JPH02121693A - ミシンの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、ミシンの駆動装置に係り、詳しくはモータの
駆動力をベルト等を介さないでミシン主軸に直結したミ
シンの駆動装置に関するものである。

［従来の技術及びその課題］ 従来、この種のミシンとして、工業用ミシンのミシンア
ーム内部に誘導モータやブラシレスＤＣモータ等を組み
込んだものが知られている（特開昭５８−９４８９１号
、特開昭６０−１９４９８５号）。しかし、前記モータ
をミシンアーム内部に搭載した場合に以下に述べる不具
合がある。すなわち、誘導モータでは、その特性からロ
ータ側の銅損が大きいだけでなく、２次抵抗制御による
補償回路やｌ・ランスベクトル制’ｔＢ等の複雑な制御
回路を設ける必要があり構成が複雑になる。また、後者
のブラシレスＤＣモータでは、ロータ側に永久磁石を配
することから、高速に適するように磁石を堅牢に固定す
ることが難しい上に、磁石がステータの過電流、ピーク
電流によって減磁されたときに、ロータを交換する必要
があり、その作業は非常に煩雑である。更に、いずれの
モータの場合にも、ミシンアーム内部に収容すると共に
高速用に適する出力を得るには、鉄心の径を小さくし、
かつ（−ロ厚の大きい細長い形状にしなければならない
が、前記モータではそのような性能を備えていないとい
う問題がある。

本発明は、前記従来の技術の問題点を解消することを課
題とし、リラクタンスモータの特性に着目し、ミシンア
ーム内部へ収納したミシンの駆動装置を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するためになされた請求項１に記載され
たミシンの駆動装置は、ミシンアームと、そのミシンア
ームζこ収容されたリラクタンスモータと、そのリラク
タンスモータにより駆動される針とを備え、リラクタン
スモータは、針を駆動するためのミシン主軸を兼用する
出力軸と、その出力軸に固定され、外周部に複数の（ｉ
！磁極突起有するロータ鉄心と、そのロータ鉄心の周囲
における前記ミシンアーム内部に固定され、内周部にそ
れぞれコイルが巻回された複数の８！を極突起を有する
ステータとを有することを特徴とする。

更に、本発明の請求項２は、前記ステータを半径方向に
分割し、該分割した各分割部材の磁極突起にコイルを巻
回し、これらを−法的に１み付けて構成されたことを特
徴とする。

［作用コ 本発明のミシンの駆動装置では、リラクタンスモータが
ミシンアーム内部に収容され、そのモータの駆動力によ
り針が駆動されるのであるが、モータと針との伝達機構
は、ベルト等を介しないでミシン主軸を兼用したモータ
の出力軸により直接行われる。なお、リラクタンスモー
タは、ステータの磁極突起のコイルが励磁されることに
より、ロータの外周ｉ３との磁極突起との磁束変化を発
生し、これによりロータに回転トルクを生じるものであ
る。また、請求項２に記載したものは、ミシンアームに
収容されたモータのステータは、半径方向に分割されて
いるために、組立時に分割したステータの状態で、各磁
極突起にコイルを巻回できることになる。すなわち、ス
テータの分割により、コイルの取付が容易になるととも
に、ステータの内径以上の大型のコイルの取付も可能と
なり、よってミシンアームの狭いスペースに強力なモー
タを収納できることになる。

［実施例］ 以下本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。第
１図において、１はミシンテーブルであり、該テーブル
１上にミシンアーム３が固定されている。ミシンアーム
３は、下カバー４及び上カバー５を有し、その内部には
可変リラクタンスモータ６及びその動力伝達機構７が収
容されている。

該モータ６は、その筒状のステータ８がミシンアーム３
の内壁に圧入固定されている。このステータ８は、第２
図ないし第４図に示すように、半円板状の鉄心形成板９
Ａ、９Ｂを積層することにより分割］部材８Ａ、８８を
形成し、その６極の磁画突起１０に環状のコイル１１（
第４図には３箇所だけ図示）を装着することにより集中
巻きとし、これらを−法的に矧み付けたものである。一
方、ステータ８内の筒状のスペースには、出力ｉ１’１
ｌ１５と該出力！１ｊ１５に圧入固定されたロータ鉄心
１Ｇからなるロータ１７が支承されている。ロータ鉄心
１Ｇは、外周部に４極の８！を極突起１８を有する鉄心
形成板１９を積層することにより、構成されている。

本モータ６の駆動原理は、従来の可変リラクタンスモー
タと同様であり、例えば、第２図に示すロータ１７の磁
極突起１８ａがステータ８の磁極突起１０ａに近ついた
ときに、そのコイルｌｌａのインダクタンス変化に応じ
た電流をコイル１１ａに流すことにより回転トルクを生
じさせるものであるが、本実施例の特徴的な構成である
分割部材８Ａ、８Ｂでステータ８を構成することは、磁
極突起１０から発生する磁束には何ら影響はない。

