JPS609473B2 - ミシン駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電磁クラッチと電磁ブレーキを有する電動機
と、この電動機により駆動されるミシンヘッドと、この
ミシンヘッドに内蔵された布送りを逆転させる返し縫い
用ソレノイドとを有する工業用ミシンの駆動装置に関す
るものである。

最近、工業用ミシンの制御技術は、急速な進歩をとげ、
縫製作業の能率向上は、著しいものがあり、また同時に
未熟練作業者でも均一かつ立派な縫製を行なうことが可
能となった。これはＩＣ、瓜１、さらにはマイクｏコン
ピュータへと年々進む半導体論理技術の進歩により、ミ
シンを制御するための多くのソレノィド、例えば返し縫
いソレノイド、糸切りソレノイド、糸払いソレノィド、
布押えソレノィド等をミシン速度及び針位置に関連づけ
て自在に制御できるようになったからに他ならない。し
かしながら、これら論理技術の進歩と裏腹に、ソレノィ
ドーこついては進歩の余地はほとんどなく、均一かつ高
能率なミシン駆動システムを構成する上に、このソレノ
ィドの遅れ及びこの不均一さが最大のネックとなってい
る。特に返し縫い用ソレノィドについては、この応答遅
れは、そのまま返し縫いの縫い目形成に現われるため、
致命的な問題となりがちである。

本発明は、この返し縫い用ソレノィドに着目し、この応
答遅れを電気的にカバーすることによって、良好なる返
し縫い縫い目形成を得ることを目的とするものである。
第１図に従来の一般的な動作パターンを示す。

この図に従い、返し縫いに主眼をおいて説明を行うと、
Ａはペダル操作を示しａ，が踏み込み位置を、ａ２が踏
み返し位置を示す。Ｂは速度パターンであり、ｓ，が低
速を、ｓ２が中遠を、ｓ３が高速をそれぞれ示す。Ｃは
返し縫い用ソレノィドに印加される電圧を示す。Ｄは針
下信号を示し、ｎ・〜ｎ９，ｎ，〜ｎ９′のパルスはミ
シン針が下位直にあることを何らかの手段で検出し、そ
の出力信号を示す。今、時刻らでべタルを踏み込むと、
ミシンは中遠ｓ２で回転を始める。返し縫い用ソレノィ
ドは動作していないので、布は正方向に送られ縫製され
る。図示しないカウンター回路で針下信号数をカウント
し、４つ目の針下信号凡で、返し縫いソレノィドを動作
させ布送りを逆転させる。その後４つ目の針下信号〜で
ソレノィドをオフさせ、布送りを再び正方向へ戻す。そ
の後、速度は高速に入り、高速縫製を行う。時刻ら‘こ
到りペダルを踏み返すと、ミシン速度はただちに低速に
移行し、時刻りこ到り、針下信号ｎ，′を検出した時点
で再び返し縫い用ソレノィドを動作させ布送りを逆転さ
せる。時刻はこ到り、４つ目の針下信号ｎ４′を検出し
た時点でソレノィドをオフし、布送りを正回転に戻す。

さらに４つ目の針下信号を検出した時点、時刻ｔ６に到
り、低速に移行せしめ、次の針下信号山′を過ぎた後、
図示しない糸切動作を行った後、針は上位暦にてミシン
は停止する。以上が前返し縫い及び後返し縫い共に４縫
い目とした場合の一般的な縫製動作である。

これによる縫い目パターンを模擬的に示したのが第２図
である。これで前返し縫いに於ては、、 ｎ，点とｎ９
点が、また後返し縫いに於ては、ｎ，′点とｎｓ′点が
進行方向に完全に一致することが、最大の命題である。
今、３縫い目が形成された時点、時刻けこてソレノィド
‘こ電圧を与えるが、ソレノィドの応答遅れに依り、布
はさらに１針正方向へ送られ、第２図に示すように４縫
い目が形成される。

