JP2013188261A - ミシン、および刺繍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】縫製を行う加工布上の位置をユーザが容易に設定できるミシン、および刺繍装置を提供する。
【解決手段】ミシン１は、超音波を発信する超音波ペン９１、および、超音波を受信する受信器９４，９５を備える。頭部１４の左下端に受信器９４が設けられ、頭部１４の右下端に受信器９５が設けられる。ユーザは、ベッド部１１上に載置された状態の加工布上に超音波ペン９１のペン先９１１を接触させる。超音波ペン９１から超音波が発信される。ミシン１は、超音波ペン９１から超音波が発信された発信タイミングを取得する。ミシン１は、受信器９４、９５を介して超音波を検出した検出タイミングを取得する。ミシン１は、発信タイミングおよび検出タイミングに基づき、超音波の発信源の位置を特定する。ミシン１は、特定した位置に基づいて縫製を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、加工布における指定された位置に縫製を行うことが可能なミシン、および刺繍装置に関する。

従来、所望の刺繍模様を縫製する縫製位置及び縫製角度を、加工布上に容易に設定することができるミシンが公知である。例えば特許文献１に記載されたミシンは、撮影手段を備えており、ユーザは加工布の指定位置に標識を貼付した後、撮影手段で標識を撮影する。そして、ミシンは、撮影された標識の画像に基づいて、刺繍模様の縫製位置及び縫製角度を自動で設定する。

特開２００９−１７２１２３号公報

しかしながら上述のミシンでは、加工布に標識を貼付する必要があり、更に、ミシンが刺繍模様の縫製位置及び縫製角度を設定した後、加工布に貼付した標識を剥離しなければ縫製を行うことができないので、操作が煩わしいという問題点がある。

本発明の目的は、縫製を行う加工布上の位置をユーザが容易に設定できるミシン、および刺繍装置を提供することである。

本発明の第一態様に係るミシンは、発信源から発信された超音波を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記超音波に基づいて、前記超音波の発信源の位置を特定する特定手段と、前記特定手段によって特定された前記発信源の位置に基づいて加工布に縫製を行うための制御を行う制御手段とを備えている。

第一態様によれば、ユーザが超音波の発信源の位置を加工布上に指定すると、ミシンは、加工布のうち指定された位置を特定し、縫製を行う。従ってユーザは、加工布に対する位置の設定を容易且つ適切に行うことができる。

第一態様において、前記ミシンは複数の前記検出手段を備え、前記複数の検出手段の其々は、前記ミシンにおける異なる位置に設けられてもよい。ミシンは、複数の検出手段によって超音波を検出することによって、超音波の発信源の位置を精度よく特定できる。

第一態様において、前記ミシンは、ベッド部、前記ベッド部から上方に延びる脚柱部、前記ベッド部に対向し前記脚柱部から延びるアーム部、および前記アーム部の先端に設けられる頭部を備え、前記検出手段は、前記ベッド部上に載置された前記加工布に対して、前記ベッド部が配置する側と反対側の部位に設けられてもよい。ユーザは、加工布のうちベッド部が配置する側と反対側の面、即ち加工布上に超音波の発信源の位置を指定する。ミシンは、ベッド部が配置する側と反対側に検出手段を設けることによって、検出手段は超音波を精度よく検出できる。従ってミシンは、超音波の発信源の位置を精度よく特定できる。

第一態様において、前記検出手段は、前記脚柱部のうち前記アーム部が延びる側の部位、前記頭部の下側の部位、前記頭部の下方に設けられた押え棒および押え足のうち少なくとも何れかに設けられてもよい。これらの位置に検出手段が設けられることによって、ミシンは、超音波の発信源の位置をより精度よく特定できる。

第一態様において、前記加工布を保持する刺繍枠を装着して所定方向に移送する移送機構を備え、前記検出手段は、前記移送機構のうち、前記刺繍枠に保持された前記加工布よりも上方の部位に設けられてもよい。この位置に検出手段が設けられることによって、ユーザが刺繍枠に保持された加工布上に超音波の発信源の位置を指定したとき、超音波を精度よく検出できるので、超音波の発信源の位置を精度よく特定できる。

第一態様において、前記特定手段は、前記超音波の発信タイミングを取得する取得手段を備え、前記取得手段によって取得された前記超音波の発信タイミングと、前記検出手段によって前記超音波が検出された検出タイミングとに基づいて演算を行い、前記超音波の発信源と前記検出手段との間の距離を算出することによって、前記超音波の発信源の位置を特定してもよい。これによってミシンは、超音波の発信源の位置を容易に特定できる。

第一態様において、前記超音波の発信タイミングを示す電磁波信号を受信する受信手段を備え、前記取得手段は、前記受信手段によって受信された前記電磁波信号によって示される発信タイミングを、前記超音波の発信タイミングとして取得してもよい。この場合、超音波の発信タイミングを示す電気信号を、ケーブル等を介して受信する必要がないので、超音波の発信源の位置の指定時にケーブルが作業の邪魔にならない。このためユーザは、超音波の発信源の位置の指定操作を簡単に行うことができる。

第一態様において、少なくとも３つの前記検出手段が異なる位置に設けられ、前記特定手段は、それぞれの前記検出手段によって前記超音波が検出された検出タイミングに基づいて演算を行い、前記超音波の発信源と前記検出手段との距離を算出することによって、前記超音波の発信源の位置を特定してもよい。これによってミシンは、超音波の発信タイミングを取得することを要せず、超音波の発信源の位置を特定できる。従ってミシンは、簡単な構成で超音波の発信源の位置を特定することができる。

第一態様において、前記超音波の発信源を有する発信手段を備え、前記検出手段は、前記発信手段が前記加工布上に配置した状態で前記発信手段から発信された前記超音波を検出し、前記特定手段は、前記検出手段によって検出された前記超音波に基づいて、前記加工布のうち前記発信手段の位置を特定してもよい。これによってユーザは、発信手段を加工布上に位置させることによって、加工布の位置の指定を容易に行うことができる。

本発明の第二態様に係る刺繍装置は、ミシンのベッド部に着脱自在に装着可能であり、前記ベッド部に装着された状態で刺繍枠に保持された加工布を移送することによって、前記加工布に刺繍模様の縫製を行う刺繍装置であって、発信源から発信された超音波を検出する検出手段と、前記検出手段によって前記超音波が検出された検出タイミングを、前記ミシンに通知する通知手段とを備え、前記ミシンは、前記通知手段によって通知された前記検出タイミングに基づき、前記超音波の発信源の位置を特定し、前記刺繍装置は、特定された前記超音波の発信源の位置に基づいて前記加工布を移送させる。

第二態様によれば、ユーザが超音波の発信源の位置を指定した場合、ミシンは、刺繍装置からの通知に基づいて発信源の位置を特定し、刺繍装置は、加工布のうち指定された位置に基づいて縫製が行われるように加工布を移送させる。従って、ユーザは、刺繍模様の縫製を行う位置の指定を容易に行うことができる。

第二態様において、前記加工布を保持する刺繍枠を装着して所定方向に移送する移送機構を備え、前記検出手段は、前記移送機構のうち、前記刺繍枠に保持された前記加工布よりも上方の部位に設けられてもよい。刺繍装置は、加工布よりも上方に検出手段を設けることによって、検出手段は超音波を精度よく検出できる。

第一実施形態におけるミシン１の正面図である。 受信器９４の斜視図である。 受信器９４の正面図である。 受信器９４の図３に示すＩ−Ｉ線矢視方向断面図である。 第一実施形態におけるミシン１の電気的構成を示すブロック図である。 第一実施形態において指定座標Ｅの算出方法を説明するための図である。 第一実施形態におけるメイン処理を示すフローチャートである。 第二実施形態におけるミシン１の正面図である。 第二実施形態における刺繍装置２の平面図である。 第二実施形態における刺繍装置２の右側面図である。 第三実施形態におけるミシン１の正面図である。 第三実施形態におけるミシン１の電気的構成を示すブロック図である。 第四実施形態におけるミシン１の正面図である。 第四実施形態において指定座標Ｅの算出方法を説明するための図である。 第四実施形態におけるメイン処理を示すフローチャートである。 第五実施形態におけるミシン３の正面図である。 第五実施形態におけるミシン３の右側面図である。 第五実施形態における刺繍枠移動機構１１１の平面図である。

＜第一実施形態＞
以下、本発明を具現化した第一実施形態について、図面を参照して説明する。図１を参照し、ミシン１の構成について説明する。図１の紙面手前側、紙面奥行き側、上側、下側、左側、右側を、それぞれミシン１の前側、後側、上側、下側、左側、右側と定義する。

