JP2006034674A

JP2006034674A - ミシンのフットコントローラ

Info

Publication number: JP2006034674A
Application number: JP2004219917A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Hamashima; 英一浜島
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2004-07-28
Publication date: 2006-02-09
Also published as: WO2006011282A1; CN1993510A; US20070256618A1

Abstract

【課題】ミシンのフットコントローラ内に設けられたスイッチング素子が故障により短絡した場合には、縫製開始時におけるミシンモータの異常な高速回転を強制的に阻止できるようにすること。
【解決手段】
ミシンモータ１０の駆動回路１７に設けられた駆動開始スイッチ１８と、ミシンモータ１０の速度調節用可変抵抗器２６とこの可変抵抗器２６と協働するトライアック２８等を有する速度調節回路２５とを有するミシンのフットコントローラ１５において、駆動開始スイッチ１８がオフ状態においてトライアック２８が短絡したとき、ミシンモータ１０の駆動回路１７を遮断する遮断回路１９を設け、遮断回路１９は、ミシンモータ１０の駆動回路１７に直列接続された温度ヒューズ２０と、この温度ヒューズ２０を加熱可能に設けられ且つ駆動開始スイッチ１８に並列接続された電気抵抗２１とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ミシンのフットコントローラに関し、特にフットコントローラの故障によるミシンモータの異常な回転駆動を、縫製を開始する前段階で発見して未然に阻止するようにしたものに関する。

従来、刺繍ミシンや本縫いミシン等の各種のミシンにおいては、縫針を装着した針棒を上下動させる針棒駆動機構をアーム部に設けるとともに、全回転釜等の糸輪捕捉器をベッド部に備え、速度調節ツマミにより縫製速度を設定しておき、起動停止スイッチを操作すると、ミシンモータの駆動によりミシン主軸を介してこれら針棒駆動機構や糸輪捕捉器を調時させて駆動することにより、予め調節した縫製速度で、ベッド部上に載置した布地に実用模様や刺繍模様を形成できるようになっている。

ところで、縫製に供する布地を両手で添えながら縫製するような場合でも、縫製の開始や速度調節を手を使わずに指令できるように、フットコントローラが準備されている。この場合、フットコントローラから延びる接続コードの先端に有するプラグを、ミシン本体のジャックに接続しておけば、フットコントローラを踏み込み操作することで、縫製開始を指令でき、しかもその踏み込み量により縫製速度を変更できるようになっている。

例えば、特開昭５５−７１１８６号公報に記載の安全装置は、ミシンモータと、そのミシンモータを駆動制御する速度制御手段と、その速度制御手段に速度指令信号を供給する速度指令手段等を設け、ユーザーが速度指令手段のペダルを踏み込むことにより、内部に設けた可変抵抗器の抵抗値が変化するので、速度制御手段はその抵抗値に応じた速度指令信号である速度指令電圧を受け、速度指令電圧に応じた縫製速度となるように、ミシンモータを駆動制御するようにしてある。

ミシンモータを駆動制御する速度制御手段は、点弧制御回路、１対のサイリスタ（ＳＣＲ）等を設け、速度指令手段の可変抵抗器からの指令信号に基づいて、点弧制御回路で発生したパルス信号がサイリスタのゲートに入力されるときにサイリスタが点弧し、交流電源から供給される交流電流が１対のサイリスタを介してミシンモータに電力給されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、最近では、フットコントローラの電気的構成が簡単化され、図４に示すように、フットコントローラ１１５内部に、可変抵抗器１２６と、コンデンサ１２７と、抵抗１２９とダイアック１３０と、トライアック１２８等を図示のように配線した速度調節回路１２５が設けられるとともに、ユーザーにより踏み込み操作されたときに閉成する駆動開始スイッチ１１８を介設し、トライアック１２８のゲートへの点弧電圧により位相制御された位相で交流電源１１１の電流をミシンモータ１１０に供給して回転駆動する駆動回路１１７が設けられている。

このように構成されたフットコントローラ１１５において、トライアック１２８が正常なときには、ユーザーによりフットコントローラ１１５が踏み込み操作されたときに駆動開始スイッチ１１８が閉成され、フットコントローラ１１５の踏み込み量に応じて変化する可変抵抗器１２６の抵抗値に基づいて、トライアック１２８のゲートにダイアック１３０から入力されるインパルスの点弧位相が制御され、その位相制御された電流が、交流電源１１１からミシンモータ１１０に供給されるため、ミシンモータ１１０はフットコントローラ１１５の踏み込み量に応じた速度で回転する。
特開昭５５−７１１８６号公報（第６〜８頁、図１）