またｎ６，ｎ７，ｎ８とろ縫い目を形成した時点、時亥
比２にてソレノィドはオフさせるが、さらに１針逆方向
へ布送りされ、結果的に第２図に示すように４縫い目が
形成される。以上の説明は、前返し縫いの場合であるが
、後返し縫いに於てもほぼ同様の事情にあり、中遠縫製
に於ては、返し縫いソレノィドは、動作時、復帰時共に
電気信号に対して実際の動作は１針遅れる。１針遅れる
ことを前提として、返し縫いソレノィド‘こはオン、オ
フの電気信号を与える訳である。

従って前述のように良好な縫い目パターンを得るために
は、オン時、オフ時共ソレノィドは正確に１針遅れるこ
とが必要となる。ソレノィドの応答遅れ時間は、機械的
要素と電気的要素に分けて考えなければならないが、こ
こでは後者のみに焦点を当てて考察を進めることとする
。

先ずオン時の反応時間は、当然のことながら印加電圧の
関数となる。より早い応答を得るためには印加電圧を出
来るだけ高くし、いわゆる過電圧印加の状態で使用する
ことが好ましい。そうすると温度上昇の問題があり長時
間の連続使用には耐えなくなる。この問題の解決策とし
て、ソレノィドが吸引終了後、オン、オフの断続電圧を
与え、いわゆるチョッピング制御することは、従来より
一般に採用されている技術である。この回路を第３図に
、動作波形を第４図に示す。第３図に於て１は直流電源
、２はソレノィド、３はトランジスタ、５はフライホイ
ル用ダイオードをそれぞれ示す。第４図に於て、Ｅはト
ランジスタ３のベース４に与える信号、Ｆはソレノィド
２を流れる電流、Ｇはソレノィド２の動作をそれぞれ示
す。トランジスタ３がオフになると、ソレノイド２の電
流はダイオード５へ転流し、その結果、第４図日こ示す
ように、脈流状態となる。その場合、第３図の如くダイ
オード３に直列インピーダンスを挿入しないならば、オ
フ時の放電時定数は大きく、第４図Ｆに示すように、比
較的リップルの少ない電流波形が得られる。従ってチョ
ッピング動作中は、コイルのようなり等も比較的少なく
、良好な結果が得られる。一方、時刻ｔ４に到り、ソレ
ノィド２を復帰させるべく信号を与えた場合、当然のこ
とながら電流はゆるやかに減少し、その結果ソレノィド
２のオフ応答時間ｔ５−ｔ４は遅くなることになる。一
方、第５図に示すように、ダイオード５に直列にインピ
ーダンス６を挿入すると、放電時定数は小さくなり、ソ
レノィド２に流れる電流波形は第６図Ｆに示す如く比較
的リップルが大きく、ソレノイド２よりうなり音を発す
る危険性が増えると共にインピーダンス素子６での電力
損失も無視できない値になるという欠点を有する。

しかし、一方時刻しでソレノィド２を復帰させるべく信
号を与えた場合、そのオフ時遅れ時間ｔ５−ｔ４は当然
小さい値になり、第３図回路に比べれば、より良好な応
答特性が得られる。以上述べた内容を要約すると、フラ
イホイル回路に挿入するインピーダンス値を大きくする
程より良好な応答性が得られるが、逆に電力損失が大き
くなるとか、電流のリップル率が増えソレノイドよりう
なり音を発する等の欠点が生じ、これらを両立させるこ
とは困難であった。

本発明は、以上述べた従来技術に鑑み、電流のリップル
が少く、電力損失も少く、かつ応答性の良好なソレノィ
ド制御を含むミシン駆動装置を提供せんとするものであ
り、具体的実施例を示す第７図及び動作波形を示す第８
図に従って、以下詳細なる説明を行う。第７図に於て、
７及び８は直流電源であり、８は７より低い電源である
。

