JPS5836596B2 - 電動ミシンの自動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電動ミシンの自動匍脚装置に関し、特に例え
ば直巻式整流電動機（ユニバーサルモータ）を用いた電
動ミシンにおいて縫針を上死点あるいは下死点等の定位
置に停止させるようにした自動制御装置に関する。

従来より、駆動源に万能形電動機を用いた電動？シンが
実用に供されている。

１た、一般にしつけ縫い（ないしは仮縫い）の際には、
その縫目間隔を大きくすることが行なわれる。

従って、このような電動ミシンにおいてもしつけ縫いを
可能にするために、任意の間縫針を所定位置（好普しく
は上死点付近）に停めることが必要であろう。

それゆえに、この発明の主たる目的は、例えばしつけ縫
い等において、縫針を確実に所定位置で停針させ得る電
動ミシンの自動制御装置を提供することである。

この発明は、要約すれば、仮縫い（あるいはしつけ縫い
； Ｂａｓｔｉ■）運転モードの際、縫針が上死点（あ
るいは下死点）等の上述の目的を達成するための所定位
置に達したことを検出して、駆動用の万能形電動機に逆
相制動をかけるようにした電動ミシンの自動制御装置で
ある。

この発明の上述の目的釦よびその他の目的と特徴は図面
を参照して行なう以下の詳細な説明から一層明らかとな
ろうっ 第１図はこの発明の背景となる、かつこの発明が実施さ
れた電動ミシンの略解図である。

構成にも・いて、シンベッドＢＳの上面にはその内部に
種々の機構を収納するミシンアームＡＭが形成され、さ
らに該ベッドＢＳの下方（あるいはミシンアームの外側
）には駆動用の直巻式整流子電動機Ｍが設けられる。

前記電動機Ｍの回転軸に設けられるプーＩＪＭＰにはベ
ルトＢ１が掛けられ、このベル｝Ｂ１による駆動力は介
在プーリを介して或る速度比率でベルトＢ２に伝達され
る。

このベルトＢ２はさらに、前記種々の機構の駆動源とな
る主軸ＳＨに形成されたプーリＳＰに掛けられ、このプ
ー’，ＩＳＰかつ従って主軸ＳＨを回転駆動する。

前記主軸ＳＨは、クランクＣＲを介して釘棒ＮＲに連結
され、その回転に応じてこの針棒ＮＲを上下方向に駆動
する。

１た、針棒ＮＲの下端には縫針ＮＤＬが嵌め込１れ、こ
の縫針ＮＤＬ位置に対向するベッドＢＳの下方には、中
釜およびボビンに巻かれた下糸（下糸ボビン）が配設さ
れる。

従って、この縫針ＮＤＬは、その下死点付近で前記下糸
と上糸とを縫綴してその後上死点に戻され、このような
動作を主軸ＳＨの回転に応じて繰返す。

會た、図示しないが、前記駆動用電動機Ｍに関連して、
例えばペダルを有しその踏込みに応じて該電動機Ｍの速
度制御を行なうべくコントローラが設けられるものであ
る。

さらに、この実施例においては、縫針ＮＤＬｏ上死点付
近において停針制御するようにし、その縫針ＮＤＬの位
置検出の目的で主軸ＳＨのプーリＳＰの所定部位に磁石
ＭＧが固定的に設けられる。

１た、この磁石ＭＧが前記プーＩＪ Ｓ Ｐが回転する
ことに応じて変位する際縫針ＮＤＬの上死点位置に対応
する位置に達したときアームＡＭ内のこの磁石ＭＧに対
向する位置にリードスイッチＬＳが固定的に設けられる
。

