WO1985003958A1 - Device for driving a sewing machine - Google Patents

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WO1985003958A1
WO1985003958A1 PCT/JP1985/000087 JP8500087W WO8503958A1 WO 1985003958 A1 WO1985003958 A1 WO 1985003958A1 JP 8500087 W JP8500087 W JP 8500087W WO 8503958 A1 WO8503958 A1 WO 8503958A1
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sewing machine
motor
detector
command signal
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PCT/JP1985/000087
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French (fr)
Inventor
Takashi Dohi
Nobuho Shibata
Kenichi Ohara
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05B—SEWING
    • D05B69/00—Driving-gear; Control devices
    • D05B69/22—Devices for stopping drive when sewing tools have reached a predetermined position
    • D05B69/26—Devices for stopping drive when sewing tools have reached a predetermined position with automatic means to reduce speed of drive, e.g. in one or more steps
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/06—Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed

Definitions

  • the present invention relates to a sewing machine driving apparatus, and more particularly to a driving apparatus for an industrial sewing machine that performs variable speed operation including driving stop of the sewing machine and stops a sewing needle at a fixed position.
  • FIG. 1 Conventionally, a drive motor shown in FIG. 1 has been used for a sewing machine drive device.
  • This drive motor has a structure in which an induction motor is integrated with a clutch and brake mechanism.
  • Induction drive shaft 1 ⁇ 1 Oyo full line e is coupled to Bisore Lee le 1 0 2 and the click latches friction plate 1 03 of the electric motor is continuously rotated, the rotational energy to the off La Lee Ho Lee le 1 O 2 We are saving.
  • Each La Lee training 1 0 8 together with the clutch movable disk 1 0 4 and movable brake disc 1 0 5 can slide over the spline 1 0 7 press-fitted to the output shaft 1 0 6 Jikukata direction, 1 ⁇ 9 It is attached. Now when the clutch electromagnet 1 1 O is excited, magnetic flux
  • the flywheel provided in the drive motor must have a large outer diameter and a large weight due to the necessity of increasing the rotary energy, which hinders the reduction of the size and weight of the drive motor. Disclosure of invention
  • the present invention relates to a driving motor comprising a driving motor, a speed detector, a sewing machine position detector, a speed control means and a sewing needle position control means, wherein the driving motor is
  • the rotor consists of a brushless motor that has a permanent magnet and switches the energization phase of the stator windings according to the position of the rotor.
  • the speed command generated based on the operation of the machine pedal The speed of the electric motor is controlled by comparing the speed signal with a speed detection signal detected by the speed detector, and a stop command signal generated based on the operation of the sewing machine pedal and a signal of the machine needle position detector are generated.
  • the position signal is used to reversely brake the motor so that the sewing machine ⁇ stops at a predetermined position.?, The friction part is eliminated to extend the life, and the motor is stopped when the machine stops. Stop •
  • the use of high-response motors improves speed stability and the stopping position accuracy of the sewing machine needle, and reduces the size and weight by eliminating the clutch / brake section and flywheel. .
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional drive motor
  • FIG. 2 is a perspective view showing a configuration example of a machine provided with the sewing machine drive device of the present invention
  • FIG. 3 is a drive motor of the present invention.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing the drive section of the present invention
  • FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the distribution circuit of the present invention
  • FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the distribution circuit of the present invention. Shows control circuit
  • Fig. A is an O timing chart for explaining the operation of the circuit of Fig. 6, and Fig. 8 is a sewing machine head showing a second embodiment of the present invention. It is sectional drawing.
  • FIG. 2 shows an entire configuration of an industrial sewing machine having a sewing machine driving device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a sewing machine head set on the sewing machine 2.
  • 3 is a position detector for detecting the position of the sewing machine, which is mounted on the sewing machine head 1.
  • a driving motor 40 is a brushless motor mounted on the lower surface of the sewing machine table 2, and drives a sewing machine shaft (not shown) via a belt 5.
  • Reference numeral 6 denotes a needle position signal from the position detector 3 and a command signal generated in response to the depression and depressing of the sewing machine pedal 7, and receives various solenoids of the driving motor 4 and the sewing machine (not shown). )
  • FIG. 3 is a sectional view showing the structure of the driving motor 4.
  • Reference numeral 8 denotes a mounting base that is mounted on the machine 2 and is provided on the frame 9 on the body.
  • 1 O is a stator core attached to the inner surface of the frame 9 , around which the stator winding 11 is wound.
  • 1 2 Bed the shaft end protruding outside off Les Ichimu 9 - Li one Motashi catcher oice that (not shown) is attached, instrumentation 3 ⁇ 4 the ball bearing to full rate arm 9 and bracket 1 3 1 4, and is rotatably supported at 1 5.
  • 1 6 is a rotor yaw click we leave for formed by laminating many steel plates, is fixed to the sheet catcher oice 1 2.
