem Anschluss des Servomotors 3 und zwischen dem Verbindungspunkt zwischen den W-Phasenschalteinrichtungen T3 und T6 und einem Anschluss des Servomotors 3 sind Stromsensoren 9u und 9w bereitgestellt, um die Ströme der jeweiligen Phasen zu der Motorsteuereinheit 5 zurückzuführen. In dem Servomotor 3 ist ein Encoder 10 bereitgestellt zum Detektieren der Position oder der Geschwindigkeit des Servomotors 3. Die von dem Encoder 10 detektierte Position oder Geschwindigkeit wird an die Motorsteuereinheit 5 ausgegeben, so dass die Motorsteuereinheit 5 den Servomotor 3 servosteuern kann.In accordance with the ON / OFF states of the switching devices T1 to T6, a DC current is converted into an AC current to supply the required power to the servomotor 3 to control. Between the connection point between the U-phase switching devices T1 and T4 and a connection of the servomotor 3 and between the connection point between the W-phase switching devices T3 and T6 and a terminal of the servomotor 3 are current sensors 9u and 9w provided to the currents of the respective phases to the engine control unit 5 due. In the servomotor 3 is an encoder 10 provided for detecting the position or the speed of the servomotor 3 , The one from the encoder 10 Detected position or speed is sent to the engine control unit 5 issued, so that the engine control unit 5 the servomotor 3 Servo control.

Im Übrigen können beliebige Strom-/Spannungssteuereinrichtungen als Schalteinrichtungen T1 bis T6 verwendet werden. Die Schalteinrichtungen T1 bis T6 sind nicht auf Leistungstransistoren beschränkt, sondern können auch IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors; Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode), MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors; Metal-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) oder Bipolartransistoren sein. Andererseits können beliebige Einrichtungen als Freilaufdioden D1 bis D6 verwendet werden, solange diese einen regenerativen Strompfad bilden können. In Leistungstransistoren eingebaute parasitäre Dioden können Verwendung finden. Ferner ist hier beispielhaft eine Ausgestaltung gezeigt, bei der die Ströme Iu und Iw von zwei Phasen mittels Stromsensoren 9 detektiert werden. Es ist jedoch auch möglich, die Ströme Iu, Iv und Iw von drei Phasen mittels Stromsensoren 9 zu detektieren.Incidentally, any current / voltage control devices may be used as the switching devices T1 to T6. The switching devices T1 to T6 are not limited to power transistors, but may also include Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBTs), Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors (MOSFETs), or Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors (MOSFETs) Be bipolar transistors. On the other hand, any devices as free-wheeling diodes D1 to D6 can be used as long as they can form a regenerative current path. In parasitic diodes built in power transistors can be used. Furthermore, an embodiment is shown by way of example in which the currents Iu and Iw of two phases by means of current sensors 9 be detected. However, it is also possible to have the currents Iu, Iv and Iw of three phases by means of current sensors 9 to detect.

Im Übrigen wird zwar auf eine Beschreibung der detaillierten Ausgestaltung jedes Teils der Nähmaschine gemäß der Ausführungsform verzichtet, die Nähmaschine weist jedoch als Übertragungsmechanismus eine übliche Nähmaschinenausgestaltung auf, umfassend eine Hauptwelle, eine Nadelstangenkurbelstange, eine Balance-Einrichtung, eine Balance-Kurbel, eine große Pendelwellenkurbelstange, eine große Pendelwelle, eine untere Welle etc.Incidentally, although description is omitted on the detailed configuration of each part of the sewing machine according to the embodiment, the sewing machine has as a transmission mechanism a conventional sewing machine configuration comprising a main shaft, a needle bar crank rod, a balance device, a balance crank, a large pendulum shaft crank rod , a big pendulum shaft, a lower shaft etc.

Die so ausgebildete Motorantriebsvorrichtung wird zum Steuern des Servomotors 3 verwendet, welcher mit der Hauptwelle der Nähmaschine (nicht gezeigt) verbunden ist, die als Lastvorrichtung dient. Hierbei ist ein Übertragungsmechanismus zum Umwandeln der Rotation des Servomotors 3 in verschiedene Bewegungen und zum Übertragen der Bewegungen auf die Hauptwelle der Nähmaschine mit der Hauptwelle verbunden. Der Übertragungsmechanismus dient als Last auf den Servomotor 3. Wenn die Hauptwelle der Nähmaschine von dem Servomotor 3 bewegt wird, ändert sich die Trägheit einer mit der Hauptwelle verbundenen Last vom Servomotor 3 aus gesehen. Somit wird durch periodische Lastfluktuation während einer Umdrehung des Servomotors 3 eine Variation in der Rotationsgeschwindigkeit erzeugt.The motor driving device thus formed becomes for controlling the servomotor 3 used, which is connected to the main shaft of the sewing machine (not shown), which serves as a load device. Here, a transmission mechanism for converting the rotation of the servomotor 3 in various movements and for transmitting the movements to the main shaft of the sewing machine connected to the main shaft. The transmission mechanism acts as a load on the servomotor 3 , When the main shaft of the sewing machine from the servomotor 3 is moved, the inertia of a load connected to the main shaft changes from the servomotor 3 seen from. Thus, by periodic load fluctuation during one revolution of the servomotor 3 generates a variation in rotational speed.

Theoretisch ist es zu bevorzugen, einen Strom zu steuern, der in den Servomotor 3 fließt, um die durch die Lastfluktuation erzeugte Geschwindigkeitsvariation zu annullieren. Jedoch weist der Servomotor 3 mit kleiner Leistung eine begrenzte Ansprechempfindlichkeit auf die Stromsteuerung auf. Es ist deshalb unmöglich, die Geschwindigkeitsvariation zufriedenstellend zu unterdrücken, selbst wenn eine Verstärkung (Positionsverstärkung oder Geschwindigkeitsverstärkung) erhöht oder reduziert wird, um den Strom zu steuern. Wenn eine durch die Lastfluktuation erzeugte leichte Geschwindigkeitsvariation kein Problem verursacht, fließt ein Strom zum Annullieren der Geschwindigkeitsvariation in den Servomotor 3, obschon ohne Einfluss auf die Funktion der Nähmaschine. Die Folge ist, dass der unnötige Strom, der keinen Beitrag zur Korrektur der Geschwindigkeitsvariation leistet, in den Servomotor 3 fließt, um einen Effektivstrom desselben zu erhöhen.Theoretically, it is preferable to control a current in the servomotor 3 flows to cancel the speed variation generated by the load fluctuation. However, the servomotor points 3 with low power on a limited sensitivity to the current control. It is therefore impossible to satisfactorily suppress the speed variation even if a gain (position gain or speed gain) is increased or decreased to control the current. When a slight speed variation generated by the load fluctuation causes no problem, a current for canceling the speed variation flows into the servomotor 3 although without any influence on the function of the sewing machine. The result is that the unnecessary current, which makes no contribution to the correction of the speed variation, in the servomotor 3 flows to increase an RMS current of the same.

