JPS6340558B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内蔵するクラツチコイルを励磁する
ことにより、モーター軸側に設けたクラツチ摩擦
部材と出力軸側に設けたクラツチライニングとを
圧接係合させ、常時高速運転を行なうモーターの
回転力を出力軸に伝達する電磁クラツチ機構を有
するミシン駆動装置に於て、前記クラツチライニ
ングの摩耗代の検出を行ない所定の保護動作を行
なうミシン駆動装置に係る。

従来、ミシン駆動用のモーターとして上記電磁
クラツチ構造を有したものが主として用いられて
おり、前記クラツチライニングの摩耗が促進し、
クラツチライニングを担持したクラツチ連結部材
と前記クラツチ摩擦部材が接触するようになる
と、前記出力軸の速度が不安定になつたり、ある
いは圧接部に於て金属と金属が当るようになるた
めかみ合つてしまい速度制御不能となり、場合に
よつては高速で回転し止まらなくなり、縫製作業
を行なう上で危険でもあつた。上記の如く金属同
士が当たるため非常に温度が上昇し危険でもあ
り、又、一方、前記クラツチ摩擦部材に金属同士
の接触にともなう傷ができて、補修が必要となつ
てしまうというアフターサービス上の問題もあつ
た。

しかし乍ら、従来は上記欠点に対し何らの対策
も打たれていないのが現状であつた。

本発明は、金属同士が接触する前に上記摩耗代
を検出し、もし異常に摩耗代が多い場合には縫製
作業者に知らせ、上記危険あるいは不具合を除去
し、安全な電磁駆動装置を提供せんとするもので
ある。

第１図は本発明に用いるモーターと、前記電磁
クラツチ機構部の構成例を示すもので、その構成
を図に従い説明する。

フライホイール１はモーター軸２に固定されて
おり、常時高速で回転している。磁性体金属より
なるクラツチ摩擦部材３は前記フライホイール１
に固定されており、クラツチ固定鉄心４及び磁性
体金属よりなるクラツチ連結部材５との間に破線
で示した磁気回路を構成し、クラツチコイル６の
励磁によりφ_Aなる磁束を生ずる。クラツチライ
ニング７は通常コルクが用いられ、前記クラツチ
連結部材５に接着され担持されている。前記クラ
ツチ連結部材５は出力軸８に固定されたスプライ
ン軸９上をスラスト方向を自由に、回転方向を固
定した形で移動可能となつている。

上記クラツチ機構と左右対称にそれぞれブレー
キコイル１０、ブレーキ固定鉄心１１、ブレーキ
摩擦部材１２、ブレーキライニング１３、ブレー
キ連結部材１４よりなるブレーキ機構が配置され
ており、上記ブレーキコイル１０の励磁により
φ_Bなる磁束を破線で示す如く生ずる。

上記のように構成された動作は下記の如く行な
われる。

まず、前記クラツチコイル６を励磁すると、磁
束φ_Aが生じ、前記クラツチ連結部材５が常時高
速回路するクラツチ摩擦部材３の方に移動しクラ
ツチライニング７が圧接係合し、前記クラツチ摩
擦部材３の回転力がクラツチ連結部材５、スプラ
イン軸９を介して出力軸８に伝達され、該出力軸
８は急激に加速される。

一方、設定速度よりも速度が上昇すると、プレ
ーキコイル１０が励磁され磁束φ_Bが破線に示す
如く生じ、ブレーキ連結部材１４がブレーキ摩擦
部材１２の方に移動し、ブレーキライニング１３
の表面で圧接係合し、その静止力が前記スプライ
ン軸９を介して出力軸８に伝達され、出力軸８は
減速する。

この様にして、所定の速度が得られるが、通常
の安定運転状態に於ては前記クラツチコイル６の
励磁力を調整し、従つて前記磁束φ_Aを調整し前
記クラツチライニング７の表面での圧接力を調整
し、適当なすべりを生じさせる事により定速度が
維持されるように動作が行なわれる。

