JP2005229660A

JP2005229660A - ギヤードモータおよびその制御装置

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Publication number: JP2005229660A
Application number: JP2004033171A
Authority: JP
Inventors: Masashi Kanetake; 政司兼武; Shigeru Matsuo; 松尾　　繁
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2024-02-10
Also published as: JP4305204B2

Abstract

【課題】出力軸が複数の回転角度で精度良く停止するギャードモータを簡単な構成で安価に実現する。
【解決手段】モータ７と、前記モータ７の回転力を減速して出力軸（図示せず）に伝達する減速機構（図示せず）と、前記出力軸に連結して回転するカム（図示せず）と、前記カムにより開閉される第１の接点１１ａと第２の接点１１ｂと、前記第１、第２の接点１１ａ、１１ｂの端子の片側の全てと前記モータ７の片側の端子に共通して接続された第１の外部端子６ａを備えたもので、多数の回転角度を検出する為に接点が増えても各接点の片側端子をひとつにまとめることで外部端子や接続電線を増やすことなく構成することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は全自動洗濯機等の機器に装着されるギヤードモータおよびその制御装置に関するものである。

従来、全自動洗濯機では洗いやすすぎの時に洗濯兼脱水槽の回転を自在の状態にして洗浄性を向上し、布傷みや洗いムラなどを防止する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

このために、洗濯兼脱水槽に連結する脱水軸とパルセータに連結する洗濯軸を内包したクラッチ装置の切り替えにおいて２段に引っ張るギヤードモータを用いるのが一般的である。このギヤードモータは内蔵するモータで回転し、互いに異なる円周半径を有し同軸上に連結された上部下部二つの出力カムとこのカムの回転によりリレー接点をオンオフさせる二重接点とこの二重接点と接続される外部接続端子を備えている（例えば、特許文献２参照）。
特開平８−５７１８７号公報特開平９−２５３３８７号公報

しかしながら、このような従来のギヤードモータの構成では、ギヤードモータに多くの外部接続端子が必要となり、駆動回路にトラッアックを２回路用いるなど複雑で高価になるという課題があった。

また、引っ張りストローク（回転角度）が所定の所まで到達しているかマイコン側で確認できないために期待した機器の動作が得られない場合があるという課題もあった。

さらに出力レバーの多数の回転角度を検出する為に接点を増やすと、外部接続端子やこれに対応する入力回路も増えてしまうという課題もあった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、安価で制御性の良いギヤードモータと、その制御装置を提供することを目的とするものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明のギヤードモータは、モータと、前記モータの回転力を減速して出力軸に伝達する減速機構と、前記出力軸を一方向回転に規制する逆転防止機構と、前記出力軸に連結して回転するカムと、前記カムにより開閉される複数の接点と、前記接点の端子の片側の全てと前記モータの片側の端子に共通して接続された共通外部端子を備えたもので、多数の回転角度を検出する為に接点が増えても各接点の片側端子をひとつにまとめることで外部端子や接続電線を増やすことなく構成することができる。

また、本発明のギヤードモータの制御装置は、第１の発明のギヤードモータの共通外部端子を電源に接続し、一方各接点の他側の端子に各々接続されるとともに前記接点の開閉状態を検知する複数の検知回路を有し、前記検知回路の出力に応じて前記ギヤードモータへの通電を制御するもので、出力軸の回転角度に応じた制御性の良いギヤードモータの制御装置を提供する事ができる。

また、本発明のギヤードモータは、モータと、前記モータの回転力を減速して出力軸に伝達する減速機構と、前記出力軸を一方向回転に規制する逆転防止機構と、前記出力軸に連結して回転するカムと、前記カムにより開閉される第１および第２の接点と、前記第１の接点の一方の端子と前記モータの一方の端子に共通して接続された第１の外部端子と、前記第１の接点の他方の端子と前記第２の接点の一方の端子に共通して接続された第２の外部端子と、前記第２の接点の他方の端子に接続された第３の外部端子を設けたもので、多数の回転角度を検出する為に接点が増えても外部端子を共用することで外部端子や接続電線を増やすことなく構成できる。

