JP2018029681A - ミシン - Google Patents

Abstract

【課題】設定された送り量を維持する。【解決手段】縫い針を保持する針棒の上下動の駆動源となるミシンモーター１６と、ミシンモーターの軸角度を検出する第一の検出手段１６１と、ミシンモーターのトルクを利用して送り歯３１に被縫製物の送り方向に沿った往復動作を付与する送り機構４０と、送り調節体５５の位置又は姿勢に応じて送り歯の送り量調節する送り調節機構５０とを備え、送り調節機構が、送り調節体の位置又は姿勢を変動させて送り量を調節する送り調節モーター５７を有するミシン１００において、予め設定された送り量となるように送り調節モーターの出力軸を目標位置まで駆動すると共に、送り調節モーターの出力軸が目標位置で待機している場合に、第一の検出手段の検出に基づくミシンモーターの回転速度に応じて送り調節モーターの位置保持トルクを増減調節するように、送り調節モーターを制御する制御装置９０を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、送り調節を行うミシンに関する。

従来より、ミシンは、送り歯の上下方向の往復動作及び水平方向（送り方向）の往復動作の駆動源としてミシンモーターのトルクを利用している。
そして、ミシンモーターから送り歯に水平方向の往復動作を伝達する伝達機構に設けられた送り調節体に対して動作伝達量の変更動作を付与する送り調節モーターを制御して、送り量を任意に変更調節することを可能としていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−２４６８３９号公報

上記送り調節モーターは、ステッピングモーターが使用されており、実行動作の種別や送り量の設定に応じて目標となる送り量となる様に目標位置への駆動制御が行われ、送り量の変動がない期間は、設置された送り量を維持するように停止制御が行われる。
しかしながら、上記従来のミシンは、ミシンモーターから送り歯に水平方向の往復動作を伝達する伝達機構に設けられた送り調節体に対して送り調節モーターが動作を付与するので、ミシンモーターの振動が、フレームや送り調節体を通じて送り調節モーターの出力軸にも伝達され、ミシンモーターが高速になると送り調節モーターの出力軸に伝わる振動も大きくなり、送り調節モーターが姿勢を維持させているにも拘わらず、送り調節体に姿勢の変動が生じて、送り量が変化してしまうおそれがあった。

本発明は、目標となる送り量を正しく維持して縫製を行うことをその目標とする。

請求項１記載の発明は、ミシンにおいて、
縫い針を保持する針棒の上下動の駆動源となるミシンモーターと、
前記ミシンモーターの軸角度を検出する第一の検出手段と、
前記ミシンモーターのトルクを利用して送り歯に被縫製物の送り方向に沿った往復動作を付与する送り機構と、
送り調節体の位置又は姿勢に応じて前記送り歯の送り量を調節する送り調節機構とを備え、
前記送り調節機構が、前記送り調節体の位置又は姿勢を変動させる送り調節モーターを有するミシンにおいて、
予め設定された送り量となるように前記送り調節モーターの出力軸を目標位置まで駆動すると共に、
前記送り調節モーターの出力軸が目標位置で待機している場合に、前記第一の検出手段の検出に基づく前記ミシンモーターの回転速度に応じて前記送り調節モーターの位置保持トルクを増減調節するように、前記送り調節モーターを制御する制御装置を備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のミシンにおいて、
前記制御装置は、前記ミシンモーターの回転速度が速くなる程、前記送り調節モーターの位置保持トルクが大きくなるように制御す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記載のミシンにおいて、
前記制御装置は、
前記送り調節モーターの出力軸が目標位置で待機している場合に、前記ミシンモーターの回転速度に加えて、前記設定された送り量に応じて前記送り調節モーターの位置保持トルクを増減調節するように、前記送り調節モーターを制御することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載のミシンにおいて、
前記制御装置は、前記設定された送り量が大きくなる程、前記送り調節モーターの位置保持トルクが大きくなるように制御することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載のミシンにおいて、
前記送り調節モーターは、ステッピングモーターであることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載のミシンにおいて、
前記送り調節モーターの軸角度を検出する第二の検出手段を備え、
前記制御装置は、前記送り調節モーターが駆動している場合に、前記第二の検出手段により検出される前記送り調節モーターの出力軸角度に対してトルクが最大となる電気角に向けて励磁を行うように、前記送り調節モーターを制御することを特徴とする。

本発明は、ミシンモーターの回転数が大きくなり、送り調節モーターに抗して送り調節体の目標位置に変動を生じさせる振動が大きくなった場合でも、送り調節モーターはこれに対応して送り調節体を維持することができるので、送り量が設定値を維持することができ、高品質の縫いを行うことが可能となる。

ミシンのミシンベッド部内の主要な構成を示す斜視図である。 送り調節機構の斜視図である。 上下送り機構の斜視図である。 上下送りモーターの軸角度０°時の上下送り機構の動作説明図である。 上下送りモーターの軸角度−５°時の上下送り機構の動作説明図である。 上下送りモーターの軸角度＋５°時の上下送り機構の動作説明図である。 ミシンの制御系を示すブロック図である。 送り調節モーターの巻き線のＡ相とＢ相とに流す電流値の比率と軸角度との関係を示した線図である。 電気角とトルクの関係を示す線図である。 ミシンモーターの回転数と送り量の設定値とからなる二つのパラメータに応じて設定されたＡ相及びＢ相に流す最大電流値の絶対値との関係を示す線図である。 縫製に際して制御装置が縫製の動作が開始されると実行される送り調節モーターに対する制御を示すフローチャートである。 縫製動作を実行するためのミシンの全体に対して制御装置が実行する縫製制御を示すフローチャートである。

