KR100426615B1 - 재봉틀의제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유도전동기에 엔코더를 배설하지 않고 클로즈루프제어를 실현할수 있는 재봉틀의 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 재봉틀의 제어장치는, 종래 장치와 마찬가지로, 유도전동기(12)를 구동하기 위하여 인버터를 구비하고, 제어수단(15)이, 이 인버터의 출력을 재봉틀의 실속도(實連度)가 속도지령장치로부터 지령된 목표속도로 되도록 제어하지만, 제어수단(15)이, 이 인버터제어를 실행할 때에는, 속도지령장치(20)로부터의 지령속도뿐만 아니고, 재봉틀의 침봉(針棒)의 위치 및 이동속도에 따른 검출신호를 발생하는 바늘위치검출기(18)로부터의 검출신호를 사용한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 종래와 같이 유도전동기(12)에 엔코더를 배설하지 않고, 제어수단(15)에 있어서, 엔코더를 사용한 클로즈루프제어와 대략 동일한 제어를 실행할 수 있다.

Description

재봉틀의 제어장치

본 발명은, 구동용 모터로서 유도전동기를 구비한 재봉틀을 제어하는 재봉틀의 제어장치에 관한 것이다.

종래, 이 종류의 제어장치는, 작업자가 조작하는 밟음페달 등으로부터의 지령에 따라서 재봉틀의 기동 · 정지, 기동시의 재봉틀속도(즉 재봉틀축의 회전속도)등을 제어하기 위하여, 유도전동기의 구동회로로서 인버터를 구비하고 있다.

인버터는, 예를 들면 상용 전원을 일단 직류전압으로 변환한 전원전압을, 소정주파수 · 소정전압의 정현파(正弦波)교류로 변환하고, 그 변환된 교류전압을 구동신호로서 유도전동기에 공급함으로써, 유도전동기의 각 상(相) 권선(卷經)에 위상이 상이한 (예를 들면 3상 유도전동기라면 120도 위상이 상이한) 정현파교류전류를 흐르게 하고, 유도전동기를 구동신호의 전압 · 주파수에 따른 토크 및 속도로 회전시키는 것이며, 재봉틀의 제어장치에서는, 외부로부터의 속도지령에 따라서, 이 인버터의 출력 (전압 · 주파수)을 제어하고 있다.

또 이와 같이 인버터의 출력을 제어하여 유도전동기(나아가서는 재봉틀)의회전속도 등을 제어하는 경우, 일반적으로는, 유도전동기의 목표속도에 대응한 인버터의 출력주파수를 설정하고, 그 설정한 출력주파수와 미리 설정된 전압-주파수특성에 따라서 인버터의 출력전압을 설정하는 오픈루프제어인가, 또는 유도전동기에 엔코더를 배설하여 유도전동기의 실제의 회전속도를 검출하고, 그 검출한 실속도(實速度)와 목표속도와의 편차에 따라서 인버터의 출력을 보정하는 클로즈루프제어인가의 어느 하나가 이용된다.

그러나, 재봉틀에 있어서, 상기 오픈루프제어에 의하여 항상 일정한 전압-주파수특성으로 인버터출력을 제어한 경우, 저속에서의 토크가 부족하고, 가공천을 안정되게 봉제할 수 없다고 하는 문제가 있다. 또 저속에서의 토크부족을 보충하기위하여, 저속시에는 인버터의 출력전압을 올리도록 하면, 유도전동기에 과전류(過電流)가 흘러 발열하는 수가 있다.

한편, 상기 클로즈루프제어로 인버터출력을 제어하는 경우에는, 유도전동기의 목표속도로부터의 편차를 검출하여 인버터출력을 제어할 수 있으므로, 유도전동기를 비교적 안정되게 구동할 수 있어, 양호한 봉제결과가 얻어지게 되지만, 종래에는, 이 제어를 행하기 위하여, 유도전동기에 엔코더를 배설하고 있었으므로, 부품개수의 증가를 초래하고, 또 코스트업으로 된다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 유도전동기에 엔코더를 배설하지 않고 클로즈루프제어를 실현할 수 있는 재봉틀의 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 실시예의 공업용 봉제재봉틀의 개략 구성을 나타낸 사시도.