上記の如く、クラツチライニング７はその表面
で常時すべり乍ら速度制御がなされるため、必然
的に摩耗が促進され、遂には前記クラツチ連結部
材５の端面からの前記クラツチライニング７の高
さGc（以下クラツチライニング高さと言う）が０
となつてしまい、クラツチ摩擦部材３とクラツチ
連結部材５が直接当たるようになり、前記に述べ
たように発熱をともない危険な状態になると共
に、そのかみ合いによつて高速運転のまま止まら
なくなるなどの異常状態になる恐れがあつた。

本発明に於いては上記異常状態に移る前に前記
クラツチライニング７の所定の擦耗代を検出し、
前記危険な状態を作業者に知らせると共に、上記
危険な状態を未然に防止するものである。

ここで、前記ブレーキライニング１３も同様に
摩耗が促進するが、圧接係合する相手のブレーキ
摩擦部材１２は常に静止しているので危険がない
事、あるいは通常前述したように中間速度運転は
クラツチ側のみで主として行なわれるので前記ク
ラツチライニング７の方が摩耗が早い事などの理
由により、クラツチライニング７の規定の摩耗代
のみを検出する方法によつても本発明の目的は達
せられるものであり、以下その例について第２図
を用いて説明する。

第２図に於て、１５は速度設定回路を示し、ミ
シンペダル（図示せず）の踏み込み位置を磁石と
磁気センサー、あるいは遮蔽板と光センサーなど
の組み合わせにより電気信号に変換し、ミシンの
始動指令信号P_D、および速度設定信号P_Sを出力
する。１６は制御回路であり、マイクロコンピユ
ータ（以下マイコンと言う）を中心とした論理
IC回路で構成される。１７は摩耗検出回路であ
り、後述するようにOPアンプICを中心とした回
路で構成され、前記クラツチライニング高さGc
が規定値に達したかどうか測定する回路である。
１８は常時回転しているモーターであり、１９，
２０はそれぞれクラツチコイル６、ブレーキコイ
ル１０のドライバを示し、ミシン２１の起動・停
止を行なう。２２はミシンの針位置に対応してパ
ルス信号Nuを出力する針位置検出器を示し、２
３は前記ミシンの速度を検出し実速度信号F_Gを
前記制御回路１６に対し出力する速度検出器を示
す。

第３図は通常の縫製動作をタイムチヤートで示
しており、以下第２図，第３図を参照して通常の
縫製動作について述べる。

まず、ミシンペダルが踏み込まれると、ミシン
始動指令信号P_Dが出力され、前記制御回路１６
はドライバ１９を介してクラツチコイル６を励磁
し、ミシン２１は急激に加速し、速度検出器２３
より実速度信号F_Gが前記制御回路１６に出力さ
れ始める。

前記ミシン２１の速度が前記速度設定回路１５
からの速度設定信号P_Sにより設定された速度より
も高くなつた場合には、ドライバ２０を介してブ
レーキコイル１０が励磁され、前記ミシン２１は
減速されるように動作が行なわれ、通常の安定運
転に於いては前記クラツチコイル６の励磁のみに
よつて一定速度が維持される。

次に、前記速度設定回路１５から前記始動指令
信号P_Dが停止指令へと切りかわつた時には、前
記制御回路１６はまず低速度設定へと切り換わ
り、前記ミシン２１が急激に減速される。前記ミ
シン２１が低速度N_Pに達した後、前記針位置検
出器２２が所定の針位置を検出し、針位置信号
Nuを出力した時点で、前記制御回路１６は前記
ブレーキコイル１０を一定時間励磁し、前記ミシ
ン２１は所定の針位置に停止する。

上記は、通常の縫製について述べたが次に前記
クラツチライニング高さが規定値以下に達した場
合の処理を第４図，第５図を参照して説明する。
第４図は前記制御回路１６に含まれるマイコンの
フローチヤートを示し、第５図はその時の動作を
示す。