［実施形態の概略構成］
以下、本発明の実施形態であるミシンについて詳細に説明する。
図１はミシン１００のミシンベッド部内の主要な構成を示す斜視図である。
図１に示すように、ミシン１００は、縫い針を上下動させる図示しない針上下動機構と、その駆動源となるミシンモーター１６（図７参照）と、ミシンモーター１６により回転動作が行われる図示しない上軸と、上糸を下糸に絡める釜１２と、縫い針の上下動に合わせて針板１１上の被縫製物たる布地を送る送り装置３０と、上軸から送り装置３０の下軸３３に回転力を伝達するベルト機構２０と、上糸及び下糸を切断する糸切り装置１４（図７参照）と、上記各構成を支持するミシンフレーム(図示略)と、上記各構成を制御する制御装置９０（図７参照）とを備えている。
なお、上記ミシン１００はいわゆる本縫いミシンであり、一般的な本縫いミシンが備える天秤機構、糸調子、布押さえ等の各構成を備えているが、これらは周知のものなので説明は省略する。

上記ミシンフレームは、ミシンの全体において下部に位置するベッド部と、ミシン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立胴部と、立胴部の上端部からベッド部と同方向に延設された図示しないアーム部とを備えている。
なお、以下の説明では、ミシンベッド部の長手方向に平行な水平方向をＹ軸方向とし、水平であって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。

［針上下動機構及びベルト機構］
針上下動機構は、アーム部の内側に配設され、ミシンモーター１６に回転駆動されると共にＹ軸方向に沿って配設された上軸と、縫い針を下端部で保持する針棒と、上軸の回転力を上下動の往復駆動力に変換して針棒に伝達する図示しないクランク機構とを備えている。
そして、ベルト機構２０は、上軸に固定装備された主動プーリと、送り装置３０の下軸３３に固定装備された従動プーリ２１と、主動プーリと従動プーリ２１とに掛け渡されたタイミングベルト２２とを備えている。そして、ベルト機構２０により、下軸３３は上軸と同速度で回転を行う。
なお、ベルト機構に替えて縦軸と傘歯車からなる歯車伝達機構で上軸から下軸３３に回転力を伝達しても良い。

［送り装置］
図１に示すように、送り装置３０は、針板１１の開口から出没して布地を所定方向に送る送り歯３１と、送り歯３１を保持する送り台３２と、ミシンモーター１６から動力を得て回転駆動を行う下軸３３と、送り台３２に対して布地の送り方向に沿ったＸ軸方向（水平方向）の往復動作を伝達する送り機構としての水平送り機構４０と、送り台３２に対して上下方向の往復動作を付与する上下送り機構６０Ｂとを備えている。

［水平送り機構］
水平送り機構４０は、送り台３２に対するＸ軸方向の往復動作のストロークである送り量を調節する送り調節機構５０と、下軸３３からＸ軸方向に沿った往復動作を取り出すクランクロッド４１と、送り調節機構５０を介してクランクロッド４１から往復回動が付与される水平送り軸４２と、水平送り軸４２の往復回動駆動力を送り方向の往復駆動力に変換して送り台３２に伝達する水平送りアーム４３とを備えている。

クランクロッド４１は、その一端部が下軸３３に固定装備された偏心カム（図示略）を回転可能に保持しており、他端部が送り調節機構５０に連結されている。かかるクランクロッド４１は、その長手方向がおおむねＸ軸方向に沿うように配置されており、下軸３３が全回転で駆動すると、クランクロッド４１の他端部は偏心カムによりその偏心量の二倍のストロークでその長手方向に沿って往復動作を行う。かかるクランクロッド４１の往復動作が送り調節機構５０を介して水平送り軸４２への往復回動力として伝達される。

送り調節機構５０は、図２に示すように、水平送り軸４２に固定装備されると共に水平送り軸４２を中心とする半径方向外側に延出された揺動アーム５１と、クランクロッド４１の他端部と揺動アーム５１とを連結する一対の第一のリンク体５３と、クランクロッド４１の他端部の往復運動方向をいずれかの方向に誘導する一対の第二のリンク体５４と、第二のリンク体５４による誘導方向を決定する送り調節体５５と、送り調節体５５と一体的に回動する支軸５２と、支軸５２に固定装備されると共に支軸５２を中心とする半径方向外側に延出された入力アーム５６と、送り調節体５５を回動させて下軸３３から送り台３２に伝達されるＸ軸方向（水平方向）の往復動作量を調節する送り調節モーター５７と、送り調節モーター５７の出力軸から入力アーム５６に回動力を伝達する二つの伝達リンク５８，５９とを備えている。

