JP2574294B2 - 刺繍機のジャンプ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は、クランク機構を介して主軸の回転に同期し
て行われる縫針の上下動を、電磁アクチュエータを作動
させて中断させる刺繍機のジャンプ制御装置に関する。

（従来の技術） 従来刺繍機は、主軸の回転をクランク機構を介して縫
針の上下運動に変換しており、更に刺繍枠駆動装置によ
ってこの縫針の運動に同期して刺繍を施す布地を保持し
ている刺繍枠を駆動することで、縫針と布地との相対位
置関係を変更して刺繍処理を可能としている。

また、その刺繍処理に際して縫針の１往復の期間に刺
繍枠の移動が完了できない時がある。このため、従来の
別途設けられるジャンプ制御装置によって前記クランク
機構の係合を解く電磁アクチュエータを作動して縫針の
上下動を中断させている。従ってジャンプ制御装置は、
主軸の回転角度を検出して縫針が布地から抜けている状
態を知り、そのタイミングに電磁アクチュエータに通電
駆動をすることを要旨としている。

一方、刺繍を施すに際して、主軸の回転数は極めて広
範に変化する。また、電磁アクチュエータの駆動は、駆
動を指令する励磁信号を出力してから実際に前記クラン
ク機構の係合を解くまでに一定の時間遅れが存在する。

そこで従来のジャンプ制御装置にあっては、主軸が最
高回転数で回転している場合においてもジャンプ制御が
確実に実行されるように、縫針が上昇を始め布地から抜
け出すと同時の早いタイミングを主軸の回転角度から検
出し電磁アクチュエータの励磁を行っていた。

このような主軸の回転角度に同期して電磁アクチュエ
ータの励磁タイミングを制御しているために、主軸が最
高回転数で回転している場合においては電磁アクチュエ
ータが作動して実際にクランク機構からの係合を解くの
は縫針が上死点近傍にある時となり、良好なジャンプ制
御が達成されることになる。しかし、上記のタイミング
により電磁アクチュエータの励磁を実行すると、主軸が
中・低回転時にあっては過度の早期タイミングとなり、
電磁アクチュエータが作動してクランク機構からの係合
を解くのは縫針が布地から抜け出たと同時になる。この
ため、クランク機構による縫針の上死点までの上昇駆動
は不可能となり、別途備えられる戻りばねの復元力によ
って縫針を上死点位置まで上昇させていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、上記のごとき刺繍機のジャンプ制御装置にあ
っても未だに十分なものではなく、次のような問題点が
あった。

従来は主軸の中・低回転時にあっては戻りばねの復元
力によって縫針を上死点位置まで上昇させている。しか
し、戻りばねの復元力は瞬間的に縫針に作用し、それま
で主軸の中・低回転により中・低速度の上下運動をして
いた縫針は急加速されて上死点まで移動することにな
る。しかも、縫針が布地から抜け出た下死点近傍の位置
にあるため、戻りばねは大きく変形されておりその復元
力は極めて大きく縫針に作用する。

従って、戻りばねの復元力により押し上げられる縫針
は、上死点位置で縫針の移動を規制する部材との間に大
きな衝突を生じ、ジャンプ制御の度に大きな衝撃音が発
生していた。また縫針に貫通される上糸は縫針の急加速
によって大きな張力を受け、最悪の場合糸切れを招来
し、刺繍作業が中止されることもあった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもの
で、主軸の広範な回転数の変化に対応し、如何なる回転
数の時にあっても縫針とクランク機構との係合を最良の
タイミングで解くことで、衝撃音を低減させ、かつ上糸
の切断を回避して良好な刺繍作業を可能とすることがで
きる刺繍機のジャンプ制御装置を提供することをその目
的としている。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために本発明の構成した手段は
第１図の基本的構成図に示すごとく、 クランク機構CRを介して主軸Ｍの回転に同期して上下
動する縫針Ｎと刺繍枠Ｆとの相対的な位置関係を予め定
められるプログラムに従って変更し、所定の刺繍模様を
縫い上げる刺繍機に備えられ、前記縫針Ｎの１住復の期
間に前記刺繍枠Ｆの移動が完了できない時、電磁アクチ
ュエータＪを作動させて前記クランク機構CRの係合を解
き縫針Ｎの上下動を中断させる刺繍機のジャンプ制御装
置において、 前記主軸Ｍの回転数を検出する回転数検出手段C1と、 前記主軸Ｍの回転角度を検出する回転角度検出手段C2
と、 ジャンプ制御を実行する際は、前記回転数検出手段C1
の検出した主軸回転数に応じて、前記電磁アクチュエー
タＪに対する通電タイミングを主軸回転角度で特定する
通電タイミング特定手段C3と、 該通電タイミング特定手段C3によって特定された通電タ
イミングと前記回転角度検出手段C2の検出結果とに基づ
いて前記電磁アクチュエータＪの通電タイミングを制御
するジャンプ制御手段C4と、 を備えることを特徴とする刺繍機のジャンプ制御装置を
その要旨としている。

