JP2010081982A - ミシン - Google Patents

Abstract

【課題】中間位置の設定を容易に行うことができ、作業効率を向上すること。
【解決手段】布押さえ機構と、押さえモータ１１と、操作ペダル７０と、制御手段１００と、を備えるミシン１において、入力により、中間位置を設定する中間位置設定モードと、縫製を行う縫製モードとに切り替えるモード切替手段と、押さえモータに設けられ、布押さえの高さを検出する検出手段１２と、中間位置設定モードにおいて、布押さえを下降させた場合に、布押さえが被縫製物に当接して下降が停止したときの検出手段によって検出された布押さえの高さから針板上に載置された被縫製物の厚さを算出する布厚算出手段１００と、算出された布厚を記憶する記憶手段１０４と、を備え、制御手段は、縫製モードにおいて、布押さえを下降させる際に、記憶された布厚に応じた中間位置で押さえを停止させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、布押さえ機構を備えるミシンに関する。

布押さえが昇降可能に設けられ、かかる布押さえが下降することにより、針板上の布（被縫製物）を押さえる布押さえ機構を備えるミシンが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
布押さえ機構により布を押さえる際には、布を針板上の正しい位置にセットした後、布押さえを下降させる。このとき、布を正しい位置にセットするために、上方にある布押さえを一気に下降させるのではなく、布の上面より少し上方の中間位置で一旦停止させる。これにより、布のセット位置を確認できるようになり、正しい位置に布をセットすることができるようになる。
中間位置は、針板からの高さとして設定され、操作パネルからユーザが任意の値を設定でき、例えば、布厚に応じて中間位置を自由に変えることができる。
中間位置の設定後、操作ペダルを踏み込んで布押さえを下降させていくと、中間位置に到達した時点で布押さえの下降は停止する。ここで、布のセット位置を確認した後、操作ペダルを踏み込むことにより布押さえは中間位置から布を押さえる位置まで下降する。
特開２００６−１０２４００号公報

しかし、上記のような方法で中間位置を設定する際には、布厚が相違する被縫製物に変えるたびに布厚に対応した中間位置を算出し、操作パネルからその中間位置を設定入力操作を行う必要があり、作業が煩雑であった。また、作業が煩雑になることにより、作業効率が低下するという問題もあった。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、中間位置の設定を容易に行うことができ、作業効率を向上することができるミシンを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、針板上に下降して被縫製物を押さえつける布押さえ（２１）を有し、当該布押さえを昇降可能に支持する布押さえ機構（２０）と、
前記布押さえ機構を動作させる駆動源となる押さえモータ（１１）と、
操作により前記押さえモータを駆動させて前記布押さえを下降させる操作ペダル（７０）と、
前記布押さえの下降時において、予め設定された中間位置で前記布押さえを停止させるように前記押さえモータの駆動を制御する制御手段（１００）と、を備えるミシン（１）において、
入力により、中間位置を設定する中間位置設定モードと、縫製を行う縫製モードとに切り替えるモード切替手段（８２）と、
前記布押さえの高さを検出する検出手段（１２）と、
前記中間位置設定モードにおいて、前記操作ペダルの操作により前記布押さえを下降させた場合に、当該布押さえが被縫製物に当接して下降が停止したときの前記検出手段によって検出された前記布押さえの高さから針板上に載置された被縫製物の厚さを算出する布厚算出手段（１００）と、
前記布厚算出手段により算出された布厚を記憶する記憶手段（１０４）と、を備え、
前記制御手段は、前記縫製モードにおいて、前記操作ペダルの操作により前記布押さえを下降させる際に、前記記憶手段に記憶された布厚に応じた中間位置で前記押さえを停止させることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のミシンにおいて、補正値を記憶する補正値記憶手段（１０４）を備え、
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された布厚に前記補正値を加算した位置を中間位置として設定することを特徴とする。
ここで、補正値は、予め補正値記憶手段に記憶しておいてもよいし、中間位置の設定時にユーザにより入力するものであってもよい。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のミシンにおいて、前記検出手段は、前記押さえモータに設けたエンコーダ（１２）を有し、
前記布厚算出手段は、前記押さえモータが前記布押さえを下死点まで下降させる指令信号と前記エンコーダにより検出される実際の回転角度とのずれが生じた時点を布押さえが被縫製物に当接した位置として認識することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載のミシンにおいて、前記制御手段は、前記中間位置設定モードにおいて、前記操作ペダルの操作により前記布押さえを下降させる際に、前記押さえモータに通電する駆動電流を減少させることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、モード切替手段の入力により中間位置設定モードに切り替えると、布厚算出手段は、操作ペダルの操作により布押さえを下降させた場合に、布押さえが被縫製物に当接して下降が停止したときの検出手段によって検出された布押さえの高さとから針板上に載置された被縫製物の厚さを算出する。そして、算出された布厚は、記憶手段に記憶される。すなわち、中間位置を設定する場合には、モード切替手段により中間位置設定モードに切り替えた後、布押さえが被縫製物に当接するまで下降するように操作ペダルを操作することで、そのときの押さえモータの駆動量から布厚を算出することができる。
そして、布厚を記憶手段に記憶させることにより、縫製モードで縫製を行う際には、制御手段が記憶手段に記憶された布厚に応じた中間位置で押さえを停止させる。
これにより、ユーザは、モード切替手段による切り替えと操作ペダルの操作だけで中間位置を設定することができ、中間位置を変更しない限り同じ条件で縫製を継続することができる。
よって、中間位置の設定を容易に行うことができ、作業効率を向上することができる。