第一のリンク体５３は、一端部がクランクロッド４１の他端部に連結され、他端部が揺動アーム５１の揺動端部に連結され、これら両端部はいずれもＹ軸回りに回動可能に連結されている。
第二のリンク体５４は、一端部が第一のリンク体５３の一端部と共にクランクロッド４１の他端部に連結され、他端部が送り調節体５５の回動端部に連結され、これら両端部はいずれもＹ軸回りに回動可能に連結されている。
送り調節体５５は、その基端部にＹ軸方向に沿った支軸５２が固定装備されており、当該支軸５２はミシンフレーム内でＹ軸回りに回動可能に支持されている。
また、送り調節体５５の回動端部は第二のリンク体５４の他端部とＹ軸回りに回動可能に連結されている。

送り調節機構５０では、第一のリンク体５３と第二のリンク体５４のそれぞれの長手方向が一致する状態、つまり各リンク体５３，５４がＹ軸方向から見て丁度重なる状態となるように送り調節体５５を回動させると、クランクロッド４１の駆動力が揺動アーム５１に伝わらない状態となる。このとき、水平送り軸４２には往復回動動作が伝わらないので、送り台３２のＸ軸方向の往復のストロークが0、即ち、送り量が0となる。このように、各リンク体５３，５４が重なる状態となる送り調節体５５の回動角度を「送り調節体５５の中立角度」とする。

そして、この送り調節体５５を中立角度から一方に回動させると、その回動角度量に応じて揺動アーム５１側に往復の揺動動作が付与され、これにより正送り方向の送り量を大きくすることができる。
また、この送り調節体５５を中立角度から逆方向に回動させると、やはりその回動角度量に応じて揺動アーム５１側に往復の揺動動作を付与することができるが、この場合には、位相が反転して伝達され、これにより逆送り方向の送り量を大きくすることができる。

送り調節モーター５７は、ミシンベッド部内のＹ軸方向一端部側において、出力軸をＹ軸方向に向けて配置されている。前述した伝達リンク５８は、その長手方向を概ねＸ軸方向に向けてその一端部が送り調節モーター５７の出力軸に固定装備されている。従って、送り調節モーター５７の駆動により伝達リンク５８の他端部は上下に回動を行う。
伝達リンク５９は、その長手方向が概ねＺ軸方向に沿った状態で、その下端部が伝達リンク５８の他端部にＹ軸回りに回動可能に連結されている。従って、送り調節モーター５７の駆動により伝達リンク５９は全体的に上下動を行う。
入力アーム５６は、支軸５２に固定装備されると共に支軸５２から概ねＸ軸方向に沿って延出されており、その延出端部は伝達リンク５９の上端部にＹ軸回りに回動可能に連結されている。
これらにより、送り調節モーター５７が駆動すると、伝達リンク５８，５９及び入力アーム５６を介して送り調節体５５を回動させることができる。

水平送り軸４２は、ミシンベッド部内においてＹ軸方向に沿って回転可能に支持されており、下軸３３に対して布地の送り方向下流側（図１における左方）に配置されている。かかる水平送り軸４２の立胴部側の一端部には前述した送り調節機構５０を介して下軸３３から往復回動力が付与され、水平送り軸４２の他端部から水平送りアーム４３を介して送り台３２にＸ軸方向に沿った往復動作を伝達する。

水平送りアーム４３は、その基端部が水平送り軸４２の針板１１側の端部に固定連結され、その揺動端部はほぼ上方に向けられた状態で送り台３２に連結されている。
従って、水平送りアーム４３は、ミシンモーター１６の駆動により送り台３２をＸ軸方向に沿って往復移動させることができる。また、送り台３２のＸ軸方向に沿った往復動作のストロークは、送り調節機構５０の送り調節モーター５７を制御することにより、任意に調節することができる。

送り台３２は、針板１１の下方に配設され、布送り方向（Ｘ軸方向）における一端部が上下送り機構６０Ｂに連結され、他端部が水平送りアーム４３に連結されている。また、送り台３２の長手方向中間位置の上部には送り歯３１が固定装備されている。
これにより、送り台３２はその一端部から上下方向に往復駆動力が付与され、他端部からは同じ周期で送り方向の往復駆動力が付与される。そして、これらの往復駆動力を合成することでＸ−Ｚ平面に沿って長円運動を行うこととなる。この送り台３２に伴って送り歯３１も長円運動を行い、当該長円運動軌跡の上部領域を移動する際に送り歯３１の先端部が針板１１の開口部から上方に突出し、布地を送ることを可能としている。

［上下送り機構］
図３は上下送り機構６０Ｂの斜視図、図４〜図６は上下送り機構６０Ｂの動作説明図である。
この上下送り機構６０Ｂは、送り台３２に対する上下方向（Ｚ軸方向）の往復動作の駆動源となる上下送りモーター６６と、当該上下送りモーター６６の出力軸に連結されて回動動作を行う第一リンク６１Ｂと、第一リンク６１Ｂの回動端部に一端部が連結された第二リンク６２Ｂと、第二リンク６２Ｂの他端部に一端部が連結された第三リンク６３Ｂと、第三リンク６３Ｂの他端部に連結されると共にミシンフレーム内で位置が固定された回動軸６７と、当該回動軸６７を介して第三リンク６３Ｂと連結された第四リンク６４と、当該第四リンク６４の回動端部に一端部が連結されると共に他端部が送り台３２の一端部に連結された第五リンク６５とを備えている。
なお、上記の上下送り機構６０Ｂに替えて、モーターと偏心カムとリンクを用いる構成や、モーターとラックとピニオンを用いる構成に変更することも容易に考えられる。