図４に示す従来のフットコントローラ１１５においては、駆動回路１１７に駆動開始スイッチ１１８を設けただけの回路構成であるため、トライアック１２８が故障により短絡したとき、ユーザーによるフットコントローラ１１５の踏み込み操作と同時に駆動開始スイッチ１１８が閉成されたとき、ミシンモータ１１０には、速度調節回路１２５の位相制御に関係なく、短絡したトライアック１２８を介して大電流が供給されるようになり、フットコントローラ１１５の踏み込みと同時にミシンモータ１１０が高速回転されるだけでなく、フットコントローラ１１５の踏み込み量による速度制御が無効化されること、等の不具合が生じる。

請求項１に係るミシンのフットコントローラは、ミシンモータの駆動回路に設けられた駆動開始スイッチと、ミシンモータの速度調節用可変抵抗器とこの可変抵抗器と協働するスイッチング素子とを有する速度調節回路とを有するミシンのフットコントローラにおいて、駆動開始スイッチがオフ状態においてスイッチング素子が短絡したとき、ミシンモータの駆動回路を遮断する遮断回路を設けたものである。

請求項２に係るミシンのフットコントローラは、請求項１の発明において、前記遮断回路は、ミシンモータの駆動回路に直列接続された温度ヒューズと、この温度ヒューズを加熱可能に設けられ且つ駆動開始スイッチに並列接続された電気抵抗とを有するものである。

請求項３に係るミシンのフットコントローラは、請求項２において、前記遮断回路は、前記温度ヒューズ内蔵のセメント抵抗からなるものである。

請求項４に係るミシンのフットコントローラは、請求項１〜３の何れかにおいて、前記スイッチング素子が、可変抵抗器に接続されたダイアックと、このダイアックでスイッチングされるトライアックとを含むものである。

請求項１の発明によれば、ミシンモータの駆動回路に設けられた駆動開始スイッチと、ミシンモータの速度調節用可変抵抗器とこの可変抵抗器と協働するスイッチング素子とを有する速度調節回路とを有するミシンのフットコントローラにおいて、駆動開始スイッチがオフ状態においてスイッチング素子が短絡したとき、ミシンモータの駆動回路を遮断する遮断回路を設けたので、スイッチング素子が故障により短絡した場合、ユーザーが縫製を開始する前段階で、駆動回路を強制的に遮断しておくことができる。

そのため、ユーザーがフットコントローラを踏み込み操作した場合でも、ミシンモータへの電流供給が行われず、ミシンモータの高速回転を確実に阻止することができる。更に、フットコントローラを踏み込みでミシンモータが駆動されないことから、フットコントローラの故障を、ユーザーに何ら影響を及ぼすことなく認識させることができる。

請求項２の発明によれば、前記遮断回路は、ミシンモータの駆動回路に直列接続された温度ヒューズと、この温度ヒューズを加熱可能に設けられ且つ駆動開始スイッチに並列接続された電気抵抗とを有するので、スイッチング素子が故障により短絡したとき、駆動開始スイッチに並列接続された電気抵抗に駆動電源からの電流が供給され、電気抵抗が発熱し、その発熱による加熱で温度ヒューズが溶断されるため、安価な温度ヒューズを設けるだけで、その温度ヒューズの溶断により駆動回路を強制的に且つ確実に遮断させることができる。その他請求項１と同様の効果を奏する。

請求項３の発明によれば、前記遮断回路は、温度ヒューズ内蔵のセメント抵抗からなるので、遮断回路を小型化でき、耐熱効果を高めることができ、しかも遮断回路のプリント基板への取付け作業を格段に簡単化させることができる。その他請求項２と同様の効果を奏する。

請求項４の発明によれば、前記スイッチング素子が、可変抵抗器に接続されたダイアックと、このダイアックでスイッチングされるトライアックとを含むので、交流電流の位相制御を、これらダイアックとトライアックにより、小型化を図りつつ、しかも回路構成の簡単化を図るようにして、実現させることができる。その他請求項１〜３の何れかと同様の効果を奏する。

本実施形態におけるミシンのフットコントローラは、ミシンモータの駆動回路に、温度ヒューズ内蔵のセメント抵抗からなる遮断回路を設け、スイッチング素子の故障により短絡した場合には、セメント抵抗の発熱による温度ヒューズの加熱溶断により、ミシンモータの駆動回路を強制的に遮断できるようにしてある。

