JPS586089A - 電動ミシンの速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電動ミシンの速度制御装置に関し、特に高速
運転と低速運転とのそれぞれのモードに応じた速度モー
ドに切換え可能な、電動ミシンの速度制御装置に関する
。

ミシンにおける縫成作業にｔいて、直線縫いやジグザグ
縫いなどの基本的な縫いにおいては、高速運転たとえば
ミシン主軸の回転数を１５０Ｏｒｐｍとするモードで操
作可能である。しかしながら、たとえば飾り模様縫いに
おいて、このような高速運転を行なうと、「飾り模様」
の発生のためのミシン内部の発生機構すなわちバイト機
構やフィード機構に大きな負担がかかり、回転トルクが
増大し上述の発生機構や駆動モータに重大な影響を及ぼ
す。さらに、飾り模様緩いの場合には、直線縫いなどの
場合と興なり、発生機構が複雑な運動を行なうために振
動や騒音が増大するとともに、もつとも避けるべき縫い
調子の乱れが発生しゃすくなる。

そのために、電動ミシンにおいては、運転速度を切換え
る必要が生じ、たとえばサイリスタの位相制御によって
速度を切換えるような電動ミシンにおいては、その位相
制御のための発振回路に直列抵抗を配置し、スイッチの
切換えによって低速運転ではこの直列抵抗を有効化して
ミシンの回転数を低下させる方法が考えられた。

しかしながら、この発明の背景となる従来方法では、た
とえば高速運転でのミシン主軸の最高回転数を第１図に
示すように、たとえば１５００ｒｐｍと設定したとき低
速運転に切換えると第２図に示すように回転数は確かに
低下するが、ミシンのフットコントローラ（ＦＣ）など
の調節器の作動に対して速度の変化が有効になるまでの
間隔いわゆるロストモーションが第２図に示すように増
大する傾向となる。さらに、従来方法では、ひとたび速
度の変化が有効になると、それ以後速度は第１図に示す
ような基本的な特性と何ら変わることなく急峻な曲線を
描いて変化するため、操作者にとって、フットコントロ
ーラなどによる速度制御力高速モードに比べて難しく、
ある所望の一定速度を維持することはきわめて困難であ
った。さらにまた、高速運転時と低速運転時とで、フッ
トコントローラなどの調節器による調節量とそれに対応
する速度の変化量が著しく異なるために、操作者はその
操作において戸惑いや違和感を生じるなどの欠点があっ
た。

それゆえに、この発明の主たる目的は、高速運転におい
てもまた低速運転においてもフットコントローラなどの
調節器による速度変化が滑らかでかつ安定し、操作者に
よる速度制御操作が容易な電動ミシンの速度制御装置を
提供することである。

この発明は、要約すれば、駆動用モータのための駆動電
圧発生を、高速モードのための第１の電圧と低速モード
のための第２の電圧の両方を発生可能にしておき、これ
ら第１の電圧または第２の電圧のいずれか一方をモード
切換手段によるモード切換えとともに有効化するように
した電動ミシンの速度制御装置である。

この発明の上述の目的お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。

第３図はこの発明を原理的に説明するためのグラフであ
り、横軸にフットコントローラペダルの踏込み量をとり
、縦軸に回転数（ｔｐｍ　）をとる。

この発明は、高速運転モードと低速運転モードとによっ
て、駆動用モータのための駆動電圧を切換えて、高速の
場合には第３図の線Ａで示すように速度変化の勾配を第
１図に示す基本特性とほぼ同じにし、低速運転モードの
場合には第３図の線Ｂに示すように速度変化の勾配をよ
り緩やかにするようにした、電動ミシンの速度制御装置
である。

この発明によれば、第２図との対比からもわかるように
、いわゆるロストモーションを増大させることなく、し
かも低速モードにおける速度制御を滑らかにかつ確実に
かつより簡単に行える。

第４図はこの発明の一実施例を示す電気回路図である。

この実施例に用いられるモータ２００は、たとえば正逆
運転可能な直巻整流子モータとして構成され、電機子２
０１および直巻界磁コイル２０２ならびに電流方向を切
換えるためのダイオード２０３および２０４を含み、そ
の端子２０５および２０６間に駆動電圧が供給されるこ
とによって付勢される。