請求項２に記載の発明によれば、制御手段は、記憶手段に記憶された布厚に補正値記憶手段に記憶された補正値を加算した位置を中間位置として設定する。
これにより、布押さえが被縫製物に近接した位置で停止することが無くなる。そのため、被縫製物のセット位置の確認時において、被縫製物が布押さえに引っかかることが無く、セット位置を修正する際にもスムーズに作業することができるようになる。
また、針板や布押さえとの摩擦が小さい被縫製物は補正値を小さくし、逆に摩擦が大きな被縫製物は補正値を大きくする等して、中間位置における被縫製物の上面と布押さえとの間隔を自由に設定することができる。
また、検出した布厚とは別に補正値を持つことで、布厚を検出しなおした場合でも
自動的に補正されるため、中間位置設定時に毎回考慮する必要がない。

請求項３に記載の発明によれば、布厚算出手段は、押さえモータが布押さえを下死点まで下降させる指令信号とエンコーダにより検出される実際の回転角度とのずれが生じた時点を布押さえが被縫製物に当接した位置として認識し、被縫製物の布厚を算出する。すなわち、布押さえが被縫製物の上面に当接することにより、布押さえはそれ以上下降することができず、布押さえを下降させようとする押さえモータへの指令と、実際の押さえモータの回転角度との間にずれが生じることとなる。
このずれが生じた時点を布押さえが被縫製物に当接した位置として捉えることにより、その時の押さえモータの回転角度から布厚を算出することができる。

請求項４に記載の発明によれば、制御手段により押さえモータに通電する駆動電流を減少させることができるため、押さえモータに発生する回転トルクを小さくすることができる。これにより、布押さえによる被縫製物への押圧力を小さくすることができる。
すなわち、被縫製物が柔らかい場合には、布押さえが被縫製物に当接しても被縫製物が変形することにより布押さえはさらに下降し、正確な布厚を算出することができない場合がある。このような場合に、押さえモータに通電する駆動電流を減少させて発生するトルクを小さくすることで、布押さえは、被縫製物に当接した地点で被縫製物を変形させることなく停止させることができる。
よって、布厚の算出の精度を高めることができる。

以下、図面を参照して、本発明に係るミシンの最良の実施形態について詳細に説明する。
ミシン１は、各構成を保持し或いは格納する図示しないミシン機枠を備えており、かかるミシン機枠はミシン１の全体において下部に位置するベッド部と、ベッド部の長手方向の一端部において上方に立設された縦胴部と、縦胴部の上端部からベッド部と同方向に延設されたアーム部とを備えている。
以下の説明において、ミシン１を水平面に置いた状態で、水平且つベッド部の長手方向に平行となる方向をＹ軸方向とし、水平且つＹ軸方向に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とする。

＜ミシンの構成＞
ミシン１は、針板１０上に下降して被縫製物たる布を保持する布押さえ２１を昇降可能に支持する布押さえ機構２０と、布押さえ２１の下降動作の駆動源となる押さえモータ（ステッピングモータ）１１と、押さえモータ１１の回転駆動力を布押さえ機構２０に付与する動力伝達機構５０と、踏み込み操作により押さえモータ１１を駆動させて布押さえ２１を下降させる操作ペダル７０と、ミシンの各部の駆動制御を行う制御装置１００と、を備えている。
また、ミシン１は、縫い針を保持して上下動を行わせる上下動機構、針板の下方において縫い針に挿通された上糸に下糸を絡げる釜機構、布押さえ機構２０を介して布押さえ２１を針板１０上面に沿って移動させて針落ち位置を任意に行わせる布移動機構等のように縫製に必要となる各種の機構を備えているが、これらは周知のものなので図示及びその説明は省略する。

（布押さえ機構）
図１〜図４に示すように、布押さえ機構２０は、その基端部を布移動機構に保持されると共にその先端部側をＸ−Ｙ平面に沿った任意の位置に位置決めされる支持フレーム２２と、布押さえ２１の下側に位置して布押さえ２１との間で布地を保持する下板２３と、布押さえ２１の一端部に立設された押さえ保持部材２４と、支持フレーム２２の先端部に設けられると共に押さえ保持部材２４を介して布押さえ２１を昇降可能に支持するガイド枠２５と、支持フレーム２２に揺動可能に支持されると共に揺動により一端部で押さえ保持部材２４に対して昇降の移動力を付与する一対の揺動棹２６と、ミシン機枠により上下動可能に支持された押圧板２７と、支持フレーム２２の上部で揺動可能に支持されると共に一端部が押圧板２７の下面と接する揺動部材２８と、揺動部材２８の他端部と各揺動棹２６の他端部とを上下について同方向に連動させる第一及び第二のリンク体２９，３０とを備えている。

