JP3302519B2 - ミシン駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ミシン針の停止位置の
制御を適切に行うことができるミシン駆動装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ミシンで衣服など布の縫い合わせ
をするに際して、布の形状に沿って縫っていく為に、ミ
シンの針を針下位置で停止させて布の方向を変えたり、
或は布を取り外す為に、針上位置で停止させて糸切りが
行われて布の取り替えを行っていた。

【０００３】一般的にこのような動作は、ミシンに設け
られている針の位置を検出する検出器の信号を取り込
み、ペダルの操作によってシーケンス制御的に行われて
いる。

【０００４】例えば、ペダルを踏み込むと踏み込み位置
に応じてモータを変速して、ペダルを中立位置へ戻すと
ミシン針を針下位置で停止させ、更にペダルを逆方向へ
踏み返すとミシン針を針上位置に停止させるものであっ
た。一般に、このようなミシン針の駆動にはエンコーダ
を内蔵した速度制御型のモータが使用されていた。

【０００５】また、これら針の位置決め停止は、モータ
を低速で回転させておいて検出器の信号を受けてモータ
の駆動を停止させることで行うものであった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成におい
ては、ミシンの針の位置を検出するために専用の針位置
を検出する検出器をミシンに装備するもので、その検出
ミラーや検出器の装着には人が針位置や信号幅を確認し
ながら組み込み、位置合わせの為に微調整を行わねばな
らず、人件費や作業時間を要する問題点があった。

【０００７】また、工業ミシンは布ぼこりなどの粉塵の
多い環境下で使用されるため、ミシン内の高速回転軸上
に設けられた検出器は乱気流を発生して、ミシン内に進
入する布ぼこりなどの粉塵を巻き込んでしまう。そのた
め、ほこりなどが検出ミラーや検出器に付着した場合
は、検出器の品質や信頼性に関してしばしばトラブルが
発生する問題点があった。

【０００８】したがってミシンの検出器は、製造工程や
メンテナンス時においても、手軽に組み込むことのでき
る信頼性の高いもので、しかもミシン針の針下位置と針
上位置の信号を出力して、従来同様に簡単に停止させる
ことのできるものが望まれていた。

【０００９】本発明は、上記問題点を解決することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のミシンの減速停
止装置は、上記目的を達成するため、ミシンの停止位置
が所定の範囲内にあるように定められたミシン駆動装置
において、ミシン針を駆動するモータと、モータの回転
位置を検出する位相差パルスと１回転当り１つのＺ相パ
ルスを出力するエンコーダと、エンコーダの位相差パル
スからモータの回転方向を判別する方向判別手段と、上
記Ｚ相パルスでリセットされ、エンコーダの位相差パル
スのパルス数を計数してモータの実位置データを検出す
る計数手段と、前記所定の範囲における上限と下限の停
止位置データが予め設定されている停止位置設定手段
と、上記実位置データが前記所定の範囲内であるか否か
を判定して、ミシン針の位置を示す針位置信号を求める
判定手段と、ペダルセンサからの停止指令を受けてモー
タを減速させて、所定速以下で上記針位置信号が発生さ
れるタイミング位置でモータを停止させるモータ制御手
段とを備えたことを特徴とする。

【００１１】またモータ制御手段が、ペダルセンサの停
止指令を受けて所定の速度までモータを減速させ、この
所定速度を維持させた後、針位置信号が発生されるタイ
ミング位置でモータを停止させるものが好適である。

【００１２】さらに停止位置設定手段は、針上位置にお
ける上限と下限の停止位置データと針下位置における上
限と下限の停止位置データとを設定できるものであっ
て、停止位置設定手段に設定された停止位置データを選
択する停止位置選択手段を有することで、特別な検出器
の組み込み位置合わせなどの微調整を必要とせず、容易
に位置合わせを達成するものとなる。

【００１３】

【作用】本発明は上記構成によって、次のような作用を
営むことができる。すなわち、所定の範囲における上限
と下限の停止位置データが予め設定されている停止位置
設定手段と、実位置データが前記所定の範囲内であるか
否かを判定して、ミシン針の位置を示す針位置信号を求
める判定手段と、ペダルセンサからの停止指令を受けて
モータを減速させて、所定速以下で上記針位置信号が発
生されるタイミング位置でモータを停止させるモータ制
御手段とを備えたことで、所定の速度以下でかつ所定の
範囲内であることを示す針位置信号のタイミングでモー
タを停止させることから、ミシン針の停止位置を所定の
範囲内にあるように停止することができる。