  • the permanent magnet-1 7 constituted by arranging a permanent magnet constituting a rotor with rotor yoke 1 6 are bonded and fixed to the outer peripheral surface of the rotor yaw click 1 6, the arc-shaped four permanent magnet pieces of the-ring shape are doing.
  • the permanent magnet-1 7 is magnetized in the radial direction in FIG. 3, and constitutes the rotor of a four-pole ⁇ .
  • the permanent magnet 1 is positioned and held by the support plates 18 and 19, and the outer periphery is surrounded by a reinforcing tape 2 # made of an insulator.
  • 2 1 is a sheet catcher oice 1 2 integral with 3 ⁇ 4 connection speed detecting permanent magnet which rotates, is multipolar magnetized.
  • FIG. 4 shows a drive circuit of the driving motor 4.
  • the stator winding 11 is composed of three-phase windings of R, S, and T phases.
  • 25 3, 25 b, and 250 are position detecting elements for detecting the magnetic pole position of the rotor, that is, the magnetic pole position of the permanent magnet 23 for detecting the rotor position.
  • Bruno, 'Wah preparative La Njisuta 1 ⁇ , T 2, T 3 , ⁇ 4, ⁇ 5, ⁇ 6 is connected to Sanshobu Li Tsu-shaped, stator winding 1 1 of each phase of the output unit is the winding pixels respectively connected, each power preparative transistors in full line Hui Le die Haut de in parallel, D 2, D 3, D 4, D 5, D 6 are connected.
  • Position detecting element 2 5 a, 2 5 b, 2 5 C detection signal is inputted to distribution circuit 2 9 constitute earthenware pots by driving a predetermined Pawa one preparative transistor via the amplifier circuit 3 0.
  • FIG. 5 shows the details of the distribution circuit 29 in a time chart.
  • Sections 1 to 6 show the case where a forward rotation torque is generated, and Sections 1 to 6 show the case where a reverse rotation torque is generated.
  • the ⁇ T 6 and corresponds to the Pawato La Njisuta in Figure 4, the hatched portion indicates the ON state of the bets la Njisuta.
  • e R , e S , and ⁇ indicate the voltages applied to the R, S, and T phases of the stator winding, respectively.
  • Each section represents the position of the rotor with respect to the stator, and section 1 and the section have the same rotor position.
  • each transistor is shown in a fully energized state in each section, but in actuality, as will be described later, PWM control is performed based on speed and position signals. As a result, the average voltage E applied to the stator winding changes, and the rotational torque in the forward or reverse direction is controlled.
  • FIG. 6 is a control circuit diagram of the machine driving device of the present invention.
  • Reference numeral 31 denotes a sewing machine pedal for issuing a speed command and a command for stopping the fixed position of the sewing machine needle, and corresponds to the sewing machine pedal in FIG. 3 2 is a speed command unit, at the time of depression of the Mi Shinpedaru 3 1 outputs a signal corresponding to the depression of the pedal ⁇ , then when that ⁇ the Mi Shi Npedaru 3 1 to the neutral position generates a predetermined speed command signal.
  • 3 3 is a position command device for stopping the fixed position, and after depressing the sewing machine pedal 31 and then returning to the neutral position, a position command signal e serving as a stop command signal when the rotation speed reaches a predetermined low speed.
  • C 3 4 which generates 2 is a comparison circuit which compares the speed command signal ⁇ with the speed detection signal e 3 , and compares the position command signal ⁇ 2 ′ with the ⁇ position detection signal e 4, and calculates the difference signal e 5 Output.
  • 3 5 is an amplifier for amplifying the difference signal e 5 to be output from the comparator circuit 3 4.
  • 3 6 is a PWM circuit (pulse width modulation circuit), Du of the voltage applied to the stator windings of the motor in accordance with the period and the difference signal e 5 of the transmitter 3 7 - changes the tee.
  • 3 8 is a determination circuit determines the sign of the difference signal e 5, to perform the rotational torque control of the forward or reverse direction. 3 9 in Fig. 4
  • the drive times approximately 4 1 configuration is as shown in Figure 4.
  • Reference numeral 42 denotes a sewing machine driving motor composed of a brushless motor, which drives the sewing machine s.
  • Sewing mechanism 43 with the configuration shown in FIG. 4 4 is a speed detector for generating a pulse having a frequency proportional to the rotational speed of the electric motor 4 2, shea catcher oice of the motor 4 2 generates a pulse when rotation 1 for example 3 6 O value.
  • ⁇ ⁇ is than zero Oh by the average value of the motor current, plus the current at the time of the normal rotation, minus denotes a current at the time of reverse braking.
  • V indicates the tillage speed of the machine shaft.
  • Voltage is sequentially applied to the stator winding of the predetermined phase selected in the path 39, and the machine is operated at a medium speed. stepping in t 2 to a position corresponding to the higher speed position to Mi Shi Npedaru the increased speed command signal sewing machine is operated at high speed.