よって、モータ６のトルク特性等は従前のステー夕を分
別構成しない可変リラクタンスモータの状奨を維持する
。

また、第１図に戻って前記モータ６の出力軸１５は、前
記動力伝達機ｔｒｉ　７を構成するミシン主軸２１に一
体となって、つまり、ミシン主軸２１と兼用となってお
り、その両割で上下カバー４．５に固定された分ｇ＋１
可能な軸受２２に支承されている。ミシン主軸２１の一
端は、更に、クランク２３、クランクアーム２４、針棒
２５を介して針２６を昇降させるように連結され、他端
はプーリ２７に連結されている。また、ミシン主軸２１
の基瑞則には、ミシンアーム３の内壁に固定されたロー
タ１立置・速度センサ３１が設けられている。この位置
・速度センサ３１は、出力軸１５に設けた突起部の位置
に応じてパルス信号を出力するサーチコイルを有し、該
コイルからの信号に基づいてミシン主軸２１の位置、針
位置及び回転速度を検出するものである。

前記ミシンアーム３の内部にモータ６を収容するには、
以下の組立工程により行われる。まず、ニー３つの磁極
突起１０を有する半円板状の分割鉄心形成板９Ａ、９Ｂ
を積層して２つの分割部材８Ａ、８Ｂを形成し、各分割
部材８Ａ、８Ｂの各磁極突起１０に環状のコイル１１を
装着する。次に、コイル１１を装着した一方の分割部材
８Ａをミシンアーム３の下カバー４に圧入固定する。続
いて、ミシン主軸２１を兼用したモータ６の出力軸１５
に鉄心形成板１９を圧入固定してロータ１７を構威し、
これを軸受２２で支承する。更に、上カバー４に他方の
分割部ｔｔ８Ｂを圧入固定し、その上カバー５をナツト
等で下カバー４に締結する。これにより組立は完了する
。

次に本ミシンを駆動する制御回路の構成及びその動作を
第５図に従って説明する。加工布を縫製するために操作
ペダル４１の前踏み込みを行うと、この踏込を検出した
動作指令信号発生回路４２は、ミシン制（８回路４３に
踏込信号を出力する。ミシン制御回路４３は、前記踏込
信号、針位置センサ４６から構成される装置信号に基づ
いてｇ製劫作を割り出して、その縫製動作指令信号をモ
ータ制御回路４４に出力する。モータ制御回路４４は、
縫′ＡＡ動作指令信号の他に、速度指令信号発生回路４
５から操作ペダル４１の踏込量に応じて出力される速度
指令信号と、位置・速度センサ３１からロータ１７の回
動位置に応じて出力される回動位置溶号及び出力！ｌｈ
　１５の回転速度信号とを受け、これらの各信号に基づ
いてモータ６のロータ１７の各磁極突起１日の回動位置
を求めると共に、こｉＬに基づいてステータ８側のコイ
ル１１に通電すると正の回転トルクＴを発生するコイル
１１を求めて、モータ６の回転速度に応じたコイルへ１
１の通電量を求める。前記モータ制御回路４４にて求め
られた制御信号は、駆動回路５１に点弧信号として出力
される。駆動回路５１は、コンバータ５２から出力され
た直流電流をパルス電流に変換して所定のコイル１１に
出力してモータ６を制御する。これにより、モータ６が
操作ペダル４１の踏込量に基づく回転速度で回転し、ミ
シンは加工布の縫製を行うが、この際にモータ６が所定
の回転速度乙こなるように回転速度及び通電量なフィー
ドバック制御計している。

続いて加工布の縫製が終わりに近づき作業者が操作ペダ
ル４１を中立位置に戻すと、ミシン制御回路４３は、動
作指令信号発生回路４２からの位置信号に応じて、ミシ
ン制御回路４３及び駆動回路５１を介して予め定めた低
速回転数までモータ６を減速するための指令を出力し、
この速度で所定時間保持する６続いて、針６が針下位置
にあると判断したとき、モータ制御回路４４から１亭正
信号が出力され、モータ６が停止する。

更に、この停止した状態から作業者が操作ペダルの後踏
込を行うと、糸切り動作と判断してモータ６を停止直前
の低速回転まで回転させ、針６が計上位置にあると判断
したとき、停止させると共にソレノイド５５を駆動して
糸切り装置を作動させる。そして、糸切り動作が完了す
ると一連の加工布の縫製が終了する。

従って、本実施例のミシンの駆動装置によれば、ミシン
アーム３の内部に可変リラクタンスモータ６を翻み込ん
でいるので、駆動用ベルト等を要しない簡単な構成でミ
シンの駆動装置を実現できる。

また、ミシンアーム３の内部に可変リラクタンスモータ
６を収納しているので、従来の技術のようなブラシレス
ＤＣモータや誘導モータを用いたものと比べて以下の特
長がある。

■　ロータ１７が出力軸１５に圧入された積層鉄心のみ
からなっており、ロータ１７に巻線や磁石を設ける必要
がなく、簡単かつ頑丈な構造で、しかも耐遠心力や耐衝
撃性に優れ信頼性が高い。

