JPS5831956B2 - ミシンヨウモ−タ ユニツト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 電動ミシンのモータに速度調節器を取付けることは従来
から知られている。

米国特許第３１４１４２９号にはそのような装置の一例
が開示されている。

この例ではモータから離れて設けられる速度調節器にシ
リコン制御整流器（ＳＣＲＪが用いられている。

速度調節器のある種の電気回路部品を回路板に組込み、
その回路板とモータを共通ハウジング内に装着すること
も知られている。

前記米国特許および米国特許第３３３６４９０号はこの
種の装置の構成に参照できる。

しかし、このような従来の装置は速度調節器の各種の部
品を電気的に接続するには手間のかかる結線を必要とし
、モータまたは速度調節器の部品あるいは両者の交換に
、大量生産技術を容易に適用されなかった。

更に、モータ・・ウジング内で発生する熱のために、Ｓ
ＣＲモータ制御回路に用いられている熱に極めて弱い半
導体素子が、適切な熱放散が行われるが、発生される熱
量を大幅に制御するかしなければ、破壊してしまうとい
う問題が生じた。

また、従来のモータ速度調節器では、低速においてモー
タのノイズレベルがどうやら耐えることができるほどの
点まで増加する性質を有する。

したがって、本発明の目的は低速度でも低Ｌ・ノイズレ
ベルで動作できるモータ速度調節器を有する、電動ミシ
ンを提供することである。

本発明の他の目的はモータ・・ウジング内で発生される
熱量を減少させて、・・ウジング内に収められる半導体
素子の寿命を長くする。

モータ速度調節器を組合わせて有する電動ミシンを提供
することである。

本発明の更に他の目的は分割モータハウジング内に設け
られるモータ制御ユニットと、離れて設けられるモータ
速度調節器とを含み、それによってモータ速度調整装置
の部品を最小限の時間で簡単かつ容易に交換できるよう
な、モータ速度調整装置を組合わせて有する電動ミシン
を提供することである。

本発明の別の目的はある電気的スイッチング素子がモー
タハウジング構造体と協動する時に、モータ速度調整装
置が政府および保険業者の最も厳しい検査規則に適合す
るように前記スイッチング素子が作られる、モータ速度
調整装置を組合わせて有する電動ミシンを提供すること
である。

本発明の更に別の目的は、ミシンモータの速度調整装置
が予めほぼ完全に結線されており、ミシンのフレーム内
に容易に取付けることができるミシンのモータユニット
を提供することである。

本発明の更に別の目的は熱の発生量が少く、モータが低
速運転してもノイズレベルが低いモータの速度調整装置
用電気回路を提供することである３本発明によれば、フ
レームと、このフレームに回転自在に軸支される駆動シ
ャフトと、このシャフトに連結されるステッチ形成機構
と、別に離れて設けられるモータ速度調節器とを有する
ミシンのためのモータ・ユニットにおいて、端部支持ベ
ースおよびそれに着脱自在に連結されるカバーより成る
分割モータハウジングと、前記ベースにより取外し自在
に保持されるモータアセンブリと、前記離れて設けられ
る速度調節器と協動して少くとも２種類の所定９モ一タ
速度範囲のいずれかの範囲内で前記モータへの電流の流
れを調整するようにされる電気回路部品を含み、前記端
部支持ベース上に装着されるモータ制御ユニットと、前
記端部支持ベース上に装着されて前記回路部品および前
記モータ速度調節器と協動して前記所定の速度範囲のう
ちの１つを選択するスイッチ装置と、前記端部支持ベー
スに形成されてモータを電源に接続するとともに前記回
路部品、前記スイッチ装置およびモータ速度調節器を接
続するようにされるソケット装置とをそなえるミシン用
モータ・ユニットが得られる。