布押さえ２１は長方形状の枠体であり、四辺の内側は大きく開口されている。かかる開口部の内側で保持された布地に対して針落ちが行われ、縫製が行われるようになっている。
これに対応して下板２３も布押さえ２１とほぼ同一大の長方形状の枠部を有し、布押さえ２１と同様に大きく開口されている。さらに、下板２３は、その長辺の中間に相当する部位から短辺と平行に伸びる延設部を有し、当該延設部の先端部で布移動機構に保持されている。そして、支持フレーム２２の先端部と共に、長方形状の枠部側がＸ−Ｙ平面に沿った任意の位置に位置決めされるようになっている。

支持フレーム２２は、ミシンベッド部の上面に配設され、前述したようにその基端部が布移動機構に保持されて、その先端部は基端部に対して上方から徐々に前方に向かうように延設されている。なお、この支持フレーム２２の長手方向（延設方向）はＹ軸方向に沿うようにベッド部上に設けられている。

押さえ保持部材２４は、略Ｌ字状に形成されており、その一端部が布押さえ２１に固定連結され、その他端部はガイド枠２５に支持されている。
ガイド枠２５は、支持フレーム２２の先端部に固定装備されており、押さえ保持部材２４の他端部をスライド可能に支持するガイド溝を備えている。かかるガイド溝がＺ軸方向（上下方向）に沿うようにガイド枠２５は支持フレーム２２に装備されている。これにより、支持フレーム２２に対して布押さえ２１は昇降動作を行うことが可能となっている。

各揺動棹２６は、支持フレーム２２を挟むようにして設けられており、それぞれほぼＹ軸方向に沿った状態で支持フレーム２２に支持されている。また、各揺動棹２６は、その長手方向中間部においてＸ軸方向に沿った軸を中心に支持フレーム２２に揺動可能に支持されており、その揺動を行う一端部が、ガイド枠２５に支持された押さえ保持部材２４の他端部に設けられた貫通穴に挿入されている。従って、揺動棹２６の揺動によりその一端部が上下動すると、押さえ保持部材２４を介して布押さえ２１も上下動を行うようになっている。また、各揺動棹２６は、その軸支部分において、図示しないねじりコイルバネにより布押さえ２１が上方に向かって移動する方向に常時付勢されている。

押圧板２７は、長方形状の平板であり、その上面中央に垂直に固定立設された支持軸２７ａを備えている。かかる支持軸２７ａは丸棒状であり、ミシン機枠に固定装備された円筒状のメタル軸受け３２に挿通され、当該支持軸２７ａを介して押圧板２７はＺ軸方向に沿って昇降可能に支持されている。
また、支持軸２７ａは、その上端部がメタル軸受け３２から上方に突出しており、当該支持軸２７ａの上端部には、その半径方向両側にピン２７ｂが設けられている。各ピン２７ｂは、動力伝達機構５０に係合して下方への押圧力の入力を受けるためのものである。

揺動部材２８は、Ｙ軸方向に沿った状態で支持フレーム２２上部に配設されている。揺動部材２８は、その長手方向中間部においてＸ軸方向に沿った軸を中心に支持フレーム２２に揺動可能に支持されており、その揺動により上下動する一端部は押圧板２７の下面の中央部に当接する配置となっている。
一方、揺動部材２８の他端部は二つのリンク体２９，３０を介して各揺動棹２６の他端部（布押さえ２１とは逆側の端部）に連結されている。各揺動棹２６はねじりコイルバネによりその他端部が下方に付勢されているため、二つのリンク体２９，３０を介して揺動部材２８の他端部も下方に付勢される。これにより、揺動部材２８の一端部はねじりコイルバネの弾性をもって上方に向かって付勢されることとなり、その結果、押圧板２７は常に上方に押し上げられた状態を維持することとなる。

なお、上述したリンク体２９は支持フレーム２２により揺動可能に支持されており、第二のリンク体３０は第一のリンク体２９の揺動端部と揺動部材２８の他端部と連結している。また、第一のリンク体２９の揺動端部は、引っ張りバネ３１により揺動棹２６の他端部と圧接するように連結されている。かかる引っ張りバネ３１は前述したねじりコイルバネよりも強力であり、当該ねじりコイルバネに抗して第一のリンク体２９の揺動端部が上方に揺動する場合、揺動棹２６の他端部も上方に引っ張り上げることが可能となっている。

布押さえ機構２０は、通常は、その揺動棹２６がねじりコイルバネにより布押さえ２１を上方に引き上げる方向に付勢されている。つまり、外力が付与されない限り、布押さえ２１と下板２３とは離間した状態が維持される。
また、動力伝達機構５０により、押圧板２７の支持軸２７ａが下方に押圧されると、揺動部材２８の一端部が下降して他端部は上昇し、各リンク部材２９，３０を介して揺動棹２６の他端部も上方に引き上げる。これにより、布押さえ２１は下方に押圧され、布押さえ２１と下板２３との間で布地が保持された状態となる。