【００１４】また、Ｚ相パルスでリセットされ、エンコ
ーダの位相差パルスのパルス数を計数してモータの実位
置データを検出する計数手段と、所定の範囲における上
限と下限の停止位置データが予め設定されている停止位
置設定手段によって、従来の検出器が不要となり、通常
モータが内蔵するエンコーダを有効に利用することが可
能となる。

【００１５】さらにモータ制御手段を、ペダルセンサの
停止指令を受けて所定の速度までモータを減速させ、こ
の所定速度を維持させた後、針位置信号が発生されるタ
イミング位置でモータを停止させるように構成すれば、
一定の定められた低速の速度からラフな停止処理を行っ
ても、その近傍に停止することができるため、制御装置
自身を極めて簡単な小型で軽量なものにできると共に、
停止位置や信号幅を簡単に調整できる安価なミシン駆動
装置を実現できる。

【００１６】また停止位置設定手段を、針上位置におけ
る上限と下限の停止位置データと針下位置における上限
と下限の停止位置データとを設定できるものとすれば、
停止位置設定手段に設定された停止位置データを選択す
る停止位置選択手段を有することで、従来の検出器と同
様に針の停止位置及びその範囲を、エンコーダのパルス
分解能の範囲で、精度良く設定することができると共
に、特別な検出器の組み込み位置合わせなどの微調整を
必要とせず、容易に位置合わせを達成するものとなる。

【００１７】

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施例を示す
ミシンの減速停止装置のブロック図である。

【００１８】ミシン１の軸にカップリングを介して取り
付けられたミシン針２を駆動する速度制御型のモータ３
と、Ａ相、Ｂ相の９０度位相差を有する位相差パルス
Ａ，Ｂと１回転当り１つのパルスを出力するＺ相パルス
Ｚを出力するモータ３に内蔵されたエンコーダ４と、位
相差パルスＡ，Ｂでモータ３の回転方向を判別する方向
判別手段７と、位相差パルスＡ，Ｂで４逓倍パルスＰ４
を作る４逓倍回路部１７と、Ｚ相パルスＺでリセットさ
れて、４逓倍パルスＰ４のパルス数を方向判別信号ＲＤ
に従ってアップダウンに計数して、モータの実位置デー
タＤＰを検出する計数手段９と、上限と下限の停止位置
データＤＳの範囲が予め設定されている停止位置設定手
段１１と、ペダルセンサ１２からの停止指令ＰＳを受け
て実位置データＤＰが停止位置データＤＳの上下限範囲
内であるか否かを判定して、ミシン針２の位置を示す針
位置信号（針上位置信号ＮＵ、針下位置信号ＮＤ）を求
める判定手段１４と、モータ３を駆動するモータ制御手
段２０とで構成されて、モータ３で駆動されるミシン針
２を予め設定されている停止位置範囲内へ停止させるも
のである。

【００１９】以上のように構成されたミシンの減速停止
装置について具体的構成を図２〜図６を参照しながら説
明する。

【００２０】作業者はミシン１の台上に布をセットし
て、足でペダル１９を踏み込むことでピットマンロッド
２５を変位させる。この変位量をペダルセンサ１２で検
出して、踏み込み位置に応じて変化する速度指令ＰＤを
得る。モータ制御手段２０は速度指令ＰＤの信号を受け
て、図４に示すミシン速度Ｎとして、上記変位量に応じ
た速度ＮＰが指示されて、ドライバからＵ，Ｖ，Ｗの３
相電力の供給を受けたモータ３は、回転してミシンの針
２を上下動させる。また、針２の上下動に同期して送り
機構で移動される布は、ミシン糸で縫われるものであ
る。

【００２１】モータ３の回転を受けて、１回転で３６０
個のパルスを出力するエンコーダ４も同様に回転して、
Ａ相パルスとＢ相パルスを出力する。この２つのパルス
は、位相差パルスＡ，Ｂとして方向判別手段７と４逓倍
回路部１７へ入力される。

