CN1591259A - 步进电动机及其旋转位置检测装置和缝纫机 - Google Patents

Abstract

本发明的步进电动机和旋转位置检测装置，是在固定于步进电动机输出轴上的旋转位置检测用圆盘板上，径向错开地形成基准位置检测部和旋转位置检测部，具有可对所述基准位置检测部进行检测的基准位置用检测装置以及可对所述旋转位置检测部进行检测的旋转位置用检测装置。由此，可实现用于对步进电动机输出轴的基准位置和旋转位置进行检测的结构简单化和安装作业的简单化。

Description

步进电动机及其旋转位置检测装置和缝纫机

技术领域

本发明涉及在步进电动机的输出轴上具有形成基准位置检测部和旋转位置检测部的旋转位置检测用圆盘板，且具有对这些检测部进行检测的专用的检测装置的步进电动机及其旋转位置检测装置和缝纫机。

背景技术

以往，比如在可进行直线缝制和锯齿形缝制的各种电子控制式缝纫机中，为了对针杆摆动机构和送布机构等驱动机构进行驱动而使用步进电动机，通过利用控制装置对设置在各驱动机构中的步进电动机进行控制，能与缝制控制同步地对驱动机构进行驱动。

但是，步进电动机为了简化控制系统，通常采用开环控制。因此，在对缝纫机接通电源时，开始缝制之前对各机构部的步进电动机进行控制，对每一个机构部执行设定动作范围的基准位置(原点位置)的初期化处理。

比如，日本专利第2646708号公报所揭示的步进电动机的原点位置设定装置中，将快门构件的基端部固定在针杆摇摆用步进电动机的输出轴上，利用位置检测器对快门构件的前端部上以规定角度形成的作动部的边缘进行检测，将该被检测时的所述输出轴的旋转位置设定为原点位置。

为此，接通电源时，根据从位置检测器输出的传感器信号(L电平或H电平)，通过将步进电动机朝规定方向旋转，以对原点位置进行设定控制，或者朝相反方向进行旋转，以对原点位置进行设定控制，就可提高原点位置设定的精度，同时，将原点设定位置设置在与针杆摇摆范围相当的转动范围的中央部，以缩短原点位置设定时的时间。

上述专利第2646708号公报记载的步进电动机的原点位置设定装置中，利用位置检测器对上述快门构件的边缘进行检测，将此时的上述输出轴的旋转位置设定为原点位置。但是，在步进电动机的驱动控制基础上进行反馈控制的场合以及进行步进电动机的失调检测控制的场合，需要这些控制中使用的旋转位置检测信号(所谓A相信号及B相信号)。因此，在步进电动机的输出轴上另外设置具有能以规定的灵敏度对输出轴的旋转位置进行检测的旋转位置检测部的旋转位置检测用圆盘板，需要具有对该旋转位置检测部进行检测并将旋转位置检测信号输出的检测器。

如此结构，则必须将用于原点位置设定控制的快门构件与用于反馈控制和失调检测控制的旋转位置检测用圆盘板分别安装在步进电动机的输出轴上，安装作业复杂化，增加成本。而且，除了这些快门构件和旋转位置检测用圆盘板以外，设有多个检测器，故存在设定原点位置及旋转位置的设定装置大型化等问题。

本发明的目的在于，可使对步进电动机的输出轴的基准位置和旋转位置进行检测用的机构简单化。

本发明内容

本发明的步进电动机，包括：固定在步进电动机的输出轴上的旋转位置检测用圆盘板；在所述旋转位置检测用圆盘板上形成的基准位置检测部；可对所述基准位置检测部进行检测的基准位置用检测装置；形成在所述旋转位置检测用圆盘板的径向位置与所述基准位置检测部不同的部位上的、且可对所述输出轴的旋转位置进行检测的旋转位置检测部；可对所述旋转位置检测部进行检测的旋转位置用检测装置。

根据从基准位置用检测装置输出的基准位置信号，能检测出步进电动机的输出轴的基准位置，而且根据旋转位置用检测装置输出的旋转位置信号检测出旋转位置。该场合，将与基准位置检测部和旋转位置检测部一体形成的1个旋转位置检测用圆盘板设置在步进电动机的输出轴上，只要安装这些检测装置即可，结构及组装作业变得简单。

附图的简单说明

图1是表示本发明的实施例1的步进电动机的主视图。

图2是表示图1的2-2线纵剖视图。

图3是表示旋转位置检测用圆盘板的主视图。

图4是表示各检测传感器发出的与旋转位置检测用圆盘板的旋转角对应的检测信号的时间图。

图5是表示其他实施例的与图3相当的图。

图6是表示又一实施例的应用了压脚驱动用的步进电动机的缝纫机的主要部分的剖切侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图1至4对本发明的实施例1进行说明。首先，图1及图2局部地表示针杆摇摆用步进电动机1的内部。该步进电动机1是借助针杆摇摆机构对未图示的电子控制式缝纫机的针杆进行摇摆用的电动机，是在针杆的下端部设有缝针的众所周知的结构。在该图1及图2中，利用固定构件3将旋转位置检测用圆盘板2与轴向正交地固定在其针杆摇摆用步进电动机1的输出轴1a的一端部。