すなわち、プーリＳＰに設けられた磁石ＭＧとリードス
イッチＬＳとによって、縫針ＮＤＬが上死点に達したこ
とを検出する。

なお、この第１図においては、この発明に関連ある要部
のみを図示し、その他の部分は省略されていることを指
摘する。

第２図はこの発明の好ましい実施例を示す電気回路図で
ある。

構成において、プラグＰＬは例えば商用電源に接続され
て電動機Ｍに電源を供給する。

このプラグＰＬの一方端と他方端との間には、サイリス
タＳＣＲと界磁コイルＦ１およびＦ２を含む電動機Ｍと
の直列回路が介挿される。

さらにプラグＰＬの両端には、前記サイリスタＳＣＨの
ゲート電極に設定電圧（ゲート信号）を与えるための、
半固定抵抗ｒ１および可変抵抗ｒ３の直列回路と整流用
ダイオードＤ１とが介挿される。

前記半固定抵抗ｒ１および可変抵抗ｒ３の接続点と可変
抵抗ｒ３およびダイオードＤ１の接続点との間には、抵
抗ｒ２と半固定抵抗ｒ４（各部品のばらつきを補正する
ために半固定にされている）との直列回路が並列的に接
続される。

この抵抗ｒ１とｒ３とによって通常（ Ｎｏｒｍａｌ
％−ド運転時の設定電圧を与え、抵抗ｒ２とｒ４とによ
ってＢａｓｔｉｎｇモード運転時の比較的低い設定電圧
を与える。

捷た、前記抵抗ｒ３には、低速回転域の安定化のための
コンデンサＣ１が並列接続される。

この可変抵抗ｒ３の摺動子（前記コントローラのペダル
の踏込みに応じて摺動する）はモード切換スイッチＳＷ
Ｉ ２のＮｏｒｍａｌモード接点Ｎに接続され、このス
イッチＳＷ１ ２のＢａｓｔｉｎｇモート゛接点Ｂは前
記抵抗ｒ２とｒ４との接続点に接続される。

従って、前記各設定電圧はこのスイッチＳＷ１２によっ
て切換えられて、ダイオードＤ２を介してサイリスタＳ
ＣＲのゲート電極に与えられる。

このサイリスタＳＣＨのゲート電極とカソード電極との
間には、バイアス抵抗ｒ５と保護用コンデンサＣ２（パ
ルス状の電圧成分が入ったときの誤動作を防止するため
）との並列回路が介挿される。

筐た、前記プラグＰＬの両端には、前記モード切換スイ
ッチＳＷ１ ２と連動して手動的に切換えられるモード
切換スイッチＳＷＩＩと、前記コントローラのペダルの
踏込みによって開成される常閉態様のスイッチＳＷ２と
、前記アームＡＭ内に配設されたリードスイッチＬＳと
、リレーＲとが介挿される。

前記リレーＲの１つの常開接点Ｒａ １は前記リードス
イッチＬＳに並列接続され、他の１つの常開接点Ｒａ
２は前記半固定抵抗ｒ４に並列接続される。

捷た、リレーＲの２つの常閉接点Ｒｂ １およびＲｂ
２は、それぞれ、一方の界磁巻線Ｆ１と電機子との間お
よび他方の界磁巻線Ｆ２と電機子との間に介挿される。

さらに、このリレーＲの１つの常開接点Ｒａ ３は、前
記常閉接点Ｒｂ １および電機子の接続点と、前記常閉
接点Ｒｂ ２および界磁巻線Ｆ２の接続点との間に介挿
される。

そして、残余の常開接点Ｒａ ４は、前記常閉接点Ｒｂ
ｌ釦よび界磁巻線Ｆ１の接続点と、前記常閉接点Ｒｂ
２および電機子の接続点との間に介挿される。

以上のような構或において、以下第１図および第２図を
参照して、その動作を説明しよう。

Ｎｏｒｍａｌモードの場合 このとき、まず、手動操
作シよって、モード切換スイッチＳＷＩ １およびＳＷ
１２を接点Ｎ側に連動的に切換える。

そしてプラグＰＬは商用電源に接続する。

つづいて、コントローラ（図示せず）のペダルを徐々に
踏込む。

従って、高速度設定用の半固定抵抗ｒ１と前記踏込みに
応じた可変抵抗ｒ３との分圧回路によって生じる設定電
圧ｖ１が切換スイッチＳＷＩ ２およびダイオードＤ２
を介してサイリスタＳＣＲのゲート電極に印加される。