【００２２】図２（ａ）及び（ｂ）は方向判別の原理を
示すものである。Ｄ−ＦＦのＤ端子に入力されるＢ相パ
ルスの状態は、Ｔ端子のＡ相パルスの立ち上がりエッジ
でラッチされて、Ｑ端子に出力される。このように得ら
れた出力は方向判別信号ＲＤとなる。すなわち、図のＸ
で示すタイミングでエンコーダ４の回転方向は反転し、
２７の立ち上がりエッジではＢ相パルスは”Ｈ”である
が、２６の立ち上がりエッジでは反転して”Ｌ”となり
反転検出が得られるものである。なお、図２において
は、原理説明の都合上Ａ相パルスの立ち上がりエッジの
みで方向判別を行う例を示したが、実施においては、立
ち下がりエッジも含めた上下エッジのタイミングでＢ相
パルスをラッチすることで、回転方向を検出して方向判
別信号ＲＤを出力するものである。

【００２３】次に、図３（ａ）、（ｂ）の４逓倍パルス
４Ｐを得る４逓倍回路部１７においては、エンコーダ４
のＡ相パルスとＢ相パルスの一致で”Ｌ”となるＥＸ−
ＯＲ（排他的論理和）の出力において、一方を抵抗Ｒと
コンデンサＣで遅延させて、再びＥＸ−ＯＲをとること
で、抵抗ＲとコンデンサＣで決定される時定数τ１（Ｒ
×Ｃ）幅をもつ４逓倍パルス４Ｐを得る。なお、Ａ相及
びＢ相パルスはほぼ正確に９０度位相差を有することか
ら、この４逓倍パルス４Ｐの周波数τ２を検出すれば、
モータの回転速度を容易に求めることができる。

【００２４】このように、方向判別手段７と４逓倍回路
部１７へ入力された位相差パルスＡ，Ｂから得た、方向
判別信号ＲＤと４逓倍パルス４Ｐは、各々計数手段９の
Ｕ／Ｄ端子とＣＫ端子に入力される。計数手段９ではＣ
Ｋ端子に入力されるパルスを、方向判別信号ＲＤが”
Ｈ”の場合はアップカウントして、方向判別信号ＲＤ
が”Ｌ”の場合はダウンカウントするものである。

【００２５】また、計数手段９のＲＳＴ端子にはＺ相パ
ルスＺが入力されて、上記カウント値を一旦リセットす
るもので、リセット位置はモータ３の基準位置を示すも
のとなり、カウンタ値はモータ位置を知る実位置データ
ＤＰとなる。

【００２６】この実位置データＤＰは停止位置設定手段
１１に供給される。

【００２７】停止位置設定手段１１においては、図７に
示す記憶手段２３とスイッチ２２と停止位置出力部２４
とで停止位置手段１１が構成されていて、予め、記憶手
段２３には停止位置メモリデータＤＭが記憶されてい
る。

【００２８】停止位置メモリデータＤＭの設定方法は、
予めミシン１の針２を例えば針下位置手前に手動で移動
させておいて、操作スイッチ２２ａを入れると、その時
の実位置データＤＰ１がラッチされて、記憶手段２３に
記憶される。次に針２を針下位置を僅かに過ぎた位置に
手動で移動させておいて、再び操作スイッチ２２ｂを入
れると、その時の実位置データＤＰ２がラッチされて、
記憶手段２３の上記とは別の領域に記憶される。記憶手
段２３はＥＥＰＲＯＭなどの電源ＯＦＦの状態において
も記憶データを失うことのないメモリで構成されてい
て、一度設定した実位置データＤＰ１，ＤＰ２を保持し
続けるものである。

【００２９】実位置データＤＰは、Ｚ相パルスＺでリセ
ットされた後、ミシン針２の針下位置までカウントした
カウンタ値である。

【００３０】そこで、この針下位置のカウント値を記憶
しておけば、実位置データＤＰが記憶された停止位置メ
モリデータＤＭ１とＤＭ２の範囲内の場合、その位置は
必ず針下位置近傍となる。

