JP2009112501A - Sewing machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、縫い針を取付けた針棒の上下動に対して当該上下動方向に直交した水平移動可能な移動機構に縫製物を保持して縫うミシンに関する。 The present invention relates to a sewing machine that holds a sewing product and sews it on a moving mechanism that can move horizontally with respect to the vertical movement of a needle bar to which a sewing needle is attached.
従来より、縫い針を取付けた針棒の上下動に対して当該上下動方向に直交した水平移動可能な移動機構に縫製物を保持して縫うミシンが知られている。また、そのようなミシンの一形態として、当該水平面上に直交した二方向(X軸方向、Y軸方向)について、それぞれの方向に移動機構を駆動するモータ(X軸モータ、Y軸モータ)を設けることで縫製物を移動しながら縫うミシンが知られている。
一般的に、当該ミシンは縫い針が縫製物に刺さっていない時間すなわち直前の針が縫製物から抜けた直後のタイミングから次に針が縫製物に刺さる直前のタイミングまでの時間内に移動機構を移動させる。通常は、縫製物を一定間隔で移動させる送りピッチに合わせた縫製の最高速度の上限値が決められているので、その制限値内であれば、縫製物の移動を前記の縫い針が縫製物に刺さっていない時間内に移動機構を移動し終えるよう制御されている。移動機構の始動遅れを補正するため始動するまでの移動時間分早めに移動指令を出力している。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a sewing machine that holds a sewing product and sews it on a moving mechanism that is horizontally movable with respect to the vertical movement of a needle bar to which a sewing needle is attached. Moreover, as one form of such a sewing machine, motors (X-axis motor, Y-axis motor) that drive a moving mechanism in each of two directions (X-axis direction and Y-axis direction) perpendicular to the horizontal plane are provided. A sewing machine that sews while moving a sewing product by providing the sewing machine is known.
In general, the sewing machine has a moving mechanism within the time from when the sewing needle is not pierced into the sewing product, that is, from the timing immediately after the previous needle is removed from the sewing product to the timing immediately before the next needle is pierced into the sewing product. Move. Normally, the upper limit value of the maximum sewing speed is determined in accordance with the feed pitch for moving the sewing product at regular intervals. If the sewing needle is within the limit value, the sewing needle moves the sewing product within the limit value. It is controlled to finish moving the moving mechanism within the time when it is not stuck. In order to correct the starting delay of the moving mechanism, the moving command is output earlier by the moving time until starting.
前述の縫い針が縫製物に刺さっていない時間内に移動機構を移動し終えるようにする制御のタイミングがずれた場合には、縫製物に縫い針が刺さったままの状態で縫製物が移動することにより、移動機構の移動方向に縫い針が引っ張られる、所謂針流れが発生する。ミシンの主軸の回転速度が高速時と低速時に移動機構を移動する制御のタイミングがずれないようにミシンの主軸の回転速度を検出して、当該回転速度に応じて移動機構の移動開始タイミングとする主軸の角度を変更することで針流れを防止するミシンが知られている(例えば特許文献1)。
しかしながら、従来の特許文献1によるミシンでは、ミシンの主軸の回転速度に合わせて移動機構の移動開始タイミングのみを変更していた。
従って、前記移動機構の縫製物を保持する布押えが変更された場合、移動機構全体の重量や前記移動機構の支持機構に対する布押えが変化することによって、制御装置が移動機構の駆動モータへ移動指令を出力してから移動機構が始動するまでの移動時間や移動機構が指令移動量に停止するまでの移動時間や移動機構が停止時の停止位置に対する行き過ぎ量が変化してしまった場合には、前記の変化を検出するセンサーが無いので、対応することは出来なかった。そのために、停止するまでの移動時間が前記布押えの変更前に比べて長くなった場合は、縫製物から針が刺さった後に移動機構が移動したりする針流れが起こってしまう。又、移動指令から始動するまでの移動時間が移動機構が次の移動量を開始する際に前記布押えの変更前に比べて短くなった場合は、縫製物から針が抜けきる前に移動機構が移動したりする針流れが起こってしまう。つまり、縫製物から針が刺さった後に移動機構が移動した場合の針流れは、縫い針が折れる場合があるという問題点を有する。縫製物から針が抜けきる前に移動機構が移動した場合の針流れは、縫い目の糸締りを悪くするという問題点を有する。双方共に縫製物に縫い針が刺さったままの状態で縫製物が移動することによって、縫製物に対する縫い針の貫通穴が大きくなり、更に縫い目の位置もずれるので縫い品質が低下するという問題点を有する。
However, in the conventional sewing machine according to Patent Document 1, only the movement start timing of the moving mechanism is changed in accordance with the rotational speed of the main shaft of the sewing machine.
Therefore, when the presser foot that holds the sewn product of the moving mechanism is changed, the control device moves to the drive motor of the moving mechanism by changing the weight of the entire moving mechanism or the presser foot with respect to the support mechanism of the moving mechanism. If the movement time from when the command is output until the movement mechanism starts, the movement time until the movement mechanism stops at the command movement amount, or the amount of overshoot with respect to the stop position when the movement mechanism stops change Since there was no sensor for detecting the change, it could not be dealt with. For this reason, when the movement time until stopping becomes longer than before the change of the presser foot, a needle flow in which the movement mechanism moves after the needle is pierced from the sewing product occurs. Also, if the movement time from the movement command to the start is shorter than when the movement mechanism starts the next movement amount compared to the change of the presser foot, the movement mechanism will move before the needle comes out of the sewing product. The needle flow that moves or occurs. That is, the needle flow when the moving mechanism moves after the needle has been pierced from the sewing product has a problem that the sewing needle may break. The needle flow in the case where the moving mechanism moves before the needle is completely removed from the sewing product has a problem that the thread tightening is deteriorated. In both cases, when the sewing product moves while the sewing needle is stuck in the sewing product, the through-hole of the sewing needle with respect to the sewing product becomes larger, and the position of the seam is further shifted, so that the sewing quality is deteriorated. Have.
また、従来のミシンでは、オペレータに対して実縫製の前にミシンの針棒動作タイミングと移動機構の応答状態に関する情報を与える手段がなかったので、縫製実績が無い新規の条件(縫いパターンや布押えの変更など)の場合は、良好な縫い品質が得られるかは、試縫いをしないと判断できなかった。
また、試縫いより得られた縫い品質の結果、縫い針が折れてしまう場合や良好な縫い品質が得られない場合には、問題を解決するための情報が試縫いを行った縫製物と縫い針からしか得られないので、ミシンの針棒動作タイミングと移動機構の応答状態の影響による縫い品質に対する有効な解消手段が、ミシンの回転速度を下げて再度試縫いを繰り返す以外に無かった。しかし、この方法では、原因の解析に時間がかかるにもかかわらず、本当の原因が判明するとは限らないという問題点を有する。また、試縫いの度に縫製物の不良品が発生し、縫製不良に伴う縫製物の廃棄コストがかかるという問題点を有する。更に、適切な縫製条件を見出すまでに試縫いを繰り返すために時間がかかるという問題点を有する。
また、原因を解決するための方策が、ミシンの回転速度を下げる以外に選択肢が無いので、生産性が確実に低下するという問題点を有する。
Further, in the conventional sewing machine, there is no means for giving the operator information on the needle bar operation timing of the sewing machine and the response state of the moving mechanism before actual sewing, so new conditions (sewing patterns and In the case of changing the presser foot), it was impossible to judge whether good sewing quality could be obtained without trial sewing.
In addition, if the sewing needle breaks as a result of the sewing quality obtained from the trial sewing or if the sewing quality cannot be obtained, the information to solve the problem will be the same as the sewing product that has been subjected to the trial sewing. Since it can be obtained only from the needle, there is no effective means for eliminating the sewing quality due to the influence of the needle bar operation timing of the sewing machine and the response state of the moving mechanism other than by reducing the rotational speed of the sewing machine and repeating the trial sewing again. However, this method has a problem that although the cause analysis takes time, the true cause is not always found. Further, there is a problem that a defective product of the sewn product is generated every time trial sewing is performed, and the disposal cost of the sewn product is increased due to the poor sewing. Furthermore, there is a problem that it takes time to repeat trial sewing before finding an appropriate sewing condition.
In addition, since there is no option other than reducing the rotational speed of the sewing machine as a measure for solving the cause, there is a problem that productivity is surely reduced.
本発明は、上述の問題点に鑑み、ミシンの針棒動作タイミングと移動機構の応答状態により縫い品質を低下させる針流れを防止し、ミシンの針棒動作タイミングと移動機構の応答状態による縫い品質へ影響する問題を解決するために有効な情報をオペレータへ与え、更にミシンの縫製速度低下に伴う生産性の低下を最小限にすることが可能なミシンを提供することを目的とする。 In view of the above-described problems, the present invention prevents the needle flow that degrades the sewing quality by the needle bar operation timing of the sewing machine and the response state of the moving mechanism, and the sewing quality by the needle bar operation timing of the sewing machine and the response state of the moving mechanism. It is an object of the present invention to provide a sewing machine that can provide an operator with effective information for solving a problem affecting the sewing machine and that can minimize a decrease in productivity due to a decrease in sewing speed of the sewing machine.