上下送りモーター６６は、ミシンベッド部内でＹ軸方向における針板１１側の端部に配置され、Ｙ軸方向について、前述した送り調節機構５０の送り調節モーター５７と離隔して配置されている。これらのモーター５７，６６は、いずれも設置スペースを広く必要とするが、このようにミシンベッド部内でその長手方向について離隔して配置することにより、相互間のスペースをミシンの他の構成、例えば、モーターと同様に設置スペースを広く必要とする糸切り装置１４の駆動源となるソレノイドの設置スペースを確保することができる。
また、上下送りモーター６６はその出力軸をＹ軸方向に沿わせて配置されている。

さらに、上下送りモーター６６は、前述した送り調節モーター５７と同一仕様且つ同一性能であって機種及び種別が同一のステッピングモーターを使用している。
これにより、モーター及びその周辺の部材の共通化を図ることができ、コスト低減及びメンテナンス性の向上を図ることが可能となる。

第一リンク６１Ｂは、回動中心となる基端部が上下送りモーター６６の出力軸に固定支持されている。
一方、第三リンク６３Ｂは、その他端部がミシンベッド部のフレームにより回転可能に支持された回動軸６７に固定支持されている。
そして、第一リンク６１Ｂの回動端部と第三リンク６３Ｂの回動端部は第二リンク６２Ｂの一端部と他端部とにそれぞれＹ軸回りに回動可能に連結されている。
そして、これら第一〜第三リンク６１Ｂ〜６３Ｂは、図４に示すように、第一リンク６１ＢがＺ軸方向にほぼ並行且つその回動端部が上方を向いた状態であって、第三リンク６３ＢがＺ軸方向にほぼ並行且つその回動端部が下方を向いた状態である場合に、第二リンク６２ＢはほぼＸ軸方向に平行な水平状態となるように、それぞれの長さが設定されている。

これにより、上下送りモーター６６の出力軸を図４に示す軸角度（０°）とすると、第一リンク６１Ｂと第二リンク６２Ｂとが９０度（直角）となる。この状態が第一〜第三リンク６１Ｂ〜６３Ｂからなるリンク列における「原点」である。
上記「原点」となる軸角度では、送り歯３１の高さは針板１１の上面の高さと一致する。
また、「原点」となる軸角度を基準として、図５に示すように逆方向（反時計方向）に上下送りモーター６６を回転駆動させると送り歯３１は針板１１の上面より上昇し、図６に示すように正方向（時計方向）に上下送りモーター６６を回転駆動させると送り歯３１は針板１１の上面より下降する。
なお、ミシン１００では、その制御装置９０が、送り歯３１による一針分の送り動作につき、上下送りモーター６６に対して、第一リンク６１Ｂと第二リンク６２Ｂとが同一直線上に並んだ最大伸長状態（死点）となる出力軸角度には到達しない角度範囲内（例えば原点±１０°）で正逆方向の往復回動を一回行う動作制御を実行する。

このように、第一〜第三リンク６１Ｂ〜６３Ｂからなるリンク列は、上下送りモーター６６の回動動作と送り台３２への上下動作の付与を等倍の頻度に維持するので、水平方向の送りの往復動作をミシンモーター１６から独立したモーターによって付与する場合に比べると、往復のストロークが小さいことにより、高速回転の縫製への追従性が優れている。特に、上下送りモーター６６が、第一リンク６１Ｂと第二リンク６２Ｂとが死点となる軸角度を避けて駆動を行うこと、さらには、第一リンク６１Ｂと第二リンク６２Ｂとが直角をなす軸角度を含む範囲で駆動を行うことにより、往復のストロークをより小さくすることができ、高速回転の縫製への追従性をさらに向上させることができる。

また、第四リンク６４は、概ねＸ軸方向に沿った状態で基端部が回動軸６７に固定されているので、第三リンク６３Ｂと一体的に回動を行う。
そして、第五リンク６５は、概ねＺ軸方向に沿った状態で第四リンク６４の回動端部に一端部が連結されると共に他端部が送り台３２の一端部に連結されているので、第四リンク６４の回動により第五リンク６５を介して送り台３２に上下動を伝達することができる。

［糸切り装置］
糸切り装置１４は、送り歯３１と釜１２との間に配置された固定メス及び動メスと、下軸３３に設けられたカムと、カムに係合して動メスに切断動作を付与するカムコロと、カムコロをカムに係合させるソレノイドとを備えている。ソレノイドは、制御装置９０の制御によって作動し、ソレノイドの作動によりカムコロがカムに係合して、動メスに往復の切断動作を伝達し、動メスと固定メスとの協働により上糸及び下糸を切断する。