また、本発明のギヤードモータの制御装置は、第３の発明のギヤードモータの第２の外部端子と第３の外部端子との間に抵抗器を電気的に接続して第１、第２の接点の開閉状態を検知する検知回路を有し、前記検知回路の出力に応じて前記ギヤードモータを制御するもので、第１、第２の接点の開閉状態から出力軸の回転角度を検知する検知回路が簡素化され、省スペースで、安価なギヤードモータの制御装置を提供することができる。

本発明のギヤードモータとその制御装置は、出力軸の複数の回転角度での停止保持を簡単でしかも安価に構成することができる。

第１の発明は、モータと、前記モータの回転力を減速して出力軸に伝達する減速機構と、前記出力軸を一方向回転に規制する逆転防止機構と、前記出力軸に連結して回転するカムと、前記カムにより開閉される複数の接点と、前記接点の端子の片側の全てと前記モータの片側の端子に共通して接続された共通外部端子を備えたもので、多数の回転角度を検出する為に接点が増えても各接点の片側端子をひとつにまとめることで外部端子や接続電線を増やすことなく構成することができる。

第２の発明は、第１の発明のギヤードモータの共通外部端子を電源に接続し、一方各接点の他側の端子に各々接続されるとともに前記接点の開閉状態を検知する複数の検知回路を有し、前記検知回路の出力に応じて前記ギヤードモータへの通電を制御するもので、出力軸の回転角度に応じた制御性の良いギヤードモータの制御装置を提供する事ができる。

第３の発明は、モータと、前記モータの回転力を減速して出力軸に伝達する減速機構と、前記出力軸を一方向回転に規制する逆転防止機構と、前記出力軸に連結して回転するカムと、前記カムにより開閉される第１および第２の接点と、前記第１の接点の一方の端子と前記モータの一方の端子に共通して接続された第１の外部端子と、前記第１の接点の他方の端子と前記第２の接点の一方の端子に共通して接続された第２の外部端子と、前記第２の接点の他方の端子に接続された第３の外部端子を設けたもので、多数の回転角度を検出する為に接点が増えても外部端子を共用することで外部端子や接続電線を増やすことなく構成できる。

第４の発明は、第３の発明のギヤードモータの第２の外部端子と第３の外部端子との間に抵抗器を電気的に接続して第１、第２の接点の開閉状態を検知する検知回路を有し、前記検知回路の出力に応じて前記ギヤードモータを制御するもので、第１、第２の接点の開閉状態から出力軸の回転角度を検知する検知回路が簡素化され、省スペースで、安価なギヤードモータの制御装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるギヤードモータの平面図、図２は、同ギヤードモータの分解斜視図である。

図１において、１はギヤードモータであり、その出力軸９に連結された出力レバー２は、モータ７に通電することで一方向に回転する。６は後述の制御装置１５と電気的に接続される外部端子である。出力レバー２は、例えば連結棒３を介して洗濯機に内蔵されたクラッチレバー４を支点５を中心にして操作するように連結される。このとき複数の回転角θ１とθ２へ出力レバー２を動かすことで、クラッチレバー４を２段階のストロークで操作して洗濯機を異なる動作モードに切り替えることができる。

図２において、モータ７の回転軸７ａは端子７ｂに通電することで回転する。モータ７の回転軸７ａは、減速歯車８ａ、８ｂ、出力軸９に設けた歯車部９ａからなる減速機構を介し、モータ７の動力を出力軸９へ減速しトルクを増幅して伝達する。出力軸９には、連結棒３を操作する出力レバー２が連結されている。また出力軸９の下部にはコイルバネ（図示せず）の端部が装着できるようなスリット９ｃを持つ軸９ｂがあり、逆転を防止する逆転防止機構１３の前記コイルバネの端部がスリット９ｃと係合するように配置されている。

さらに出力軸９にはカム１０が一体的に連結されており、出力レバー２の停止角度にあわせて凹凸が設けられている。このカム１０の回転によって接点１１を開閉する（そのタイムチャートは後述する）。接点１１の端子１１ｃはモータ端子７ｂとともに外部端子６に接続される。

