JP2871839B2 - 刺繍機における方向制御軸の回転制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、刺繍機において例えば紐状の刺繍素材を
布面へ案内する素材ガイドのように、縫い作業に関連し
てその方向制御が必要とされる機械要素の向きを制御す
るための方向制御軸の回転制御装置に関する。

〔従来の技術〕

この種の刺繍機においては、刺繍データに基づいて算
出される回転角に応じた信号がドライバを介して方向制
御軸の駆動源であるパルスモータに出力され、このパル
スモータの駆動により方向制御軸が回転制御される。こ
の方向制御軸の回転により、前記素材ガイド等が刺繍デ
ータに基づく縫い進み方向に関して常に前方を向くよう
にステッチ毎に制御される。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記方向制御軸の負荷トルクは、その負荷側の質量や
回転制御量などによって変動し、過負荷がかかると前記
パルスモータが脱調する場合がある。すなわち刺繍デー
タに基づいて計算された方向制御軸の回転角と実際の回
転角とに差（ズレ）が生じることがあり、そのまま縫い
続けると差が累積され、結局は縫い直さなければならな
い。

この発明の技術的課題は、方向制御軸の絶対回転角と
計算上の現在の絶対回転角とに差が生じた場合、この差
を次のステッチで補正することによって縫いが続行で
き、もって作業効率を向上できる回転制御装置を提供す
ることである。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するために、本発明の刺繍機における
方向制御軸の回転制御装置は次のように構成されてい
る。

すなわち第１図から明らかなように、方向制御軸54は
刺繍データに基づく計算上の回転角に応じた出力信号に
より開ループ制御によって正逆回転される。この方向制
御軸54の回転駆動により、縫い作業に関連して方向の制
御が必要な機械要素の向きをステッチ毎に制御しつつ縫
い作業が行われる形式の刺繍機において、方向制御軸54
の回転角をステッチ毎に検出する検出手段Ａと、この検
出手段Ａで検出される方向制御軸54の絶対回転角と計算
上の現在の方向制御軸54の絶対回転角とに差が生じてい
るか否かを判定する判定手段Ｂと、この判定手段Ｂによ
って差が生じていると判定された場合にこの差を補正角
として、次のステッチで方向制御軸54を回転させるべき
相対回転角に前記補正角を反映させる方向制御軸54の前
記絶対回転角を補正する手段Ｃとを備えている。

〔作 用〕

前記構成によれば、ステッチ毎に方向制御軸54の回転
角が検出され、この検出による絶対回転角と刺繍データ
に基づく計算上の絶対回転角とに差（ズレ）があると
き、この差は次のステッチにおける方向制御軸54の回転
時に吸収され、この方向制御軸54の絶対回転角が補正さ
れる。したがって方向制御軸54の過負荷がかかり、その
駆動源であるパルスモータが脱調して前記回転角のズレ
が生じても、縫いに大きな影響がでる前にこのズレが自
動補正される。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第１実施例 本実施例は、テープやコード等の紐状の刺繍素材を基
布に縫い付ける形式で、かつ多頭式の刺繍機（刺繍ミシ
ン）に本発明の装置を適用したものである。さて第２図
に一つのミシンヘッド10が側面図で示され、第３図にそ
の正断面図が示されている。まず、これらの図面によっ
て針棒駆動及び天秤駆動のための構成を簡単に説明す
る。

ミシンヘッド10におけるミシンアーム12の前面側（第
２図の右側）には、下端に縫い針68を備えた針棒60が上
下動可能に設けられている。この針棒60における上下の
ほぼ中間部には、突出ピン64を有する針棒抱き62が固定
されている。また第２図で示されているように、針棒60
の後方においてこれと平行に配置された基針棒40の軸上
には、駆動ベース42及び針棒駆動部材44が互いに一体関
係を保って上下動可能に組付けられている。この針棒駆
動部材44の前面に形成された横溝に前記針棒抱き62の突
出ピン64が係合している。