［ミシンの制御系］
上記ミシン１００の制御系を図７のブロック図に示す。この図７に示すように、ミシン１００は、各構成の動作制御を行う制御装置９０を備えている。そして、この制御装置９０には、ミシンモーター１６、送り調節モーター５７及び上下送りモーター６６が各々のモーター駆動回路１６ａ，５７ａ，６６ａを介して接続されている。
また、ミシンモーター１６と送り調節モーター５７には、それぞれ、その軸角度を検出する第一及び第二の検出手段としてのエンコーダ１６１，５７１が併設されており、これらのエンコーダ１６１，５７１は、モーター角度検出回路１６１ａ，５７１ａを介して制御装置９０に接続されている。
また、制御装置９０には、糸切り装置１４が接続されており、糸切りの実行の際に駆動するソレノイドが制御装置９０により制御される。

制御装置９０は、ＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、ＥＥＰＲＯＭ９４（ＥＥＰＲＯＭは登録商標）を備え、後述する各種の動作制御を実行する。
また、制御装置９０には、後述する送り装置３０に対する各種の動作制御の選択、実行や設定を入力するための操作入力部９６がインターフェイス９６ａを介して接続されており、踏み込み操作により縫製の開始及び踏み込み量に応じた縫い速度を入力するペダル９５がインターフェイス９５ａを介して接続されている。

［送り調節モーターに対するサーボ制御］
ここで、上記制御装置９０が送り調節モーター５７に対して実行するサーボ制御について説明する。このサーボ制御は、送り調節モーター５７の出力軸が回転駆動を行い、送り量の調節動作中に行われる制御である。

ここでは、送り調節モーター５７が二相のステッピングモーターである場合を例示する。図８は送り調節モーター５７の巻き線のＡ相とＢ相とに流す電流値の比率（縦軸）と軸角度（電気角：横軸）との関係を示した線図である。
図８における横軸の１マス（Ａ−Ｂ間、Ｂ−ＡＮ間、ＡＮ−ＢＮ間、…）の電気角は1.8°の機械角（実際の出力軸角度）に対応している。
送り調節モーター５７の巻き線のＡ相とＢ相とに流される電流値はいずれも軸角度の変化に応じてcosカーブ（又はsinカーブ）に従って周期的に変化しており、例えば、Ａ相の場合にはＡ−Ａ’間で一周期となる。この一周期は電気角における360°に相当する。また、Ｂ相に流される電流値は、Ａ相と同じ周期であって位相が1/4周期分遅れている。
そして、これらの周期に従った比率でＡ相とＢ相とに電流を流すことにより、送り調節モーター５７の出力軸を回転駆動させることができ、また、任意の軸角度に位置決めすることができる。
例えば、Ａ相電流を100％とし、Ｂ相電流を0％とすると、出力軸はＡ’の位置となる。また、この状態からＡ相電流を0％とし、Ｂ相電流を100％とすると、軸角度は機械角1.8°分だけ回動してＢ’の位置に移動する。
また、Ａ’の位置にいる状態から、Ａ相電流を70％とし、Ｂ相電流を-70％とした場合には、逆回転してＡ’とＢＮの中間位置に出力軸を位置決めすることができる。
このように、送り調節モーター５７は、Ａ相とＢ相とに、その比率を周期的に変化させながら電流を流し、Ａ相とＢ相の電流値の比率を適宜選択することにより、任意の軸位置に出力軸を位置決めすることができる。
前述したように、送り調節モーター５７は、その軸角度に応じて被縫製物の送り量を任意に調節するので、Ａ相とＢ相の電流値の比率に応じて被縫製物の送り量を任意に制御することができる。

次に、図９により、電気角とトルクの関係を説明する。
送り調節モーター５７の出力軸の機械角がＡ’にある状態で電気角をずらすと、ズレ量に応じて電気角に従う方向にトルクが発生する。そして、発生するトルクはＣＷ方向（時計回り方向）とＣＣＷ方向（反時計回り方向）のいずれの場合も電気角が1/4位相（電気角における90°）のズレ量となる場合に最大となり、その前後では漸減する。
従って、例えばＣＷ方向に最大トルクで最速で送り調節モーター５７を回転させるには、エンコーダ５７１によって検出される機械角に対して回したい方向に電気角が90°先行する比率でＡ相とＢ相に電流を流せばよい。即ち、現在の送り調節モーター５７の出力軸の電気角度をθ、100％の電流値をIとした場合、次式で電流を流すと最大トルク、最速で送り調節モーター５７を駆動させることができる。次式において、+90°はＣＷ方向、-90°はＣＣＷ方向の場合である。
Ａ相電流＝cos（θ±90°）×I、Ｂ相電流＝sin（θ±90°）×I …(1)

制御装置９０は、上記特性に基づいて、サーボ制御において、エンコーダ５７１により送り調節モーター５７の実際の機械角を検出し、当該機械角から対応する電気角を求め、回転させたい方向に従って式(1)に応じた比率の電流をＡ相とＢ相とに流すよう制御して、最大トルクで最速を維持するよう駆動制御を行う。

［送り調節モーターに対する固定相励磁制御］
次に、上記制御装置９０が送り調節モーター５７に対して実行する固定相励磁制御について説明する。この固定相励磁制御は、送り調節モーター５７の出力軸が目標位置で停止して待機状態中に行われる制御である。