従って、このサイリスタＳＣＲにはゲート信号が流れて
サイリスタＳＣＲはターンオンする。

そのため、電動機Ｍが回転を開始し、逆起電圧ｖ２が発
生する。

この電動機Ｍの逆起電圧ｖ２と前記設定電圧ｖ１とが比
較され（Ｖ１−ｖ２）の値が該サイリスタＳＣＲのトリ
ガ電圧となるところで電動機Ｍは一定の速度となる。

すなわち、もし逆起電圧Ｖ２＞設定電圧ｖ１ならばサイ
リスタＳＣＲはオンとならない。

従って、電動機Ｍは、逆起電圧ｖ２が＝定となるような
動作をし、ペダルの踏込み（かつ従って可変抵抗ｒ３の
値）に応じて回転数が制御される。

このようにして例えば本縫い等の通常運転が達或される
。

Ｂａｓｔｉ■モードの場合 このとき、捷ず、手動操
作によって、モード切換スイッチＳＷ１１釦よびＳＷ１
２を接点Ｂ側に切換え、プラグＰＬは商用電源に接続さ
れる。

従って、サイリスタＳＣＲのゲート電極に印加される設
定電圧Ｖ１は、抵抗ｒ２とｒ４とによる分割電圧（比較
的低い）が与えられる。

従って、サイリスタＳＣＲの導通角は小さくなり、電動
機Ｍは所定の低速度で回転することになる。

ここで、縫針ＮＤＬの位置が未だ上死点（所定）位置に
達しない場合を想定しよう。

この場合、プーリＳＰの磁石ＭＧはリードスイッチＬＳ
を閉成することはない。

従ってリレーＲは何ら付勢されず、その常開接点Ｒａ
１〜Ｒａ ４は開成の１″！であり、常閉接点Ｒｂｌ，
Ｒｂ２は閉成のｉｔである。

そのため、抵抗ｒ２とｒ４とによる設定電圧ｖ１がサイ
リスタＳＣＲをターンオンさせ、電動機Ｍが回転する。

応じて、ベル｝Ｂｌ，Ｂ２を介してプーリＳＰが回転駆
動されて主軸ＳＨが回転し、縫針ＮＤＬが移動する。

そこで、前記ペダルの踏込みを解除するが、このとき未
だ磁石ＭＧがリードスイッチＬＳに対向していなければ
、リレーＲが付勢されることはない。

従って、電動機Ｍが比較的低い回転速度によって回転し
、縫針ＮＤＬが１往復して１縫目縫綴し再び上死点位置
に達する。

つぎに、縫針ＮＤＬが上死点（所定）位置に達した場合
を想定しよう。

上述のごとく、縫針ＮＤＬが上死点に達すると、プーリ
ＳＰの磁石ＭＧがリードスイッチＬＳと対向し、このリ
ードスイッチＬＳが閉成される。

従って、プラグＰＬからの電源が切換スイッチＳＷＩＩ
，コントローラのペダルに連動した開閉スイッチＳＷ２
および前記閉成されたリードスイッチＬＳを介してリレ
Ｒが付勢され、常開接点Ｒａ １〜Ｒａ ４が閉或し、
常閉接点Ｒｂｌ，Ｒｂ２が開成する。