本発明によれば、フレームと、このフレームに回転自在
に軸支されてステッチ縫い機構に往復運動を伝えるよう
にされる駆動シャフトと、前記フレームにより保持され
る分割モータハウジングと、このハウジング内に装着さ
れて前記シャフトに回転運動を伝えるモータと、このモ
ータの固定制御整流器速度調節器とをそなえるミシンに
おいて、端部支持ベースおよびそれに着脱自在に連結さ
れるカバーより成る分割モータハウジングと、前記端部
支持ベース上に着脱自在に離れて設けられるモータ速度
調節器と、この速度調節器と協動して少くとも２種類の
所定のモータ速度範囲のいずれかの範囲内で前記モータ
への電流の流れを調整するようにされる電気回路部品を
含み、前記端部支持ベース上に装着されるモータ制御ユ
ニットと、前記端部支持ベース上に装着されて前記回路
部品および前記モータ速度調節器と協動して前記所定の
速度範囲のうちの１つを選択するスイッチ装置と、前記
端部支持ベースに一体に形成されてモータを電源に接続
するとともに前記回路部品、スイッチ装置およびモータ
速度調節器を接続するようにされるソケット装置とを組
合わせてそなえてなるミシンが得られる。

以下、図面に示す実施例を参照して本発明の詳細な説明
する。

まず第１図を参照して、ミシン１１は動作機構を支持す
るフレーム１２を含む。

動作機構の一部は主駆動シャフト１３である。

外側ケーシング１４がフレームのカバーとして普通の通
り設けられる。

本発明の一実施例によれば、分割モータハウジング１１
０の中に装着されるモータ１５を含むモータ・ユニット
Ａは、フレームによりベッドケーシングの下に装着され
る。

主シヤフトに取付けられているスプロケット４２を、モ
ータ１駆動シヤフトに取付けられているプーリ３４に連
結スるベルト４１の調節を容易に行えるようにするモー
タユニットの１つのモータ装着機構は、１９７２年５月
１日に受理された米国特許出願第２４９３３１号に開示
されている。

本発明のモータユニットは端部支持ベース１６および着
脱カバー１８より成る前記分割モータハウジングと、モ
ータアセンブリ１５と、モータ制御ユニット２０と、ス
イッチ装置２２と、モータと関連する制御素子を接続す
る電気回路とをそなえている。

手動操作セレクタ４８はミシンのフレーム内で回転自在
に軸支され、連接棒５０の端部４０が連接棒の縦軸心に
対して直交するように曲げられるために、連接棒５０は
セレクタ４８のラグ部に連結される。

この曲げられた端部はラグの中に回転自在に支持され、
ロックワッシャ２１によりその位置に維持される。

連接棒５０の他端部はスイッチ２２に固定される。

このスイッチはモータハウジングの端部支持ベース１６
に摺動自在に装着される。

したがって、セレクタ４８を手動操作すると、モータを
所定の速度範囲にセットし、またはモータをその電源か
ら切り離すために、端部支持ベース内の所望の電気回路
が接続される位置まで、スイッチ２２は摺動させられる
。

この特徴は、手動操作を行うためのスイッチング制御器
を、ミシン作業者に傷害を及ぼす危険を少なくするため
に、電気回路から離して接続することが要求される国で
は特に重要である。