プラグ１０１は、電源スィッチ１０２を介して整流およ
び位相制御のためのサイリスタ１０９のアノードに接続
されるとともに、全波整流回路Ｊ１６に接続される。ま
た、プラグ１の一端はサイリスタ１０９と協働するサイ
リスタ１１０のアノードに接続されるとともに、余波整
流回路１１６の他端に接続される。この全波整流回路１
１６は、後述の発振回路のための直流電源を得る目的で
設けられている。サイリスタ１０９および１１０のカソ
ードは、フットスイッチ１１１の常開接点１１２に共通
接続される。このフットスイッチ１１１は、後述の可変
抵抗器１２５と同様に、ペダル１４０　ＩＣ連動するも
のである。フットスイッチ１１１の常開接点１１２はモ
ータ２００の端子２０６に接続され、モータ２００の他
方の端子２０５は接地電位に接続される。

全波整流回路１１６からの直流電圧は、電圧降下用抵抗
１１７を介して定電圧ダイオード１１９の両端に与えら
れる。したがって、この定電圧ダイオード１１９の両端
には、たとえば約２０Ｖの一定直流電圧が生じる。この
定電圧ダイオード１１９のカソード側は抵抗回路１４１
を介してＰＵＴ（プログラマブルユニジャンクショント
ランジスタ）１２８のγノード側に接続される。抵抗回
路１４１は、２つのスイッチングトランジスタ１２２お
よび１２２′を含み、このスイッチングトランジスタ１
２２または１２２′がモード切換えスイッチ１４２によ
って選択的に有効化される。そして、抵抗回路１４１は
スイッチングトランジスタ１２２と組合された固定抵抗
１２０および１２１ならびにスイッチングトランジスタ
１２２′と組合わされた可変抵抗１２５、半固定抵抗１
２６および固定抵抗１２１′を含む。可変抵抗１２５は
、フットコントローラペダル１４０に連動してその抵抗
値が変化すΦ。スイッチングトランジスタ１２２のベー
スは抵抗１４３を介してモード切換えスイッチ１４２の
一方接点１４２ｈに接続され、スイッチングトランジス
タ１２２′は抵抗１４３′を介してモード切換えスイッ
チ１４２の他方接点１４２１に接続される。このように
して、抵抗回路１４１が構成される。そして、この抵抗
回路はコンデンサ１２７の一端に接続され、コンデンサ
１２７の他端は定電圧ダイオード１１９のアノードに接
続される。このコンデンサ１２７と抵抗回路１４１とで
ＣＲ時定数回路を構成する。なお、コンデンサ１２７の
両端には固定抵抗１４４が設けられるが、この抵抗１４
４は後述の抵抗１４５と協働してフィードバック制御を
行なわんとするためのものである。ＰＵＴ１２８のカソ
ードと定電圧ダイオード１１９のアノードとは、それぞ
れ、パルストランス１３１の１次巻線１３２の両端に接
続される。そして、ＰＵＴ１２８のゲートには、抵抗１
２９と１３０とによって分圧された一定バイアス電圧が
与えられる。したがって、このＰＵＴ１２８と、コンデ
ンサ１２７と、抵抗回路１４１とで発振回路を構成し、
ＣＲ時定数で定まる発振周期に応じてパルストランス１
３１の１次巻線１３２にパルス電圧を与える。したがっ
て、このパルストランス１３１の２次巻線１３３には、
そのパルス電圧が誘起され９．２次巻線１３３の一端は
、ダイオード１３５および１３６の直列接続を介してサ
イリスタ１０９のゲートに接続されると共に、ダイオー
ド１３７および１３８の直列接続を介してサイリスタ１
１０のゲートに接続される。

そして、その２次巻線１３３の他端はフットスイッチ１
１１に接続される。

なお、抵抗１２９と抵抗１３０との直列接続点とフット
スイッチ１１１との間に接続される抵抗１４５とダイオ
ード１４６との直列接続は、先の抵抗１４４と協働する
フィードバック経路で、サイリスタ１０９，１１０とダ
イオード１５０，１５１とにより構成される混合ブリッ
ジ回路を主回路とするモータ２００の駆動制御回路にお
いて、モータ２００の電機子２０１側へ電圧をフィード
バックするものである。なお、ダイオード１４６は、モ
ータ２００の駆動電圧がＰＵＴ１２８のゲートへ逆流す
るのを防ぐものである。ここで、第４図実施例の動作説
明に先立って、このフィードバック作用について説明す
る。