（作用） 本発明の刺繍機のジャンプ制御装置において、回転数
検出手段C1とはクランク機構CRを介して縫針Ｎを上下動
させる主軸Ｍの回転回転数を検出するものであり、ま
た、回転角度検出手段C2とはその主軸Ｍの回転角度を検
出するものである。公知のように回転体の回転数、回転
角度はエンコーダ等の回転センサを備え、該回転センサ
からの検出結果を適宜処理して回転数や回転角度が得ら
れる。従って、上記回転数検出手段C1および回転角度検
出手段C2は同一のエンコーダなどを共有する構成であっ
ても良い。

通電タイミング特定手段C3は、ジャンプ制御を実行す
る際は、回転数検出手段C1の検出した主軸回転数に応じ
て、電磁アクチュエータＪに対する通電タイミングを主
軸回転角度で特定する。

そして、ジャンプ制御手段C4は、通電タイミング特定
手段C3によって特定された通電タイミングと回転角度検
出手段C2の検出結果とに基づいて、前記クランク機構CR
の係合を解き縫針Ｎの上下動を中断させる電磁アクチュ
エータＪの通電タイミングを制御する。すなわち、単に
主軸Ｍの回転角度から縫針が布地から抜け出ている状態
を判断するのみならず、主軸Ｍの回転数をもそのタイミ
ング制御のパラメータとして利用するのであり、回転数
の変化に応じて電磁アクチュエータＪへの通電のタイミ
ングを変化させるのである。

以下、本発明をより具体的に説明するために実施例を
挙げて説明する。

（実施例） 第２図ないし第４図は、実施例の刺繍機のジャンプ制
御装置を採用した多針刺繍機の構成説明図である 第２図に示すように２頭型の多針刺繍機10は、コント
ローラ20から入力される刺繍模様を縫い上げるため、入
力された情報をドライバーユニット30によって解析して
公知の一針データを作成し、縫針40の中からその一針デ
ータに従った縫針を選択して刺繍糸を選び、主軸を回転
させてクランク機構を介して選択した縫針40を上下動さ
せるとともに、その上下動に同期して刺繍枠41のＸ−Ｙ
方向の移動を制御する。

上記一般的な刺繍機の構成に加えて、更に多針刺繍機
10の各頭にはジャンプ機構が内蔵されている。第３図が
そのジャンプ機構の要部分解斜視図である。上記のよう
に縫針40は多数備えられておりその１が任意に選択され
るのであるが、図にはその中の１の縫針を代表して図示
している。

図において回転円盤42は、多数の縫針40を戻りばね40
Aを介して上下動可能に保持するとともに回転ロック部
材44の係止片44Aが回転円盤42の嵌合凹部42Aに嵌合した
位置で回転を阻止されている。縫針40の選択は、後述す
る針換えモータに連結される２本の針換えロッド46を適
宜牽引制御することで実行され、ロック部材44がロック
回転軸48を中心として回動して係止片44Aと嵌合凹部42A
との嵌合が解かれると回転円盤42の回転が許可され、針
換えロッド46の牽引量に応じた回転円盤42の回転が行わ
れる。

この係止片44Aと嵌合凹部42Aとが嵌合して回転円盤42
の回転が規制されている状態（図示の状態）で、回転円
盤42の保持している縫針40の内の１つは、主軸50の回転
運動を回転円盤42の回転軸方向の往復運動に変換するク
ランク機構52に着設されるＳ字状係合部材54の直下に位
置するようになる。従って、主軸50が回転し、クランク
機構52の作用により回転円盤42の回転軸方向にＳ字状部
材54が往復動するとき、前記針換え制御により選択され
た１の縫針40はＳ字状部材54に当接し、戻りばね40Aの
伸縮変形と同時に上下運動されることになる。なお、主
軸50の回転角度を検出する際の原点を検出するために、
クランク機構52の内部にはクランク軸56が下死点に達し
たときに検出信号を出力する下死点検出器が設けられて
いる。