第４図において、まず２４で前記始動指令信号
P_Dがマイコンに入力されかつ前記クラツチライ
ニングの規定の摩耗が検出されたかどうかチエツ
クし、もし該摩耗検出が行なわれなかつた場合に
は通常の縫製がなされ、そうでない場合には以下
の異常処理が行なわれる。

すなわち、２５に示すように、あらかじめ決定
しておいた例えば数針程度の針数Ａを内蔵のカウ
ンタにプリセツトし、さらに前記クラツチコイル
を励磁し低速度N_Pの速度制御を行なうと同時に、
上記針数Ａのカウントを開始する。

なお第５図には、上記カウントを前記針位置信
号Nuの後エツジで行ない、上記針数Ａが３の場
合を示している。

上記、針数Ａのカウントが終了した後、２６に
示したように、前記針位置信号Nuを検出した時
点で前記ミシンは、前記始動指令信号P_Dが出力
されているにもかかわらず停止する。

上述したように、規定値以上の前記クラツチラ
イニングの摩耗が検出されると、前記ペダルの始
動信号P_Dが出力された時点から、前記ミシンは、
前記速度設定信号P_Sに従わない一定の低速度N_P
で駆動され、３針縫製した後所定の針位置に停止
するという様な通常の動作と完全に異なる動作で
もつて縫製作業者に知らせ、ミシンのサービス係
員が前記クラツチ連結部材５、あるいはブレーキ
連結部材１４を新しいものと交換するという様に
一連の補修作業が行なわれる。

ここで、前記摩耗を上記ミシンの動作により作
業者に知らせる方法は、例えば光あるいは音によ
る他の方法に比較して最も確実なものと言える。
なお、上記ミシンの動作は低速度N_Pで行なわれ
るので、危険はないと言える。

次に、第６図に前記摩耗検出回路の具体的構成
例、第７図にその動作をタイムチヤートでそれぞ
れ示しており、以下同図に従い説明を行なう。

第６図に於て、＋V_DDはクラツチコイル６の駆
動用直流電源電圧を示し、＋V_CCはIC回路駆動用
の直流安定化電源電圧を示している。又、２７は
前述したように前記制御回路１６に含まれ、その
制御の主体をなすマイコンを示し、IC１はイン
バータICであり、ダイオードＤ１を通じトラン
ジスタTR１をスイツチングさせ、前記クラツチ
コイル６を駆動する。なお、ダイオードＤ２およ
び抵抗Ｒ１は前記トランジスタTR１がオフした
時にコレクタに発生する異常電圧を押さえ、該ト
ランジスタを保護するためのフライホイール回路
である。

前記トランジスタTR１のエミツタに接続した
抵抗Ｒ２の両端の電圧は、前記トランジスタTR
１がオンした時に前記クラツチコイル６に流れる
電流に比例して変化する。前記抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ
３，Ｒ４，Ｒ５およびOPアンプICのIC２とによ
り電流測定回路が構成され、前記クラツチコイル
６への電流を表わす信号が必要なレベルに増幅さ
れた信号Vaが出力される。又、抵抗Ｒ６，Ｒ７，
Ｒ８、可変抵抗VR１、及びOPアンプICのIC３
は比較回路を構成し、前記信号Vaが、前記可変
抵抗VR１により設定された電圧Vcに達すると、
前記IC３の出力Vbは反転する。

上記の如く構成された前記クラツチライニング
高さGcの検出動作は下記の如くなる。

まず前記マイコン２７は時間Ｔだけ前記クラツ
チコイル６を励磁する。該時間Ｔの経過後マイコ
ン２７はその入力信号Vbが“Ｈ”であれば“正
常”であり、“Ｌ”であれば“ギヤツプ小”と判
断する。

上述のギヤツプの検出の原理は、以下による。
すなわち、前記クラツチコイル６のインダクタン
スＬはその磁気回路のパーミアンスＰに比例して
変化し、そのパーミアンスＰは鉄心部の磁気飽和
がなければギヤツプ部の距離の変化に応じて大き
く変化する。すなわち、ギヤツプが小さくなれば
パーミアンスＰが大きくなり、インダクタンスＬ
が大きくなる如く変化する。一方、前記クラツチ
コイル６の励磁電流の立ち上がり時間の目安とな
る時定数τはτ＝Ｌ／Ｒで表わされ、この式にお
ける直列抵抗Ｒは一定であるのでτはインダクタ
ンスＬに比例すると言える。