請求項1記載の発明は、縫い針を取付けて主軸の回転に連動して上下動する針棒と、当該針棒の上下動方向に直交した水平面上で縫製物を移動する移動機構と、前記主軸を回転するミシンモータと、前記移動機構を駆動する駆動用モータと、駆動用モータを制御する制御手段と、前記縫製物に施される縫い目の縫いピッチと針数と前記主軸の回転速度を含む縫製データを記憶する第1の記憶手段と、を備え、前記縫製データの縫いピッチと針数と前記主軸の回転速度に基づいて前記針棒及び前記移動機構を動作することで縫いを行うミシンにおいて、前記主軸の回転角度を検出する第1の検出手段と、前記移動機構の位置を検出する第2の検出手段と、前記縫製データに基づいた前記移動機構の位置指令で前記移動機構を駆動した際に所定時間ごとに前記第1の検出手段によって検出された主軸の回転角度及び前記第2の検出手段によって検出された移動機構の位置を記憶する第2の記憶手段と、前記第2の記憶手段に記憶された前記移動機構の位置から前記移動機構の動作所要時間の算出する動作時間算出手段と、前記動作時間算出手段による動作所要時間の算出結果に基づいてミシンモータの回転速度を算出する速度算出手段と、前記動作時間算出手段による動作所要時間の算出結果に基づいて移動機構の動作開始角度を算出する動作開始角度算出手段と、前記縫製データの縫いピッチと針数と前記主軸の回転速度に基づいて前記針棒及び前記移動機構を動作させる際に、以前に前記縫製データに基づいてミシンを駆動した際に得られた前記速度算出手段によるミシンモータの回転速度の算出結果と、以前に前記縫製データに基づいてミシンを駆動した際に得られた前記動作開始角度算出手段による移動機構の動作開始角度の算出結果と、に基づいて前記ミシンモータを駆動させる縫製制御手段とを備えることを特徴とする。
なお、「移動機構の動作開始角度」とは、移動機構が動作を開始するときの主軸の回転角度をいう。
The invention described in claim 1 includes a needle bar that moves up and down in conjunction with rotation of the main shaft by attaching a sewing needle, a moving mechanism that moves a sewing product on a horizontal plane perpendicular to the vertical movement direction of the needle bar, A sewing motor for rotating the main shaft, a driving motor for driving the moving mechanism, a control means for controlling the driving motor, the stitch pitch and the number of stitches of the seam applied to the sewing product, and the rotational speed of the main shaft. A sewing machine that performs sewing by operating the needle bar and the moving mechanism on the basis of the sewing pitch, the number of stitches, and the rotational speed of the main shaft of the sewing data. The first detection means for detecting the rotation angle of the spindle, the second detection means for detecting the position of the movement mechanism, and the movement mechanism driven by a position command of the movement mechanism based on the sewing data. At a given time The second storage means for storing the rotation angle of the spindle detected by the first detection means and the position of the moving mechanism detected by the second detection means for each time, and the second storage means. An operation time calculating means for calculating a required operation time of the moving mechanism from a position of the moving mechanism; a speed calculating means for calculating a rotational speed of a sewing machine motor based on a calculation result of the required operation time by the operating time calculating means; An operation start angle calculation means for calculating an operation start angle of the moving mechanism based on a calculation result of an operation required time by the operation time calculation means, a sewing pitch and the number of stitches of the sewing data, and a rotation speed of the spindle. When operating the needle bar and the moving mechanism, the sewing machine motor by the speed calculation means obtained when the sewing machine was driven based on the sewing data before. The sewing machine motor is driven based on the calculation result of the rolling speed and the calculation result of the operation start angle of the moving mechanism by the operation start angle calculation means obtained when the sewing machine was previously driven based on the sewing data. Sewing control means to be provided.
The “movement start angle of the moving mechanism” refers to the rotation angle of the main shaft when the moving mechanism starts operating.
請求項2記載の発明は、請求項1記載のミシンにおいて、前記速度算出手段により算出されたミシンモータの回転速度に基づく所定時間ごとの針棒の上下動位置と、前記動作時間算出手段により算出された前記移動機構の動作所要時間に基づく所定時間ごとの移動機構の位置と、動作開始角度算出手段による移動機構の動作開始角度と、を対応させて表示可能な表示手段を備えることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the sewing machine according to the first aspect, the vertical movement position of the needle bar every predetermined time based on the rotational speed of the sewing machine motor calculated by the speed calculation means and the operation time calculation means are calculated. And a display unit capable of displaying the position of the moving mechanism for each predetermined time based on the required operation time of the moving mechanism and the operation start angle of the movement mechanism by the operation start angle calculating unit. To do.
請求項3記載の発明は、請求項1又は2に記載のミシンにおいて、外部の計算機と接続可能なインターフェイスを備え、前記動作時間算出手段による前記移動機構の動作所要時間の算出と、前記速度算出手段による前記ミシンモータの回転速度の算出と、前記動作開始角度算出手段による前記移動機構の動作開始角度の算出と、は前記インターフェイスを介して接続された前記外部の計算機によって行われることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the sewing machine according to the first or second aspect, the sewing machine includes an interface connectable to an external computer, and the operation time calculation means calculates the operation time required for the moving mechanism and the speed calculation. The calculation of the rotational speed of the sewing machine motor by the means and the calculation of the operation start angle of the moving mechanism by the operation start angle calculation means are performed by the external computer connected via the interface. To do.
請求項1記載の発明によれば、動作時間算出手段が算出した各針ごとの移動機構の動作所要時間に応じて、速度算出手段が当該時間に対して適正なミシンモータの回転速度即ち縫製速度を算出する。なお、動作時間算出手段による移動機構の動作時間の算出及び速度算出手段によるミシンモータの回転速度の算出は、縫製データによる縫製作業が行われる前に行われる。また、所定時間ごとに第1の検出手段及び第2の検出手段が検出した前記主軸の回転角度と移動機構の位置、及び動作時間算出手段と速度算出手段と動作開始角度算出手段の算出結果は、第2の記憶手段に記憶される。よって、一度縫製データによる縫製作業が行われた以後に、当該縫製データによる縫製作業を行う際に第2の記憶手段に記憶された移動機構の動作時間及びミシンモータの回転速度に従って縫製作業を行った場合には、縫製物から針が抜ける前のタイミングに移動機構が動作したり、縫製物に針が刺さった後のタイミングに移動機構が動作したりすることによって針流れが生じることを無くすことが可能となる。これによって、縫製物から針が抜ける前のタイミングに移動機構が動作する針流れにより、縫い締りの悪化や、縫製物に対する縫い針の貫通穴の拡大、縫い目の位置ずれ等による縫い品質が悪化する問題点を解消できる。よって、縫い品質が向上する。加えて、縫製物に針が刺さった後のタイミングに移動機構が動作する針流れにより、縫い針が折れる問題点を解消できる。よって、ミシンの信頼性が向上する。
また、上述のように動作開始算出手段と速度算出手段によって、自動的に縫製物の移動に対応した適正なミシンモータの回転速度と、移動機構の動作開始角度を算出し、第2の記憶手段に記憶する。これによって、従来技術ではオペレータが手動でミシンの縫製速度を下げることで対応していた移動機構の送りによる縫い品質問題の針流れ解消のためのミシンの縫製速度の設定と移動機構の動作開始角度を自動的に行うことが可能となる。よって、従来に比べて針流れを防止する縫製速度の設定と移動機構の動作開始角度を非常に容易に、かつ確実に行うことができる。また、移動機構の送りによる縫い品質問題である針流れを、従来技術ではオペレータに対してミシンの針棒動作タイミングと移動機構の応答状態が何も与えられていなかったために有効な解消手段が見出せず、対応方法もミシンの回転速度を変更するしかなかった問題点を解消でき、ミシンの信頼性が向上する。加えて、適正な縫製速度の算出が自動的に行われるので、従来技術において縫いに適した縫製速度を見出すまで幾度かミシンを動作させなければならず、時間を要する問題点を解消でき、縫製作業の準備時間が短縮されて作業効率が向上する。加えて、従来技術では適正な縫製速度を見出すまでに行うミシンの試縫いにおいて発生する場合があった針折れや縫製物の廃棄に伴うコストを削減できる。また、第2の記憶手段が第2の検出手段によって検出された移動機構の位置を所定時間ごとに記憶する。これによって、縫製データによる縫製作業の終了後に動作時間算出手段による移動機構の動作時間の算出が可能となる。つまり、動作時間算出手段は第2の検出手段によって検出される移動機構の位置に対してリアルタイムで算出処理を行う必要がなくなる。よって、動作時間算出手段が第2の検出手段によって検出される移動機構の位置に対してリアルタイムで算出処理を行う性能を有していなかったとしても移動機構の動作時間を算出できる。つまり、動作時間算出手段に対する性能要求を低く設定でき、動作時間算出手段を構成するコストを下げることができる。
また、第2の記憶手段が第1の検出手段によって検出された主軸の回転角度を所定時間ごとに記憶する。これによって、縫製データによる縫製作業の終了後に速度算出手段によるミシンモータの回転速度の算出が可能となる。つまり、速度算出手段は第2の検出手段によって検出される移動機構の位置に対してリアルタイムで算出処理を行う必要がなくなる。よって、速度算出手段が第2の検出手段によって検出される移動機構の位置に対してリアルタイムで算出処理を行う性能を有していなかったとしてもミシンモータの回転速度を算出できる。つまり、速度算出手段に対する性能要求を低く設定でき、速度算出手段を構成するコストを下げることができる。
また、前述の前記第2の記憶手段には、前記主軸の回転角度を所定時間ごとに記憶する。これによって、縫製データによる縫製作業の終了後に動作開始角度算出手段による移動機構の動作開始角度の算出が可能となる。つまり、動作開始角度算出手段は、第1の検出手段によって検出される主軸の回転角度と、第2の検出手段によって検出される移動機構の位置に対してリアルタイムで算出処理を行う必要がなくなる。よって、動作開始角度算出手段が第1の検出手段によって検出される主軸の回転角度と、第2の検出手段によって検出される移動機構の位置に対してリアルタイムで算出処理を行う性能を有していなかったとしても移動機構の動作開始角度を算出できる。つまり、動作開始角度算出手段に対する性能要求を低く設定でき、動作開始角度算出手段を構成するコストを下げることができる。
According to the first aspect of the present invention, in accordance with the time required for operation of the moving mechanism for each needle calculated by the operation time calculation means, the speed calculation means is the appropriate rotation speed of the sewing machine motor, that is, the sewing speed for that time. Is calculated. Note that the calculation of the operation time of the moving mechanism by the operation time calculation means and the calculation of the rotational speed of the sewing machine motor by the speed calculation means are performed before the sewing work is performed using the sewing data. The rotation angle of the spindle and the position of the moving mechanism detected by the first detection means and the second detection means at every predetermined time, and the calculation results of the operation time calculation means, the speed calculation means, and the operation start angle calculation means are as follows: And stored in the second storage means. Therefore, after the sewing work is performed once based on the sewing data, the sewing work is performed according to the operation time of the moving mechanism and the rotation speed of the sewing machine motor stored in the second storage means when performing the sewing work based on the sewing data. In this case, the movement mechanism is operated at the timing before the needle is removed from the sewing product, or the movement mechanism is operated at the timing after the needle is pierced into the sewing product, thereby eliminating the needle flow. Is possible. As a result, due to the needle flow in which the moving mechanism operates at the timing before the needle is removed from the sewing product, the sewing quality deteriorates due to deterioration of the sewing tightening, enlargement of the through hole of the sewing needle with respect to the sewing product, misalignment of the seam, etc. The problem can be solved. Therefore, the sewing quality is improved. In addition, it is possible to solve the problem that the sewing needle breaks due to the needle flow in which the moving mechanism operates at the timing after the needle has pierced the sewing product. Therefore, the reliability of the sewing machine is improved.
