JP5408946B2

JP5408946B2 - ミシン

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Publication number: JP5408946B2
Application number: JP2008251439A
Authority: JP
Inventors: 政典温品; 義彦窪田
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2028-09-29
Also published as: CN101713126A; CN101713126B; JP2010081986A

Description

本発明は、ミシンモータを駆動源とする糸切り機構を備えるミシンに関する。

従来のミシンには、図４〜図９に示すように、固定メス（図示略）と、往復回動を行って固定メスとの協働により縫い糸の切断を行う動メス（図示略）と、往復回動を行って動メスに切断動作を伝えるメス駆動腕１０１と、駆動軸としての下軸１１４を通じてミシンモータにより回転駆動されると共に外周にカム溝１０２ａが形成された円筒状の糸切りカム１０２と、糸切りカム１０２のカム溝１０２ａに係合可能な従節体としてのコロ１０３を備えメス駆動腕１０１に支持されてメス駆動腕１０１をカム溝１０２ａに従って回動させるコロ腕１０４と、コロ腕１０４を通じてコロ１０３がカム溝１０２ａに係合しない退避位置から係合する係合位置への切り換え動作を付与するクラッチ部材１０５と、クラッチ部材１０５の切り換え動作の駆動源となるアクチュエータとしての糸切りソレノイド１０６と、コロ１０３が退避位置にある時にコロ腕１０４と係合して動メスの往動の回動を禁止するストッパ１０７とを有する糸切り装置１００を備えているものがある（例えば、特許文献１参照）。

上記メス駆動腕１０１は、一端部側でミシン機枠に固着された基台Ｐに支軸１０８により回動可能に支持されており、他端部はリンク部材１０９を介して動メスに連結されている。また、メス駆動腕１０１は、復帰バネとしてのねじりコイルバネ１１０により一方の回動方向（図６及び図７における時計方向）に付勢されている。
糸切りカム１０２はいわゆる溝カムであり、その外周面にコロ１０３が係合可能なカム溝１０２ａが形成されている。かかる糸切りカム１０２は、ミシンモータにより主軸と同期回転を行う下軸に固定支持されており、動メスと縫い針との干渉を防止できるように縫い針の上下動と糸切り装置１００との同期を図ることが可能となっている。
コロ腕１０４は、メス駆動腕１０１に支持軸１０４ｂより揺動可能に支持されており、当該揺動によりその揺動端部に設けられたコロ１０３が糸切りカム１０２に対して接離移動し、カム溝１０２ａに対する係合可能な係合位置と係合不能な退避位置とを切り換えることを可能としている。また、コロ腕１０４はメス駆動腕１０１に支持されていることから、コロ１０３がカム溝１０２ａに係合すると、カム溝１０２ａの形状に従ってコロ腕１０４と共にメス駆動腕１０１が回動動作を行うようになっている。また、上述のように動メスと縫い針との干渉を防止するため、カム溝１０２ａの形状は、縫い針が動メスの回動経路よりも上昇してから動メスが往復回動するように形成されている。そして、リンク部材１０９を介して動メスに往復回動動作が付与されて縫い糸の切断が行われる。また、このコロ腕１０４は、復帰バネとしてのねじりコイルバネ１１１により、通常はコロ１０３がカム溝１０２ａに対して係合しない退避位置となる揺動方向に付勢されている。そして、コロ腕１０４の基端部側には、ねじりコイルバネ１１１に抗してコロ１０３を係合位置まで移動させるための押圧力が入力される押圧部１０４ａが設けられている。

クラッチ部材１０５は、その中間で支軸１１２により基台Ｐに回動可能に軸支されており、その一端部はコロ腕１０４の押圧部１０４ａに押圧動作を付与する入力部１０５ａが設けられ、他端部は糸切りソレノイド１０６が連結されてねじりコイルバネ１１０の付勢力に抗して反時計方向の回動動作が付与されるようになっている。
このクラッチ部材１０５は、支軸１１２に復帰バネとしてのねじりコイルバネ１１３が設けられ、入力部１０５ａをコロ腕１０４の押圧部１０４ａから離間させる時計方向に付勢している。糸切りソレノイド１０６は、かかるねじりコイルバネ１１３の弾性力に抗して入力部１０５ａがコロ腕１０４の押圧部１０４ａを押圧する方向にクラッチ部材１０５を回動させる。
また、メス駆動腕１０１は、コロ１０３が待避位置にある場合に動メスの往動を阻止できるようにコロ腕１０４が後述するストッパ１０７の凹状部１０７ａに嵌合することで動メスの回動動作を禁止する定位置保持状態にあり、クラッチ部材１０５がコロ腕１０４を回動させることでストッパ１０７に対するコロ腕１０４の嵌合状態を解除することができる。つまり、クラッチ部材１０５は、コロ１０３の退避位置から係合位置への切り換え動作の付与と、メス駆動腕１０１の定位置保持状態の解除とを行う機能を有している。なお、このようにコロ１０３が待避位置にある場合に動メスの往動を阻止するのは、上述の特許文献１に記載があるように、動メスによる縫い糸の切断が不十分であった場合に、作業者が布を取り出すと未切断の糸に引かれて動メスが針落ち位置まで引き出されてしまうのを防止するためである。

