JP2010131173A - ミシン - Google Patents

Abstract

【課題】布を潰すことなく中押さえを上下動させる。
【解決手段】縫い針１０８を上下動させるミシンモータ２ａにより回転駆動される主軸２の角度を検出する主軸角度検出手段２ｂと、縫製時に被縫製物の浮き上がりを防止する中押さえ２９と、縫い針に同期して中押さえに上下動させる中押さえ上下動機構Ｍ１と、中押さえモータ４２により中押さえの高さを調整する中押さえ高さ調節機構Ｍ４と、中押さえモータを制御する中押さえ高さ制御手段７３ととを備え、中押さえ高さ制御手段は、中押さえが下降を行う所定の回転区間で、外部トルクＴｆと釣り合うように駆動トルクＴｍの出力を行う高さ可変制御を行うと共に、高さ可変制御後には高さ可変制御区間の最終出力軸角度を維持するように中押さえモータを追従制御させる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、中押さえを備えるミシンに関する。

従来のミシンは、上昇を行う縫い針に被縫製物が引っ張られないように縫い針よりも小さいストロークで上下動を行う中押さえによって被縫製物を押さえているが、中押さえは縫い針よりも低位置で上下動を行っているので、厚みがある被縫製物の場合には中押さえの下降時に被縫製物を踏みつけてしまうという問題があった。
そこで、従来のミシンは、ミシンモータとは別に中押さえの上下位置を調節するステッピングモータを設け、予め被縫製物の厚さデータを記憶させ、縫製中にこの厚さデータによりステッピングモータを作動させて中押さえの上下位置を調節していた。また、予め厚さデータを記憶させずに、縫製中に厚さを検出するための光学素子からなる布厚検出器とを設け、検出された布厚に基づいてステッピングモータにより中押さえの下死点高さを調整する制御を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
特公平７−４４９８３号公報（第５図）

しかしながら、特許文献１における従来のミシンにあっては、予め被縫製物の厚さデータを作成するための作業工数が必要であるため生産効率が低いという問題があった。また、予め被縫製物の厚さデータを作成しない場合には、専用の布厚検出器が必須であり部品点数の増加による生産性の低下を招くという問題があった。また、布厚検出器は被縫製物が位置する針棒の周囲に配置しなければならないが、中押さえを備えるミシンにあっては当該中押さえやその上下動機構が設けられ、針棒の周囲に布厚検出器を配置するスペースの確保が困難であるという問題もあった。さらに布厚検出器は被縫製物のふかつきを除外した正確な布厚を検出することができず、中押さえの高さ調整の精度に問題があった。また、布厚検出器による布厚検出と、この検出した布厚に中押え高さを調整するステッピングモータ制御を縫製中に毎針ごとに行うことができず、一縫い目以上応答が遅れるため、段部等の厚さが急減に変化するものには対応できず被縫製物を損傷する問題があった。
本発明は、布厚データを予め作成することなく、縫製中に布厚が大きく変化しても縫製を中断することなく、毎針ごとに布厚に対応した高さに中押さえを自動的に正確に調節できるとともに、針が上昇するときは確実に中押さえが被縫製物を押える本来機能を備えることで、縫製を継続することができることにより、作業負担が少なく、被縫製物を保護しつつ中押さえとの干渉を回避することを、その目的とする。

請求項１記載の発明は、ミシンモータにより縫い針を上下動させる針上下動機構と、前記ミシンモータにより回転駆動される主軸の角度を検出する主軸角度検出手段と、縫製時に被縫製物の浮き上がりを防止する中押さえと、前記ミシンモータから動力を得て、前記縫い針の上下動に同期して前記中押さえを上下動させる中押さえ上下動機構と、中押さえモータの回転角度を任意の角度に変更することにより前記中押さえ上下動機構による前記中押さえの下死点高さを任意の高さに変更し、及び中押さえモータに回転角度を維持する保持トルクＴ０を与えることにより前記中押さえ上下動機構による中押さえの下死点高さを維持する中押さえ高さ調節機構とを備えるミシンにおいて、前記中押さえモータの出力軸の角度を検出するモータ軸角度検出手段と、前記中押さえ上下動機構の中押さえが、前記ミシンモータの駆動により縫い針の上下動に同期して上下するときであって、前記中押さえの下降開始又は下降途中から下死点までの区間は、前記中押さえモータのトルクを外部から受けるトルクに対してバランスをとる出力として出力軸の回転を生じないように制御し、前記中押さえ上下動機構による中押さえの下降中に、被縫製物への当接により当該被縫製物から受ける反力に基づいて、前記中押さえモータの出力軸の角度が変化することで、中押さえがこの被縫製物の厚さに対応した高さで途中停止するようにする高さ可変制御を行い、前記中押さえの下死点から下降開始又は下降途中までの区間は、中押さえモータの出力軸を前記検出した角度に対応した中押さえの下死点高さに維持するように、前記中押さえモータのトルクを前記保持トルクＴ０に戻す高さ維持制御を行う中押さえ高さ制御手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記高さ可変制御を行う区間の開始の主軸角度を設定する区間設定手段を設けることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記高さ維持制御において、毎針毎に前記中押さえが被縫製物よりも上昇した位置で、中押さえモータによる中押さえの下死点高さを一定の高さに戻すように制御することを特徴とする。

請求項１記載の発明は、上下動を行う中押さえの下降時において、中押さえの高さ可変制御を行う。このため、ミシンモータによる中押さえの下降により被縫製物に接触して、中押さえ上下動機構による中押さえの下死点を上昇させるように反力を受けると、中押さえの下死点高さを上下動する中押さえモータは、それまでは外部から受けるトルクとのバランスを取るようにトルク出力を行っていたため、現在の下死点高さを維持（出力軸を一定の角度に維持）することができなくなり、中押さえが上方に押し戻される方向に中押さえモータの出力軸が回転を生じる（ミシンモータが下降移動を付与し、中押さえモータが上昇する方向に回転するので実際には中押さえは被縫製物への接触時の高さを維持する）。
このため、被縫製物が厚い場合に下降する中押さえが当接しても、中押さえは被縫製物への接触時の高さを維持することとなるので、被縫製物を押圧し傷つける事態を回避することが可能となる。
さらに、高さ維持制御において、中押さえの下死点以降は、トルク値が保持トルクＴ０に戻され、下死点での軸角度が維持されることとなり、中押さえの本来の機能である被縫製物が上昇する縫い針に引っ張られて浮き上がることを防止する機能を十分に果たすことができる。

つまり、上記発明により、布厚が変化しても縫製を中断することなく、縫製中に毎針、中押さえが被縫製物の厚さに応じた高さに正確に調整され、事前に中押さえの干渉等の確認作業を行う等の負担を解消すると共に、事前に縫製パターンの設定を行うミシンに限らず、被縫製物の厚さに対応することが可能となる。
また、上記発明は、中押さえを被縫製物に当接させてから停止させる制御を行うので、被縫製物のふかつきを押さえた正確な布厚で被縫製物を押さえることができ、中押さえの本来の機能である被縫製物のバタつきを効果的に低減することが可能となる。また、上記発明は、中押さえを下降させて当接時にその高さを維持するという制御が行われるので、例えば、布厚を検出してから適正な下死点高さとなるように中押さえの高さを制御する場合のように「検出」「制御」の二段階の処理が行われる場合と異なり、一縫い目以上の応答遅れの発生を回避し、毎針ごとに中押さえを適切な高さに調節することが可能となる。

さらに、上記発明は、接触位置検出や距離検出などを行う布厚検出器を用いることなく中押さえを布厚に対応させることができ、部品点数の低減による生産性の向上を図ることが可能となる。
なお、本願発明の構成には、中押さえモータのモータ軸角度検出手段を加えても良い。中押さえモータのモータ軸角度検出手段は、布厚検出に限らず、用途の汎用性が高く、例えば、中押さえモータの脱調等を防ぐための動作制御や偏差を監視してトルクの大小を切り換えるなどの省電力制御に用いるなど他の用途との併用も可能であるため、モータ軸角度検出手段をこれらの用途にも用いることにより、部品点数の軽減を図るという趣旨に反するものとはならない。
さらに、本願発明は、布厚検出器のように針棒周囲に設ける構成は不要なので、針棒周囲のスペースを広く作業空間として確保することが可能となると共にミシンの針棒周囲に他の機構や部材を搭載する妨げとならない。