【００３１】また、実位置データと停止位置メモリデー
タの領域内判定は、針２の針下位置近傍を検出する信号
出力となる。

【００３２】このように記憶された停止位置メモリデー
タＤＭ１，ＤＭ２は、停止位置出力部へ渡されて、停止
位置データＤＳ１，ＤＳ２として判定手段１４へ出力さ
れる。

【００３３】また上記同様に、図７では省略したが別の
スイッチなどによって記憶手段２３の他の領域へ、上記
設定方法で針上位置のデータ（ＤＭ３，ＤＭ４）も記憶
され、停止位置データＤＳ３，ＤＳ４として判定手段１
４に出力される。判定手段１４では、この両方のデータ
から、実位置データＤＰがＤＳ１〜ＤＳ２の範囲内であ
れば針下位置信号ＮＤを出力して、また実位置データＤ
ＰがＤＳ３〜ＤＳ４の範囲内であれば針上位置信号ＮＵ
を出力する。

【００３４】図５は判定信号の出力フローを示すもの
で、（Ｓ１）で、ＤＳ１≦ＤＰ≦ＤＳ２が判定されて針
下信号ＮＤが判定され、続いて（Ｓ２）でＤＳ３≦ＤＰ
≦ＤＳ４が判定されて針上信号ＮＵが判定されるもので
ある。なお図６は、その判定信号の出力タイミングを示
すものである。

【００３５】この針下位置信号ＮＤと針上位置信号ＮＵ
は、共にモータ制御手段２０へ入力される。 一方、作
業者が操作するペダル１９が踏み込み状態から中立状態
に戻されると、速度指令ＰＤは”０”となり、続いてペ
ダルの中立状態を検出して停止指令ＰＳがモータ制御手
段２０に出力される。

【００３６】モータ制御手段２０はマイクロコンピュー
タ（ＣＰＵ）で制御されるブロックで、図４のタイムチ
ャートに示すように速度指令ＰＤ＝０を検出すると、モ
ータ３の回転数Ｎを高速回転ＮＰから低速回転ＮＬまで
減速させる。減速後ミシンの速度Ｎは超低速の速度ＮＬ
となり定速度で回転する。

【００３７】低速度ＮＬに達するまで待って、低速度Ｎ
Ｌに達すると減速を停止して、ＮＬ速で定速回転をさせ
る。

【００３８】ここで、ペダルの中立状態を示す停止指令
ＰＳがモータ制御手段２０に出力される場合は、停止位
置として針下位置信号ＮＤが選ばれて、針下位置信号Ｎ
Ｄの出力タイミングに同期して速度信号Ｖ＝０がドライ
バに出力されてモータ３は停止する。この場合超低速Ｎ
Ｌであるため、ミシン針２は容易にＤＳ１〜ＤＳ２の範
囲内に停止できる。

【００３９】さらに、作業者が、足でペダル１９を逆方
向へ踏み戻した場合は、ピットマンロッド２５を逆方向
へ変位させる。この逆変位をペダルセンサ１２で検出し
て、ペダル踏戻指令ＰＵを得る。モータ制御手段２０は
速度指令ＮＬでモータ３を超低速で回転させる。なお、
ペダル踏戻指令ＰＵがモータ制御手段２０に出力される
場合は、停止位置として針上位置信号ＮＵが選ばれて、
針上位置信号ＮＵの出力タイミングに同期して速度信号
Ｖ＝０がドライバに出力されてモータ３は停止する。こ
の場合超低速ＮＬであるため、ミシン針２は容易にＤＳ
３〜ＤＳ４の範囲内に停止できる。なお、針上位置へ停
止する際は、糸切り器２１で糸切り動作を終了し、針２
が上で停止していることから、作業者は容易に縫い上げ
た布をミシン１から取り出すことができる。

【００４０】以上のように上記実施例によれば、従来必
要であった針位置検出器は不要となり、モータ３に内蔵
されているエンコーダ４で、モータの実位置データＤＰ
を検出して、予め設定済みの停止位置データＤＳと比べ
て、従来と同様の幅のある信号として、針下位置信号Ｎ
Ｄと針上位置信号ＮＵを得て、簡単な制御で停止位置幅
内へラフに停止させることができる。したがって、制御
装置自身を極めて簡単な小型で軽量なものにできると共
に、停止位置や信号幅を簡単に調整できる安価なミシン
駆動装置を実現できる。