  • the machine is operated at the shift speed in accordance with the depression amount of the pedal 31. Then, when you ⁇ the neutral position of the Mi Shinpedaru 3 1 at t 3, by the speed command unit 3 Ri predetermined by the in Aru storage circuit provided in the second low speed of the speed command signal e, and outputs Use Tsu DOO is, although the motor current I M in accordance with the difference signal e 5 is the output of the comparator circuit 34 is only I is controlled, in this case, the determination circuits 3 8 for the difference signal e 5 becomes a negative signal yo Ri braking torque voltage is applied to a predetermined phase of the stator windings selected by by the Hare distribution circuit 3 9 occurs, sewing machine speed is rapidly decelerated by shown in Ma.
  • the needle position detection signal e 4 is a signal that decreases stepwise every time the speed detection pulse signal P 2 is counted, and when the predetermined number of pulses, in this example, 4 pulses are counted, the needle position detection signal e 4 It is zero and 3 ⁇ 4 is, Mi Thin predetermined position, i.e. ⁇ at t 6. the position of the fourth pulse position from the detection pulse P 2 of t 5. 3 ⁇ 4 and in our above example counts a predetermined pulse number of the speed detection pulse signal P 2 braking current • has been described to zero, which starts by Ri braking ⁇ position detection pulse signal, the speed detection signal e 3 may be set to zero by Ri braking current to a two-fold zero.
  • the speed detector 4 4 is a motor 4 2
  • FIG. 8 is a structural sectional view of a machine head according to another embodiment of the present invention, in which the driving motor shown in FIG. 3 is incorporated in the machine head.
  • reference numeral 48 denotes an upper shaft of the sewing machine, which is connected to a lower shaft (not shown) via a belt 49.
  • Reference numeral 50 denotes a head frame, and the stator 52 of the motor 51 for driving is fixed to the inner periphery, and the rotor 53 composed of a permanent magnet is fixed to the upper shaft 48.
  • ⁇ motor 5 first loading of the present embodiment is a brushless motor, Ri by the combination of the control circuit shown in FIG. 6 '(illustrated 3 ⁇ 4), and enables the shift operation and ⁇ position location stop. 5 4 d emissions coder by Riruru 0 speed of optical, needle position, a detector of the rotor position, its rotational unit 5 5 is fixed to the upper shaft 4 S.
  • the purpose of detecting the rotor position is to switch the energization to each phase of the stator winding of the stator 52 according to the position of the rotor 53.
  • S 6 is a lubricating oil
  • 57 is an oil supply pipe
  • an oil pan section (3 ⁇ 4 in the figure below) provided at the lower part of the sewing machine. More than gold • are supplied to the bearing 5 8, after initially supplied to the stator 5 2.
  • the stator 5 2 cooled in this example, is supplied through the oil supply cord 5 9 into the bearing 5 8.