先ず、図１に示すように、各種の実用模様を縫製可能な電動ミシンＭについて、簡単に説明する。この電動ミシンＭは、ベッド部１と、ベッド部１の右端部から立設された脚柱部２と、脚柱部２の上端からミシンベッド部１に対向するように左方へ延びるアーム部３を有する。ベッド部１には、送り歯を上下動させる送り歯上下動機構（図示略）及び前後動させる送り歯前後動機構（図示略）、下糸ボビンを収容し縫針６と協働する糸輪捕捉器（例えば、水平釜）、糸切り機構等が設けられている。

アーム部３には、下端に縫針６を装着した針棒５を上下動させる針棒駆動機構と、針棒５を布送り方向と直交する方向に揺動させる針棒揺動機構（図示略）と、天秤を針棒５の上下動に調時して上下動させる天秤駆動機構（図示略）等が設けられている。尚、送り歯上下動機構と送り歯前後動機構と針棒上下動機構と針棒揺動機構は、ミシンモータ１０によりミシン主軸を介して駆動される。

アーム部３の前面には模様表示窓８が設けられ、この模様表示窓８には、種々の実用模様の縫目模様が表示される。アーム部３の右側面には、図示しない模様選択ダイヤルが設けられ、その模様選択ダイヤルを回転させることで、複数種類の模様のうちから所望の模様を選択できるようになっている。

ユーザーが踏み込み操作可能なフットコントローラ１５は、その接続コード１６を介して脚柱部２の右側面に設けたジャックに接続可能になっている。フットコントローラ１５をこのように電動ミシンＭに接続した場合、フットコントローラ１５を踏み込み操作するだけで、縫製開始を指令でき、しかもその踏み込み量により縫製速度を変更できるようになっている。

次に、フットコントローラ１５について、図２に基づいて説明する。フットコントローラ１５は、図１に示すように、下側ケース１５ａと、この下側ケース１５ａに上下導可能に枢支された上側ケース１５ｂを有し、下側ケース１５ａに設けられたプリント基板（図示略）に、図２に示すように、駆動回路１７と、速度調節回路２５等が設けられている。ここで、ユーザーが上側ケース１５ｂを踏み込み操作することにより、駆動開始スイッチ１８がオンされるとともに、踏み込み量に応じてミシンモータ１０の回転速度を調節可能になっている。

先ず、駆動回路１７について説明すると、ミシンモータ１０に直接接続される第１接続線Ｌ１と、ミシンモータ１０に交流電源（ＡＣ１００Ｖ）１１を介して接続される第２接続線Ｌ２とが設けられている。第１接続線Ｌ１には、ミシンモータ１０の駆動開始を指令する駆動開始スイッチ１８と、温度ヒューズ２０とが直列状に介設されている。更に、駆動開始スイッチ１８に電気抵抗２１が並列接続されている。

ここで、電気抵抗２１はその抵抗値が大きく（例えば、1.8 ＫΩ）、これら電気抵抗２１と温度ヒューズ２０等から遮断回路１９が構成されている。但し、電気抵抗２１と温度ヒューズ２０とは接近状に配置してセメントで一体的に被覆してある。そのため、遮断回路１９は、温度ヒューズ２０内蔵のセメント抵抗からなっている。即ち、電気抵抗２１と温度ヒューズ２０とは非常に接近させてセメントで被覆しているため、電気抵抗２１が、例えば約100 °Ｃ以上に発熱した場合、その発熱により温度ヒューズ２０が溶断されるようになっている。

ここで、電気抵抗２１の抵抗値を設定する場合、最大抵抗値（電流が少なく発熱量が少なくなる抵抗値）として、周囲温度が０°のときでも、温度ヒューズ２０を溶断させるだけの発熱量を発生できる抵抗値を設定する必要が有り、また最小抵抗値（電流が大きく発熱量が大きくなる抵抗値）として、電気抵抗２１を流れる電流の大きさでミシンモータ１０が回転しないように、しかも発熱量が温度ヒューズ２０のＴｍ（Maximum Temperature Limit)に至らないように設定する必要がある。

ここで、Ｔｍは、温度ヒューズ２０の溶断温度よりも約１５°高い温度になっています。また、電気抵抗２１で発生した熱が温度ヒューズ２０に伝わるまでの時間遅れや、温度ヒューズ２０の溶断時間を考慮して、温度ヒューズ２０が溶断するときの電気抵抗２１の温度は、温度ヒューズ２０の溶断温度をかなり上回るように設定されている。