（動力伝達機構）
図１〜図４に示すように、動力伝達機構５０は、押さえモータ１１の出力軸１１ａに設けられ、出力軸１１ａの回転と共に回転するカム５１と、略Ｌ字状に形成され、その屈曲部に挿通された揺動軸５２に軸支された押さえ駆動リンク５３と、押さえ駆動リンク５３の一端に設けられ、カム５１の外周に当接するカムフォロア５４と、押さえ駆動リンク５３の他端に回転自在に連結され、押さえ駆動リンク５３の揺動と共に動作する押さえ連結リンク５６と、押さえ連結リンク５６に一端が連結された揺動リンク５７と、揺動リンク５７の他端に挿通されて揺動リンク５７に固定された押さえリンク軸５８と、押さえリンク軸５８に軸支された二つの押さえ腕５９，５９と、を備えている。

カム５１は、押さえモータ１１の出力軸１１ａに固定されており、出力軸１１ａの軸心から外周までの距離が滑らかに変化するように形成されている。この外周の形状は、押さえ駆動リンク５３の揺動タイミングに合致するように形成される。
揺動軸５２は、ミシン機枠に回転自在に固定されている。
押さえ駆動リンク５３は、揺動軸５２に固定されており、揺動軸５２を揺動中心として揺動する。押さえ駆動リンク５３が揺動するのは、カム５１の回転によるカムフォロア５４のカム５１外周に沿った移動するためである。カムフォロア５４は、押さえ駆動リンク５３の一端に固定されているため、カムフォロア５４がカム５１の回転に伴って移動すると、その移動は揺動軸５２を中心とした押さえ駆動リンク５３の揺動に変換される。

押さえ連結リンク５６は、Ｙ方向にほぼ沿うように配置されている。押さえ連結リンク５６は、押さえ駆動リンク５３の他端に連結されているので、押さえ駆動リンク５３が揺動すると、押さえ連結リンク５６もその他端の揺動と共に同方向に揺動する。
揺動リンク５７は、その長手方向が押さえ連結リンク５６の延在方向に交差するように配置されている。
押さえリンク軸５８は、軸線がＸ方向に沿うように配置されている。
押さえ腕５９，５９は、その面方向が互いに平行になるように一端が押さえリンク軸５８に軸支され、固定されている。押さえ腕５９，５９の他端は、それぞれピン２７ｂの上方に延びるように形成され、押さえリンク軸５８の回動により押さえ腕５９，５９の他端が下降してピン２７ｂを下方に押すことができる。

（操作ペダル）
図５、図６に示すように、操作ペダル７０は、三つ設けられており、それぞれ制御装置１００に接続されている。操作ペダル７０を踏み込むことによる操作信号は、制御装置１００に送信され、制御装置１００は、受信した操作信号に基づいて押さえモータ１１を駆動させ、布押さえ２１を昇降させる。また、操作ペダル７０には、縫製開始のスイッチとなるものもある。

図６に示すように、操作ペダル７０Ａは、布押さえ２１が最上昇位置（上死点）にあるときに操作すると、布押さえ２１が中間位置まで下降する。操作ペダル７０Ａは、布押さえ２１が中間位置にあるときに操作すると、布押さえ２１が最下降位置（布を押さえている位置）まで下降する。操作ペダル７０Ａは、布押さえ２１が最下降位置にあるときに操作すると、布押さえ２１が中間位置まで上昇する。

図６に示すように、操作ペダル７０Ｂは、布押さえ２１が最上昇位置にあるときに操作すると、布押さえ２１が最下降位置まで下降する。操作ペダル７０Ｂは、布押さえ２１が中間位置にあるときに操作すると、布押さえ２１が最下降位置まで下降する。操作ペダル７０Ｂは、布押さえ２１が最下降位置にあるときに操作すると、布押さえ２１が最上昇位置まで上昇する。

図６に示すように、操作ペダル７０Ｃは、縫製開始を指示するスタートペダルであり、布押さえ２１が最上昇位置又は中間位置にあるときに操作しても、布押さえ２１は昇降しない。操作ペダル７０Ｃは、布押さえ２１が最下降位置にあるときに操作すると、縫製を開始する。

（制御装置）
図５に示すように、制御装置１００は、ミシン１の各種処理、駆動制御を行うＣＰＵ１０１と、ＣＰＵ１０１の作業エリアとなるＲＡＭ１０２と、縫製データやプログラムが記憶されたＲＯＭ１０３と、随時更新されるデータが記憶されるＥＥＰＲＯＭ１０４とを備えている。