ジャンプ機構は、この様に回転円盤42の回転軸方向に
往復運動しているＳ字状部材54の着設されるクランク軸
56に嵌合して設けられるものである。図において、クラ
ンク軸56に嵌合する嵌合部材60はその嵌合孔を軸として
回転自在の部材であり、クランク軸56を上下方向に摺動
自在で、かつ自己の回転に対してはクランク軸56を一体
として回転するように、上記嵌合孔およびクランク軸56
は略楕円形状に形成されている。また、その回転は電磁
アクチュエータ62によって制御されており、図は電磁ア
クチュエータ62に何等駆動信号が入力されていない状態
を示している。この状態で、電磁アクチュエータ62は内
蔵しているぜんまいばねの復元力により回転軸64を中心
とした反時計方向の回転力を発生しており、ロックネジ
66に当接する位置で停止している。従って、電磁アクチ
ュエータ62の回転軸64から突出する回転腕68は嵌合部材
60を図示する状態で停止させ、前述のようなクランク軸
56に着設されるＳ字状部材54と縫針40との係合関係が保
たれている。この様な状態になるようにロックネジ66を
回転調節することで、縫針40は主軸50の回転により、上
下動を実行する。

一方、電磁アクチュエータ62に励磁信号が入力される
と、前記ぜんまいばねの復元力に抗して回転軸64を中心
とした時計回りの回転力（矢印）が発生して回転腕68を
回転駆動する。すると、嵌合部材60はその回転する回転
腕68と一体となって反時計方向の回転移動を受け、同時
にクランク軸56を回転させて前記したＳ字状部材54と縫
針40との位置関係を変更するようになる。このため、主
軸50がいかに回転してＳ字状部材54を上下動させようと
もその力は縫針40に作用することなく、縫針40のいわゆ
るジャンプ制御が達成されるのである。

以上のように構成される刺繍機にあって、ドライバー
ユニット30が上記各種のモータ、および電磁アクチュエ
ータ62を適宜制御することで所望の刺繍を実行すること
ができるのである。

第４図が、上記ドライバーユニット30の詳細な構成ブ
ロック図である。図において針換えモータ32が多針の縫
針から任意の１の縫針を選択するための動力源となるも
ので、前記した針換えロッド46を牽引制御する。縫いモ
ータ34は上記針換えモータ32によって選択された縫針を
上下動するためのもので、前述の主軸50を回転させ、選
択された縫針40を所定速度で上下動させる。なお、主軸
50の回転状況を検出するため、主軸50の所定回転角度、
例えば５゜毎にパルス信号を出力するエンコーダ35が主
軸50に着設されている。ステッピングモータからなるＸ
軸モータ36、Ｙ軸モータ38は、刺繍枠41をＸ軸方向、Ｙ
軸方向に移動させる際の動力源となるものである。公知
のように、Ｘ軸モータ36はステップ信号が入力される度
に刺繍枠41をＸ方向に１単位距離だけ移動し、またＹ軸
モータ38はステップ信号が入力される度に刺繍枠41をＹ
方向に１単位距離だけ移動するように、刺繍枠41に取り
付けられるベルトをプーリなどを介して回転駆動するの
である。電磁アクチュエータ62は、前述のように主軸50
の回転による力を縫針40に伝達不能として縫針40のジャ
ンプを実行する際に励磁信号を入力するものである。

また、図示のように多針刺繍機10のドライバーユニッ
ト30は、使用者の操作するコントローラ20に接続され、
このコントローラ20から入力される制御データを解析し
つつ動作する通常のマイクロコンピュータを中心とした
ディジタル論理回路であり、論理演算を実行するCPU30
A、各種のプログラムを記憶しているROM30B、情報の一
時的記憶を実行するRAM30Cを備えている。前記したエン
コーダ35および下死点検出器53の出力はインターフェイ
ス30D、30Eを介して適宜CPU30Aに取り込まれる。また、
各種のモータ、すなわち刺繍枠30をＸ−Ｙ方向に移動さ
せるＸ軸モータ36、Ｙ軸モータ38および針換えモータ3
2、縫いモータ34、の駆動信号を出力するモータコント
ローラ30G〜30Iは、CPU30Aからの制御信号に従ってモー
タの励磁相を適宜変更してモータを所望の速度で、所望
の回転角度だけ回転させる。更に、本実施例のドライバ
ーユニット30は公知の増幅器等を内蔵した励磁回路30J
を備えている。これは、CPU30Aから所定のタイミングで
与えられる励磁指令信号を入力するとその信号を増幅し
て出力し、前記電磁アクチュエータ62を励磁した縫針40
のジャンプを実行するものである。