另外，在所述输出轴1a的另一端部上固定有用于与针杆摇摆机构连接的扇形齿轮15。即，针杆摇摆用步进电动机1作为针杆往复驱动的针杆摇摆机构(这相当于往复驱动机构)的驱动源而设置。

不过，针杆摇摆用步进电动机1的动作范围如图3的符号R所示，在360度以内(1转以内)，在该1转以内，借助针杆摇摆机构能以最大摇摆幅度地摇摆针杆。如图3所示，在旋转位置检测用圆盘板2的中心部侧(径向内侧)设有径向具有规定宽度的环状的旋转位置检测部2a，同时，在其外侧(径向外侧)设有径向具有规定宽度的环状的基准位置检测部2c。在内侧的旋转位置检测部2a以规定间隔放射状地、以规定灵敏度形成比如400个切槽2b。

另外，在外侧的基准位置检测部2c，仅在360°中的180°处突出状地形成圆弧状且径向具有规定宽度的检测壁部2d(这相当于有壁部)，其他部分成为无壁状态。

大致C字形的安装基板5，以与旋转位置检测用圆盘板2接近的形态，借助隔圈6和固定螺栓7支承于针杆摇摆用步进电动机1上。另外，这些旋转位置检测用圆盘板2和安装基板5等由盖构件8保护。

在所述安装基板5上，与内侧的旋转位置检测部2a对应地固接有旋转位置检测器9(这相当于旋转位置用检测装置)，与外侧的基准位置检测部2c对应地固接有基准位置检测器10(这相当于基准位置用检测装置)。在所述旋转位置检测器9上装有未图示的第1及第2旋转位置检测传感器。另外，在基准位置检测器10上装有未图示的基准位置检测传感器。

这里，第1、第2旋转位置检测传感器及基准位置检测传感器是分别由光编码器构成的同样的检测用传感器。

装在所述旋转位置检测器9上的第1旋转位置检测传感器与第2旋转位置检测传感器在圆周方向上错开规定相位角进行配置，由此，如图4所示，从第1旋转位置检测传感器输出旋转位置A检测信号(所谓的A相信号)，同时从第2旋转位置检测传感器输出旋转位置B检测信号(所谓的B相信号)。这些旋转位置A检测信号与旋转位置B检测信号是相互错开规定相位角(比如，将切槽配置节距定为电气角360°的场合，电气角约为90°)的检测信号。

因此，根据这些旋转位置A检测信号与旋转位置B检测信号的相位错开的方向，就可检测出旋转位置检测用圆盘板2的旋转方向即、针杆摇摆用步进电动机1的旋转方向。

从组装在基准位置检测器10上的基准位置检测传感器(未图示)输出的基准位置检测信号(所谓的Z相信号)如图4所示，与180°的弯曲带状的检测壁部2d对应的场合输出“L”电平，不与检测壁部2d对应的场合输出“H”电平。

这里，针杆摇摆用步进电动机1的基准位置K(参照图3、图4)如图3所示，从基准位置检测传感器输出的基准位置检测信号为“H”电平时，使针杆摇摆用步进电动机1朝正方向(图3中符号P所示的方向)旋转，并设定在基准位置检测信号切换成“L”电平的位置。

该场合，针杆摇摆用步进电动机1的基准位置K设定在旋转位置检测用圆盘板2的180°的旋转位置，即针杆摇摆范围的中央位置(参照图4)。而且，在安装基板5上连接有插入连接器11，该连接器11将来自该第1～第3检测传感器的检测信号借助信号线向控制装置(未图示)供给。

步进电动机的旋转位置检测装置12由这些旋转位置检测用圆盘板2、外侧的旋转位置检测部2a、内侧的基准位置检测部2c、旋转位置检测器9、基准位置检测器10等构成。

下面，利用图2至图4对如此结构的针杆摇摆用步进电动机1的作用进行说明。

对电子控制式缝纫机接通电源时，根据从基准位置检测传感器输出的基准位置检测信号，决定用于检测针杆摇摆用步进电动机1的基准位置K的旋转方向。即，基准位置检测信号为“H”电平的场合，以1个个脉冲正方向旋转地驱动针杆摇摆用步进电动机1，当基准位置检测信号切换为“L”时，驱动控制停止。此时的针杆摇摆用步进电动机1的旋转位置为基准位置K，是针杆摇摆范围的中央位置。