Further, as described above, the operation start calculating means and the speed calculating means automatically calculate the appropriate rotation speed of the sewing machine motor corresponding to the movement of the sewing product and the operation start angle of the moving mechanism, and the second storage means. To remember. As a result, in the prior art, the sewing speed setting of the sewing machine and the operation start angle of the moving mechanism for eliminating the needle flow of the sewing quality problem caused by the feeding of the moving mechanism, which was handled by the operator manually lowering the sewing speed of the sewing machine. Can be performed automatically. Therefore, it is possible to set the sewing speed for preventing needle flow and the operation start angle of the moving mechanism very easily and reliably as compared with the conventional case. In addition, since the needle flow, which is a sewing quality problem due to the feed of the moving mechanism, is not given to the operator by the needle bar operation timing of the sewing machine and the response state of the moving mechanism, an effective solution can be found. In addition, the handling method can solve the problem that only the rotation speed of the sewing machine is changed, and the reliability of the sewing machine is improved. In addition, since the proper sewing speed is automatically calculated, the sewing machine must be operated several times until the sewing speed suitable for sewing is found in the prior art, which eliminates the time-consuming problem and allows sewing. Work preparation time is shortened and work efficiency is improved. In addition, it is possible to reduce costs associated with needle breakage and disposal of sewing products that may occur in trial sewing of a sewing machine performed until the proper sewing speed is found in the prior art. Further, the second storage means stores the position of the moving mechanism detected by the second detection means every predetermined time. Accordingly, the operation time of the moving mechanism can be calculated by the operation time calculation means after the sewing work based on the sewing data is completed. That is, the operation time calculation unit does not need to perform calculation processing in real time on the position of the moving mechanism detected by the second detection unit. Therefore, even if the operation time calculation means does not have the performance of performing the calculation process in real time on the position of the movement mechanism detected by the second detection means, the operation time of the movement mechanism can be calculated. That is, the performance requirement for the operation time calculation means can be set low, and the cost for configuring the operation time calculation means can be reduced.
Further, the second storage means stores the rotation angle of the spindle detected by the first detection means every predetermined time. Thereby, the rotation speed of the sewing machine motor can be calculated by the speed calculation means after the sewing work using the sewing data is completed. That is, the speed calculation unit does not need to perform calculation processing in real time on the position of the moving mechanism detected by the second detection unit. Therefore, the rotational speed of the sewing machine motor can be calculated even if the speed calculation means does not have the performance of performing the calculation process in real time on the position of the moving mechanism detected by the second detection means. That is, the performance requirement for the speed calculation means can be set low, and the cost for configuring the speed calculation means can be reduced.
The second storage means stores the rotation angle of the main shaft at predetermined time intervals. Thereby, the operation start angle of the moving mechanism can be calculated by the operation start angle calculating means after the sewing work based on the sewing data is completed. That is, the operation start angle calculation unit does not need to perform a calculation process in real time on the rotation angle of the main shaft detected by the first detection unit and the position of the moving mechanism detected by the second detection unit. Therefore, the operation start angle calculation means has a performance of performing calculation processing in real time on the rotation angle of the main shaft detected by the first detection means and the position of the moving mechanism detected by the second detection means. Even if not, the operation start angle of the moving mechanism can be calculated. That is, the performance requirement for the operation start angle calculation unit can be set low, and the cost of configuring the operation start angle calculation unit can be reduced.
請求項2記載の発明によれば、表示手段は、速度算出手段によって算出されたミシンモータの回転速度に基づく所定時間ごとの針棒の上下動位置と、動作時間算出手段によって算出された前記移動機構の動作に必要な時間に基づく所定時間ごとの移動機構の位置と、動作開始角度算出手段による移動機構の動作開始角度と、を対応させて表示する。つまり、移動機構の動作時間に対して適正に算出されたミシンモータの回転速度に基づくミシンの針棒の上下動位置と移動機構の位置とを対応付けて表示する。これによって、速度算出手段によるミシンモータの回転速度の算出結果の効果について、ミシンの動作前に視覚的な把握を行うことができる。よって、オペレータはミシンの動作をより明確に把握することができる。 According to a second aspect of the present invention, the display means includes the vertical movement position of the needle bar for each predetermined time based on the rotational speed of the sewing machine motor calculated by the speed calculation means, and the movement calculated by the operation time calculation means. The position of the moving mechanism for every predetermined time based on the time required for the operation of the mechanism and the operation start angle of the moving mechanism by the operation start angle calculating means are displayed in correspondence with each other. That is, the vertical movement position of the needle bar of the sewing machine and the position of the movement mechanism are displayed in association with each other based on the rotational speed of the sewing machine motor calculated appropriately with respect to the operation time of the movement mechanism. Thereby, it is possible to visually grasp the effect of the calculation result of the rotation speed of the sewing machine motor by the speed calculation means before the operation of the sewing machine. Therefore, the operator can grasp the operation of the sewing machine more clearly.
請求項3記載の発明によれば、動作時間算出手段による移動機構の動作に必要な時間の算出と、速度算出手段によるミシンモータの回転速度の算出と、動作開始角度算出手段による移動機構の動作開始角度の算出と、をインターフェイスで接続された外部の計算機が行う。よって、動作時間算出手段、速度算出手段及び動作開始角度算出手段をミシン制御装置内に組み込む必要がなくなる。よって、既存のミシンに対して大幅に設計変更を加えることなく、動作時間算出手段、速度算出手段及び動作開始角度算出手段を備えたミシンを提供できる。 According to the third aspect of the present invention, the calculation of the time required for the operation of the moving mechanism by the operation time calculating means, the calculation of the rotational speed of the sewing machine motor by the speed calculating means, and the operation of the moving mechanism by the operation start angle calculating means. The calculation of the start angle is performed by an external computer connected via an interface. Therefore, it is not necessary to incorporate the operation time calculation means, speed calculation means, and operation start angle calculation means in the sewing machine control apparatus. Therefore, it is possible to provide a sewing machine including an operation time calculation unit, a speed calculation unit, and an operation start angle calculation unit without significantly changing the design of an existing sewing machine.