도 2는 실시예의 재봉틀의 제어계의 구성을 나타낸 블록도.

도 3은 실시예의 구동회로에 배설된 인버터의 구성을 나타낸 회로도.

도 4는 인버터를 제어할 때에 사용하는 전압-주파수특성을 나타낸 그래프.

도 5는 유도전동기의 주파수-토크특성을 나타낸 그래프.

도 6은 실시예의 제어회로에 있어서 실행되는 제어처리를 나타낸 플로차트.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

M : 재봉틀(공업용 봉제재봉틀), 12 : 유도전동기, 13 : 밟음페달, 15: 콘트롤박스, 18 : 바늘위치검출기, 20 : 속도지령장치, 21 : 제어회로, 22 : 구동회로, 21a: 입출력인터페이스, 21b : CPU(원칩마이크로컴퓨터).

이러한 목적을 달성하기 위하여 이루어진 제1 실시예에 따른 재봉틀의 제어장치는, 재봉틀을 구동하기 위한 유도전동기와, 이 유도전동기를 구동하기 위한 교류구동신호를 출력하는 인버터와, 재봉틀의 목표속도를 지령하는 속도지령장치와, 재봉틀의 침봉(針權)의 위치 및 이동속도에 따른 검출신호를 발생하는 바늘위치검출기와, 이 바늘위치검출기로부터의 검출신호와, 상기 속도지령장치로부터 지령된 목표속도에 따라서, 재봉틀의 실속도가 목표속도로 되도록 상기 인버터를 제어하는 제어수단과를 구비한 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 본 발명에서는, 종래장치와 마찬가지로, 유도전동기를 구동하기위하여 인버터가 구비되고, 제어수단이, 이 인버터의 출력을 재봉틀의 실속도가 속도지령장치로부터 지령된 목표속도로 되도록 제어하지만, 제어수단이, 이 인버터제어를 실행할 때에는, 속도지령장치로부터의 지령속도뿐만 아니고, 재봉틀의 침봉의 위치 및 이동속도에 따른 검출신호를 발생하는 바늘위치검출기로부터의 검출신호를 사용한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 종래와 같이 유도전동기에 엔코더를 배설하지 않고, 제어수단에 있어서, 엔코더를 사용한 클로즈루프제어와 대략 동일한 제어를 실행할 수 있게 된다.

즉, 재봉틀의 제어를 행할 경우, 유도전동기의 속도제어 이외에도, 재봉틀을 소정의 바늘위치에서 정지시키는 정지위치제어, 재봉틀을 소정의 바늘수만큼 구동함으로써, 소정의 봉제동작을 실행시키는 제어 등, 여러 가지의 제어를 행할 필요가 있고, 이러한 제어를 실행가능한 재봉틀에는, 재봉틀의 바늘위치를 검출하기 위하여 바늘위치검출기가 배설되어 있다. 그래서, 본 발명에서는, 이러한 전자제어식의 재봉틀에 일반적으로 구비되어 있는 바늘위치검출기를 이용하여, 유도전동기의 회전속도 등을 간접적으로 검출함으로써, 유도전동기에 별도 엔코더를 배설하지 않고, 유도전동기의 클로즈루프제어를 실현할 수 있도록 하고 있는 것이다.

따라서, 본 발명에 의하면, 오픈루프제어를 행하는 종래의 재봉틀의 제어장치에 대하여, 대폭의 코스트업을 초래하지 않고, 저속에서의 토크부족, 유도전동기의 발열이라고 하는 문제를 해결하는 것이 가능하게 된다.