なお、高さ可変制御の開始となる主軸角度は中押さえの下降開始位置即ち上死点位置かそれ以降であれば良く、下降中となるどの角度であるかの限定はないが、縫製の対象となりうる被縫製物の厚さが採りうる値よりも高さ可変制御の開始主軸角度における中押さえの高さが高くなる主軸角度とすることが望ましい。

なお、高さ可変制御における「中押さえモータのトルクを外部から受けるトルクに対してバランスをとる出力」とするとは、例えば、中押さえが後述する押圧バネ３０（図５参照）のように常時下方に押圧されている場合には、当該押圧バネ３０により中押さえモータの出力軸に加わる下降方向の外部トルクにバランスを取って対抗する上昇方向のトルク出力を行うことがこれに該当する。また、押圧バネのような構成が存在しないミシンにあっては、例えば、中押さえやそれを支持する各部材の重量により中押さえモータの出力軸に加わる下降方向の外部トルクにバランスを取って対抗する上昇方向のトルク出力を行うことがこれに該当する。
一方、高さ可変制御以外の期間における中押さえモータのトルクは、高さ可変制御時よりも大きく且つ被縫製物から縫い針を引き抜く際に被縫製物を押さえつけることが十分に可能なトルク値に設定される。

請求項２記載の発明は、高さ可変制御を行う区間の開始の主軸角度を設定する区間設定手段を備えるので、被縫製物の厚さに応じて適正なタイミングで高さ可変制御を開始することが可能となる。

請求項３記載の発明は、被縫製物の踏みつけを生じると高さ可変制御により、ミシンモータによる中押さえの上下動範囲全体が上方に押し上げられるように中押さえモータの制御が行われるが、高さ維持制御は、高さ可変制御により押し上げられた中押さえの上下動範囲を一定の高さに戻す制御を行う。これにより、前回の高さ可変制御により下死点が上方に修正されて次の中押さえの下降時に被縫製物から離れすぎているという事態を防ぎ、毎針毎に被縫製物の浮き上がりを良好に押さえることが可能となる。
なお、「一定の高さ」とは、中押さえの上死点が縫製対象となりうる厚手の被縫製物の厚さよりも高位置となり、中押さえの下死点が針板上面になるべく近接する高さとすることが望ましい。
また、上記中押さえの下死点を下降させる制御は、縫い針が被縫製物から抜けて（縫い針の下端部が被縫製物の上面よりも上方となる完全に抜け切った状態を示すのではなく、縫い針が摩擦によって被縫製物を一緒に引き上げてしまう状態から脱する程度に抜けた状態を示す）中押さえが上昇する主軸角度を過ぎてから高さ可変制御を開始する主軸の角度までの間に行うことが望ましい。

以下、図面を参照して、本発明に係るミシンの実施の形態について詳細に説明する。
なお、本実施形態では、ミシンとして電子サイクルミシンを例に説明する。
電子サイクルミシンは、縫製を行う被縫製物である布を保持する保持枠を有し、その保持枠が縫い針に対し相対的に移動することにより、保持枠に保持される布に所定の縫製データ（縫製パターン）に基づく縫い目を形成するミシンである。
ここで、後述する縫い針１０８が上下動を行う方向をＺ軸方向（上下方向）とし、これと直交する一の方向をＸ軸方向（左右方向）とし、Ｚ軸方向とＸ軸方向の両方に直交する方向をＹ軸方向（前後方向）と定義する。

電子サイクルミシン１００（以下、ミシン１００という）は、図１に示すように、ミシンテーブルＴの上面に備えられるミシン本体１０１と、ミシンテーブルＴの下部に備えられミシン本体１０１を操作するためのペダルＲや、ミシンテーブルＴの上部に備えられユーザによる入力操作を行うための操作パネル７４等を備えている。

（ミシンフレーム及び主軸）
図１、図２に示すように、ミシン本体１０１は、外形が側面視にて略コ字状を呈するミシンフレーム１０２を備えている。このミシンフレーム１０２は、ミシン本体１０１の上部をなし前後方向に延びるミシンアーム部１０２ａと、ミシン本体１０１の下部をなし、前後方向に延びるミシンベッド部１０２ｂと、ミシンアーム部１０２ａとミシンベッド部１０２ｂとを連結する縦胴部１０２ｃとを有している。
このミシン本体１０１は、ミシンフレーム１０２内に動力伝達機構が配され、回動自在で前後方向に延びる主軸２（図４参照）及び図示しない下軸を有している。主軸２はミシンアーム部１０２ａの内部に配され、下軸（図示省略）はミシンベッド部１０２ｂの内部に配されている。

主軸２は、ミシンモータ２ａ（図８参照）に接続され、このミシンモータ２ａにより回動力が付与される。また、下軸（図示省略）は、縦軸（図示省略）を介して主軸２と連結されており、主軸２が回動すると、主軸２の動力が縦軸を介して下軸側へ伝達し、下軸が回動するようになっている。
主軸２の前端には、主軸２の回動によりＺ軸方向に上下動する針棒１０８ａが接続されており、その針棒１０８ａの下端には、縫い針１０８が交換可能に設けられている。つまり、主軸２の回動により縫い針１０８はＺ軸方向に上下動する。
かかる主軸２とミシンモータ２ａと針棒１０８ａと主軸２から針棒１０８ａに上下動の駆動力を付与する図示しない伝達機構により針上下動機構が構成される。

なお、主軸２には、主軸角度検出手段としてのエンコーダ２ｂ（図７参照）が設けられている。エンコーダ２ｂはミシンモータ２ａの主軸２の回転角度を検知するものであり、例えば、ミシンモータ２ａにより主軸２が１°回転するごとにパルス信号を制御装置１０００に出力するようになっている。また、主軸２の１回転に伴い、針棒１０８ａは１往復の運動を行う。

また、下軸（図示省略）の前端には、釜（図示省略）が設けられている。主軸２とともに下軸が回動すると、縫い針１０８と釜（図示省略）との協働により縫い目が形成される。
なお、ミシンモータ２ａ、主軸２、針棒１０８ａ、縫い針１０８、下軸（図示省略）、釜（図示省略）等の接続構成は従来公知のものと同様であるので、ここでは詳述しない。

（位置決め手段）
図１、図２に示すように、ミシンベッド部１０２ｂ上には、針板１１０が配設されており、この針板１１０の上方に布保持部としての保持枠１１１及び縫い針１０８が配置されるようになっている。
保持枠１１１は、ミシンアーム部１０２ａの前端部に配される取付部材１１３に取り付けられており、その取付部材１１３にはミシンベッド１０２ｂ内に配置されたＸ軸モータ７６ａ及びＹ軸モータ７７ａが駆動手段として連結されている（図７参照）。
保持枠１１１は、被縫製物である布地を保持し、Ｘ軸モータ７６ａ及びＹ軸モータ７７ａの駆動に伴い、保持した布地を保持枠１１１ごと前後左右方向に移動するようになっている。そして、保持枠１１１の移動と、縫い針１０８や釜（図示省略）の動作が連動することにより、布地に所定の縫製パターンデータの縫い目データに基づく縫い目が形成される。
また、保持枠１１１は、布押さえ（図示省略）と下板（図示省略）とからなっており、取付部材１１３はミシンアーム１０２ａ内に配置された布押さえモータ７９ｂの駆動により上下駆動が可能であり、布押さえ下降時に下板との間で布地を挟持し保持するようになっている。
そして、これら保持枠１１１、取付部材１１３、Ｘ軸モータ７６ａ及びＹ軸モータ７７ａが、縫い針と布地をＸ軸方向及びＹ軸方向に相対的に位置決めする位置決め手段として機能する。

ペダルＲは、ミシン１００を駆動させ、針棒１０８ａ（縫い針１０８）を上下動させたり、保持枠１１１を動作させたりするための操作ペダルとして作動する。すなわちペダルＲには、ペダルＲが踏み込まれたその踏み込み操作位置を検出するためのセンサが組み込まれており、センサからの出力信号がペダルＲの操作信号として後述する制御装置１０００に出力され、制御装置１０００はその操作位置、操作信号に応じて、ミシン１００を駆動し、動作させるように構成されている。