(本発明によるミシンの全体構成)
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明によるミシン1は、縫い針2aを取付けた針棒2の上下動に対して当該上下動方向に直交した水平面に沿って移動可能な移動機構10に縫製物を保持して縫うミシンである。
図1は本発明によるミシン1の構成を示す斜視図である。図2は制御装置20と、制御装置20に接続されている各種構成を示すブロック図である。
図1及び図2に示すように、ミシン1は、ミシンフレームのアーム部の下面部に設けられて上下動する針棒2と、針棒の上下動方向に直交した水平面に沿って縫製物を移動させる移動機構10と、ミシン1の各種動作を切替可能に選択するペダル3と、ミシン1の動作に関する各種処理を行う制御装置20と、ミシン1の動作に関する各種情報が表示されると共に、オペレータによってミシン1の動作に関する各種の入力が行われると共に、後述する縫製データに関する各種処理を行った制御装置20のCPU21の各種処理結果を視覚的に表示する液晶表示画面の前面に透明タッチスイッチパネルを配置して表示されたスイッチを押圧することで選択指示信号を出力する操作パネルディスプレイ4と、制御装置20に設けられたRS−232ポート25を介して接続され、制御装置20のCPU21同様後述する縫製データに関する各種処理が行えるPC40と、PC40の各種処理を視覚的に表示するモニタ41と、を備えている。
(Whole structure of the sewing machine according to the present invention)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
A sewing machine 1 according to the present invention is a sewing machine that holds a sewing product and sews it on a moving
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a sewing machine 1 according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram illustrating the
As shown in FIGS. 1 and 2, the sewing machine 1 includes a needle bar 2 provided on the lower surface of the arm part of the sewing machine frame and moving up and down, and a sewing product along a horizontal plane perpendicular to the vertical movement direction of the needle bar. The moving
針棒2は、その下端において縫い針2aを着脱可能に固定する。また、針棒2は上下動機構(図示略)を介してミシンフレームのアーム部の長手方向に配接された主軸7(図示略)と連結されている。上下動機構は、主軸7の回転を上下動運動に変換して針棒に伝達する。また、主軸7はミシンモータ5の駆動によって回転する。つまり、ミシンモータ5の駆動によって針棒2は上下動する。このとき、主軸7が1回転すると針棒2が上下動の1往復を行うように設けられている。つまり、主軸7の回転角度と針棒2の上下動位置とは一定の関係を有する。また、主軸7の回転角度は主軸エンコーダ6によって検出する。
つまり、主軸エンコーダ6の検出する主軸7の回転角度から、針棒2の上下動位置即ち縫い針2aの上下動位置が検出される。
なお、ミシンモータ5の動作はオペレータのペダル3に対する操作によって行われ、
当該操作に基づくミシンモータ5の駆動制御は後述する制御装置20によって行われる。
The needle bar 2 detachably fixes the
That is, the vertical movement position of the needle bar 2, that is, the vertical movement position of the
The operation of the
Drive control of the
(移動機構)
移動機構10は、縫製物を保持する保持部11と、針棒2の上下動方向に直交した水平面上の一方向(以後、X軸方向とする)に沿った方向に保持部11を移動させるX軸モータ12と、X軸方向における保持部11の位置を検出するためにX軸モータ12の軸角度を検出するX軸位置センサ13と、針棒2の上下動方向に直交した水平面上に沿った方向であって、X軸方向に直交した方向(以後、Y軸方向とする)に保持部11を移動させるY軸モータ14と、Y軸方向における移動機構10の位置を検出するためにY軸モータ14の軸角度を検出するY軸位置センサ15と、を備えている。X軸位置センサ13及びY軸位置センサ15は、X軸モータ12及びY軸モータ14の軸に設けられたロータリーエンコーダであり、それぞれが検出する軸の回転角度を検出する。
(Movement mechanism)
The moving
保持部11は縫製物を乗せる下板と、下板に乗せられた縫製物を上方から押圧して保持する布押えとを有する。布押えは下板に対して上下動可能に設けられ、移動機構10に設けられた押え用エアーシリンダ(図示略)の駆動によって上下動する。布押えの上下動はペダル3に対する操作を介して押え用エアーシリンダの駆動により操作される。
オペレータによって縫製物を保持部11に設置する場合、縫製終了後、布押えは上昇位置に保持されているので、まず、布押えの下方に位置する下板の上面に縫製物が乗せられる。その後、ペダル3に対する操作により布押えが下降すると、布押えは縫製物に対して下降し、布押えと下板によって縫製物を挟んで保持する。かようにして縫製物は保持部11に保持される。
The holding
When the operator installs the sewing product on the holding
X軸モータ12、Y軸モータ14は保持部11をX軸方向、Y軸方向に沿って移動させることで、保持部11に保持された縫製物を針棒2の上下動方向に直交した水平面に沿って移動させる。つまり、針棒2の上下動により上下動する縫い針2aに対して縫製物が移動することで布送りが行われ、周知のように縫い目が形成される。
なお、X軸モータ12及びY軸モータ14の駆動制御は後述する制御装置20によって行われる。また、X軸方向における保持部11の位置はX軸位置センサ13によって検出される。Y軸方向における保持部11の位置はY軸位置センサ15によって検出される。
制御装置20は、X軸位置センサ13及びY軸位置センサ15による検出結果から、
移動機構10の位置を検出する。よって、X軸位置センサ13及びY軸位置センサ15は「第2の検出手段」として機能する。
The
The drive control of the
From the detection results of the
The position of the moving
(制御装置)
図2に示すように、制御装置20は、ミシン1の動作に関する各種処理を行うCPU21と、CPU21が行う各種処理に関するデータを格納するRAM22と、ミシン1の動作に関する各種プログラム及びデータを記憶するROM23と、ミシン1の動作に関する各種プログラム及びデータを記憶するEEPROM24と、PC40と相互通信可能に接続する「インターフェイス」としてのRS−232ポート25と、ミシンモータ5、X軸モータ12及びY軸モータ14をそれぞれ駆動するドライバ29,30,31と、主軸エンコーダ6及びドライバ29の入出力ポート26と、X軸位置センサ13及びドライバ30の入出力ポート27と、Y軸位置センサ15及びドライバ31の入出力ポート28と、操作パネルディスプレイ4と制御装置20を接続する入出力ポート33と、を備えている。また、CPU21、RAM22、ROM23、EEPROM24、RS−232ポート25、入出力ポート26,27,28,33はバス32によって相互に接続されている。
(Control device)
As shown in FIG. 2, the
CPU21は、ROM23及びEEPROM24からミシン1の動作に関する各種プログラム及びデータを呼び出す。このとき、CPU21が呼び出すデータには縫製作業における縫いパターンに応じた縫製開始位置、終了位置及びその間の送りピッチと送り方向、当該縫製における縫製速度すなわちミシンモータ5の回転速度とを記憶した縫製データが含まれている。CPU21は当該縫製データに基づき、ミシンモータ5、X軸モータ12及びY軸モータ14を駆動するための処理を行う。
また、CPU21は、当該処理に基づき、入出力ポート26,27,28を介してドライバ29,30,31に対してそれぞれ対応するモータを駆動する命令を出力する。
かようにしてミシンモータ5、X軸モータ12及びY軸モータ14は駆動し、針棒2の上下動と移動機構10の移動が行われて縫製される。
The
Further, based on the processing, the
In this way, the
また、縫製データによる縫製作業の際、主軸エンコーダ6によって検出される主軸7の回転角度は入出力ポート26を介してCPU21に入力される。また、X軸位置センサ13によって検出されるX軸モータ12の回転角度は入出力ポート27を介してCPU21に入力される。また、Y軸位置センサ15から検出されるY軸モータ14の回転角度は入出力ポート28を介してCPU21に入力される。
さらに、縫製データによる縫製動作において後述する移動機構10の整定時間の算出と、整定時間に対応したミシンモータ5の回転速度及び移動機構10の動作開始角度の算出を行う場合、CPU21は主軸エンコーダ6、X軸位置センサ13及びY軸位置センサ15からの入力を所定時間ごとにEEPROM24に記憶するデータ取込プログラムを動作させるためのタイマ割込を許可し、割込みタイマを動作させる。割込タイマによる所定時間ごとのデータ取込プログラムの動作指示によって、所定時間ごとに主軸エンコーダ6、X軸位置センサ13及びY軸位置センサ15からの入力がEEPROM24に記憶される。なお、主軸エンコーダ6の入力は主軸回転角度として記憶され、X軸位置センサ13及びY軸位置センサ15による入力は移動機構10の位置としてEEPROM24に記憶される。
なお、縫製データによる縫製作業の終了時には、当該割込タイマのタイマ割込は禁止され、割込みタイマの動作も停止される。
Further, the rotation angle of the main shaft 7 detected by the
Further, when calculating the settling time of the moving
At the end of the sewing work using the sewing data, the timer interrupt of the interrupt timer is prohibited and the interrupt timer operation is also stopped.
