KR870001528B1 - 재봉틀 구동장치 - Google Patents

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내용 없음.

Description

재봉틀 구동장치

제1도는 일반적인 재봉틀 및 재봉틀 구동장치의 구성예를 나타낸 사시도.

제2도는 종래의 구동전동기의 구조를 나타낸 단면도.

제3도는 본 발명의 구동전동기부의 구조를 나타낸 단면도.

제4도는 본 발명의 구동부를 나타낸 회로도.

제5도는 본 발명의 분배회로의 동작을 나타낸 타임차아트.

제6도는 본 발명의 전체동작을 나타낸 블록도.

제7도는 제6도의 동작을 보충 설명하기 위한 타임차아트.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

24 : 고정자권선 25 : 영구자석

29 : 코뮤레이션 센서용 자석 33: 페달

34 : 속도지령기 35 : 위치지령기

38 : PWM회로 42 : 코뮤레이션 센서

45 : 속도검출기 47 : 위치검출기

본 발명은 재봉틀 구동장치, 특히 재봉틀의 구동정지를 포함하는 가변속 운전 및 재봉틀 바늘의 정위치 정지를 행하는 재봉틀 구동장치에 관한 것이다.

특히 공업용 재봉틀 및 그 구동장치는, 일반적으로 제1도에 나타낸 구성으로 되어 있다. 제1도에 있어서, (1)은 재봉틀 헤드, (2)는 재봉틀의 속도 및 바늘위치를 검출하는 검출기, (3)은 구동 전동기, (4)은 상기 검출기(2) 및 페달의 신호를 받아서 구동 전동기(3)나 재봉틀의 솔레노이드 등을 제어하는 제어부, (5)는 재봉틀 테이블, (6)은 페달을 각각 표시한다.

이 구동 전동기(3)의 종래의 구조는 제2도에 나타낸 구성이 일반적이다. 이 전동기는 유도 전동기와 클러치, 브레이크 기구가 일체화된 구조로 되어 있다. 유도 전동기의 구동축(7) 및 거기에 결합된 플라이휠(8)과 클러치 마찰판(9)은 연속회전하여, 플라이휠(8)에 회전 에너지를 모으고 있다. 클러치 가동디스크(10) 및 브레이크 가동 디스크(11)는 출력축(12)에 압입된 스플라인(13) 위를 축방향으로 미끄러져 움직일 수 있는 동시에 각각 라이닝(14), (15)이 접착되어 있다. 지금 클러치 전자석(16)이 여자(勵磁)되면 자속(17)이 발생하여, 클러치 가동 디스크(10)는 왼쪽으로 이동하고, 라이닝(14)이 연속회전하고 있는 클러치 마찰원판(9)에 압접되어, 플라이휠(8)의 회전력은 스플라인(13)을 개재해서 출력축(12)에 전달된다. 다음에 브레이크 전자석(18)이 여자되면 브레이크 가동 디스트(11)는 오른쪽으로 이동하고, 라이닝(15)이 브래키트(19)에 고정되어 있는 브레이크 마찰 원판(20)에 압접되어, 출력축(12)은 급속히 정지한다. 출력축(12)의 회전력은 통상 벨트를 개재해서 재봉틀 헤드(1)에 전달된다. 재봉틀의 속도 제어는, 검출기(2)에서 검출된 속도신호를 피리드백하여, 클러치 전자석(16)의 여자 전류를 가감하므로서 반클러치 상태를 발생시킴으로서 행해진다. 또 재봉틀 바늘의 정위치 정지는 검출기(2)의 바늘위치 신호에 의해서 브레이크 전자석(18)을 여자함으로서 행해진다.

최근, 공업용 재봉틀의 고기능화나 자동 재봉틀의 발달에 의해 이 구동 전동기도 종래와 같이 구동정지만이 아니고, 중간 속도에서 강시간 운전되는 경향이 강조되어 오고 있다. 제2도에 나타낸 종래의 전동기에 있어서는, 중간 속도운전시는 상술한 바와 같이 라이닝(14)을 미끌어지게 해서 반클러치 상태에서 사용하기 때문에, 라이닝의 마모를 촉진하여 수명에 관해서 충분하지는 않았다. 이 라이닝은 일반적으로는 코르크를 주성분으로 하여 우레탄 등의 접착제와 함침오일에 의해서 이루어지고, 접동면에 2황화 물리브덴을 포함하는 구리스를 도포하는 등의 방법이 실용화되고 있으며, 상당한 장수면화가 달성되고 있으나, 정기적인 구리스 도포 또는 라이닝의 교환을 필요로 하는 등의 한계가 있었다. 또 전자석의 리액턴스가 비교적 크기 때문에, 클러치쪽에서는 속도의 안정성이 나쁘고, 브레이크쪽에서는 여자 전류의 지연에 의해 재봉틀 바늘의 정지위치가 불일치되기 쉬운 결점이 있었다.