また、ミシン１００には、ユーザによる操作入力を行うための操作パネル７４が設けられており、操作パネル７４に入力された各種データや操作信号は、後述する制御装置１０００に出力される。
なお、操作パネル７４は、液晶表示パネルとその液晶表示パネルの表示画面上に設けられたタッチパネルとを備えて構成されており、液晶表示パネルに表示される各種操作キー等をタッチ操作することにより、タッチパネルがタッチ指示された位置を検出し、検出した位置に応じた操作信号を後述する制御装置１０００に出力するようになっている。

（中押さえ装置）
ミシンアーム１０２ａには、縫い針１０８の上下動による布の浮き上がりを防止するために、針棒１０８ａの上下動と連動して上下動し、縫い針１０８の周囲の布を下方に押圧する中押さえ２９を有する中押さえ装置１（図３参照）が設けられている。なお、中押さえ装置１の本体はミシンアーム部１０２ａの内部に配設されており、縫い針１０８は、中押さえ２９の先端側に形成されている貫通孔に挿入されている。
中押さえ装置１は、図３〜図５に示すように、縫製時に布を針板１１０側に押さえ付ける中押さえ２９と、主軸２の回転により上下動する縫い針１０８に合わせて中押さえ２９を上下動させる中押さえ上下動機構Ｍ１と、中押さえ２９の下降動作阻害時に行われる逃げ動作を可能とすると共に逃げ動作の際に中押さえ２９を針板１１０側に付勢する付勢機構Ｍ２と、中押さえ２９を縫製終了後に退避高さ位置に上昇させる中押さえ退避機構Ｍ３と、中押さえ２９の高さを調節する中押さえ高さ調節機構Ｍ４と、を備えている。

中押さえ上下動機構Ｍ１は、先端に縫い針１０８を備える針棒１０８を上下方向に駆動させる主軸２（図４参照）の回動により、中押さえ２９を上下動させるようになっている。
図４に示すように、主軸２には偏心カム３が固定され、その偏心カム３には接続リンク４が連結されている。接続リンク４には揺動軸抱き５が連結され、揺動軸抱き５には揺動軸６の一端部が連結されている。
揺動軸６の他端部には、図５に示すように、中押さえの上下方向Ｄ１の移動量を調節する中押さえ調節腕７の基端部が固定されている。中押さえ調節腕７には溝カム７ａが形成されている。この溝カム７ａは弧状の長孔になっており、この溝カム７ａの所望の位置で第１リンク８の一端部が調節ナット９と段ねじ１０により軸支されている。第１リンク８の一端部の固定位置は揺動軸６の中心に対して接離移動調節可能であり、中心からの距離に比例して第１リンク８に付与する往復動作量を増減調節することができる。

第１リンク８の他端部は、図５に示すように、第２リンク１１の長手方向略中間に段ねじ１２より回動自在に連結されている。ここで、調節ナット９が係合する溝カム７ａは、中押さえ２９が上下往復運動の下死点にあるときに、段ねじ１２の軸心を中心とした円弧の一部となるように形成されている。つまり、上軸２の角度が中押さえ２９を下死点に移動させる位相のときにカム溝７ａにおける第１リンク８の位置調節を行うことで、中押さえ２９の下死点位置を不動状態のままストローク調節を行うことができる。

そして、第２リンク１１の一端部は、後述する位置決めリンク１３に軸支されている。第２リンク１１の一端部が、位置決めリンク１３に軸支されることで、通常の縫製時に中押さえ２９が上下動を行う際には、引っ張りばね１６の弾性力により第２リンク１１の一端部が規制部材１９に押し当てられた状態を維持する。そして、中押さえ２９が布地の踏みつけ或いは何かに引っかかって予定された下死点位置まで下降できないような場合に、引っ張りばね１６の弾性力に抗して位置決めリンク１３が回動を行い、第２リンク１１の一端部の支点が引っ張りばね１６に抗して下降することで中押さえ２９を上方に逃がすことが可能となっている。これにより、中押さえ上下動機構Ｍ１の破損が防止される。

第２リンク１１の他端部は、図５に示すように、第３リンク２０の一端部に段ねじ２１により回動自在に連結されている。第３リンク２０の他端部には、第４リンク２２の一端部が段ねじ２３により第３リンク２０の長手方向に対して直列となるように回動自在に連結されている。そして、本実施形態では、この第３リンク２０と第４リンク２２とで中押さえリンク部材２４が構成されている。
第４リンク２２の他端部には、リンク中継板２５が段ねじ２６により連結されている。リンク中継板２５には中押さえ棒抱き２７が固定されており、中押さえ棒抱き２７には上下方向に延びる中押さえ棒２８が保持されている。中押さえ棒２８の下端部には、縫製時に布地を針板１１０側に押さえ付ける中押さえ２９が取り付けられている。中押さえ棒２８の上端部には押圧バネ３０が設けられており、ボルト３１及びナット３２により中押さえ棒抱き２７に取り付けられている。押圧バネ３０は、中押さえ２９が縫製時に縫い針１０８と同期して上下動を行う際に、中押さえ２９を常時下方に押圧している。
そして、本実施形態では、第１リンク８、第２リンク１１、第３リンク２０、第４リンク２２等により、中押さえ上下動機構Ｍ１が構成されている。

段ねじ２３は、角駒３３及び案内部材３４と共に第３リンク２０と第４リンク２２とを連結している。すなわち、第４リンク２２の正面側には案内部材３４が設けられ、この案内部材３４の正面側には角駒３３が設けられており、第３リンク２０、第４リンク２２、角駒３３及び案内部材３４が一つの段ねじ２３で連結されている。

案内部材３４は、略Ｆ字状の板材であり、上端部３４ｔが段ねじ３５によりミシン筐体（ミシンフレーム１０２）に回動自在に取り付けられている。案内部材３４の下端部近傍には、上下方向に長尺な長孔３４ａが形成されている。この長孔３４ａは、内側に角駒３３がスライド可能に嵌めこまれており、案内部材３４は、第３リンク２０と第４リンク２２の連結部Ｐを中押さえ２９の上下方向Ｄ１に移動可能とし、かつ、第３リンク２０と第４リンク２２の直列方向Ｄ２を横切る方向Ｄ３への移動を規制している。

また、図５に示すように、案内部材３４には、当該案内部材３４を第３リンク２０と第４リンク２２の直列方向Ｄ２を横切る方向Ｄ３に移動させる移動リンク３６の一端部が、段ねじ３７により長孔３４ａの上部近傍に回動自在に連結されている。移動リンク３６の他端部には偏心カム３８が連結されており、この偏心カム３８には可変軸３９の一端部が連結されている。
可変軸３９の他端部は、図４に示すように、ベアリング４０、かさ歯車４１を介して中押さえモータ４２に連結されている。つまり、中押さえモータ４２の駆動が、可変軸３９、偏心カム３８、移動リンク３６の順に伝達され、移動リンク３６が案内部材３４の回転角度の傾きを変化・調整移動させるようになっている。
中押さえモータ４２は、正逆方向に回動自在であるとともに、その回動量及び駆動のタイミングが制御装置１０００により制御可能となっている。
そして、移動リンク３６と案内部材３４と角駒３３等が、中押さえ上下動機構の動作伝達部材として構成され、中押さえモータ４２の回転角度を任意の角度に変更して、動作伝達部材の傾きを変化させることで、後述する中押さえ上下動機構Ｍ１による中押さえ２９の下死点高さを任意の高さに変更し、さらに中押さえモータ４２に回転角度を維持する保持トルクを与えることにより前記中押さえ上下動機構Ｍ１による中押さえ２９の下死点高さを維持する中押さえ高さ調節機構Ｍ４として機能する。

