CN103361890A - 缝纫机 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种在电源接通时无需进行步进马达的原点位置检测动作，能立刻开始缝制动作的缝纫机。CPU在电源接通时从绝对编码器获取当前的位置信息(初始位置信息P2)(S12)。CPU从存储装置获取原点位置信息P1(S13)。CPU获取从原点位置信息P1到缝制开始时位置的相对位置信息(目标位置信息P3)(S14)。CPU基于(式1)计算出旋转量(S15)。旋转量＝目标位置信息P3－(初始位置信息P2－原点位置信息P1)(式1)。CPU使送布马达旋转根据(式1)计算出的旋转量(S16)。

Description

缝纫机

技术领域

本发明涉及一种包括步进马达所驱动的送布机构的缝纫机。

背景技术

已知有一种利用不同的马达来驱动主轴和送布机构的缝纫机。该缝纫机能自由地控制送布量，因此能容易地缝制出各种图案。日本专利特许公开1979年第92444号公报所公开的缝纫机使送料牙与送布马达的输出轴连接。送布马达是步进马达。当送布马达使输出轴在规定的角度范围内往复一次时，送料牙在水平方向上往复一次。缝纫机包括用于对步进马达的旋转角度和旋转速度进行检测的旋转编码器。

在利用不同的马达对主轴和送布机构进行驱动时，缝纫机需要保持主轴的驱动和送布机构的驱动的同步。日本专利特许公开1993年第228276号公报所公开的缝纫机基于主轴的旋转速度和旋转相位，确定开始送布的时刻。缝纫机基于送布量和主轴的角速度对开始送布的时刻进行修正。因此，能在合适的时刻开始送布，并在机针与布接触之前结束送布。

上述以往的缝纫机的送布马达是步进马达。因此，当缝纫机在电源接通后立刻进行缝制动作时，缝纫机无法根据旋转编码器的输出识别出绝对旋转位置。绝对旋转位置是相对于原点的旋转位置。该缝纫机需要在电源接通后立刻进行原点位置检测动作。因此，缝纫机具有在电源接通后无法立刻开始缝制动作的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在电源接通时无需进行步进马达的原点位置检测动作，能立刻开始缝制动作的缝纫机。

技术方案1的缝纫机包括送布机构和控制部。送布机构在水平方向上移送布。步进马达对送布机构进行驱动。控制部以上述送布机构的动作范围的原点位置为基准，对上述步进马达进行控制。缝纫机还包括编码器和存储装置。编码器是固定于上述步进马达的转轴、对上述步进马达的绝对旋转位置进行检测的绝对式编码器。存储设备是非易失性存储设备，对原点位置信息进行存储。原点位置信息是与上述原点位置相对应的、上述编码器的输出信息。控制部获取初始位置信息。初始位置信息是与电源接通时的上述步进马达的旋转位置相对应的、上述编码器的输出信息。控制部从上述存储设备获取上述原点位置信息。控制部获取目标位置信息。目标位置信息是与缝制动作的开始位置相对应的、上述编码器的输出信息。控制部基于所获取的上述初始位置信息、上述原点位置信息、上述目标位置信息，计算出上述步进马达的第一旋转量。控制部使上述步进马达旋转计算出的上述第一旋转量。

因此，绝对式编码器在电源接通后，即便不进行原点位置检测动作，也能检测出相对于原点的绝对旋转位置。缝纫机在电源接通后，即便不进行原点位置检测动作，也能开始缝制。

在技术方案2的缝纫机中，上述控制部还接收第二旋转量的指示。第二旋转量是使上述步进马达进行正向旋转或反向旋转的旋转量。控制部基于接收的上述指示，使上述步进马达正向旋转或反向旋转上述第二旋转量。控制部将与正向旋转或反向旋转了上述第二旋转量后的上述步进马达的旋转位置相对应的、上述编码器的输出信息作为上述原点位置信息存储于上述存储设备。此时，若操作者预先将第二旋转量的指示输入缝纫机，修正量指示接收部就能预先接收第二旋转量的指示。在修正部基于上述指示使步进马达旋转之后，原点位置设定部能将原点位置信息存储于上述存储设备。在电源接通后，缝纫机无需进行原点位置检测动作。