상기의 수명을 개선하기 위해서 마찰식 클러치를 와전류(渦電流) 클러치로 치환한 방식이 제안되어 일부에 실용화되고 있다. 이 방식은 비접촉으로서 플라이휠의 회전력을 출력축에 전달하기 위하여 상기와 같은 클러치 수명에 관해서는 명백히 개선되었으나, 충분한 제동력이 얻어지지 않기 때문에 브레이크부는 종래와 마찬가지의 마찰식의 브레이크를 사용하고 있기 때문에 브레이크부의 수명에 있어서는 진전이 없었다. 또 와전류 발생부의 열변형을 방지하기 위하여 여자 전류를 제한하여야만 하고, 따라서 충분한 토오크를 얻을 수 없었다.

또 이들 종래의 방식은 재봉틀의 구동, 정지에 관계없이, 항상 구동 전동기를 회전시켜야 하기 때문에 불필요한 전력을 소비하고 있었다. 통상 재봉틀의 운전시간은 20∼30%이며, 나머지 70∼80%는 전동기가 공회전하고 있게 되어, 단상 400W의 전동기에서는 약 100W의 전력이 낭비되고 있다.

또 구동 전동기에 착설된 플라이휠(8)은 회전 에너지를 크게 할 필요성이 있기 때문에 그 외경을 크게, 중량을 무겁게 하여야 하므로 구동 전동기의 소형 경량화에 지장이 되었다.

본 발명은 상기 종래의 결점을 제거하기 위하여, 마찰부를 폐지해서 장수명화하고, 재봉틀 정지시에 전동기도 정지시켜서 에너지 절약화하고, 고응답 전동기에 의해 속도의 안정성과 재봉틀 바늘의 정지위치 정밀도를 높이고, 클러치·브레이크부 및 플라이휠의 폐지에 의해 소형 경량화를 도모한 것이다 .

본 발명의 재봉틀 구동장치는, 회전자에 영구자석을 가지고, 고정자권선의 통전(通電)위상을 회전자의 위치에 따라서 절환하는 소위 브러시가 없는 전동기와, 재봉틀의 속도 및 바늘 위치의 검출기와 그들 제어기구로 구성된 것이며, 종래의 결점을 해소한 신규한 재봉틀 구동장치를 제공하는 것이다.

이하 본 발명의 일실시예를 도면을 참조해서 설명한다.

제3도는 구동 전동기의 구조 단면도이다. 제3도에서, (21)은 재봉틀 테이블에 부착되는 베이스, (22)는 프레임, (23)은 고정자 철심이며, (24)는 고정자 권선, (25)는 영구자석으로서, 회전자 요오크(26)에 접착되어 있다. (27)은 축, (28)은 브래킷트, (29)는 센서자석으로서 센서기판(30)에서 코뮤레이션 센서를 구성하고 있다.

제4도는 구동 전동기의 구동회로를 나타낸 것이다. (24)는 고정자 권선이며, (25)는 회전자를 구성하는 영구자석이고, (P₁), (P₂), (P₃)는 회전자의 자극(磁極) 위치를 검출하는 소위 코뮤레이션 센서이다. 전력 트랜지스터(T₁), (T₂), (T₃), (T₄), (T₅), (T₆)가 3상 브리지상으로 접속되고, 그 출력부에 고정자 권선이 접속되며, 각 트랜지스터에 병열로 플라이휠 다이오우드(D₁), (D₂), (D₃), (D₄), (D₅), (D₆)가 접속되어 있다. 코뮤레이션 센서(P₁), (P₂), (P₃)의 신호는 분배회로(31)에 입력되고, 증폭회로(32)를 개재해서 전력트랜지스터를 구동하도록 구성되어 있다.