位置決めリンク１３は、その中央部近傍で段ねじ１４によりミシン筐体としてのミシンフレーム１０２に回動自在に取り付けられ、段ねじ１４の位置は、中押さえ２９が下死点にあるときの段ねじ１２の位置と一致するようになっている。
位置決めリンク１３の一端部は、ミシン面部側に向かって略コ字状に折り返されており、折り返された先端部にはばね掛１３ａが形成されている。本実施形態における位置決めリンク１３は、その一端のばね掛け１３ａが、当該位置決めリンク１３の回動中心である段ねじ１４付近まで折り返されており、回動中心からばね掛け１３ａまでの距離が短くなるように形成されている。ばね掛け１３ａには引っ張りばね１６の一端（上端）が連結されており、引っ張りばね１６の他端（下端）は、ミシンフレームに固定されているばね掛１５に連結されている。
引っ張りばね１６は、ばね掛１３ａが形成されている位置決めリンク１３の一端部を下方に引き下げるように付勢する。すなわち、引っ張りばね１６は、第２リンク１１における第３リンク２０との接続部位が反力を受けた場合に、中押さえ２９による踏みつけの発生により上方への反力を受けた場合に、その接続部位を下方に引き下げるように付勢する。つまり、引っ張りばね１６と位置決めリンク１３とが、中押さえ２９の下降動作阻害時に中押さえ上下動機構Ｍ１に対する過剰負荷回避用の逃げ動作を可能とすると共に逃げ動作の際に中押さえ２９を針板１１０側に付勢する付勢機構Ｍ２として機能する。そして、引っ張りバネ１６は過剰負荷回避用の押さえバネとして機能する。
なお、付勢機構Ｍ２は、位置決めリンク１３が第２リンク１１に連結されることによって中押さえ上下動機構Ｍ１に接続されている。

位置決めリンク１３の他端部にはストッパ１７が連結されており、第２リンク１１の一端部と位置決めリンク１３の他端部とが一つの段ねじ１８によって連結されている。また、ストッパ１７は、段ねじ１４で位置決めリンク１３と共にミシンフレーム１０２に回動自在に取り付けられている。ストッパ１７の一端部１７ａの上方には、当該ストッパ１７の一端部の上方への移動を規制するように規制部材１９が設けられている。なお、この規制部材１９は、ミシンフレーム１０２の一部で代用してもよい。

図４に示すように、かさ歯車４１には、かさ歯車４３が歯合されており、中押さえモータ４２の駆動を可変軸３９の軸方向と直交する方向Ｄ４に出力することができるようになっている。かさ歯車４３の後端にはベアリング４４、中押さえ昇降カム４５等が同軸上に連結されている。

中押さえ昇降カム４５は、軸方向端面に図示しない溝を有する溝カムである。
中押さえ昇降カム４５は、その溝がカム部となっており、当該中押さえ昇降カム４５の回動範囲の半分は、回動中心から溝までの距離がほぼ同一の円弧状に形成され（以下、維持部という）、残る半分は、回動中心から溝までの距離が、その維持部における回動中心から溝までの距離よりも大きく、かつ、滑らかに変化する形状（以下、変化部という）となっている。
この中押さえ昇降カム４５は、中押さえ２９を縫製終了後の退避位置に上昇させる中押さえ上げ部材４６の一端部４６ａを上下に昇降させるものであり、当該中押さえ昇降カム４５の溝の内部には、中押さえ上げ部材４６の他端部に設けられた円筒状のコロ４７が摺動自在に嵌合されている。そして、コロ４７が中押さえ昇降カム４５の維持部に沿って移動する際には、中押さえ上げ部材４６の一端部４６ａは昇降しないが、コロ４７が中押さえ昇降カム４５の変化部に沿って移動する際には、中押さえ上げ部材４６の一端部４６ａが昇降するようになっている。
このような溝カムである中押さえ昇降カム４５の図示しない溝の内側にはコロ４７を介して押さえ上げ部材４６の他端部が係合しているので、中押さえ昇降カム４５が回転を行わない限り中押さえ上げ部材４６は揺動を行うことがなく、一定の状態を維持することが可能となっている。そして、中押さえ昇降カム４５、中押さえ上げ部材４６及びコロ４７により、中押さえ退避機構Ｍ３が構成されている。

中押さえ上げ部材４６は、その中腹部で軸部材すなわちピン４８によりミシンフレーム１０２に回動自在に取り付けられて支持されている。かかる中押さえ上げ部材４６は、その一端部４６ａが中押さえ棒抱き２７の下方に位置するように設けられており、コロ４７が中押さえ昇降カム４５の変化部に沿って移動し、中押さえ上げ部材４６の一端部４６ａが上昇することで中押さえ棒抱き２７を上昇させ、中押さえ２９を退避位置に上昇させることができるようになっている。

（縫製時における中押さえの動作）
次に、上記構成を有する中押さえ装置１の中押さえ上下動機構Ｍ１の動作について説明する。
ミシンモータ２ａの駆動により主軸２を回転させて偏心カム３を回動させると、接続リンク４の先端は主軸２の軸線に略直交する方向（第３リンク２０と第４リンク２２の直列方向Ｄ２に対して横切る方向Ｄ３）に揺動し、接続リンク４に連結された揺動軸抱き５も同方向に揺動する。その揺動軸抱き５が揺動することにより、揺動軸６も揺動するため、第１リンク８の一端部が揺動支点となって第１リンク８の他端部が揺動軸６の軸線に略直交する方向（第３リンク２０と第４リンク２２の直列方向Ｄ２に対して横切る方向Ｄ３）に揺動する。第１リンク８の他端部の揺動に伴い、第２リンク１１の他端部は第３リンク２０と第４リンク２２の直列方向Ｄ２に揺動し、第２リンク１１の他端部に連結された第３リンク２０及び第４リンク２２は、その直列方向（上下方向）Ｄ２に揺動する。第３リンク２０及び第４リンク２２の揺動に伴い、第４リンク２２に連結された中押さえ棒２８は上下方向Ｄ１に沿って下方に移動するため、中押さえ２９が上下方向に移動する。また、主軸２の回転により縫い針１０８が上下動するので、その縫い針１０８の上下動と連動するように中押さえ２９は上下動する。
なお、以下の説明では主軸２の角度が０°のときに縫い針１０８及び中押さえ２９が上死点に位置し、主軸２の角度が１８０°のときに縫い針１０８及び中押さえ２９が下死点に位置するものとする。

（中押さえ装置による中押さえの下死点高さの調節動作）
次に、上記構成を有する中押さえ装置１の中押さえ高さ調節機構Ｍ４による中押さえ２９の高さの調節動作について説明する。
中押さえモータ４２の駆動は、かさ歯車４１、ベアリング４０を介して可動軸３９に伝達され、可動軸３９は回動を始める。可動軸３９の回動により、偏心カム３８も回動し、移動リンク３６は、可動軸３９の軸線に略直交する方向（第３リンク２０と第４リンク２２の直列方向Ｄ２に対して横切る方向Ｄ３）に揺動する。移動リンク３６の揺動により、案内部材３４は第３リンク２０と第４リンク２２の直列方向Ｄ２に対して横切る方向Ｄ３に揺動する。
このとき、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、案内部材３４の長孔３４ａで連結された第３リンク２０と第４リンク２２の連結部Ｐの段ねじ２３（角駒３３）は、そのねじ部分が長孔３４ａによって、第３リンク２０と第４リンク２２の直列方向Ｄ２に対して横切る方向Ｄ３への移動が規制されているため（図５、図６（ａ）参照）、揺動により伝達される力を逃がす場所が無くなり、段ねじ２３（角駒３３）は長孔３４ａに沿って上方に移動し、段ねじ２３（角駒３３）の案内部材３４に追随した移動に伴って、直列に並んで連結されていた第３リンク２０と第４リンク２２同士がなす角度が変化し、中押さえリンク部材２４は、略く字状になる（図６（ｂ）参照）。中押さえリンク部材２４が略く字状になると、中押さえ２９は上下方向Ｄ１に沿って上方に移動する。これにより、中押さえモータ４２の回転角度を任意の角度に変更することにより、中押さえ２９の針板１１０からの中押さえ２９の下死点高さを任意の高さに調節することができる。さらに中押さえモータ４２に回転角度を維持する保持トルクを与えることにより前記任意の角度に変更された中押さえ上下動機構Ｍ１による中押さえ２９の下死点高さを維持する。