ミシン１は、ベッド部１１、脚柱部１２、アーム部１３、および頭部１４を備える。ベッド部１１は、ミシン１の土台部であり左右方向に延びる。脚柱部１２は、ベッド部１１の右端部から上方へ延びる。アーム部１３は、ベッド部１１に対向して脚柱部１２の上端から左方へ延びる。頭部１４は、アーム部１３の左先端に設けられる。ベッド部１１の上面には、針板３４が配設されている。針板３４の下側（つまり、ベッド部１１内）には、図示しない送り歯、送り機構、釜機構、および送り量調整用モータ８３（図５参照）が設けられる。送り歯は、送り機構によって駆動されて、加工布１００（図６参照）を所定の送り量で移送する。送り歯の送り量は、送り量調整用モータ８３によって調整される。

頭部１４には、針棒機構（図示せず）、針振りモータ８０（図５参照）等が設けられる。針棒機構は、縫針（図示せず）を上下方向に駆動させる。針振りモータ８０は、針棒２９を左右方向に揺動させる。頭部１４の下端の後部に、超音波を受信（検出）する受信器９４、９５が設けられる。受信器９４と受信器９５は同一構成のものである。受信器９４は、頭部１４の左下端、且つ、頭部１４の下側面の後方に設けられる。受信器９５は、頭部１４の右下端、且つ、頭部の下側面の後方に設けられる。受信器９４、９５は、頭部１４の左右方向の長さ分、左右に離間する。受信器９４、９５の詳細は後述する。

アーム部１３は、開閉可能なカバー１６を上部に備える。カバー１６の下方、つまりアーム部１３内の略中央部に、糸駒（図示せず）が収容される。糸駒に巻回された上糸（図示せず）は、糸駒から、頭部１４に設けられた糸掛部（図示せず）を経由して、針棒２９に装着された縫針に供給される。針棒２９は、頭部１４内に設けられた針棒機構により、上下動するように駆動される。針棒機構は、ミシンモータ７９（図５参照）によって駆動される。頭部１４の下端部から押え棒３１が下方に延びる。押え棒３１の下端に押え足３０が交換可能に装着される。押え足３０は、加工布１００を押える。アーム部１３の前面下部に、開始・停止スイッチを含む複数の操作スイッチ２１が設けられる。

脚柱部１２の前面に液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤという）１５が設けられる。ＬＣＤ１５には、コマンド、イラスト、設定値、メッセージ等の様々な項目を含む画像が表示される。ＬＣＤ１５の前面側に、タッチパネル２６が設けられる。ユーザが、指や専用のタッチペンを用いてタッチパネル２６の押圧操作を行うと（以下、この操作を「パネル操作」と言う。）、タッチパネル２６によって検知される押圧位置に対応して、どの項目が選択されたかが認識される。ユーザは、このようなパネル操作によって、縫製したい模様や実行すべきコマンドを選択できる。

脚柱部１２の右側面に、コネクタ３９、４０が設けられる。コネクタ３９には、メモリーカード等の外部記憶装置（図示せず）を接続することができる。ミシン１は、コネクタ３９に接続された外部記憶装置から、模様のデータおよび各種プログラムを取り込む。コネクタ４０には、コネクタ９１６が接続される。コネクタ９１６は、超音波ペン９１（後述）から延びるケーブル９１２が連結されている。ミシン１は、コネクタ４０、コネクタ９１６、及びケーブル９１２を介して超音波ペン９１に電力を供給すると共に、超音波ペン９１から出力される電気信号を取得する。

超音波ペン９１について説明する。超音波ペン９１は、ペン本体９１０およびペン先９１１を備える。ペン本体９１０の形状は棒状である。ペン先９１１は、ペン本体９１０の先端側に設けられる。ペン先９１１の先端は尖っている。通常、ペン先９１１はペン本体９１０から外側に僅かに突出した突出位置にある。一方、ペン先９１１に対してペン本体９１０側に向かう方向の力が作用すると、ペン先９１１はペン本体９１０に入り込む。そして、ペン先９１１に作用している力が無くなると、ペン先９１１は元の突出位置に戻る。

ペン本体９１０の内部には、スイッチ９１３（図５参照）、信号出力回路９１４（図５参照）、および超音波発信器９１５（図５参照）を備える。スイッチ９１３は、ペン先９１１の位置に応じてＯＮ／ＯＦＦする。スイッチ９１３は、信号出力回路９１４および超音波発信器９１５の出力状態を切り替える。

ペン先９１１に力が作用していないとき（ペン先９１１が突出位置のとき）、スイッチ９１３はＯＦＦ状態である。スイッチ９１３がＯＦＦ状態のときには、信号出力回路９１４は電気信号を出力せず、超音波発信器９１５は超音波を出力しない。一方、ユーザが加工布１００上の任意の位置にペン先９１１を押し当てることによって、ペン先９１１に力が作用する。このとき、ペン先９１１はペン本体９１０に入り込んで、スイッチ９１３がＯＮする。スイッチ９１３がＯＮすると、信号出力回路９１４はケーブル９１２を介してミシン１に電気信号を出力し、超音波発信器９１５は超音波を発信する。

なお詳細は後述するが、ミシン１は、超音波ペン９１から発信された超音波を、受信器９４、９５で検出（受信）する。ミシン１は、検出された超音波に基づいて、超音波の発信源、すなわち、超音波ペン９１に設けられた超音波発信器９１５の位置を特定する。ミシン１は、特定された位置に基づいて縫製を行う。従ってユーザは、加工布１００上に超音波ペン９１のペン先９１１を押し当てる（接触させる）ことで、加工布１００のうち指定した位置に縫製を行うことができる。

図２から図４を参照して、受信器９４について説明する。受信器９５は、受信器９４と同一構成であるので説明を省略する。図２の紙面左下側、右上側、左上側、右下側、上側、下側を、それぞれ受信器９４の前側、後側、左側、右側、上側、下側とする。

図２および図３に示すように、受信器９４の形状は、上下方向にやや長い直方体形状である。受信器９４は、前面の下端部の中央に開口部９４１を備える。開口部９４１の形状は、左右方向に長い楕円形である。開口部９４１の周囲９４２は、外側程拡大するテーパ面（傾斜面）である。図４に示すように、受信器９４の内部には、基板９４３およびマイク９４４を備える。マイク９４４は、開口部９４１の内側に位置する。基板９４３の上端の後面に、コネクタ９４５が実装される。コネクタ９４５は、ミシン１に設けられたコネクタ（図示せず）に接続する。

図５を参照して、ミシン１の電気的構成について説明する。ミシン１の制御部６０は、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、ＥＥＰＲＯＭ６４、及び入出力インターフェース６５を備える。ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、ＥＥＰＲＯＭ６４、及び入出力インターフェース６５は、バス６７を介して相互接続する。ＲＯＭ６２には、ＣＰＵ６１が処理を実行するためのプログラム、データ等が記憶される。ＥＥＰＲＯＭ６４には、ミシン１が縫製を実行するための複数種類の縫製模様のデータが記憶される。

入出力インターフェース６５には、操作スイッチ２１、タッチパネル２６、および駆動回路７１、７２、７４、７５、７６が電気的に接続される。駆動回路７１、７２、７４、７５、７６は、それぞれ、送り量調整用モータ８３、ミシンモータ７９、針振りモータ８０、液晶ディスプレイ１５、受信器９４、９５、および超音波ペン９１を駆動する。駆動回路７６には、受信器９４、９５で検出された超音波の信号を増幅してＣＰＵ６１に伝達する増幅回路が含まれる。

超音波ペン９１の電気的構成について説明する。超音波ペン９１は、スイッチ９１３、信号出力回路９１４、および超音波発信器９１５を備える。スイッチ９１３は、信号出力回路９１４、および、超音波発信器９１５に接続する。信号出力回路９１４は、入出力インターフェース６５に接続する。信号出力回路９１４は、入出力インターフェース６５を介してＣＰＵ６１に電気信号を出力する。

図６を参照し、ユーザが超音波ペン９１で指定した加工布１００上の位置を特定する方法について説明する。ユーザは、加工布１００に超音波ペン９１のペン先９１１を接触させることによって、ミシン１による縫製を行う位置を加工布１００上に指定する。以下、超音波ペン９１のペン先９１１が接触した加工布１００上の位置を、指定位置ともいう。なお後述するように、ミシン１は、超音波の発信源の位置を特定することによって指定位置を特定する。このため厳密には、ペン先９１１が接触した加工布１００上の位置ではなく、超音波ペン９１に設けられた超音波発信器９１５の位置が特定される。しかしながら、ペン先９１１と超音波発信器９１５とは非常に近接して配置されている。このため、超音波発信器９１５の位置を、ペン先９１１が接触した加工布１００上の位置、すなわち指定位置として見做すことができる。以下、ミシン１の左右方向、前後方向、および上下方向を、それぞれＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向とする。図６の左右方向および上下方向が、それぞれ、Ｘ方向およびＹ方向に相当し、紙面手前側から紙面奥行側の方向が、Ｚ方向に相当する。

