JPH03293991A - Control of motor for rotating machine - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To reduce manufacturing cost by a method wherein a timing signal generating means, outputting a timing signal in accordance with the rotation of the shaft of machine driven by a motor, is provided in a rotating machine such as a sewing machine and the like while said motor is controlled by said timing signal. CONSTITUTION:In a rotating machine such as a sewing machine and the like, a controller (CPU) 6 controls a motor 2 through a control signal circuit 4 and the like based on a speed command 7. The current of the motor 2 is detected by a current detecting circuit 3 and the CPU 6 controls the phase of the motor 2 based on the result of the detection. A timing generating circuit 5 is constituted of a needle position sensor or the like and generates a timing signal for a rotating machine. The CPU 6 controls the rotation of the motor 2 by said timing signal. The generating interval of said timing signal is longer in time compared with the period of a power supply synchronizing signal 8. Accordingly, a control, effected by the current detecting value of the current detecting circuit 3, is employed together with the control effected by the CPU 6.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、回転系の回転に伴い所要のタイミング信号
を発生する装置を備えたミシン等の回転機器において、
経年変化による影響を受けることがなく、しかもコンパ
クトで精度の高い回転制御をなし得る回転機器のモータ
制御方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application This invention relates to a rotating machine such as a sewing machine that is equipped with a device that generates a required timing signal as the rotating system rotates.
The present invention relates to a motor control method for a rotating device that is not affected by aging, is compact, and can perform highly accurate rotation control.

従来技術 モータにより回転系の駆動がなされるミシン等の回転機
器では、その回転軸に大きな負荷が加わると、これによ
り回転速度は追従的に変動する。BACKGROUND OF THE INVENTION In a rotating machine such as a sewing machine whose rotating system is driven by a conventional motor, when a large load is applied to the rotating shaft, the rotational speed fluctuates accordingly.

従って回転速度の負荷変動を極力有効に防止するために
、種々の速度制御手段を該回転機器に付帯させる提案が
なされている１例えば、モータの回転中に負荷が加わる
と、該モータには過負荷電流が流れるので、これを検出
して回転制御に利用したり、またモータ回転時の発電作
用により生ずる逆起電圧を検出し、これを回転制御に利
用したりする手段が一般に実施されている。Therefore, in order to prevent load fluctuations in rotational speed as effectively as possible, proposals have been made to attach various speed control means to the rotating equipment1.For example, if a load is applied to the motor while it is rotating, the motor will Since load current flows, it is generally implemented to detect this and use it for rotation control, or to detect the back electromotive force generated by the power generation effect when the motor rotates and use this for rotation control. .

更に光透過材料からなるディスクに所要間隔で放射状に
スリットを形成し、該ディスクをモータの回転軸に取付
けると共に、これを挟んで発光・受光素子を対向させる
ようにした光学式パルスジェネレータも回転制御手段と
して使用されている。Furthermore, the rotation of an optical pulse generator is controlled by forming radial slits at required intervals in a disk made of a light-transmitting material, attaching the disk to the rotating shaft of the motor, and placing the light-emitting and light-receiving elements facing each other across the disk. used as a means.

また回転発電機をモータの回転軸に設け、該発電機から
の出力を回転数に比例した電圧または周波数で取出して
回転制御を行なう等の手段も広〈実施されている。Also, a method of controlling the rotation by providing a rotary generator on the rotating shaft of the motor and extracting the output from the generator at a voltage or frequency proportional to the number of rotations is also widely practiced.