ミシン主軸14はミシンアーム12を貫通した状態で配置
されており、多頭式刺繍機においては周知のように単一
の駆動源（モータなど）で各ミシンヘッド10にわたって
回転を伝える。そしてミシンアーム12内でミシン主軸14
上に固定された針棒駆動カム16の回転は、ロッド18の往
復動作に変換される。このロッド18の先端部は針棒駆動
レバー20のほぼ中間部に連結されている。この針棒駆動
レバー20の一端部は支持軸22に対して回動可能に支持さ
れ、他端部はリンク24を通じて前記駆動ベース42に連結
されている。

したがって前記ロッド18が往復動作すると、針棒駆動
レバー20が支持軸22の軸回りに往復回動し、これに連動
して前記駆動ベース42が針棒駆動部材44と共に上下動作
する。この針棒駆動部材44の上下動作に伴って前記針棒
60が、ミシン主軸14の一回転毎に上下に一往復駆動され
る。

なお第２図に示されているように、前記ミシン主軸14
と平行に配置されている天秤軸92の軸上には天秤90が回
動可能に支持されている。そして前記ミシン主軸14上に
固定されている天秤駆動カム94の回転は、天秤駆動レバ
ー96の往復回動に変換される。この天秤駆動レバー96の
端部に形成されているギヤ97は、前記天秤90のギヤ91に
常時噛み合っている。したがって天秤駆動カム94が回転
すると、天秤駆動レバー96の作動を通して天秤90が天秤
軸92の軸心回りに回動する。

次に布押え（ニップル）駆動のための構成を説明す
る。まず前記ミシンアーム12の下部には、針棒60の外周
においてこれと同軸状にニップルスリーブ82が配置され
ている。そしてこのニップルスリープ82の内周には、ニ
ップルガイドパイプ84が上下動作及び回転可能に挿通さ
れている。すなわちこのニップルガイドパイプ84は、針
棒60の外周において該針棒60とは相対的に上下動作及び
回転可能である。またニップルガイドパイプ84の下端部
には、布押えの一種であるニップル80が固定され、かつ
上端部にはニップルリング86が固定されている。

さらにミシンアーム12には、第３図から明らかなよう
に針棒60と平行なニップルガイド軸30が上下動作可能に
設けられている。このニップルガイド軸30の軸上に固定
されているストロークアーム32は、前記ニップルガイド
パイプ84のニップルリング86に対し上下動作の伝達可能
に係合している。またニップルガイド軸30はミシン主軸
14の一回転毎に一往復駆動され、これに連動してニップ
ルガイドパイプ84と共にニップル80が上下動作すること
となる。

さて前記ニップルスリーブ82の外周には、ミシンアー
ム12の下面側において回転ブッシュ70がその軸芯（針棒
60の軸芯）回りに回転可能に組付けられている。この回
転ブッシュ70の上端部外周に形成されているギヤ72は、
縦軸50の下端部に固定されたギヤ52に噛み合っている。
この縦軸50は、ミシンアーム12に対し前記針棒60と平行
で、かつその軸芯回りの回転可能に組付けられ、その上
端部にはベベルギヤ53が固定されている。

前記ミシンアーム12には、ミシン主軸14と平行な方向
制御軸54（以下、Ｍ軸54と略称する）が回転可能に挿通
されている。このＭ軸54の軸上には、各ミシンヘッド10
のミシンアーム12内において駆動ベベルギヤ55が固定さ
れている。この駆動ベベルギヤ55と前記縦軸50のベベル
ギヤ53との間には、中間軸56が回転可能に支持されてい
る。この中間軸56はその両端においてそれぞれベベルギ
ヤ57を有し、その一方は駆動ベベルギヤ55に、かつ他方
は縦軸50のベベルギヤ53にそれぞれ噛み合っている。し
たがってＭ軸54の回転回転力は、中間軸56を通じて縦軸
50に伝達され、この縦軸50の回転によって前記回転ブッ
シュ70がその軸心回りに回転制御される。

