JPH03149091A

JPH03149091A - ミシン駆動装置

Info

Publication number: JPH03149091A
Application number: JP27780290A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nakamura; 隆中村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-10-18
Filing date: 1990-10-18
Publication date: 1991-06-25

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】本発明はミシン駆動装置、特にミシン針を所定の位置で
停止させるために停止直前に超低速回転で駆動すると共
に任意の速度に可変し得るミシン駆動装置に関するもの
である。

従来のミシン駆動装置として第１図に示す如き電磁クラ
ッチ・ブレーキ方式を採用したものが提案されている。

即ち、　（１Ｇ）は縫製用ミシン、　（１２）はミシン
プーリ、　（１４）は電磁クラッチ（１６）及び電磁ブ
レーキ（１８）を含む駆動電動機、　（２０）は電動機
ブーりであって、プーリ（２０）がミシンプーリ（１２
）とがベルト（２２）によって連結されている。　　。

（２４）はミシン（ｌＯ）に取付けられたミシンの針位
置を検出する位置検出器、　（２６）は同様にミシン（
１０）に取付けられたミシンの駆動速度を検出する速度
検出機である。

（２８）はミシン（１０）を操作する足踏ペダル、　（
３０）はペダル（２８）の作動を検知する検知回路、　
（３２）ｉｔ電磁クラッチ（１６）及び電磁ブレーキ（
１８）を制御してペダル（２８）の操作指令等により任
意の縫製速度を得るための電動機速度制御回路、　（３
４）は縫製ミシン（ｌＯ）の針停止位置や自動糸切り等
の制御を行なうミシン制御回路である。

次に動作について説明すると、足踏ペダル（２８）を踏
込むことによって電磁クラッチ（１６）が励磁されて電
源（図示せず）に接続されて常時回転駆動されている駆
動電動機（１４）の回転子に連結されたフライホィール
（３６）に電磁的に結合し、電動機プーリ（２０）、ベ
ルト（２２）及びミシンプーリ（１２）を経てミシン（
１０）が回転駆動される。

次に足踏ペダル（２８）の踏込量を変化させることによ
り、ペダル検知回路（３０）の速度指令ＶＣとミシン（
１０）に取付けられた速度検出器（２６）の検出信号Ｆ
Ｃとに基づき電動機速度制御回路（３２）から得られる
電磁クラッチ励磁電流が制御されペダル踏込量に応じた
任意の速度にミシン回転数が制御される。

又足踏ペダル（２８）が中立位置に戻されるとミシン制
御回路（３４）より位置決め用の超低速指令が出力され
且つこれと同時に位置検出器（２４）の位置検出信号（
ＵＰまたはＤＮ）に基づきミシンの針下又は計上を検知
して停止信号ＢＫが出力され電磁ブレーキ（１８）が励
磁されてミシン（１Ｇ）の駆動が停止される。以上の動
作のタイミングチャートを第２図に示す。

このように従来のミシン駆動装置はミシンの駆動、停止
に拘らず常時駆動電動機を回転させてお（ので不必要な
電力を消費する上、大きな慣性を有するフライホィール
を使用しているため正−逆の回転方向切換えが任意の時
点で行なうことができず、更に摩擦方式の電磁クラッチ
の場合は摩擦を生じるため寿命が短かい等の欠点があっ
た。

又この欠点を解消するためミシン駆動電動機として低慣
性のプリント七ータを使用してこれを直流駆動すると共
に電磁クラッチ（１６）を省略し、足踏ペダル（２８）
の操作に応じてプリントモータが直接起動・停止及び可
変速駆動されるミシン駆動装置が提案されている。然し
乍らこの装置の場合直流電動機であるため制御特性は非
常に良好である反面ブラシの摩擦が生じ寿命が短４Ａ＜
保守管理が必要であり、又足踏ペダルが操作される毎に
毎回起動停止を行なうため起動電流が大きく電源容量が
大きくなったり、駆動制御回路も大型化し高価となる等
の欠点があった。