モータ２００が回転すると、とのモータ２００の一端す
なわち接続点Ｃには、このモータ２００の回転数に比例
した誘起電圧（逆起電力）が生じる。高速運転の場合に
は、この接続点Ｃに誘起される電圧は基準電圧すなわち
接続点にの電圧よりも高くなる。したがって、ダイオー
ド１４６は逆バイアスされ、抵抗１４５には電流が流れ
ない。

したがって、この高速運転の場合には、フィードバック
の作用は働かない。

そして、低速ないし極低速の運転の場合には、モータ２
００から接続点Ｃに生じる誘起電圧が小さくなる。そし
て、モータ２００の回転数がある一定値以下になると、
接続点Ｃの電圧が接続点にの電圧より小さくなる。した
がって、基準電圧点ｋから、抵抗１４５およびダイオー
ド１４６を介して、接続点Ｃに電流が流れる。そうする
と、この抵抗１４５に電圧降下が生じ、接続点にすなわ
ちＰＵＴ１２８のゲートの電圧が小さくなる。そのため
に、このＰＵＴ１２８を含むＣＲ時定数回路の充放電周
期が短かくなる。応じて、サイリスタ１０９，１１０の
導通角が進む。抵抗１４５の電圧降下はモータ２００が
低速になればなるほど大キくなり、したがって、たとえ
ば１０　ｒｐｍのような極低速域においても実用上十分
なトルクおよび回転安定性を得ることができる。

ここで、ＣＲ時定数回路に含まれる放電抵抗１４４につ
いて説明する。この放電抵抗１４４は、ＰＵＴ１２８の
利得変化が最も敏感なバイアス点を設定するのに非常に
有効である。したがって、このような装置の設計が容易
に行なわれ得る。すなわち、この放電用抵抗１４４を接
続することにより、発振コンデンサ１２７の充放電が速
やかに行なわれ、低速ないしは極低速の回転域における
導通角の変化がより拡大される。すなわち、ＰＵＴ１２
８がゲート電圧の変化に対してより敏感に作用すること
になり、その結果、極低速においても十分なフィードバ
ックがかかることになる。

以上のような構成において、以下に第４図実施例の動作
について説明する。

まず、高速モードについて説明する。高速モードの場合
には、モード切換えスイッチ１４２を接点１４２ｈ側に
切換える。したがって、低速モードのためのスイッチン
グトランジスタ１２２はオフのままであり、高速モード
のためのスイッチングトランジスタ１２２のみがオンと
なる。したがって、抵抗回路１４１に含まれる固定抵抗
１２１′は無効化されてい・。したがって、抵抗回路１
４１では、固定抵抗１２０および１２１の並列回路とフ
ットコントローラペダル１４０に連動する可変抵抗器１
２５および半固定抵抗器１２６の並列回路の直列接続が
有効化される。すなわち、固定抵抗器１２０および１２
１の抵抗値をそれぞれ”１２０　および”１２□とし、
可変抵抗器１２５および半固定抵抗器１２６の抵抗値を
それぞれＲ１□５およびに０２６とすると、高速モード
における抵抗回路１４１の合成抵抗値は、次式（１）で
与えられる。

したがって、ＰＵＴ１２８は、抵抗回路１４１の抵抗値
ＲＨとコンデンサ１２７によって定まるＣＲ時定数に依
存した周期で、発振を開始する。

そして、その発振パルスがパルストランス１３１を介し
てサイリスタ１０９および１１０のゲートパルスとして
与えられる。したがって、サイリスタ１０９および１１
０が導通し、その出力（脈流）がスイッチ１１１を介し
てモータ２００の一方端子に与えられる。モータ２００
の他方端子２０５は接地電位に接続されているので、フ
ットスイッチ１１１の閉成に応じてモータ２００を含む
電源閉ループが構成され、モータ２００が駆動される。

なお、このときペダル１４０の踏込みに応じて可変抵抗
１２５の抵抗値が変わるため、発振周期もそれに応じて
変わり、サイリスタ１０９および１１０の導通位相もま
たそれに応じて変わる。