技术方案3的缝纫机还包括针杆、主轴、主马达和主编码器。针杆安装有机针。主轴使上述针杆上下运动。主马达驱动上述主轴。主编码器对上述主马达的旋转位置进行检测。控制部将与上述主编码器的输出信息即上述主马达的旋转位置相对应的、上述送布机构的位置设定为上述目标位置信息。此时，缝纫机在电源接通后，能立刻使送布机构移动到缝制开始位置。因此，缝纫机在电源接通后能立刻开始缝制动作。

附图说明

图1是缝纫机1的立体图。

图2是机针8和针板15附近的放大立体图。

图3是从左斜后方观察送布马达23、送布机构32、动力传递机构35的立体图。

图4是输出轴24位于转动范围的中间位置的状态下的送布马达23、送布机构32、动力传递机构35的立体图。

图5是输出轴24位于转动范围的前端的状态下的送布马达23、送布机构32、动力传递机构35的立体图。

图6是输出轴24位于转动范围的后端的状态下的送布马达23、送布机构32、动力传递机构35的立体图。

图7是表示缝纫机1的电气结构的框图。

图8是缝纫机1所执行的原点修正处理的流程图。

图9是缝纫机1所执行的电源接通时处理的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一实施方式进行说明。参照图1～图6，对缝纫机1的结构进行说明。图1的纸面上侧、下侧、右侧、左侧、表面侧、背面侧分别是缝纫机1的上侧、下侧、右侧、左侧、前侧、后侧。

如图1所示，缝纫机1包括底座部2、立柱部3、机臂部4。底座部2是缝纫机1的基座。底座部2从上方安装于工作台20上表面的凹部(未图示)。立柱部3从底座部2右端朝铅垂上方延伸。机臂部4从立柱部3上端朝左方延伸。机臂部4与底座部2的上表面相对。机臂部4在其左端部下方安装有压脚17。机臂部4在其内部保持有针杆7。针杆7在其下端安装有机针8(参照图2)。针杆7随着主马达13的驱动而上下往复移动。机臂部4在其左端部前方包括挑线杆9。挑线杆9与针杆7连动而上下运动。机臂部4在其上部包括操作部10。操作部10在其前表面具有液晶面板11。操作者一边观察液晶面板11，一边对操作部10进行操作，从而将各种指示输入缝纫机1。缝纫机1在工作台20的下表面包括控制装置30。控制装置30通过杆21与踩下式的踏板22连接。操作者将踏板22朝后侧或前侧操作。控制装置30根据踏板22的操作方向和操作量，对缝纫机1的动作进行控制。立柱部3在其右侧面上部包括主马达13。机臂部4在其内部包括主轴14。主轴14以能旋转的状态在机臂部4内部沿左右方向延伸。主轴14的右端与主马达13连接。主轴14的左端与针杆上下运动机构(未图示)连接。主马达13驱动主轴14，从而使针杆7和挑线杆9上下运动。

如图2所示，底座部2在其上表面左端设有针板15。针板15在其大致中央部具有落针孔18。机针8的下端在下降时穿过落针孔18。针板15在落针孔18的左方、前方、后方、右方分别具有送料牙孔19。送料牙孔19是前后方向较长的大致长方形的孔。底座部2在针板15的下方包括梭机构(未图示)、送布马达23(参照图3～图7)、送布机构32(参照图3～图6)、动力传递机构35(参照图3～图6)。

参照图3，对送布马达23、送布机构32、动力传递机构35进行说明。送布马达23配置于送布机构32的右方。送布马达23的输出轴24从马达主体朝左方延伸。送布马达23是步进马达，其输出轴24能在规定的角度范围内转动。送布马达23使送布机构32沿前后方向移动。

送布机构32包括送料台34、送料牙33。送料台34位于针板15(参照图2)的下方且与针板15平行。送料台34在其上表面中央附近设有送料牙33。送料牙33的位置与送料牙孔19(参照图2)的位置对应。送料牙33在前后方向上较长。送料牙33的前后方向的长度比送料牙孔19的长度短。送料牙33在其上部设有凹凸。送料牙33的凹凸将布夹在其与压脚17(参照图2)之间。动力传递机构35包括水平送料轴36、第一臂部37、作用臂部38、第二臂部39、连接部40。水平送料轴36在送布马达23的左上方被底座部2支撑成可转动。水平送料轴36沿左右方向延伸。第一臂部37与输出轴24正交地连接。作用臂部38在水平送料轴36的右端附近正交地连接。水平送料轴36随着作用臂部38的转动而转动。第二臂部39以能转动的状态分别与第一臂部37的端部和作用臂部38的端部连接。连接部40从水平送料轴36的左端附近朝上方延伸。连接部40与送布机构32的送料台34的前端部可转动地连接。