本発明は前述した従来の課題に鑑み為されたものであり
、その目的は駆動電動機として交流誘導電動機を使用し
、これを可変電圧・可変周波数インバータ回路で駆動す
ることにより縫製用ミシンの可変速運転を行なうことに
よって前記従来装置の諸欠点を一掃し得る新規なミシン
駆動装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は誘導電動機及び制
動装置を有するミシン駆動機構と、前記誘導電動機の出
力側に接続されたミシンの針位置を検出する位置検出器
とを具備するミシン駆動装置において、前記誘導電動機
をインバータ回路によって可変速駆動すると共に、前記
位置検出器の検出信号により前記制動装置を作動させミ
シン針を所定位置に停止させる停止位置制御部を有する
ことを特徴とする特 ■下第３図乃至第８図に基づいて本発明の好適な実施例
を説明する。

第３図において第１図との対応部分には同一符号を付し
詳細説明は省略するが、第１図の構成において駆動電動
機（１４）が交流誘導電動機で構成されていると共に電
磁クラッチ（１６）が省略されており、誘導電動機の固
定子（３８）と対向してカップ状等低慣性に製作された
回転子（４０）を有し且つ電動機速度制御回路（３２）
が可変電圧・周波数インバータ回路を含んで構成され、
縫製用ミシン（１０）はミシン駆動電動機（１４）によ
り可変速運転及び定位値停止を行なえるように構成され
ている。

足踏ペダル（２８）に連結されたペダル検知回路（３０
）は第４図において詳細に示されており、以下その構成
を説明する。

第４図において検知回路（３０）は、フォトインタラプ
タ（４２）、　（４４）、これらフォトインタラプタの
間隙中を移動通過する遮蔽板（４６）及び抵抗（４８）
から成る光センサ部（５０）と、遮蔽板（４６）と共動
する磁石（５２）、　　この磁石（５２）と磁気結合し
て縫製運転中の速度指令を発生するホール素子（５４）
、ホール素子（５４）に接続された抵抗（５６）、ホー
ル素子（５４）が発生した速度指令を増幅して速度指令
信号ＶＣを制御回路（３２）に出力する増幅器（５８）
から成る磁気センサ部（６０）とから構成され、遮蔽板
（４６）及び磁石（５２）が足踏ペダル（２８）と連動
している。而して足踏ペダル（２８）を踏込むとその踏
込みの大きさにより磁石（５２）とホール素子（５４）
との磁気結合の度合いが異なり速度指令信号ＶＣの値が
変化すると共に遮蔽板（４６）が下降することによって
フォトインタラプタ（４２）及び（４４）の出力が夫々
ｒＯＪ及び「１」となり縫製運転中であることを表わす
運転指令信号Ｓ１及びＳｔとして制御回路（３２）に送
出される。又足踏ペダル（２８）が第４図図示の如中立
状態であるときは運転指令信号Ｓ１及びＳ２が共に「０
」と−なることにより制御回路（３２）で判別される。

更に足踏ペダル（２８）の「けり返し」即ち踏込みの方
向と逆方向に回転させた状態では、ミシン糸の切断が行
なわれ、遮蔽板（４６）の上昇により運転指令信号Ｓ１
及びＳ、が夫々「０」及び「１」となって「けり返し」
状態であることが制御回路（３２）で判別される。

又位置検出器（２４）からはミシン針の位置を表わす計
上位置信号ＵＰ及び針下位置信号ＤＮが出力され、この
位置検出器（２４）及びペダル検知回路（３０）の出力
が夫々ミシン駆動用電動機（１４）の速度制御ならびに
ミシンの各種ソレノイド（図示せず）の制御を行なうミ
シン制御回路（３４）に供給される。

ミシン制御回路（３４）は、第５図に示す如く、ペダル
検知回路（３０）の運転指令信号Ｓ１及びＳ２が供給さ
れるフリップフロップ回路構成の運転信号記憶回路（以
下ＦＦ回路と称す）　（６２）及び（６４）を有し、Ｆ
Ｆ回路（６２）の肯定出力はオア回路（６６）を介して
直接速度制御回路（３２）にスタート信号ＳＲＴとして
送出されると共にブレーキワンショット回路（６８）を
介して速度制御回路（３２）にブレーキ信号ＢＫとして
送出される。即ち、運転指令信号Ｓ１が「１」となって
ＦＦ回路（６２）の肯定出力が「１」となると速度制御
回路（３２）は速度指令信号ＶＣニ基づいてミシン（１
Ｇ）の駆動制御を行なう。