다음에, 제2 실시예에 따른 재봉틀의 제어장치에 있어서는, 제어수단이, 바늘위치검출기로부터의 검출신호에 따라서 재봉틀의 실속도를 구하고, 이 실속도와 상기 목표속도와의 편차를 산출하는 편차산출수단과, 속도지령장치로부터의 목표속도에 따라서 인버터가 출력하는 교류구동신호의 기본주파수를 설정하는 기본주파수설정수단과, 이 산출된 기본주파수를 편차산출수단에서 산출된 실속도와 목표속도와의 편차에 따라서 보정하여 인버터의 출력주파수를 설정하는 출력주파수설정수단과, 출력주파수설정수단에 의하여 설정된 인버터의 출력주파수에 따라서, 교류구동신호의 전압-주파수특성이 미리 설정된 소정특성으로 되도록, 인버터의 출력전압을 설정하는 출력전압설정수단과를 구비하고, 인버터가 출력하는 교류구동신호가 상기 설정된 출력주파수 · 출력전압으로 되도록 인버터를 제어하도록 되어 있다.

상기한 제2 실시예에 따른 장치는, 재봉틀에 있어서는, 예를 들면, 재봉틀바늘이 가공천에 꽂히는 바늘하위치 부근과 재봉틀바늘이 가공천으로부터 벗어난 바늘상위치 부근에서 유도전동기에 가해지는 부하가 상이하다는 것과 같이, 유도전동기에 가해지는 부하가 재봉틀의 바늘위치에 따라서 변동하고, 또 그 변동량도 가공천의 재질 · 천두께 등에 의하여 크게 상이하므로, 오픈루프제어를 행하는 종래의 제어장치에서는, 이러한 부하변동에 따라서 유도전동기의 토크를 제어할 수 없었다고 하는 문제를 감안하여 이루어진 것이다.

그리고, 본 발명에서는, 유도전동기의 클로즈루프제어를 행함에 있어서, 기본적으로는, 오픈루프제어를 행하는 종래장치와 같이, 교류구동신호를 미리 설정된 전압-주파수특성으로 제어하고, 그 제어에 사용하는 재봉틀의 목표속도에 대응한 출력주파수를, 재봉틀의 실속도와 목표회전속도와의 편차에 따라서 보정함으로써,인버터의 출력주파수 및 출력전압을 이 속도편차에 따른 값으로 제어하도록 하고있다.

그러므로, 본 발명에 의하면, 상기와 같이 재봉틀의 바늘위치에 따라서 유도전동기에 가해지는 부하가 변동하여 재봉틀의 실속도가 변해도, 그 속도변화에 대응하여 인버터출력을 변화시킬 수 있다. 따라서, 유도전동기의 출력토크를, 가공천의 봉제상태에 대응하여 과부족없이 제어하는 것이 가능하게 되어, 유도전동기를 발열시키지 않고, 재봉틀을 속도지령장치로부터의 지령에 따른 일정속도로 구동할수 있게 된다.

그리고, 이와 같이 재봉틀을 정속(定速)구동할 수 있으므로, 가공천의 봉제시에 상기 부하변동에 의하여 생기는 재봉틀의 진동을 억제할 수 있다. 또 이와같이 재봉틀의 진동을 억제할 수 있으므로, 이 진동에 의하여 작업자애 주고 있던 위화감을 방지하고, 또 봉제시의 작업성을 향상시킬 수 있다.

그리고, 이와 같이 재봉틀의 바늘위치에 따라서 생기는 부하변동으로부터 재봉틀의 회전변동을 방지하는데는, 반드시 바늘위치검출기로부터의 검출신호에 따라서 재봉틀의 실속도를 구할 필요는 없고, 예를 들면, 목표속도로부터 구한 기본주파수와 미리 설정된 전압-주파수특성에 따라서 인버터출력의 기본전압을 구하고, 바늘위치검출기에서 검출된 바늘위치에 따라서, 기본주파수 및 기본전압을 보정하도록 해도 된다. 즉, 바늘위치를 알면 유도전동기에 가해지는 부하의 크기를 측정할 수 있으므로, 이 부하에 대응한 기본주파수 ·기본전압보정을 위한 보정치를 바늘위치에 관련지어 미리 설정하여 두고, 재봉틀 구동시에는, 이 보정치데이터로부터 바늘위치에 대응한 보정치를 독출하여, 기본주파수 및 기본전압을 보정하도록 해도, 재봉틀의 회전변동을 억제하는 것은 가능하다. 단, 이 경우, 유도전동기에가해지는 부하는, 가공천의 재질이나 천두께 등에 의해서도 변화하므로, 제2 실시예에 따른 장치와 동일 정도의 제어정밀도를 실현하는데는, 이러한 가공천의 정보를 검출하는 센서 등이 필요하게 된다.