なお、縫製データは、縫いパターンごとに異なる縫製データが複数用意され、EEPROM24に記憶されている。当該複数の縫製データの一覧はミシン1による縫製作業開始前に操作パネルディスプレイ4に表示される。オペレータによって当該複数の縫製データのうち一つが選択されると、制御装置20は選択された縫製データの縫いパターンに基づいて上述のようにミシンモータ5、X軸モータ12及びY軸モータ14を駆動して縫いを行う。
As the sewing data, a plurality of sewing data different for each sewing pattern is prepared and stored in the
CPU21は、EEPROM24に記憶された主軸回転角度と移動機構の位置から、当該主軸回転角度と移動機構の位置が検出された縫製データに基づいた縫製作業における各種演算を行う。即ち、直前の針が縫製物から抜けた直後のタイミングから次に針が縫製物に刺さる直前のタイミングまでに行われる移動機構の動作所要時間を算出する演算と、移動機構の動作所要時間に基づいて適正なミシンモータ5の回転速度を算出する演算と、移動機構の動作所要時間と主軸回転角度に基づいて移動機構の動作開始角度を算出する演算を行う。また、当該演算結果は操作パネルディスプレイ4に表示される。
PC40は、RS−232ポート25を介して制御装置20に接続され、制御装置20のCPU21同様、ミシン1の縫製データに関する各種処理が行えるパソコンである。
つまり、制御装置20のEEPROM24に記憶された主軸回転角度と移動機構の位置をRS−232ポート25を介して PC40のメモリに読込み、前記CPU21同様主軸回転角度と移動機構の位置から、当該主軸回転角度と移動機構の位置が検出された縫製データに基づいた縫製作業における各種演算を行う。即ち、直前の針が縫製物から抜けた直後のタイミングから次に針が縫製物に刺さる直前のタイミングまでに行われる移動機構の動作所要時間を算出する演算と、移動機構の動作所要時間に基づいて適正なミシンモータ5の回転速度を算出する演算と、移動機構の動作所要時間と主軸回転角度に基づいて移動機構の動作開始角度を算出する演算を行う。また、当該演算結果はモニタ41に表示される。
The
The
That is, the spindle rotation angle and the position of the moving mechanism stored in the
(ミシンの各種機能)
次に、ミシン1の各種機能について詳細に説明する。図3はミシン1の各種機能構成を示す機能ブロック図である。
図3に示すように、ミシン1は、主軸7の回転角度を検出する主軸エンコーダ6と、移動機構の位置を検出するX軸位置センサ13及びY軸位置センサ15と、縫製データを記憶する第1の記憶手段51と、主軸エンコーダ6が検出した主軸7の回転角度とX軸位置センサ13及びY軸位置センサ15が検出した移動機構10の位置を所定時間ごとに記憶する第2の記憶手段52と、縫製データに基づく移動機構の位置指令に対してX軸位置センサ13及びY軸位置センサ15により検出された移動機構の位置に基づいて各針における移動機構の動作所要時間を算出する動作時間算出手段56と、動作時間算出手段56によって算出された移動機構の動作所要時間と主軸エンコーダ6によって検出された主軸7の回転角度とに応じて適正なミシンモータ5の回転速度を算出する速度算出手段57と、縫製データに基づく移動機構の位置指令に対してX軸位置センサ13及びY軸位置センサ15により検出された移動機構の位置と主軸エンコーダ6によって検出された主軸7の回転角度とに応じて各針における移動機構の動作開始角度を算出する動作開始角度算出手段58と、動作時間算出手段56、速度算出手段57及び動作開始角度算出手段58の算出結果を記憶する第2の記憶手段52と、当該縫製データによる縫製作業の際に第2の記憶手段52に記憶された各算出結果に基づいて縫製を行う縫製制御手段55と縫製制御手段55によってミシンモータの回転速度が増減された後のミシンの縫製速度に基づく所定時間ごとの針棒の上下動位置、動作時間算出手段56によって算出された移動機構の動作所要時間に基づく所定時間ごとの移動機構の位置及び動作開始角度算出手段58によって算出された移動機構の動作開始角度をそれぞれ対応させて表示可能な操作パネルディスプレイ4を備えている。
(Various functions of the sewing machine)
Next, various functions of the sewing machine 1 will be described in detail. FIG. 3 is a functional block diagram showing various functional configurations of the sewing machine 1.
As shown in FIG. 3, the sewing machine 1 stores a
第1の記憶手段51は、縫製データを記憶する。即ち、上述のEEPROM24が第1の記憶手段51として機能する。第2の記憶手段52は、主軸エンコーダ6が検出した主軸7の回転角度と、X軸位置センサ13及びY軸位置センサ15が検出した移動機構の位置を所定時間ごとに記憶する。よって、上述のEEPROM24が第2の記憶手段52として機能する。
The first storage means 51 stores sewing data. That is, the above-described
(動作時間算出手段)
動作時間算出手段56は、縫製データに基づく移動機構の位置指令に対してX軸位置センサ13及びY軸位置センサ15により検出された移動機構の位置に基づいて各針における移動機構の動作所要時間を算出する。図4は、針が縫製物から抜けた直後のタイミングから次に針が縫製物に刺さる直前のタイミングまでの間に移動機構10が移動した時の、移動機構10のX軸指令位置Pと、X軸位置センサ13によって検出された移動機構10のX軸検出位置Qの関係を示した説明図である。図4のPOSは移動機構10のX軸指令位置Pと移動機構10のX軸検出位置Qの関係を示す曲線である。図4のERRは移動機構10のX軸指令位置Pと移動機構10のX軸検出位置Qの偏差を示す曲線である。
縫製データに基づいて制御装置20は移動機構10をX軸検出位置Bに達するまで駆動され、X軸モータ12には位置指令Pが出力される。出力を受けたX軸モータ12は移動機構10を駆動する。移動機構10のX軸方向の動作位置はX軸位置センサ13によって検出される。
(Operating time calculation means)
The operation time calculation means 56 is a time required for operation of the moving mechanism in each needle based on the position of the moving mechanism detected by the
Based on the sewing data, the
図4に示すように、移動機構10のX軸指令位置Pに対して、移動機構10のX軸検出位置Qの応答は遅れて動作する。移動機構10の応答は、X軸指令位置Pが停止後にX軸指令位置Pへ追いつき、目標位置Bへ達した後に振動しながら目標位置Bへ収束していく。移動機構10の応答が振動しながら目標位置Bに収束していく際に、X軸指令位置Pから移動機構10の応答信号Qを差し引いた偏差ERRを演算し、その偏差ERRが±dPの範囲内であれば縫い針が縫製物に刺さっても差し支えない程度の誤差範囲であるとし、移動機構10の応答信号Qは、X軸指令位置Pの整定範囲内に収束したとして、移動機構10は目標位置Bへの移動を完了する。ここでは、X軸モータ11及びX軸位置センサ13を例に上述の説明をしたが、Y軸モータ14及びY軸位置センサ15についても全く同様な処理が行われるのでその説明は省略する。
As shown in FIG. 4, the response of the X-axis detection position Q of the moving
このとき、移動機構10を駆動するための指令位置Pが出力されてから、その次の縫い針が縫製物に刺さっても差し支えない程度の誤差に移動機構10の振動動作が収束するまでにかかる動作所要時間を整定時間Tsとし、動作時間算出手段56は、前記整定時間Tsを算出する。移動機構10の整定時間は、X軸とY軸の両方を算出する。
At this time, it takes from the output of the command position P for driving the moving
(速度算出手段)
速度算出手段57は、動作時間算出手段56により算出した整定時間Tsに応じた適正なミシンモータ5の回転速度を算出する。
図5は縫い針2aが縫製物から抜けるタイミングを同じにしてミシンモータ5の回転速度を修正した場合の縫い針2aの上下動タイミングと移動機構10の動作タイミングの対応関係を表す説明図である。なお、図5(a)は、縫製データのミシンモータ5の回転速度よって駆動された修正前と、速度算出手段57によって算出されたミシンモータ5の回転速度に基づいて駆動された修正後の、縫い針2aの上下動タイミングと移動機構10の動作タイミングの対応関係を表す説明図、図5(b)は図5(a)のZ部分の拡大説明図である。図5の曲線H、Iは縫製物に対する縫い針2aの上下動位置の遷移を示す曲線である。図5の曲線Wは曲線Hと曲線Iと同一の時間軸における移動機構10の検出位置を示す曲線である。図5の曲線Hは修正前の縫い針2aの上下動位置の遷移を示す曲線で、曲線Iは修正後(速度算出手段57によるミシンモータ5の回転速度で駆動)の縫い針2aの上下動位置の遷移を示す曲線である。
(Speed calculation means)
The
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the correspondence between the vertical movement timing of the
ミシンモータ5の回転速度に従って針棒2は上下動し、縫い針2aは縫製物に対して刺したり抜いたりする上下動作を繰り返す。図5に示す前記曲線Hにおいて、縫い針2aが縫製物上面位置Gより下がっている間は、縫い針2aが縫製物に刺さっている区間である。縫い針2aが縫製物上面位置Gより上がっている間は、縫い針2aが縫製物から抜けている区間である。このとき、主軸7の一回転に要する時間は時間Taであり、ミシンモータ5は主軸7の一回転に要する時間が時間Taとなるように制御されている。
これに対し、移動機構10は曲線Wが示すように動作する。このとき、縫い針2aが縫製物に刺さったタイミングでは、移動機構10は針貫通時送り位置Waが、目標位置Bの整定範囲を超えたことに起因する針流れが発生している。
The needle bar 2 moves up and down in accordance with the rotational speed of the
In contrast, the moving
そこで、図5に示すように、移動機構10の停止時振動に起因する目標位置Bの範囲に収束した針流れを生じない縫製速度、即ち縫い針2aが縫製物から抜けている区間の主軸7の一回転の時間Tbに基づいたミシンモータ5の回転速度を設定する。これによって、縫い針2aが縫製物に刺さるタイミング以降の曲線Iが示すように、移動機構10の針貫通時送り位置は目標位置Bの整定範囲内に入っていることから縫い針が折れる問題の原因である針流れは生じない。速度算出手段57は、主軸7が一回転する時間Taを針流れが生じない時間Tbに設定するためのミシンモータ5の回転速度を算出する。