ミシン１は、指定位置を座標情報（Ｘ座標、Ｙ座標、およびＺ座標）として特定する。ここで、座標の原点（０，０，０）は、針板３４（図１参照）に形成され、縫針が挿通する穴（針穴）の中心点（後述する針落ち点）であるとする。Ｚ座標が０である面が、針板３４の上面を示す。受信器９４の位置を示す座標Ｂを、（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）とする。受信器９５の位置を示す座標Ｃを、（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）とする。指定位置を示す座標Ｅを、（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）とする。受信器９４、９５のＺ座標は、針板３４の上面に対する受信器９４、９５の高さを表す。座標Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）および座標Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）は、ＲＯＭ６２に予め記憶される。以下、座標Ｅを「指定座標Ｅ」ともいう。指定座標Ｅと座標Ｂとの間の距離を「距離ＥＢ」といい、指定座標Ｅと座標Ｃとの間の距離を「距離ＥＣ」という。

距離ＥＢ、ＥＣは、三平方の定理に基づき、座標Ｂ、Ｃ、Ｅによって表すことができる。距離ＥＢ、座標Ｂ、Ｃ、Ｅは、以下の式（１）の関係を満たす。同様に、距離ＥＣ、座標Ｂ、Ｃ、Ｅは、以下の式（２）の関係を満たす。
（Ｘｂ−Ｘｅ）^２＋（Ｙｂ−Ｙｅ）^２＋（Ｚｂ−Ｚｅ）^２＝（ＥＢ）^２・・・（１）
（Ｘｃ−Ｘｅ）^２＋（Ｙｃ−Ｙｅ）^２＋（Ｚｃ−Ｚｅ）^２＝（ＥＣ）^２・・・（２）
なお式（１）は、座標Ｂを原点とし、指定座標Ｅを通る球面（半径：距離ＥＢ）の方程式と同一である。同様に（２）は、座標Ｃを原点とし、座標Ｅを通る球面（半径：距離ＥＣ）の方程式と同一である。

超音波が進行する速度を、音速Ｖとする。指定座標Ｅにある超音波ペン９１から発信された超音波が、受信器９４に到達するまでに要する時間を、伝達時間Ｔｂとする。指定座標Ｅにある超音波ペン９１から発信された超音波が、受信器９５に到達するまでに要する時間を、伝達時間Ｔｃとする。この場合、距離ＥＢ、ＥＣは、以下の式（３）（４）で表すことができる。
ＥＢ＝Ｖ×Ｔｂ・・・（３）
ＥＣ＝Ｖ×Ｔｃ・・・（４）

上記式（１）（２）に式（３）（４）を代入することによって、以下の式（５）（６）が得られる。
（Ｘｂ−Ｘｅ）^２＋（Ｙｂ−Ｙｅ）^２＋（Ｚｂ−Ｚｅ）^２＝（Ｖ×Ｔｂ）^２・・・（５）
（Ｘｃ−Ｘｅ）^２＋（Ｙｃ−Ｙｅ）^２＋（Ｚｃ−Ｚｅ）^２＝（Ｖ×Ｔｃ）^２・・・（６）

式（５）（６）のうち、座標Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）、座標Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）、及び音速Ｖは既知の値であり、ＲＯＭ６２に予め記憶されている。到達時間Ｔｂ、Ｔｃは、超音波ペン９１の超音波発信器９１５から超音波が発信されたタイミング（以下、「発信タイミングＴ１」という。）、および、受信器９４、９５において超音波が検出されたタイミング（以下、「検出タイミングＴ２」という。）との差を算出することによって特定できる。指定座標Ｅ（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）のうちＺｅは、加工布１００の布厚がＸｅ、Ｙｅと比較して無視できる程度に小さいので、０と見做してよい。よって、ＸｅおよびＹｅは、式（５）（６）の連立方程式を解くことによって算出される。このようにして、ユーザが超音波ペン９１で指定した加工布１００上の指定座標Ｅ（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ（＝０））は算出される。

ここで、受信器９４、９５は、次の条件（Ａ）〜（Ｆ）を満たす位置にミシン１に設けられることが好ましい。なお、条件（Ａ）〜（Ｆ）の説明においては、便宜上、受信器９４、９５を受信器９３と称す。
（Ａ）超音波ペン９１と受信器９３との間に、遮蔽物が入り込み難い。
（Ｂ）受信器９３間の距離ができるだけ離れている。
（Ｃ）加工布１００の上面から受信器９３までの高さが低い。
（Ｄ）針板３４の針穴（原点）から受信器９３までのＸ方向およびＹ方向の距離が大きい。
（Ｅ）針板３４の針穴（原点）から受信器９３までの間の距離が極端に大きすぎない。
（Ｆ）受信器９３は、ベッド部１１上に載置された加工布１００に対して上側に設けられる。
理由は以下のとおりである。

条件（Ａ）の理由は、超音波ペン９１と受信器９３との間に遮蔽物が入り込んだ場合、超音波ペン９１から発信された超音波を受信器９３が受信できなくなるためである。遮蔽物の一例として、ユーザの手や腕が挙げられる。例えば、ユーザが超音波ペン９１を持って指定位置を指定する作業を行う最中に、ペン先９１１と受信器９３との間に手や腕が入り込むことによって、超音波ペン９１から発信された超音波が遮蔽され、受信器９３が超音波を受信できない場合が発生し得る。このため受信器９３は、超音波ペン９１による作業中に、ユーザの手や腕が超音波ペン９１と受信器９３との間に入り込まない位置に設けられることが好ましい。

条件（Ｂ）の理由は、上述の式（５）（６）の連立方程式が解かれる場合、座標Ｂ、Ｃの差分が小さいと、式（５）（６）が近似することになり、算出される指定座標Ｅの誤差が大きくなるためである。

条件（Ｃ）の理由は、加工布１００の上面から受信器９３までの高さが高い場合、加工布１００の布厚が算出結果に及ぼす影響が大きくなるためである。加工布１００の面から受信器９３までの高さが高くなる程、式（５）（６）におけるＺｅを０で近似したことによる影響が大きくなり、算出される指定座標Ｅの誤差は大きくなる。

条件（Ｄ）の理由は、原点から受信器９３までのＸ方向およびＹ方向の距離が大きい程、座標Ｂ、ＣのＺ座標の値が、Ｘ座標およびＹ座標の値よりも相対的に小さくなり、加工布１００の布厚が算出結果に及ぼす影響を小さくすることができるためである。

条件（Ｅ）の理由は、原点から受信器９３までの間の距離が極端に大きい場合、超音波ペン９１から発信された超音波が受信器９３に伝達するまでの間で減衰し、受信器９３が超音波を正確に受信できなくなるためである。

条件（Ｆ）の理由は、加工布１００の上面に超音波ペン９１のペン先９１１を接触させるからである。受信器９３は、加工布１００の上面に接触させた超音波ペン９１から発信される超音波を精度よく受信できるように、加工布１００に対して上側、即ち、ベッド部１１上に載置された加工布１００に対して上側に設けられることが好ましい。

第一実施形態では、図１に示すように、受信器９４、９５は頭部１４に設けられる。受信器９４は頭部１４の左下端に設けられ、受信器９５は頭部１４の右下端に設けられる。ユーザが超音波ペン９１を手で持って加工布１００上の位置を指定するのは、針穴よりも手前側であるので、条件（Ａ）をほぼ満たす。受信器９４、９５間の距離は、頭部１４の左右方向の長さ分離間する。このため、受信器９４、９５間は十分離れることになるので、条件（Ｂ）を満たす。また受信器９４、９５は、頭部１４の下側面の後方に設けられる。従って、原点から受信器９４、９５までのＸ方向およびＹ方向の距離は、受信器９４、９５が頭部１４の下側面の前後方向略中央に設けられる場合よりも大きくなるので、条件（Ｄ）を満たす。また、原点から受信器９４、９５までの間の距離は極端に大きくならないので、条件（Ｅ）を満たす。さらに、受信器９４、９５は、ベッド部１１上に載置された加工布１００に対して上側に設けられるので、条件（Ｆ）を満たす。このように、第一実施形態において、受信器９４、９５が設けられる位置は、条件（Ｃ）以外を全て満たすことになるので、ミシン１は指定座標Ｅをより高精度に算出できる。ここで、条件（Ｃ）を満たす為には、受信器９４、９５を加工布１００上面に近い距離の位置、即ち高さが低い位置に設ける必要があるが、縫製作業における加工布１００の取り回しの邪魔になる為、条件（Ｃ）を満たすことは困難である。