Hier folgt unter Bezugnahme auf 2 eine kurze Beschreibung einer Verstärkungseinstellung und einer Geschwindigkeitsvariation der aktuellen Geschwindigkeit bei Verwendung eines Kleinleistungsservomotors. In 2 sind erläuternde Diagramme einer typischen Motorsteuerung gezeigt. In 2 bezeichnet die durchgezogene Linie eine aktuelle Geschwindigkeit, die durchbrochene Linie bezeichnet eine Befehlsgeschwindigkeit und die abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie bezeichnet einen Befehlsstrom.Here follows with reference to 2 a brief description of a gain setting and a speed variation of the current speed when using a low power servo motor. In 2 Illustrative diagrams of a typical engine control are shown. In 2 the solid line indicates a current speed, the broken line indicates a command speed, and the alternate long and short dashed line indicates an instruction current.

Wie in 2A gezeigt, kann bei dem Kleinleistungsservomotor 3 (siehe 1) Überschwingen bei Beschleunigung unterdrückt werden, um die Leistung (Eindringkraft der Nähmaschine) zu erhöhen, wenn die Verstärkung erhöht wird. Jedoch weist der Servomotor 3 eine begrenzte Ansprechempfindlichkeit auf eine Erhöhung der Verstärkung auf. Die durch Lastfluktuation verursachte Geschwindigkeitsvariation der aktuellen Geschwindigkeit kann nicht unterdrückt werden. Die Geschwindigkeitsvariation des Servomotors 3 wird nicht korrigiert, aber die Amplitude eines Befehlsstroms ist so groß, dass ein zusätzlicher Strom in den Servomotor 3 fließen kann. Somit verschlechtert sich der Leistungsfaktor, um die Wärmeerzeugung des Motors negativ zu beeinflussen. Als eine Folge davon kann, wenn die durch Lastfluktuation verursachte Geschwindigkeitsvariation kein Problem verursacht, auch in Betracht gezogen werden, die Ansprechempfindlichkeit zu vermindern, um den Servomotor 3 daran zu hindern, der Geschwindigkeitsvariation zu folgen.As in 2A can be shown in the low-power servo motor 3 (please refer 1 ) Overshoots are suppressed during acceleration to increase the power (penetration force of the sewing machine) when the gain is increased. However, the servomotor points 3 limited responsiveness to an increase in gain. The speed variation of the current speed caused by load fluctuation can not be suppressed. The speed variation of the servomotor 3 is not corrected, but the amplitude of a command current is so large that an additional current in the servomotor 3 can flow. Thus, the power factor deteriorates to adversely affect the heat generation of the engine. As a result, if the speed variation caused by load fluctuation causes no problem, it may also be considered to reduce the responsiveness to the servomotor 3 to prevent it from following the speed variation.

In diesem Fall wird, wie in 2B gezeigt, die Verstärkung reduziert, um die Ansprechempfindlichkeit zu reduzieren, so dass der Servomotor 3 daran gehindert werden kann, der Lastfluktuation zu folgen. Als eine Folge davon wird die Amplitude des Befehlsstroms reduziert, so dass der in den Servomotor 3 fließende Strom reduziert werden kann, um den Leistungsfaktor zu verbessern. Jedoch ergibt sich bei einer Reduzierung der Verstärkung das Problem, dass Überschwingen bei Beschleunigung nicht unterdrückt und ferner die angestrebte Leistung (Eindringkraft der Nähmaschine) nicht erhalten werden kann. Auf diese Weise verschlechtert sich der Leistungsfaktor, wenn die Verstärkung erhöht wird, während eine Reduzierung der Verstärkung zum Problem des Überschwingens oder dergleichen führt. Demgemäß lässt sich der Servomotor 3 nicht allein durch Einstellung der Verstärkung richtig steuern.In this case, as in 2 B shown, the gain is reduced to reduce the responsiveness, so that the servomotor 3 can be prevented from following the load fluctuation. As a result, the amplitude of the command current is reduced, so that in the servomotor 3 flowing electricity can be reduced to improve the power factor. However, when the gain is reduced, there is the problem that overshoot is not suppressed upon acceleration, and further, the aimed power (penetrating force of the sewing machine) can not be obtained. In this way, the power factor deteriorates as the gain is increased, while a reduction of the gain leads to the problem of overshoot or the like. Accordingly, the servomotor can be 3 do not steer properly just by adjusting the gain.

Gemäß der Ausführungsform wird deshalb eine Fluktuationskomponente, welche durch die Lastfluktuation verursacht wird und in dem Befehlsstrom enthalten ist, mittels eines Filters eliminiert, so dass die Amplitude des Befehlsstroms reduziert werden kann. Als eine Folge davon kann der Servomotor 3 daran gehindert werden, der Lastfluktuation zu folgen, ohne dass die Verstärkung reduziert wird. Somit wird ein unnötiger Strom, der keinen Beitrag zur Korrektur der durch die Lastfluktuation verursachten Geschwindigkeitsvariation leistet, eliminiert, um den Effektivstrom zu reduzieren, so dass der Leistungsfaktor des Servomotors 3 verbessert werden kann. Ferner ergibt es sich, dass selbst dann, wenn die Verstärkung erhöht wird, die Amplitude des Befehlsstroms so klein ist, dass Überschwingen bei Beschleunigung unterdrückt und ferner die angestrebte Leistung erhalten werden kann.Therefore, according to the embodiment, a fluctuation component caused by the load fluctuation and contained in the instruction current is eliminated by a filter, so that the amplitude of the instruction current can be reduced. As a result, the servomotor can 3 it be prevented from following the load fluctuation without reducing the gain. Thus, an unnecessary current that does not contribute to the correction of the speed variation caused by the load fluctuation is eliminated to reduce the RMS current, so that the power factor of the servomotor 3 can be improved. Further, even if the gain is increased, it turns out that the amplitude of the command current is so small that the overshoot in acceleration can be suppressed, and furthermore the aimed power can be obtained.