従って、リードスイッチＬＳは常開接点Ｒａ １によっ
て自己保持され、半固定抵抗ｒ４と並列に接続される常
開接点Ｒａ ２が閉成される。

そのため、切換スイツチＳＷＩ ２，ダイオードＤ２を
介して与えられていた前記設定電圧Ｖ１が遮断され、サ
イリスタＳＣＲはターンオフする。

さらに、常閉接点Ｒｂｌｉ−よびＲｂ ２が開成され、
同時に常開接点Ｒａ ３およびＲａ ４が閉成するため
、電動機Ｍが惰性で回転している（サイリスタＳＣＲの
ターンオフにより）ときに発生している残留逆起電圧Ｖ
２の極性は反転する。

従って、前記差電圧（Ｖ１−Ｖ２）は、設定電圧Ｖ１が
ゼロであるにも拘らず、（０−（−Ｖ２）となり、サイ
リスタＳＣＨのゲート電極には正のゲート信号が与えら
れる。

すなわち、電動機Ｍの逆起電圧Ｖ２は、リレー接点Ｒａ
２がオンしているにもかかわらず、ダイオードＤ１方
向には流れず、プラグＰＬを通って半錠抵抗ｒｌｊ，−
よび抵抗ｒ２を通して、スイッチＳＷＩ ２のＢ側接点
およびダイオードＤ２を介して、サイリスタＳＣＨのゲ
ート電極に印加されることになる。

これは、プラグＰＬのインピーダンスがたとえば５０オ
ーム程度と低く一方電動機Ｍの電位が比較的高いため、
このダイオードＤ１が逆バイアス状態にあるからである
。

このようにして、サイリスタＳＣＲのゲート電極には逆
起電圧Ｖ２による正のゲート電圧が与えられるのである
。

そのため、サイリスタＳＣＲは再びターンオン呟電動機
Ｍを回転させることになる。

しかしながら、このとき、電動機Ｍの通電極性は前記各
リレー接点Ｒａ ３ｙ Ｒａ ４およびＲｂｌ，Ｒｂ２
によって逆方向とされているため、電動機Ｍはいま筐で
惰性によって回転していた方向とは逆方向に回転するこ
ととなり、前記惰性による回転は急激に減速される。

応じて、電動機Ｍによる残留逆起電圧Ｖ２は急激に小さ
くなり、サイリスタＳＣＲはターンオフされる。

上述のごとく、この実施例によれば、縫針ＮＤＬが上死
点（ないしは前述目的のための所定位置）に達したこと
を検出し、電動機Ｍの主回路を遮断するとともに惰性に
よる回転の残留逆起電圧によって逆相制動をかけるよう
にしたため、電動機Ｍかつ従って縫針ＮＤＬは瞬時に、
確実に停止される。

従って、例えば仮縫い（ないしはしつけ縫い）等の際に
、縫針を定位置に停めるために、電動機およびミシンの
惰性に対して考慮を払う必要がなく、従来はこれらの惰
性のために極めて低速でしか実現できなかったものが、
より高速で行なうことができる。

そのため、作業性釦よび縫いトルクが飛躍に向上する。

さらに、縫針の定位置停止後、この縫針の位置検出回路
（リードスイッチＬＳあ−よび磁石ＭＧ等を含む）を不
能動化（無効）にするため、以後にち−いて例えばはず
み車を手で回す等しても電動機Ｍが急に回りだす危検も
なく安全に使用できる。

なお、上述の実施例にち−けるリレーとその接点は例え
ばリードスイッチＬＳの開成昔たぱ閉成に応答する半導
体スイッチング素子に替えられてもよいことはもちろん
である。

さらに、上述の実施例にふ−いては、電動機の電機子の
通電極性を反転させて逆相制動を行なっているが、これ
は他励式電動機の界磁巻線の通電極性を反転させても同
様に実現できることももちろんである。

さらに、前述の縫針の所定位置は上死点あるいは下死点
以外にいずれの場合も含み、その検出のための磁石は、
主軸と同期的に作動する部材のいずれかに設けられても
よい。