このセレクタとスイッチの配置は１９７３年５月７日付
米国特願第３５８２３９号に詳細に説明している。

第２，３図に示すように、モータ１５は分割モータハウ
ジング１１０の中に装着される。

なるべくならプラスチック等のような絶縁材料で作るこ
のハウジングは、端部支持べ・−ス１６と着脱カバー１
８とをそなえている。

これら２つの部品は機械ねじ４３のような適当な固定部
材により連結できる。

端部ベース１６にはカバーを受は入れかつ配向するため
のカバー受シート４７が設けられている。

ベース１６にはソケット１９が一体に形成される。

このソケットは複数の端子１４５゜１３０．１６３，１
９１．１８９を有する。

（第７図）。

これらの端子はモータ制御ユニット２０をスイッチ２２
と、モータから離れて設けられるモータ速度調節器１３
７とを接続するようにされる。

ソケット１９はモータを電源に接続する。ソケットの端
子は、そのような電気的接続を便利に行うために、端部
支持ベースの壁を貫通して延びる。

これにより、端部支持ベースに容易に着脱できるように
作ることができる、モータ制御ユニットの使用を可能に
する。

このユニットは基板上に取付けられる完全に集積化され
た回路で構成でき、またはプリント回路と個別部品とを
取付けた回路基板で構成することができる。

あるいは、モータ制御ユニットは集積回路とある種の個
別部品とが組合わされるハイブリッドユニットで構成で
きる。

第２，３図にそのようなハイブリッドユニットを示し、
第４，５図にはいくつかの個別電気部品をプリント回路
２５で接続した回路板２３を示す。

いずれの場合でも、モータ制御ユニットには金属ブラケ
ット２６を設けることができる。

このブラケットはセルフタップねじ２７により支持ベー
ス１６の内壁に固定される。

金属ブラケットはモータ制御ユニットから発生される熱
の放熱器としても機能する。

第２，３図はソケット内で接続されるプラグ１３３も示
す。

このプラグに２本のリードが接続されているのが示され
ている。

リード２９は商用電源に接続される。

リード３０はスイッチ２２と制御ユニット２０を離れて
設けられる速度調節器１３７に接続する。

この速度調節器は足ふみペダル形にすると便利である。

スイッチと、制御ユニットおよび速度調節器のための電
気回路を第７図に示す。

第３図から明らかなように、着脱カバー１８はその端部
壁３２から内側に延びろ隔壁３１をなるべく設ける。

この隔壁は・・ウジラグの内部を、モータ１５とその制
御ユニット２０をそれぞれ収める隔室に分割する。

特に第３図から判るように、隔壁３１はハウジングの全
長には延びていないから、端部支持ベース近くでは各隔
室はつながっている。

このつながりのために、制御ユニットが収められている
隔室内に冷却空気が流れ込むから、そのようなつながり
は望ましいことである。

周知のように、モータの駆動シャフト３３の端部にはプ
ーリ３４が固定される。

前記のように、プーリ３４はミシンの主駆動シャフトの
スプロケット４２にベルト４１により連結される。

シャフト３３の他端部にはファン３５が取付けられる。

このファンは端部支持ベースの孔３９を通じて、界磁コ
ア４９、電磁子４４、それらの巻線４５のようなモータ
１５の部品に冷却空気を吸きつげ、着脱カバー１８の端
部壁に設けられている孔３６かも冷却空気を送り出す。

この冷却空気の一部が、制御ユニットが収められている
隔室内を循環する。

共通の支持ベース１６を設けることにより、モータユニ
ットの使用が容易となる。

モータ１５はボルト４６のような固定部材によりベース
１６に固定できる。

通常のミシン灯用の配線を参照番号３７で示す。

図示のように、リードは着脱カバーの頂部の孔３８を通
って延び、ミシンの外側ケーシング内を電球まで上へ延
びる。

第６図はモータユニットＡの機械的な要素を示す。

１つの部品すなわち端部支持ベース１６に一体ソケット
１９とスイッチ装置２２とが設けられ、このベースが収
められるような分割モータハウジングを設けることによ
り、およびモータ１５とモータ制御ユニット２０を装着
するようにし、かつ各種の部品を電気的に接続するよう
にすることにより、いくつかの利点が得られる。

すなわち、モータまたは制御ユニットのいずれかを、必
要とする手動配線を最小限にして容易に装着できる。

共通の端部支持ベース１６に同様に装着されるスイッチ
２２により、必要とする電気配線は端部支持ベースによ
り保持されている端子により、かつベースに一体に形成
されている案内通路を通って行うことができるから、モ
ータと制御ユニット、および離れて設けられている速度
調節器１３７との接続を簡単かつ極めて迅速に行うこと
ができる。