Ein Steuerkreis in der Motorsteuereinheit wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. 3 ist ein Steuerkreisdiagramm der Motorsteuereinheit. Im Übrigen ist der Steuerkreis der Motorsteuereinheit nicht auf die in 3 gezeigte Ausgestaltung beschränkt; vielmehr kann dieser eine beliebige Ausgestaltung aufweisen, solange eine durch Lastfluktuation verursachte Fluktuationskomponente aus einem Befehlsstrom mittels einer Filterschaltung eliminiert werden kann.A control circuit in the engine control unit will be described below with reference to FIG 3 described. 3 is a control circuit diagram of the engine control unit. Incidentally, the control circuit of the engine control unit is not on the in 3 shown embodiment limited; rather, it may have any configuration as long as a fluctuation component caused by load fluctuation can be eliminated from an instruction current by means of a filter circuit.

Wie in 3 gezeigt, wird in einem Subtraktionselement e1 eine Positionsabweichung berechnet durch Subtraktion zwischen einer von dem Encoder 10 rückgeführten aktuellen Position des Servomotors 3 und einem angestrebten Positionsbefehl. Die Positionsabweichung wird in einem Positionsabweichungsrechner 11 mit einer Positionsverstärkung multipliziert. Das Multiplikationsergebnis wird als Geschwindigkeitsbefehl an ein Subtraktionselement e2 ausgegeben. In dem Subtraktionselement e2 wird eine Geschwindigkeitsabweichung berechnet durch Subtraktion zwischen einer von dem Encoder 10 rückgeführten aktuellen Geschwindigkeit des Servomotors 3 und dem Geschwindigkeitsbefehl von dem Positionsabweichungsrechner 11. Die aktuelle Geschwindigkeit des Servomotors 3 wird mittels eines Geschwindigkeitsdetektionsbereichs 12 detektiert, in welchem eine Differenz zwischen der aktuellen Position des Servomotors 3 und einer Position vor einem Zyklus in dem Steuerkreis durch einen Kalkulationszyklus des Steuerkreises dividiert wird (Schritt des Detektierens der aktuellen Geschwindigkeit).As in 3 2, a positional deviation is calculated in a subtraction element e1 by subtraction between one of the encoders 10 returned current position of the servomotor 3 and a desired position command. The position deviation is in a position deviation calculator 11 multiplied by a position gain. The multiplication result is output as a speed command to a subtraction element e2. In the subtraction element e2, a velocity deviation is calculated by subtraction between one of the encoders 10 returned current speed of the servomotor 3 and the speed command from the position deviation calculator 11 , The current speed of the servomotor 3 is by means of a speed detection area 12 detected, in which a difference between the current position of the servomotor 3 and a position before a cycle in the control circuit is divided by a calculation cycle of the control circuit (step of detecting the current speed).

In einem Geschwindigkeitsabweichungsrechner 13 wird die Geschwindigkeitsabweichung mit einer Geschwindigkeitsverstärkung multipliziert. Das Kalkulationsergebnis wird als Befehlsstrom (Drehmomentbefehl) an eine Filterschaltung 14 ausgegeben (Schritt des Erzeugens eines Befehlsstroms). Das heißt, der Geschwindigkeitsabweichungsrechner 13 dient als Befehlsstromerzeugungsbereich zum Erzeugen eines Befehlsstroms aus der aktuellen Geschwindigkeit des Servomotors 3. In der Filterschaltung 14 wird eine Fluktuationskomponente, welche durch Lastfluktuation verursacht wird und in dem Drehmomentbefehl enthalten ist, mittels eines Filters eliminiert (Schritt des Eliminierens einer Fluktuationskomponente). Die Mittenfrequenz des Filters wird mittels eines Frequenzrechners 16 basierend auf einer Setzgeschwindigkeit, welche aus dem Positionsbefehl erhalten wird, der durch einen Differentiator 15 differenziert wird, berechnet. Das Filter wird in der Filterschaltung 14 bei der von dem Frequenzrechner 16 berechneten Mittenfrequenz gesetzt.In a speed deviation calculator 13 the speed deviation is multiplied by a speed gain. The calculation result is sent as a command current (torque command) to a filter circuit 14 output (step of generating a command stream). That is, the speed deviation calculator 13 serves as a command power generation area for generating a command current from the current speed of the servomotor 3 , In the filter circuit 14 For example, a fluctuation component caused by load fluctuation and contained in the torque command is eliminated by a filter (step of eliminating a fluctuation component). The center frequency of the filter is determined by means of a frequency calculator 16 based on a set speed obtained from the position command by a differentiator 15 is differentiated, calculated. The filter is in the filter circuit 14 at the of the frequency calculator 16 calculated center frequency.

Insbesondere wird zunächst eine Geschwindigkeitsfrequenz aus der Setzgeschwindigkeit des Servomotors 3 erhalten. Wenn die Geschwindigkeitsfrequenz f₀ [Hz] ist und die Setzgeschwindigkeit N [U/min] ist, dann kann die Geschwindigkeitsfrequenz f₀ wie in Ausdruck (1) gezeigt erhalten werden. Damit kann die Anzahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit (Frequenz) des Servomotors 3 erhalten werden. f₀ = N/60 (1) In particular, first of all a speed frequency is calculated from the setting speed of the servomotor 3 receive. If the speed frequency is f ₀ [Hz] and the set speed is N [rpm], then the speed frequency f _{0 can be obtained} as shown in Expression (1). Thus, the number of revolutions per unit time (frequency) of the servomotor 3 to be obtained. f ₀ = N / 60 (1)