発明が解決しようとする課題 先に述べたモータに流れる過負荷電流その他逆起電圧を
利用する方法は、回転機器の回転変動を比較的ｉ易に抑
制できて、それなりの効果を上げている。しかしこの方
法では、回転機器の回転数を決定するに際し、モータの
特性や該機器の必要トルク等を考慮して調整する個所が
多々あると共に、制御回路の性能や検出器等のバラツキ
により精度が変化するので、指定回転数に追込むための
煩雑な調整を要する等の欠点があった。また検出器等の
構成部品は、これが置かれる環境や経年変化によっても
特性が変動し、従って機器の回転数が長期に亘り安定し
て維持されない等の欠点も指摘される。Problems to be Solved by the Invention The above-mentioned method of utilizing overload current and other back electromotive force flowing through the motor can suppress rotational fluctuations of rotating equipment relatively easily, and has achieved certain effects. However, with this method, when determining the rotation speed of rotating equipment, there are many adjustments that must be made taking into account the characteristics of the motor and the required torque of the equipment, and the accuracy may also be affected due to variations in control circuit performance and detectors. Since the rotation speed changes, there are drawbacks such as the need for complicated adjustments to reach the specified rotation speed. In addition, the characteristics of components such as detectors vary depending on the environment in which they are placed and changes over time, and the number of rotations of the device cannot be maintained stably over a long period of time.

次に、パルスジェネレータや回転発電機等の回転制御手
段は１回転系の回転軸に取付けられて。Next, rotation control means such as a pulse generator and a rotary generator are attached to the rotating shaft of the one-rotation system.

実際の回転数を好適に検出することができる。従って、
前記の過負荷電流や逆起電圧を検出する方法とは異なり
、指定回転数を設定する際のＩ［Ｗを要せず、また各種
特性変動に起因して回転系の回転数が変化する等の欠点
も有しない点で評価し得るものである。しかしこれらの
回転制御手段は。The actual rotation speed can be suitably detected. Therefore,
Unlike the method of detecting overload current or back electromotive force described above, it does not require I[W when setting the specified rotation speed, and the rotation speed of the rotation system changes due to various characteristic fluctuations. It can be evaluated in that it does not have the following drawbacks. However, these rotation control means.

何れもミシン等の回転機器における回転軸に装着されて
後方に大きく突出するので、モータ取付スペースに制約
がある機器には、その使用に際し大きな難点がある。し
かも前記回転検出手段は、−般に構造が複雑で高価とな
るため、これに関連する検出用の部品や組付費等を考慮
すると、全体として製造コストがかなり高くなる欠点も
指摘される。Since both are attached to the rotating shaft of a rotating machine such as a sewing machine and protrude significantly rearward, there is a major difficulty in using the motor in a machine where there is a restriction on the space for mounting the motor. Furthermore, since the rotation detecting means generally has a complicated structure and is expensive, it is pointed out that the overall manufacturing cost is considerably high when the related detection parts and assembly costs are taken into consideration.

発明の目的 前述したａ！題を好適に解決するため本発明は、タイミ
ング信号発生装置を備えるミシン等の回転機器において
、その回転系にパルスジェネレータ等の構造的に５張る
回転検出手段を設けることなく、無ａ整で安定した回転
機器のモータ制御をなし得る手段を提供することを目的
とする。Purpose of the invention A! In order to suitably solve the problem, the present invention provides a rotating machine such as a sewing machine that is equipped with a timing signal generating device, without providing a structural rotation detecting means such as a pulse generator in the rotating system, and making it stable and stable. The object of the present invention is to provide a means for controlling the motors of rotating equipment.

ａＭを解決するための手段 前記１４Ｍを′ｆｔ服し、所期の目的を達成するため発
明者は鋭意検討を行なった結果５例えばミシンでは、針
昇降機構の動作を制御するため、針位置をセンサで検出
して、その検出信号をコントローラに出力するようにし
ているが、この種の所謂タイミング信号は回転系の回転
に伴い周期的に発生している事実に着目し、これをモー
タの回転制御に利用することに想到するに到った。すな
わち、前記ミシンの場合、針位置信号は針が１回往復動
する毎に、最低１回は特定のタイミングで発生している
。従って、その発生周期を知ることにより、該ミシンの
回転数を認識し得るので、主としてこの針位置信号でモ
ータ制御を行ない、また１針内で加わるミシンの負荷変
動に対しては、従来より知られているモータからの電流
または逆起電圧を検出して、これにより補助的なモータ
制御を行なうことを提案するものである。Means for Solving aM The inventor conducted intensive studies to achieve the desired objective after taking the above 14M into consideration5.For example, in a sewing machine, in order to control the operation of the needle lifting mechanism, the needle position is adjusted. The detection signal is detected by a sensor and outputted to the controller, but we focused on the fact that this type of so-called timing signal occurs periodically as the rotation system rotates. I came up with the idea of using it for control. That is, in the case of the sewing machine, the needle position signal is generated at least once at a specific timing every time the needle reciprocates once. Therefore, by knowing the generation cycle, it is possible to recognize the rotation speed of the sewing machine, so the motor is mainly controlled using this needle position signal, and conventionally, the sewing machine's load fluctuation that is applied within one stitch can be controlled. The present invention proposes detecting the current or back electromotive force from the motor that is running, and performing auxiliary motor control based on this detection.