図７を参照し、ミシン１のＣＰＵ６１が指定位置を特定する処理を具体的に説明する。メイン処理は、ＲＯＭ６２に記憶されたプログラムに従って、ＣＰＵ６１が実行する。ＣＰＵ６１は、例えば、ユーザのパネル操作によって縫製を実行する指示が入力された場合に、メイン処理を開始する。

ＣＰＵ６１は、超音波ペン９１の信号出力回路９１４から出力される電気信号を、ケーブル９１２を介して検出したか判断する（Ｓ１１）。電気信号を検出していない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、処理はＳ１１に戻る。加工布１００上の任意の位置をユーザが超音波ペン９１で指定し、超音波ペン９１のペン先９１１が加工布１００に接触したとする。超音波ペン９１のペン先９１１はペン本体９１０内に入り込み、スイッチ９１３はＯＮする。信号出力回路９１４は電気信号を出力する。ＣＰＵ６１は、この電気信号を検出する（Ｓ１１：ＹＥＳ）。なお、超音波ペン９１のスイッチ９１３がＯＮした場合、信号出力回路９１４が電気信号を出力すると同時に、超音波発信器９１５が超音波を発信する。しかしながら、電気信号の伝達する速度は、超音波の伝達する速度よりも非常に速く、スイッチ９１３がＯＮしたタイミングと略同時にＣＰＵ６１に電気信号が到達する。

超音波ペン９１の信号出力回路９１４から出力された電気信号を検出した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、電気信号が検出された時刻を特定する。ＣＰＵ６１は、特定した時刻を、超音波の発信タイミングＴ１として取得する（Ｓ１３）。ＣＰＵ６１は、取得した発信タイミングＴ１をＲＡＭ６３に記憶する。

ＣＰＵ６１は、超音波ペン９１から発信された超音波を、受信器９４又は受信器９５を介して検出したか判断する（Ｓ１５）。受信器９４又は受信器９５を介して超音波を検出していない場合（Ｓ１５：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は、所定時間（例えば、１秒）が経過したかを判断する（Ｓ３５）。所定時間が経過していない場合（Ｓ３５：ＮＯ）、処理はＳ１５に戻る。ＣＰＵ６１は、受信器９４、９５が超音波を検出するまで、所定時間待機する。

ここで、超音波ペン９１の超音波発信器９１５から発信した超音波が、例えばユーザの手や腕、加工布１００等によって遮蔽され、受信器９４、９５に到達しなかったとする。つまり、受信器９４、９５が超音波を検出できない状態のまま所定時間が経過すると（Ｓ３５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、超音波が検出できなかった旨を示すエラーメッセージを液晶ディスプレイ１５に表示する（Ｓ３７）。このエラーメッセージを見たユーザは、超音波ペン９１によって加工布１００上の任意の位置を再度指定する。処理は、超音波ペン９１の信号出力回路９１４から出力される電気信号を再度検出するためにＳ１１に戻る。

一方、電気信号を検出してから所定時間内に、受信器９４又は受信器９５を介して超音波を検出した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、超音波が検出された時刻を特定する。ＣＰＵ６１は、特定した時刻を、検出タイミングＴ２として取得する（Ｓ１７）。ＣＰＵ６１は、取得した検出タイミングＴ２をＲＡＭ６３に記憶する。

ＣＰＵ６１は、受信器９４、９５の両方から超音波を検出したか判断する（Ｓ１９）。受信器９４、９５のうちいずれか一方が超音波を検出していない場合（Ｓ１９：ＮＯ）、処理はＳ１５に戻る。受信器９４、９５の両方から超音波を検出した場合（Ｓ１９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、伝達時間Ｔｂ、Ｔｃを算出する（Ｓ２１）。ＣＰＵ６１は、検出タイミングＴ２から発信タイミングＴ１を減算することによって、伝達時間Ｔｂ、Ｔｃを算出する。

ＣＰＵ６１は算出したＴｂ、Ｔｃに音速Ｖを乗算することによって、距離ＥＢ、ＥＣを算出する（Ｓ２３）（式（３）（４）参照）。ＣＰＵ６１は、座標Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）、座標Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）、距離ＥＢ、ＥＣを式（５）（６）に適用し、連立方程式を解くことによって、指定座標Ｅ（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ（＝０））を算出する。これによってＣＰＵ６１は、超音波ペン９１によって指定された加工布１００上の位置、すなわち指定位置を特定する（Ｓ２５）。

ＣＰＵ６１は、指定座標（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）によって示される指定位置と加工布１００との関係を示す表示画像を、液晶ディスプレイ１５に表示する（Ｓ２７）。ＣＰＵ６１は、操作スイッチ２１のうち開始・停止スイッチが押下されたかを判断する（Ｓ２９）。開始・停止スイッチが押下されていない場合（Ｓ２９：ＮＯ）、処理はＳ２９に戻る。開始・停止スイッチが押下された場合（Ｓ２９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、Ｓ２５で算出された指定座標ＥのＸ座標「Ｘｅ」Ｙ座標「Ｙｅ」の位置が針落ち点と一致するように、送り歯を駆動して加工布１００を搬送する（Ｓ３１）。そして、ＣＰＵ６１は縫製を開始する（Ｓ３３）。これによって、加工布１００のうちユーザが超音波ペン９１によって指定した位置、すなわち指定位置から縫製が開始される。縫製が終了すると、メイン処理は終了する。ここで、針落ち点とは、縫針が加工布１００を貫通する点、即ち、針板３４に形成された針穴の中心点である。

以上説明したように、ミシン１は、ユーザが超音波ペン９１を用いて加工布１００上の任意の位置を指定した場合、指定された位置を特定し、縫製を開始することができる。このように、ユーザは、加工布１００上の位置の指定を超音波ペン９１を用いて行うことができるので、容易且つ適切に指定することができる。また、ミシン１は、複数の受信器９４、９５によって超音波を検出し、発信タイミングＴ１および検出タイミングＴ２に基づいて指定座標Ｅを算出できる。従って、ミシン１は、指定位置を精度よく特定できる。

なお、本発明は第一実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。上述において、受信器９４、９５が設けられる位置は、ミシン１の頭部１４に限定されない。例えば、押え足３０又は押え棒３１に設けられてもよい。具体的には、押え足３０又は押え棒３１の左側に受信器９４が設けられ、押え足３０又は押え棒３１の右側に受信器９５が設けられてもよい。

また例えば、頭部１４、押え足３０、および押え棒３１のいずれかに受信器９４が設けられ、脚柱部１２のうちアーム部１３が延びる側、すなわち脚柱部１２の左側面１７（図１参照）のいずれかの部位に、受信器９５が設けられてもよい。このとき、受信器９５の開口部９４１は左方を向く姿勢で設けられる。この場合、頭部１４に受信器９５が設けられる場合と比べて、受信器９４、９５間の距離は大きくなり（条件（Ｂ）参照）、針板３４の針穴（原点）から受信器９５までのＸ方向およびＹ方向の距離も大きくなる（（Ｄ）参照）。さらに、受信器９３は加工布１００に対して上側に設けられる（（Ｆ）参照）。このように、受信器９４、９５が設けられる位置は、第一実施形態と同様、条件（Ａ）〜（Ｆ）の条件のうち複数を満たすことになるので、ミシン１は指定座標Ｅを高精度に算出できる。また、特にこの構成の場合、受信器９４、９５間の距離を大きくすることができる。

なお、受信器９４、９５を設ける位置の組み合わせは、上述の第一実施形態および変形例に限定されない。また、頭部１４に受信器９４、９５が設けられる場合、頭部１４の下側面後方に限定されない。例えば、頭部１４の下側面前方や、下側面且つ前後方向略中央等に設けられてもよい。脚柱部１２の左側面１７に受信器９５が設けられる場合、その高さは特に限定されないが、条件（Ｃ）を考慮すると、低い位置の方が好ましい。

受信器９４、９５は、頭部１４、押え足３０、押え棒３１、および脚柱部１２の左側面１７以外の部位に設けられても良い。例えば受信器９４、９５は、アーム部１３の下側面、頭部１４の前側面または後側面、ベッド部１１の左端且つ上側面等に設けられても良い。また、超音波ペン９１はミシン１に付属されていなくてもよい。ミシン１は、超音波を出力する周知の装置から出力された超音波を検出し、超音波の発信源の位置を指定位置として特定してもよい。