Therefore, as shown in FIG. 5, the sewing speed at which the needle flow converged in the range of the target position B caused by the vibration at the stop of the moving
図6は主軸7の回転角度と縫い針2aの上下動位置の対応を示す説明図である。
上述のように、主軸7が一回転すると針棒2は上下動を一往復行う。図6に示すように、縫い針2aの上下動位置と主軸7の回転角度とは一定の関係を有する。例えば図6に示すように主軸7の針棒2の位置が上死点の時の回転角度を0度とし、針棒2の位置が下死点の時の当該回転角度を180度とする。縫い針2aが縫製物から抜けるタイミングHaの際の主軸7の回転角度は移動機構10の保持部11に縫製物が保持される針板上の位置及び縫製物の厚さを加味した角度θbとなる。縫い針2aが縫製物に刺さるタイミングHbの際の主軸7の回転角度は移動機構10の保持部11に縫製物が保持される針板上の位置及び縫製物の厚さを加味した角度θaとなる。通常、主軸7の前記回転角度θaと前記回転角度θbは、同じに設定する。角度θaと角度θbは例えば縫製データ中に布厚が入力されていたり、あるいは縫製データとは別にオペレータから布厚の入力があると適宜求められる。縫製物に針が刺さっていない主軸7の回転角度θ1は以下の式(1)によって算出される。
θ1=180°−(θa+θb)……(1)
計測された整定時間Tsは、主軸7がθ1の間に回転する際にかかる最小の時間なので、主軸7が一回転するのに最高回転速度の時間Tbは以下の式(2)によって算出される。
Tb=Ts×θ1/360°……(2)
式(2)による主軸7の一回転の時間Tbによって、主軸7の回転速度N[rpm]は、以下の式(3)によって算出される。
N=60/Tb……(3)
ミシンモータ5の回転速度は、式(3)による回転速度Nの算出結果と同じ回転速度となる。かようにしてミシンモータ5の回転速度は算出される。ここで、計測された整定時間Tsから算出された主軸7の最高回転速度N[rpm]が、縫製データのミシンモータ5の回転速度より大きな場合は、ミシンの縫製制御プログラムによって、最も低いミシン回転速度制限値(各条件によって制限される最高回転速度値)が選択されて縫製が行われる。
速度算出手段57によるミシンモータ5の回転速度の算出は、縫製データによる縫製動作が終了された後に、所定時間ごとにEEPROM24に記憶された主軸エンコーダ6、X軸位置センサ13及びY軸位置センサ15のデータを読み出して、前述の計算を行う。なお、ミシンの制御装置20のCPU21の処理時間に余裕がある場合は、縫製データによる縫製動作中に計算を行ってもかまわない。
FIG. 6 is an explanatory view showing the correspondence between the rotation angle of the main shaft 7 and the vertical movement position of the
As described above, when the main shaft 7 makes one rotation, the needle bar 2 moves up and down once. As shown in FIG. 6, the vertical movement position of the
θ1 = 180 ° − (θa + θb) (1)
Since the measured settling time Ts is the minimum time required for the main shaft 7 to rotate during θ1, the maximum rotation speed time Tb for the main shaft 7 to make one rotation is calculated by the following equation (2). .
Tb = Ts × θ1 / 360 ° (2)
The rotational speed N [rpm] of the main shaft 7 is calculated by the following equation (3) based on the time Tb of one rotation of the main shaft 7 according to the equation (2).
N = 60 / Tb (3)
The rotation speed of the
The calculation of the rotational speed of the
(動作開始角度算出手段)
動作開始角度算出手段58は、縫製データに基づく移動機構10のX軸位置センサ13及びY軸位置センサ15により検出された移動機構10の位置と、主軸エンコーダ6によって検出された主軸7の回転角度に基づいて各針における移動機構10の動作開始角度θstartを算出する。
図7は、縫製データによって駆動された移動機構10の動作開始角度によって駆動された修正前と、動作開始角度算出手段58によって算出された移動機構10の動作開始角度に基づいて駆動された修正後の、縫い針2aの上下動タイミングと移動機構10の動作タイミングの対応関係を表す説明図である。図7の曲線Wは縫製物に対する縫い針2aの上下動位置の遷移を示す曲線である。図7の曲線Wと曲線WAは曲線Hと同一の時間軸における移動機構10の検出位置を示す曲線である。図7の曲線Wは修正前の移動機構10の検出位置の遷移を示す曲線で、曲線WAは修正後(動作開始角度算出手段58による移動機構10の動作開始角度で駆動)の移動機構10の検出位置の遷移を示す曲線である。
動作開始角度算出手段58は、針が縫製物から抜ける直前のタイミングHaから移動機構10が動作を開始するように移動機構10の動作開始角度を設定する。つまり、縫製データによって移動機構10を駆動した際に、移動機構10の検出位置から移動機構10が移動し始めた時の主軸エンコーダ6によって検出された主軸7の回転角度θAから、縫い針2aが縫製物から抜けるタイミングの主軸7の回転角度θBへの角度差を縫製データによって移動機構10を駆動した際の動作開始角度に加えた動作開始角度θstartを設定する。縫製データによって移動機構10を駆動した際の動作開始角度をθ0とすると、動作開始角度θstartは以下の式(4)によって算出される。
θstart=θ0+(θB−θA)……(4)
(Operation start angle calculation means)
The operation start angle calculation means 58 includes the position of the
FIG. 7 shows the state before the correction driven by the operation start angle of the moving
The operation start angle calculation means 58 sets the operation start angle of the
θstart = θ0 + (θB−θA) (4)
動作開始角度算出手段58による動作開始角度θstartの算出は、縫製データによる縫製動作が終了された後に、所定時間ごとにEEPROM24に記憶された主軸エンコーダ6、X軸位置センサ13及びY軸位置センサ15のデータを読み出して、前述の計算を行う。
なお、ミシンの制御装置20のCPU21の処理時間に余裕がある場合は、縫製データによる縫製動作中に計算を行ってもかまわない。
The operation start angle θstart calculated by the operation start angle calculation means 58 is calculated based on the
If the processing time of the
なお、動作時間算出手段56、速度算出手段57及び動作開始角度算出手段58は制御装置20のCPU21がEEPROM24に記憶された縫製データと、当該縫製データに基づいた縫製動作においてX軸位置センサ13及びY軸位置センサ15によって検出された移動機構10の位置と、主軸エンコーダ6によって検出された主軸7の回転角度に基づいて算出する。このとき、X軸位置センサ及びY軸位置センサ15によって検出された移動機構10の位置は、X軸位置センサ及びY軸位置センサ15によって検出された移動機構10の位置が所定時間ごと記憶された第2の記憶手段としてのEEPROM24の移動機構10の位置を読み込む。また、主軸エンコーダ6によって検出された主軸7の回転角度は、主軸エンコーダ6によって検出された主軸7の回転角度が所定時間ごと記憶されたEEPROM24の主軸7の回転角度を読み込む。
The operation
(第2の記憶手段)
第2の記憶手段52は、主軸エンコーダの主軸回転角度、X軸位置センサ13とY軸位置センサ15による移動機構10の位置と、動作時間算出手段56、速度算出手段57及び動作開始角度算出手段58の算出結果を記憶する。具体的には、制御装置20のミシンモータ5のエンコーダ6によって検出された主軸7の回転角度、X軸モータ12のX軸位置センサ13によって検出された移動機構10のX軸方向の位置、Y軸モータ14のY軸位置センサ15によって検出された移動機構10のY軸方向の位置は、EEPROM24に記憶される。また、制御装置20のCPU21によって算出された整定時間、整定時間に対応したミシンモータ5の回転速度及び動作開始角度θは、EEPROM24に記憶される。よって、上述のEEPROM24が第2の記憶手段52として機能する。
なお、記憶された整定時間に対応したミシンモータ5の回転速度及び動作開始角度はいずれの縫製データに対応するものか識別可能となるように記憶される。
(Second storage means)
The second storage means 52 includes the spindle rotation angle of the spindle encoder, the position of the moving
The rotational speed and operation start angle of the
(縫製制御手段)
縫製制御手段55は、当該縫製データによる縫製作業の際に第2の記憶手段52に記憶された各算出結果に基づいて縫製を行う。
即ち、当該縫製データによる縫製作業の際に速度算出手段57の算出結果による回転速度でミシンモータ5を駆動し、動作時間算出手段56及び動作開始角度算出手段58の算出結果による整定時間及び動作開始角度に従って移動機構10を動作させて縫製作業を行う。これによって、一度縫製データによる縫製作業が行われた後は、動作時間算出手段56による移動機構10の動作時間に基づいて速度算出手段57によって算出されたミシンモータ5の回転速度と、動作開始角度算出手段58によって算出された移動機構10の動作開始角度に基づいてミシン1を動作させることができる。
なお、縫製制御手段55は、EEPROM24に記憶された縫製データと、動作時間算出手段、速度算出手段及び動作開始角度算出手段による各算出結果を制御装置20のCPU21に読み込んで処理することにより機能する。
(Sewing control means)
The sewing control means 55 performs sewing based on each calculation result stored in the second storage means 52 at the time of sewing work using the sewing data.