■　ステータ８のコイル１１は、環状に束ねた集中巻線
を用いていることから、工数が少なくなるとともに信頼
性が高くなる。

■　ミシンの駆動装置としては、その回転数が５０００
〜１１００００ｒｐの高速範囲を要求されるが、本モー
タ６は、高速時の効率を高く設計できるために適してい
る。

■　本モータ６はロータ側に永久磁石を用いていないの
で、ブラシレス直流モータのように磁石の取付に何ら問
題がないばかりでなく、減磁や温度上昇による特性変化
もない。

■　本モータ６は、直流モータや誘導モータに比べて浦
等に対する絶縁性が高く、よってミシンアーム３内部の
ように動力伝達機構７に潤滑を要する箇所に適する。

更に、本実施例では、分割部材８Ａ、８Ｂを刊み合わせ
たステータ８を用いてミシンアーム３内部に収納してい
ることから、円弧状の分別部材８Ａ、８Ｂの状態でコイ
ル１１の装着を行えるので、ステータ内のスペースに同
等制約されることなく、大型のコイルを取り付けること
ができる。従って、深沼構造のステータとし、大型のコ
イルを用いることにより、細いミシンアーム３内部；こ
低慣性かつ高性能のモータ６を収納することができる。

なお、前記実施例のはか；こ以下の変形例であってもよ
い。

■　前記実施例のステータ８の磁極突起１０ここ環状の
コイル１１を取り付けるタイプの曲に、巻線機や手作業
にて導線を巻き付けてコイルを取り付けるものでも、分
別部材８Ａ、８Ｂの上方が開放されているために、特殊
な巻線機や手作業に熟練性をさほど要しないで巻線を行
うことができる。

■　前記実施例では可変リラクタンスモータ６について
説明したが、ハイブリッド型（ＨＢ型）のステッピング
モータように集中巻きのコイルが使用できるものであれ
は本発明に適用できるのは勿論である。

■　前記実施例では、ロータ１７の位置・回転速度を検
出するセンサとして鉄心とサーチコイルとを備えたもの
を用いたが、例えば、検出用の突起を設けると共に原点
補正を１１１６えたオーブンループ制御部方法を用いれ
は、位置・回転センサを省略することもできる。

■　可変リラクタンスモータ６では、位置決め制御に１
−２相励磁やデイザ利潤等のマイクロステ・ンピングの
手法を使用することができ、この手法により精密な位置
制御も可能になる。

■　分割部材の合わせ面には、分割部材８Ａ、８Ｂのう
ち一方に凹所、油力に凸所を形成することにより接合を
容易にしてもよい。

■　モータのロータ位置・回転速度を検出するセンサと
して、フォトカブラや磁気センサ等を用いてプーリ２７
に設けるものであってもよい。この構成により、ミシン
アーム３の外部にプーリ２７があるので、１閏）骨）山
よるよごれの心凸己がなく、またセンサの調整が容易で
ある。

■　上記実施例では、モータの出力１ｊｌｌｌ　１５と
ミシン主軸２１とを一体的に形成したが、これに限らす
両軸１５．２１を継手で連結してもよい。

この構成コこより、モータ６だけの取り外しが容易にな
り作業性が向上する。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の請求項１によれは、ミシ
ンアーム内部にリラクタンスモータを収容することによ
り、該モータの特性つまり簡単かつ頑丈な構造で、耐遠
心力や耐衝撃性に優れ、高性能で信頼性が高いという特
長をミシンの駆動装置にマ・ソチングして活かすことが
できる。しかも、リラクタンスモータのコイルは、集中
巻きであるから、巻線作業が容易になる。また、リラク
タンスモータは、油等に対する絶縁性が高く、よってミ
シンアーム内部のようにミシン主軸等の潤滑を要する箇
所に高い絶縁性をもって適用することができる。

また、請求項２のものでは、分割部材を組み合わせたス
テータを用いてミシンアーム内部に収容していることか
ら、ステータを分割した状態で容易に巻線作業を行える
だけでなく、大型の環状コイルであっても容易に磁極突
起に装着することができ、よって低慣性の高性能のモー
タを収納したミシンル区動装置を実王見できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるミシンを一部備断して
示す概略側面図、第２図は同実施例のステータを示す側
面図、第３図は同ステータの半分を示す斜視図、第４図
は可変リラクタンスモータを分解して示す斜視図、第５
図は同実施例の回路図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ミシンアームと、 そのミシンアームに収容されたリラクタンスモータと、 そのリラクタンスモータにより駆動される針とを備え、 前記リラクタンスモータは、 前記針を駆動するためのミシン主軸を兼用する出力軸と
   、 その出力軸に固定され、外周部に複数の磁極突起を有す
   るロータ鉄心と、 そのロータ鉄心の周囲における前記ミシンアーム内部に
   固定され、内周部にそれぞれコイルが巻回された複数の
   磁極突起を有するステータと、を有することを特徴とす
   るミシンの駆動装置。 ２　前記ステータは、半径方向に分割し、該分別した各
   分別部材の磁極突起にコイルを巻回し、これらを一体的
   に組み付けて構成されたことを特徴とする請求項１記載
   のミシンの駆動装置。