９は２入力のオアーゲート、１川まバッファゲートを示
し、１１及び１２はそれらの入力端子を示す。

１３，１４，１５，１６はそれぞれ抵抗器、１７，１８
はそれぞれコンデンサ、１９，２０はそれぞれダイオー
ド、２１はパルストランス、２２はサイリスタ、２３は
トランジスタ、２４は返し縫い用ソレノイド、２５は非
直線抵抗素子をそれぞれ示す。

第８図に於て、〔Ｈ〕は入力端子１１への入力電圧波形
、〔１〕は入力端子１２への入力電圧波形、〔Ｊ〕はソ
レノィド２４に流れる電流波形、（Ｋ〕はソレノィド２
４の動作をそれぞれ示す。今、時刻りこて入力端子１２
への入力電圧が日に立ち上ると、バッファ１０の出力も
日となるため、電源８より抵抗器１３及びパルストラン
ス２１の１次巻線を介して、コンデンサ１７に充電され
る。その時パルストランス２１の２次側に誘起される電
圧は、ダイオード１９で短絡され、サイリスタ２２のト
リガー信号とはなり得ない。同時にオアゲート９の出力
も日となり、抵抗器１４を介して電源８よりトランジス
タ２３はベース電流が流れ、このトランジスタ２３はオ
ンなる。これによりソレノィド２４には電源７より電圧
が印加され、ある遅れ時間の後、時刻ｔ２に到り、動作
完了する。次に時刻ら‘こ到り、入力端子１２への入力
電圧がＬに落ちることにより、トランジスタ２３のベー
ス電位がほぼＯＶになり、トランジスタ２３はオフとな
る。

一方、バッファ１０の出力がＬに落ちることにより、コ
ンデンサ１７の充電電荷は、パルストランス２１の１次
巻線を介して放電し、２次側に誘起した電圧は抵抗１５
を介してサィリスタ２２のゲートに流れ込み、このサィ
リスタ２２はトリガーされ、オンとなる。

これにより、トランジスタ２３がオンの時ソレノィド２
４に流れていた電流は、サィリスタ２２に転流し、その
電流はソレノィド２４のＲとＬで決まる時定数で減衰し
てゆく。

その時ダイオード２川こはほとんど電流は流れない。時
刻し‘こ到り、再び入力端子１２の入力電圧が日となる
とトランジスタ２３はオンとなり、ソレノイド２４には
電源７より電流が流れ込むと共に、サイリスタ２２は逆
バイアスされオフとなる。

従ってソレノィド２４に流れる電流は、第８図Ｊに示す
如く、リツプル波形となるが、これによりソレノイド２
４が断続したり、うなりが生じたりしないよう、チョッ
ピングデューティーは決められている。時刻ｔ‘こ到り
、入力端子１１の入力電圧が日になると共に、入力端子
１２の入力電圧がＬになる。

これによりバッファ１０の出力がＬになることにより、
サイリスタ２２にはトリガー信号が供給されるが、同時
にオアゲート９の出力が日となることにより、トランジ
スタ２３はオンとなりその結果サィリス夕２２はオンと
なれない。

同時にソレノィド２４には電源より電流が流れ込む。非
常に短い時間の後、時刻ｋ‘こ到り、入力端子１１の入
力電圧がＬ‘こ落ちることにより、トランジスタ２３は
オフとなる。その時サィリスタ２２には、トリガ−パル
スが与えられないため、オンになれない。従って、ソレ
ノィド２４のフライホイル電流は、ダイオード２０を介
して、非直線抵抗素子２５に流れ込むことにより、ソレ
ノィド２４の電流は非常に早く減衰し、時刻ｔ７に到り
消滅する。トランジスタ２３オフ時のソレノイド２４の
放電時定数は、サィリスタ２２がオンの場合に比べはる
かに小さい値となる。入力端子１１に印加されるパルス
時間制６−ｔ５はサイリスタ２２をターンオフさせるに
必要な時間をとればよく、１００仏Ｓ前後の非常に短い
時間である。時刻ら‘こ到り、ソレノィド２４は、機械
的遅れの後完全に復帰する。