すなわち本発明は、電源同期信号と速度指令信号とを受
けて、速度制御信号を出力するコントローラと、この速
度制御信号を受けて駆動電圧を出力するモータドライバ
と、この駆動電圧を受けて回転されるモータと、このモ
ータにより駆動される機器の軸回転に伴って、該機器の
動作に必要なタイミング信号を前記コントローラに出力
するタイミング信号発生手段とを備えた回転機器におい
て、 常には前記タイミング信号発生手段からのタイミング信
号の発生周期により、回転機器の回転数を検出して前記
モータの回転制御を行ない、前記モータに負荷変動を生
じた際には、該モータの電流変化または逆起電圧変化を
検出して、その検出信号を前記コントローラに入力する
ことにより前記モータの位相制御を行なうことを特徴と
する。That is, the present invention provides a controller that receives a power synchronization signal and a speed command signal and outputs a speed control signal, a motor driver that receives this speed control signal and outputs a drive voltage, and a motor that rotates in response to this drive voltage. A rotary device comprising a motor, and a timing signal generating means for outputting a timing signal necessary for the operation of the device to the controller as the shaft of the device driven by the motor rotates, the timing signal is always output to the controller. The rotation speed of the rotating equipment is detected and the rotation of the motor is controlled based on the generation cycle of the timing signal from the generation means, and when a load change occurs on the motor, the current change or back electromotive voltage change of the motor is detected. The motor is characterized in that the phase of the motor is controlled by detecting the detection signal and inputting the detection signal to the controller.

作用 本発明によれば、回転機器に設けたタイミング信号発生
手段から生ずるタイミング信号の発生周期を測定するこ
とにより、これを基準として該機器の回転数を認識し、
これにより基本的にモータの回転制御が行なわれる。ま
た各タイミング信号が生ずる間隔内で、機器に負荷変動
を生じたときは、該機器を駆動するモータからの電流ま
たは逆起電圧を検出して、これによりモータの回転制御
が従属的に行なわれる。According to the present invention, by measuring the generation period of a timing signal generated from a timing signal generating means provided in a rotating device, the rotation speed of the device is recognized based on this,
This basically controls the rotation of the motor. Also, when a load change occurs on a device within the interval in which each timing signal is generated, the current or back electromotive force from the motor that drives the device is detected, and the rotation of the motor is controlled accordingly. .

実施例 次に、本発明に係る回転機器のモータ制御方法につき、
好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説
明する。第１図および第２図は、本制御方法を好適に実
施し得る制御装置の電気ブロック図、第３図は第１図に
示す装置の具体的な電気回路図である。これらの図から
判明する如く。Example Next, regarding the motor control method for rotating equipment according to the present invention,
Preferred embodiments will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 are electrical block diagrams of a control device that can suitably implement the present control method, and FIG. 3 is a specific electrical circuit diagram of the device shown in FIG. 1. As is clear from these figures.