以上のように構成されるドライバーユニット30は、公
知のようにコントローラ20から入力される制御コードを
解析し、その解析結果に基づきエンコーダ35の検出結果
を監視しつつ各モータおよび電磁アクチュエータ62を駆
動することで、所望の刺繍模様を刺繍枠41に保持される
布地に施すことが可能となる。

本実施例のドライバーユニット30は、上記縫いモータ
34の駆動制御に同期して実行されるジャンプ制御に特有
の主軸監視プログラムおよびジャンプ制御プログラムを
処理することで、良好なジャンプ制御を実行している。
第５図および第６図がROM30Bに格納されるその主軸監視
プログラム、ジャンプ制御プログラムのフローチャート
である。

以下、これらのフローチャートに沿って本実施例に特
有のジャンプ制御について詳説する。

まず、主軸監視プログラムは所定の時間毎、例えば4m
Sec毎にCPU30Aに割り込み処理されるもので、前記エン
コーダ35からの検出出力を取り込み（ステップ100）、
その結果を所定のカウンタＣに加算して現在の主軸50の
回転角度θＲを算出する（ステップ110）。ここで、カ
ウンタＣとはRAM30Cの所定のアドレスに割り当てられた
記憶領域であり、上記のように主軸50の回転角度５゜毎
に発生するエンコーダ35からのパルスによりカウントア
ップされるとともに、特に図示しない割り込みルーチン
の処理により前記下死点検出器53の検出出力が発生した
時点でそのカウント内容をクリアされるものである。従
って、このカウンタＣの内容から主軸50の回転角度θＲ
はクランク軸56の下死点を０゜、上死点を180゜として
簡単に検知することができる。

こうして主軸50の回転角度θＲが算出された後には、
次のステップ120が実行され、主軸50の現在の回転速度V
Rが検出される。これは、前回の本プログラム実行時の
カウンタＣの内容と今回の本プログラム実行時のカウン
タＣの内容とを比較し、その増加の割合を計算すること
で実行される。こうして主軸50の回転状態を検出する主
軸監視プログラムの処理が終了するとCPU30Aは本プログ
ラムの処理のために中断していた他のプログラムの処理
を再開する。

一方、ジャンプ制御プログラムは、公知のようにCPU3
0Aがコントローラ20ら入力される制御コードを解析し、
一針データを作成したときに、Ｘ軸モータ36、Ｙ軸モー
タ38を駆動することで行われる刺繍枠41の移動が主軸の
１回転期間中に完了することが不可能であると判断され
たときに処理を開始されるものである。すなわち、従来
のジャンプ制御を必要とする際に実行されるもので、ジ
ャンプ制御のために前記電磁アクチュエータ62に励磁信
号を出力するタイミングを決定する。

まず、本プログラムの処理が開始されるとCPU30Aは前
述のように4mSec毎の間隔で主軸50の回転状況を検出し
ている主軸監視プログラムの処理結果である主軸回転速
度VRを読み込み（ステップ200）、その値VRからジャン
プ制御を実行するタイミングとなる主軸50の回転角度θ
Ｊを第７図に示すようなジャンプタイミング検索マップ
から検索する（ステップ210）。ここで、ジャンプタイ
ミング検索マップとは、予めROM30Bに記憶されているも
ので、主軸50の回転速度VRに対応して最適のジャンプ制
御を実行するためには、主軸50の回転角度θＲがどれほ
どの値を示すときに前記電磁アクチュエータ62に励磁信
号を出力し、ジャンプを実行させるべきかを指示するも
のである。前述のように電磁アクチュエータ62が作動し
て回転腕68を回転駆動し、嵌合部材60、すなわち、クラ
ンク軸56を回転させて前記したＳ字状部材54と縫針40と
の位置関係を変更してジャンプ制御が達成される。従っ
て、このジャンプ制御は電磁アクチュエータ62に励磁信
号を出力したときに瞬時に実行されるのではなく、電磁
アクチュエータ62が励磁信号を入力してから動作するま
での時間遅れや、各機構部分の連結部位に存在する遊び
等によって一定の遅れ時間TDが介在する。また、ジャン
プ制御の実行によりＳ字状部材54と縫針40との係合を外
すタイミングとしては縫針40が上死点近傍にあり、戻り
ばね40Aの変形が小さいときが最良のものとなる。従っ
て、その最良のタイミングでジャンプ制御を実行するた
めには前記遅れ時間TDを考慮し、縫針40が上死点の位置
に到達するまでに時間TDを要する主軸50の回転角度θＪ
に電磁アクチュエータ62に対する励磁を実行することが
必要となり、主軸50の回転速度VRの値によってその回転
角度θＪは変動する。そこで、この主軸50の回転速度VR
に対する最適のジャンプ制御実行タイミングである回転
角度θＲを実験などにより求めておき、これを必要に応
じて適宜読み出し、使用可能とするために第７図に示す
ジャンプタイミング検索マップが用意されているのであ
る。図示のように、このマップの検索により求められる
ジャンプ実行の最適回転角度θＪは、回転速度VRが上昇
するに従って小さな値、すなわち、より下死点に近い早
いタイミングを与えるようになっている。