送り調節モーター５７は目標の出力軸角度で停止して一定の送り量を維持させたい場合には、当該出力軸角度に対応する電気角となる比率でＡ相及びＢ相に電流を流し続けることになる。この場合、目標の出力軸角度を維持する位置保持トルクを大きくするには最大電流値Iを大きくして流し続ければ良いが、Ａ相及びＢ相は巻き線なので、大電流を流し続けると発熱し、焼損にいたるおそれもある。
送り調節モーター５７の出力軸を一定の位置に維持する場合に、その妨げとなる要素としては、送り調節体５５を介して送り歯に水平の揺動動作を付与するミシンモーター１６の回転数（回転速度）と、送り調節モーター５７が設定する送り量の大きさが挙げられる。これは送り調節機構５０の機械的な構造に起因する。
即ち、ミシンモーター１６の回転数が大きくなる程、送り調節モーター５７の出力軸を動かそうとする外力が大きくなり、また、送り量を大きく設定する程、送り調節モーター５７の出力軸を動かそうとする外力が大きくなる。

従って、図１０に示すように、制御装置９０では、ミシンモーター１６の回転数と送り量の設定値とからなる二つのパラメータに応じて、Ａ相及びＢ相に流す最大電流値Iの絶対値を段階的に５区分で設定している。即ち、ミシンモーター１６の回転数が大きくなる程（回転速度が速くなる程）、最大電流値Iの絶対値が大きくなる区分に属するように設定し、且つ、送り量の設定値が大きくなる程、最大電流値Iの絶対値が大きくなる区分に属するように設定している。そして、制御装置９０は、ＥＥＰＲＯＭ９４内に図１０の示す対応関係を示したテーブルデータを保有している。
なお、図１０では、一例として最大電流値Iの絶対値を５段階に設定しているが、区分はより多くとも或いはより少なくともよい（但し二段階以上）。また、ミシンモーター１６の回転数と送り量の設定値とから一定の数式で算出してもよい。

［制御装置による送り調節モーターに対する制御］
図１１は、縫製に際して制御装置９０が縫製の動作が開始されると実行される送り調節モーターに対する制御を示すフローチャートである。
図示のように、制御装置９０は、予め設定された送り量に応じた指令により送り調節モーター５７の目標の出力軸角度（目標位置）を決定する（ステップＳ１）。なお、制御装置９０は、ＥＥＰＲＯＭ９４内に送り量と出力軸角度の対応を示すテーブルデータを保有しており、これを参照して出力軸角度を決定する。

ついで、制御装置９０は、送り調節モーター５７のエンコーダ５７１から現在の出力軸角度を検出し（ステップＳ３）、目標位置と現在の出力軸角度の偏差を算出する（ステップＳ５）。
そして、算出した偏差が予め定められた閾値以上の大きさか否かを判定する（ステップＳ７）。この場合の閾値は、送り調節モーター５７の回転駆動を要するか否かを判定するため、十分小さい値である。つまり、偏差がこの閾値に満たない場合には、送り調節モーター５７は停止状態を維持することになる。

偏差が閾値以上の場合には（ステップＳ７：ＹＥＳ）、制御装置９０は前述したサーボ制御を実行する。
即ち、エンコーダ５７１により検出された送り調節モーター５７の出力軸角度から、これに対応する電気角θを算出する（ステップＳ９）。
そして、算出された電気角θに対して目標位置はＣＷ方向とＣＣＷ方向のいずれであるかを求め、これらに応じて電気角θ±90°となる電流値の比率（Ａ相はcos（θ±90°）、Ｂ相はsin（θ±90°））を算出する（ステップＳ１１）。
さらに、偏差に応じて最大電流値Iを決定する。例えば、偏差に所定の係数を乗じて最大電流値Iを算出する（ステップＳ１３）。
そして、前述した式(1)によりＡ相とＢ相とに流す電流値を算出し、各相に通電する（ステップＳ１５）。
その後は、短い周期でステップＳ７〜Ｓ１５の処理を繰り返し実行する。

また、偏差が閾値に満たない場合には（ステップＳ７：ＮＯ）、制御装置９０は前述した固定相励磁制御を実行する。
即ち、エンコーダ１６１によりミシンモーター１６の回転数を検出する（ステップＳ１７）。
さらに、設定されている送り量に対応する出力軸角度を求め、さらにこれに対応する電気角を求めて、当該電気角となるＡ相とＢ相の電流値の比率を決定する（ステップＳ１９）。
そして、現在設定されている送り量とステップＳ１７で検出されたミシンモーター１６の回転数とにより、図１０に示すテーブルデータから、Ａ相及びＢ相に流す最大電流値Iの絶対値を決定する（ステップＳ２１）。
Ａ相電流＝cosθ×I、Ｂ相電流＝sinθ×I
そして、Ａ相電流＝cosθ×I、Ｂ相電流＝sinθ×Iにより、Ａ相とＢ相とに流す電流値を算出し、各相に通電する（ステップＳ１５）。
その後は、短い周期でステップＳ７〜Ｓ１５の処理を繰り返し実行する。