制御装置１００には、押さえモータ１１と、押さえモータ１１の回転角度を検出して布押さえ２１の高さ(位置)を検出する検出手段としての押さえエンコーダ１２とが接続されている。押さえエンコーダ１２によって検出された押さえモータ１１の回転角度は制御装置１００に送信され、布押さえ２１の下降量又は上昇量が算出される。なお、前記検出手段としては押さえエンコーダ１２に限定されず、例えば布押さえ２１を上下移動する部材として支持軸２７ａの高さ(位置)を電気的に検出するスライドボリューム(図示せず)により構成してもよい。
制御装置１００には、ミシン１の主軸を回転させるミシンモータ１３と、ミシンモータ１３の回転角度を検出する主軸エンコーダ１４とが接続されている。
制御装置１００には、Ｘ方向に布移動機構を駆動するＸ軸モータ１５と、Ｘ軸モータ１５の回転角度を検出するＸ軸エンコーダ１６とが接続されている。
制御装置１００には、Ｙ方向に布移動機構を駆動するＹ軸モータ１７と、Ｙ軸モータ１７の回転角度を検出するＹ軸エンコーダ１８とが接続されている。
制御装置１００には、ユーザからの操作入力、指示入力がなされると共に、ユーザに報知すべき情報を表示する操作パネル８０が接続されている。

図７に示すように、操作パネル８０には、縫製画面が表示される。この縫製画面には、種々の入力を行うためのボタンが表示されており、タッチパネルで構成されている。すなわち、ユーザが表示されたボタンをタッチすることにより、そのアイコンに対応する設定を行うことができる。
縫製画面には、布押さえ２１を縫い始めまで戻す原点復帰ボタン８１、入力により中間位置を設定する中間位置設定モードと、縫製を行う縫製モードに切り替えるモード切替手段としてのモード切替ボタン８２等が表示されている。

ＲＯＭ１０３には、布押さえ２１の位置に対する各操作ペダル７０を操作したときの布押さえ２１の昇降、停止位置に関するプログラムが記憶されている。
ＲＯＭ１０３には、ＣＰＵ１０１により実行されることで、モード切替ボタン８２により中間位置設定モードに切り替えた場合において、操作ペダル７０Ａの操作により布押さえ２１を下降させた場合に、当該布押さえ２１が布の上面に当接して下降が停止したときの押さえエンコーダ１２によって検出された押さえモータ１１の回転角度と、下降前の布押さえ２１の針板からの初期高さとから針板上に載置された布の厚さを算出する機能を実現する布厚算出プログラムが記憶されている。すなわち、制御装置１００は、布厚算出手段として機能する。

また、ＣＰＵ１０１による布厚算出プログラムの実行過程において、布押さえ２１が布に当接したことは、押さえモータ１１が布押さえ２１を下死点まで下降させる指令信号と押さえエンコーダ１２により検出される実際の回転角度とのずれが生じた時点を布押さえ２１が布に当接した位置として認識する。これは、布押さえ２１が布に当接することにより、布押さえ２１の下降が遮られるため、押さえモータ１１への指令信号は出力され続けるものの、押さえエンコーダ１２により検出される回転角度は増加しないためである。

ＥＥＰＲＯＭ１０４には、ＣＰＵ１０１による布厚算出プログラムの実行により算出された布厚データが記憶される。すなわち、ＥＥＰＲＯＭ１０４は、記憶手段として機能する。
ＥＥＰＲＯＭ１０４には、補正値が記憶される。ここで、補正値とは、検出された布厚に相当する高さよりも少し上方で布押さえ２１を停止させるために設定される値であり、布の柔らかさ、布の厚さ等によって予めユーザによって設定される。もちろん、途中で補正値を変更できるように操作パネル８０から設定できるようにもなっている。
従って、中間位置とは、検出された布厚に相当する高さに補正値を加算した針板上面からの高さである。

ＲＯＭ１０３には、ＣＰＵ１０１により実行されることで、縫製モードにおいて、操作ペダル７０Ａの操作により布押さえ２１を下降させる際に、ＥＥＰＲＯＭ１０４に記憶された布厚に応じた中間位置で布押さえ２１を停止させる制御プログラムが記憶されている。具体的には、ＣＰＵ１０１は、布厚算出プログラムの実行により算出された布厚にＥＥＰＲＯＭ１０４に記憶された補正値を加算してその位置を中間位置とし、この位置で布押さえ２１を停止させる。すなわち、ＣＰＵ１０１が制御プログラムを実行することにより、制御装置１００は、制御手段として機能する。

また、制御プログラムは、ＣＰＵ１０１により実行されることで、中間位置設定モードにおいて、操作ペダル７０Ａの操作により布押さえ２１を下降させる際に、押さえモータ１１に通電する通常電流による駆動電流を減少電流に減少させる機能を有する。これは、押さえモータへ１１の駆動電流を減少電流に減少させることで、押さえモータ１１の駆動トルクを減少させ、布を押さえつける力を減少させるためである。布を押さえつける力を減少させることにより、布押さえ２１が布に当接すると、布押さえ２１が布を押し込む前にその下降が停止するので、布厚の検出精度を高めることができるという利点がある。