  • the drive motor is a brushless motor capable of variable speed operation and reverse braking operation, and the torque and power of the motor can be transmitted directly to the sewing machine without passing through the clutch and brake.
  • the sliding friction part of the io clutch and brake has been eliminated, dramatically improving durability.
  • the machine and the sewing machine drive can be easily attached to and detached from the sewing machine table, and the shafts and frames required for the drive motor are required.
  • the structure is simplified by sharing the mechanism and bearing with each mechanism of the sewing machine; 5

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  • Textile Engineering (AREA)
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Description

明 細 書
発明の名称
ミ シン駆動装置
技術分野
本発明は、 ミ シン駆動装置、 特にミ シンの駆動停止を含む可 変速運転およびミ シ ン針の定位置停止を行なう工業用ミ シンの 駆動装置に関するものである。
背景技術
従来、 ミ シン駆動装置には第1 図に示す駆動用電動機が用い られている。
この駆動用電動機は誘導電動機とク ラ ッ チ、 ブレーキ機構が 一体化された構造と つている。 誘導電動機の駆動軸 1〇1 およ びそれに結合されたフ ライ ホ イ ル 1 0 2 とク ラ ッ チ摩擦板 103 は連続回転し、 フ ラ イ ホ イ ル 1 O 2に回転エネルギを貯えてい る。 クラッチ可動ディ スク 1 0 4およびブレーキ可動ディスク 1 0 5は出力軸1 0 6に圧入されたスプラ イン 1 0 7上を軸方 向に滑動できると共にそれぞれラ イ ニング 1 0 8 ， 1 〇 9が接 着されている。 今クラッチ電磁石1 1 Oが励磁されると磁束
1 1 1 が発生し、 クラッチ可動ディスク 1 0 4は左方に移動し、 ライ ニング 1 〇 8が連続回転しているク ラッチ摩擦円板1 O 3 に圧接され、 フ ラ イ ホ イ ル 1 O 2の回転カはスプライ ン 1 O 7 を介して出力軸 1 0 6に伝達される。 次にブレーキ電磁石 112 が励磁されるとブレーキ可動ディスク 1 O 5は右方に移動し、 ライ ニング 1 0 9がブラケッ ト 1 1 3に固定しているブレーキ 摩擦円板 1 1 4に圧接され、 '出力軸 1 0 6は急速に停止する。 出力軸 1 O 6の回転力は通常ベルトを介してミ シンへッ ドに伝 達される。 ミ シンの速度制御は、 検出器で検出された速度信号 をフ ィードバック し、 クラッチ電磁石 1 Oの励磁電流を加減 することによ！）半クラッチ状態を生じせしめることによ 行 われる。 またミ シン針の定位置停止は検出器の針位置信号によ つてブレーキ電磁石 1 1 2を励磁することによ！）行なわれる。 近年、 工業用ミ シンの高機能化や自動ミ シンの発達によ Dこ の駆動用電動機も従来のように駆動停止だけでなく、 中間速度 で長時間運転される傾向が強く ¾つてきている。 第 1 図に示す 従来の電動機においては、 中間速度運転時は前述のようにライ
-ング 1 O Sを滑らせて半クラッチ状態で使用するため、 ラィ ニングの摩耗を促進し、 寿命に関して充分ではなかった。 この ラィユングは一般にはコルクを主成分とし、 ウ レタ ン等のパイ ンダと含浸オイルとよ ]? 、 摺動面に二硫化キリ ブデンを含 むグリ スを塗布する等の方法が実用化されてお 、 相当の長寿 命化が達成されているが定期的なグリス塗布またはライ ニング の交換を必要とする ¾どの限界があった。 また電磁石のリァク タ ンスが比較的大き ため、 クラッチ側においては速度の安定 性が悪く、 ブレーキ側では励磁電流の遅れによ irミ シン針の停 止位置がパラ ツキやすい欠 _点があつた。
前記の寿命を改善するために摩擦式クラッチを渦電流クラッ チに置き換えた方式が提案され一部に実用化されている。 この 方式は非接触 'でフライホイ ルの回転力を出力軸に伝達するため に前記のようなクラッチ寿命に関しては明らかに改善されたが 充分な制動力が得られないた'めブレーキ部は従来と同様の摩擦 式のブレーキを用いているためブ レーキ部の寿命においては進 展がなかった。 また渦電流発生部の熱変形.を防ぐため励磁電流 を制限しなければならず、 従って充分なト ルクを得られなかつ た。
さらにこれらの従来の方式はミ シンの駆動 ，停止に係わらず, 常時 動電動機を回転させねばならないため不必要る電力を消 費していた。 通常ミ シンの運転時間は 2 0〜 3 0 %であり、 残 りのァ 0〜 8 O %は電動機は空運転していることに り、 単相 4 O O Wの電動機においては約 1 O O Wの電力が無駄に消費さ れていた。
また駆動用電動機に設けられたフライ ホイ ルは回転エ ネルギ を大き くする必要性からその外径を大き く重量を重く し ¾けれ ば ¾らないため駆動用電動機の小形軽量'化の支障と っていた 発明の開示
本発明は、 駆動用電動機と、 速度検出器と、 ミ シン釺位置検 出器と、 速度制御手段およびミ シ ン針位置制御手段を備えたミ シ ン駆動装置において、 駆動用電動機と して回転子に永久磁石 を有し、 固定子巻線の通電位相を回転子の位置に応じて切 替 えるブ ラ シ レス電動機にて構成し、 ミ シ ンペダルの操作にもと づき発生する速度指令信号と前記速度検出器で検出した速度検 出信号の比較にて前記電動機の速度制御を行るい、 又、 前記ミ シンペダルの操作にもとづき発生する停止指令信号およびミ シ ン針位置検出器の釺位置信号によ り、 前記電動機を逆転制動し、 ミ シン釺を所定の位置に停止させるよ うにするものであ ]?、 摩 擦部を廃止して長寿命化し、 ミ シ ン停止時に電動機も停止させ • て省土 ネルギ化し、 高応答電動機により速度の安定性とミ シン 針の停止位置精度を高め、 ク ラ ッ チ · ブレーキ部およびフライ ホイ ルの廃止によ り小形軽量化を図るものである。
図面の簡単な説明 .