次に第７図を参照する。

この図には直巻整流子モータが示されており、このモー
タは分割モータハウジング１１０を含む。

このモータは電機子巻線１１１と界磁巻線１１２とを含
む。

モータの前部には集積回路制御ユニット２０またはプリ
ント回路モジュールが装着される。

制御ユニット２０にはシリコン制御整流器（ＳＣＲ）１
１４が含まれる。

このＳＣＲのカソード１１５はモジュールの端子１１６
に接続される。

この端子はり−ド１１７とコネクタ１１８を介して電機
子巻線１・１１の一端に接続される。

５ＣＲＩ １４のアノード１１９は集積回路制御ユニッ
ト２０の端子１２０に接続される。

端子１２０にはコイ・フタ１２１が接続され、このコネ
クタリード１２２を介して電源スィッチ２２の端子１２
３に接続される。

ダイオード１２５のカソードはＢＣＲｌ １４のゲート
に接続され、このダイオードのアノードはＳＣＲのカソ
ード１１５に接続される。

ダイオード１２５のアノードとカソードの間にはコンデ
ンサ１２７が接続される。

このダイオードは５ＣＲ１１４のゲート・カソード接合
間にＳＣＲを破壊するおそれのある逆電圧が現われるこ
とを防ぐ。

コンデンサ１２７はＳＣＲを誤ってターンオンすること
がある、ランダムノイズ転流パルスを除去するように作
用する。

５ＣＲＩ １４のゲート１２６は抵抗１４２と、制御ユ
ニット２０の端子１２８と、リード１２９と、おすソケ
ット１９に設けられているおす端子１３０と、めすプラ
グ１３３に設けられているめす端子１３２と、リード１
３４と、コネクタ１３５とを介してポテンショメータ１
３６０１つの端子に接続される。

このポテンショメータはミシン本体から離れて設けられ
る普通の足ふみ制御アセンブリになるべく装置する。

端子１２８はモジュール２０の端子１３８にモジュール
の内部で接続され、端子１３８はリード１３９とコネク
タ１４０を介して、電機子巻線１１１と界磁巻線１１２
との共通接続点に接続される。

ゲート１２６は第２の抵抗１５２と、端子１４３と、リ
ード１４４と、ソケット１９のおす端子１４５と、プラ
グ１３３のめす端子１４６と、リード１４７と、コネク
タ１４８と、リード１４９と、オン−オフ速度調節スイ
ッチ１５０を介して、足ふみ調節アセンブリ１３７に設
けられているポテンショメータ１３６の可動アーム１５
１にも接続される。

このポテンショメータの他端部はコネクタ１６０と、リ
ード１６１と、プラグ１３３のめす端子１６２と、ソケ
ット１９のおす端子１６３と、リード１６４とを介して
電源スイッチ２２の端子１６５に接続される。

端子１６７はリード１６８を介して端子１６９に接続さ
れる。

端子１６９は抵抗１７０を介して端子１７１に接続され
、端子１７１はリード１７２を介して電源スィッチ２２
の端子１７３に接続される。

端子１７３はリード１７４を介して端子１２３にも接続
される。

端子１７３はリード１７５と、コネクタ１７６とを介し
て電球１７７の一方の端子にも接続される。

この電球はミシンのアーム内に取付けることができろ。

この電球の他端子はり一ド１７８と、コネクタ１７９と
、リード１８０，１８２とを介してモータ界磁巻線１１
２の一端に接続される。

この実施例では、電源スィッチ２２には一対の可動接点
１８３が設けられる。

これらの接点は連結され、これらの接点をミシンのフレ
ームに設けられている手動操作セレクタ４８に連結する
リンクにより動かされる。

これらの可動接点は図では開かれた位置１にある。

この位置では１つの接点対はスイッチ１２４の端子１６
５と１６７との間に低抵抗の経路を与え、第２の接点対
はスイッチ２２の接点１２３と１５３の間に低抵抗の経
路を与える。