ところで、電気抵抗２１の抵抗値を小さくし過ぎた場合、温度ヒューズ２０の溶断温度よりも若干だけ大きい温度（例えば、約１５°）になることから、温度ヒューズ２０を溶断できず、温度ヒューズ２０の再導通が生じる可能性が有るため、電気抵抗２１の抵抗値を、正常時及び異常時の電流値、温度ヒューズ２０の溶断条件、ミシンモータ１０の駆動条件等を考慮して設定するように、注意を要する。

速度調節回路２５には、第１接続線Ｌ１に接続される第３接続ラインＬ3 と、第２接続線Ｌ２に接続される第４接続ラインＬ４とが設けられている。これら第３接続ラインＬ3 と第４接続ラインＬ４とに亙って、直列接続した可変抵抗器（例えば、最大抵抗値＝200 ＫΩ）２６及びコンデンサ（例えば、0.1 μＦ) ２７が設けられるとともに、トライアック２８が設けられている。

更に、可変抵抗器２６及びコンデンサ２７の接続点Ｐとトライアック２８のゲートＧ間に、直列接続した抵抗（例えば、10Ω) ２９とダイアック３０が介設されている。ここで、ダイアック３０は、印加された交流電圧が所定値を超えるときに鋭いインパルスを発生し、トライアック２８のゲートＧに供給するものです。

次に、このように構成されたフットコントローラ１５の作動について説明する。但し、可変抵抗器２６の抵抗値は、フットコントローラ１５が踏み込み操作されていない場合に最大値になっている。

ユーザーがフットコントローラ１５を踏み込み操作していない場合には、駆動開始スイッチ１８が開成状態であるが、駆動開始スイッチ１８に電気抵抗２１が並列接続されているため、交流電源１１からの電流が電気抵抗２１を経て駆動回路１７にごく僅か（１mA以下）だけ流れるが、この小電流では、電気抵抗２１の発熱が少なく、しかもコンデンサ２７への充電が少ないため、速度調節回路２５が作動せず、ミシンモータ１０が回転駆動されることはない。

縫製開始に際して、ユーザーによりフットコントローラ１５が踏み込み操作された場合、駆動開始スイッチ１８が閉成状態に切換えられる。この場合、交流電源１１からの電流は、第１接続線Ｌ１の駆動開始スイッチ１８と温度ヒューズ２０とを経て、更に速度調節回路２５の可変抵抗器２６を経てコンデンサ２７に充電される。

そのコンデンサ２７に充電される際の電圧が一定以上の電圧に達すると、ダイアック３０が導通状態となり、ダイアック３０からトライアック２８のゲートＧに鋭いインパルスが供給されるため、トライアック２８は点弧されて作動し、交流電流が第１接続ラインＬ１→第３接続ラインＬ３→トライアック２８→第４接続ラインＬ４→第２接続ラインＬ２による閉回路に供給されるため、ミシンモータ１０が回転駆動される。

次に、ユーザーによるフットコントローラ１５の踏み込み量が大きくなった場合、可変抵抗器２６の抵抗値が小さくなるため、図３に示すように、コンデンサ２７への充電時間が短縮され、トライアック２８が点弧される時期が早まるため、トライアック２８の導通時期が速くなり、ミシンモータ１０へ供給される電流値が増加してミシンモータ１０の回転速度が速められる。このように、フットコントローラ１５の踏み込み量に応じて可変抵抗器２６の抵抗値が変更され、トライアック２８の点弧時期変わることで位相制御が実行される。

ところで、ユーザーがフットコントローラ１５を踏み込み操作していない場合、つまり駆動開始スイッチ１８が開成状態のときに、トライアック２８が故障により短絡した場合、電気抵抗２１と温度ヒューズ２０を流れる交流電流が最大限に大きくなり、電気抵抗２１による発熱量が大きくなる。しかし、このときの交流電流はミシンモータ１０を回転させない程度の小電流であり、この小電流で電気抵抗２１が最大限に発熱するため、温度ヒューズ２０はその発熱を効率よく受けることになる。

このように、電気抵抗２１による発熱量が増加し、電気抵抗２１に接近して設けられた温度ヒューズ２０が電気抵抗２１の発熱を受けて加熱され、所定温度以上（例えば、約110 °以上）に達すると溶断される。その結果、駆動回路１７が遮断回路１９で遮断されるため、交流電流が、最早、ミシンモータ１０に供給されることはなく、フットコントローラ１５の踏み込みにより縫製が開始されるまでの、前段階で、駆動回路１７を強制的に遮断しておくことができる。