参照图4～图6，对动力传递机构35的作用进行说明。在以下的说明中，将输出轴24的轴心设为L，将第一臂部37与第二臂部39的连接轴的轴心设为M，将第二臂部39与作用臂部38的连接轴的轴心设为N。图4～图6的W1～W3分别表示送料牙33附近。如上所述，送布马达23能使其输出轴24在规定的角度范围内转动。如图4所示，输出轴24在开始送布的时刻位于转动范围的中间位置。当输出轴24位于转动范围的中间位置时，从侧面看，连接L与M的直线(直线LM)和连接M与N的直线(直线MN)在上下方向上成为一条直线。即，第一臂部37与第二臂部39彼此在上下方向上成为一条直线。因此，作用臂部38的端部(与第二臂部39连接的部分)位于可动范围的上端。当作用臂部38的端部位于上端时，连接部40的上端部位于可动范围的前端(图4中右侧的端部)。因此，送布机构32位于可动范围的前端。

当输出轴24从图4的状态朝从左侧面看时的顺时针方向转动时，直线LM相对于直线MN弯曲。即，第一臂部37与第二臂部39彼此弯曲。直线LM与直线MN所成的角度中较小的角度(以下称为“内角”)逐渐变小。因此，作用臂部38的端部下降，水平送料轴36朝从左侧面看时的逆时针方向转动，所以，送布机构32朝后方移动。如图5所示，当输出轴24到达转动范围的两个端部中的一方(前方的端部)时，直线LM与直线MN的内角变得最小，作用臂部38的端部位于可动范围的下端。因此，送布机构32位于可动范围的后端。

当输出轴24从图5的状态开始反转而朝从左侧面看时的逆时针方向转动时，直线LM与直线MN的内角逐渐变大。因此，作用臂部38的前端部上升，水平送料轴36朝从左侧面看时的顺时针方向转动，所以，送布机构32朝前方移动。当输出轴24到达转动范围的中间位置时，送布机构32回到图4所示的状态而位于可动范围的前端。当输出轴24从图4的状态开始进一步朝从左侧面看时的逆时针方向转动时，直线LM与直线MN的内角再次减小，送布机构32朝后方移动。如图6所示，当输出轴24到达转动范围的后方的端部时，送布机构32位于可动范围的后端。如上所述，每次输出轴24从转动范围的一方的端部转动到另一方的端部时，送布机构32在水平方向上往复摆动一次。

直线LM与直线MN越接近一直线，则送布马达23的动力越容易传递到作用臂部38。即，在输出轴24进行朝一个方向的转动动作的中途送布马达23所承受的负载比转动方向反转的时刻送布马达23所承受的负载小。因此，若缝纫机1在输出轴24进行朝一个方向的转动动作中途的中间位置(图4所示的位置)开始送布，则能顺畅地进行送布。

如图3～图6所示，缝纫机1在送布机构32的后方设有上下送料轴27。上下送料轴27能转动地支撑于底座部2，且沿左右方向延伸。上下送料轴27相对于水平送料轴36平行。上下送料轴27在其右端部设有带轮25。带轮25经由同步皮带(未图示)与主轴14连接。主轴14和上下送料轴27同步转动。上下送料轴27在其左端具有偏心凸轮28。偏心凸轮28随着上下送料轴27的转动而使送布机构32上下运动。在针杆7上下往复一次期间，送料牙33和送料台34上下往复一次。针杆7的上下运动与送料牙33的上下运动机械式地同步。