＜押さえモータの制御＞
押さえモータ１１は、制御装置１００によるフィードバック制御により駆動が制御される。
図８に示すように、制御装置１００は、押さえモータ１１が停止すべき中間位置の指令Ｐ２を行う位置指令部７２と、押さえモータ１１の駆動においてフィードバック制御を行う押さえモータフィードバック制御部７３と、布押さえ２１を下降する際の布押さえによる布の押さえ圧の指令を行う押さえ圧指令部７４と、中間位置設定モードにおける布押さえ２１の下降制御と縫製モードにおける布押さえ２１の下降制御とを切り替える指令を行う制御切替指令部７５とを備えている。

位置指令部７２は、算出された布厚に補正値を加算した高さである中間位置に下降するまでに必要な押さえモータ１１の駆動指令パルスを算出して押さえモータフィードバック制御部７３に出力する。
押さえモータフィードバック制御部７３は、押さえモータ１１の駆動制御において押さえエンコーダ１２が検出した押さえモータ１１の回転角度に基づいてフィードバック制御を行う。
押さえモータフィードバック制御部７３は、押さえモータ１１の指令速度Ｖ２を算出する位置演算部７３ａと、押さえモータ１１の必要トルクＴ２を算出する速度制御部７３ｃと、押さえエンコーダ１２が検出した押さえモータ１１の回転角度Ａ２から検出速度Ｓ２を算出する速度検出部７３ｄと、速度制御部７３ｃが算出した必要トルクＴ２と押さえエンコーダ１２が検出したモータ位相θ２とから押さえモータ１１の出力トルクＴｅ２を算出するトルク管理部７３ｅと、を備えている。

位置演算部７３ａは、中間位置の指令Ｐ２と押さえエンコーダ１２が検出した押さえモータ１１の回転角度Ａ２との偏差に基づいて、押さえモータ１１が中間位置の指令Ｐ２の示す回転角度となる回転速度で押さえモータ１１が駆動するための指令速度Ｖ２を算出する。

速度検出部７３ｄは、直前に検出された押さえモータ１１の回転角度Ａ２と最新の回転角度Ａ２との偏差から押さえモータ１１の実際の駆動速度である検出速度Ｓ２を算出して、速度制御手段７３ｃに出力する。
速度制御部７３ｃは、位置演算部７３ａから出力された指令速度Ｖ２と検出速度Ｓ２との偏差に基づいて押さえモータ１１の必要トルクＴ２を算出してトルク管理部７３ｅに出力する。

トルク管理部７３ｅは、速度制御部７３ｃから出力された必要トルクＴ２を発生させるべく、押さえエンコーダ１２が検出するモータ位相θ２に基づき、出力位相補正を行い、それに加え出力電流を調整し、出力トルクＴｅ２がドライブ回路２５から出力されるように制御する。これは一般的に知られるパルスモータの駆動方式である。

ドライブ回路７６はＦＥＴ等によって構成されるモータドライバである。ドライブ回路７６は出力トルクＴｅ２に基づいて押さえモータ１１を駆動する。

押さえ圧指令部７４は、布押さえ２１による布の押さえ圧を制御するために押さえモータ１１に通電する電流値の指令値をトルク管理部７３ｅに出力する。具体的には、モード切替ボタン８２により中間位置設定モードに切り替えられている場合に、縫製モードにおける電流量よりも小さい電流を押さえモータ１１に通電する指令を行う。これにより、中間位置設定モードにおける押さえモータ１１に発生する駆動トルクは小さくなる。

制御切替指令部７５は、モード切替ボタン８２により、縫製モードに切り替えられている場合には、位置指令部７２からの指令に基づいて押さえモータ１１のフィードバック制御を行い、中間位置設定モードに切り替えられている場合には、押さえ圧指令部７４からの指令に基づいて押さえモータ１１のフィードバック制御を行う。従って、中間位置設定モードのときだけ布押さえ２１による布の押さえ圧を小さくすることができる。

なお、位置指令部７２、押さえモータフィードバック制御部７３、押さえ圧指令部７４は、図５に示す制御装置１００のＲＯＭ１０３に記憶されているミシン１の各部を制御するソフトウェアをＣＰＵ１０１が実行することで機能する。

＜布押さえの下降動作＞
図１〜図４に示すように、押さえモータ１１の駆動により出力軸１１ａがＡ方向に回転し、カム５１の外周に当接するカムフォロア５４が移動すると、押さえ駆動リンク５３は、揺動軸５２を中心にＢ方向に回転する。揺動軸５２のＢ方向への回転により押さえ連結リンク５６は、Ｃ方向に移動する。押さえ連結リンク５６のＣ方向への移動により押さえリンク軸５８は回転し、押さえ腕５９，５９の先端は、下方に向けてＤ方向に移動する。押さえ腕５９，５９の移動により、押し下げピン２７ｂは、押さえ腕５９，５９によって下方に押され、押さえ軸２７ａも下方に向けて移動する。押さえ軸２７ａの下降により、揺動部材２８が押され、第一のリンク体２９の先端も下降する。これにより、押さえ保持部材２４も下降し、布押さえ２１が下降する。