なお、上述の受信器９４、９５が本発明の「検出手段」に相当する。Ｓ１１、Ｓ１３、Ｓ１５、Ｓ１７、Ｓ１９、Ｓ２１、Ｓ２３、およびＳ２５の処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「特定手段」に相当する。Ｓ３３の処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「制御手段」に相当する。Ｓ１３の処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「取得手段」に相当する。

＜第二実施形態＞
第二実施形態について説明する。第二実施形態では、図８に示すように、受信器は、ミシン１ではなく、ミシン１のベッド部１１に着脱可能に装着される刺繍装置２に設けられる。図９、図１０には、ミシン１に装着していない状態の刺繍装置２を示す。刺繍装置２は、本体部５１、およびキャリッジ５２を備える。

図９、図１０に示すように、刺繍装置２の本体部５１は、右側面に接続部５４を備える。接続部５４は、ミシン１に刺繍装置２が装着された状態で、ミシン１の被接続部（図示せず）に接続し、刺繍装置２とミシン１は電気的に接続される。

キャリッジ５２は、本体部５１の上側に設けられる。キャリッジ５２は、前後方向に長い直方体形状である。キャリッジ５２は、枠ホルダ５５、Ｙ軸移送機構（図示せず）、及びＹ軸モータ（図示せず）を備える。枠ホルダ５５は、刺繍枠（図示せず）を着脱可能なホルダである。枠ホルダ５５は、キャリッジ５２の右側面に設けられる。刺繍枠は、詳しく図示しない内枠と外枠で構成される周知のものであり、加工布１００を挟持して保持する。刺繍枠に保持された状態の加工布１００は、ベッド部１１の上面、且つ、針棒２９および押え足３０の下方に配置する。Ｙ軸移送機構は、枠ホルダ５５を前後方向（Ｙ方向）に移送する。刺繍枠は、枠ホルダ５５が前後方向に移送されることに伴い、加工布１００を前後方向に移送する。Ｙ軸モータはＹ軸移送機構を駆動する。ＣＰＵ６１（図５参照）は、Ｙ軸モータを制御する。

本体部５１の内部には、キャリッジ５２を左右方向（Ｘ方向）に移送するＸ軸移送機構（図示せず）及びＸ軸モータ（図示せず）を備える。刺繍枠は、キャリッジ５２が左右方向に移送されることに伴って、加工布１００を左右方向に移送する。Ｘ軸モータはＸ軸移送機構を駆動する。ＣＰＵ６１は、Ｘ軸モータを制御する。

キャリッジ５２の前端且つ上側面に受信器８４が設けられ、後端且つ上側面に受信器８５が設けられる。受信器８４、８５は超音波を受信する。受信器８４、８５の構成は、受信器９４、９５と同一である。刺繍枠は、キャリッジ５２の右側面から右方に設けられるので、受信器８４、８５は、刺繍枠に保持された状態の加工布１００よりも上方、即ち、加工布１００に対してベッド部１１が設けられる側と反対側に位置する。受信器８４、８５の開口部は、右方を向いている。受信器８４、８５が超音波を受信した場合、受信器８４、８５は、ミシン１側に電気信号を送信する。ＣＰＵ６１は、受信器８４、８５から電気信号を受信することによって、超音波ペン９１から発信された超音波を検出する。

ミシン１のＣＰＵ６１が指定位置を特定する処理について、図７を参照して説明する。ＣＰＵ６１は、超音波ペン９１の信号出力回路９１４から出力される電気信号を、ケーブル９１２を介して検出し（Ｓ１１：ＹＥＳ）、発信タイミングＴ１を取得する（Ｓ１３）。ＣＰＵ６１は、受信器８４、８５から電気信号を受信する（Ｓ１５：ＹＥＳ）。ＣＰＵ６１は、受信器８４、８５から電気信号を受信した時刻を特定し、検出タイミングＴ２として取得する（Ｓ１７）。ＣＰＵ６１は指定座標Ｅを算出し、ユーザが指定した加工布１００上の指定位置を特定する（Ｓ２１〜Ｓ２５）。ＣＰＵ６１は、Ｘ軸モータおよびＹ軸モータを制御することによって、加工布１００上の指定座標Ｅの位置が針落ち点と一致するように、刺繍枠を搬送する（Ｓ３１）。次に、ＣＰＵ６１は、加工布１００への縫製を開始する。ＣＰＵ６１は、刺繍枠を左右方向（Ｘ方向）および前後方向（Ｙ方向）に移送すると同時に、針棒２９および釜機構（図示略）を駆動する。針棒２９に装着された縫針は、刺繍枠に保持された加工布１００に対して刺繍模様を縫製する。これによって、加工布１００上の指定位置に刺繍模様が縫製される。

第二実施形態では、図９および図１０に示すように、キャリッジ５２の前後端部に受信器８４、８５がそれぞれ設けられる。このため、ペン先９１１が加工布１００に接触した状態の超音波ペン９１から発信される超音波を、ユーザの手や腕が遮蔽しない（条件（Ａ）参照）。また、受信器８４、８５間の距離は、キャリッジ５２の前後方向の長さ分離間する。このため、受信器８４、８５間は十分離れる（条件（Ｂ）参照）。また、加工布１００の上面から受信器８４、８５までの高さは低い（条件（Ｃ）参照）。また、針板３４の針穴（原点）から受信器８４、８５までのＸ方向およびＹ方向の距離は、受信器８４、８５がミシン１の頭部１４、押え足３０、および押え棒３１に設けられる場合よりも大きくなる（条件（Ｄ）参照）。また、原点から受信器８４、８５までの間の距離は極端に大きすぎず、且つ、受信器８４、８５は、刺繍枠に保持された加工布１００に対して上側に設けられる（条件（Ｅ）、（Ｆ）参照）。このように、第二実施形態では、上述した条件（Ａ）〜（Ｆ）の全てを満たすことになる。このためミシン１は、指定座標Ｅをさらに精度よく算出し、加工布１００に対して縫製を行うことができる。

なお第二実施形態において、受信器８４、８５は、キャリッジ５２のうち上面以外の部位に設けられても良い。例えば、キャリッジ５２の前側の側面に受信器８４が設けられ、後側の側面に受信器８５が設けられてもよい。また例えば、キャリッジ５２の右側面且つ前方に受信器８４が設けられ、右側面且つ後方に受信器８５が設けられてもよい。

なお、上述の「受信器８４、８５」が本発明の「検出手段」に相当する。接続部５４が本発明の「通知手段」に相当する。キャリッジ５２が本発明の「移送機構」に相当する。

＜第三実施形態＞
第三実施形態について説明する。第三実施形態では、図１１に示すように、ミシン１は、ケーブルで接続されていない超音波ペン９２を備えるという点で、第一実施形態と異なる。超音波ペン９２は、信号出力回路９１４（図５参照）の代わりに電磁波出力回路９２１（図１２参照）および電池（図示せず）を内部に備える。超音波ペン９２は電池で駆動する。電磁波出力回路９２１は、所定の周波数の電磁波信号を出力する。スイッチ９１３（図１２参照）がＯＦＦした状態では、電磁波出力回路９２１は電磁波信号を出力しない。一方、スイッチ９１３がＯＮした場合、電磁波出力回路９２１は電磁波信号を出力する。ＣＰＵ６１は、電磁波出力回路９２１から出力された電磁波信号を、電磁波検出器９７（図１２参照）により受信する。電磁波検出器９７は、ミシン１の内部に設けられている。ここで、電磁波検出器９７が設けられる位置は、電磁波信号が受信可能な位置であればよく、限定はされない。

図１２を参照し、第三実施形態におけるミシン１の電気的構成について説明する。第一実施形態と異なる点は、超音波ペン９２が電磁波出力回路９２１を備える点、および、ミシン１が電磁波検出器９７を備える点にある。電磁波出力回路９２１は、スイッチ９１３に接続する。電磁波検出器９７は、入出力インターフェース６５に接続する。電磁波検出器９７は、超音波ペン９２の電磁波出力回路９２１から出力された電磁波信号を受信した場合、入出力インターフェース６５を介してＣＰＵ６１に信号を出力する。

図７を参照し、第三実施形態におけるメイン処理について説明する。ＣＰＵ６１は、超音波ペン９２の電磁波出力回路９２１から出力された電磁波信号を、電磁波検出器９７が検出したか判断する（Ｓ１１）。電磁波検出器９７が電磁波信号を検出しない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、処理はＳ１１に戻る。一方、電磁波検出器９７が電磁波信号を検出した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、電磁波信号を検出した時刻を特定する。ＣＰＵ６１は、特定した時刻を、超音波の発信タイミングＴ１として取得する（Ｓ１３）。ＣＰＵ６１は、取得した発信タイミングＴ１をＲＡＭ６３に記憶する。Ｓ１５〜Ｓ３３の処理は、第一実施形態と同一であるので、説明を省略する。