Als Nächstes wird die Mittenfrequenz des Filters aus der Geschwindigkeitsfrequenz des Servomotors 3 und der Zahl von Malen des Auftretens einer Lastfluktuation während einer Umdrehung des Servomotors 3 erhalten. Wenn die Mittenfrequenz f₁ [Hz] ist und die Zahl von Malen des Auftretens einer Lastfluktuation während einer Umdrehung des Servomotors 3 n ist, dann kann die Mittenfrequenz f₁ wie in Ausdruck (2) gezeigt erhalten werden. Damit kann die Zahl von Malen des Auftretens einer Lastfluktuation pro Zeiteinheit (Frequenz) des Servomotors 3 erhalten werden. f₁ = nf₀ (2) Next, the center frequency of the filter becomes the speed frequency of the servomotor 3 and the number of times of occurrence of a load fluctuation during one revolution of the servomotor 3 receive. When the center frequency f _{1 is} [Hz] and the number of times of occurrence of a load fluctuation during one revolution of the servomotor 3 is n, then the center frequency f _{1 can be obtained} as shown in Expression (2). Thus, the number of times of occurrence of a load fluctuation per unit time (frequency) of the servomotor can be 3 to be obtained. f ₁ = nf ₀ (2)

Auf diese Weise wird bei n-maligem Auftreten einer Lastfluktuation während einer Umdrehung des Servomotors 3 als Mittenfrequenz des Filters in der Filterschaltung 14 eine Frequenz gesetzt, die n-mal so hoch ist wie die Geschwindigkeitsfrequenz des Servomotors. Als eine Folge davon ist die Mittenfrequenz des Filters der Fluktuationsfrequenz der Lastfluktuation angepasst, so dass die durch die Lastfluktuation verursachte Fluktuationskomponente aus dem Befehlsstrom eliminiert werden kann. Im Übrigen wird ein Kerbfilter mit einem engen Eliminierungsband als Filter eingesetzt, so dass nur dasjenige Band des Befehlsstroms, welches die durch die Lastfluktuation verursachte Fluktuationskomponente enthält, auf einen niedrigen Pegel gedämpft werden kann. Zusätzlich kann die Mittenfrequenz des Filters gemäß dem Positionsbefehl an den Servomotor 3 verändert werden. Dadurch kann die Fluktuationskomponente, welche sich gemäß der Setzgeschwindigkeit ändert, richtig eliminiert werden.In this way, a n-time occurrence of a load fluctuation during one revolution of the servomotor 3 as the center frequency of the filter in the filter circuit 14 set a frequency n times as high as the speed of the servomotor. As a result, the center frequency of the filter is adjusted to the fluctuation frequency of the load fluctuation, so that the fluctuation component caused by the load fluctuation can be eliminated from the command current. Incidentally, a notch filter having a narrow elimination band is used as a filter, so that only the band of the command current containing the fluctuation component caused by the load fluctuation can be attenuated to a low level. In addition, the center frequency of the filter according to the position command to the servomotor 3 to be changed. Thereby, the fluctuation component which changes according to the setting speed can be properly eliminated.

Der gefilterte Befehlsstrom wird von der Filterschaltung 14 einem Subtraktionselement e3 zugeführt. In dem Subtraktionselement e3 erfolgt Berechnung einer Stromabweichung (Drehmomentabweichung) durch Subtraktion zwischen dem von dem Stromsensor 9 detektierten Strom und dem Befehlsstrom von der Filterschaltung 14. Die Stromabweichung wird in einem Stromabweichungsrechner 17 mit einer Stromverstärkung multipliziert. Das Multiplikationsergebnis wird einem Stromverstärker 18 zugeführt. Sodann wird ein PWM-Signal in dem Stromverstärker 18 generiert und dem Servomotor 3 über die Inverterbrückenschaltung 4 zugeführt (siehe 1). Die vorgenannte Operation wird wiederholt durchgeführt, um eine Servosteuerung an dem Servomotor 3 durchzuführen.The filtered instruction stream is from the filter circuit 14 fed to a subtraction element e3. In the subtraction element e3, a current deviation (torque deviation) is calculated by subtraction between that of the current sensor 9 detected current and the command current from the filter circuit 14 , The current deviation is in a current deviation calculator 17 multiplied by a current gain. The multiplication result becomes a current amplifier 18 fed. Then, a PWM signal in the current amplifier 18 generated and the servomotor 3 via the inverter bridge circuit 4 supplied (see 1 ). The aforesaid operation is repeatedly performed to servo-control the servomotor 3 perform.

Im Übrigen ist die Motorsteuereinheit 5 aufgebaut aus einem Prozessor, einem Speicher etc. zum Durchführen verschiedener Verarbeitungsvorgänge. Der Speicher umfasst ein oder mehrere Speichermedien, beispielsweise einen ROM (Read Only Memory; Nur-Lese-Speicher), einen RAM (Random Access Memory; Direktzugriffsspeicher) etc. In dem Speicher sind Programme gespeichert, welche die Motorsteuereinheit 5 zur Ausführung einer Motorsteuerung veranlassen.Incidentally, the engine control unit 5 constructed of a processor, a memory, etc. for performing various processing operations. The memory comprises one or more storage media, for example a ROM (Read Only Memory), a random access memory (RAM), etc. The memory stores programs which the engine control unit 5 to execute a motor control.

Es folgt nun unter Bezugnahme auf 4 bis 6 eine Beschreibung der Geschwindigkeitsfluktuation bei einer Motorsteuereinheit, welche kein Filter verwendet, und der Geschwindigkeitsfluktuation bei einer Motorsteuereinheit, welche ein Filter verwendet. 4 zeigt erläuternde Diagramme einer Motorsteuerung, welche kein Filter verwendet, und einer Motorsteuerung, welche das Filter verwendet. 5 zeigt eine Effektivstromwellenform und eine Geschwindigkeitsfluktuationswellenform ohne Verwendung eines Filters. 6 zeigt eine Effektivstromwellenform und eine Geschwindigkeitsfluktuationswellenform bei Verwendung des Filters. Im Übrigen bezeichnet in 4 die durchgezogene Linie eine aktuelle Geschwindigkeit, die durchbrochene Linie bezeichnet eine Befehlsgeschwindigkeit, die abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie bezeichnet einen Befehlsstrom und die abwechselnd lang und zweimal kurz gestrichelte Linie bezeichnet einen U-Phasenstrom. Andererseits bezeichnet in 5 und 6 die durchgezogene Linie eine Geschwindigkeitsfluktuationswellenform, die abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie bezeichnet einen U-Phasenstrom, die abwechselnd lang und zweimal kurz gestrichelte Linie bezeichnet einen W-Phasenstrom und die durchbrochene Linie bezeichnet ein Z-Phasensignal (Encoder-Signal). Im Übrigen ist in 5 und 6 der Einfachheit der Darstellung halber ein V-Phasenstrom weggelassen.It now follows with reference to 4 to 6 a description of the speed fluctuation in an engine control unit which does not use a filter and the speed fluctuation in a motor control unit using a filter. 4 Fig. 11 shows explanatory diagrams of a motor controller which does not use a filter and a motor controller which uses the filter. 5 shows an RMS current waveform and a velocity fluctuation waveform without using a filter. 6 shows an RMS current waveform and a velocity fluctuation waveform when the filter is used. Incidentally, in 4 the solid line indicates a current speed, the broken line denotes a command speed, the alternate long and short dashed line indicates an instruction current, and the alternate long and short dash line indicates a U-phase current. On the other hand, in 5 and 6 the solid line denotes a velocity fluctuation waveform, the alternate long and short dashed line denotes a U-phase current, the alternate long and two short dashed lines indicate a W-phase current, and the broken line indicates a Z-phase signal (encoder signal). Incidentally, in 5 and 6 For simplicity of illustration, a V-phase current has been omitted.