另一方面，基准位置检测信号为“L”电平的场合，以1个个脉冲反方向(图3中符号Q所示的方向)旋转地驱动针杆摇摆用步进电动机1，当基准位置检测信号切换为“H”后，进一步以数个脉冲反方向旋转驱动。然后，以1个个脉冲正方向旋转地驱动针杆摇摆用步进电动机1，当基准位置检测信号切换为“L”时，驱动控制停止。此时的针杆摇摆用步进电动机1的旋转位置为基准位置K。

由此，对针杆摇摆用步进电动机1的基准位置K进行设定后，在开始缝制处理的场合，根据针杆摇摆数据对针杆摇摆用步进电动机1输出驱动脉冲，以该驱动脉冲数对针杆摇摆用步进电动机1进行驱动控制。在该摇摆驱动控制中，对于从基准位置检测传感器输出的基准位置检测信号进行无效化，同时根据来自第1及第2旋转位置检测传感器的旋转位置A检测信号及旋转位置B检测信号，通过运算求出输出轴1a的旋转位置，根据该运算得到的输出轴1a的旋转位置和利用所述驱动脉冲数预测得到的旋转位置，对针杆摇摆用步进电动机1是否失调进行检查。

由此，在固定于针杆摇摆用步进电动机1的输出轴1a上的旋转位置检测用圆盘板2上分别形成基准位置检测部2c、旋转位置检测部2a，另外，设有对基准位置检测部2c进行检测的基准位置检测器10及对旋转位置检测部2a进行检测的旋转位置检测器9，故根据从基准位置用检测器10输出的基准位置信号，能检测出步进电动机1的输出轴1a的基准位置K，而且根据从旋转位置检测器9输出的旋转位置信号(旋转位置A检测信号及旋转位置B检测信号)能检测出旋转位置。该场合，将基准位置检测部2c与旋转位置检测部2a一体形成的1个旋转位置检测用圆盘板2设置在步进电动机1的输出轴1a上，只要安装这些检测器9，10即可，可实现用于检测步进电动机1的输出轴1a的基准位置K和旋转位置的结构简单化及安装作业的简单化。

另外，在设定针杆摇摆用步进电动机1的基准位置K和旋转位置时，只要使用将基准位置检测部2c与旋转位置检测部2a一体化的1个旋转位置检测用圆盘板2即可，故成本上有利。而且，只要安装组装有1个旋转位置检测用圆盘板2及这些检测用传感器的位置检测器9，10这样简单的结构，故针杆摇摆用步进电动机1和旋转位置检测装置12不会大型化。

另外，在旋转位置检测用圆盘板2的外周部上形成基准位置检测部2c，在基准位置检测部2c上形成圆弧状且径向具有规定宽度的检测壁部2d，故基准位置检测部2c的检测壁部2d以外的部分是所谓的无壁状态，将该无壁状态不是在内周侧作为缺口部形成而是形成于外周部，故能使旋转位置检测用圆盘板2的制作简单化。而且，旋转位置检测用圆盘板2也可形成为薄板的胶片状，故可使旋转位置检测用圆盘板2轻量化及低成本化。

另外，针杆摇摆用步进电动机1作为针杆摇摆机构的驱动源，设置在电子式缝纫机中，该针杆摇摆机构通过在输出轴1a的1转以内的往复旋转对针杆进行往复驱动，可将该针杆摇摆用步进电动机1用作针杆摇摆机构的驱动源，不仅使针杆摇摆机构的驱动控制简单化，而且可实现电子控制式缝纫机的控制系统的简单化。

下面，对将上述实施例进行局部变更后的其他实施例进行说明。

1)如图5所示，设置在旋转位置检测用圆盘板2a的径向外侧的环状的基准位置检测部2c，其结构是包括圆弧状且径向具有规定宽度的切槽形成部2e和切槽非形成部2f。在环状的旋转位置检测部2a和圆弧状的切槽形成部2e上，等间隔且以输出轴1a的轴心为中心放射状地形成具有相同切槽宽度的多个切槽2b。

另外，尽管未图示，可对这些旋转位置检测部2a检测的第1及第2旋转位置检测传感器与可对基准位置检测部2c的切槽形成部2e检测的基准位置检测传感器，由具有相同灵敏度的检测用传感器构成。由此，在环状的旋转位置检测部2a和圆弧状的切槽形成部2e上，等间隔且以输出轴1a的轴心为中心放射状地形成具有相同切槽宽度的多个切槽2b，故能共用具有相同灵敏度的检测用传感器。由此，能实现这些第1及第2旋转位置检测传感器和基准位置检测传感器的安装作业简单化，同时也能使这些检测用传感器的零件管理简单化。