＜布押さえの下降制御＞
図９に示すように、ユーザにより準備キーがＯＮにされると（ステップＳ１）、制御装置１００は、操作パネル８０に縫製画面を表示する（ステップＳ２）。次に、ユーザにより針板上に布がセットされる（ステップＳ３）。次いで、制御装置１００は、モード切替ボタン８２により中間位置設定モードと縫製モードのいずれに切り替えられているかを判断する（ステップＳ４）。以下、各モードに分けて説明する。

（１）中間位置設定モード
中間位置設定モードの場合には、ユーザにより操作ペダル７０Ａが操作されると（ステップＳ５）、制御装置１００は、押さえモータ１１を駆動させて布押さえ２１を下降させる（ステップＳ６）。このとき、制御装置１００は、押さえモータ１１に縫製モードの通常電流ときよりも駆動電流を小さくして減少電流により通電する。これにより、押さえモータ１１の駆動トルクは減少する。やがて、布押さえ２１は、布の上面に当接する。このとき、押さえモータ１１の駆動トルクが小さいので、布押さえ２１による布の押さえ圧は小さくなり、布を必要以上に押さえつけることなく、布押さえ２１の下降は停止する。
布押さえ２１が布に当接すると、押さえモータ１１への指令パルスと押さえエンコーダ１２により検出される回転角度にずれが生じ始めるが、制御装置１００は、このずれが生じ始めた時点を布押さえ２１が布に当接した位置と判断する。このときの押さえエンコーダ１２による押さえモータ１１の回転角度から布押さえ２１の高さを算出し、この高さと下降前における布押さえ２１の高さとの差から布厚を算出する（ステップＳ７）。制御装置１００は、算出された布厚をＥＥＰＲＯＭ１０４に記憶させる（ステップＳ７）。制御装置１００は、布厚をＥＥＰＲＯＭ１０４に記憶させた後、中間位置設定モードを終了させる（ステップＳ８）。この終了は、ユーザによる指示入力によるものでもよいし、布厚の記憶後自動的に終了させるものであってもよい。そして、制御装置１００は、布押さえ２１を上死点まで上昇させ、ステップＳ３に戻る。

（２）縫製モード
縫製モードの場合には、ユーザにより操作ペダル７０Ａが操作されると（ステップＳ１０）、制御装置１００は、押さえモータ１１を駆動させて布押さえ２１を中間位置まで下降させる（ステップＳ１１）。このときの中間位置は、中間位置設定モードにおいて算出された布厚にＥＥＰＲＯＭ１０４に記憶された補正値を加算した位置であり、制御装置１００により算出される。
布押さえ２１を中間位置で停止させた後、ユーザは、布が正しい位置にセットしているかどうかを確認し、適宜セット位置を修正する。
そして、布が正しい位置にセットできたと確認したとき、ユーザは操作ペダル７０Ｂの操作を行う。操作ペダル７０Ｂの操作により、制御装置１００は、布押さえモータ１１を駆動させて布押さえ２１を布の上面に当接するまで下降させる（ステップＳ１３）。
操作ペダル７０Ｂの操作により、布押さえ２１で布を針板上に押さえつけた後、ユーザは、操作ペダル７０Ｃの操作を行う（ステップＳ１４）。
操作ペダル７０Ｃが操作されると、制御装置１００は、ＲＯＭ１０２に記憶された縫製プログラムに基づき、布への縫製を開始する（ステップＳ１５）。
縫製中、制御装置１００は、縫製が終了したか否かを判断する（ステップＳ１６）。そして、制御装置１００は、縫製が終了したと判断した場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、本処理を終了させる。一方、制御装置１００は、縫製が終了していないと判断した場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、ステップＳ３に戻る。

＜作用・効果＞
上記のミシン１によれば、操作パネル８０におけるモード切替ボタン８２の入力により中間位置設定モードに切り替えると、制御装置１００のＣＰＵ１０１は、布厚算出プログラムを実行することにより、操作ペダル７０Ａの操作により布押さえ２１を下降させた場合に、布押さえ２１が布に当接して下降が停止したときの押さえエンコーダ１２によって検出された押さえモータ１１の駆動量と下降前の布押さえ２１の針板からの初期高さとから針板上に載置された布厚を算出する。そして、算出された布厚は、制御装置１００のＥＥＰＲＯＭ１０４に記憶される。すなわち、中間位置を設定する場合には、モード切替ボタン８２により中間位置設定モードに切り替えた後、布押さえ２１が布に当接するまで下降するように操作ペダル７０Ａを操作することで、そのときの押さえモータ２１の駆動量から布厚を算出することができる。
そして、布厚をＥＥＰＲＯＭ１０４に記憶させることにより、縫製モードで縫製を行う際には、制御装置１００がＥＥＰＲＯＭ１０４に記憶された布厚にＥＥＰＲＯＭ１０４に記憶された補正値を加算して中間位置とし、この中間位置で布押さえ２１を停止させる。