Wie in 4A gezeigt, verändert sich bei der Motorsteuerung ohne Filter ein Befehlsstrom, um eine durch Lastfluktuation verursachte Geschwindigkeitsvariation zu unterdrücken. Dementsprechend erhöht sich die Amplitude des Befehlsstroms. Andererseits wird, wie in in 4B gezeigt, bei der Motorsteuerung mit Filter eine durch die Lastfluktuation verursachte Fluktuationskomponente durch das Filter aus dem Befehlsstrom eliminiert. Dementsprechend wird die Amplitude des Befehlsstroms reduziert. Somit kann die Amplitude des Befehlsstroms ohne eine Verstärkungseinstellung reduziert werden, so dass der Effektivstrom des Servomotors 3 (siehe 3) reduziert werden kann. Ferner muss die Verstärkung nicht verändert werden. Es ist daher nicht zu befürchten, dass Probleme wie Überschwingen auftreten.As in 4A As shown in the engine control without filter, a command current changes to suppress a speed variation caused by load fluctuation. Accordingly, the amplitude of the command current increases. On the other hand, as in 4B In the engine controller with filter, a fluctuation component caused by the load fluctuation is eliminated by the filter from the command current. Accordingly, the amplitude of the command current is reduced. Thus, the amplitude of the command current can be reduced without a gain setting so that the rms current of the servomotor 3 (please refer 3 ) can be reduced. Furthermore, the gain does not have to be changed. It is therefore not to be feared that problems such as overshoot occur.

Als Nächstes wird beispielhaft das Setzen des Filters beschrieben. Wie in 5A gezeigt, werden bei Antrieb des Servomotors 3 (siehe 3) ohne Bereitstellung eines Filters zwei Geschwindigkeitsfluktuationszyklen während eines High-/Low-Zyklus des Z-Phasensignals erzeugt. Dies zeigt, dass eine Lastfluktuation zweimal auftritt, während sich der Servomotor 3 einmal dreht. Wenn also die Setzgeschwindigkeit 2800 [U/min] beträgt, dann kann die Fluktuationsfrequenz der Lastfluktuation nach den im Vorstehenden erwähnten Ausdrücken (1) und (2) zu 93 [Hz] erhalten werden. In den Servomotor 3 fließt ein Strom, um die Lastfluktuation zu annullieren. Aufgrund der begrenzten Ansprechempfindlichkeit des Servomotors 3 kann die Geschwindigkeitsfluktuation jedoch nicht zufriedenstellend unterdrückt werden.Next, the setting of the filter will be described by way of example. As in 5A shown are when driving the servomotor 3 (please refer 3 ) produces two velocity fluctuation cycles during a high / low cycle of the Z-phase signal without providing a filter. This shows that a load fluctuation occurs twice while the servomotor is running 3 once turns. Thus, if the setting speed is 2800 [rpm], then the fluctuation frequency of the load fluctuation can be obtained to 93 [Hz] according to the above-mentioned expressions (1) and (2). In the servomotor 3 a current flows to cancel the load fluctuation. Due to the limited sensitivity of the servomotor 3 However, the speed fluctuation can not be satisfactorily suppressed.

Wie in 5B oder 5C gezeigt, kann bei Setzgeschwindigkeit 2000 [U/min] oder 1500 [U/min] die Fluktuationsfrequenz der Lastfluktuation nach den im Vorstehenden erwähnten Ausdrücken (1) und (2) zu 67 [Hz] oder 50 [Hz] erhalten werden. In den Servomotor 3 fließt ein Strom, um die Lastfluktuation zu annullieren. Aufgrund der begrenzten Ansprechempfindlichkeit des Servomotors 3 kann die Geschwindigkeitsfluktuation jedoch nicht zufriedenstellend unterdrückt werden. Es ergibt sich also dann, wenn kein Filter vorhanden ist, dass ein zusätzlicher Strom, der durch die Lastfluktuation verursacht wird, in den Servomotor 3 fließt, um die Amplitude des U-Phasenstroms und die Amplitude des W-Phasenstroms entsprechend zu erhöhen. Somit erhöht sich der Effektivstrom des Servomotors 3.As in 5B or 5C For example, at set speed 2000 [rpm] or 1500 [rpm], the fluctuation frequency of the load fluctuation can be obtained after the expressions (1) and (2) mentioned above at 67 [Hz] or 50 [Hz]. In the servomotor 3 a current flows to cancel the load fluctuation. Due to the limited sensitivity of the servomotor 3 However, the speed fluctuation can not be satisfactorily suppressed. Thus, when there is no filter, an additional current caused by the load fluctuation results in the servomotor 3 flows to increase the amplitude of the U-phase current and the amplitude of the W-phase current accordingly. Thus, the RMS current of the servomotor increases 3 ,