（ミシンの制御系：制御装置）
また、ミシン１００は、図７に示すように、上述した各部、各部材の動作を制御するための動作制御手段としての制御装置１０００を備えている。そして、制御装置１０００は、縫製プログラム７０ａ，中押さえ高さ制御プログラム７０ｂが格納されたプログラムメモリ７０と、縫製パターンデータ７１ａ及び各種の設定情報（図示略）を記憶した記憶手段としてのデータメモリ７１と、プログラムメモリ７０内の各プログラム７０ａ，７０ｂを実行するＣＰＵ７３とを備えている。

また、ＣＰＵ７３は、インターフェイス７４ａを介して操作パネル７４に接続されている。かかる操作パネル７４は、各種画面や入力ボタンを表示する表示部７４ｂと表示部７４ｂの表面に設けられその接触位置を検知するタッチセンサ７４ｃとを有しており、各種情報の入出力手段として機能する。操作パネル７４で用いられる入力ボタンや入力スイッチはいずれも、表示部７４ｂで表示され、タッチセンサ７４ｃで入力が検知されることで押下式のボタンやスイッチと同等に機能するものである。

また、ＣＰＵ７３は、インターフェイス７５を介して、ミシンモータ２ａを駆動するミシンモータ駆動回路７５ｂに接続され、ミシンモータ２ａの回転を制御する。なお、ミシンモータ２ａはエンコーダ２ｂを備えており、ミシンモータ２ａを駆動するミシンモータ駆動回路７５ｂにおいて、エンコーダ２ｂからミシンモータ２ａの一回転ごとに出力されるＺ相信号が、インターフェイス７５を介してＣＰＵ７３に入力され、この信号によって、ＣＰＵ７３は主軸２の一回転における原点（０°位置）を認識できる。また、エンコーダ２ｂからは、ミシンモータ２ａの回転角度における１°ごとに出力されるＡ相信号が、インターフェイス７５を介してＣＰＵ７３に入力され、前述したＺ相信号を基準にＡ相信号のパルス数をカウントして、ＣＰＵ７３は主軸２の現在回転角度を認識できる。
なお、ミシンモータ２ａには、例えば、サーボモータを適用することができる。

また、ＣＰＵ７３は、インターフェイス７６及びインターフェイス７７を介して、縫製すべき布地を保持する保持枠１１１に備えられるＸ軸モータ７６ａ及びＹ軸モータ７７ａをそれぞれ駆動するＸ軸モータ駆動回路７６ｂ及びＹ軸モータ駆動回路７７ｂが接続され、保持枠１１１のＸ軸方向及びＹ軸方向の動作を制御する。

また、ＣＰＵ７３は、インターフェイス７８を介して、ミシンモータ２ａによる上下動とは別に中押さえ２９を上下動可能な中押さえモータ４２を駆動する中押さえモータ駆動回路７８ｂが接続され、中押さえ機構１の動作を制御する。なお、中押さえモータ４２の出力軸にはモータ軸角度検出手段としてのエンコーダ８１が設けられており、中押さえモータ４２を駆動する中押さえモータ駆動回路７９ｂにおいて、エンコーダ８１から中押さえモータ４２の一回転ごとに出力されるＺ相信号が、インターフェイス７５を介してＣＰＵ７３に入力され、この信号によって、ＣＰＵ７３は中押さえモータ４２の出力軸の一回転における原点（０°位置）を認識できる。また、エンコーダ８１からは、中押さえモータ４２の回転角度における１°ごとに出力されるＡ相信号が、インターフェイス７８を介してＣＰＵ７３に入力され、前述したＺ相信号を基準にＡ相信号のパルス数をカウントして、ＣＰＵ７３は中押さえモータの出力軸の現在回転角度を認識できる。

また、ＣＰＵ７３は、インターフェイス７９を介して、布押さえ（図示省略）を上下に移動する布押さえモータ７９ａを駆動する布押さえモータ駆動回路７９ｂが接続され、布押さえの動作を制御する。
なお、Ｘ軸モータ７６ａ及びＹ軸モータ７７ａ、中押さえモータ４２、布押さえモータ７９ａには、例えば、ステッピングモータを適用することができる。

上記データメモリ７１に記憶された縫製パターンデータ７１ａは、図８に示すように、縫製を行う際の運針パターンを実行するために、保持枠１１１を移動させる際のＸ方向移動量、Ｙ方向移動量のデータ（針落ち位置を示す縫い目データ）を示す布送りコマンド及び空送りコマンド、糸切りコマンド、終了コマンドが組み合わされている。
そして、並び順に従って各種コマンドが実行されることで任意のパターン（模様）による縫いが実行される。
図８に示す縫製パターンデータにおいて、「縫い」と「空送り」のコマンドでは、保持枠１１１を移動させる際のＸ方向移動量、Ｙ方向移動量のデータ（パラメータ）を含み、Ｘ軸モータ７６ａとＹ軸モータ７７ａの回転駆動量がこれらにより決定される。
また、「糸切り」は糸切り装置（図示省略）を作動させるコマンド、「終了」はミシン１００の布押さえモータ７９ａを駆動させて布を解放させるコマンドであるとともに、その動作に対する数値設定は不要となるので、数値データは設定されない（図８では(0)と表記）。
なお、図８のＸ移動量、Ｙ移動量、中押さえ移動量の数値データにおける表記は10倍表記であり、例えば、「１５」は、「１．５ｍｍ」を示している。

（中押さえ高さ制御プログラムによる処理）
プログラムメモリ７０に格納された中押さえ高さ制御プログラム７０ｂは、縫製時において被縫製物の厚みに応じて中押さえモータ４２を制御して中押さえ２９を適正な高さに調整するためのプログラムである。
かかる中押さえ高さ制御プログラム７０ｂによりＣＰＵ７３が行う制御について図９〜図１２に基づいて詳細に説明する。
図９は、回転駆動による主軸角度変化に対して、中押さえ上下動機構Ｍ１及び中押さえ高さ調節機構Ｍ４により上下動及び高さ調整が行われる中押さえ２９に生じる高さ変化を示した線図（上図）及びＣＰＵ７３により制御される中押さえモータ４２の軸角度変化を示した線図（下図）である。また、図１０（Ａ）は図９の点ｂ−ｃ区間、図１０（Ｂ）は図９の点ｃ、図１０（Ｃ）は図９の点ｃ−ｄ区間、図１０（Ｄ）は図９の点ｅ、図１０（Ｅ）は図９の点ｆの各主軸角度における中押さえ高さ調節機構Ｍ４の動作状態を示した模式図である。なお、図１０では各構成の重なりを避けるために便宜上、リンク２０，２２の屈曲方向と中押さえモータ４２の配置を左右逆にしているが、以下の原理説明には何ら影響はない。

中押さえ２９は、前述したように、中押さえ上下動機構Ｍ１により、主軸角度0°において上死点、主軸角度180°において下死点となるように縫い針１０８に同期して上下動を行う。但し、中押さえ２９は縫い針１０８よりも下方に配置され、その上下往復のストロークも縫い針１０８よりも短く設定されている。
そして、初期位置として、縫い開始時には、中押さえ２９が下死点に位置するときに当該中押さえ２９の底面が針板上面と同じ高さとなるように中押さえモータ４２は制御が行われる。なお、このときの中押さえモータ４２の出力軸の軸角度を0°（原点）として以下の説明を行うものとする。