当送料台34上升时，送料牙33的上部从送料牙孔19(参照图2)朝针板15的上方突出，将布夹在其与压脚17之间。当布的厚度处于规定的厚度以下时，在送料牙33的上部位于针板15的上方期间，机针8不会刺入布。在缝制过程中，缝纫机1对主马达13和送布马达23的旋转角相位进行监视。在送料牙33的上部位于针板15的上方期间，缝纫机1使送布马达23驱动缝制程序中所规定的量。因此，布在机针8未刺入的状态下沿前后方向移动。当送料台34下降时，送料牙33位于针板15的下方。当送料牙33位于针板15的下方时，即使送料牙33沿前后方向移动，布也不会移动。针杆7上安装的机针8在送料牙33位于针板15的下方期间在布上形成线迹。如上所述，缝纫机1利用不同的马达来执行送布机构32的水平方向(本实施方式中是前后方向)上的驱动和针杆7的驱动。因此，缝纫机1在缝制过程中能自由地控制送料牙33的水平方向上的移动量。

参照图7，对缝纫机1的电气结构进行说明。缝纫机1的控制装置30包括CPU44。CPU44掌管缝纫机1的控制。CPU44通过总线与ROM45、RAM46、存储装置47、I/O接口(以下称为I/O)48连接。ROM45将用于执行后述的原点修正处理(参照图8)、电源接通时处理(参照图9)的程序等予以存储。RAM46将执行程序所需的各种值予以临时存储。存储装置47是存储各种值的非易失性存储装置。

I/O48与踏板22、操作部10连接。CPU44接收踏板22的操作方向和操作量。CPU44接收操作者从操作部10输入的操作指示。操作者对操作部10进行操作，从而能设定后述的原点位置修正量等。I/O48与驱动电路51～53连接。驱动电路51驱动液晶面板11。驱动电路52根据CPU44输出的转矩指令信号来驱动主马达13。缝纫机1包括主编码器55。主编码器55对主马达13的旋转角相位和转速进行检测，并将检测结果输出到I/O48。主编码器55与绝对编码器56同样地，是绝对式的编码器。驱动电路53根据CPU44输出的送布驱动信号来驱动送布马达23。送布马达23的送布驱动信号是脉冲信号。

缝纫机1包括绝对编码器56。绝对编码器56与I/O48连接。绝对编码器56对送布马达23的输出轴24的旋转角相位和转速进行检测，并将旋转角度的位置信息输出到I/O48。如图3～图6所示，绝对编码器56设于送布马达23的右端部23A内。绝对编码器56与送布马达23的输出轴24右端侧连接。绝对编码器56与增量式的编码器不同，将旋转一圈或旋转多圈后相对于原点位置的绝对角度的位置信息输出。因此，在电源接通后，绝对编码器56即便不进行送布马达23的输出轴24的原点位置检测动作，也能输出相对于原点的绝对角度的位置信息。缝纫机1包括存储装置49。存储装置49对与送布机构32的原点位置相对应的、绝对编码器56输出的位置信息进行存储。存储装置49是非易失性存储装置。存储装置49与I/O48连接。

参照图8、图9，对本实施方式的缝纫机1所执行的处理进行说明。缝纫机1的CPU44按照ROM45中存储的程序来执行图8所示的原点修正处理、图9所示的电源接通时处理。

参照图8，对原点修正处理进行说明。原点修正处理是将表示送布机构32的原点位置的、绝对编码器56输出的位置信息存储于存储装置49的处理。原点修正处理是组装缝纫机1时、销售者或操作者进行缝纫机1的调节时等所进行的处理。

当操作者对操作部10进行操作来指示原点修正处理时，缝纫机1的CPU44开始原点修正处理。CPU44从绝对编码器56获取当前的位置信息(S1)。CPU44判断是否对原点修正处理的结束键进行了操作(S2)。原点修正处理的结束键设于操作部10。当对原点修正处理的结束键进行了操作时(S2：是)，CPU44将当前的位置信息存储于存储装置49(S8)，然后结束处理。当没有对原点修正处理的结束键进行操作时(S2：否)，CPU44判断是否对操作部10的修正键进行了操作(S3)。当对操作部10的修正键进行了操作时(S3：是)，CPU44将送料修正量设定画面显示于液晶面板11(S4)，进行送料修正量设定处理(S5)。当没有对操作部10的修正键进行操作时(S3：否)，CPU44使处理返回到S1。