제5도는 분배회로(31)의 상세한 동작을 타임차아트로 표시한 것이다. 구간 (1)-(6)은 정전(正轉)토오크를 발생시킬 경우, 구간(1')-(6')은 역전(逆轉)토오크를 발생시킬 경우를 각각 표시하고 있다. (T₁)-(T₆)은 전력 트랜지스터이며, 사선 부분은 온상태를 표시하고 있다. (e_R), (e_S), (e_T)는 각각 고정자 권선의 R상, S상, T상에 인가되는 전압을 표시하고 있으며, 사선부는 정(正) 또는 부(負)의 전압의 인가상태를 표시하고 있다. 각 구간은 고정자에 대한 회전자의 위치를 나타내고, 구간(1)과 구간(1')는 동일 회전자 위치이다. 구간(2)과 (2'), 구간(3)과 (3')…도 마착가지이다. 지금, 구간(1)과 (1')을 비교하면, 구간(1)에서는 트랜지스터(T₁)와 (T₆)이 온이 되어 있으며, 각 인가전압은, (e_R)은 정, (e_S)는 부이며, 정전 토오크를 발생한다. 한편, 구간(1')에서는, 트랜지스터(T₃)와 (T₄)가 온이며, (e_R)은 부, (e_S)는 정이고, 구간(1)과 역의 전압이 인가되기 때문에 역전 토오크가 발생한다. 이것은 일반적인 직류 전동기에서, 전원 단자를 역으로 접속해서 역전 제동시키는 것과 마찬가지이다.

제5도에서는 설명을 간략하게 하기 위하여 각각의 구간에서 각 트랜지스터는 모두 통전된 상태를 설명하고 있으나, 실제로는 후술하는 바와 같이, 속도 및 위치의 신호에 의해 RWM제어되며, 고정자 권선의 인가평균 전압이 변화하여, 정 또는 역방향의 회전 토오크가 제어된다.

제6도에 본 발명의 실시에 전체의 블록도를 나타낸다. (33)은 재봉틀 페달이며, 제1도의 (6)에 상당하고, 속도 지령기(34), 위치 지령기(35)에 연결되어 페달의 변위량에 따라시 속도 지령신호(e₁), 위치지령신호(e₂)를 각각 발생한다. (36)은 비교회로이며, 속도 지령신호(e₁)와 속도 검출신호(e₃)를, 및 위치 지령신호(e₂)와 위치 검출신호(e₄)를 각각 비교하여 차(差)신호(e₅)를 출력한다. (37)은 증폭기이며, 상기의 차신호(e₅)를 증폭한다. (38)은 PWM회로이며, 발진기(39)의 주기와 차신호(e₅)에 따라서 듀티주파수를 변화시킨다. (40)은 판정회로이며, 차신호(e₅)의 정부를 판정한다. (41)은 분배회로이며, 코뮤테이션센서(42)와 판정회로(40)의 출력을 받아서 제5도에 나타낸 바와 같이 출력을 구동회로(43)에 준다. 구동회로(43)는 제4도에 나타낸 바와 같다. 전동기(44), 코뮤레이션 센서(42)는 제3도에서 상세히 설명한 바와 같다. 속도 검출기(45)는, 재봉틀의 속도에 비례한 주파수의 펄스를 발생하고, 후속의 F/V변환기(46)에 의해 애널로그양의 속도 검출신호(e₃)로 변환된다. (47)은 위치검출기며, 광을 사용한 엔코오더 방식으로서 2개의 신호를 출력한다. 한쪽의 신호는 1회전에 1개의 펄스를 출력하며, 다른쪽은 1회전에 예를들면 360개의 펄스를 출력하도록 구성되어 있다. (48)은 연산회로로서 위치검출기(47)의 2개의 신호를 연산하여 애널로그신호를 출력한다.

다음에, 이 제6도의 동작을 제7도의 타임차아트를 사용해서 설명한다. (e₁)-(e₅)는 제6도의 각 신호이며, (P₁)은 위치검출기(47)의 1회전에 1개의 펄스신호이며, (P₂)는 1회전에 360개의 펄스신호를 표시한다. (I_M)은 전동기전류의 평균치이며, (＋)는 정전시의 전류를, (－)는 역전 제동시의 전류를 각각 표시한다. (V)는 재봉틀의 회전속도를 표시한다.

지금, (t₁)에서 페달(33)을 중간속도위치로 밟으면, 속도지령신호(e₁)와 속도검출신호(e₃)의 차신호(e₅)에 비례한 전동기전류(I_M)가 흘러, (e₅)가 정이기 때문에 판정회로(40)에 의해 정전토오크가 발생되게 전압이 인가되어 중간속도로 운전된다. (t₂)에서 페달을 더욱 고속도 위치로 밟으면(e₁)이 상승하여, 재봉틀은 고속도로 운전된다.