図１１は、主軸角度とＣＰＵ７３が行う中押さえモータの制御の種別との関係を示す説明図である。ＣＰＵ７３は、図９及び図１１に示すように、中押さえ２９の上下動の１ストローク（主軸２の１回転）を、中押さえ２９が被縫製物の踏みつけにより反力を受けると中押さえモータ４２の出力軸を上方移動方向に回転させる高さ可変制御を行う区間（高さ可変制御区間）Ｋ１と、外力にかかわらず中押さえモータ４２の軸角度を一定に維持させる維持制御（高さ維持制御）を行う区間（維持制御区間）とに大別して制御を行っている。
また、維持制御区間は、主軸角度0°(上死点)から高さ可変制御区間Ｋ１の開始主軸角度までの間で中押さえモータ４２の軸角度を原点に維持する第一維持制御区間Ｋ２と、高さ可変制御区間Ｋ１の終了主軸角度（180°）(下死点)以降であって、終了主軸角度(180°)から主軸角度0°までの間で中押さえモータ４２の軸角度を高さ可変制御により最終的に修正された中押さえモータ４２の軸角度を維持する第二維持制御区間Ｋ３とに分けられ、第一維持制御区間Ｋ２と第二維持制御区間Ｋ３との間となる主軸角度（0°）で中押さえモータ４２の軸角度を原点に戻す制御が行われる。なお、かかる中押さえモータ４２の軸角度を原点に戻す制御は、縫い針が被縫製物から抜けてから高さ可変制御が開始されるまでのいずれのタイミングで行っても良い。
なお、高さ可変制御区間Ｋ１、第一維持制御区間Ｋ２及び第二維持制御区間Ｋ３は、それぞれの区間の開始、終了となる主軸角度が予め設定によりデータメモリ７７に記録されており、ＣＰＵ７３はエンコーダ２ｂによりそれぞれの開始角度となる主軸角度を監視して各区間毎の制御を開始する。
これら高さ可変制御Ｋ１、第一維持制御区間Ｋ２及び第二維持制御区間Ｋ３を含む高さ維持制御を実行する中押さえ高さ制御プログラム及びＣＰＵ７３により中押さえ高さ制御手段として機能する。

（中押さえ高さ制御：高さ可変制御区間）
高さ可変制御では、中押さえ２９が被縫製物の踏みつけを生じた場合に、ミシンモータ２が中押さえ２９に付与する下降移動を相殺するように中押さえモータ４２が上昇方向への回転を行い、被縫製物への押圧を低減する制御を行う。
即ち、中押さえモータ４２はその出力軸に対して中押さえ２９を下降させる方向に加わる外部のトルクに対して中押さえ２９を上昇させる方向にトルク出力を行い、バランスを取ることにより中押さえ２９の下死点高さを保持しており、中押さえ２９が下降時に被縫製物が厚い段部の踏みつけにより途中停止して上方への反力を受けると、中押さえモータ４２の出力軸に加わるトルクのバランスは上昇側に傾くので出力軸は上昇側に回転し、ミシンモータ２と中押さえモータ４２との相互の相殺上下動の付与により中押さえ２９を接触位置に維持する。

高さ可変制御区間Ｋ１の開始となる主軸角度（図９の点ｂ）と終了となる主軸角度（図９の点ｄ）は、いずれも操作パネル７４から入力設定することができる。
高さ可変制御の開始角度は0°以上180°以下の範囲で設定可能であり、例えば中押さえ下降開始又は下降途中から下死点までの区間であり、少なくとも、被縫製物が採り得る厚さ以上の高さから中押さえ２９が高さ可変制御を開始する角度に設定されるものとする。
また、終了角度は、ミシンモータ２による上下動の下死点（主軸角度180°）まで行うことを原則とするが、180°以降であっても例えば190°程度までの範囲について微調整が可能である。
なお、これにより、操作パネル７４は、「高さ可変制御を行う区間の開始と終了の主軸角度を設定する区間設定手段」として機能することとなる。

高さ可変制御は、下降する中押さえ２９が被縫製物への接触により反力を受けると、中押さえ高さ調節機構Ｍ４の中押さえ２９の上下位置調節機能を利用して、被縫製物側に押圧力が極力生じないように、外力に従ってミシンモータ２による下降移動を相殺するように上昇移動を行うように中押さえモータ４２を制御する。
中押さえ上下動機構Ｍ１は、中押さえ２９を常時下方に押圧する押圧バネ３０を備えている。
高さ可変制御の開始から中押さえ２９が被縫製物に当接するまでの間は、図１０（Ａ）に示すように、押圧バネ３０の押圧力ｆにより、第４リンク２２に反時計方向のトルクＴ１が付与され、これにより、案内部材３４には時計方向のトルクＴ２が作用することとなる。従って、中押さえモータ４２の出力軸には、移動リンク３６及び偏心カム３８を介して、「外部から受けるトルク」として時計方向の外部トルクＴｆが付与されることとなる。
ＣＰＵ７２は、外部トルクＴｆに対してバランスを取るように、Ｔｆとほぼ等しい大きさで逆方向（反時計方向）の駆動トルクＴｍで出力するように制御を行う。これにより、中押さえ２９の下降中において、中押さえモータ４２の出力軸に回転を生じないようにすることができる。

そして、図１０（Ｂ）及び図１２に示すように、中押さえ上下動機構Ｍ１は、ミシンモータ２により往復回動を行う第２リンク１１は、図３におけるその左端部が引っ張りバネ１６により上方の規制部材１９に押しつけられて位置が固定され、当該左端部を回動の中心としている。なお、引っ張りバネ１６は実際には、位置決めリンク１３を介して張力を付与することで第２リンク１１の左端部を規制部材１９に押しつけているが、図１２では説明の明確化のために位置決めリンク１３の図示を省略すると共に引っ張りバネ１６を押圧バネとして図示している。
そして、第２リンク１１は、その中間位置に連結された第１リンク８から往復回動力が付与されている。
かかる構造において、中押さえ２９は、被縫製物の踏みつけを生じると、それまで回動を行っていた第２リンク１１の右端部が下降を阻止されるので、ミシンモータ２から第１リンク８を介して付与される下方の押圧力は第２リンク１１の左端部に作用して、引っ張りバネ１６に抗して左端部を押し下げようとする。
このとき、第２リンク１１は、左端部が規制部材１９から瞬間的に離れ、第１リンク８との連結点を中心にＹ１方向のトルクを引っ張りバネ１６から受け、その結果、第３リンク部材２０は矢印Ｙ２のトルクを受け、角駒３３は矢印Ｙ３の方向に押圧される。そして、案内部材３４には矢印Ｙ４の方向に回動力が付与され、移動リンク３６は矢印Ｙ５の方向に押圧され、偏心カム３８を介して中押さえモータ４２の出力軸には矢印Ｙ６の方向にトルクＴＦが付与される。なお、この引っ張りバネ１６に起因するトルクＴＦの大きさに比べて、前述した押圧バネ３０に起因する外部トルクＴｆや駆動トルクＴｍの大きさは、十分に小さく設定されている。
一方、中押さえ２９の当接により押圧バネ３０からの上方のトルクＴｆは出力軸に付与されない状態となっているため、中押さえモータ４２はその駆動トルクＴｍと上記引っ張りバネ１６に起因するトルクＴＦの双方が作用することとなり、容易に中押さえ２９の上方方向（反時計方向）への回転が行われることとなる。
つまり、中押さえ２９に対して、ミシンモータ２ａにより下降移動が付与され、これを相殺するように中押さえモータ４２により上方移動が付与されることにより、中押さえ２９は被縫製物の上面で静止し、被縫製物への押圧力をほとんど生じないこととなる（図１０（Ｃ））。

（中押さえ高さ制御：維持制御区間）
維持制御区間は、例えば中押さえ下死点から下降開始又は下降途中までの区間であり、この区間を２区間に分けて、主軸角度0°（図９の点ａ）から高さ可変制御区間Ｋ１の開始主軸角度（図９の点ｂ）までの間で中押さえモータ４２の軸角度を初期位置に維持する第一維持制御区間Ｋ２と、高さ可変制御区間Ｋ１の終了主軸角度（原則180°：図９の点ｄ）から主軸角度0°（図９の点ｅ，ｆ）までの間で中押さえモータ４２の軸角度を高さ可変制御により最終的に修正された中押さえモータ４２の軸角度を維持する第二維持制御区間Ｋ３とに分けられ、第二維持制御区間Ｋ３から第一維持制御区間Ｋ２に移行する際に、主軸角度（0°）において中押さえモータ４２の軸角度を初期位置に戻す制御が行われる。
なお、高さ可変制御区間Ｋ１、第一維持制御区間Ｋ２及び第二維持制御区間Ｋ３は、それぞれの区間の開始、終了となる主軸角度が予め設定により定められており、ＣＰＵ７３はエンコーダ２ｂによりそれぞれの開始角度となる主軸角度を監視して各区間毎の制御を開始する。