以上のように本実施の形態では、リレーや噛み合い方式のような複雑なクラッチ要素を含まず、出力軸９の引っ張り力を保持する場合は、一方向回転に規制する逆転防止機構１３の作用とモータ７への通電を切ることとし、出力軸９に連結されて回転するカム１０で開閉される接点１１の端子を接続した外部端子６を設け、出力軸９の回転角度に応じて外部端子６にＯＮ／ＯＦＦ信号を出力するように構成したものである。このため簡単で安価に複数段階の停止保持を可能とするギヤードモータを提供することができる。

なお、本実施の形態では、減速歯車として減速歯車８ａ、８ｂの２つを用いたが、所要の回転速度やトルクを得るために適宜組み合わせを替えることができる。また接点１１について、２回路の例を図示しているが、出力軸９を停止する角度の数に応じてカム１０と合わせて増やしても良い。

次に、図３〜５を用いて、ギヤードモータ１の制御について説明する。

図３に示されるように、外部端子６は、第１の外部端子６ａ、第２の外部端子６ｂ、第３の外部端子６ｃ、第４の外部端子６ｄの４つの端子で形成され、さらに接点１１は、第１の接点１１ａと第２の接点１１ｂから構成されている。

モータ７の一方の端子と、第１の接点１１ａの一方の端子と、第２の接点１１ｂの一方の端子は、第１の外部端子６ａに共通して接続されている。即ち第１の外部端子６ａを共通外部端子としている。

第１の接点１１ａの他方の端子は第２の外部端子６ｂに、第２の接点１１ｂの他方の端子は第３の外部端子６ｃに、それぞれ接続されている。又、モータ７の他方の端子は、第４の外部端子６ｄに接続され、上記第１〜４の外部端子（６ａ〜６ｄ）を介してギヤードモータ１が、制御装置１５に接続されている。

２０はマイクロコンピュータで、商用電源ＡＣに接続された電源回路２４から電源供給を受けて動作するようになっている。ギヤードモータ１を駆動する場合は駆動回路２１へ信号を出力しトライアック２２をＯＮしてモータ７へ通電する。

また、ギヤードモータ１の第１、第２の接点（１１ａ、１１ｂ）の動作は、第２の外部端子６ｂ、第３の外部端子６ｃを通して、各々電圧検知回路２３（検知回路）で適宜信号処理後マイクロコンピュータ２０の入力端子にＶｉａ、Ｖｉｂとして入力される。２５は操作スイッチ（図示せず）からの入力信号を受け付けた事を音で報知したり、機器の運転状態を表示する報知手段である。

図４は、ギヤードモータ１の第１の接点１１ａ、第２の接点１１ｂの動作図（タイムチャート）を示すもので、第１の接点１１ａは角度０°を中心にＯＦＦ状態となり、第２の接点１１ｂは角度θ１でＯＦＦ状態となる。

この第１、第２の接点１１ａ、１１ｂの動作で、図３に示すように共通の第１の外部端子６ａと第２の外部端子６ｂ、第３の外部端子６ｃとのそれぞれの電圧を電圧検知回路２３（検知回路）で直流電圧に変換して、例えばＯＮ状態で０Ｖ、ＯＦＦ状態で５Ｖという電圧をマイクロコンピュータ２０の入力端子へＶｉａ、Ｖｉｂとして入力するものである。したがって、マイクロコンピュータ２０では入力された電圧によって出力軸９の回転角度を知ることができる。なお、出力軸９の回転角度をさらに細かく検知させる場合は、接点とカムを増やすとよい。また、電圧検知回路２３は０Ｖ、５Ｖの出力に限らず、マイクロコンピュータ２０の処理と整合を取った入出力特性、例えば接点ＯＮ状態で０Ｖ、ＯＦＦ状態で半波信号を出力するようなものでも良い。