このときリードスイッチもその所定位置でこの磁石に対
向するように設けられなければならないことはもちろん
であろう。

この位置検出のためにリードスイッチと磁石とを用いる
外に、例えば近接スイッチ態様のものあるいは光電的な
もの等種々の方法が適用され得ることもあわせて指摘す
る。

以上のように、この発明によれば、簡便な構成および操
作によって縫針を所定位置に確実に停止させることがで
き、一層有効な電動ミシンが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の背景となるかつこの発明が実施され
得る電動ミシンの要部図解図である。 第２図はこの発明の好筐しい実施例を示す電気回路図で
ある。 図において、Ｍは直巻式整流子電動機、ＭＰ，ｓｐはプ
ーリ、ＳＨは主軸、ＮＤＬは縫針、ＬＳはリードスイッ
チ、ＭＧは磁石、Ｒはリレー、Ｒａ１〜Ｒａ４は常開接
点、Ｒｂｌ，Ｒｂ２は常閉接点、ＳＷＩ １，ＳＷ１
２はモード切換スイッチ，ＳＷ２はペダルと連動した開
閉スイッチ、ＳＣＲはサイリスタを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流電源と、前記交流電源によって付勢される直巻
   式整流子電動機と、前記直巻式整流子電動機によって駆
   動される主軸と、前記主軸に連結された縫針とを含む電
   動シンの自動制御装置であって、 前記交流電源とサイリスタと前記直巻式整流子電動機と
   を含む直列回路、 前記電動ミシンを相対的高速動作モードと相対的低速動
   作モードとに切換えるモード切換手段、前記相対的高速
   動作モード時に、前記サイリスタのゲートに変化可能な
   第１の設定電圧を与えて前記電動機を制御する第１の制
   御手段、 前記相対的低速動作モード時に、前記サイリスタのゲー
   トに第２の設定電圧を与えて前記電動機を制御する第２
   の匍脚手段、 前記サイリスタのゲートにそのアノード側が接続され、
   前記電動機と交流電源との間にそのカン− ｝’ｌ！ｌ
   が接続された通断可能な単方向導電手段、前記縫針が所
   定位置に達したことを検出する手段、訃よび 前記相対的低速動作モード時に、前記縫針の検出出力に
   応答して、前記単方向導電手段を導通して前記第２の制
   御手段が前記サイリスタのゲートに設定電圧を与えるの
   を無効化し、かつ、前記電？機の電機子を逆接続して該
   電機子に発生する逆起電力を前記サイリスタのゲートに
   与える手段を含む、電動ミシンの自動匍脚装置。 ２ 前記第２の制御手段は、前記サイリスタと電動機と
   の直列接続に並列接続された第１および第２の抵抗の直
   列回路を含み、 該第１および第２の抵抗の接続点と前記サイリスタのゲ
   ートとが接続されている、特許請求の範囲第１項記載の
   電動ミシンの自動制御装置。 ３ 前記通電可能な単方向導電手段は、開閉スイッチと
   ダイオードとの直列接続を含み、 前記ダイオードのアノードは前記第２の抵抗を介して前
   記サイリスタのゲートに接続され、該ダイオードのカソ
   ードは前記電動機と交流電源との間に接続され、 前記開閉スイッチは前記第２の抵抗と並列に接続されて
   いる、特許請求の範囲第２項記載の電動ミシンの自動制
   御装置。 ４ 前記位置検出手段は、前記主軸の回転位置あるいは
   該主軸と同期作動する部材位置によって前記縫針が前記
   所定位置に達したか否かを検出するようにした、特許請
   求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の電動ミ
   シンの自動制御装置。 ５ 前記位置検出手段は、実質的に前記主軸あるいは該
   主軸と同期作動する部材に固定される磁気素子と、 前記縫針が前記所定位置に達したときの前記磁気素子と
   対向する位置に配設されたリードスイッチとを含む、特
   許請求の範囲第４項記載の電動シンの自動制御装置。