回転ブッシュ70の外周には、ボビン76が支持ブラケッ
ト78によって固定されている。このボビン76には、第４
図に示されるようにテープやコード等の紐状の刺繍素材
Ｔが巻かれている。この刺繍素材Ｔは、前記ニップル80
の先端部外周に固定されているパイプ形状の素材ガイド
１に通され、ここから前記縫い針68の針下位置へ導かれ
る。

また回転ブッシュ70の外周には回止めアーム74が固定
されていて、その先端部分は前記ニップル80の外周に形
成されている上下に長い溝80aに係合している。これに
よりニップル80は、前記ニップルガイド軸30に連動して
上下動作しつつ、回転ブッシュ70と共に針棒60の軸心回
りに回転制御される。この回転ブッシュ70及びニップル
80の回転制御により、前記ボビン76及び素材ガイド81の
向きが制御される。つまり素材ガイド81は、常に刺繍デ
ータに基づく縫い進み方向の前方を向くように制御さ
れ、刺繍素材Ｔは第５図に示されているように基布に順
次縫い付けられる。

第６図に一つのミシンヘッド10と刺繍枠100とが、そ
の制御回路と共に示されている。この図面から明らかな
ように、前記Ｍ軸54はパルスモータ110の駆動によって
正逆回転し、その回転角はアブソリュートエンコーダな
どの位置センサ112で監視されている。この位置センサ1
12からの検出信号は、前記ミシン主軸14の位置センサ
（図示すない）からの信号と共にセンサインタフェイス
114を通じてCPU119に入力される。またCPU119にはテー
プリーダ115で読み込まれた刺繍データがそのインタフ
ェイス116を通じて入力される。そしてCPU116で演算処
理された後の出力信号は、パルスモータ用ドライバイン
タフェイス117からパルスモータドライバ118に入り、こ
こで前記Ｍ軸54用のパルスモータ110及び刺繍枠100を
Χ,Y方向へそれぞれ駆動させるための各パルスモータ10
2,103に対する信号に変換された後、これらの各パルス
モータ110,102,103に入力される。

第７図に前記針棒60、ニップル80の上下動作及び天秤
90の作動に対する前記Ｍ軸54の回転駆動、刺繍枠100の
駆動のタイミングが、前記位置センサ112によるＭ軸54
の回転角の検出タイミングと共に示されている。この第
７図で明らかなように、Ｍ軸54はステッチ毎に回転駆動
され、かつその結果が同じくスッテチ毎に検出される。
そしてこのＭ軸54の回転により、前記回転ブッシュ70が
回転制御され、結果的に前記ボビン76及び素材ガイド81
の向きが刺繍データに基づく縫い進み方向の前方となる
ように制御される。

第８図及び第９図に前記素材ガイド81の方向制御の概
要が、刺繍データに基づく縫い進み方向との関連で示さ
れている。これらの図面において座標０゜は前記Ｍ軸54
の回転駆動による針棒60と軸心回りに回転制御される素
材ガイド81が、ミシンヘッド10を正面真上から見て右を
向いた位置としている。すなわち前記刺繍枠100をΧ,Y
方向へ駆動させるための各パルスモータ102,103に与え
られる刺繍データがΧ＞0,Y＝０の時に素材ガイド81の
向くべき方向が座標０゜である。

なお、第８図及び第９図において示されている回転角
θ₀,θ₁,θ₂,θ_Ｃ及びθ_ｒはそれぞれ次のように定義さ
れる。

θ₀:刺繍データに基づく計算上の現在のＭ軸54（素材ガ
イド81）の絶対回転角。

θ₁:次のステッチでの絶対回転角。

θ₂:次のステッチでの相対回転角。

θ_C:位置センサ112により検出された絶対回転角。

θ_r:次のステッチで補正すべき相対回転角（補正角）。

すなわち刺繍データに基づいて現在のステッチＮから
Ｎ＋１→Ｎ＋２→Ｎ＋３→Ｎ＋４と縫い進むものとした
とき、ステッチＮでのθ_０が前回のステッチＮ−１での
θ_１であり、またステッチＮでのθ_２（θ_１−θ_０）に
よって次のステッチＮ＋１の方向が制御される。そして
例えばステッチＮ＋４において、Ｍ軸54の回転角にθ_ｒ
だけのズレが生じたとき、これを補正角として次のステ
ッチで回転させるべき相対回転角（θ_２）に反映（プラ
ス）してＭ軸５の回転角を補正するのである。