ＦＦ回路（６４）の肯定出力は直接速度制御回路（３２
）に低速速度指令信号ＬＬＫＯとして送出される２共に
前記オア回路（６６）及びミシン制御回路（７０）に供
給される。このＦＦ回路（６４）は足踏ペダル（２８）
が「けり返し」の状態即ちミシン停止後、ミシン糸を切
断するときに動作するものであり、速度指令信号Ｓ２が
「１」となってＦＦ回路（６４）の肯定出力が「１」と
なると、まず速度制御回路（３２）に低速速度指令信号
ＬＬＫＯが供給されてミシン針が上昇し、次いでミシン
機構制御回路（７０）が糸切り及びワイパ制御を行ない
、最後にミシン針が上位置で停止する。ミシン針が上位
置でないときにはミシン位置を上位置で停止させるため
ＦＦ回路（６４）のリセット入力にナンド回路（７２）
を介して上位置信号ＵＰが供給されている。このとき足
踏ペダル（２８）が誤まって踏込まれても支障が生じな
い様にＦＦ回路（６２）の肯定出力がインバータ（７４
）を介してナンド回路（７２）の他方の入力に供給され
ている。

尚、ブレーキワンショット回路（６８）はＦＦ回路（６
２）、　（６４）の肯定出力が夫々「１」から「０」に
反転するときから所定時間の間ブレーキ信号ＢＫを速度
制御回路（３２）に供給してミシン（１０）を直ちに停
止させるためのものである°。

又ミシン制御回路（３４）は位置検出器（２４）の上位
置検出信号ＵＰ及び下位置検出信号ＤＮが供給された低
速検知回路（７６）を有する。この回路は下位置検出信
号ＤＮの周期によりミシン（１０）の回転が低速度に達
したことを検知して低速検知信号ＬＤＮを出力しＦＦ回
路（６２）をリセットするためのものであり、その詳細
を第６図に示す。即ち、位置検出器（２４）の上位置検
出信号ＵＰ及び下位置検出信号ＤＮが夫々セット端子Ｓ
及びリセット端子ｒに供給されたフリップフロップ（７
８）と、その肯定出力端子Ｑに接続された固定抵抗器（
８０）、可変抵抗器（８２）及び充電用コンデンサ（８
４）からなる時定数回路（８６）と、この時定数回路（
８６）のコンデンサ充電電圧が供給されるインバータ（
８８）と、このインバータ（８８）の出力及び前記フリ
ップフロップ（７８）の肯定出力が供給されたノア回路
（９０）とから構成されている。尚、　（９２）はコン
デンサ（８４）の急放電用ダイオードである。

而してフリップフロップ（７８）の肯定出力は第７図Ａ
に示す如く上位置検出信号ＵＰによって「１」となり、
下位置検出信号ＤＮによって「０」となり、従ってコン
デンサ（８４）の充電電圧は第７図Ｂに示す如く肯定出
力が「１」の区間徐々に上昇し。

「０」の区間で急速に下降しこの状態を繰り返すが、そ
の繰返周期Ｔが長くなると（即ちミシン（１０）の回転
数が低下すると）充電電圧が基準設定値を越え、この時
点で第７図Ｃに示す如くインバータ（８８）の出力がｒ
ｌＪから「０」に返転し、このためノア回路（９０）か
ら低速度に達したことを表わす低速検知信号ＬＤＮが出
力されＦＦ回路（６２）がリセットされる。

次にミシン制御回路（３４）の各出力及びペダル検知回
路（３０）の速度指令信号ＶＣが供給されミシン駆動用
電動機（１４）を駆動する電動機速度制御回路（３２）
を第８図について説明する。