ＣＰＵからなるコントローラ６には、速度指令信号７お
よび電源同期信号８が入力される。またミシンに代表さ
れる回転機器の各回転軸に設けたタイミング信号発生手
段５（例えば針位置センサ）は、所要の周期でタイミン
グ信号を発生し、これは前記コントローラ６に入力され
ている。そして該コントローラ６は、制御信号回路４を
介して速度制御信号をモータドライバ１に出力し、その
スイッチング動作によりＡＣ電源からの駆動電圧を、ミ
シン駆動モータ２に供給するようになっている。A speed command signal 7 and a power synchronization signal 8 are input to a controller 6 comprising a CPU. Further, a timing signal generating means 5 (for example, a needle position sensor) provided on each rotating shaft of a rotating machine such as a sewing machine generates a timing signal at a required period, and this signal is input to the controller 6. The controller 6 outputs a speed control signal to the motor driver 1 via the control signal circuit 4, and the switching operation thereof causes the driving voltage from the AC power source to be supplied to the sewing machine drive motor 2.

また第１図のブロックには、モータ２に加わる負荷に応
じて増大するモータ供給電流を検出する電流検出器３が
設けられ、この電流検出器３からの検出信号は前記コン
トローラ６に入力されるようになっている。そして本発
明では、９には前記タイミング信号発生手段５からのタ
イミング信号の発生周期により１回転機器の回転数を検
出して前記モータ２の回転制御を行なうと共に、該モー
タ２に負荷変動を生じた際には、モータ電流の変化髪検
出し、これにより前記コントローラ６を介してモータ２
の位相制御を行なうものである。The block in FIG. 1 is also provided with a current detector 3 that detects the motor supply current that increases in accordance with the load applied to the motor 2, and a detection signal from this current detector 3 is input to the controller 6. It looks like this. In the present invention, in step 9, the number of revolutions of the one-rotation device is detected based on the generation cycle of the timing signal from the timing signal generating means 5, and the rotation of the motor 2 is controlled, and the load fluctuation is caused on the motor 2. When the motor current changes, a change in the motor current is detected, and the motor 2 is controlled via the controller 6.
It performs phase control.

すなわち、タイミング信号発生手段５からのタイミング
信号（例えば針位置信号）は、所定の周期で発生するの
で、その１周期当りの時間となるタイミング間隔を測定
すれば、回転機器の回転数を判断することが可能である
。従って、この回転機器が定常的に回転している限り、
前記タイミング信号を基準とした回転数そのものによる
制御を行なうことができる。しかしタイミング信号の発
生間隔は、第４図から判明する如く、電源同期信号の周
期に比較すると、かなり時間的に長くなっている。従っ
て、回転機器による所要の作業中に、モータ２に過大な
負荷が加わって、該モータ２の回転に乱れを生ずると、
前述のタイミング信号シ基準とするだけでは、精度の良
いモータ制御はなされなくなる。That is, since the timing signal (for example, a needle position signal) from the timing signal generating means 5 is generated at a predetermined period, the rotation speed of the rotating device can be determined by measuring the timing interval corresponding to the time per period. Is possible. Therefore, as long as this rotating equipment rotates steadily,
Control can be performed based on the rotational speed itself based on the timing signal. However, as is clear from FIG. 4, the generation interval of the timing signal is considerably longer than the cycle of the power synchronization signal. Therefore, if an excessive load is applied to the motor 2 during required work with rotating equipment and the rotation of the motor 2 is disturbed,
Merely using the above-mentioned timing signal as a reference will not allow accurate motor control.

（第１図の実施例について） そこでこの場合は、モータ２に負荷変動を生じた際に生
ずる電流変化を検出し、その検出信号を前記コントロー
ラ６に入力して該モータ２の位相制御を行なうものであ
る。更に具体的には、第２図に示す如く、モータ２にＡ
Ｃ電源から駆動電圧を供給すると、該モータ２には、そ
の負荷に応じた電流が流れる。この電流は、電流検出器
３に設けた抵抗器」−〇に流れ、そのＡ−８間には第４
図に示す波形の電圧が表われる。このＡ−Ｂｎ［［圧を
ホトカブラ１１により光変換することにより。(Regarding the embodiment shown in FIG. 1) Therefore, in this case, the current change that occurs when a load fluctuation occurs in the motor 2 is detected, and the detected signal is input to the controller 6 to control the phase of the motor 2. It is something. More specifically, as shown in FIG.
When a drive voltage is supplied from the C power source, a current flows through the motor 2 according to its load. This current flows through the resistor "-" provided in the current detector 3, and the fourth resistor is connected between A-8.
A voltage with the waveform shown in the figure appears. By photoconverting this A-Bn[[pressure with the photocoupler 11.