［制御装置による縫製動作の全体的な制御］
図１２は、縫製動作を実行するためのミシン１００の全体に対して制御装置９０が実行する縫製制御を示すフローチャートである。
制御装置９０は、ペダル９５の踏み込みを監視しており（ステップＳ４１）、ペダル９５が踏み込まれると、始め返し縫いを行うために、送り調節モーター５７に対して返し縫いのための送り量に設定するための動作が実行される（ステップＳ４３）。返し縫いとは、縫製開始時に規定の針数だけ、通常の送り方向とは逆側に運針を行う縫いであり、通常の送り方向の縫いとは異なる送り量で逆送り方向の送り量が設定されている。
従って、制御装置９０は、返し縫いのための送り量となるように送り調節モーター５７を駆動させる。
この間、制御装置９０は、送り調節モーター５７に対して、図１１のフローチャートにおけるステップＳ１〜Ｓ７の処理を経て、ステップＳ９〜Ｓ１５のサーボ制御を繰り返し実行する。

そして、送り調節モーター５７の出力軸が目標位置まで駆動すると停止して待機状態とし（ステップＳ４５）、ミシンモーター１６の駆動が開始される（ステップＳ４７）。返し縫いではミシンモーター１６の回転数も固有値が設定されており、設定回転数となるようにミシンモーター１６の駆動も制御される。
そして、返し縫いの設定針数の運針が完了するまで、制御装置９０は、図１１のフローチャートにおけるステップＳ７の処理を経て、送り調節モーター５７の出力軸を目標位置に維持するためにステップＳ１７〜Ｓ１５の固定相励磁制御を繰り返し実行する。

始め開始縫いの設定針数分の運針が完了すると、制御装置９０は、通常の縫製を開始する。このため、送り調節モーター５７に対して正送り方向で設定された送り量となる様に送り調節モーター５７を駆動させる（ステップＳ４９）。
この間、制御装置９０は、送り調節モーター５７に対して、図１１のフローチャートにおけるステップＳ７の処理を経て、ステップＳ９〜Ｓ１５のサーボ制御を繰り返し実行する。

そして、送り調節モーター５７の出力軸が目標位置まで駆動すると停止して待機状態とする（ステップＳ５１）。また、通常の縫製時には、ミシンモーター１６の通常の縫製のために定められた回転数となる様に回転数が制御される（ステップＳ５３）。送り調節モーター５７が待機状態となってからは、制御装置９０は、図１１のフローチャートにおけるステップＳ７の処理を経て、送り調節モーター５７の出力軸を目標位置に維持するためにステップＳ１７〜Ｓ１５の固定相励磁制御を繰り返し実行する。

次いで、ペダル９５の踏み込みが解除されると、終わり返し縫いを行うために、送り調節モーター５７に対して返し縫いのための送り量に設定するための動作が実行される（ステップＳ５５）。
従って、制御装置９０は、返し縫いのための送り量となるように送り調節モーター５７を駆動させる。
この間、制御装置９０は、送り調節モーター５７に対して、図１１のフローチャートにおけるステップＳ７の処理を経て、ステップＳ９〜Ｓ１５のサーボ制御を繰り返し実行する。

そして、送り調節モーター５７の出力軸が目標位置まで駆動すると停止して待機状態とする（ステップＳ５７）。この間、ミシンモーター１６は、再び、返し縫いの設定回転数となるように制御される（ステップＳ５９）。
そして、返し縫いの設定針数の運針が完了するまで、制御装置９０は、図１１のフローチャートにおけるステップＳ７の処理を経て、送り調節モーター５７の出力軸を目標位置に維持するためにステップＳ１７〜Ｓ１５の固定相励磁制御を繰り返し実行する。

そして、返し縫いの設定針数の運針が完了すると、ミシンモーター１６の駆動が停止に向けて減速を開始し、糸切り装置１４を制御して糸切りが実行される（ステップＳ６１）。
また、ミシンモーター１６は徐々に減速して停止状態に移行する過程で、制御装置９０は、送り調節モーター５７に対して、図１１のフローチャートにおけるステップＳ７の処理を経て、送り調節モーター５７の出力軸を目標位置に維持するためにステップＳ１７〜Ｓ１５の固定相励磁制御を繰り返し実行する（ステップＳ６３）。
そして、ミシンモーター１６が完全に停止すると、制御装置９０は図示しない布押さえを上昇させて布地を解放し、縫製が終了する。

［実施形態の技術的効果］
上記ミシン１００は、縫い針を保持する針棒の上下動の駆動源となるミシンモーター１６と、ミシンモーター１６の軸角度を検出する第一の検出手段としてのエンコーダ１６１と、ミシンモーター１６のトルクを利用して送り歯３１に被縫製物の送り方向に沿った往復動作を付与する送り機構としての水平送り機構４０と、送り調節体５５の位置又は姿勢に応じて送り歯３１の送り量調節する送り調節機構５０とを備え、送り調節機構５０が送り調節体５５の位置又は姿勢を変動させて送り量を調節する送り調節モーター５７を有し、制御装置９０が、送り調節モーター５７が目標位置で停止して待機状態となっている場合に、エンコーダ１６１の検出に基づくミシンモーター１６の回転速度に応じて送り調節モーター５７の位置保持トルクを増減調節するように、送り調節モーター５７を制御する固定相励磁制御を実行する。
特に、この場合、制御装置９０は、ミシンモーターの回転速度が速くなる程、送り調節モーター５７の位置保持トルクが大きくなるように制御している。
このため、ミシンモーター１６の回転数が大きくなり、送り調節モーター５７に抗して送り調節体５５の目標位置に変動を生じさせる振動が大きくなった場合でも、送り調節モーター５７はこれに対応して送り調節体５５を維持することができ、送り量が設定値を維持することができ、高品質の縫いを行うことが可能となる。