したがって、ペダル１４０の踏込みに応じて、モータ４
１の回転速度が調整され得る。しかしながら、可変抵抗
１２５の抵抗値が最小になっても、固定抵抗１２０およ
び１２１の作用によって、最大可能導通角は成る一定に
制限され、結局この高速モードにおいては、たとえば６
０ないし１５００ｒｐｍの範囲で回転速度が制御され得
る。

次に、低速モードについて説明する。低速モードにおい
ては、モード切換えスイッチ１４２が接点１４２１側に
切換えられる。したがって、抵抗回路１４１に含まれる
スイッチングトランジスタ１２２はオフのままであり、
スイッチングトランジスタ１２２′がオンとなる。した
がって、この低速モードにおいては、抵抗回路１４１の
合成抵抗値ＲＬは、次式（２）で与えられる。

・・・（２） ただし、ｋ□２□′は固定抵抗１２１′の抵抗値である
Ｏ 上記（２）式と（１）式との対比から明らかなように、
低速モードにおける抵抗回路１４１の合成抵抗値ＲＬは
高速モードの合成抵抗値ＲＨに比べてより小さいものと
なる。したがって、フットコントローラペダル１４０の
ような調節器の操作におけるロストモーションが増大す
ることなく、ｌｌ３ｖ！Ｊの線Ｂに示すように、ペダル
の踏込み量に対して速度変化が滑らかでかつ安定的に制
御される。

すなわち、第２図に示す従来一方法では、高速モトの合
成抵抗値をＲＨは小さい高速制限用抵抗値と大きいフッ
トコントローラ抵抗値の合成されたものとなり、したが
って高速モードではサイリスタ１０９および１１０の導
通角は最適値であるのに対し、低速モードの合成抵抗値
ＲＬは大きな高速制限抵抗値と大きなフットコントロー
ラ抵抗値との合成されたものとなり、したがってＰＵＴ
Ｉ２８における発振周期が長くなり、そのためにサイリ
スタ１０９および１１０の導通角が遅れ、結果的に第２
図に示すようなロストモーションの増くを招来するので
ある。これに対して、この発明では、高速モードにおけ
る合成抵抗値ＲＨは従来方法と同じであるが、低速モー
ドにおける合成抵抗値ＩＬ、が大きな高速制限抵抗値と
小さなフットコントローラ抵抗値の合成されたものとな
り、したがって、ＰＵＴ１２８の発振周期は高速モード
であるか低速モードであるかにかかわらず最適なものと
なり、したがってサイリスタ１０９および１１０の導通
角もまた最適値として得られる。したがって、この発明
によれば、ロストモーションの増大がないのである。

なお、第４図に示すモード切換えスイッチ１４２は、ミ
シンの直線縫い（およびジグザグ縫い）と飾り模様縫い
との切換え手段に連動して切換えられるようにしてもよ
く、またミシンのパターン選択時にそれぞれの縫いパタ
ーンと速度モードを予め定めた組合せによって選択的に
連動させるようにしてもよい。

さらに、第４図実施例では、第１および！Ｊ２のスイッ
チング手段としてトランジスタ１２２および１２２′を
用いた。しかしながら、これは、第５図に示すような機
械的なスイッチング手段に置換えられてもよい。すなわ
ち、第５図では、第４図のスイッチングトランジスタ１
２２に代えてスイッチ１４Ｂを用い、スイッチングトラ
ンジスタ１２２′に代えて１４９を用いる。そして、こ
れらスイッチ１４８および１４９は相補的にモード切換
えスイッチと連動されるようにすればよい。