低速状態である第２の位置では端子１６７と１６９．１
２３と１８１は短絡される。

高速状態である位置３では接点１８３は端子１６９と１
７Ｌ１７３と１８１を短絡する。

アウトレット（図示せず）に結合されるようになってい
る普通のおす形プラグ１８４は、リード１８５と１８６
を介してプラグ１３３のめす形端子１８７と１８８にそ
れぞれ接続される。

アウトレットに与えられる１つの極性の電源電圧はり一
ド１８５と、めす形端子１８７と、おす形端子１８９と
、リード１９０とを介して電源スィッチ２２の端子１８
１に加えられる。

他の極性の電源電圧はり一ド１８６と、めす形端子１８
８と、おす形端子１９１と、リード１９２と１８２を介
してモータの界磁巻線１１２の一端に加えられる。

ここで説明している本発明の一実施例は従来の集積回路
技術またはハイブリッド回路技術により作られ、５ＣＲ
１１４と、ダイオード１２５と、コンデンサ１２７と、
抵抗１４２，１５２とを含む集積回路制御ユニットにつ
いて説明したが、これらの部品は個別部品とし−て第５
図に示すようにプリント回路基板に挿入することもでき
る。

プリント回路板は集積回路制御ユニットと完全な互換性
があり、同様に動作する。

プラグとソケットとを用いて接続しているから、必要に
応じてプリント回路板を集積回路制御ユニットの代りに
容易に代えることができることに注意されたい。

また、電球１７７には電源スィッチ２２の端子１７３と
、ソケット１９の端子１９１とを介して電力が与えられ
、それにより可動接点１８３が低速位置から高速位置へ
動かされても電球１７７の輝度は変わらないことに注意
されたい。

次に動作を説明する。

プラグ１８４を普通の電源コンセントに差し込む。

このコンセントは電源電圧の一方の極を電源スィッチ２
２の端子１８１に与える。

可動接点１８３は図示の位置にあり、電源スィッチ２２
の端子１２３と１７３．１８１との間には導電路がない
から、モータ回路は開放されたままでミシンは動かない
。

次に可動接点１８３を第２の低速位置に動かして端子１
２３と１８１を短絡させ、リード１２２と、コネクタ１
２１を介して５ＣＲＩ １４のアノード１１９に一方の
極性の電源電圧を加える。

５ＣＲ１１４のカソード１１５は端子１１６と、リード
１１７と、コネクタ１１８とを介してモータの電機子巻
線１１１に接続される。

巻線１１１は界磁巻線１１２に直列接続され、巻線１１
２の他端はリード１８２，１９２と、端子１８８，１９
１と、プラグ１８４のリード１８６とを介して電源の他
方の極に接続される。

この時に、抵抗１３６，１６６．１７０を含む分圧回路
に電圧が加えられる。

しかし、オン−オフ速度調節スイッチ１５０を含む足ふ
み調節器１３７は、作業者が足ふみ調節器をふんでスイ
ッチ１５０を閉じるまで、ポテンショメータ１３６の可
動アームからの電圧をＳＣＲのゲート１２６に加えるこ
とはできない。

すなわち、作業者が足ふみ調節器をふんで速度調節スイ
ッチ１５０を閉じるまでは、電源スィッチ２２が低速位
置または高速位置のいずれに動かされてもミシンは動か
ない。

作業者が足ふみ調節器をふんでスイッチ１５０を閉じる
と、分圧回路のポテンショメータ１３６の可動アーム１
５１からのゲート電圧が、スイッチ１５０と抵抗１５２
を介して５ＣＲ１１４のゲートに加えられる。

ＳＣＲのゲートに正電圧が加えられるとＳＣＲはターン
オンして、電源の一方の極から電機子巻線と界磁巻線を
通って、電源の他方の極へ電流を流す。

足ふみ調節器を作業者が更に深くふむと、ポテンショメ
ータ１３６の可動アームは５ＣＲ１１４のゲートに加え
られるゲート電圧を大きくする向きに動かされる。

ＳＣＲのゲートに加えられるゲート電圧が高くなるとＳ
ＣＲは交流電気のサイクルの早期にターンオンし、それ
によりモータの電機子巻線と界磁巻線を流れる電流が増
大するから、モータの速度は高くなる。