即ち、ペダル検知回路（３０）の磁気センサ部（６０）
の速度指令信号ＶＣとミシン制御回路（３４）の停止準
備指令信号ＩＭＣＯ及び低速指令信号ＬＬＫＯとが供給
された指令回路（９２）と、この指令回路（９２）から
得られる電圧及び周波数指令信号が夫々供給された電圧
制御回路（９４）及び周波数制御回路（９６）と、これ
ら回路（９４）、　（９６）の出力及びミシン制御回路
（３４）のスタート信号ＳＲＴが供給されたトランジス
タ駆動回路（９８）と、この駆動回路（９８）の出力が
供給されたトランジスタインバータパワ一回路（１００
）と、三相交流電源を整流する整流回路（１０２）と、
この整流回路（１０２）とトランジスタインバータパワ
一回路（１００）との間に介装された平滑回路（１０４
）と、指令回路（９２）の出力及びミシンｉｍｍ＋回路
（３４）のブレーキ信号ＢＫが供給されたブレーキ回路
（１０６）とを有し、トランジスタインバータパワ一回
路（１００）の出力がミシン駆動用誘導電動機（１４）
に供給されこの電動機（１４）を駆動すると共にブレー
キ回路（１０６）の出力によって電磁ブレーキ（１８）
を制御する。又平滑回路（１０４）には異常電流を検知
する保−護回路（１０６）が配設され、この回路（１０
６）の異常検知出力によってトランジスタ駆動回路（９
８）の駆動を停止させて電動機（１４）を停止させる。

更に電圧制御回路（９４）にはインバータパワ一回路（
１００）の出力端が変圧器（１０１）を介して接続され
ており、電圧帰還により安定化を計っている。

而してミシン制御回路（３４）のスタート信号ＳＲＴ及
び各速度指令信号ＬＬＫＯ，ＩＭＣＯ，ＶＣに基づく指
令回路（９２）の出力によって電圧制御回路（９４）及
び周波数制御回路（９６）で電圧及び周波数の調節を行
ないミシン駆動電動機（１４）の回転速度を所定基準値
内に保持すると共に、ブレーキ回路（１０６）の出力に
よって電磁ブレーキ（１８）を励磁してミシン針を定位
値に停止させる。

本発明の好適な実施例は以上の構成から成り。

以下その作用を説明する。

縫製作業を開始する場合には足踏ペダル（２８）を踏み
込んで磁石（５２）をホール素子（５８）に接近させて
、磁気センサ部（６０）から電動機速度制御回路（３２
）へ縫製速度指令信号ＶＣを出力すると共にホトインタ
ラプタ（４２）からミシン制御回路（３４）に「１」な
る運転信号ＳＩを出力する。これに伴ってミシン制御回
路（３４）から速度制御回路（３２）へ「１」な６）９
−）ｆｆ１号ＳＲＴが出力されてミシン駆動電動機（１
４）の駆動が開始される。そして速度制御回路（３２）
では電圧制御回路（９４）及び周波数制御回路（９６）
により指令された速度に見合う電圧と周波数に変換され
ミシン駆動電動機（１４）が所定の速度で回転される。

縫製作業中に減速させる場合は足踏ペダル（２８）を戻
すことにより縫製速度指令信号ＶＣの値が少なくなりト
ランジスタ駆動回路（９８）の動作を電気制動の回路に
変更して急減速して速やかに所要の減速値に安定させる
。

このような縫製作業中において、ミシン針を布地に突き
刺した状態即ち針下状態で縫い方向を変更する場合には
足踏ペダル（２８）を「中立」状態に戻し、ペダル検知
回路（３０）からミシン制御回路（３４）のＦＦ回路（
６２）に「０」なる運転指令信号Ｓｌを出力させる。Ｆ
Ｆ回路（６２）では停止準備ができるまでの期間、速度
制御回路（３２）に「１」なるスタート信号ＳＲＴを出
力し続けるので、ミシン駆動電動機（１４）の回転速度
は第２図に示すように通常の縫製速度より低い所定の速
度に維持される。

この停止準備期間において、低速検知回路（７６）では
前述したように、位置検出回路（２４）からの上位置検
出信号ＵＰ及び下位置検出信号ＤＮに基づいてコンデン
サ（８４）にフリップフロップ（７８）の肯定出力が「
１」である区間中にのみ充電が行なわれる。そして電動
機（１４）の速度が低下して繰返周期Ｔが長（なりコン
デンサ（８４）の充電電圧が所定値ｖｔｈを越えた区間
のみインバータ（８８）の出力は［０］なる出力信号を
ノア回路（９０）に送出する。