5 第 1図は従来の駆動電動機の構造を示す断面図、 第 2図は本 発明のミ シン駆動装置を備えたミ シ ンの構成例を示す斜視図、 第 3図は本発明の駆動電動機部の構造を示す断面図、 第 4図は 本発明のドライ ブ部を示す回路図、 第 5図は本発明の分配回路 の動作を示すタ ィ ムチ ャ ー ト 、 第6図は本発明の制御回路を示
! O すプロ ク図、 第ァ図は第 6図の回路の動作を説明するため O タ イ ムチ ャ ー ト 、 第 8図は本発明の第 2の実施例を示すミ シン へッ ドの断面図である。
発明を実施するための最良の形寧
以下本発明の一実施例を第2図〜第ァ図にもとづいて説明す
1 5 る O
第 2図は本発明の実施例におけるミ シン駆動装置を備えたェ 業用ミ シンの全体構成を示すものである。 1 はミ シ ンテ一プル 2上に設置され'たミ シンへ ッ ドである。 3はミ シンの釺位置を 検出する釺位置検出器で、 ミ シンヘッ ド 1 に取付けてある。 4 0 はミ シンテーブル 2の下面に取付けたブラ シ レス電動機よ ¾ る駆動用電動機で、 ベルト 5を介してミ シン軸（図示せず）を 駆動する。 6は釺位置検出器 3からの針位置信号およびミ シン ペダル 7の踏み込み、 踏み返しに応答して発生する指令信号を 受けて駆動用電動機 4やミ シンの各種ソ レノ ィ ド（図示せず） 5
¾どを制御する制御部である。 第 3図は前記駆動用電動機 4の搆造断面図である。 8はミ シ ンテ一ブル 2に取付けられる取付ベースであり、 フ レー ム 9に —体に設けられている。 1 Oはフ レー ム 9の内面に取付けられ る固定子鉄心で、 固定子巻線 1 1 が巻かれている。 1 2はフ レ 一ム 9外に突出する軸端にブ— リ 一 （図示せず）が取付けられ るモータシ ャ フ ト で、 フ レー ム 9およびブラケ ッ ト 1 3に装 ¾ した玉軸受 1 4 ， 1 5にて回転自在に支持されている。 1 6は 多数の鉄板を積層して構成して る回転子ヨー クで、 シ ャ フ ト 1 2に固定している。 1 7は回転子ヨ ー ク 1 6の外周面に接着 固定され回転子ヨーク 1 6と共に回転子を構成する永久磁石で、 円弧状の 4個の永久磁石片をリ ング状に配置して構成している。 この永久磁石 ·1 7は； 第3図において径方向に着磁され、 4極 镎造の回転子を構成している。 また、 永久磁石1 ァは、 支持板 1 8 , 1 9にて位置決め保持されると共に、 絶縁体よ りなる補 強テープ 2 Οにて外周が包囲されている。 2 1 はシ ャ フ ト 1 2 と一体と ¾つて回転する速度検出用永久磁石で、 多極着磁され ている。 2 2は速度検出用永久磁石 2 1 に対向して配置した磁 気抵抗素子よ り ¾る速度検出素子で、 前記永久磁石2 1 と共に 速度検出器を構成している。 2 3はシ ャ フ ト 1 2 と一体と ¾つ て回転する回転子位置検出用の永久磁石で、 回転子を構成する 永久磁石 1 7と極数を同一にし、 セ ンサ基板2 4に設けた 3個 のホール素子よ り ¾る位置検出素子 2 δ とで回転芋位置検出器 を構成している。 ' 2 6はプ リー力パーで、 フ レー ム 9に固定 している。 2 7は冷却用フ ァ ン 2 8を被うフ ァ ンカバ.一で、 ブ' ラケ ッ ト 1 3に取付けている。 第 4図は駆動用電動機 4のドラ イ ブ回路を示すものである。 固定子卷镍 1 1 は、 R相， S相 ， T相の 3相の巻線よ りなる。
2 5 3· ， 2 5 b ， 2 5 0は回転子の磁極位置、 即ち.回転子位置 検出用永久磁石 2 3の磁極位置を検出する位置検出素子である。 ノ、'ワー ト ラ ンジスタ 1 Γι ， T2 ， T3 ， Τ4， Τ5 ， Τ6が三相ブ リ ッ ジ 状に接続され、 その出力部に固定子巻線1 1 の各相の巻線がそ れぞれ接続され、 各パワー ト ランジスタに並列にフ ライ ホイ ル ダイ オー ド ， D2 , D3 , D4 , D5 , D6が接続されている。 位置 検出素子 2 5 a , 2 5 b ， 2 5 C の検出信号は分配回路2 9に 入力され、 増幅回路 3 0を介して所定のパヮ一ト ランジスタを 駆動するよ う構成している。
