(57)【要約】【課題】結露等による誤動作のないギヤードモータを提供する。【解決手段】減速歯車８ａ、８ｂを介してモータ７で回転駆動される出力軸９と、前記出力軸９を一方向に回転規制する逆転防止機構１４と、前記出力軸９に連結して回転すると共に永久磁石１２を装着したカム１０と、前記永久磁石１２の磁力で開閉するリードスイッチ１１を設けたもので、出力軸９の回転角度を検知するリードスイッチ１１の接点（図示せず）がガラス管の内部にあるので水滴が入ることなく、しかもリードスイッチ１１の長い端子間隔によって水滴の影響を受けにくくなり高湿環境でも確実に回転角度を検知し、制御精度の良いギヤードモータを提供できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減速機構を介してモータで回転駆動される出力軸と、前記出力軸を一方向に回転規制する逆転防止機構と、前記出力軸に連結して回転すると共に永久磁石を装着したカムと、前記永久磁石の磁力で開閉するリードスイッチを設けたギヤードモータ。
【請求項２】
減速機構を介してモータで回転駆動される出力軸と、前記出力軸を一方向に回転規制する逆転防止機構と、前記出力軸に連結して回転するカムと、前記カムにより機械的に開閉される接点を有し、前記接点周辺を防水構造とし、さらに前記接点に電気的に接続された外部端子の相互間の間隔を前記接点の相互間の間隔の略２倍以上としたギヤードモータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のギヤードモータの出力軸の回転角度を検知しながら前記ギヤードモータのモータへの通電を制御するギヤードモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全自動洗濯機の排水弁やクラッチ装置等、機器に組み込まれた部品や機構を駆動するギヤードモータおよびその制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、全自動洗濯機では洗いやすすぎの時と、排水や脱水の時に洗濯兼脱水槽の回転を自在にしたり拘束したりするクラッチ切替や排水弁の開閉にギヤードモータを使用している。
【０００３】
このギヤードモータには、内部に動作ストロークまたは出力軸の回転角度に連動したクラッチ機構を内蔵したものもあるが、より安価に形成するためにクラッチ機構の代わりに出力軸に連動したカムの回転で、接点をオンオフさせて出力軸の回転角度を決定するものもある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また最近の全自動洗濯機では、この接点の状態信号をマイクロコンピュータに入力し、プログラムによってモータの通電を入り切りするように構成されたものが多用されている。
【特許文献１】特開平８−３２９８０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種のギヤードモータは、一般に洗濯兼脱水槽の底部に配置されているが、従来のギヤードモータの構成では、洗濯兼脱水槽に入った水の温度と周囲の雰囲気温度との温度差で結露した水滴や、給水ホースの設置時や洗い時の水の飛び散りなどでの水滴がギヤードモータに内部に侵入したり、ギヤードモータの内部で結露が発生したりするなどの課題があった。そして、水滴がギヤードモータ内の接点間に付着すると商用電源の高電圧と水の導電性により、接点が機械的にオフ状態になっているにもかかわらず電気的にオン状態になり、出力軸の回転位置を誤って検知し、正常なクラッチ操作や排水弁操作が行えなくなるという課題があった。
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、結露等で侵入した水滴に対して信頼性の高いギヤードモータとその制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するため、本発明のギヤードモータは、減速機構を介してモータで回転駆動される出力軸と、前記出力軸を一方向に回転規制する逆転防止機構と、前記出力軸に連結して回転すると共に永久磁石を装着したカムと、前記永久磁石の磁力で開閉するリードスイッチを設けたもので、出力軸の回転角度を検知するリードスイッチの接点がガラス管の内部にあることで水滴が入ることなく、又リードスイッチの長い端子間隔によって水滴の影響を受けにくくなり高湿環境でも確実に回転角度を検知することができる。