第一維持制御区間Ｋ２では、ＣＰＵ７３は、中押さえモータ４２の指令角度を初期位置値である0°（例えば、中押さえ２９が下死点において針板の上面に丁度接する高さとする中押さえモータ４２の軸角度）に維持する制御を行う。また、ＣＰＵ７３は、その際の中押さえモータ４２の出力トルクが引っ張りバネ１６による負荷トルクＴ１よりも大きなトルクを保持トルクＴ０として電流制御を行う。これにより、第一維持制御区間において、中押さえ２９が不慮に何らかの物体の挟み込み等により下降阻止状態を生じたとしても、中押さえモータ４２は初期位置を維持すると共に引っ張りばね１６が伸びて中押さえ２９の下降動作阻害時に行われる逃げ動作が行われる。

また、第二維持制御区間Ｋ３では、ＣＰＵ７３は、上死点到達まで、中押さえモータ４２が高さ可変制御区間Ｋ１で最終的に到達した角度を維持する制御を行う（図１０（Ｄ））。この場合も、ＣＰＵ７３は、中押さえモータ４２の出力トルクが第一維持制御区間Ｋ２と同じ値のトルクを保持トルクＴ０として電流制御を行う。
これにより、下死点を通過した縫い針１０８が被縫製物に突き刺さった状態で上昇を開始した場合に、被縫製物が縫い針１０８に引っ張られて中押さえ２９に押圧接触するが、中押さえ２９は当該押圧力に抗して一定の高さを維持するため、被縫製物の浮き上がりを防止することができる。

さらに、第二維持制御区間Ｋ３において、中押さえ２９が上死点に到達すると（図９の点ｅ）、ＣＰＵ７３は、中押さえモータ４２を初期位置値である0°に戻す制御を行う（図９の点ｆ、図１０（Ｄ））。つまり、高さ可変制御区間Ｋ１において、中押さえ２９が被縫製物に接して中押さえモータ４２の軸角度が変化していた場合に原点位置に戻されることとなる。これにより、次の高さ可変制御時に被縫製物の厚さが薄くなった場合にも、中押さえ２９が被縫製物に届かなくなる事態を回避し、適正な下死点高さにすることが可能となるので、その後の第二維持制御区間Ｋ３において、被縫製物の浮き上がりを防止することができる。

（縫製プログラムによる縫製処理）
プログラムメモリ７０に格納された縫製プログラム７０ａは、上記縫製パターンデータ７１ａの各コマンドを順番に読み出して、コマンドに応じて制御対象を特定し、コマンド内の設定数値に基づいてミシンモータ２ａ、Ｘ軸モータ７６ａ、Ｙ軸モータ７７ａの動作制御を行い、縫製パターンデータ７１ａに基づく縫製を実行させるプログラムである。

（縫製動作説明）
以下、縫製プログラム７０ａに基づいてＣＰＵ７３が行う縫製制御を図１３のフローチャートに基づいて説明する。
操作パネル７４に設けられた縫製制御の開始を指示する準備キーが押下されると（ステップＳ１１）、ＣＰＵ７３は、縫製パターンデータ７１ａの読み込みを行い（ステップＳ１２）、操作パネル７４の表示部７４ｂを縫製画面に切り換える制御を実行する（ステップＳ１３）。
そして、オペレータにより被縫製物が保持枠１１１にセットされたことを示す操作パネル７４のスタートボタンの押下が検出されると、ＣＰＵ７３は、布押さえモータ７９ａにより保持枠１１１を下降させて被縫製物の押さえを行う（ステップＳ１４）。そして、ミシンモータ２ａの駆動を開始させる（ステップＳ１５）。

そして、エンコーダ２ｂにより主軸角度を検出して、ＣＰＵ７３は、被縫製物のＸ、Ｙ軸方向への送りを行う角度か否かを判定する（ステップＳ１６）。
その結果、送り角度である場合には、縫製パターンデータ７１ａから読み出されたＸ方向移動量、Ｙ方向移動量に従ってＸ軸モータ７６ａ及びＹ軸モータ７７ａの駆動を行い、被縫製物の移動動作を実行する（ステップＳ１７）。また、送り角度ではない場合には、後述する中押さえ高さ制御を実行する（ステップＳ１８）。
そして、ステップＳ１７又はＳ１８を経て、ＣＰＵ７３は、縫製パターンデータ７１ａにおける最終針まで被縫製物の送りが完了したか否かを判定し（ステップＳ１９）、最終針まで完了していない場合にはステップＳ１６に処理を戻す。中押さえ、このステップＳ１６〜Ｓ１９のループは数msec単位の微小時間毎に繰り返し行われる。
また、最終針まで送りが完了している場合には、ＣＰＵ７３は、図示しない糸切り装置を作動させて糸切りを実行し、布押さえモータ７９ａにより保持枠１１１を上昇させて被縫製物を解放し、縫製を終了する（ステップＳ２０）。

次いで、上記ステップＳ１８で行われる中押さえ高さ制御について中押さえ高さ制御プログラム７０ｂに基づいてＣＰＵ７３が行う制御を図１４のフローチャートに基づいて説明する。
中押さえ高さ制御時には、ＣＰＵ７３は、エンコーダ２ｂの検出主軸角度が高さ可変制御区間Ｋ１内か否かを判定し（ステップＳ３１）、高さ可変制御区間Ｋ１内の場合には、中押さえモータ４２の出力トルクが前述した反時計方向の駆動トルクＴｍとなるように電流制御を行う（ステップＳ３２）。
そして、エンコーダ２ｂによる主軸角度を求め、高さ可変制御区間Ｋ１の終了角度（180°）であるか否かを判定する（ステップＳ３３）。
その結果、高さ可変制御区間Ｋ１の終了角度である場合には、エンコーダ８１により中押さえモータ４２の出力軸の角度を検出し、当該検出角度を指令角度に指定する制御を行う（ステップＳ３４）。これにより、高さ可変制御区間Ｋ１から第２の維持制御区間Ｋ３に移行した時に、高さ可変制御区間Ｋ１の最終軸角度が維持されるように中押さえモータ４２の制御が行われる。そして、中押さえ高さ制御を終了する。

一方、エンコーダ２ｂの検出主軸角度が高さ可変制御区間Ｋ１内ではない場合には、現在の主軸角度が維持制御区間Ｋ２，Ｋ３であることを意味するので、ＣＰＵ７３は、中押さえモータ４２の出力トルクが引っ張りばね１６の負荷トルクＴ１にも抗し得る高トルク値（保持トルクＴ０）となるように電流制御を行う（ステップＳ３５）。
さらに、エンコーダ２ｂの検出主軸角度が0°か否かを判定し、主軸角度が0°の場合には、ＣＰＵ７３は中押さえモータ４２の指令角度を原点に変更することで中押さえモータ４２を原点位置に戻す制御を行う。そして、中押さえ高さ制御を終了する。

（実施形態の効果）
電子サイクルミシン１００では、主軸一回転における高さ可変制御区間Ｋ１において、中押さえモータ４２の出力トルクを外部トルクＴｆと相殺する駆動トルクＴｍとする制御を行うので、被縫製物の厚さにより中押さえ２９が被縫製物上面に接すると、被縫製物からの反力によって中押さえモータ４２がリンク２０，２２の姿勢を容易に下死点を高める方向に変化するため、中押さえ２９による被縫製物側への加圧をほとんど解消することができる。一方、第二維持制御区間Ｋ３に移行すると、高さ可変制御区間Ｋ１で到達した中押さえモータ４２の最終的な軸角度が維持されるので、中押さえ２９は下死点を通過してからは当該下死点高さを維持することができ、縫い針１０８に引っ張られた被縫製物を下方に押さえて被縫製物の浮き上がりやバタつきを効果的に押さえることが可能となる。
従って、縫いの実行中にリアルタイムに中押さえ２９の高さ調節を行うことができ、事前に試し縫いを行って中押さえと被縫製物との干渉の発生を確認する等の負担を解消しつつも被縫製物の厚さに対応した縫いを行うことが可能となる。
さらに、被縫製物に接触させたり、当該被縫製物までの距離検出を行って布厚を検出する検出器を用いることなく中押さえ２９の高さを布厚に対応させることができ、部品点数の低減による生産性の向上を図ることが可能となる。また、ミシン１００の針棒周囲に検出器を設ける必要がないので、針棒周囲のスペースを広く作業空間として確保することが可能となると共に針棒周りに縫製に要する他の機構や部材を搭載する妨げとならない。