또 다음에, 제3 실시예 따른 재봉틀의 제어장치에 있어서는, 편차산출수단이, 바늘위치검출기로부터의 검출신호에 따라서 재봉틀의 실속도에 대응한 교류구동신호의 주파수를 산출하고, 그 산출한 주파수와 기본주파수와의 주파수편차를, 실속도와 목표속도와의 편차로서 산출한다. 그리고, 출력주파수설정수단은, 이 편차산출수단에서 산출된 주파수편차에 따라서 기본주파수를 보정하여, 인버터의 출력주파수를 설정한다.

즉, 재봉틀의 속도와 인버터의 출력주파수와는, 제어계의 지연을 무시하면 대략 완전히 대응하는 것이고, 재봉틀속도를 인버터의 출력주파수, 또는 인버터의 출력주파수를 재봉틀속도로서 치환하는 것은 가능하다. 그래서, 본 발명에서는, 제2 실시예에 따른 장치에 있어서, 바늘위치검출수단으로부터의 검출신호에 따라서 재봉틀의 실속도를 산출하고 있던 편차산출수단을, 그 검출신호에 따라서 인버터의 주파수를 산출하도록 구성하고, 이 산출한 주파수와 목표속도에 대응한 기본주파수와의 주파수편차를, 재봉틀의 목표속도와 실속도와의 속도편차를 나타내는 값으로서 설정하고, 출력주파수설정수단에서는, 속도편차에 대신하여 주파수편차를 사용하여 기본주파수를 보정하도록 하고 있는 것이다. 그러므로, 본 발명의 재봉틀의 제어장치에 있어서도, 제2 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명에 있어서, 속도지령장치로서는, 제4 실시예와 같이, 종래부터 전자제어식의 재봉틀에 일반적으로 배설되어 있는 밟음페달의 방음량을 검출하여, 그것에 대응한 목표속도를 지령하는 것을 사용할 수 있다.

단, 가공천을 미리 설정된 바늘수, 천이송량 등으로 자동적으로 봉제하는 자동봉제기능을 가지는 장치라면, 그 제어데이터의 하나로서 미리 설정되어 있는 속도데이터를 속도지령으로서 독출하는 것이 속도지령장치로 되고, 밟음페달의 대신에 예를 들면 수동의 조작레버를 구비한 재봉틀이라면, 이 조작레버의 조작량을 검출하여, 그것에 대응한 목표속도를 지령하는 것을 속도지령장치로서 사용하면 된다.

다음에, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

먼저 도 1은, 본 발명이 적용된 실시예의 공업용 봉제재봉틀 M의 전체 구성을 나타낸 사시도이다. 그리고, 다음에 이 도 l을 참조하여 공업용 봉제재봉틀 M의 구성을 설명하지만, 공업용 봉제재봉틀은, 일반적인 공업용 재봉틀과 동일하므로 그 설명은 간단하게 한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 공업용 봉제재봉틀 (이하, 단지 재봉틀이라고 함) M은, 작업용 테이블(10)에 장착된 헤드부(1)와, 헤드부(1)의 우단부로부터 세워진 각주부(脚柱部)(2)와, 각주부(2)로부터 혜드부(1)에 대향하도록 좌방향으로 연출하는 암부(3)로 구성되어 있다.

헤드부(1)에는, 이송톱니를 상하동시키는 이송톱니상하동기구(도시생략) 및 이송톱니를 전후동시키는 이송톱니전후동기구(도시생략)와, 봉제종료시에 윗실과 아랫실과를 동시에 절단하는 자동절사(切絲)기구(도시생략)와, 사륜포착기(絲輪捕捉器)(도시생략) 등이 배설되어 있다. 또, 암부(3)에는, 봉침(總針)(5)을 하단에 장착가능한 침봉(4)을 상하동시키는 침봉구동기구와, 천칭(天秤)(9)을 침봉(4)의 상하동으로 조시(調時)하여 상하동시키는 천칭구동기구(도시생략) 등이 배설되어 있다. 그리고, 이송톱니의 상하동기구 및 전후동기구, 침봉구동기구, 및 천칭구동기구는, 암부(3)내의 재봉틀 주축(도시생략)을 통하여 유도전동기(12)에 의하여 구동된다.