【０００８】
また、本発明のギヤードモータは、減速機構を介してモータで回転駆動される出力軸と、前記出力軸を一方向に回転規制する逆転防止機構と、前記出力軸に連結して回転するカムと、前記カムにより機械的に開閉される接点を有し、前記接点周辺を防水構造とし、さらに前記接点に電気的に接続された外部端子の相互間の間隔を前記接点の相互間の間隔の略２倍以上としたもので、出力軸の回転角度を検知する接点の周辺に水滴が入ることなく、しかも外部端子相互間の間隔が大きいので、水滴の影響を受けにくいなり高湿環境でも確実に回転角度を検知することができる。
【０００９】
又、本発明のギヤードモータの制御装置は、請求項１又は請求項２に記載のギヤードモータの出力軸の回転角度を検知しながら前記ギヤードモータのモータへの通電を制御するもので、出力軸の回転角度を高湿環境でも確実に検出して制御性が良いものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のギヤードモータとその制御装置は、複雑なクラッチ要素を含まず、出力軸の回転角度を検知する接点に水滴が付着することなく、また接点に接続された外部端子も水滴の影響を受けにくい間隔を確保しているので、安価かつ高湿環境でも確実に動作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明は、減速機構を介してモータで回転駆動される出力軸と、前記出力軸を一方向に回転規制する逆転防止機構と、前記出力軸に連結して回転すると共に永久磁石を装着したカムと、前記永久磁石の磁力で開閉するリードスイッチを設けたもので、出力軸の回転角度を検知するリードスイッチの接点がガラス管の内部にあることで水滴が入ることなく、又リードスイッチの長い端子間隔によって水滴の影響を受けにくくなり高湿環境でも確実に回転角度を検知することができる。
【００１２】
第２の発明は、減速機構を介してモータで回転駆動される出力軸と、前記出力軸を一方向に回転規制する逆転防止機構と、前記出力軸に連結して回転するカムと、前記カムにより機械的に開閉される接点を有し、前記接点周辺を防水構造とし、さらに前記接点に電気的に接続された外部端子の相互間の間隔を前記接点の相互間の間隔の略２倍以上としたもので、出力軸の回転角度を検知する接点の周辺に水滴が入ることなく、しかも外部端子相互間の間隔が大きいので、水滴の影響を受けにくいなり高湿環境でも確実に回転角度を検知することができる。
【００１３】
第３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のギヤードモータの出力軸の回転角度を検知しながら前記ギヤードモータのモータへの通電を制御するもので、出力軸の回転角度を高湿環境でも確実に検出して制御性の良いギヤードモータの制御装置を構成できる。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態におけるギヤードモータについて、図１〜３を用いて説明する。図１は、本実施の形態におけるギヤードモータの平面図、図２は、同ギヤードモータ１の分解斜視図である。
【００１６】
図１、２において、１はギヤードモータであり、その出力軸９に連結された出力レバー２は、内蔵されたモータ７に通電することで一方向に回転する。６は図示しない制御装置と電気的に接続するための外部端子で、外部端子Ａ〜Ｃ（６ａ、６ｂ、６ｃ）で構成されている。出力レバー２は、連結棒３を介して、例えば洗濯機のクラッチレバー４を支点５を中心にして回動操作するように構成されている。このとき回転角θへ出力レバー２を動かすことで、洗濯機のクラッチレバー４を操作して洗濯機の動作モードを切り替えることができる。また、元の状態に戻るには、出力レバー２を駆動時と同じ回転方向へさらに回転させて基準回転角θ０で停止させればよい。
【００１７】
モータ７の回転軸７ａは、端子７ｂから通電されることで回転する。モータ７の回転軸７ａは、減速機構をなす減速歯車８ａ、８ｂを介して出力軸９の歯車部９ａと噛み合い、モータ７の動力を出力軸９へ減速しながらトルクを増幅して伝達する。出力軸９には、出力レバー２が連結され、それに連結された連結棒３を操作する。
【００１８】