That is, the
The sewing control means 55 functions by reading the sewing data stored in the
(表示手段)
図8は、操作パネルディスプレイ4による表示画面の一例を示す説明図である。
操作パネルディスプレイ4は、縫製制御手段55によってミシンモータの回転速度が増減された後のミシンの縫製速度に基づく所定時間ごとの針棒の上下動位置、動作時間算出手段56によって算出された移動機構の動作に必要な時間に基づく所定時間ごとの移動機構の位置及び動作開始角度算出手段58によって算出された移動機構の動作開始時間をそれぞれ対応させて表示する。つまり、図8に示すように、ミシン1の針棒2の上下動即ち縫い針2aの上下動位置と、移動機構10の動作との対応関係を同一時間軸上で視覚的に把握することが可能となる。これによって、速度算出手段57及び動作開始角度算出手段58によるミシンモータの回転速度の算出結果の効果について、ミシンの動作前に視覚的な把握を行うことができる。よって、操作パネルディスプレイ4は「表示手段」として機能する。
なお、操作パネルディスプレイ4は、移動機構10の動作時間、ミシンモータ5の回転速度に基づく縫い針2aの上下動位置及び移動機構10の動作開始時間が同一の時間軸上で対応付けられた状態で制御装置20の操作パネルディスプレイ4に表示されることで機能する。また、PC40でも、制御装置20の縫製制御手段55によってミシンモータの回転速度が増減された後のミシンの縫製速度に基づく所定時間ごとの針棒の上下動位置、動作時間算出手段56によって算出された移動機構の動作に必要な時間に基づく所定時間ごとの移動機構の位置及び動作開始角度算出手段58によって算出された移動機構の動作開始時間を読み込むことによって、操作パネルディスプレイ4と同様にモニタ41に表示することが可能である。
(Display means)
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an example of a display screen displayed on the
The
The
(ミシンの動作)
次に、ミシン1の動作について詳細に説明する。
ミシン1の動作は、ミシンモータ5のエンコーダ6によって検出された主軸回転角度と、X軸エンコーダ13及びY軸エンコーダ15によって検出された移動機構10の位置を計測する時は、計測モードが選択されて縫製動作を行う。図9は計測モードが選択された時のミシン操作と動作の流れを示す図である。図10は計測タイマー割込みの処理ルーチンの処理内容を示す図である。
まず、ユーザーによって計測モードが選択される(ステップS1)と、ミシン1は通常の縫製動作に加えて、主軸エンコーダ6によって検出された主軸回転角度と、X軸エンコーダ13及びY軸エンコーダ15によって検出された移動機構10の位置を計測する計測モードとして動作する。計測モードでミシン1を駆動する場合に針流れが生じると、縫い針2aが折れたり、縫製品質が低下した縫い目が形成されて縫製物を破棄する無駄が生じる可能性があるので、通常は、縫製物を設置せずに縫製動作を行う。
次に、操作パネルディスプレイ4における表示及び入力を介してオペレータによって縫製データが選択される。その後、オペレータによってペダル3が操作される(ステップS2)と、制御装置20は、保存データ初期化を行い(ステップS3)、更に、計測タイマーの割込みを許可し、計測タイマーの動作を開始させる(ステップS4)。その後、ミシン1は選択された縫製データに基づいた縫製動作を開始する(ステップS5)。
(Machine operation)
Next, the operation of the sewing machine 1 will be described in detail.
The operation of the sewing machine 1 is selected when the main shaft rotation angle detected by the
First, when the measurement mode is selected by the user (step S1), the sewing machine 1 detects the spindle rotation angle detected by the
Next, sewing data is selected by the operator via display and input on the
計測モード時の当該縫製動作が開始すると、計測タイマーの所定のカウント周期ごとに、割込み信号が発生して、図10に示す計測タイマー割込みの処理ルーチンの処理が実行されて、制御装置20は、主軸エンコーダ6によって検出された主軸回転角度と、X軸エンコーダ13及びY軸エンコーダ15によって検出された移動機構10の位置を取込み、、そのデータと計測カウント値をEEPROM24へ記憶する(ステップS6)。
縫製データに基づいた縫製動作が終了する(ステップS7)と、制御装置20は、計測タイマーの割込みを禁止し、計測タイマーの動作を停止させる(ステップS8)。
その後、制御装置20のCPU21は、EEPROM24に記憶された主軸回転角度及び移動機構10の位置と計測カウント値を読み出し、当該計測カウント値、主軸回転角度及び移動機構10の位置から移動機構10の整定時間Tsと、整定時間Tsに応じたミシンモータ5の最高回転速度Nと、移動機構10の動作開始角度θstartを算出し、整定時間Ts、主軸7の回転速度Nに対応したミシンモータ5の回転速度及び動作開始角度θstartを、EEPROM24へ記憶して(ステップS9)、計測モードの動作を終了する。
When the sewing operation in the measurement mode is started, an interrupt signal is generated every predetermined count cycle of the measurement timer, and the processing routine of the measurement timer interruption shown in FIG. 10 is executed. The spindle rotation angle detected by the
When the sewing operation based on the sewing data is finished (step S7), the
Thereafter, the
計測モードの動作が終了した後に、ユーザーによって操作パネルディスプレイ4によって前述の算出結果の表示が選択されると、制御装置20のCPU21によって整定時間Ts,主軸7の回転速度N及び動作開始角度θstartに対応した縫い針2aの上下動位置と移動機構10の位置の対応関係が操作パネルディスプレイ4に表示される。
After the operation in the measurement mode is completed, when the display of the calculation result is selected by the
その後、ユーザーによって通常の縫製モードが選択されて、当該縫製データによる縫製動作が行われると、縫製制御手段55による縫いが行われる。即ち、制御装置20のCPU21はEEPROM24に記憶された整定時間Tsに対応したミシンモータ5の最高回転速度N及び動作開始角度θstartに基づいてミシン1の各部を動作させる縫製動作が行われる。これによって、針流れによる縫い品質の低下や針折れといった問題点を生じずに当該縫製データによる縫製動作を行うことができる。
Thereafter, when a normal sewing mode is selected by the user and a sewing operation is performed based on the sewing data, sewing by the sewing control means 55 is performed. That is, the
(本発明によるミシンの効果)
上述の実施例によれば、縫製データによる縫製動作の際に、動作時間算出手段56によって算出された移動機構10の整定時間Ts、速度算出手段57によって算出された主軸7の回転速度Nに対応したミシンモータ5の回転速度及び動作開始角度算出手段58によって算出された動作開始角度は、第2の記憶手段52に記憶される。
また、その後に当該縫製データによる縫製作業が行われた場合、縫製制御手段55は、第2の記憶手段52に記憶されたミシンモータ5の回転速度でミシンモータ5を駆動し、整定時間Ts及び動作開始角度θstartに従って移動機構10を動作させる。これによって、縫い針2aが縫製物から抜けた直後のタイミング及び縫い針2aが縫製物に刺さる直前のタイミングは移動機構10の整定時間Tsに合わせて適正に制御される。よって、縫い針2aが縫製物から抜けた直後のタイミング前に移動機構10が動作したり、縫い針2aが縫製物に刺さる直前のタイミング後に移動機構10が動作したりすることによって針流れが生じることがなくなる。これによって、縫製物から針が抜ける前のタイミングに移動機構が動作する針流れにより、縫い締りの悪化や、縫製物に対する縫い針の貫通穴の拡大、縫い目の位置ずれ等による縫い品質が悪化する問題点を解消できる。よって、縫い品質が向上する。加えて、縫製物に針が刺さった後のタイミングに移動機構が動作する針流れにより、縫い針が折れる問題点を解消できる。よって、ミシンの信頼性が向上する。
また、上述のように動作時間算出手段56と速度算出手段57とによって、自動的に移動機構10の動作による縫製物の移動に対応した適正なミシンモータ5の回転速度を算出し、第2の記憶手段52に記憶する。これによって、従来技術ではオペレータが手動でミシンの縫製速度を下げることで対応していた移動機構の送りによる縫い品質問題の針流れ解消のためのミシンの縫製速度の設定と移動機構の動作開始角度を自動的に行うことが可能となる。よって、従来に比べて針流れを防止する縫製速度の設定と移動機構の動作開始角度を非常に容易に、かつ確実に行うことができる。
また、移動機構の送りによる縫い品質問題である針流れを、従来技術ではオペレータに対してミシンの針棒動作タイミングと移動機構の応答状態が何も与えられていなかったために有効な解消手段が見出せず、対応方法もミシンの回転速度を変更するしかなかった問題点を解消でき、ミシンの信頼性が向上する。加えて、従来技術では縫製速度の設定をオペレータの経験則に頼っていたために汎用的な解消手段とならなかった問題点を解消でき、ミシンの信頼性がより向上する。加えて、適正な縫製速度の算出が自動的に行われるので、従来技術において縫いに適した縫製速度を見出すまで幾度かミシンを動作させなければならず、時間を要する問題点を解消でき、縫製作業の準備時間が短縮されて作業効率が向上する。加えて、従来技術では適正な縫製速度を見出すまでに行うミシンの試縫いにおいて発生する場合があった針折れや縫製物の廃棄に伴うコストを削減できる。
(Effect of sewing machine according to the present invention)
According to the above-described embodiment, during the sewing operation based on the sewing data, the settling time Ts of the moving
Further, when a sewing operation is performed with the sewing data thereafter, the sewing control means 55 drives the
Further, as described above, the operation time calculation means 56 and the speed calculation means 57 automatically calculate an appropriate rotation speed of the
In addition, since the needle flow, which is a sewing quality problem due to the feed of the moving mechanism, is not given to the operator by the needle bar operation timing of the sewing machine and the response state of the moving mechanism, an effective solution can be found. In addition, the handling method can solve the problem that only the rotation speed of the sewing machine is changed, and the reliability of the sewing machine is improved. In addition, since the conventional technique relies on the operator's empirical rule for setting the sewing speed, it can solve the problem that has not become a general solution, and the reliability of the sewing machine is further improved. In addition, since the appropriate sewing speed is automatically calculated, the sewing machine must be operated several times until the sewing speed suitable for sewing is found in the conventional technique, which eliminates the time-consuming problem and Work preparation time is shortened and work efficiency is improved. In addition, it is possible to reduce costs associated with needle breakage and disposal of sewing products that may occur in trial sewing of a sewing machine performed until the proper sewing speed is found in the prior art.