또, 이 암부(3)의 우단부에는, 수동으로 재봉틀 주축을 회전시키는 수동풀리(17)가 배설되고, 각주부(2)의 상단부에는, 침봉(4)의 위치 및 그 이동속도에 대응한 검출신호를 발생하는 바늘위치검출기(18)가 배설되어 있다. 그리고, 이 바늘위치검출기(18)로부터의 검출신호는, 유도전동기(12)를 구동제어하는 제어장치를 격납한 콘트롤박스(15)에 출력된다. 또, 침봉(4)의 뒤쪽의 재봉틀 프레임 F에는, 누름봉(7)이 상하동가능하게 지지되어 있으며, 그 누름봉(7)의 하단에는 누름발(8)이 부착되어 있다.

그리고, 바늘위치검출기(18)는, 침봉(4)이 가장 높은 바늘상위치로 되었을 때와, 침봉이 가장 낮은 바늘하위치로 되었을 때에, 각각 그것을 나타내는 바늘위치검출신호(펄스)를 발생하는 동시에, 침봉(4)이 상하동하는 동안에, 그 변위량을 소정치로 등분할(等分割)한 일정변위량마다 속도검출신호(펄스신호)를 발생하도록 구성되어 있으며, 콘트롤박스(15)측에서는, 바늘위치검출신호로부터 바늘위치를, 속도검출신호로부터 재봉틀 M의 실속도를, 검출할 수 있다.

다음에, 유도전동기(12)는, 작업용 테이블(10)의 바로 하측에 배설되고, 작업용 테이블(10)을 지지하는 작업대(11)에 고정되어 있다. 또, 콘트롤박스(15)는, 이 유도전동기(12)의 아래쪽에 고정되어 있다. 그리고, 작업대(11)의 하단부에는, 재봉틀조작을 위한 밟음페달(13)이 요동가능하게 지지되어 있으며, 이 밟음페달(13)에 하단부가 연결되어 상하방향으로 연출하는 연결봉(14)의 상단부가, 작업대(11)에 부착된 콘트롤박스(15)내의 속도지령장치(20)(도 2참조)에 연결되어 있다.

그리고, 밟음페달(13)은, 수평의 중립위치와, 중립위치에 대하여 앞쪽을 밟은 전방방음위치와, 중립위치에 대하여 뒤쪽을 밟은 후방방음위치로 요동가능하게 구성되고, 속도지령장치(20)는, 밟음페달(13)의 전방밟음위치를 밟을 때에 유도전동기(12)의 기동신호를 출력하고, 더욱 전방밟음에 의하여, 밟음량애 따른 속도지령신호를 출력하고, 또 중립위치를 밟을 때에 기동정지신호를 출력하고, 또한 후방 밟음위치를 밟을 때에 절사 ·기동신호를 출력한다.

다음에, 본 실시예의 재봉틀 M의 제어계는, 도 2의 블록도에 나타낸 바와 같이, 전술한 밟음페달(13), 바늘위치검출기(18), 및 유도전동기(12)와, 콘트롤박스(15)내에 배설된, 밟음페달(13)에 연결된 속도지령장치(20)와, 제어회로(21)와, 유도전동기(12)를 구동하는 구동회로(22)로 구성되어 있다.

또, 제어회로(21)는, 속도지령장치(20)로부터의 속도지령 및 바늘위치검출기(18)로부터의 검출신호를 입력하는 동시에, 구동회로(22)에 유도전동기(12)구동을 위한 제어신호를 출력하는 입출력인터페이스(21a)와, 입출력인터페이스(21a)로부터 입력된 속도지령 및 검출신호에 따라서 유도전동기(12)를 제어하기 위한 제어량을 연산하고, 그 연산결과에 따라서 입출력인터페이스(21a)를 통하여 구동회로(22)에 제어신호를 출력하는 CPU, ROM, RAM 등으로 이루어지는 원칩마이크로컴퓨터(이하, 단지 CPU라고 함)(21b)로 구성되어 있다.