また出力軸９の下部には、逆転を防止する逆転防止機構１４のコイルバネ（図示せず）の端部が係合するスリット（図示せず）を持つ軸９ｂが設けられている。さらに出力軸９には、カム１０が一体連結されており、出力レバー２の停止角度にあわせて永久磁石１２を内蔵している。永久磁石１２が所定角度に来た時にその磁力によって接点がオンするようにリードスイッチ１１が対向設置されている。リードスイッチ１１に内蔵された接点（図示せず）に接続された端子（図示せず）は、モータ端子７ｂとともに外部端子６に電気的に接続される。
【００１９】
出力軸９が回転すると、カム１０と共に永久磁石１２が回転移動することで、リードスイッチ１１の接点が開閉する。その接点の動作図を図３に示す。すなわち、リードスイッチ１１の接点は、基準回転角θ０に相当する角度０°を中心にＯＮ状態となり、それ以外の角度でＯＦＦ状態となる。これにより基準回転角θ０  を確実に検知できる。
【００２０】
以上のように、本実施の形態によれば、複雑なクラッチ要素を含まず、出力軸９の回転角度を検知するリードスイッチ１１の接点は、ガラス管の内部にあるので水滴が内部に入ることがない。また、リードスイッチ１１の長い端子間隔によって小さな水滴が付着してもすぐに電気的に導通しないため、水滴の影響を受けにくくなり高湿環境でも確実に回転角度を検知することができるギヤードモータを実現できる。
【００２１】
なお、本実施の形態では、減速歯車を８ａ、８ｂの２つとしているが所要の回転速度やトルクを得るために適宜組み合わせや歯車の数を替えることができる。また、リードスイッチ１１の接点は角度０°を中心にＯＮ状態としているが、検知の必要な回転角度になるようにリードスイッチ１１の位置か磁石１２の位置を適宜設定することができる。
【００２２】
（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態におけるギヤードモータの分解図である。
【００２３】
本実施の形態は、第１の実施の形態で述べたリードスイッチ１１に代え、図４に示すようにカム１０に設けられた凸部（図示せず）でマイクロスイッチ１３のボタン１３ａを操作するようにしたもので、他の構成は上記実施の形態１と同じであり、詳細な説明は省略する。
【００２４】
マイクロスイッチ１３は、嵌合部をゴム等でシールしたケース１３ｂの内部に配置された接点をもち、ボタン１３ａもゴム等でシールされている。マイクロスイッチ１３の外部端子１３ｃの相互間の間隔は約４ｍｍで、内蔵されている接点の相互間の間隔（例えば１ｍｍ）の２倍以上である。また、出力軸９の回転角度とマイクロスイッチ１３の接点の動作図は、第１の実施の形態で述べた図３と同じである。
【００２５】
以上のように、本実施の形態におけるギヤードモータ１によれば、出力軸９の回転角度を検知するマイクロスイッチ１３の接点やその周辺には水滴が入ることがない。さらにマイクロスイッチ１３の外部端子１３ｃの相互間の間隔が大きいので、小さな水滴が付着してもすぐに電気的に導通することが無く、水滴の影響を受けにくいなり高湿環境でも確実に回転角度を検知することができる。
【００２６】
なお、本実施の形態では、出力軸９の回転角度の検知をマイクロスイッチ１３で行っているが、嵌合部をゴム等でシールしたケースの内部に配置されたダイアフラム型接点をもち、その外部端子の間隔が約４ｍｍの防水型タクトスイッチであってもよい。また、スイッチの接点は角度０°を中心にＯＮ状態としているが、検知の必要な回転角度に適宜設定することができる。あるいは、論理を正反対にして角度０°を中心にＯＦＦ状態に設定しても良い。
【００２７】
（実施の形態３）
図５は、本発明の第３の実施の形態におけるギヤードモータの制御装置のブロック図、図６は、同制御回路内の電圧検知回路の回路図である。
【００２８】
なお、図５中の接点１１ａは、リードスイッチ１１の接点やマイクロスイッチ１３の接点を示している。モータ７は、接点１１ａとともに外部端子Ａ〜Ｃ（６ａ、６ｂ、６ｃ）を介して制御装置１９に接続されている。２０はマイクロコンピュータで電源回路２４から電源供給を受けて動作する。ギヤードモータ１を駆動する場合は、駆動回路２１へ信号を出力しトライアック２２をＯＮにしてモータ７へ通電する。
【００２９】
また、ギヤードモータ１の接点１１ａの動作は、外部端子６ｂ、６ｃを通して電圧検知回路２３で適宜信号処理後マイクロコンピュータ２０の入力端子へＶｉとして入力される。
【００３０】
図６に電圧検知回路２３の具体例を示す。すなわち接点１１ａは、抵抗２３ａと抵抗２３ｂの分圧回路に対して商用電源を入り切りするように直列に接続されている。抵抗２３ａと抵抗２３ｂの接続点からダイオード２３ｃで整流したのちマイクロコンピュータ２０の入力端子へＶｉとして入力される。ツェナ−ダイオード２３ｄと抵抗２３ｅはマイクロコンピュータ２０の保護用であり必ずしも必要なものではない。