さらに、縫製データに基づく縫製作業時の主軸7の回転角度及び移動機構10の位置は、所定時間ごとにEEPROM24に記憶される。よって、動作時間算出手段56による整定時間Tsの算出や、速度算出手段57による主軸7の回転速度Nに対応したミシンモータ5の回転速度の算出や、動作開始角度算出手段58による動作開始角度θstartの算出といった各種の算出について、縫製作業の終了後に行うことが可能となる。つまり、当該各種の算出をリアルタイムで算出処理を行う必要がなくなる。よって、制御装置20のCPU21が主軸エンコーダ6によって検出される移動機構の位置に対してリアルタイムで算出処理を行う性能を有していなかったとしても当該各種の算出を行うことができる。つまり、制御装置20のCPU21に対する性能要求を低く設定でき、コストを下げることができる。
Further, the rotation angle of the main shaft 7 and the position of the moving
さらに、操作パネルディスプレイ4は、移動機構10の整定時間Tsに対して適正に算出された主軸7の回転速度Nに対応したミシンモータ5の回転速度に基づく縫い針2aの上下動位置と、動作開始角度θstartに動作を開始し、整定時間Tsで動作する移動機構10の位置を対応付けて表示する。これによって、縫製制御手段57による針流れ防止の効果について、ミシン1の縫製前に視覚的な把握を行うことができる。よって、オペレータはミシン1の動作をより明確に把握することができる。
Further, the
(その他)
また、上述の実施の形態では動作算出手段56、速度算出手段57及び動作開始角度算出手段58はミシン1の制御装置20のCPU21による算出によって機能しているが、外部のPC40による算出によって行ってもよい。
また、上述の実施の形態におけるモニタ41はPC40のモニタ41であるが、別途専用の表示装置を用いてもよい。
(Other)
In the above-described embodiment, the motion calculation means 56, the speed calculation means 57, and the motion start angle calculation means 58 function by calculation by the
The
また、本発明の実施は、上述の実施形態におけるミシン1に限らず、針棒の上下動に対して当該上下動と垂直な水平面に沿って移動機構が動作するミシンであって、縫製データに基づいて移動機構が動作することで縫いを行うミシンであれば何でも良い。 The embodiment of the present invention is not limited to the sewing machine 1 in the above-described embodiment, and is a sewing machine in which a moving mechanism operates along a horizontal plane perpendicular to the vertical movement of the needle bar, and includes sewing data. Any sewing machine can be used as long as the sewing machine performs sewing by operating the moving mechanism.
5 ミシンモータ
6 主軸エンコーダ
7 主軸
10 移動機構
12 X軸モータ
13 X軸位置センサ
14 Y軸モータ
15 Y軸位置センサ
20 制御装置
21 CPU
24 EEPROM
25 RS−232ポート
40 PC
41 モニタ
55 縫製制御手段
56 動作時間算出手段
57 速度算出手段
58 動作開始角度算出手段
5
24 EEPROM
25 RS-232
41 monitor 55 sewing control means 56 operation time calculation means 57 speed calculation means 58 operation start angle calculation means
Claims (3)
当該針棒の上下動方向に直交した水平面上で縫製物を移動する移動機構と、
前記主軸を回転するミシンモータと、
前記移動機構を駆動する駆動用モータと、
駆動用モータを制御する制御手段と、
前記縫製物に施される縫い目の縫いピッチと針数と前記主軸の回転速度を含む縫製データを記憶する第1の記憶手段と、を備え、
前記縫製データの縫いピッチと針数と前記主軸の回転速度に基づいて前記針棒及び前記移動機構を動作することで縫いを行うミシンにおいて、
前記主軸の回転角度を検出する第1の検出手段と、
前記移動機構の位置を検出する第2の検出手段と、
前記縫製データに基づいた前記移動機構の位置指令で前記移動機構を駆動した際に所定時間ごとに前記第1の検出手段によって検出された主軸の回転角度及び前記第2の検出手段によって検出された移動機構の位置を記憶する第2の記憶手段と、
前記第2の記憶手段に記憶された前記移動機構の位置から前記移動機構の動作所要時間の算出する動作時間算出手段と、
前記動作時間算出手段による動作所要時間の算出結果に基づいてミシンモータの回転速度を算出する速度算出手段と、
前記移動機構の位置と前記主軸の回転角度に基づいて移動機構の動作開始角度を算出する動作開始角度算出手段と、
前記縫製データの縫いピッチと針数と前記主軸の回転速度に基づいて前記針棒及び前記移動機構を動作させる際に、以前に前記縫製データに基づいてミシンを駆動した際に得られた前記速度算出手段によるミシンモータの回転速度の算出結果と、以前に前記縫製データに基づいてミシンを駆動した際に得られた前記動作開始角度算出手段による移動機構の動作開始角度の算出結果と、に基づいて前記ミシンモータを駆動させる縫製制御手段とを備えることを特徴とするミシン。 A needle bar that moves up and down in conjunction with the rotation of the main shaft by attaching a sewing needle,
A moving mechanism for moving the sewing product on a horizontal plane perpendicular to the vertical movement direction of the needle bar;
A sewing machine motor that rotates the spindle;
A driving motor for driving the moving mechanism;
Control means for controlling the drive motor;
First storage means for storing sewing data including a sewing pitch and the number of stitches of the seam to be applied to the sewing product and a rotation speed of the main shaft;
In a sewing machine that performs sewing by operating the needle bar and the moving mechanism based on the sewing pitch and the number of needles of the sewing data and the rotational speed of the main shaft,
First detecting means for detecting a rotation angle of the main shaft;
Second detection means for detecting the position of the moving mechanism;
When the moving mechanism is driven by the position command of the moving mechanism based on the sewing data, the rotation angle of the main shaft detected by the first detecting means and the second detecting means are detected every predetermined time. Second storage means for storing the position of the moving mechanism;
An operation time calculating means for calculating a required operation time of the moving mechanism from the position of the moving mechanism stored in the second storage means;
Speed calculating means for calculating the rotational speed of the sewing machine motor based on the calculation result of the required operation time by the operating time calculating means;
An operation start angle calculating means for calculating an operation start angle of the moving mechanism based on a position of the moving mechanism and a rotation angle of the main shaft;
The speed obtained when the sewing machine is driven based on the sewing data when operating the needle bar and the moving mechanism based on the sewing pitch and the number of needles of the sewing data and the rotation speed of the main shaft. Based on the calculation result of the rotation speed of the sewing machine motor by the calculation means and the calculation result of the operation start angle of the moving mechanism by the operation start angle calculation means obtained when the sewing machine was driven based on the sewing data previously. And a sewing control means for driving the sewing machine motor.
前記動作時間算出手段による前記移動機構の動作所要時間の算出と、前記速度算出手段による前記ミシンモータの回転速度の算出と、前記動作開始角度算出手段による前記移動機構の動作開始角度の算出と、は前記インターフェイスを介して接続された前記外部の計算機によって行われることを特徴とする請求項1又は2に記載のミシン。 It has an interface that can be connected to an external computer,
Calculation of the time required for operation of the moving mechanism by the operation time calculating means, calculation of the rotational speed of the sewing machine motor by the speed calculating means, calculation of the operation start angle of the moving mechanism by the operation start angle calculating means, 3. The sewing machine according to claim 1, wherein the sewing machine is performed by the external computer connected via the interface.
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