ＳＣＲのゲートに加えられる電圧の大きさはポテンショ
メータ１３６の端子間に現われる電圧の大きさに関連す
る。

ＳＣＲのゲートに加えられる電圧が大きくなると、交流
の各サイクルでのＳＣＲのターンオンは早くなる。

分圧回路はポテンショメータ１３６に加えて固定抵抗１
６６と１７０を含むから、ポテンショメータ１３６に現
われる電圧は分圧回路の全抵抗値に対するポテンショメ
ータの抵抗値に比例する。

モータの速度範囲は作業者が電源スィッチの可動接点１
８３を第３の高速度位置まで動かして抵抗１７０を短絡
することにより拡げることができる。

この操作によりポテンショメータ１３６から得られる電
圧が高くなり、そのために作業者は交流のサイクルの早
い時期にＳＣＲをターンオンさせてモータに余分の電流
を供給し、モータの速度を高くできる。

作業者が足ふみ調節器から足を離すと、オンオフ速度ス
イッチ１５０はその開放位置に戻り、そのためにＳＣＲ
のゲートには点弧電圧は加えられなくなる。

そのためにＳＣＲは電源電圧がＯＶになった時に自然に
ターンオフし、したがってモータには電流が流れなくな
ってモータは停止する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のユニットが組込まれる電動ミシンの一
部を切欠いて示す側面図、第２図は着脱カバーの一部を
除き、一部を断面で示す分割モータ・・ウジングの斜視
図、第３図は第２図の着脱カバーを除いて一部を断面で
示す平面図、第４図は修正したモータ制御ユニットを示
すために着脱カバーの一部を除いて示す分割モータノ・
ウジングの斜視図、第５図は第４図に示す制御ユニット
の底面図と、制御ユニットの取付けを示す端部支持ベー
スの一部の断面図、第６図はモータ速度調節器の素子間
の機械的相互関係を示す分解斜視図、第７図は直列整流
子モータの制御整流器速度調節器の回路図である。 １２・・・・・・フレーム、１３・・・・・・１駆動シ
ヤフト、１５・・・・・・モータ、１６・・・・・・端
部支持ベース、１８・・・・・・カバー １９・・・・
・・ソケット、２０・・・・・・モータ制御ユニット、
２２・・・・・・スイッチ、１１０・・・・・・分割モ
ータハウジング、１３７・・・・・・モータ速度調節器
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ フレーム１２と、このフレームに回転自在に軸支さ
   れる。 駆動シャフト１３と、このフレームに支持されこのシャ
   フトに連結されるステッチ形成部材と、別に離れて設け
   られるモータ速度調節器１３７とを有するミシンのため
   のモータ・ユニットにおいて、 前記モータ・ユニットＡは、 前記フレームに支持され、端部支持ベース１６とこのベ
   ースに着脱自在に連結されるカバー１８とより戒る分割
   モータハウジング１１０と、前記端部支持ベースにより
   着脱自在に保持され、前記駆動シャフトを回転するため
   これに連結されるモータ１５と、 前記離れて設けられるモータ速度調節器と協動して少く
   とも２種類の所定のモータ速度範囲のいずれかの範囲内
   で前記モータへの電流の流れを調整する電気回路部品２
   ４，２５，１３０，１４５゜１６３．１８９．１９１を
   含み、前記ハウジング内で前記端部支持ベース上に装着
   されるモータ制御ユニット２０と、 前記端部支持ベース上に装着されて前記モータ速度調節
   器と協動して前記速度範囲のうちの１つを選択するスイ
   ッチ２２と、 前記端部支持ベースに形成されて前記モータを電源、前
   記回路部品、前記スイッチおよび前記モータ速度調節器
   に接続するソケット１９とをそなえることを特徴とする
   ミシン用モータ・ユニット。