電流検出器３からは、第４図に示す波形の出力電圧が得
られる。From the current detector 3, an output voltage having a waveform shown in FIG. 4 is obtained.

前記出力電圧は、コントローラ６におけるＡ／Ｄ変換用
の入力端子に入力され、ここで電圧の大きさが半サイク
ルごとに測定される。そしてその測定値は、コントロー
ラ６に入力される速度指令７が指定する値と比較され、
該指定値より大きければ、次の半サイクルにおいて、モ
ータドライバ１のスイッチング位相を進める。また前記
測定値が指定値より小さければ、モータドライバ１のス
イッチング位相を遅らせる。これにより５回転機器の負
荷変動に対し回転を一定に保つ位相制御が好適に行なわ
れる。The output voltage is input to an input terminal for A/D conversion in the controller 6, where the magnitude of the voltage is measured every half cycle. The measured value is then compared with the value specified by the speed command 7 input to the controller 6,
If it is larger than the designated value, the switching phase of the motor driver 1 is advanced in the next half cycle. Further, if the measured value is smaller than the designated value, the switching phase of the motor driver 1 is delayed. As a result, phase control is suitably performed to keep the rotation constant despite load fluctuations in the five-rotation device.

（第２図の実施例について） また第２図に示す如く、モータ２に負荷変動を生じた際
に、該モータ２に生ずる逆起電圧を逆起電圧検出器９に
より検出し、その検出信号を前記コントローラ６に入力
するようにしてもよい、すなわちこの場合も、主として
はタイミング信号発生手段５からのタイミング信号を基
準とした回転数そのものによる制御が行なわれる。(Regarding the embodiment shown in FIG. 2) Also, as shown in FIG. 2, when a load fluctuation occurs in the motor 2, the back electromotive force generated in the motor 2 is detected by the back electromotive voltage detector 9, and the detection signal is may be inputted to the controller 6. In other words, in this case as well, control is performed mainly based on the rotational speed itself based on the timing signal from the timing signal generating means 5.

そして、回転機器のモータ２に過大な負荷が加わると、
該モータ２に生ずる逆起電圧を逆起電圧検出器９が検出
し、これより所要波形の出力電圧が得られる。そこで該
出力電圧をコントローラ６のＡ／Ｄ変換用入力端子に入
力し、該電圧の大きさを半サイクルごとに測定する。そ
の測定値は、コントローラ６に入力される速度指定値と
比較され、該指定値より大きければ５次の半サイクルに
おいて、モータドライバ１のスイッチング位相を進め、
また指定値より小さければ、前記スイッチング位相に遅
らせる。Then, when an excessive load is applied to the motor 2 of the rotating equipment,
A back electromotive voltage detector 9 detects the back electromotive force generated in the motor 2, and an output voltage with a desired waveform is obtained from this. Therefore, the output voltage is input to the A/D conversion input terminal of the controller 6, and the magnitude of the voltage is measured every half cycle. The measured value is compared with a specified speed value inputted to the controller 6, and if it is larger than the specified value, the switching phase of the motor driver 1 is advanced in the fifth half cycle.
If it is smaller than the specified value, the switching phase is delayed.