また、制御装置９０は、固定相励磁制御において、ミシンモーター１６の回転速度に加えて、設定された送り量に応じて送り調節モーター５７の位置保持トルクを増減調節するように、送り調節モーター５７を制御している。
特に、この場合、制御装置９０は、設定された送り量が大きくなる程、送り調節モーター５７の位置保持トルクが大きくなるように制御している。
このため、送り台３２の移動量が増えて、送り調節体５５を通じて送り調節モーター５７に伝わる振動も大きくなり、送り調節モーター５７に抗して送り調節体５５の目標位置に変動を生じさせるトルクが大きくなる場合でも、送り調節モーター５７はこれに対応して送り調節体５５を維持することができる。従って、送り量が大きい場合でも、設定値を維持することができ、さらに高品質の縫いを行うことが可能となる。

また、ミシン１００では、送り調節モーター５７としてステッピングモーターを使用しているが、ミシンモーター１６の回転速度の増加や送り量を大きく設定した場合でも脱調等を効果的に抑制することができ、良好な縫製を行うことが可能となる。

また、ミシン１００は、送り調節モーター５７の軸角度を検出する第二の検出手段としてのエンコーダ５７１を備え、制御装置９０は、送り調節モーター５７が駆動している場合に、エンコーダ５７１により検出される送り調節モーター５７の軸角度に対してトルクが最大となる電気角に向けて励磁を行うように、送り調節モーター５７を制御するサーボ制御を行っている。
このため、送り量を変更する際に、送り調節モーター５７の作動を迅速に行うことができ、縫製中であっても任意に送り量を変更調節することが可能である。

［その他］
上記実施形態では、送り調節モーター５７が二相のステッピングモーターである場合を例示したが、これに限らず、三相、五相のステッピングモーターを使用してもよい。その場合も、二相の場合と同様に、サーボ制御及び固定相励磁制御を行うことが可能である。

また、上記ミシン１００では、返し縫いを行う場合の縫製動作を例示したが、ミシンモーター１６の駆動中に送り量の変更動作を伴ういかなる縫製の場合も、サーボ制御及び固定相励磁制御を行うことが可能である。

１６ ミシンモーター
３０ 送り装置
３１ 送り歯
４０ 水平送り機構(送り機構)
５０ 送り調節機構
５５ 送り調節体
５７ 送り調節モーター
６０Ｂ 上下送り機構
９０ 制御装置
１００ ミシン
１６１ エンコーダ（第一の検出手段）
５７１ エンコーダ（第二の検出手段）

Claims (6)

1. 縫い針を保持する針棒の上下動の駆動源となるミシンモーターと、
   前記ミシンモーターの軸角度を検出する第一の検出手段と、
   前記ミシンモーターのトルクを利用して送り歯に被縫製物の送り方向に沿った往復動作を付与する送り機構と、
   送り調節体の位置又は姿勢に応じて前記送り歯の送り量を調節する送り調節機構とを備え、
   前記送り調節機構が、前記送り調節体の位置又は姿勢を変動させる送り調節モーターを有するミシンにおいて、
   予め設定された送り量となるように前記送り調節モーターの出力軸を目標位置まで駆動すると共に、
   前記送り調節モーターの出力軸が目標位置で待機している場合に、前記第一の検出手段の検出に基づく前記ミシンモーターの回転速度に応じて前記送り調節モーターの位置保持トルクを増減調節するように、前記送り調節モーターを制御する制御装置を備えることを特徴とするミシン。
2. 前記制御装置は、前記ミシンモーターの回転速度が速くなる程、前記送り調節モーターの位置保持トルクが大きくなるように制御することを特徴とする請求項１記載のミシン。
3. 前記制御装置は、
   前記送り調節モーターの出力軸が目標位置で待機している場合に、前記ミシンモーターの回転速度に加えて、前記設定された送り量に応じて前記送り調節モーターの位置保持トルクを増減調節するように、前記送り調節モーターを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。
4. 前記制御装置は、前記設定された送り量が大きくなる程、前記送り調節モーターの位置保持トルクが大きくなるように制御することを特徴とする請求項３記載のミシン。
5. 前記送り調節モーターは、ステッピングモーターであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のミシン。
6. 前記送り調節モーターの軸角度を検出する第二の検出手段を備え、
   前記制御装置は、前記送り調節モーターが駆動している場合に、前記第二の検出手段により検出される前記送り調節モーターの出力軸角度に対してトルクが最大となる電気角に向けて励磁を行うように、前記送り調節モーターを制御することを特徴とする請求項５記載のミシン。

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