従つて、検出すべき前記クラツチライニング高
さGcを治具などによりセツトした状態において、
あらかじめ第７図鎖線で示すように時間Ｔ経過
後の信号Vaが基準電圧VCと一致するようにセツ
トしておけば、通常の使用において摩耗が促進し
規定値に達した事が検出可能となる。

ここで、前述のＴなる時間前記クラツチコイル
６を励磁すると、その際、前記出力軸８がわずか
回転する現象が生ずるが、この対策として当クラ
ツチライニング高さGcの測定中前記ブレーキコ
イル１０を励磁する方法を用いれば本発明はさら
に有効に実現される。

又、通常前記ライニング７の摩耗は急激に生ず
るものでなく、従つて電源をオンした直後に１回
判定し、その後は前記制御回路１６は第４図に示
したフローチヤートに従つてミシンを駆動すると
いう方式が本発明の有効な一つの実現手段となる
と言える。

以上述べたように、本発明は前記クラツチライ
ニング高さGcの変化にともなうパーミアンスの
変化をコイルのインダクタンスの変化としてとら
え、従つて前記クラツチコイルへの励磁電流の時
間推移の変化分を所定の時間Ｔ後に検出する事に
より前記クラツチライニング高さGcを検出し、
該Gcが規定値以下として検出された場合に、前
記ミシンを低速度N_Pで数針縫製し停止させると
いう動作を通じて縫製作業者に知らせるものであ
り、従来の如く発熱あるいは出力軸の暴走による
危険を未然に防止でき、また前記クラツチ摩擦部
材表面が損傷する前に検出できるのでサービスに
おいても有利であり、しかも単純な回路構成で、
安価に提供できるという多大なる効果を有するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図はミシン駆動装置に用いる電磁クラツチ
モーターの断面図、第２図は本発明のミシン駆動
装置の基本構成を示すブロツク図、第３図は同装
置の通常の動作を示す動作説明図、第４図は同装
置に用いるマイクロコンピユーターの動作を示す
動作説明図、第５図は同装置のライニングの摩耗
検出時の動作を示す動作説明図、第６図は同装置
に用いる摩耗検出回路の回路図、第７図は同回路
の摩耗検出動作を示す動作説明図である。 １……モーター軸、３……クラツチ摩擦部材、
４……クラツチ固定鉄心、５……クラツチ連結部
材、６……クラツチコイル、７……クラツチライ
ニング、８……出力軸、１５……速度設定回路、
１６……制御回路、１７……摩耗検出回路、１８
……モーター、２１……ミシン、２２……針位置
検出器、２３……速度検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 常時高速度運転を行なうモーターと、クラツ
   チコイルを励磁することによりクラツチ摩擦部
   材、クラツチライニング、クラツチ連結部材を介
   してモーターの回転力を出力軸に伝達するクラツ
   チ機構と、前記クラツチライニングの摩耗代を検
   出する摩耗検出手段と、停止指令あるいは低速度
   から高速度にわたる速度設定を行なう速度設定手
   段と、この速度設定手段からの速度設定信号に応
   じてミシンの制御を行なう制御手段と、前記ミシ
   ンの速度を検出する速度検出器と、針位置を検出
   し針位置信号を出力する針位置検出器とより成
   り、前記摩耗検出手段が、前記クラツチライニン
   グの摩耗代の規定値に達したことを検出した時点
   で、前記制御手段は前記速度設定手段からの前記
   速度設定信号に従がわずして低速度運転を行なう
   と共に前記制御手段に含まれるカウンタに規定値
   Ａをプリセツトし前記針位置信号の計数を開始
   し、前記規定値Ａを縫い終えた時点で前記針位置
   信号に対応する位置に前記ミシンを停止させるよ
   うに構成したミシン駆動装置。