そのため、縫製開始に際してユーザーがフットコントローラ１５を踏み込み操作した場合でも、ミシンモータ１０への電流供給が行われず、ミシンモータ１０の高速回転を確実に阻止することができる。更に、フットコントローラ１０を踏み込みでミシンモータ１０が駆動されないことから、フットコントローラ１０の故障を、ユーザーに何ら影響を及ぼすことなく認識させることができる。

また、遮断回路１９は、ミシンモータ１０の駆動回路１７に直列接続された温度ヒューズ２０と、この温度ヒューズ２０を加熱可能に設けられ且つ駆動開始スイッチ１８に並列接続された電気抵抗２１とを有するので、スイッチング素子であるトライアック２８が故障により短絡したとき、駆動開始スイッチ１８に並列接続された電気抵抗２１に駆動電源からの電流が供給され、電気抵抗２１が発熱し、その発熱による加熱で温度ヒューズ２０が溶断されるため、安価な温度ヒューズ２０を設けるだけで、その温度ヒューズ２０の溶断により駆動回路１７を強制的に且つ確実に遮断させることができる。

また、遮断回路１９は、温度ヒューズ２０内蔵のセメント抵抗からなるので、遮断回路１９を小型化でき、耐熱効果を高めることができ、しかも遮断回路１９のプリント基板への取付け作業を格段に簡単化させることができる。

更に、スイッチング素子が、可変抵抗器２６に接続されたダイアック３０と、このダイアック３０でスイッチングされるトライアック２８とを含むので、交流電流の位相制御を、これらダイアック３０とトライアック２８により、小型化を図りつつ、しかも回路構成の簡単化を図るようにして、実現させることができる。

次に、前記実施の形態の変更形態について説明する。

１〕トライアック２８に代えて、ＳＣＲ（サイリスタ）、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等、各種のスイッチング素子を採用するようにしてもよい。

２〕遮断回路１９を構成する温度ヒューズ２０内蔵のセメント抵抗を用いる場合、駆動回路１７に流す交流電流の大きさ、セメント抵抗の種類等に応じて、電気抵抗２１の抵抗値の大きさ、電気抵抗２１と温度ヒューズ２０との配置距離、温度ヒューズ２０の溶断温度等、フットコントローラ１５のタイプに応じて変更するようにしてもよい。即ち、電気抵抗２１による発熱温度、温度ヒューズ２０の溶断時間を適宜変更可能に構成するようにしてもよい。

３〕本発明は以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、当業者でれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記実施形態に種々の変更を付加して実施することができ、本発明はそれらの変更形態をも包含するものである。

本発明の実施例に係る電子ミシンの斜視図である。フットコントローラの内部回路を示す回路図である。トライアックによる位相制御の説明図である。従来技術に係る図２相当図である。

符号の説明

Ｍ電動ミシン
１０ミシンモータ
１５フットコントローラ
１７駆動回路
１８駆動開始スイッチ
１９遮断回路
２０温度ヒューズ
２１電気抵抗
２５速度調節回路
２６可変抵抗器
２８トライアック
３０ダイアック

Claims

ミシンモータの駆動回路に設けられた駆動開始スイッチと、ミシンモータの速度調節用可変抵抗器とこの可変抵抗器と協働するスイッチング素子とを有する速度調節回路とを有するミシンのフットコントローラにおいて、
前記駆動開始スイッチがオフ状態において前記スイッチング素子が短絡したとき、前記ミシンモータの駆動回路を遮断する遮断回路を設けたことを特徴とするミシンのフットコントローラ。
前記遮断回路は、前記ミシンモータの駆動回路に直列接続された温度ヒューズと、この温度ヒューズを加熱可能に設けられ且つ前記駆動開始スイッチに並列接続された電気抵抗とを有することを特徴とする請求項１に記載のミシンのフットコントローラ。
前記遮断回路は、前記温度ヒューズ内蔵のセメント抵抗からなることを特徴とする請求項２に記載のミシンのフットコントローラ。
前記スイッチング素子が、前記可変抵抗器に接続されたダイアックと、このダイアックでスイッチングされるトライアックとを含むことを特徴すとる請求項１〜３の何れかに記載のミシンのフットコントローラ。