上記ステップ210にて最適なジャンプタイミングθＪ
の検索がなされた後には、続いてステップ220の処理が
実行され、前記主軸監視プログラムの処理結果である主
軸50の回転角度を読み込み現在の主軸50の回転角度θＲ
を知り、この値と前記検索により求められたθＪとの比
較判断を実行する。そして、この判断により現在の主軸
回転角度θＲがジャンプタイミングの回転角度θＪを越
える大きな値となったと判断したときに限り次のステッ
プ230へと進み、電磁アクチュエータ62に励磁を実行す
るのである。

以上のように構成される本実施例のジャンプ制御装置
によれば、主軸50の回転速度VRに応じて最適なタイミン
グで縫針のジャンプ制御が実行される。従って、主軸50
が高回転時にあってもジャンプのタイミングを逸するこ
となく、しかも主軸50の中・低回転時にあっても縫針40
が上死点近傍にある最適タイミングでジャンプ制御を達
成することができるのである。

このため、縫針40が戻りばね40Aの復元力により急加
速されて上死点まで移動することが完全に回避され、縫
針40が上死点位置で縫針40の移動を規制する部材との間
に大きな衝突を生じることもなく、不快な衝撃音の発生
することもなく、かつ縫針40に貫通される上糸に大きな
張力が作用することも回避され糸切れ等の事故も防止さ
れることになる。このことは、刺繍作業が快適にしかも
スムースに実施されることにつながり、作業効率を大幅
に向上させることが可能となる。

発明の効果 以上、実施例を挙げて詳述したように本発明の刺繍機
のジャンプ制御装置は、主軸の広範な回転数の変化に対
応し、如何なる回転数の時にあっても縫針とクランク機
構との係合を最良のタイミングで解くことで、衝撃音を
低減させ、かつ上糸の切断を回避して良好な刺繍作業を
可能とすることができる優れた効果を奏することができ
る。

従って、従来の刺繍機の主軸の回転数を規制する要因
となっていたジャンプ制御の可能な回転範囲がより広範
となり、より高速で効率の良い刺繍作業や、より低速で
緻密な刺繍作業など多彩な刺繍を実行することのできる
汎用性に富む優れた刺繍機を実用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の刺繍機の刺繍枠駆動装置の基本的構成
を示す基本構成図、第２図は実施例のジャンプ制御装置
を採用した刺繍機の概略構成図、第３図はそのジャンプ
機構の詳細な構成図、第４図はそのドライバーユニット
のブロック図、第５図および第６図はそのドライバーユ
ニットにおいて実行されるプログラムのフローチャー
ト、第７図はジャンプ実行の主軸回転角度θＪと主軸の
回転速度VRとの関係説明図、を示している。 20……コントローラ、30……ドライバーユニット 36……Ｘ軸モータ、38……Ｙ軸モータ 35……エンコーダ、50……主軸 62……電磁アクチュエータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 義夫 一宮市大字定水寺字塚越20番地 株式会 社バルダン内 (56)参考文献 特開 昭61−206485（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】クランク機構を介して主軸の回転に同期し
   て上下動する縫針と刺繍枠との相対的な位置関係を予め
   定められるプログラムに従って変更し、所定の刺繍模様
   を縫い上げる刺繍機に備えられ、前記縫針の１往復の期
   間に前記刺繍枠の移動が完了できない時、電磁アクチュ
   エータを作動させて前記クランク機構の係合を解き縫針
   の上下動を中断させる刺繍機のジャンプ制御装置におい
   て、 前記主軸の回転数を検出する回転数検出手段と、 前記主軸の回転角度を検出する回転角度検出手段と、 ジャンプ制御を実行する際は、前記回転数検出手段の検
   出した主軸回転数に応じて、前記電磁アクチュエータに
   対する通電タイミングを主軸回転角度で特定する通電タ
   イミング特定手段と、 該通電タイミング特定手段によって特定された通電タイ
   ミングと前記回転角度検出手段の検出結果とに基づいて
   前記電磁アクチュエータの通電タイミングを制御するジ
   ャンプ制御手段と、 を備えることを特徴とする刺繍機のジャンプ制御装置。