【００４１】また、停止位置設定手段１１の記憶手段２
３には実位置データＤＰを記憶する機能を備えており、
これによって停止位置や信号幅を容易に設定できて、従
来の検出器取り付け調整に要した工数を改善するものと
なる。

【００４２】さらに、エンコーダ４は、密閉構造である
ため、布ぼこりなどの粉塵がエンコーダ内に入り込むこ
とはなく、高速で回転させても、従来の検出器のような
信頼性を損ねることはない。

【００４３】なお、本実施例においてはモータ３はミシ
ン軸に設けたが、ベルトなどを介してミシン軸を駆動す
るものであってもかまわない。また、エンコーダ４はモ
ータ３と分離された構成のものであってもよい。さら
に、上記実施例においては、記憶手段２３へ記憶するデ
ータは実位置データＤＰから設定するものとしたが、設
定器などから設定する構成のものであってもかまわな
い。すなわち本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、
これらを本発明の範囲から排除するものではない。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、モータで駆動されるミ
シン針を、所定の範囲内にあるように停止すると共に、
モータが内蔵するエンコーダを有効に利用して、特別な
検出器の組み込み位置合わせなどの微調整を必要とせ
ず、従来の検出器と同様に針の停止位置及びその範囲を
精度良く設定することができる。また、一定の定められ
た低速の速度からラフな停止処理を行っても、その近傍
に停止することができるため、極めて簡単で安価なミシ
ン駆動装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すブロック図。

【図２】その方向判別原理を示すものであって、（ａ）
は回路図、（ｂ）はタイミングチャート図を示す。

【図３】その４逓倍方向判別原理を示すものであって、
（ａ）は回路図、（ｂ）はタイミングチャートを示す。

【図４】そのミシンの動作を示すタイムチャート。

【図５】その判定信号の出力方法を示すフローチャー
ト。

【図６】その判定信号を示すタイミングチャート。

【図７】その停止位置設定手段を示すブロック。

【符号の説明】

１ ミシン ２ 針 ３ モータ ４ エンコーダ ７ 方向判別手段 ９ 計数手段 １１ 停止位置設定手段 １２ ペダルセンサ １４ 判定手段 １７ ４逓倍回路部 １９ ペダル ２０ モータ制御手段 ２１ 糸切り器 ２２、２２ａ，２２ｂ スイッチ ２３ 記憶手段 ２４ 記憶データ出力部

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ミシンの停止位置が所定の範囲内にある
   ように定められたミシンの駆動装置において、 ミシン針を駆動するモータと、 モータの回転位置を検出する位相差パルスと１回転当り
   １つのＺ相パルスを出力するエンコーダと、 エンコーダの位相差パルスからモータの回転方向を判別
   する方向判別手段と、 上記Ｚ相パルスでリセットされ、エンコーダの位相差パ
   ルスのパルス数を計数してモータの実位置データを検出
   する計数手段と、 前記所定の範囲における上限と下限の停止位置データが
   予め設定されている停止位置設定手段と、 上記実位置データが前記所定の範囲内であるか否かを判
   定して、ミシン針の位置を示す針位置信号を求める判定
   手段と、 ペダルセンサからの停止指令を受けてモータを減速させ
   て、所定速以下で上記針位置信号が発生されるタイミン
   グ位置でモータを停止させるモータ制御手段とを備えた
   ことを特徴とするミシン駆動装置。
2. 【請求項２】 モータ制御手段が、ペダルセンサの停止
   指令を受けて所定の速度までモータを減速させ、この所
   定速度を維持させた後、針位置信号が発生されるタイミ
   ング位置でモータを停止させるものである請求項１記載
   のミシン駆動装置。
3. 【請求項３】 停止位置設定手段は、針上位置における
   上限と下限の停止位置データと針下位置における上限と
   下限の停止位置データとを設定できるものであって、停
   止位置設定手段に設定された停止位置データを選択する
   停止位置選択手段を有する請求項１または２記載のミシ
   ン駆動装置。