次に、図５を用いて、制御装置１５によるギヤードモータ１の出力軸９の制御について説明する。

図５は、制御装置１５の動作フローチャートを示すもので、まずステップ（以下 ”Ｓ”という）３０でモータ７に通電し、Ｓ３１でマイクロコンピュータ２０の入力端子へ入力される電圧Ｖｉｂを判定する。出力軸９の回転角度がθ１であればＶｉｂが例えば５Ｖで接点ＯＦＦを知ることができる。Ｖｉｂが接点ＯＦＦの信号でなければＳ３０に戻って通電を継続し、Ｖｉｂが接点ＯＦＦの信号であればＳ３２へ移行してモータ７をＯＦＦし次行程、ここではＳ３３の脱水行程へ進む。Ｓ３３の脱水行程が終わって再びギヤードモータ１の出力軸９を初期状態に戻すためにはＳ３４でモータ７に通電し、３５でマイクロコンピュータ２０の入力端子へ入力される電圧Ｖｉａを判定する。

出力軸９の回転角度が３６０゜（０゜）であればＶｉａが例えば５Ｖで接点ＯＦＦを知ることができる。Ｖｉａが接点ＯＦＦの信号でなければＳ３４に戻って通電を継続し、Ｖｉａが接点ＯＦＦの信号初期状態であればＳ３６へ移行してモータ７をＯＦＦし次行程へ進む。これでギヤードモータ１の出力軸９は回転角度が３６０゜（０゜）の初期状態で停止する。

以上のように、本実施の形態によれば、接点１１の端子の片側の全てとモータ７の片側の端子を共通して第１の外部端子６ａに接続するようにしたので、多数の回転角度を検出する為に接点が増えても各接点の片側端子をひとつにまとめることで外部端子や接続電線を増やすことなく構成することができる。

また、共通の外部端子である第１の外部端子６ａを電源に接続し、一方第１、第２の接点１１ａ、１１ｂの他側の端子に電圧検知回路２３を接続し、その電圧検知回路２３の出力に応じて前記ギヤードモータ１への通電を制御するので、出力軸９の回転角度に応じた制御性の良いギヤードモータの制御装置を提供する事ができるものである。

なお、本実施例では、接点１１について２回路（第１の接点１１ａ、第２の接点１１ｂ）の例を示しているが、出力軸９を停止させる角度の数に応じてカム１０と合わせて増やすことにより、増えた回路の分だけ同様の入出力処理を行うことで複数の出力軸停止角度を実現することが出来る。

（実施の形態２）
図６は本発明の第２の実施の形態におけるギヤードモータの制御装置のブロック図を示すものである。なお、上記実施の形態と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。

第１の接点１１ａの一方の端子とモータ７の一方の端子とを共通して第１の外部端子６ａに接続し、第１の接点１１ａの他方の端子と第２の接点１１ｂの一方の端子とを共通して第２の外部端子６ｂに接続し、第２の接点１１ｂの他方の端子を第３の外部端子６ｃに接続する。一方、制御装置１５側には、第２の外部端子６ｂと第３の外部端子６ｃとの間に電気的に接続される抵抗器１２を設けてある。そしてギヤードモータ１は、第１〜第４の外部端子（６ａ〜６ｄ）を介して制御装置１５に接続されている。

２０はマイクロコンピュータで電源回路２４から電源供給を受けて動作する。ギヤードモータ１を駆動する場合は駆動回路２１へ信号を出力しトライアック２２をＯＮにしてモータ７へ通電する。

以上の構成により、ギヤードモータ１の第１、第２の接点（１１ａ、１１ｂ）の動作は、第２の外部端子６ｂと、第２の外部端子６ｂと第３の外部端子６ｃの間の抵抗器１２を介して電圧検知回路２３で整流平滑後マイクロコンピュータ２０のＡ／Ｄ変換入力端子へＶｉとして入力される。

図７は、制御装置１５の入力状態を出力軸９の回転角度に対応させたタイムチャートを示している。

図４のギヤードモータ１の接点動作で、図６に示すように抵抗器１２を接続し、第１、第３の外部端子（６ａ、６ｃ）間の抵抗値を見ると図７に示すようになる。すなわち角度０°を中心にＯｐｅｎ（開放）となり、角度θ１で３３ｋΩ（抵抗器１２の抵抗値）、それ以外は０Ωである。この抵抗変化を電圧検知回路２３で直流電位に変換し、例えば角度０°を中心に０Ｖ、角度θ１で１.５Ｖ、それ以外は３.０Ｖという電圧をマイクロコンピュータ２０のＡ／Ｄ変換入力端子へＶｉとして入力するものである。したがって、マイクロコンピュータ２０では入力電圧によって出力軸９の回転角度を知ることができる。また、出力軸９の回転角度をさらに細かく知りたい場合は接点とカムを増やし、接点に対応して抵抗器を外部端子６に接続すれば、図７と同様に出力軸９の回転角度を電圧変化として検知することができ、安価に構成することができる。