该场合，对于接通电源时对针杆摇摆用步进电动机1的基准位置的设定，至少以切槽2b宽度尺寸再加上切槽2b间尺寸的切槽节距，比如将针杆摇摆用步进电动机1朝正方向驱动。通过该驱动，基准位置检测信号为一定的“H”电平的场合，也可将针杆摇摆用步进电动机1朝正方向旋转，通过寻找“L”电平的变化来设定针杆摇摆用步进电动机1的基准位置K。

另一方面，仅以所述切槽节距朝正方向驱动后，基准位置检测信号交替输出“L”电平和“H”电平的场合，也可将针杆摇摆用步进电动机1朝反方向旋转，当“H”电平连续时，则通过正方向旋转，寻找“L”电平变化来设定针杆摇摆用步进电动机1的基准位置K。

2)也可在径向的内侧设置环状的基准位置检测部2c，同时在径向外侧设置环状的旋转位置检测部2a。

3)在实施例的图3中的检测壁部2d上，也可形成具有与图5的切槽形成部2e相同灵敏度的多个切槽2b。

4)如图6所示，除上述针杆摇摆用步进电动机1以外，为了使本案申请人的日本专利公开平成8年第84878号公报中记载的按压加工布的压脚构件100作上下运动，也可将本案的旋转位置检测用圆盘板102固定在1转以内作往复旋转的步进电动机101的输出轴101a上，其周围设置形成于旋转位置检测用圆盘板102的旋转位置检测部和基准位置检测部用的检测器。

另外，为了使夹持缝纫线的夹线器朝规定方向移动，也可将本案的旋转位置检测用圆盘板2固定在1转以内作反复旋转的步进电动机的输出轴上。另外，也可在图6所示的步进电动机101的左侧的输出轴101a上，设置旋转位置检测用圆盘104和用于该构件的检测器。

5)有关上述实施例，也可根据现有的技术和本领域的技术人员常用的技术进行各种变更。而且，本发明也可适用于电子控制式缝纫机以外的各种驱动机构的驱动控制中使用的步进电动机及其旋转位置检测装置和缝纫机。

Claims (11)

1.一种步进电动机，包括：

固定在所述步进电动机输出轴上的旋转位置检测用圆盘板；

形成在所述旋转位置检测用圆盘板上的基准位置检测部；

可对所述基准位置检测部进行检测的基准位置用检测装置；

形成在所述旋转位置检测用圆盘板的径向位置与所述基准位置检测部不同的部位上的、且可对所述输出轴的旋转位置进行检测的旋转位置检测部；

可对所述旋转位置检测部进行检测的旋转位置用检测装置。

2.如权利要求1所述的步进电动机，其特征在于，在所述旋转位置检测用圆盘板的外周部形成有所述基准位置检测部，在所述基准位置检测部形成有圆弧状且径向具有规定宽度的有壁部。

3.如权利要求1所述的步进电动机，其特征在于，所述基准位置检测部包括圆弧状且径向具有规定宽度的切槽形成部和切槽非形成部，在所述环状的旋转位置检测部和所述圆弧状的切槽形成部上，等间隔且以所述输出轴的轴心为中心放射状地形成具有相同切槽宽度的多个切槽，所述基准位置用检测装置与旋转位置用检测装置是具有相同灵敏度的检测用传感器。

4.如权利要求1～3中任一项所述的步进电动机，其特征在于，所述步进电动机，作为往复驱动机构的驱动源设置在缝纫机内，该往复驱动机构通过所述输出轴的1转以内的往复旋转而使按压加工布的压脚、下端装有缝纫针的针杆、夹持缝纫线的夹线器中的至少1个作往复驱动。

5.一种步进电动机的旋转位置检测装置，对步进电动机输出轴的旋转位置进行检测，其特征在于，包括：

固定在所述步进电动机输出轴上的旋转位置检测用圆盘板；

形成在该旋转位置检测用圆盘板上的基准位置检测部；

附设在所述步进电动机上、且可对所述基准位置检测部进行检测的基准位置用检测装置。

6.如权利要求5所述的步进电动机的旋转位置检测装置，其特征在于，在所述旋转位置检测用圆盘板的径向位置与所述基准位置检测部不同的部位上，设置能以规定的灵敏度对输出轴的旋转位置进行检测的旋转位置检测部，设有可对该旋转位置检测部进行检测的旋转位置用检测装置。

7.一种缝纫机，其特征在于，搭载有权利要求1所述的步进电动机。

8.一种缝纫机，其特征在于，搭载有权利要求2所述的步进电动机。

9.一种缝纫机，其特征在于，搭载有权利要求3所述的步进电动机。

10.一种缝纫机，其特征在于，搭载有权利要求5所述的步进电动机的旋转位置用检测装置。

11.一种缝纫机，其特征在于，搭载有权利要求6所述的步进电动机的旋转位置用检测装置。

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