또, 구동회로(22)는, 제어회로(21)로부터의 제어신호에 따라서, 유도전동기(12)의 각 상(본 실시예에서는 3상)에 위상이 상이한 3상 정현파 교류전류를 각각 흐르게 하기 위한 것이며, 도 3에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 상용 전원을 전파정류(全波整流)하여 얻어진 직류전압을 받아서, 유도전동기(12)의 각 단자에 인가하는 3상 교류전압을 생성하는 주지의 인버터(30)를 구비하고 있다.

그리고, 제어회로(21)는, 이 인버터(30)에 배설된 각 스위칭소자(파워트랜지스터)(31)~(36)를 펄스폭변조신호(PWM신호)로 순차 ON ·OFF시키는 주지의 PWM제어를 행하고, 인버터(30)로부터 유도전동기(12)의 각 단자에, 속도지령에 대응한 전압 · 주파수의 3상 교류전압을 출력시킨다.

그리고, CPU(21)에는, 이러한 PWM제어를 위한 PWM신호를 생성하는 PWM신호발생회로도 편입되어 있지만, 이러한 기능을 가지는 원칩마이크로컴퓨터는, 일반적으로 시판되고 있으며, 주지이므로, 그 상세구성에 대해서는 설명을 생략한다. 또, 인버터(30)로부터 소망전압 소망주파수의 교류전압을 발생시키기 위한 PWM제어에 대해서도, 종래부터 주지이므로, 상세한 설명은 생략한다.

다음에, 제어회로(21)에 있어서 실행되는 재봉틀제어를 위한 제어처리에 대하여, 상세하게 설명한다. 그리고, 다음의 설명에 있어서, 도 4는, 종래의 재봉틀제어장치(오픈루프제어)에 있어서, 유도전동기(12)를 구동할 때에 사용되는 전압-주파수특성을 나타내는 그래프이고, 횡축은 주파수 f를, 종축은 전압 V을 나타낸다. 또, 도 5는, 유도전동기(12)의 주파수-토크특성을 나타내는 그래프이고, 횡축은 주파수 f를, 종축은 토크 T를 나타낸다.

재봉틀 M의 제어장치에 있어서는, 그 구동원인 유도전동기(12)를 제어하는 경우에는, 인버터출력을, 도 4에 나타낸 바와 같이, V/f 일정하게 제어하는 것이 일반적이다. 그리고, 이 V/f특성으로서, 도 4에 나타낸 특성 A을 선택하고, 속도지령장치(20)로부터의 속도지령으로부터 얻어진 목표속도가 na일 때에, 인버터(30)로부터의 출력주파수로서 주파수 f1를 설정하도록 하면, 인버터(30)의 출력전압으로서 전압 V1이 설정되고, 그 때의 유도전동기(12)의 주파수-토크곡선은 도 5의 TA로 된다. 그리고, 이 때의 재봉틀 M이 무부하(無負荷)이고, 재봉틀 M을 무부하로 구동하는데 필요한 재봉틀속도와 구동토크와의 관계가 도 5에 나타낸 부하곡선 L1이라고 하면, 유도전동기(12)의 주파수-토크곡선 L1과 재봉틀 M의 부하곡선 L1이 도 5에 나타낸 P1점에서 평형하여, 재봉틀 M의 실속도 Na를 지령속도 na에 일치시킬 수 있다.

그러나, 이 때, 재봉틀 M의 부하가 증가하고, 부하곡선이 도 5의 L2로 변화하면, 평형점은 P2로 이동하고, 재봉틀 M의 회전속도는 지령속도 na보다 낮은 Nb로 강하한다. 오픈루프제어의 경우, 주파수는 f1인채로 변화하지 않으므로, 속도는 Nb로 유지된다.