また、電子サイクルミシン１００は、高さ可変制御区間Ｋ１の開始と終了の主軸角度を操作パネル７４により任意に設定可能とするので、被縫製物の厚さに応じて適正なタイミングで高さ可変制御を開始し、被縫製物のバタつきを抑制する適正なタイミングで高さ可変制御を終了させることが可能となる。

また、電子サイクルミシン１００では、制御装置１０００は、毎針ごとに高さ可変制御を開始する前の主軸角度0°の位置で中押さえモータ４２の軸角度を初期位置に戻す制御を行うので、図９の点ｇ，ｈのように次の針落ち位置が段差により低位置となる場合に、前回の高さ可変制御により下死点が上方に修正されて次の中押さえ２９の下降時に被縫製物に届かないという事態を防ぎ、毎針毎に中押さえの下死点を適正に更新することが可能となり、被縫製物の浮き上がりを効果的に抑制することが可能となる。

（その他）
なお、図１１に示した高さ可変制御区間Ｋ１、第一維持制御区間Ｋ２及び第二維持制御区間Ｋ３の開始、終了の主軸角度は一例に過ぎず、これに限定されるものではない。
例えば、高さ可変制御区間Ｋ１の開始主軸角度は、第一制御区間Ｋ２を省略して中押さえモータ２９が原点に戻された直後から開始しても良い。さらには、縫製の対象となる被縫製物の厚さの採り得る値の最大値（例えば図１１のＨ１の高さ）が分かっている場合には、中押さえモータ４２が原点にある状態で中押さえ２９が高さＨ１となる主軸角度より前、さらにはその直前の主軸角度とすることが望ましい。
また、高さ可変制御区間Ｋ１の終了主軸角度は、180°或いはそれ以降であって、縫い針１０８によって引き上げられる被縫製物が中押さえ２９に圧接を開始する主軸角度以前とすることが望ましい。
さらに、第二維持制御区間Ｋ３の開始主軸角度は高さ可変制御区間Ｋ１の終了主軸角度と同一である。
また、第二維持制御区間Ｋ３の終了主軸角度及び中押さえモータ２９を原点に戻す主軸角度は、被縫製物から縫い針１０８が抜ける主軸角度（ここでの「抜ける」とは完全に脱する状態ではなく、縫い針１０８が被縫製物を上方に引っ張る状態から脱する状態を示す）が既知の場合にはその主軸角度以降であれば他の角度でも良く、当該主軸角度が未知、既知いずれの場合であっても、高さ可変制御区間Ｋ１の開始主軸角度の直前を第二維持制御区間の終了主軸角度及び原点に戻す主軸角度としても良い。
また、中押さえモータ２９の軸角度を原点に戻す制御は瞬時に行う場合に限らず、高さ可変制御の開始までに徐々に原点まで戻しても良い。
また、高さ可変制御区間Ｋ１における中押さえモータ４２の駆動トルクＴｍを押圧バネ３０に起因する外部トルクＴｆに対して逆方向であって等しい大きさと説明したが、押圧バネ３０が存在しない中押さえ上下動機構Ｍ１も存在する。その場合には、高さ可変制御区間Ｋ１において、中押さえ２９等の自重に起因して中押さえモータ４２の出力軸に時計方向に作用する外部トルクとバランスを取るように反時計方向の駆動トルクを出力するように中押さえモータ４２を制御することが望ましい。

本発明に係るミシンを示す斜視図である。 ミシンの保持枠や中押さえの近傍を示す拡大斜視図である。 ミシンの中押さえ装置を示す側面図である。 中押さえ装置の分解斜視図である。 中押さえ装置の分解斜視図である。 中押さえ装置の中押さえの高さ調節に関する説明図であって、図６（ａ）は下死点を下方に調節した場合を示し、図６（ｂ）は下死点を調節に当接した場合を示す。 本発明に係るミシンの制御装置を示すブロック図である。 縫製パターンデータのデータ構成を示す説明図である。 回転駆動による主軸角度変化に対して、中押さえ上下動機構及び中押さえ高さ調節機構により上下動及び高さ調整が行われる中押さえに生じる高さ変化を示した線図（上図）及びＣＰＵ７３により制御される中押さえモータ４２の軸角度変化を示した線図（下図）である。 図１０（Ａ）は図９の点ｂ−ｃ区間、図１０（Ｂ）は図９の点ｃ、図１０（Ｃ）は図９の点ｃ−ｄ区間、図１０（Ｄ）は図９の点ｅ、図１０（Ｅ）は図９の点ｆの各主軸角度における中押さえ高さ調節機構の動作状態を示した模式図である。 主軸角度とＣＰＵが行う中押さえモータの制御の種別との関係を示す説明図である。 中押さえ高さ調節機構の押圧バネが中押さえモータにもたらすトルク負荷を説明するための模式図である。 本発明に係るミシンの縫製における動作制御を示すフローチャートである。 本発明に係るミシンの中押さえ高さ制御における処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 中押さえ装置
２ 主軸
２ａ ミシンモータ
２ｂ エンコーダ（主軸角度検出手段）
１６ 引っ張りばね
２０ 第３リンク
２２ 第４リンク
２９ 中押さえ
３０ 押圧バネ
３３ 角駒（動作伝達部材）
３４ 案内部材（動作伝達部材）
７０ａ 縫製プログラム
７０ｂ 中押さえ高さ制御プログラム
７３ ＣＰＵ
７４ 操作パネル（区間設定手段）
８１ エンコーダ（モータ軸角度検出手段）
１００ 電子サイクルミシン
１１０ 針板
１０００ 制御装置（縫製パターン設定手段、中押さえ高さ切替手段）
Ｍ１ 中押さえ上下動機構
Ｍ２ 付勢機構
Ｍ３ 中押さえ退避機構
Ｍ４ 中押さえ高さ調節機構
Ｔ０ 保持トルク
Ｔｆ 外部トルク
Ｔｍ 駆動トルク

Claims (3)

1. ミシンモータにより縫い針を上下動させる針上下動機構と、
   前記ミシンモータにより回転駆動される主軸の角度を検出する主軸角度検出手段と、
   縫製時に被縫製物の浮き上がりを防止する中押さえと、
   前記ミシンモータから動力を得て、前記縫い針の上下動に同期して前記中押さえを上下動させる中押さえ上下動機構と、
   中押さえモータの回転角度を任意の角度に変更することにより前記中押さえ上下動機構による前記中押さえの下死点高さを任意の高さに変更し、及び中押さえモータに回転角度を維持する保持トルクを与えることにより前記中押さえ上下動機構による中押さえの下死点高さを維持する中押さえ高さ調節機構とを備えるミシンにおいて、
   前記中押さえモータの出力軸の角度を検出するモータ軸角度検出手段と、
   前記中押さえ上下動機構の中押さえが、前記ミシンモータの駆動により縫い針の上下動に同期して上下するときであって、
   前記中押さえの下降開始又は下降途中から下死点までの区間は、前記中押さえモータのトルクを外部から受けるトルクに対してバランスをとる出力として出力軸の回転を生じないように制御し、前記中押さえ上下動機構による中押さえの下降中に、被縫製物への当接により当該被縫製物から受ける反力に基づいて、前記中押さえモータの出力軸の角度が変化することで、中押さえがこの被縫製物の厚さに対応した高さで途中停止するようにする高さ可変制御を行い、
   前記中押さえの下死点から下降開始又は下降途中までの区間は、中押さえモータの出力軸を前記検出した角度に対応した中押さえの下死点高さに維持するように、前記中押さえモータのトルクを前記保持トルクに戻す高さ維持制御を行う中押さえ高さ制御手段とを備えたことを特徴とするミシン。
2. 前記高さ可変制御を行う区間の開始の主軸角度を設定する区間設定手段を設けることを特徴とする請求項１記載のミシン。
3. 前記高さ維持制御において、毎針毎に前記中押さえが被縫製物よりも上昇した位置で、中押さえモータによる中押さえの下死点高さを一定の高さに戻すように制御することを特徴とする請求項１又は２記載のミシン。

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