従ってフリップフロップ（７８）の肯定出力が「０」と
なった瞬間、ノア回路（９０）からＦＦ回路（６２）の
リセット信号ＬＤＮが得られ、ミシン駆動電動機（１４
）の回転数が所定の低速度に達すると共にミシ−ン針が
下位置にきているという方向変更条件が揃ったことにな
り、この時点でブレーキワンショット回路（６８）から
「１」なるブレーキ信号ＢＫが得られ速度制御回路（３
２）のブレーキ回路（１０６）を介してミシン駆動電動
機（１４）が停止する。

縫製後に糸切りを行なう場合には、足踏ペダル（２８）
をけり返してホトインタラプタ（４４）から「１」なる
糸切り信号Ｓ２をミシン制御回路のＦＦ回路（６４）に
出力する。これに応じてＦＦ回路（６４）から速度制御
回路（３２）に「１」のスタート信号ＳＲＴ及び低速信
号ＬＬＫＯ（必要に応じて中速信号ＩＭＣＯを出力する
場合もある）を出力すると共にミシン機構制御回路（７
０）を作動させて糸切り、糸払い等の制御を行なう。モ
してＦＦ回路（６４）は位置検出器（２６）からの「１
」なる上位置検出信号ＵＰによってリセットされミシン
駆動電動機（１４）はミシン針を上位置として停止する
。

なお、上記実施例では速度指令及び運転指令を足踏ペダ
ル（２８）によって操作する場合について説明したがこ
れを外部運転スイッチ信号で操作するようにしても良い
。

又、ミシン駆動電動機は三相誘導電動機に限らず単相誘
導電動機であっても良い。

以上のように本発明によれば、制動装置を有する誘導電
動機をインバータ回路で駆動するように構成したので、
任意の駆動速度に無段階に変速することが可能であり、
しかも速度検出器等によるミシン速度の検出を行なうこ
となく指令の周波数で一定速度に制御できるので従来装
置のように不安定な可変速電動機や複雑な制御回路を必
要としない。

又急減速停止させる場合はインバータ回路を使用する電
気的制動を併用することができるから。

従来の機械式摩擦ブレーキのみで制動を行なう場合に比
しブレーキ部の寿命を長くすることが可能であり且つブ
レーキ部を小型化し得るので出力軸の慣性モーメントが
小さくなり、縫製作業に要求される急加速、急減速の要
求に十分応えられる。

更に交流誘導電動機を使用するため直流電動機のような
保守点検が不要となる。

尚更に可変電圧・可変周波数形のインバータ回路を適用
することにより足踏ペダルを操作してミシンを始動する
際直流電動機のように毎回起動電流が流れることもなく
電源に与える影響も少なく。