在送料修正量设定处理(S5)中，操作者对操作部10进行操作，输入使送布机构32移动到原点位置的修正量(原点位置修正量)。例如，操作者利用操作部10的数字键直接输入原点位置修正量，或者利用＋号键或－号键以一步为单位进行增减。CPU44接收操作者从操作部10输入的原点位置修正量(S5)。当送料修正量设定处理(S5)结束时，CPU44进行将在S5中接收的原点位置修正量换算成送布马达23的旋转量(步数)的运算(S6)。CPU44通过驱动电路53使送布马达23驱动在S6中计算出的旋转量(步数)(S7)。

CPU44使处理返回到S1，从绝对编码器56再次获取当前的位置信息(S1)。CPU44如上所述判断是否对原点修正处理的结束键进行了操作(S2)。操作者对送布机构32的送料牙33等的位置进行确认，当确认送布机构32移动到原点时，对修正处理的结束键进行操作。当对原点修正处理的结束键进行了操作时(S2：是)，CPU44将从绝对编码器56获取的当前的位置信息存储于存储装置49(S8)，然后结束处理。当没有对结束键进行操作(S2：否)但对修正键进行了操作时(S3：是)，CPU44再次进行S4～S7的处理。CPU44使处理返回到S1，并重复上述处理。

缝纫机1的存储装置49在原点修正处理中对与送布机构32的原点位置相对应的、绝对编码器56输出的位置信息(以下称为“原点位置信息P1”)进行存储。存储装置49是非易失性存储装置，因此，即便缝纫机1的电源被切断，存储装置49所存储的原点位置信息P1也不会消失。

参照图9，对电源接通时处理进行说明。电源接通时处理是缝纫机1的电源接通后CPU44最先执行的处理。缝纫机1不进行原点位置检测动作，而是在电源接通时处理中立刻使送布机构32移动到缝制开始位置，从而能处于可开始缝制的状态。操作者接通缝纫机1的电源时，CPU44开始初始化处理(S11)。CPU44在使缝纫机1驱动之前进行所需的处理即RAM46的初始化和各种硬件的初始化。CPU44不使存储装置49的存储内容初始化。

送布机构32因缝纫机1运输时的振动或缝纫机1的使用等，在电源接通时停止在任意的位置。CPU44从绝对编码器56获取当前的位置信息(以下称为“初始位置信息P2”)(S12)。绝对编码器56输出的位置信息是送布马达23的输出轴24的旋转角度的绝对位置信息。因此，CPU44不进行原点位置检测动作，就能立刻获取初始位置信息P2。

CPU44从存储装置49获取原点位置信息P1(S13)。

CPU44获取缝制开始位置信息(S14)。缝制开始位置信息(以下称为“目标位置信息P3”)是从送布机构32的原点位置(原点位置信息P1)到缝制开始时的位置(缝制开始位置)的相对的位置信息。即，目标位置信息P3是表示送布机构32从原点位置到缝制开始位置要移动多少的值。缝纫机1在开始缝制时，需要使送布机构32从原点位置移动到开始缝制的规定位置。在缝纫机1为平缝缝纫机的情况下，CPU44根据缝制开始时的主轴14的旋转位置计算出送布机构32的缝制开始位置，从而求出目标位置信息P3。具体来说，CPU44利用主编码器55检测出主马达13的旋转角相位，从而获得主轴14的旋转位置。如上所述，主编码器55是绝对式的编码器，因此，在电源接通时，输出相对于原点位置的绝对角度的位置信息。送布马达23的旋转角相位根据主轴14的旋转位置而唯一确定，能计算出送布机构32的缝制开始位置。即，送布机构32的缝制开始位置与主轴14的旋转位置相对应。缝纫机1是自动缝纫机时，送布机构使布分别朝前后方向和左右方向移动。缝纫机1在存储装置中存储有在每一针中使布朝前后方向和左右方向移动以形成图案的缝制数据。CPU44根据送布机构的原点位置和缝制数据中第一针的送布机构的位置，求出目标位置信息P3。

CPU44计算出旋转量(S15)。在S15的处理中计算出的旋转量是送布马达23的输出轴24从电源接通时起旋转的量。CPU44基于(式1)计算出旋转量。绝对编码器56通常以反射码输出位置信息。在以下的例子中，使用从反射码转换为旋转角度的值进行说明。