以上説明したように、第三実施形態では、超音波ペン９２が出力した電磁波信号を検出することによって、ミシン１は超音波の発信タイミングを特定できる。即ち、超音波ペン９２とミシン１とを接続するためのケーブルは不要である。従って、ケーブルが作業の邪魔になることがないので、ユーザは、超音波ペン９２を用いて加工布１００上に指定位置を指定する操作を容易に行うことができる。なお、上述の電磁波検出器９７が本発明の「受信手段」に相当する。

なお、第三実施形態において、超音波ペン９２は、周知のタイマ回路を備え、電磁波出力回路９２１に接続される構成であってもよい。この場合、超音波ペン９２の電磁波出力回路９２１は、スイッチ９１３がＯＮした時刻を通知する電磁波信号を出力してもよい。ＣＰＵ６１は、電磁波検出器９７を介して電磁波信号を受信し、電磁波信号によって通知された時刻を特定してもよい。ＣＰＵ６１は、特定した時刻を、超音波の発信タイミングとして取得してもよい。

電磁波出力回路９２１から出力される電磁波信号として、任意の周波数の電磁波信号を使用することができる。例えば電磁波信号は、マイクロ波であってもよいし、赤外線であってもよい。

＜第四実施形態＞
第四実施形態について説明する。第四実施形態では、図１３に示すように、ミシン１が受信器９４、９５に加えて受信器９６を備える点、および、詳しくは後述するが超音波ペン９２が電磁波出力回路９２１を備えないという点で、第三実施形態と異なる。受信器９６は、脚柱部１２の左側面１７に設けられる。受信器９６は、受信器９４、９５と同一構成である。受信器９６は、開口部（図示せず）が左方を向くように設けられる。ＣＰＵ６１は、受信器９４、９５、９６により超音波を検出し、それぞれの検出タイミングＴ２に基づいて、指定座標Ｅを算出する。ここで、第一実施形態乃至第三実施形態とは異なり、ＣＰＵ６１は、超音波の発信タイミングＴ１を取得せず、指定座標Ｅの算出時に発信タイミングＴ１を使用しない。第四実施形態におけるミシン１の電気的構成は、図１２で示した第三実施形態におけるミシン１のブロック図のうち、電磁波検出器９７と電磁波出力回路９２１を除いた構成である。

図１４を参照し、ユーザが超音波ペン９２で指定した加工布１００上の位置を特定する方法について説明する。ユーザは、加工布１００に超音波ペン９２のペン先９１１を接触させることによって、指定位置を加工布１００上に指定する。図１４の左右方向および上下方向が、それぞれ、Ｘ方向およびＹ方向に相当する。また図１４の紙面手前側から紙面奥行側の方向が、Ｚ方向に相当する。受信器９６の座標Ｄを、（Ｘｄ，Ｙｄ，Ｚｄ）とする。指定座標Ｅと受信器９６の座標Ｄとの間の距離を「距離ＥＤ」という。

距離ＥＤは、三平方の定理に基づき、座標Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅによって表すことができる。距離ＥＤ、座標Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、以下の式（７）の関係を満たす。
（Ｘｄ−Ｘｅ）^２＋（Ｙｄ−Ｙｅ）^２＋（Ｚｄ−Ｚｅ）^２＝（ＥＤ）^２・・・（７）
式（７）は、上述した式（１）（２）と同様、座標Ｄを原点とし、指定座標Ｅを通る球面（半径：距離ＥＤ）の方程式と同一である。

指定座標Ｅにある超音波ペン９２から発信された超音波が、受信器９６に到達するまでに要する時間を、伝達時間Ｔｄとする。この場合、距離ＥＤは、以下の式（８）で表すことができる。
ＥＤ＝Ｖ×Ｔｄ・・・（８）

さらに、式（４）（８）は、以下の式（９）（１０）のように変形できる。
ＥＣ＝Ｖ×Ｔｃ＝Ｖ×（Ｔｃ−Ｔｂ）＋Ｖ×Ｔｂ・・・（９）
ＥＤ＝Ｖ×Ｔｄ＝Ｖ×（Ｔｄ−Ｔｂ）＋Ｖ×Ｔｂ・・・（１０）

式（９）中の伝達時間の差（Ｔｃ−Ｔｂ）は、受信器９５を介して超音波が検出された場合の検出タイミングＴ２と、受信器９４を介して超音波が検出された場合の検出タイミングＴ２との差に等しい。同様に、式（１０）中の到達時間の差（Ｔｄ−Ｔｂ）は、受信器９６を介して超音波が検出された場合の検出タイミングＴ２と、受信器９４を介して超音波が検出された場合の検出タイミングとの差に等しい。従って、式（９）（１０）は、以下の式（１１）（１２）のように変形することができる。なお、受信器９４、９５、および９６を介して超音波が検出された場合の検出タイミングを、それぞれ、Ｔ２ｂ、Ｔ２ｃ、およびＴ２ｄという。
ＥＣ＝Ｖ×（Ｔ２ｃ−Ｔ２ｂ）＋Ｖ×Ｔｂ・・・（１１）
ＥＤ＝Ｖ×（Ｔ２ｄ−Ｔ２ｂ）＋Ｖ×Ｔｂ・・・（１２）

式（３）（１１）（１２）を、式（１）（２）（７）に代入することによって、以下の式（１３）（１４）（１５）のように表わすことができる。
（Ｘｂ−Ｘｅ）^２＋（Ｙｂ−Ｙｅ）^２＋（Ｚｂ−Ｚｅ）^２＝（Ｖ×Ｔｂ）^２・・・（１３）
（Ｘｃ−Ｘｅ）^２＋（Ｙｃ−Ｙｅ）^２＋（Ｚｃ−Ｚｅ）^２
＝｛Ｖ×（Ｔ２ｃ−Ｔ２ｂ）＋Ｖ×Ｔｂ｝^２・・・（１４）
（Ｘｄ−Ｘｅ）^２＋（Ｙｄ−Ｙｅ）^２＋（Ｚｄ−Ｚｅ）^２
＝｛Ｖ×（Ｔ２ｄ−Ｔ２ｂ）＋Ｖ×Ｔｂ｝^２・・・（１５）

式（１３）（１４）（１５）のうち、座標Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）、座標Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）、座標Ｄ（Ｘｄ，Ｙｄ，Ｚｄ）、及び音速Ｖは既知の値であり、ＲＯＭ６２に予め記憶されている。検出タイミングＴ２ｂ，Ｔ２ｃ，Ｔ２ｄは、ＣＰＵ６１が受信器９４、９５、９６を介して超音波を検出した時刻に相当する（Ｓ４３、図１５参照）。指定座標Ｅ（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）のうちＺｅは０とみなされる。以上から、Ｘｅ、Ｙｅ、およびＴｂは、式（１３）（１４）（１５）の連立方程式を解くことによって算出される。このようにして、ユーザが超音波ペン９２で指定した加工布１００上の指定座標Ｅ（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ（＝０））は算出される。

図１５を参照し、ミシン１のＣＰＵ６１が指定位置を特定する処理を説明する。メイン処理は、ＲＯＭ６２に記憶されたプログラムに従って、ＣＰＵ６１が実行する。ＣＰＵ６１は、例えば、ユーザのパネル操作によって縫製を実行する指示が入力された場合に、メイン処理は開始される。

ＣＰＵ６１は、超音波ペン９２から発信された超音波を、受信器９４、９５、９６が検出したかを判断する（Ｓ４１）。受信器９４、９５、９６が超音波を検出しない場合（Ｓ４１：ＮＯ）であって、受信器９４、９５、９６のいずれからも超音波を検出しない場合（Ｓ６１：ＹＥＳ）、処理はＳ４１に戻る。一方、受信器９４、９５、９６のいずれかから超音波を検出した場合（Ｓ６１：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は、超音波を検出してから所定時間（例えば、１秒）が経過したかを判断する（Ｓ６３）。所定時間が経過していない場合（Ｓ６３：ＮＯ）、処理はＳ４１に戻る。所定時間が経過した場合（Ｓ６３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、超音波が検出できなかった旨を示すエラーメッセージを液晶ディスプレイ１５に表示する（Ｓ６５）。処理はＳ４１に戻る。

一方、所定時間内に、受信器９４、９５、９６のいずれかが超音波を検出した場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、超音波が検出された時刻を特定する。ＣＰＵ６１は、特定した時刻を、検出タイミングＴ２として取得する（Ｓ４３）。ＣＰＵ６１は、取得した検出タイミングＴ２をＲＡＭ６３に記憶する。