한편, 이러한 속도변화(저하)를 방지하기 위하여, 제어에 사용하는 V/f 특성으로서, 도 4에 나타낸 특성 A 에 대신하여 출력전압이 큰 특성 B을 선택하면, 인버터(30)로부터의 출력전압이 V11로 높아지고, 유도전동기(12)의 주파수-토크곡선은, 도 5의 TA에서 TB로 변화하고, 평형점은 P3으로 되어, 재봉틀 M을 지령속도 na에 대응한 속도 Na로 구동할 수 있게 된다. 그러나, 이와 같이 재봉틀 M에 일정부하가 가해졌을 때의 부하곡선 L2에 맞추어, 유도전동기(12)의 제어에 사용하는 V/f특성을 설정하면, 재봉틀 M의 부하가 가벼운 부하곡선 L1의 경우에도, 여전히 V11의 전압이 가해지므로, 유도전동기(12)에 과전류가 흘러서, 발열이 문제로 된다.

그래서, 본 실시예에서는, 인버터(30)의 제어에는, 도 4에 나타낸 재봉틀 무부하에 ·적합한 V/f특성 A을 사용하여, 바늘위치검출기(18)로부터의 속도검출신호에 따라서 검출한 재봉틀 M의 속도가 목표속도 Na(=na)로부터 Nb로 강하한 경우에는, 속도가 Na로 되돌아오도록 주파수를 f1에서 f2로 보정하여, 인버터(30)의 출력전압을 설정함으로써, 도 5에 나타낸 바와 같이, 유도전동기(12)의 주파수-토크곡선을TA에서 TA'로 평행이동시켜서, 부하곡선L2과 P3점에서 평형시킨다. 즉, 본 실시예에서는, 목표속도와 재봉틀 M의 실속도와의 편차에 따라서, 목표속도로부터 일의적으로 설정한 인버터(30)의 출력주파수를 보정함으로써, 전압을 필요 이상으로 증가시키지 않고 (즉 도4에 나타낸 전압 V2으로 억제하면서), 재봉틀 M의 속도를 속도지령에 대응한 목표속도로 제어할 수 있도록 하는 것이다.

다음에, 이러한 제어를 실현하기 위하여 제어회로(21)(상세하게는 CPU(21b))에 있어서 실행되는 제어처리(인버터의 전압, 주파수제어)에 대하여, 도 6에 나타낸 플로차트에 따라서 설명한다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 제어회로(21)에 있어서는, 먼저 S10(S: 스텝을 나타냄)에서, 속도지령장치(20)로부터 지령신호에 따라서 속도지령 (즉 재봉틀 M의목표속도) na을 산출하고, 계속되는 S11 에서, 이 속도지령치 na를 인버터(30)의 기본주파수 f1로 변환한다. 또, 계속되는 S12에서는, 바늘위치검출기(18)로부터의 속도검출신호에 따라서, 재봉틀 M의 실속도 Nb를 산출한다.

그리고, 계속되는 S13에서, 이 산출한 실속도 Nb와 속도지령치(목표속도)na와의 편차(na-Nb)를 구하고, 이 편차에 보정계수 K2를 곱하고, 이 값 K2(na-Nb)을, 상기 산출한 기본주파수 f1에 더함으로써, 인버터(30)제어를 위한 출력주파수 f2를 설정한다. 즉, S13에서는, 미리 설정된 연산식 「f2=K2(na-Nb)+f1」 에 따라서, 인버터(30)의 출력주파수 f2를 설정한다.

그리고, 이와 같이 인버터(30)의 출력주파수 f2가 설정되면, 이번에는 S14에서, 이 주파수 f2에 대응한 출력전압 V2을, 도 4에 나타낸 V/f특성 A에 따라서 산출하고, 계속되는 S15에서, 도시하지 않은 PWM신호발생회로에 대하여 S13 및 S14에서 구한 주파수 f2 및 전압 V2을 출력함으로써, PWM신호발생회로로부터, 인버터(30)로부터 주파수 f2 ·전압 V2의 교류구동신호를 출력시키기 위한 제어신호(PWM신호)를 출력시키고, 재차 S10으로 이행한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 오픈루프제어를 행하는 종래의 재봉틀장치에 있어서, 외부로부터의 속도지령에 따라서 일의적으로 설정하고 있던 인버터(30)의 출력주파수 및 출력전압을, 바늘위치검출기(18)로부터의 속도검출신호에 따라서 검출한 재봉틀 M의 실속도 Nb와 목표속도 na와의 편차에 따라서 보정하도록 하고 있으므로, 발열을 수반하지 않고 유도전동기(12)의 출력토크를 최적으로 제어하여, 재봉틀 M을 목표속도 na로 구동할 수 있다.