Wie in 6A gezeigt, ist bei dem Servomotor 3 (siehe 3), der mit einem Filter versehen ist, die Mittenfrequenz des Filters auf einen Wert von 93 [Hz] angepasst, wobei dieser Wert die Fluktuationsfrequenz der Lastfluktuation bei der Setzgeschwindigkeit 2800 [U/min] ist. Es ergibt sich, dass eine durch die Lastfluktuation verursachte Fluktuationskomponente aus dem Befehlsstrom eliminiert wird, so dass ein Strom daran gehindert werden kann, in den Servomotor 3 zu fließen, um die Lastfluktuation zu annullieren. Auf die gleiche Weise ist, wie in 6B oder 6C gezeigt, bei Setzgeschwindigkeit 2000 [U/min] oder 1500 [U/min] die Mittenfrequenz des Filters auf 67 [Hz] bzw. 50 [Hz] angepasst, so dass die durch die Lastfluktuation verursachte Fluktuationskomponente aus dem Befehlsstrom eliminiert werden kann. As in 6A is shown in the servomotor 3 (please refer 3 ), which is provided with a filter, the center frequency of the filter is adjusted to a value of 93 [Hz], which value is the fluctuation frequency of the load fluctuation at the setting speed 2800 [rpm]. It turns out that a fluctuation component caused by the load fluctuation is eliminated from the command current, so that a current can be prevented from entering the servomotor 3 to flow to cancel the load fluctuation. In the same way is, as in 6B or 6C shown at set speed 2000 [rpm] or 1500 [rpm], the center frequency of the filter is adjusted to 67 [Hz] and 50 [Hz], respectively, so that the fluctuation component caused by the load fluctuation can be eliminated from the command current.

Somit ist dann, wenn ein Filter vorgesehen ist, nicht zu befürchten, dass ein zusätzlicher Strom, der durch die Lastfluktuation verursacht wird, in den Servomotor 3 fließen kann. Somit werden die Amplitude des U-Phasenstroms und die Amplitude des W-Phasenstroms reduziert, um den Effektivstrom zu reduzieren. Auf diese Weise kann man, wenn eine durch die Lastfluktuation verursachte leichte Geschwindigkeitsvariation kein Problem verursacht, die Kosten mit dem Kleinleistungsservomotor 3 reduzieren.Thus, when a filter is provided, it is not feared that an additional current caused by the load fluctuation will be in the servomotor 3 can flow. Thus, the amplitude of the U-phase current and the amplitude of the W-phase current are reduced to reduce the RMS current. In this way, if a slight speed variation caused by the load fluctuation causes no problem, the cost can be reduced with the low-power servomotor 3 to reduce.

Hierbei haben der betreffende Erfinder et al. einen Effektivstrom [A] und eine Geschwindigkeitswelligkeit [U/min] bei einer Motorsteuerung ohne Filter und einen Effektivstrom [A] und eine Geschwindigkeitswelligkeit [U/min] bei einer Motorsteuerung mit Filter gemessen. Die so erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. [Tabelle 1] Ohne Filter Mit Filter Geschwindigkeitswelligkeit [U/min] Effektivstrom [A] Geschwindigkeitswelligkeit [U/min] Effektivstrom [A] 2800 [U/min] 319,2 1,49 291,2 1,19 2000 [U/min] 236,0 1,11 214,0 0,92 1500 [U/min] 195,0 0,89 150,0 0,76 Here, the inventor of the invention et al. an RMS current [A] and a speed ripple [rpm] in a non-filtered motor control and an RMS current [A] and a speed ripple [rpm] in a motor controller with a filter. The results thus obtained are shown in Table 1. [Table 1] Without filter With filter Speed ripple [rpm] RMS current [A] Speed ripple [rpm] RMS current [A] 2800 [rpm] 319.2 1.49 291.2 1.19 2000 [rpm] 236,0 1.11 214.0 0.92 1500 [rpm] 195.0 0.89 150.0 0.76

Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde für jede Setzgeschwindigkeit bestätigt, dass die Geschwindigkeitswelligkeit bei der Motorsteuerung mit Filter kleiner war als bei der Motorsteuerung ohne Filter, so dass der Effektivstrom bei der Motorsteuerung mit Filter reduziert werden konnte.As shown in Table 1, for each setting speed, it was confirmed that the speed ripple in the motor control with the filter was smaller than that in the motor control without the filter, so that the effective current in the motor control with the filter could be reduced.

Wie im Vorstehenden beschrieben, wird bei der Motorsteuerung gemäß der Ausführungsform die durch die Lastfluktuation verursachte Fluktuationskomponente aus dem Befehlsstrom eliminiert, welcher der aktuellen Geschwindigkeit des Servomotors folgt. Es ergibt sich, dass nicht zu befürchten ist, dass ein zusätzlicher Strom in den Servomotor fließen kann, um die durch die Lastfluktuation verursachte Geschwindigkeitsvariation zu annullieren. Wenn ein kostengünstiger Servomotor mit einer begrenzten Ansprechempfindlichkeit verwendet wird, wird ein unnötiger Strom, der keinen Beitrag zur Korrektur der Geschwindigkeitsvariation leistet, unterdrückt, um den Effektivstrom des Servomotors zu reduzieren. Dementsprechend wird unnötiger Energieverbrauch des Servomotors reduziert, so dass der Leistungsfaktor des Servomotors verbessert werden kann.As described above, in the motor control according to the embodiment, the fluctuation component caused by the load fluctuation is eliminated from the command current following the current speed of the servomotor. As a result, there is no fear that an additional current may flow into the servomotor to cancel the speed variation caused by the load fluctuation. When a low-cost servomotor having a limited responsiveness is used, an unnecessary current that does not contribute to the correction of the speed variation is suppressed to reduce the effective current of the servomotor. Accordingly, unnecessary power consumption of the servomotor is reduced, so that the power factor of the servomotor can be improved.

Im Übrigen ist die Erfindung nicht auf die im Vorstehenden erwähnte Ausführungsform beschränkt; vielmehr sind verschiedene Modifikationen der Ausführungsform der Erfindung möglich. Bei der oben erwähnten Ausführungsform sind die Abmessungen, Formen etc. nicht auf die in den beigefügten Zeichnungen gezeigten beschränkt, sondern können geeignet geändert werden, ohne den Bereich zu verlassen, in dem die Wirkung der Erfindung ausgeübt werden kann. Ferner können geeignete Änderungen an der Ausführungsform der Erfindung vorgenommen werden, solange diese den beabsichtigten Bereich der Erfindung nicht verlassen.Incidentally, the invention is not limited to the embodiment mentioned above; Rather, various modifications of the embodiment of the invention are possible. In the above-mentioned embodiment, the dimensions, shapes, etc., are not limited to those shown in the accompanying drawings, but may be appropriately changed without departing from the scope in which the effect of the invention can be exerted. Furthermore, suitable changes may be made to the embodiment of the invention as long as it does not depart from the intended scope of the invention.