これにより、ユーザは、モード切替ボタン８２による切り替えと操作ペダル７０Ａの操作だけで中間位置を設定することができ、中間位置を変更しない限り同じ条件で縫製を継続することができる。
よって、中間位置の設定を容易に行うことができ、作業効率を向上することができる。
また、布厚に補正値を加算して中間位置とすることにより、布押さえ２１が布に近接した位置で停止することが無くなる。そのため、布のセット位置の確認時において、布が布押さえ２１に引っかかることが無く、セット位置を修正する際にもスムーズに作業することができるようになる。
また、針板や布押さえ２１との摩擦が小さい布は補正値を小さくし、逆に摩擦が大きな布は補正値を大きくする等して、中間位置における布の上面と布押さえ２１との間隔を自由に設定することができる。

また、ＣＰＵ１０１が布厚算出プログラムを実行する際においては、押さえモータ１１が布押さえ２１を下死点まで下降させる指令信号と押さえエンコーダ１２により検出される実際の回転角度とのずれが生じた時点を布押さえ２１が布に当接した位置として認識し、布厚を算出する。すなわち、布押さえ２１が布の上面に当接することにより、布押さえ２１はそれ以上下降することができず、布押さえ２１を下降させようとする押さえモータ１１への指令と、実際の押さえモータ１１の回転角度との間にずれが生じることとなる。
このずれが生じた時点を布押さえ２１が布に当接した位置として捉えることにより、その時の押さえモータ１１の回転角度から布厚を算出することができる。

また、中間位置設定モードで布厚を算出する際には、制御装置１００により押さえモータ１１に通電する駆動電流を減少電流に減少させることができるため、押さえモータ１１に発生する駆動トルクを小さくすることができる。これにより、布押さえ２１による布への押圧力を小さくすることができる。
すなわち、布が柔らかい場合には、布押さえ２１が布に当接しても布が変形することにより布押さえ２１はさらに下降し、正確な布厚を算出することができない場合がある。このような場合に、押さえモータ１１に通電する駆動電流を減少させて発生する駆動トルクを小さくすることで、布押さえ２１は、布に当接した地点で布を変形させることなく停止させることができる。よって、布厚の算出の精度を高め、合わせて補正値の値を生地の材質に合わせた値にすることで、算出された中間位置の値を布に当接しないセット位置の調整に最適な値にすることができる。

ミシンの布押さえ機構の構成を示す斜視図。 図１において、布押さえ近傍の拡大図。 図１において、押さえモータ近傍の拡大図。 図１において、押圧板近傍の拡大図。 ミシンの制御系の構成を示すブロック図。 各操作ペダルを操作した場合における布押さえの動作を説明する一覧図である。 操作パネルに表示される縫製画面の一例を示す図。 押さえモータフィードバック制御部の処理機能を示すブロック図。 中間位置の設定から縫製までの処理を示すフローチャート。

符号の説明

１ ミシン
１１ 押さえモータ
１２ 押さえエンコーダ（検出手段）
２０ 布押さえ機構
２１ 布押さえ
７０ 操作ペダル
７０Ａ 操作ペダル
７０Ｂ 操作ペダル
７０Ｃ 操作ペダル
８２ モード切替ボタン（モード切替手段）
１００ 制御装置（制御手段）
１０４ ＥＥＰＲＯＭ（記憶手段、補正値記憶手段）

Claims (4)

1. 針板上に下降して被縫製物を押さえつける布押さえを有し、当該布押さえを昇降可能に支持する布押さえ機構と、
   前記布押さえ機構を動作させる駆動源となる押さえモータと、
   操作により前記押さえモータを駆動させて前記布押さえを下降させる操作ペダルと、
   前記布押さえの下降時において、予め設定された中間位置で前記布押さえを停止させるように前記押さえモータの駆動を制御する制御手段と、を備えるミシンにおいて、
   入力により、中間位置を設定する中間位置設定モードと、縫製を行う縫製モードとに切り替えるモード切替手段と、
   前記布押さえの高さを検出する検出手段と、
   前記中間位置設定モードにおいて、前記操作ペダルの操作により前記布押さえを下降させた場合に、当該布押さえが被縫製物に当接して下降が停止したときの前記検出手段によって検出された前記布押さえの高さから針板上に載置された被縫製物の厚さを算出する布厚算出手段と、
   前記布厚算出手段により算出された布厚を記憶する記憶手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記縫製モードにおいて、前記操作ペダルの操作により前記布押さえを下降させる際に、前記記憶手段に記憶された布厚に応じた中間位置で前記押さえを停止させることを特徴とするミシン。
2. 補正値を記憶する補正値記憶手段を備え、
   前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された布厚に前記補正値を加算した位置を中間位置として設定することを特徴とする請求項１に記載のミシン。
3. 前記検出手段は、前記押さえモータに設けたエンコーダを有し、
   前記布厚算出手段は、前記押さえモータが前記布押さえを下死点まで下降させる指令信号と前記エンコーダにより検出される実際の回転角度とのずれが生じた時点を布押さえが被縫製物に当接した位置として認識することを特徴とする請求項１又は２に記載のミシン。
4. 前記制御手段は、前記中間位置設定モードにおいて、前記操作ペダルの操作により前記布押さえを下降させる際に、前記押さえモータに通電する駆動電流を減少させることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のミシン。

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