なお第８図のΧ,Y軸で区切られる各象限のうち、ステ
ッチN,N＋１が存在する第１象限でのθ_１は θ_１＝tan^-1（Y/Χ） である。またステッチＮ＋２が存在する第２象限及びス
テッチＮ＋３が存在する第３象限でのθ_１は θ_１＝180゜＋tan^-1（Y/Χ） であり、さらにステッチＮ−1,N＋４が存在する第４象
限でのθ_１は θ_１＝360゜＋tan^-1（Y/Χ） となる。

次に前記Ｍ軸54の回転制御について説明する。まず第
10図に刺繍機の前記CPU119による基本的なソフトウエア
処理の内容がフローチャートで示され、第11図及び第12
図にＭ軸54を回転制御するためのソフトウエア処理の内
容がフローチャートで示されている。なおこの第11図及
び第12図の処理は、第10図の運転ルーチンに対する各種
割り込み処理の一つして実行される。

さて第７図に示されているＭ軸駆動タイミングによっ
て処理信号が出力されると、第11図及のステップS1にお
いて刺繍データに基づく刺繍枠100のΧ,Y方向の移動量
がゼロか否か判断される。ここでΧ,Y軸方向の移動量が
共にゼロの場合は、ステップS2において刺繍データに基
づく計算上の現在のＭ軸54の絶対回転角θ_０を次のステ
ッチでの絶対回転角θ_１に置き換えた後、ステップS8の
処理により次のステッチでＭ軸54を駆動すべき相対回転
角θ_２（θ_１−θ_０）が演算される。ただし、この場合
のθ_２は当然のことながらゼロである。

前記ステップS1においてΧ,Yいずれかの方向に移動が
あると判断されたときは、ステップS3においてΧが正数
か負数かが判断され、正数の場合はステップS4において
Ｙが正数か負数がか判断される。このステップS4におい
ても正数と判断された場合、次のステッチは第１象限に
向かうのであるから、それに対応したθ_１がステップS5
において求められる。なおステップS3においてΧが負数
と判断された場合、次のステッチは第２象限あるいは第
３象限に向かうのであるから、それに対応したθ_１がス
テップS6において求められる。またステップS4において
Ｙが負数と判断された場合、次のステッチは第４象限に
向かうのであるから、それに対応したθ_１がステップS7
において求められる。

このように各象限に応じたθ_１が求められた後はステ
ップS8の処理により、前述の場合と同様に次のステップ
でＭ軸54を駆動すべき相対回転角θ_２（θ_１−θ_０）が
演算される。引き続きステップS9においてＭ軸54の回転
角を補正すべきフラグがオンか否かの判断がなされ、フ
ラグがオンの場合はステップS10において、次のステッ
チで駆動すべきＭ軸54の相対回転角θ_２に補正角θ_ｒを
プラスする。そしてステップS11において補正角θ_ｒが
反映されたθ_２をＭ軸54のパルスモータ110に出力す
る。

またステップS11の処理によりミシン主軸14の回転数
を下げ、Ｍ軸制御時間を長くした状況下で前記パルスモ
ータ110を通常よりも低周波数のパルス出力で駆動させ
る。すなわちＭ軸54の回転角θ_２を補正する場合には、
パルスモータ110の駆動トルクを高めて脱調しにくい状
態とし、θ_２の補正が確実に行われるように配慮してい
るのである。

このように前記ステップS9〜S11の処理が主体となっ
てＭ軸54の回転角の補正手段Ｃが構成されている。

なお前記ステップS9においてＭ軸54の補正フラグがオ
フと判断された場合は、ステップS14の処理により前記
パルスモータ110に対して通常の出力が行われる。この
ステップS14あるいは前記ステップS11でパルスモータ11
0へ出力した後はステップS12に進む。このステップS12
の処理により、後述するステップS18において補正フラ
グのオンと共に設定される補正回数のカウンタ数値
「３」から「１」を減じ、次のステップS13においてθ
_１をθ_０に置き換える。