Beispielsweise ist in der Ausführungsform beispielhaft eine Motorsteuereinheit zur Verwendung in einer Nähmaschine beschrieben; die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Ausgestaltung beschränkt. Die Motorsteuereinheit kann für eine andere Lastvorrichtung verwendet werden, beispielsweise für einen Mounter oder einen Drucker, solange sie eine Ausgestaltung aufweist, die auf eine Lastvorrichtung angewendet wird, bei der eine periodische Lastschwankung auftritt.For example, in the embodiment, an engine control unit for use in a sewing machine is described by way of example; However, the invention is not limited to such a configuration. The engine control unit may be used for another load device, such as a mounter or a printer, as long as it has a configuration that is applied to a load device in which a periodic load fluctuation occurs.

Ferner weist die Ausführungsform zwar eine Ausgestaltung auf, bei welcher die Filterschaltung 14 eine durch Lastfluktuation verursachte Fluktuationskomponente aus einem Befehlsstrom (Drehmomentbefehl), welcher von dem Geschwindigkeitsabweichungsrechner 13 ausgegeben wird, eliminiert; die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Der Befehlsstrom ist ein Konzept, welches eine Stromabweichung (Drehmomentabweichung) beinhaltet. Die Filterschaltung 14 kann eine Ausgestaltung aufweisen, bei der eine durch Lastfluktuation verursachte Fluktuationskomponente aus der Stromabweichung eliminiert wird. Daher kann beispielsweise in 3 die Filterschaltung 14 zwischen dem Subtraktionselement e3 und dem Stromabweichungsrechner 17 oder zwischen dem Stromabweichungsrechner 17 und dem Stromverstärker 18 bereitgestellt sein.Furthermore, although the embodiment has an embodiment in which the filter circuit 14 a fluctuation component caused by load fluctuation from an instruction current (torque command), which of the speed deviation calculator 13 is output, eliminated; However, the invention is not limited to this embodiment. The command current is a concept that includes a current deviation (torque deviation). The filter circuit 14 may have a configuration in which a fluctuation component caused by load fluctuation is eliminated from the current deviation. Therefore, for example, in 3 the filter circuit 14 between the subtraction element e3 and the current deviation calculator 17 or between the current deviation calculator 17 and the power amplifier 18 be provided.

Ferner ist in der Ausführungsform als Motor beispielhaft der Servomotor 3 beschrieben; die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Ausgestaltung beschränkt. Es kann ein beliebiger Motor Verwendung finden, solange an diesem eine Stromsteuerung ausgeführt werden kann. Bei dem Motor kann es sich beispielsweise um einen Schrittmotor handeln.Further, in the embodiment as a motor, the servomotor is exemplified 3 described; However, the invention is not limited to such a configuration. Any suitable motor may be used as long as current control can be performed on it. The motor may be, for example, a stepping motor.

Ferner weist die Ausführungsform zwar eine Ausgestaltung auf, bei welcher der Steuerkreis eine Mehrzahl von Rückführkreisen aufweist, wie in 3 gezeigt; die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Der Steuerkreis kann eine beliebige Ausgestaltung aufweisen, solange er einen Rückführkreis umfasst.Furthermore, although the embodiment has an embodiment in which the control circuit has a plurality of feedback circuits, as in 3 shown; However, the invention is not limited to this embodiment. The control circuit may have any configuration as long as it comprises a feedback loop.

Ferner weist die Ausführungsform zwar eine Ausgestaltung auf, bei welcher der Geschwindigkeitsdetektionsbereich 12 eine aktuelle Geschwindigkeit des Servomotors 3 auf Basis einer aktuellen Position des Servomotors 3 und einer Position vor einem Zyklus, welche von dem Encoder 10 erfasst werden, berechnet; die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Der Geschwindigkeitsdetektionsbereich 12 ist nicht auf die Ausgestaltung beschränkt, bei welcher die aktuelle Geschwindigkeit des Servomotors 3 durch Berechnung detektiert werden kann, sondern er kann eine Ausgestaltung aufweisen, bei welcher die aktuelle Geschwindigkeit des Servomotors 3 direkt mittels eines Geschwindigkeitssensors oder dergleichen detektiert werden kann.Furthermore, although the embodiment has a configuration in which the speed detection area 12 a current speed of the servomotor 3 based on a current position of the servomotor 3 and a position before a cycle, which from the encoder 10 be captured, calculated; However, the invention is not limited to this embodiment. The speed detection area 12 is not limited to the embodiment in which the current speed of the servomotor 3 can be detected by calculation, but it may have an embodiment in which the current speed of the servomotor 3 can be detected directly by means of a speed sensor or the like.

Ferner weist die Ausführungsform zwar eine Ausgestaltung auf, bei welcher die Filterschaltung 14 ein einziges Filter zur Eliminierung einer Fluktuationskomponente aus einem Befehlsstrom verwendet; die Erfindung kann jedoch auch eine Ausgestaltung aufweisen, bei welcher eine Fluktuationskomponente mittels einer Mehrzahl von Filtern aus einem Befehlsstrom eliminiert werden kann.Furthermore, although the embodiment has an embodiment in which the filter circuit 14 a single filter is used to eliminate a fluctuation component from an instruction stream; however, the invention may also have a configuration in which a fluctuation component can be eliminated from a command stream by means of a plurality of filters.