第 5図は分配回路 2 9の詳細をタイ ムチ ャ ー トで示したもの である。 区間 1 〜 6は正転トルクを発生させ'る場合、 区間 〜 は逆転ト ルクを発生させる場合をそれぞれ示している。 〜 T6は第 4図におけるパワート ラ ンジスタに対応するものであり、 斜線部はト ラ ンジスタのオン状態を示している。 eR , eS ， θχ はそれぞれ固定子巻線の R相、 S相、 T相に印加される電圧を 示しており、 斜線部は正または負電 Eの印加状態を示している。 各区間は固定子に対する回転子の位置を表わし、 区間 1 と区間 は同じ回転子位置である。 区間 2と 2 区間 3と ···'·…'も 同様である。 今、 区間 1 と を比較すると、 区間 1 においては ト ラ ンジスタ Ti と T6 がォンと ¾ つており、 各印加電圧は e R は正、 es は負であり、 正転ト ルクを発生する。 一方、 区間 1' においては、 ト ラ.ンジスタ T3 と T4 がオンであり、 eRは負、 es は正であり、 区間 1 と逆'の電圧が印加されるため逆転ト ル クが発生する。 これは一般の直流電動機において、 電源端子を 逆に接続して逆転制動させることと同じである。
第 5図においては説明を簡略にするため、 各々の区間におい て各ト ラ ンジスタは全通電した状態を記しているが、 実際には 後述するよ うに、 速度および位置の信号によ り P W M制御され， 固定子巻線の印加平均電 Eが変化し、 正または逆方向の回転ト ル ク制御される。
第 6図は本発明のミ シ ン駆動装置の制御回路図である。 3 1 は速度指令およびミ シ ン針の定位置停止指令を行 う ミ シンべ ダルであり、 第 2図における ミ シンべダルアに相当する。 3 2 は速度指令器で、 ミ シンペダル 3 1 の踏み込み時にはペダルの 踏み込み鼋に応じた信号を出力し， その後、 ミ シ ンペダル 3 1 を中立位に戾した時には所定の速度指令信号 を発生する。
3 3は釺定位置停止のための位置指令器で、 ミ シンペダル 3 1 を踏み込み、 その後中立位に戾した後、 回転速度が所定の低速 度に達した時に停止指令信号となる位置指令信号 e2を発生する c 3 4は比較回路であり、 速度指令信号 β，と速度検出信号 e3を、 また位置指令信号 β2 'と釺位置検出信号 e4をそれぞれ比較し、差 信号 e5を出力する。 3 5は増幅器であり、 比較回路3 4から出 力される差信号 e5を増幅する。 3 6は P W M回路（パルス幅変 調回路）であり、 発信器 3 7の周期と差信号 e5に応じて電動機 の固定子巻線に印加される電圧のデュ—ティを変化させる。
3 8は判定回路であり、 差信号 e5の正負を判定し、 正または逆 方向の回転 ルク制御を実行させる。 3 9は第 4図における
2 9に相当する分配回路であ'り、 回転子位置検出器 4 0からの • 信号と判定回路3 8からの信号を受けて第5図に示す如き出力 を ドライ ブ回珞 4 1 に与える。 前記 ドライ ブ回略4 1 の構成は 第 4図に示した通りである。 4 2はブラシレス電動機よ りなる ミ シン ¾動用電動機で、 第 3図に示す構成とるり、 ミ シンの縫 s. 製機構部 4 3を駆動する。 4 4は電動機4 2の回転速度に比例 した周波数のパルスを発生する速度検出器で、 電動機4 2のシ ャフ トが 1 回転すると例えば 3 6 O値のパルスを発生する。 4 5は F Z V変換器（周波数一電圧変換器）で、 速度検出器44 からの検出パ ルスをアナ口グ鼍の速度検出信号 e3に変換する。 to 4 6は光を用いた針位置検出器で、 針上位鼂と釺下位置に相当 する 2つの信号を ffi力する。 この針上位置と釺下位置に相当す る信号は、 ミ シ ン-の軸が 1 回転する毎にそれぞれ1個のパルス である。 4 7は演算回路であり、 釺位置検出器 4 6からのパル ス信号と速度検出器4 4からのパ ルス信号を演算し、 アナログ
I S 信号を出力する。
次に上記制御回路の動作を第ァ図のタィ ム チ ャ ー トを用いて 賛兑明する。 第ァ図において 〜 e5 は第 6図の各信号であり、 は釺位置検出器 4 6の検出パ ルス信号であり、 P2は速度検出 器 4 4の検出パ ルス信号を示す。 Ι κは電動機電流の平均値で 0 あ り、 プラスは正転時の電流を、 マイ ナスは逆転制動時の電流 をそれぞれ示す。 Vはミ シンの軸の回耘速度を示す。
今、 においてミ シ ンペダル 3 1 を中速位に対応する位置ま で踏み込むと、 速度指令信号 β， と速度検出.信号 e3の差信号 e5 に比例した電動機電流 I M が流れ、 この場合、 差信号 β5が正で 5 あるため判定回路 3 8によ り iE転トルクが発生するよ う分配回 — Θ―
路 3 9で選択された所定相の固定子巻線に電圧が順次印加され ミ シ ンは中速度で運転される。 t2においてミ シ ンペダルを更に 高速位に対応する位置まで踏み込むと速度指令信号 が上昇し ミ シンは高速度で運転される。