容量も少な（てすむ利点もあり、またインバータによっ
て誘導電動機が駆動されるから５０Ｈｚ、６０Ｈｚ等周
波数の影響も受けないので制御装置の統一化も計れる等
の優れた特徴を有し、ミシン駆動装置として理想的な制
御を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のミシン駆動装置を示す概略構成図、第２
図はミシンにおける定位置停止装置の各部の波形と回転
速度との関係を示す説明図、第３図は本発明にかかるミ
シン駆動装置の好適な実施例を示す概略構成図、第４図
は第３図で示されるペダル検出回路の詳細な構成を示す
説明図、第５図は第３図で示されるミシン制御回路の詳
細な構成を示す説明図、第６図は第５図における低速検
知回路の詳細な構成を示す説明図、第７図は第６図の低
速検知回路の各部の波形を示す説明図、第８図は第３図
で示される電動機速度制御回路の詳細を示す説明図であ
る。各図中同一部材には同一符号を付して、　（１０）はミ
シン、　（１４）はミシン駆動電動機、　（１Ｂ）は電
磁ブレーキ、　（２４）は位置検出器、　（２８）は足
踏ペダル（３０）はペダル検出回路、　（３２）は電動
機速度制御回路、　（３４）はミシン制御回路、　（７
６）は低速検知回路。（１００）はインバータパワ一回路である。代理人　弁理士　大　岩　増　雄第１図第２図針下ＯＮ　二二一二二二二二ｉｆ　　　　　　　　　　
ｏＮＪ］−第３図電源第４図ｃ、ｎ第５図１７白　　　　し−→ＩＭＣＯアｒｌＬ＋　　１Ｊ！ＩＪ！１Ｊ！Ｉ０手続補正書、（自発）平成１２年１１　ｄ６　日ミシン駆動装置３、補正をする者ｉ補正の対象（１）　　明細書の特許請求の範囲の欄１　補正の内容（１）　　明細書の特許請求の範囲を添付別紙のとおり
訂正する。（２１明細書ｍ１４頁第１行に「停止させる。」とある
のを「停止させる。そして、図に社明示されていないが、使用者のスイッチ
操作等によってトランジスタ駆動回路９８に所定の指令
信号を供給することによ）主回路トランジスタからモー
タ１４　Ｋ供給される電圧の位相を切り換えることによ
り前記停止状態・にあるミシン針が上下方向における任
意位置に移動されることになる。」と訂正する。（３）明細書第１１頁第１行Ｋ「停止する。」とあるの
を「停止する。次に下位置停止をさせた後。モータ１４に供給される電圧の位相を切）換えてペダル
の動作、例えば踏み返しを行なえば糸切り信号Ｓ２が発
生するので、ミシンは逆回転する。しかしながら逆回転のため糸切シ装置の機構上糸切９動
作は行なわれずに針上位置信号によって停止する。」と
訂正する。（４）　　明細書第１８頁第１３行に［行なうことがで
きる。」とあるのを［行なうことができる。以上の様に
この発明によれば、電動機の逆回転によ〕針位置停止位
置を下位置から上位置に糸切ル動作なしに変えることが
できるので簡単な構成で取り扱いが容易なミシンが得ら
ｈるという効果がある。］と訂正する。１・　添付書類の目録（１）　　補正後の特許請求の範囲を記載した書面１通以上特許請求の範囲交流電源からの交流を整流し、この整流された直流を可
変電圧・可変周波数に変換し、この出力をミシンを駆動
する交流電動機に供給するとともに、この交流電動機に
制動を加える制御を行う電動機速度制御回路と。前記ミシンに取〕つ社られ前記ミシンのあらかじめ設定
された針下位置を検出して針下位置信号を発する針下位
置検出装置と。前記ミシンに取）つけられ前記ミシンのあらかじめ設定
された針上位置を検出して針上位置信号を発する針上位
置検出装置と。ペダルの踏み込み、中立、踏み返し動作を検出し、かつ
前記針下位置検出装置および前記針上位置検出装置よプ
針位置信号を愛社て、停止の信号を発するミシン制御回
路とを備え。ペダルの踏み込みから中立への動作に応じて前記針下位
置信号による前記停止の信号によ汎前記交流電動機に制
動を加える制御を行いミシンを下位置に停止させ、さら
にペダルの踏み返し動作に応じて位相を切換え前記交流
電動機の回転を逆転させ、前記針上位置信号による前記
停止の信号によプミシン全上位置に停止させること１［
徴とするミシン駆動装置。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）誘導電動機及び制動装置を有するミシン駆動機構
と、前記誘導電動機の出力側に接続されたミシンの針位
置を検出する位置検出器とを具備するミシン駆動装置に
おいて、前記誘導電動機をインバータ回路によつて可変
速駆動すると共に、前記位置検出器の検出信号により前
記制動装置を作動させミシン針を所定の位置に停止させ
る停止位置制御部を有することを特徴とするミシン駆動
装置。
（２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、ミシ
ンの速度を所望値に設定する設定部として足踏ペダルの
踏込量に応じた速度制御指令を発生させるペダル制御部
を有することを特徴とするミシン駆動装置。
（３）特許請求の範囲第１項記載の装置において、ミシ
ンの回転方向を必要に応じ逆転させてミシン針を所定の
位置に停止させる制御部を有することを特徴とするミシ
ン駆動装置。
（４）特許請求の範囲第１項記載の装置において、ミシ
ンの速度を所望値に減速する際に誘導電動機に直流電流
を供給して電気的制動を行う制御部を有することを特徴
とするミシン駆動装置。