以上のように、この発明によれば、低速モードにおいて
もいわゆるロストモーションが増大することなく、しか
もフットコントローラなどの調節器による速度変化も滑
らかでかつ安定したものとなる。したがって、操作者に
よる速度制御操作が低速モードにおいても高速モードと
同じように行え、操作者に戸惑いや違和感を与えること
はなく、しかも容易にある一定の所望速度を維持するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の詳細な説明するためのミシンの一般
的なペダルの踏込み置に対する回転速度の基本的な関係
を示すグラフである。第２図は従来方法における低速モ
ードの際のペダル踏込み量に対すり速度の関係を示すグ
ラフである。第３図はこの発明の詳細な説明するための
かつペダル踏込み量に対する速度を示すグラフである。 第４図はこの発明の一実施例を示す回路図である。第５
図は抵抗回路１４１の変形を示す要部回路図であるＯ 図において、１０９，１１０はサイリスタ、１２２詔よ
び１２２′はスイッチングトランジスタ、１２０　、１
２１　、１２１’は固定抵抗器、１２５は可変抵抗器、
１２６は半固定抵抗器、１４１は抵抗回路、１４２はモ
ード切換えスイッチ、１２７はコンデンサ、１２８はＰ
Ｕ’ｌ”を示す。 μりＩＬ踏υ、斗量 ミシン”）しヱ所ルＮ壽１１ 次タル踏込み匙 拓５図

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）ミシン本体に設けられる駆動用モータを制御する
   ためのフットコントローラを含む、電動ミシンの速度制
   御装置であって、 交流電源、 前記フットコントローラに設けられて前記交流電源を受
   ける整流回路、 前記ミシン本体または前記フットコントローラに設けら
   れて、前記整流回路出力に基づいて、高速モードのため
   の第１の電圧の発生を有効化するための第１のスイッチ
   ング手段と低速モードのための第２の電圧の発生を有効
   ４６する第２のスイッチング手段とを含む駆動電圧発生
   手段、および前記ミシン本体に設けられて前記第１詔よ
   び第２のスイッチング手段のいずれか一方を選択的に有
   効化するためのモード切換手段を備える、電動ミシンの
   速度制御装置。
2. （２）前記フットコントローラはペダルを含み、前記駆
   動電圧発生手段は 前記整流回路出力を受けて前記ペダルの踏込みに応じて
   その導通角を変化させる導通角変化手段と、 前記導通角変化手段による最大可能導通角を前記第１ま
   たは第２のスイッチング手段のスイッチングに応じて切
   換える最大導通角切換手段を含む、特許請求の範囲第（
   １）項記載の電動ミシンの速度制御装置。
3. （３）前記導通角変化手段は前記ペダルに応じてそのＣ
   Ｒ時定数が変化される時定数回路を含み、前記最大導通
   角切換手段は前記ＣＲ時定数回路のＣおよびＫの少なく
   とも一方の値を切換える、特許請求の範囲第（２）項記
   載の電動ミシンの速度制御装置。
4. （４）前記導通角変化手段は前記ＣＲ時定数回路と協働
   する発振回路を含み、前記発振回路出力に応じて前記導
   通角を特徴する特許請求の範囲第（３）項記載の電動ミ
   シンの速度制御装置。
5. （５）前記発振回路は コンデンサと、 前記コンデンサに並列に接続されてこのコンデンサの充
   放電を制御する電圧応答スイッチング素子と、 前記コンデンサに並列接続される導通角制御抵抗回路と
   を含み、 前記最大導通角切換手段は前記コンデンサの容量および
   前記導通角制御抵抗回路の抵抗値の少なくとも一方を切
   換える、特許請求の範囲第（４）項記載の電動ミシンの
   速度制御装置。
6. （６）前記導通角制御抵抗回路は 前記ペダルに連動する可変抵抗器と、 前記可変抵抗器に直列接続される第１の固定抵抗器と、 前記固定抵抗器に並列接続される、第２の固定抵抗器と
   前記第１のスイッチング手段との直列接続と、 前記可変抵抗器に並列接続される、第３の固定抵抗器と
   前記第２のスイッチング手段との直列接続とを含む、特
   許請求の範囲第（３）項記載の電動ミシンの速度制御装
   置。
7. （７）前記第１および第２のスイッチング手段は前記モ
   ード切換え手段からの信号に応じて導通または遮断され
   る半導体スイッチング素子を含む、特許請求の範囲第（
   ６）項記載の電動ミシンの速度制御装置。
8. （８）前記駆動用モータは永久磁石モータである、特許
   請求の範囲第（１）項ないし第（７）項のいずれかに記
   載の電動ミシンの速度制御装置。
9. （９）前記駆動用モータは正逆転可能な直巻整流子モー
   タである、特許請求の範囲第（１）項ないし第（７）項
   のいずれかに記載の電動ミシンの速度制御装置。