Ferner weist die Ausführungsform zwar eine Konfiguration auf, bei welcher eine Geschwindigkeitsfrequenz aus einer Setzgeschwindigkeit des Servomotors 3 erhalten werden kann; die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Die Erfindung kann eine Ausgestaltung aufweisen, bei welcher eine Geschwindigkeitsfrequenz aus einer aktuellen Geschwindigkeit des Servomotors 3, die mittels des Geschwindigkeitsdetektionsbereichs 12 detektiert wird, erhalten wird. In diesem Fall berechnet der Frequenzrechner 16 die Mittenfrequenz des Filters aus der aktuellen Geschwindigkeit des Servomotors 3.Further, although the embodiment has a configuration in which a speed frequency of a setting speed of the servomotor 3 can be obtained; However, the invention is not limited to this embodiment. The invention may have an embodiment in which a speed frequency from a current speed of the servomotor 3 by means of the speed detection area 12 is detected is obtained. In this case, the frequency calculator calculates 16 the center frequency of the filter from the current speed of the servomotor 3 ,

[Industrielle Anwendbarkeit][Industrial Applicability]

Wie im Vorstehenden beschrieben, weist die Erfindung den Vorteil auf, dass ein unnötiger Strom, der keinen Beitrag zur Korrektur einer Geschwindigkeitsvariation leistet, unterdrückt wird, so dass ein Effektivstrom eines Motors reduziert werden kann. Insbesondere ist die Erfindung von Nutzen für eine Motorsteuereinheit zum Steuern eines Motors, welcher mit einer Hauptwelle einer Nähmaschine verbunden ist, ein Motorsteuerverfahren und ein Programm hierfür.As described above, the invention has the advantage that an unnecessary current that makes no contribution to the correction of a speed variation is suppressed, so that an RMS current of a motor can be reduced. In particular, the invention is useful for a motor control unit for controlling a motor connected to a main shaft of a sewing machine, a motor control method, and a program therefor.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Hauptleistungszuführung Main power supply

22

Gleichrichter rectifier

33

Servomotor (Motor) Servomotor (motor)

44

Inverterbrückenschaltung Inverter bridge circuit

55

Motorsteuereinheit Engine control unit

66

Glättungskondensator smoothing capacitor

77

Hauptleistungszuführungsschaltungsbereich Main power supply circuit area

88th

Halbbrückenschaltung Half-bridge circuit

99

Stromsensor current sensor

1010

Encoder encoder

1111

Positionsabweichungsrechner Position deviation calculator

1212

Geschwindigkeitsdetektionsbereich Speed detection range

1313

Geschwindigkeitsabweichungsrechner (Befehlsstromerzeugungsbereich) Speed Deviation Calculator (Command Power Generation Area)

1414

Filterschaltung filter circuit

1515

Differentiator differentiator

1616

Frequenzrechner frequency Converter

1717

Stromabweichungsrechner Current deviation calculator

1818

Stromverstärker current amplifier

Claims (6)

Motorsteuereinheit, welche einen Motor antreibt und steuert, bei dem durch periodische Lastfluktuation eine Geschwindigkeitsvariation erzeugt werden kann, und welche umfasst: einen Geschwindigkeitsdetektionsbereich, welcher eine aktuelle Geschwindigkeit des Motors detektiert; einen Befehlsstromerzeugungsbereich, welcher einen Befehlsstrom basierend auf der aktuellen Geschwindigkeit des Motors erzeugt; und eine Filterschaltung, welche eine Fluktuationskomponente, die durch die Lastfluktuation verursacht wird und in dem Befehlsstrom enthalten ist, eliminiert; wobei: der Motor von dem Befehlsstrom angetrieben und gesteuert wird, aus dem die durch die Lastfluktuation verursachte Fluktuationskomponente eliminiert wurde.A motor control unit which drives and controls a motor in which a speed variation can be generated by periodic load fluctuation, and which comprises: a speed detection area which detects a current speed of the engine; an instruction power generation area that generates an instruction current based on the current speed of the motor; and a filter circuit which eliminates a fluctuation component caused by the load fluctuation contained in the instruction current; in which: the motor is driven and controlled by the command current from which the fluctuation component caused by the load fluctuation has been eliminated. Motorsteuereinheit nach Anspruch 1, wobei: wenn eine Lastfluktuation n Male während einer Umdrehung des Motors auftritt, die Filterschaltung eine Mittenfrequenz eines Filters so setzt, dass diese n-mal so hoch ist wie eine Geschwindigkeitsfrequenz, welche die Anzahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit des Motors angibt, so dass die durch die Lastfluktuation verursachte Fluktuationskomponente aus dem Befehlsstrom eliminiert werden kann. The engine control unit of claim 1, wherein: When a load fluctuation occurs n times during one revolution of the engine, the filter circuit sets a center frequency of a filter to be n times as high as a speed frequency indicative of the number of revolutions per unit time of the motor, so that the load fluctuation caused fluctuation component can be eliminated from the command stream. Motorsteuereinheit nach Anspruch 2, wobei: die Geschwindigkeitsfrequenz aus einer Setzgeschwindigkeit erhalten wird, welche auf einem Positionsbefehl für den Motor basiert.A motor control unit according to claim 2, wherein: the speed frequency is obtained from a set speed based on a position command for the motor. Motorsteuereinheit nach Anspruch 2, wobei: die Geschwindigkeitsfrequenz aus der aktuellen Geschwindigkeit des Motors erhalten wird, welche mittels des Geschwindigkeitsdetektionsbereichs detektiert wird.A motor control unit according to claim 2, wherein: the speed frequency is obtained from the actual speed of the motor which is detected by means of the speed detection area. Nähmaschine, umfassend: eine Motorsteuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4; und einen Motor, welcher von der Motorsteuereinheit angetrieben und gesteuert wird.Sewing machine, comprising: a motor control unit according to any one of claims 1 to 4; and a motor which is driven and controlled by the engine control unit. Motorsteuerverfahren zum Antreiben und Steuern eines Motors, bei dem durch periodische Lastfluktuation eine Geschwindigkeitsvariation erzeugt werden kann, umfassend die Schritte: Detektieren einer aktuellen Geschwindigkeit des Motors; Erzeugen eines Befehlsstroms basierend auf der aktuellen Geschwindigkeit des Motors; und Eliminieren einer Fluktuationskomponente, welche durch die Lastfluktuation verursacht wird und in dem Befehlsstrom enthalten ist; wobei: der Motor von dem Befehlsstrom angetrieben und gesteuert wird, aus dem die durch die Lastfluktuation verursachte Fluktuationskomponente eliminiert wurde.A motor control method for driving and controlling an engine, wherein a speed variation can be generated by periodic load fluctuation, comprising the steps of: Detecting a current speed of the engine; Generating a command current based on the current speed of the motor; and Eliminating a fluctuation component caused by the load fluctuation and contained in the instruction stream; wherein: the motor is driven and controlled by the command current from which the fluctuation component caused by the load fluctuation has been eliminated.

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