旋转量＝目标位置信息P3－(初始位置信息P2－原点位置信息P1)

                                (式1)

例如，当原点位置信息P1＝10度、初始位置信息P2＝30度、目标位置信息P3＝70度时，旋转量＝70－(30－10)＝50(度)。

当原点位置信息P1＝20度、初始位置信息P2＝10度、目标位置信息P3＝70度时，旋转量＝70－(10－20)＝80(度)。

CPU44以换算成步数的旋转量驱动送布马达23旋转。

CPU44以在S15中求出的旋转量，经由驱动电路53驱动送布马达23旋转，使送布机构32移动到缝制开始位置(S16)。CPU44结束电源接通时处理，处于缝制动作开始的待机状态。当操作者将踏板22朝前侧踩下时，缝纫机1开始缝制动作。

本实施方式的缝纫机1包括与送布马达23的输出轴24连接的绝对编码器56。缝纫机1能获取步进马达即送布马达23的输出轴24的绝对位置信息。原点位置信息P1是与送布机构32的原点位置相对应的、绝对编码器56输出的位置信息。缝纫机1若预先将原点位置信息P1存储于存储装置49，则无需原点位置检测动作。缝纫机1在电源接通后，立刻使送布机构32移动到缝制开始位置，因此，能在电源接通后立刻开始缝制动作。由于不需要原点位置检测传感器，因此，能实现缝纫机1的低成本化。

执行图8的原点修正处理、图9的电源接通时处理的CPU44是本发明的“控制部”的一例。输出轴24是本发明的“转轴”的一例。存储装置49是本发明的“存储设备”的一例。

本发明并不局限于上述实施方式，可进行各种变形。例如，若绝对编码器56是多旋转式的，则能应对送布机构32在较大的范围内移动的情况。在送布机构32的一次动作需要送布马达23的输出轴24旋转一圈以上时，若使用多旋转式绝对编码器，则不需要原点传感器，能实现缝纫机1的低成本化。

例如本发明还能应用于使用步进马达使压脚17上下运动的缝纫机中。此时，对步进马达的旋转量进行检测的编码器只要是绝对编码器即可。

在上述实施方式中，控制装置30与缝纫机1主体是分开的，但也可形成一体。此时，缝纫机能将存储装置47、49统一成一个。

Claims (3)

1.一种缝纫机(1)，包括：

步进马达(23)所驱动的、在水平方向上移送布的送布机构(32)；以及

以所述送布机构的动作范围的原点位置为基准对所述步进马达进行控制的控制部(44)，

其特征在于，包括：

编码器(56)，该编码器是固定于所述步进马达的转轴(24)、对所述步进马达的绝对旋转位置进行检测的绝对式编码器；以及

存储设备(49)，该存储设备是对与所述原点位置相对应的、所述编码器的输出信息即原点位置信息进行存储的非易失性的存储设备，

所述控制部获取与电源接通时的所述步进马达的旋转位置相对应的、所述编码器的输出信息即初始位置信息，

从所述存储设备获取所述原点位置信息，

获取与缝制动作的开始位置相对应的、所述编码器的输出信息即目标位置信息，

基于所获取的所述初始位置信息、所述原点位置信息、所述目标位置信息，计算出所述步进马达的第一旋转量，

并使所述步进马达旋转计算出的所述第一旋转量。

2.如权利要求1所述的缝纫机，其特征在于，

所述控制部还接收使所述步进马达正向旋转或反向旋转的旋转量即第二旋转量的指示，

基于接收的所述指示，使所述步进马达正向旋转或反向旋转所述第二旋转量，

将与正向旋转或反向旋转了所述第二旋转量后的所述步进马达的旋转位置相对应的、所述编码器的输出信息作为所述原点位置信息存储于所述存储设备。

3.如权利要求1或2所述的缝纫机，其特征在于，还包括：

针杆(7)，该针杆安装有机针(8)；

主轴(14)，该主轴使所述针杆上下运动；

主马达(13)，该主马达对所述主轴进行驱动；以及

主编码器(55)，该主编码器对所述主马达的旋转位置进行检测，

所述控制部将与所述主编码器的输出信息即所述主马达的旋转位置相对应的、所述送布机构的位置设定为所述目标位置信息。

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