ＣＰＵ６１は、受信器９４、９５、９６のすべてが超音波を検出したか判断する（Ｓ４５）。超音波を検出していない受信器９４、９５、９６がある場合（Ｓ４５：ＮＯ）、処理はＳ４１に戻る。受信器９４、９５、９６のすべてが超音波を検出した場合（Ｓ４５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、検出タイミング間の差分「Ｔ２ｃ−Ｔ２ｂ」「Ｔ２ｄ−Ｔ２ｂ」を算出する（Ｓ４７）。ＣＰＵ６１は算出した差分、および検出タイミングＴｂに基づいて、距離ＥＢ、ＥＣ、ＥＤを算出する（Ｓ４９）（式（３）（１１）（１２）参照）。ＣＰＵ６１は、座標Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）、座標Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）、座標Ｄ（Ｘｄ，Ｙｄ，Ｚｄ）、距離ＥＢ、ＥＣ、ＥＤを式（１３）（１４）（１５）に適用し、連立方程式を解くことによって、指定座標Ｅ（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ（＝０））を算出する。これによってＣＰＵ６１は、超音波ペン９２によって指定された加工布１００上の位置、すなわち指定位置を特定する（Ｓ５１）。Ｓ２７〜Ｓ３３の処理は、第一実施形態乃至第三実施形態（図７参照）と同様であるので、説明を省略する。

以上のように、第四実施形態では、第一実施形態乃至第三実施形態と異なり、発信タイミングＴ１を用いず、検出タイミングＴ２のみを用いることによって、ミシン１は指定座標Ｅを算出できる。このため、発信タイミングＴ１を特定するために必要な構成、例えば、第一実施形態における信号出力回路９１４（図５参照）、第三実施形態における電磁波検出器９７と電磁波出力回路９２１が不要となる。従って、第一実施形態乃至第三実施形態に比べて簡単な構成で、指定座標Ｅを算出することができる。

なお上述の第四実施形態において、受信器９４、９５、９６が設けられる３つの場所は、ミシン１の頭部１４の左下端、右下端、および脚柱部１２の左側面１７に限定されない。例えば、受信器９４、９５、９６のすべてが頭部１４に設けられてもよい。例えば、頭部１４の左下端且つ後方に受信器９４が設けられ、頭部１４の右下端且つ後方に受信器９５が設けられ、頭部１４の右略中央下端且つ前方に受信器９６が設けられてもよい。

また、押え棒３１又は押え足３０の左右両側に受信器９４、９５が設けられ、脚柱部１２の左側面１７に受信器９６が設けられてもよい。また、アーム部１３の下側面に受信器９６が設けられてもよい。

また、押え棒３１又は押え足３０の左右両側に受信器９４、９５が設けられ、頭部１４の左右方向略中央下端且つ前方に、受信器９６が設けられてもよい。

以上のように、受信器９４、９５、９６は、頭部１４、押え足３０、押え棒３１、脚柱部１２の左側面１７、アーム部１３の下側面のいずれかに設けられればよく、その組み合わせは、上述の第四実施形態および変形例に限定されない。

刺繍装置２がミシン１に装着されて使用される場合、受信器９４、９５、９６はキャリッジ５２に設けられてもよい。このとき、キャリッジ５２の上面且つ前後端部に受信器９４、９５がそれぞれ設けられ、キャリッジ５２の上面且つ前後方向略中央に受信器９６が設けられる。また、キャリッジ５２の上面且つ前後端部に受信器９４、９５がそれぞれ設けられ、頭部１４右下端且つ後方に受信器９６が設けられてもよい。また、キャリッジ５２の上面且つ前後端部に受信器９４、９５がそれぞれ設けられ、脚柱部１２の左側面１７に受信器９６が設けられてもよい。

＜第五実施形態＞
第五実施形態について説明する。第五実施形態は、図１６に示すように、複数の針棒を有する多針ミシン３に受信器１３１、１３２を備えた構成である。図１６から図１８を参照し、多針ミシン３（以下、ミシン３と称す。）の構成について説明する。以下の説明では、図１６の上側、下側、左側、右側、紙面手前側、および紙面奥行き側を、それぞれ、ミシン３の上側、下側、左側、右側、正面側、および背面側とする。

図１６、図１７に示すように、ミシン３の本体１２０は、支持部１０２、脚柱部１０３、およびアーム部１０４を備える。支持部１０２は平面視逆Ｕ字形に形成され、ミシン３全体を支持する。支持部１０２の上面には、前後方向に伸びる左右一対のガイド溝１２５がある。脚柱部１０３は、支持部１０２の後端部から上方へ立設される。アーム部１０４は、脚柱部１０３の上端部から前方に延びる。アーム部１０４の先端には、針棒ケース１２１が左右方向に移動可能に装着されている。針棒ケース１２１の内部には、上下方向に伸びる１０本の針棒（図示せず）が左右方向に等間隔で配置されている。１０本の針棒のうち、縫製位置にある１本の針棒が、針棒ケース１２１の内部に設けられた針棒駆動機構（図示せず）によって上下方向に摺動される。針棒の下端には、縫針１３５が着脱可能である。

アーム部１０４の前後方向中央部の右側には、操作部１０６が設けられている。操作部１０６は、液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤという）１０７、タッチパネル１０８、操作スイッチ１４１とを備える。ＬＣＤ１０７には、例えば、ユーザが指示を入力するための操作画像といった各種情報が表示される。タッチパネル１０８は、ユーザからの指示を受け付けるために用いられる。ＬＣＤ１０７に表示された入力キー等の位置に対応したタッチパネル１０８の箇所を、ユーザが、指又はタッチペンを用いて押圧操作すること（以下、この操作を「パネル操作」という）によって、縫製される模様及び縫製条件といった各種条件を選択又は設定できる。操作スイッチ１４１は、縫製の開始又は停止を指示するためのスイッチである。

アーム部１０４の下方に、脚柱部１０３の下端部から前方へ延びる筒状のシリンダベッド１１０が設けられる。シリンダベッド１１０の先端部の内部には、釜（図示せず）が設けられる。釜は、下糸（図示せず）が巻回されたボビン（図示せず）を収納する。シリンダベッド１１０の内部には、釜機構（図示せず）がある。釜機構（図示せず）は、釜を回転駆動する。シリンダベッド１１０の上面には、平面視矩形の針板１１６がある。針板１１６には、縫針１３５が挿通される針穴（図示せず）が設けられる。

アーム部１０４の上面の背面側には、左右一対の糸駒台１１２が設けられている。一対の糸駒台１１２には、針棒の数と同じ１０個の糸駒（図示せず）を設置可能である。上糸（図示せず）は、糸駒台１１２に設置された糸駒から供給される。上糸は、糸案内１１７、糸調子器１１８、天秤１１９等を経由して、針棒の下端に装着された各縫針１３５の針孔（図示せず）に供給される。ミシン３には、第一実施形態と同様、ケーブル９１２を介して超音波ペン９１が接続される。

アーム部１０４の下方に、刺繍枠移動機構１１１（図１８参照）が設けられる。刺繍枠移動機構１１１は、様々な種類の刺繍枠１８４（図１８参照）を着脱可能に支持する。刺繍枠１８４は、加工布１００を保持する。刺繍枠移動機構１１１は、Ｘ軸モータ（図示せず）及びＹ軸モータ（図示せず）により駆動され、刺繍枠１８４を前後左右に移動させる。

図１８を参照し、刺繍枠移動機構１１１について説明する。刺繍枠移動機構１１１は、ホルダ１２４、Ｘキャリッジ１２２、Ｘ軸駆動機構（図示せず）、Ｙキャリッジ１２３、およびＹ軸移動機構（図示せず）を備える。ホルダ１２４は、刺繍枠１８４を着脱可能に支持する。Ｘキャリッジ１２２は、左右方向に長い板部材であり、一部分がＹキャリッジ１２３の正面から前方に突出している。Ｘキャリッジ１２２には、ホルダ１２４が取り付けられる。Ｘキャリッジ１２２は、Ｘ軸モータを駆動源として左右方向（Ｘ軸方向）に移動する。

Ｙキャリッジ１２３は、左右方向に長い箱状である。Ｙキャリッジ１２３は、Ｘキャリッジ１２２を左右方向に移動可能に支持する。Ｙ軸移動機構（図示せず）は、左右一対の移動体（図示せず）を備える。移動体は、Ｙキャリッジ１２３の左右両端の下部に連結され、ガイド溝１２５（図１６参照）を上下方向に貫通している。移動体は、Ｙ軸モータを駆動源として、ガイド溝１２５に沿って前後方向（Ｙ軸方向）に移動する。移動体に連結されたＹキャリッジ１２３、および、Ｙキャリッジ１２３に支持されたＸキャリッジ１２２は、これに伴って前後方向（Ｙ軸方向）に移動する。加工布１００を保持する刺繍枠１８４をホルダ１２４に装着した状態では、加工布１００は、針棒と、針板１１６との間に配置される。