以上のよ うにペダル 3 1 の踏み込み量に応じてミ シ ンは変速 度運転される。 次に、 t3においてミ シンペダル 3 1 を中立位に 戾すと、 速度指令器 3 2に設けてある記憶回路によ り所定の低 速度の速度指令信号 e，が出力するよ うセ ッ トされ、 比較回路34 の出力である差信号 e5に応じて電動機電流 I Mが制御されるわ けであるが、 この場合、 差信号 e5が負の信号となるため判定回 路 3 8によ り制動トルクが発生するよ う分配回路 3 9で選択さ れた所定相の固定子巻線に電圧が印加され、 ミ シン速度はマに 示すよ.う t3から急激に減速し、 t4において低速 K運転となる。 ペダル 3 1 が中立位の状態でかつミ シン速度 Vが所定の低速度 に達した状態、 す ¾わち において位置指令器 3 3に設けた記 憶回路によ り、 停止指令信号である位置指令信号 e2がセ ッ トさ れる。 次に、 釺位置検出器4 6で検出される釺位置検出パ ルス 信号 Ρ τによ り低速の速度指令信号 β , はリ セ ッ トされ、更に釺位 置検出パ ルス信号 によ り演算回路 4 7がセ ッ トされ針位置検 出信号 e4を発生させる。 針位置検出信号 e4は速度検出パ ルス信 号 P2を計数する毎に階段状に低下する信号であり、 所定のパ ル ス数、 本例では 4 パルスを計数すると針位置検出信号 e4は零と ¾り、 ミ シ ンは所定の位置、 すなわち t5の位置から検出パルス P2 の4 パルス目の t6 .の位置で擰止する。 ¾お上記実施例では 速度検出パ ルス信号 P2の所定のパ ルス数を計数すると制動電流 • を零にする場合について説明したが、 これを釺位置検出パ ルス 信号 によ り制動を開始し、 速度検出信号 e3が零に つたこと によ り制動電流を零にしても良い。
お、 上記実施例においては、 速.度検出器 4 4は電動機 4 2
5 の回転速度を検出する搆成としているが、 ミ シン軸の回転速度 を検出するよ うに構成してもよいものである。 また、 速度検出 器 4 4は磁気的に速度を検出する方式を用いているが、 これに 限らず光方式等を用いることも可能である。 さらに、 釺位置検 出器 4 6は、 光方式を磁気方式に代えてもよいものである。 l O 第 8図は本発明の他の実施例にかかるミ シ ンへ ッ ドの構造断 面図であり、 ミ シンヘッ ドに第3図に示す駆動用電動機を組み 込んだものである。
第 8図に於て、 4 8はミ シンの上軸であり、 ベル ト 4 9を介し て下軸（図示しない ）に連結されている。 5 0はヘッ ドフ レー t 5 ムで、 憨動用電動機 5 1 の固定子 5 2を内周部に固定し、 永久 磁石より る回転子 5 3は上軸 4 8に固定されている。 本例の 載勣用電動機 5 1 はブラシレス電動機であり、 第6図に示す制 御回路 '（図示し ¾ ） との組合せによ り、 変速運転及び釺定位 置停止を可能にしている。 5 4は光学式のエ ン コーダよ りるる 0 速度 ，針位置 ，回転子位置の検出器であり、 その回転部5 5は 上軸4 Sに固定されている。 回転子位置を検出する目的は回転 子 5 3の位置によ り固定子 5 2の固定子巻線の各相への通電を 切替えるためである。 S 6は潤滑油、 5 7は給油管であり、 ミ シンの下部に設けられたオイ ルパ ン部（図示し ¾ ） よ ボン 5 ブで汲み上げられた潤滑油 5' 6は、 一般には焼結合金より ¾る • 軸受 5 8へ供給されるが、 本例ではまず固定子5 2へ供給され. 固定子 5 2を冷却した後、 軸受 5 8へ給油紐 5 9を通じて供給 される。
産業上の利用可能性
5 以上の説明から明らかなよ うに本発明によれば次のよ う 優 れた効果が得られる。
(1) 駆動用電動機を変速度運転及び逆転制動運転可能なブラシ レス電動機と し、 電動機の回転力及び^動力をク ラ ツ チ及び ブレーキを介することなく直接ミ シンに伝達することができ， i o ク ラ ツ チ及びブレーキの摺動摩擦部を廃止し、 飛躍的に耐久 性が向上する。
(2) クラ ツチ · ブレーキ及びフ ラ イ ホイ ルの廃止によ り 、 小形 軽量化を実現し、 重量比でクラ ッチ式に比較して数十 軽減 できる。 - 5 (3) 直接駆動式であり、 ミ シン停止時は電動機も停止させるた め、 消費電力量が飛躍的に軽減できる。
(4) ブラシ レス電動機は永久磁石を用いるため、 電磁式クラ ツ チに比較して時定数を小さ くすることが可能で 速度の高安 定性及び高応答性を実現し、 ミ シン針の停止位置精度を高め0
ることができる。
(5) 駆動用電動機をミ シンヘ ッ ドに組み込むことによ り、 ミ シ ン及びミ シン駆動装置のミ シンテーブルへの脱着を簡便にし、 しかも、 駆動用電動機に本来必要な軸、 フ レー ム、 軸受をミ シンのそれぞれの機構と共用することによ 、 構成の簡略化；5
大幅る価格の低減が実現で'きる。 • (6) ミ シンの潤滑油として用いられていたも のを駆動用電動機 の冷却用に流用することによ り、 電動機冷却用のフ ァ ンが不 要と ¾ り、 冷却風が作業者に触れることによる不快感を解消 できる。
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Claims