이상과 같은 페달(33)의 밟는 양에 따라서 재봉틀은 변속도 운전된다. 다음에, (t₃)에서 페달을 중립위치로 되돌리면 속도지령기(34)의 기억회로에 의해 소정의 저속도의 (e₁)이 출력되도록 세트된다. (e₅)에 따라서 (I_M)이 제어되는 셈이지만 (e₅)가 부의 신호가 되기 때문에 판정회로(40)에 의해 제동 토오크가 발생하도록 전압이 인가되어 재봉틀 속도는 (V)로 표시한 바와 같이 (t₃)에서 급격히 감속하여 (t₄)에서 저속도 운전이 된다. 페달(33)의 중립위치의 상태이고 또한 재봉틀속도(V)가 소정의 저속도로 도달된 상태, 즉 (t₄)에서 위치지령기(35)의 기억회로에 의해, 위치지령신호(e₂)가 세트된다. 다음에, 위치검출신호(p₁)에 의해 저속신호(e₁)는 리세트되며, 또 (p₁)에 의해 연산회로(48)가 세트되어 위치검출신호(e₄)를 발생시킨다. (e₄)는 위치검출신호(p₂)를 계수할 때마다 계단형상으로 저하하는 신호이며, 소정의 펄스수 본 예에서는 4펄스를 계수하면 (e₄)는 0이 되어, 재봉틀은 소정의 위치, 즉 (p₁)펄스위치로부터 (p₂)의 4펄스 눈금의 위치에서 정지한다. 또한 상기 실시예에서는 위치검출신호(p₂)의 소정의 펄스수를 계수하면 제동전류를 0으로 하는 경우에 대해서 설명하였으나, 이것을 위치검출신호(p₁)에 의해 제동을 개시하고, 속도검출신호(e₃)가 0이 됨으로서 제동전류를 0으로 해도 된다.

상기의 설명에서 명백한 바와 같이 본 발명은, 전동기를 변속도운전 및 역전제동운전 가능한 브러시가 없는 전동기로 하여, 전동기의 회전력 및 제동력을 클러치 및 브레인크를 개재하지 않고 직접 재봉틀에 전달함으로서, 클러치 및 브레이크의 접동 마찰부를 폐지하고, 비약적인 장수명을 가능하게 한다. 또, 클러치·브레이크 및 플라이휠 폐지에 의해 소형·경량화를 실현하고, 중량에 있어서는 클러치식에 비해서 약 40% 경감하였다. 또 직접 구동식이기 때문에 재봉틀정지시는 전동기도 정지시키기 때문에 소비전력량이 2초온, 2초오프의 표준운전 방식에서 약 60%가 된다. 또 브러시가 없는 전동기는 영구자석을 사용하기 때문에 전자식(電磁式) 클러치에 비교해서 시정수를 작게 할 수 있으며, 속도의 높은 안정성 및 높은 응답성을 실현하여 재봉틀 바늘의 정지위치 정밀도를 높일 수 있다.

상기와 같이 본 발명은 여러가지의 효과를 가지며 극히 양호한 재봉틀 구동장치를 제공할 수 있다.

Claims (3)

1. 브러시가 없는 전동기와, 이 전동기의 출력쪽에 접속된 속도검출기와, 재봉틀 바늘위치검출기와, 상기 전동기의 속도제어기구와 , 재봉틀 바늘위치 제어기구를 갖추고, 재봉틀의 페달의 속도 지령신호와 상기 속도검출기의 속도신호의 비교로서 상기 전동기의 속도 제어를 가능하게 하고, 페달의 정지 지령신호 및 상기 재봉틀 바늘위치 검출기의 바늘위치신호에 의해, 상기 전동기를 역전 제동하여 소정의 위치로 정지시키는 수단을 가지는 재봉틀 구동장치.
2. 제1항에 있어서, 제1의 바늘위치신호에 의해 역전제동을 개시하고, 제2의 바늘위치 신호의 소정의 펄스수를 계수해서 역전제동을 종료하는 재봉틀 구동장치.
3. 제1항에 있어서, 바늘 위치신호에 의해 역전 제동을 제시하고, 속도신호의 정지상태를 검출해서 역전 제동을 종료하는 재봉틀 구동장치.

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