発明の詳細 な説明した如く、本発明に係る回転機器のモータ制御方
法によれば、タイミング信号発生手段を備える回転機器
において、前記手段から所定の周期で発生されるタイミ
ング信号を流用して、！機器の回転制御を行なうと共に
、モータに負荷が加わる際に生ずる過負荷電流や逆起電
圧を検出して位相制御を行なうものである。これにより
、全体として絶対値制御が可能となり１回転数の変動に
対する影響艶無くすることができる。しかもモータの回
転軸に、パルスジェネレータや回転発電機等の構造的に
高張る回転検出手段を設ける必要がないから、モータ全
体の小型化を図り得る。しかも高価な回転検出手段が不
要となったことに伴い、関連部品や組付費等も低減させ
ることができ、低廉なコストでの製造を実現し得る等、
優れた利点を有する。As described in detail, according to the motor control method for a rotating device according to the present invention, in a rotating device equipped with a timing signal generating means, a timing signal generated from the means at a predetermined period is used! In addition to controlling the rotation of equipment, it also performs phase control by detecting overload current and back electromotive voltage that occur when a load is applied to the motor. As a result, absolute value control is possible as a whole, and the influence of fluctuations in the number of revolutions can be eliminated. Moreover, since there is no need to provide a structurally expensive rotation detecting means such as a pulse generator or a rotary generator on the rotating shaft of the motor, the overall size of the motor can be reduced. Moreover, since expensive rotation detection means are no longer required, related parts and assembly costs can be reduced, and manufacturing can be realized at low cost.
Has excellent advantages.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図および第２図は、本発明に係る回転機器のモータ
制御方法を好適に実施し得る制御装置の電気ブロック図
、第３図は、第１図に示す装置の具体的な電気回路図、
第４図は、第３図に示す電気回路における各部の電流・
電圧波形図である。 １・・・モータドライバ　　　２・・・モータ３・・・
電流検出器　　　　　４・・・制御（ｉ号回路５タイミ
ング信号発生手段 ６・・・コントローラ　　　　７・・・速度指令８・・
・電源同期信号　　　　９・・・逆起電圧検出器１０・
・・抵抗器　　　　　　１１・・・ホトカブラ５５ ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、２1 and 2 are electrical block diagrams of a control device that can suitably implement the motor control method for rotating equipment according to the present invention, and FIG. 3 is a specific electrical circuit diagram of the device shown in FIG. 1. ,
Figure 4 shows the current and
It is a voltage waveform diagram. 1...Motor driver 2...Motor 3...
Current detector 4...Control (I circuit 5 Timing signal generation means 6...Controller 7...Speed command 8...
・Power synchronization signal 9... Back electromotive voltage detector 10・
...Resistor 11...Photocoupler 55 FIG, 1 FIG, 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 電源同期信号と速度指令信号とを受けて、速度制御信号
を出力するコントローラと、この速度制御信号を受けて
駆動電圧を出力するモータドライバと、この駆動電圧を
受けて回転されるモータと、このモータにより駆動され
る機器の軸回転に伴って、該機器の動作に必要なタイミ
ング信号を前記コントローラに出力するタイミング信号
発生手段とを備えた回転機器において、 常には前記タイミング信号発生手段からのタイミング信
号の発生周期により、回転機器の回転数を検出して前記
モータの回転制御を行ない、前記モータに負荷変動を生
じた際には、該モータの電流変化または逆起電圧変化を
検出して、その検出信号を前記コントローラに入力する
ことにより前記モータの位相制御を行なう ことを特徴とする回転機器のモータ制御方法。[Claims] A controller that receives a power synchronization signal and a speed command signal and outputs a speed control signal, a motor driver that receives this speed control signal and outputs a drive voltage, and a motor that rotates in response to this drive voltage. In a rotating device, the rotating device includes a motor driven by the motor, and timing signal generating means for outputting a timing signal necessary for the operation of the device to the controller as the shaft of the device driven by the motor rotates. The rotation speed of the rotating equipment is detected and the rotation of the motor is controlled based on the generation cycle of the timing signal from the signal generating means, and when load fluctuation occurs in the motor, current change or back electromotive voltage of the motor is detected. 1. A method for controlling a motor for a rotating device, characterized in that the phase of the motor is controlled by detecting a change and inputting a detection signal thereof to the controller.