또, 본 실시예에 의하면, 종래부터 재봉를 M에 배설되어 있는 바늘위치검출기(18)를 사용하여 재봉틀 M의 실속도를 검출하도록 하고 있으며, 유도전동기(12)에 엔코더를 별도 배설할 필요는 없으므로, 염가로 실현할 수 있다.

그리고 특히, 본 실시예에 의하면, 재봉틀 M의 토크변동이 발생해도, 상기 제어에 의하여 재봉틀 M을 목표속도로 제어할 수 있으므로, 종래, 봉제시에 발생하고 있던 회전변동에 따른 진동을 양호하게 억제할 수 있다. 또, 이와 같이 재봉틀 M의 진동을 억제할 수 있으므로, 이 진동에 의하여 작업자에 주고 있던 위화감을 방지하고, 또 봉제시의 작업성을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 여러 가지의 형태를 취할 수 있다. 예를 들면, 상기 실시예에서는, 공업용 봉제재봉틀 M에 본 발명을 적용한 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명은, 구동용 모터로서 유도전동기를 구비하고, 이것을 인버터를 사용하여 제어하는 재봉틀이라면 적용할 수 있다.

Claims (4)

1. 재봉틀을 구동하기 위한 유도전동기와,

   이 유도전동기를 구동하기 위한 교류구동신호를 출력하는 인버터와,

   재봉틀의 목표속도를 지령하는 속도지령장치와,

   재봉틀의 침봉(針權)의 위치 및 이동속도에 따른 검출신호를 발생하는 바늘위치검출기와,

   이 바늘위치검출기로부터의 검출신호와, 상기 속도지령장치로부터 지령된 목표속도에 따라서, 재봉틀의 실속도(實速度)가 목표속도로 되도록 상기 인버터를 제어하는 제어수단

   을 구비하고,

   상기 제어수단은,

   상기 바늘위치검출기로부터의 검출신호에 따라서 재봉틀의 실속도를 구하는 실속도산출수단과,

   상기 실속도산출수단이 구한 상기 실속도와 상기 목표속도와의 편차를 산출 하는 편차산출수단과,

   상기 목표속도에 따라서, 상기 인버터가 출력하는 교류구동신호의 기본주파수를 설정하는 기본주파수설정수단과,

   상기 산출된 기본주파수를 상기 편차산출수단에서 산출된 실속도와 목표속도와의 편차에 따라서 보정하여, 상기 인버터의 출력주파수를 설정하는 출력주파수설정수단

   을 구비하고,

   클로즈드루프제어에 의하여 상기 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 재봉틀의 제어장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제어수단은 또한 출력주파수설정수단에 의하여 설정된 인버터의 출력주파수에 따라서, 상기 교류구동신호의 전압-주파수특성이 미리 설정된 소정특성으로 되도록, 상기 인버터의 출력전압을 설정하는 출력전압설정수단을 구비하고,

   상기 인버터가 출력하는 교류구동신호가 상기 설정된 출력주파수 · 출력전압으로 되도록, 상기 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 재봉틀의 제어장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 편차산출수단은, 상기 바늘위치검출기로부터의 검출신호에 따라서 재봉틀의 실속도에 대응한 상기 교류구동신호의 주파수를 산출하고, 이 산출한 주파수와 상기 기본주파수와의 주파수편차를, 상기 실속도와 상기목표속도와의 편차로서 산출하고,

   상기 출력주파수설정수단은, 이 편차산출수단에서 산출된 주파수편차에 따라서 기본주파수를 보정하여, 상기 인버터의 출력주파수를 설정하는 것을 특징으로 하는 재봉틀의 제어장치.
4. 청구항 1 - 청구항 3중 어느 한 항에 있어서, 상기 속도지령장치는, 재봉틀에 배설된 밟음페달의 밟음량에 따라서 상기 목표속도를 지령하는 것을 특징으로 하는 재봉틀의 제어장치.