【００３１】
２４ａは直流電源であり、電源回路２４を略等価的に示したもので一般にＤＣ５Ｖである。この電圧検知回路２３では、接点１１ａがＯＦＦ状態の時にマイクロコンピュータ２０へ入力されるＶｉは、直流電源２４ａのＤＣ５Ｖに近い電圧である。接点１１ａがＯＮ状態になると抵抗２３ａと抵抗２３ｂの分圧回路の電圧をダイオード２３ｃで整流して重畳されるので商用電源の周期に同期してＤＣ０ＶとＤＣ５Ｖの脈流電圧波形がＶｉとしてマイクロコンピュータ２０へ入力される。ここで、この脈流電圧波形の最低電圧部がＤＣ０Ｖより低くならないように、すなわち負電圧にならないように抵抗２３ａと抵抗２３ｂの分圧比を設定する必要がある。
【００３２】
いずれにしても、接点１１ａがＯＮ、ＯＦＦ切り替わることでマイクロコンピュータ２０の入力端子へ入るＶｉの状態が変化するので、これによってマイクロコンピュータ２０は接点１１ａの状態を検知することができる。この電圧検知回路２３は、部品点数が少なく安価に構成することができるが、抵抗２３ａと抵抗２３ｂの抵抗値設定は数十ｋΩから数百ｋΩと高く設定する必要があり、これが接点間に付着した水滴の等価電気抵抗の影響を受けるとマイクロコンピュータ２０の入力端子へ入る電圧Ｖｉを撹乱する原因となる。しかし、本実施の形態では、接点１１ａは、リードスイッチ１１やマイクロスイッチ１３が防水構造となっているので水滴の影響を受けることなく、確実にギヤードモータ１の回転角度を検知することができるものである。
【００３３】
図７に、制御装置１９が、ギヤードモータ１の出力軸９を基準回転角θ０まで動かす場合の動作フローチャートを示す。まずステップ３０でモータ７へ通電し、ステップ３１でマイクロコンピュータ２０の入力端子に入力される電圧Ｖｉを判定する。電圧Ｖｉが判定値Ｖｓより高ければ接点１１ａはＯＦＦ状態であるので、図３の接点の動作図に示すように出力軸９は基準回転角θ０まで到達していない。そのため再度ステップ３０に戻ってモータ７へ通電を続ける。ステップ３１で電圧Ｖｉが判定値Ｖｓより低ければ接点１１ａはＯＮ状態であるので、出力軸９は基準回転角θ０まで到達したことになりステップ３２へ移行してモータをＯＦＦする。これでギヤードモータ１の出力軸９は、基準回転角θ０すなわち３６０゜（０゜）の初期状態で停止することができる。
【００３４】
なお、図１に示す回転角θまで出力レバー２（出力軸９）を動かすには、ギヤードモータ１の回転速度から導出される通電時間ｔを設定して、上記基準回転角θ０を基点に通電時間ｔだけモータ７へ通電すれば良い。
【００３５】
また、本実施の形態では、接点１１ａについて１回路の例を示しているが、出力軸９を停止する角度の数に応じてカム１０または永久磁石１２と接点を増やし、増えた回路の分だけ同様の入出力処理を行うことで複数の出力軸９の停止角度を実現することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明にかかるギヤードモータとその制御装置は、内部接点に水滴が付着することなく、接点が接続された外部端子も水滴の影響を受けにくい間隔を確保しているので、高湿環境下でも確実に動作することができ、洗濯機等の機器の駆動装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態１におけるギヤードモータの平面図
【図２】同ギヤードモータの分解斜視図
【図３】同ギヤードモータの接点の動作図
【図４】本発明の実施の形態２におけるギヤードモータの分解斜視図
【図５】本発明の実施の形態３におけるギヤードモータの制御装置のブロック図
【図６】同制御装置の電圧検知回路図
【図７】同制御装置の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
【００３８】
１  ギヤードモータ
２  出力レバー
６  外部端子
７  モータ
８ａ、８ｂ  減速歯車（減速機構）
９  出力軸
１０  カム
１１  リードスイッチ
１２  永久磁石
１４  逆転防止機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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