ソレノィド２４の復帰応答時間ｔ８−ｔ５は、比較的短
い時間であり、良好な応答特性が得られる。抵抗１６と
コンデンサ１８は、チョッピングの各サイクル毎にサィ
リスタ２２がオンになる時「そのターンオン時間（数一
Ｓ）の遅れがあり、その時、非直線抵抗素子２５に電流
が流れ込むことを防止するために挿入されたものである
。本発明により、発明者らの実験に依れば、返し縫い用
ソレノィドの応答性は、動作時、復帰時共に約３仇ｓと
なった。

勿論、ソレノィドの過熱、うなり等の悪影響は全く見ら
れなかった。またソレノィドの応等性は、電気信号に対
し１縫い目遅れるとの前提で、針数カウント制御を行っ
たミシン駆動システムにて縫製試験を行い、第２図に示
したような縫い目パターンを観察した結果、前返し縫い
に於けるｎ，点と〜点及び、後返し縫いに於けるｎ，′
点とｎ９′とは共に完全に一致し、非常に良好な結果が
得られた。試みに、ソレノィド復帰時もサィリスタに放
電する回路でソレノィドの応答時間を測定した所、約５
０のｓとなり、これは約２縫い目の遅れとなり、また、
そのばらつきも大きく、当発明は顕著な効果があること
が明らかとなつた。以上の説明は、返し縫い用ソレノィ
ド‘こ本発明を適用する場合のみについて述べたが、応
答性の良好なる特性を有する必要が生じた場合には、そ
の他のソレノイド、例えば、糸切り用ソレノィド、糸払
い用ソレノイド、糸ゆるめ用ソレノイド、布押え用ソレ
ノィド等にも、本発明をそのまま適用することが可能で
ある。

また、チョツピング時のソレノイドオフ時電流を流す半
導体スイッチ素子は、サィリス夕の場合のみについて述
べたが、これは簡単な回路変更で例えばトランジスタ等
、他の半導体に置きかえることが可能である。

またソレノィド復帰時の電流を流すインピーダンス素子
として、非直線抵抗素子のみについて述べたが、トラン
ジスタの耐電圧が許せば、一般の抵抗器におきかえるこ
とも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の一般的なミシンの動作パターン図、第２
図は前返し縫い、後返し縫い、後返し縫い共４縫い目に
設定した場合の一般的な縫い目パターン図、第３図及び
第５図は従来のソレノィド駆動回路図、第４図及び第６
図はそれらの動作波形図、第７図は本発明の一実施例を
示す回路図、第８図は第７図に示す一実施例による動作
波形図である。 ７，８・・…・直流電源、２２…・・・半導体スイッチ
素子（サィリスタ）、２３…・・・トランジスタ、２４
……返し縫い用ソレノィド、２５……インピーダンス素
子（非直線抵抗素子）。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電動機により駆動されるミシンヘツドと、該ミシン
   ヘツドに内蔵された布送りを逆転させるための返し縫い
   用ソレノイドと、前記ソレノイドを駆動するためのトラ
   ンジスタと、これらを駆動するための直流電源回路とを
   有するミシン駆動装置に於て、前記ソレノイドと前記ト
   ランジスタの直列回路を前記直流電源回路に接続し、前
   記トランジスタを、前記ソレノイドが動作するに充分な
   る時間オンさせた後、オン、オフを繰り返すよう構成し
   、かつ前記ソレノイドと並列に、半導体スイツチ素子と
   インピーダンス素子の並列回路を接続し、前記トランジ
   スタのオフと同期して前記半導体スイツチ素子をオンさ
   せる手段、および前記半導体スイツチ素子のオンを禁止
   する手段を具備してなるミシン駆動装置。 ２ 前記トランジスタのオン、オフ期間中の前記ソレノ
   イドのオフ時放電電流は、前記半導体スイツチ素子へ流
   し、前記ソレノイドを復帰させるときのソレノイドオフ
   時放電流露流は、前記インピーダンス素子に流すよう構
   成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のミ
   シン駆動装置。