次に、図８を用いてギヤードモータ１の制御装置の動作を説明する。

図８において、マイクロコンピュータ２０のＡ／Ｄ変換入力端子へ入力される電圧Ｖｉを判定するＳ３８で出力軸９の回転角度θ１に対応するＶｉ（ここでは、１.０〜２.０Ｖ）と判断した後に、Ｓ３９でモータ７をＯＦＦするものである。また、Ｓ４２で出力軸９の回転角度が３６０゜（０゜）の初期状態に対応するＶｉ（ここでは、２.５Ｖ以上）と判断した後に、Ｓ４３でモータ７をＯＦＦするものである。

このようにして出力軸９を制御することができる。他の構成は上記実施の形態１と同じであり、詳細な説明は省略する。なお、本実施例では、接点１１について２回路の例を示しているが、出力軸９を停止する角度の数に応じてカム１０と合わせて増やすので、増えた回路の分だけ同様の入出力処理を行うことで複数の出力軸停止角度を実現することが出来る。

以上のように、本発明にかかるギヤードモータとその制御装置は、安価な構成で出力軸を複数の角度に停止させることがが可能となるので、洗濯機等駆動機構を備えた各種機器、装置や、各種自動機器に適用できる。

本発明の実施の形態１におけるギヤードモータの平面図同ギヤードモータの分解斜視図同ギヤードモータの制御装置のブロック図同ギヤードモータの接点の動作図同ギヤードモータの制御装置の動作を示すフローチャート本発明の実施の形態２におけるギヤードモータの制御装置のブロック図同ギヤードモータの制御装置の入力の状態を示す図同ギヤードモータの制御装置の動作を示すフローチャート

符号の説明

１ギャードモータ
２出力レバー
６外部端子
６ａ第１の外部端子
６ｂ第２の外部端子
６ｃ第３の外部端子
６ｄ第４の外部端子
７モータ
８ａ、８ｂ減速歯車（減速機構）
９ａ歯車部（減速機構）
９出力軸
１１接点
１１ａ第１の接点
１１ｂ第２の接点
１３逆転防止機構
１５制御装置
２３電圧検知回路（検知回路）

Claims

モータと、前記モータの回転力を減速して出力軸に伝達する減速機構と、前記出力軸を一方向回転に規制する逆転防止機構と、前記出力軸に連結して回転するカムと、前記カムにより開閉される複数の接点と、前記接点の端子の片側の全てと前記モータの片側の端子に共通して接続された共通外部端子を備えたギヤードモータ。
請求項１記載のギヤードモータの共通外部端子を電源に接続し、一方各接点の他側の端子に各々接続されるとともに前記接点の開閉状態を検知する複数の検知回路を有し、前記検知回路の出力に応じて前記ギヤードモータへの通電を制御するギヤードモータの制御装置。
モータと、前記モータの回転力を減速して出力軸に伝達する減速機構と、前記出力軸を一方向回転に規制する逆転防止機構と、前記出力軸に連結して回転するカムと、前記カムにより開閉される第１および第２の接点と、前記第１の接点の一方の端子と前記モータの一方の端子に共通して接続された第１の外部端子と、前記第１の接点の他方の端子と前記第２の接点の一方の端子に共通して接続された第２の外部端子と、前記第２の接点の他方の端子に接続された第３の外部端子を設けたギヤードモータ。
請求項３記載のギヤードモータの第２の外部端子と第３の外部端子との間に抵抗器を電気的に接続して第１、第２の接点の開閉状態を検知する検知回路を有し、前記検知回路の出力に応じて前記ギヤードモータを制御するギヤードモータの制御装置。