続いて第12図のステップS15において、前記Ｍ軸54の
位置センサ112（アブソリュートエンコーダ）により第
７図のタイミングで検出された絶対回転角θ_Ｃが入力さ
れる。そして次のステップS16の処理により、検出回転
角θ_Ｃと計算で得られた現在のＭ軸54の絶対回転角θ_０
（前回のステッチでのθ_１）とが等しいか否か、つまり
相互の値に差（ズレ）が生じているか否かが判断され
る。ここで差があると判断された場合はステップS17に
進み、Ｍ軸54の補正フラグがすでにオンされているか否
かが判断され、このフラグがオンされていなければステ
ップS18の処理によって補正フラグをオンにすると共に
補正回数のカウンタ数値を「３」に設定する。

次にステップS19において前記のθ_０とθ_Ｃとの差に
より、次のステッチで補正すべきＭ軸54の相対回転角
（補正角）θ_ｒを算出し、ステップS22でミシン主軸14
を低速回転に切換える信号を出力した後、第11図のステ
ップS1にリターンする。そして前述したステップS9〜S1
2の処理により、駆動すべきＭ軸54の相対回転角θ_２に
前記補正角θ_ｒを反映させてＭ軸54の絶対回転角θ_１を
補正する。

このように前記位置センサ112とステップS15とが主体
となってＭ軸54の回転角の検出手段Ａを構成している。
またステップS16〜S20が主体となってＭ軸54の回転角の
差を判断する判定手段Ｂが構成されている。

なお前記ステップS16において、検出回転角θ_Ｃと計
算で得られた絶対回転角θ_０とが等しい（ズレなし）と
判断された場合は、ステップS23の処理によってＭ軸54
の補正フラグをオフにし、さらに次のステップS24でミ
シン主軸14を通常の回転速度に切り換える信号を出力す
る。この後はステップS1にリターンして循環処理を続け
る。

前記ステップS17においてＭ軸54の補正フラグが、す
でにオンされていると判断された場合はステップS20の
処理により、補正回数のカウンタ数値が「０」であるか
否かが判断される。このカウンタ数値が「１」または
「２」の場合にはステップS20からステップS19に進み、
以下は前述した補正処理を続ける。すなわちＭ軸54の回
転角の補正処理は三回繰り返され、前記ステップS20に
おいてカウンタ数値が「０」と判断された場合は、もは
や補正処理では対処できないものとしてステップS21に
進み、ここでエラー処理のための信号を出力する。

このように刺繍データに基づく計算上の絶対回転角θ
_０に応じたパルス信号を前記パルスモータ110に出力す
るといった開ループ制御により、前記Ｍ軸54がステッチ
毎に間欠駆動される。そこで前記位置センサ112により
０軸54の絶対回転角θ_Ｃをステッチ毎に検出し、パルス
モータ110の脱調などによって計算上の絶対回転角θ_０
と、検出された絶対回転角θ_Ｃとの差に（補正角θ_ｒ）
が生じたときは、これは次回以降のステッチにおいて補
正する。これにより縫い作業に関連して方向（向き）の
制御が必要な前記素材ガイド81あるいはボビン76などの
機械要素の向きが、縫い作業を続けたままで自動補正さ
れる。

なおＭ軸54の回転角が補正処理されるまでには、少な
くとも一つ前のステッチにおいて既にズレが生じてい
る。しかしこのズレはＭ軸54の軸上において通常は５゜
〜10゜程度であり、これが直ちに縫いに支障を来たすこ
とはない。

第２実施例 第13図には、一本の糸でチェーンステッチやループス
テッチを形成していく環縫いタイプの刺繍機が断面図で
示されている。この図面において針棒駆動カム16の回転
は支持軸22回りの針棒駆動レバー20の回転に変換され
る。さらに針棒駆動レバー20の回動は針棒上下動レバー
120の昇降動作に変換され、この昇降動作は針棒60の上
端寄り外周に固定されたブッシュ122に伝達される。し
たがってこの形式の刺繍機においても針棒駆動カム16と
回転に連動して針棒60が上下に駆動される。