• 請 求 の 範 囲
1 . 回転子に永久磁石を有し、 固定子卷線の通電位相を回転子 の位置に応じて切り替える ミ シン 動用のブラシ レス電動機と， ミ シ ン軸あるいは電動機の回転速度を検出する速度検出器と、
5 ミ シン釺の位置を検出する針位置検出器と、 速度指令信号およ び停止指令信号を発生させるためのミ シンペダルと、 前記ミ シ ンペダルの変位量に応答する速度指令信号と前記速度検出器で 検出した速度検出信号を比較して前記電¾機の回転速度を制御 する速度制御手段と、 前記ミ シ ンペダルの操作にもとづく停止
T O 指令信号および前記釺位置検出器で検出した釺位置検出信号に よ り、 前記電動機を逆転制動し、 ミ シン釺を所定の位置に停止 させる.針位置制御手段とを備えたミ シ ン駆動装置。
2 . 請求の範囲第 1項において、 針位置制御手段は針位置検出 パ ル ス信号によ り電動機の逆転制動を開始し、 速度検出器で検 5 出した速度検出パ ル ス信号の所定のパ ルス数を計数して逆転制 動を終了するミ シ ン駆動装置。
3 . 請求の範囲第 1 項において、 針位置制御手段は、 停止指令 信号によ り電動機の逆転制動を開始し、 速度検出器にて停止状 態を検出して逆転制度を終了する ミ シン駆動装置。
0
4 . 請求の範囲第 1 項において速度検出器は、 電動機の軸と一 体と ¾つて回転する速度検出用永久磁石と、 前記永久磁石に対 向して配置した磁気抵抗素子にて構成して ¾るミ シン駆動装置。
5 . 請求の範囲第 1 項において、 針位置検出器は、 光を用いた エ ン コーダにて構成してなるミ シ ン駆動装置。
5
6 . ミ シン軸を駆動するブラ'シ レス電動機よ り る駆動用電動 • 機と、 前記電動機の回転子位置を検出する回転子位置検出器と、 前記回転子位!置検出器からの信号にもとづき電動機の固定子卷 線の通電位相を切換える分配回路と、 ミ シ ン軸あるいは電動機 の回転速度を検出する速度検出器と、 ミ シン針の位置を検出す
5 る釺位置検出器と、 ミ シンペダルの操作にもとづき速度指令信 号を発生する速度指令器と、 前記ミ シンペダルの操作にもとづ き停止指令信号とるる位置指令信号を発生する位置指令器と、 速度指令信号と速度検出信号を、 また位置指令信号と位置検出 信号を比較し、 差信号を出力する比較回路と、 前記差信号に比 t o 例した電流を前記分配回路で選択された固定子巻線に流し、 前 記電動機を駆動する ドラィブ回路と、 俞記比較回路から出力さ .れる差信号の正負を判定し、 前記分配回路の動作モードを正転 ト ル ク.発生モ—ドと逆転ト ルク発生モ一 ドに切換え^判定回路 とを備え、 前記ミ シンペダルの操作にもとづく位置指令信号お
1 5 よび前記針位置検出器で検出した針位置検出信号により、 前記 電動機を逆転制動し、 ミ シン針を所定の位置に停止させるミ シ ン憨動装置。
7 . 請求の範囲第6項において、 位置指令器よ り発生する位置 指令信号により電動機の逆転制動を開始し、 速度検出器で検出 0 した速度検出パルス信号の所定のパルス数を計数して逆転制動 を終了する ミ シン ¾動装置。'
8 . 請求の範囲第 6項に いて、 位置指令器よ り発生する位置 指令信号によ り電動機の逆転制動を開始し、 速度検出器にて停 止状態を検出して逆転制動を終了するミ シン駆動装置。 .
25
9 . 請求の範囲第 6項 ^ ' 第 8項において、 位置指令器 • は、 ミ シンペダルを踏み込みその後に中立位に戾し、 電動機の 回転速度が所定の低速度に達したとき位置指令信号を発生する ミ シ ン駆動装置。
1 0 . 回転子に永久磁石を有し、 固定子巻線の通電位相を回転 5 子の位置に応じて切り替えるミ シン駆動用のブラシ レス電動機 と、 ミ シン軸の回転速度を検出する速度検出器と、 ミ シン針の 位置を検出する釺位置検出器と、 速度指令信号および停止指令 信号を発生させるためのミ シンペダル と、 前記ミ シンペダルの 変位鼋に応答する速度指令信号と前記速度検出器で検出した速 t o 度検出信号を比較して前記電動機の回転速度を制御する速度制 御手段と、 前記ミ シンペダルの操作にもとづく停止指令信号お よび前記釺位置検出器で検出した針位置検出信号によ 、 前記 電動機を逆転制動し、 ミ シン針'を所定の位置に停止させる釺位 置制御手段とを備え、 前記電動機の回転子をミ シンの上軸に固 定し、 前記電動機の固定子をミ シンのヘ ッ ドフ レーム内周部に 固定したミ シ ン駆動装置。
1 1 . 請求の範囲第 1 o項にお^て、 ミ シンの潤滑油の一部が 電動機を流動する潤滑油の供給機構を有するミ シン駆動装置。 0
5
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