図１６から図１８に示すように、Ｙキャリッジ１２３の上面且つ左端に受信器１３１が設けられ、上面且つ右端に受信器１３２が設けられる。受信器１３１、１３２は、超音波を受信する。受信器１３１、１３２の構成は、受信器９４と同一である。刺繍枠１８４はＹキャリッジ１２３の前面に設けられているので、受信器１３１、１３２は、刺繍枠１８４に保持された状態の加工布１００よりも上方に位置する。受信器１３１、１３２に設けられた開口部は、前方を向いている。

ミシン３のＣＰＵ（図示せず）が指定位置を特定する処理について、図７を参照して簡単に説明する。ＣＰＵは、超音波ペン９１の信号出力回路９１４から出力される電気信号を、ケーブル９１２を介して検出し（Ｓ１１：ＹＥＳ）、発信タイミングＴ１を取得する（Ｓ１３）。ＣＰＵは、受信器１３１、１３２を介して、超音波ペン９１から発信された超音波を検出する（Ｓ１５：ＹＥＳ）。ＣＰＵは、受信器１３１、１３２を介して超音波を検出した時刻を特定し、検出タイミングＴ２として取得する（Ｓ１７）。ＣＰＵは指定座標Ｅを算出し、ユーザが指定した加工布１００上の指定位置を特定する（Ｓ２１〜Ｓ２５）。ユーザによって縫製を開始するためのパネル操作が実行された場合（Ｓ２９：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、Ｘ軸モータおよびＹ軸モータを制御することによって、加工布１００上の指定座標Ｅの位置が針落ち点と一致するように、刺繍枠１８４を移送する（Ｓ３１）。ＣＰＵは、加工布１００への縫製を開始する。ＣＰＵは、刺繍枠を左右方向（Ｘ方向）および前後方向（Ｙ方向）に移送すると同時に、針棒および釜機構を駆動する。針棒に装着された縫針は、刺繍枠に保持された加工布１００に対して刺繍模様を縫製する。これによって、加工布１００上の指定位置に刺繍模様が縫製される（Ｓ３３）。

受信器１３１、１３２はＹキャリッジ１２３に直接設けられているので、ペン先９１１が加工布１００に接触した状態の超音波ペン９１から発信される超音波は、超音波ペン９１を使用するユーザの手や腕によって遮蔽され難い（条件（Ａ）参照）。また、受信器１３１、１３２間の距離は、Ｙキャリッジ１２３の左右方向の長さ分離間する。このため、受信器１３１、１３２間は十分離れる（条件（Ｂ）参照）。また、刺繍枠１８４に保持された加工布１００に対して受信器１３１、１３２の高さは十分低い（条件（Ｃ）参照）。また、針板１１６の針穴（原点）から受信器１３１、１３２までのＸ方向およびＹ方向の距離は大きい（条件（Ｄ）参照）。また、原点と受信器１３１、１３２との間の距離は極端に大きすぎず、且つ、受信器１３１、１３２は、刺繍枠１８４に保持された加工布１００に対して上側に設けられる（条件（Ｅ）、（Ｆ）参照）。

以上のように、第五実施形態では、ミシン３が受信器１３１、１３２を備え、受信器１３１、１３２を介してミシン３が超音波を検出することによって、指定位置を特定することができる。受信器１３１、１３２が設けられる位置は、上述した条件（Ａ）〜（Ｆ）のすべての条件を満たすことになる。このためミシン３は、指定座標Ｅをより高精度に算出し、加工布１００に対して縫製を行うことができる。

上述の第五実施形態において、ミシン３は、超音波ペン９１の代わりに、電磁波信号を出力する超音波ペン９２を備えていてもよい。受信器１３１、１３２は、ミシン３のＹキャリッジ１２３以外の場所に設けられてもよい。例えば受信器１３１、１３２は、脚柱部１０３の前側面、アーム部１０４の下側面に設けられてもよい。

ミシン３は、第四実施形態のように、受信器を３つ以上備え、検出タイミングのみから指定位置を特定してもよい。この場合、受信器は、Ｙキャリッジ１２３の他、ミシン３のいずれの部位に設けられてもよい。例えば受信器は、脚柱部１０３の前側面、アーム部１０４の下側面に設けられてもよい。

１、３ ミシン
２ 刺繍装置
１１ ベッド部
１２ 脚柱部
１３ アーム部
１４ 頭部
２９ 針棒
３０ 押え足
３１ 押え棒
５２ キャリッジ
５４ 接続部
６１ ＣＰＵ
８４、８５ 受信器
９１、９２ 超音波ペン
９４、９５、９６ 受信器
９７ 電磁波検出器
１００ 加工布
１０２ 支持部
１０３ 脚柱部
１０４ アーム部
１２１ 針棒ケース
１２２ Ｘキャリッジ
１２３ Ｙキャリッジ
１２４ ホルダ
１３１、１３２ 受信器
１８４ 刺繍枠

Claims (11)

1. 発信源から発信された超音波を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された前記超音波に基づいて、前記超音波の発信源の位置を特定する特定手段と、
   前記特定手段によって特定された前記発信源の位置に基づいて加工布に縫製を行うための制御を行う制御手段と
   を備えたことを特徴とするミシン。
2. 複数の前記検出手段を備え、
   前記複数の検出手段の其々は、前記ミシンにおける異なる位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載のミシン。
3. 前記ミシンは、ベッド部、前記ベッド部から上方に延びる脚柱部、前記ベッド部に対向し前記脚柱部から延びるアーム部、および前記アーム部の先端に設けられる頭部を備え、
   前記検出手段は、
   前記ベッド部上に載置された前記加工布に対して、前記ベッド部が配置する側と反対側の部位に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のミシン。
4. 前記検出手段は、
   前記脚柱部のうち前記アーム部が延びる側の部位、前記頭部の下側の部位、前記頭部の下方に設けられた押え棒および押え足のうち少なくとも何れかに設けられていることを特徴とする請求項３に記載のミシン。
5. 前記加工布を保持する刺繍枠を装着して所定方向に移送する移送機構を備え、
   前記検出手段は、
   前記移送機構のうち、前記刺繍枠に保持された前記加工布よりも上方の部位に設けられることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のミシン。
6. 前記特定手段は、前記超音波の発信タイミングを取得する取得手段を備え、
   前記取得手段によって取得された前記超音波の発信タイミングと、前記検出手段によって前記超音波が検出された検出タイミングとに基づいて演算を行い、前記超音波の発信源と前記検出手段との間の距離を算出することによって、前記超音波の発信源の位置を特定することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のミシン。
7. 前記超音波の発信タイミングを示す電磁波信号を受信する受信手段を備え、
   前記取得手段は、
   前記受信手段によって受信された前記電磁波信号によって示される発信タイミングを、前記超音波の発信タイミングとして取得することを特徴とする請求項６に記載のミシン。
8. 少なくとも３つの前記検出手段が異なる位置に設けられ、
   前記特定手段は、
   それぞれの前記検出手段によって前記超音波が検出された検出タイミングに基づいて演算を行い、前記超音波の発信源と前記検出手段との距離を算出することによって、前記超音波の発信源の位置を特定することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のミシン。
9. 前記超音波の発信源を有する発信手段を備え、
   前記検出手段は、
   前記発信手段が前記加工布上に配置した状態で前記発信手段から発信された前記超音波を検出し、
   前記特定手段は、
   前記検出手段によって検出された前記超音波に基づいて、前記加工布のうち前記発信手段の配置した位置を特定することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のミシン。
10. ミシンのベッド部に着脱自在に装着可能であり、前記ベッド部に装着された状態で刺繍枠に保持された加工布を移送することによって、前記加工布に刺繍模様の縫製を行う刺繍装置であって、
    発信源から発信された超音波を検出する検出手段と、
    前記検出手段によって前記超音波が検出された検出タイミングを、前記ミシンに通知する通知手段と
    を備え、
    前記ミシンは、前記通知手段によって通知された前記検出タイミングに基づき、前記超音波の発信源の位置を特定し、
    前記刺繍装置は、特定された前記超音波の発信源の位置に基づいて前記加工布を移送させることを特徴とする刺繍装置。
11. 前記加工布を保持する刺繍枠を装着して所定方向に移送する移送機構を備え、
    前記検出手段は、
    前記移送機構のうち、前記刺繍枠に保持された前記加工布よりも上方の部位に設けられることを特徴とする請求項１０に記載の刺繍装置。

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