前記針棒60と同軸に設置された針棒スリーブ124は、
ミシンアーム12に対し針棒60と共にその軸心回りに回転
できるように支持されている。ただし針棒60は針棒スリ
ーブ124に対して上下動可能となっている。

さて前記針棒スリーブ124の外周にはベベルギヤ126が
固定されてりる。このベルギヤ126には、ミシンアーム1
2に対して回転自在に支持された横軸128の一端のベベル
ギヤ129が噛み合っている。その横軸128の他端のベベル
ギヤ130は、Ｍ軸54の駆動ベベルギヤ55に噛み合ってい
る。このためＭ軸54の回転により、前記横軸128を通じ
て針棒スリーブ124が針棒60と共に、その軸心回りに回
転制御される。

前記針棒60の下端部には鉤針132が装着されている。
棒針60の上下動によって布に挿針された鉤針132に対
し、図示しないルーパーによって糸が引っ掛けられ、そ
の状態で鉤針132が布から抜かれることでチェーンステ
ッツあるいはループステッチが順次形成される。またこ
の縫い作業に関連してステッチ毎に前記Ｍ軸54を駆動さ
せて針棒60を回転させ、もって鉤針132の向きを制御し
ている。

このように本実施例では前記針棒60（鉤針132）が、
縫い作業に関連して方向制御を要する機械要素である。
そしてこの場合においても、第１実施例と同様にＭ軸54
の回転角を補正することにより、鉤針132の向きを自動
補正しつつ縫いが遂行される。

なおこの第２実施例を示す第13図において、第１実施
例の図面と同一もしくは均等構成と考えられる部材には
同一符号を付して重複する説明は省略する。

〔発明の効果〕

このように本発明は、方向制御軸の現在の絶対回転角
と刺繍データに基づく計算上の絶対回転角とに差が生じ
た場合、この差を次のステッチで補正できるため、縫い
をそのまま続行できて作業効率の向上が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概要を表したブロック図、第２図は刺
繍機のミシンヘッドを表した側断面図、第３図は第１図
の正断面図、第４図及び第５図は紐状刺繍素材の縫い付
け作業の概要をそれぞれ表した説明図、第６図は一つの
ミシンヘッドと刺繍枠との制御システムを表した構成
図、第７図は針棒、ニップルの上下動作及び天秤の作動
に対するＭ軸の回転駆動、刺繍枠の駆動のタイミングを
Ｍ軸の回転角の検出タイミングと共に表した説明図、第
８図及び第９図は刺繍データに基づく縫い進み方向と素
材ガイドの方向制御との関連をそれぞれ表した説明図、
第10図は刺繍機の基本的なソフトウエア処理の内容を示
したフローチャート、第11図及び第12図はＭ軸の回転制
御のためのソフトウエア処理の内容を示したフローチャ
ートである。 第13図は異なる形式の刺繍機を表した断面図である。 54……方向制御軸（Ｍ軸） Ａ……検出手段 Ｂ……判定手段 Ｃ……補正手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】刺繍データに基づく計算上の回転角に応じ
   た出力信号により方向制御軸が開ループ制御によって正
   逆回転され、縫い作業に関連して方向の制御が必要な機
   械要素の向きを前記方向制御軸の回転によってステッチ
   毎に制御しつつ縫い作業が行われる形式の刺繍機におい
   て、 前記方向制御軸の回転角をステッチ毎に検出する検出手
   段と、 この検出手段で検出される方向制御軸の絶対回転角と計
   算上の現在の方向制御軸の絶対回転角とに差が生じてい
   るか否かを判定する判定手段と、 この判定手段によって差が生じていると判定された場合
   にこの差を補正角とし、次のステッチで方向制御軸を回
   転させるべき相対回転角に前記補正角を反映させて方向
   制御軸の前記絶対回転角を補正する補正手段と、 を備えた刺繍機における方向制御軸の回転制御装置。