図８はストッパ１０７によりメス駆動腕１０１の回動が規制された状態を示す斜視図、図９はストッパ１０７によりコロ１０３がカム溝１０２ａに係合した状態を維持するようにコロ腕１０４の揺動が規制された状態を示す斜視図であり、いずれもメス駆動腕１０１の図示を省略している。
ストッパ１０７は、ミシンフレーム内に固定支持されており、メス駆動腕１０１の回動を規制する凹状部１０７ａと凹状部１０７ａに隣接する当接端部１０７ｂとを備えている。かかるストッパ１０７の凹状部１０７ａは、コロ腕１０４が糸切りカム１０２から離間する方向に凹むように略コ字状に形成されており、コロ腕１０４の揺動端部が嵌合可能な幅に設定されている。そして、図８に示すように、凹状部１０７ａにコロ腕１０４が嵌合していると、動メスによる縫い糸の切断が不十分であった場合に、作業者の布の取り出しによる動メスの引出しが行われようとしても、コロ腕１０４の側縁部がストッパ１０７の凹状部１０７ａにおける側縁部１０７ｃ（図９に示す）に当接してメス駆動腕１０７の図６及び図７における反時計方向へ回動が規制された状態となる。
上記規制状態において、コロ腕１０４のコロ１０３は糸切りカム１０２から離間した状態にあり、カム溝１０２ａに対して非係合状態にある。かかる状態において、図９に示すように、ねじりコイルバネ１１１に抗してコロ腕１０４を糸切りカム１０２側に揺動させると、コロ１０３がカム溝１０２内に嵌合して係合状態となると共に、コロ腕１０４の揺動端部は凹状部１０７ａから脱してメス駆動腕１０１の回動規制状態が解除される。この状態で下軸１１４が回転してコロ１０３がカム溝１０２ａに沿って図９の矢印Ｓ方向に摺動しメス駆動腕１０１がコイルバネ１１０の付勢力に抗して反時計方向に回動すると、その回動力がリンク部材１０９を介して動メスに伝達され動メスにより糸さばきが行われる。この状態からさらに下軸１１４が回転してコロ１０３がカム溝１０２ａに沿って図９の矢印Ｒ方向に移動してメス駆動腕１０１を時計方向に回動させると、その回動力がリンク部材９を介して動メスに伝達され動メスによる縫い糸の切断が行われるとともに、コロ腕１０４が凹状部１０７ａに嵌合し、メス駆動腕１０１の回動が規制された状態に戻すことができる。

図１０は、ミシンの主軸に設けられた上位置センサ、下位置センサの検出信号及びソレノイド１０６の駆動信号と、コロ１０２のカム溝１０２ａに沿う移動軌跡との関係を示したタイミングチャートである。
上記上位置センサは縫い針が針板よりも上方に位置するときの所定の主軸角度（針棒の上死点を0°とした場合の35°）でＯＮ信号を出力し、下位置センサは縫い針が針板よりも下方に位置するときの所定の主軸角度（210°）でＯＮ信号を出力する。さらに、ミシンの主軸には、ミシンの回転速度を検出してそれぞれ位相の９０°異なるＡ相信号とＢ相信号とからなる速度信号を出力する速度検出センサが設けられているとともに、ミシンの操作ペダルには、オペレータによるペダル操作を検出するためのペダルセンサが設けられている。そして、従来のミシンは、これらのセンサ出力に基づいて糸切り装置１００の動作制御及びミシンモータの停止制御を行う不図示の制御装置が設けられている。

これらをふまえてミシンの動作を説明する。まず、縫製中は、メス駆動腕１０１は図６及び図８の位置にあり、コロ腕１０４はストッパ１０７の凹状部１０７ａに嵌合してメス駆動腕１０１は回動が規制された状態にあると共に、コロ１０３は糸切りカム１０２のカム溝１０２ａに係合していない状態にある。このため、動メスは待機位置を維持している。
そして、ミシンの操作ペダルの踏み返し操作によりペダルセンサから糸切り指令信号が制御装置に入力され、速度検出センサによりミシンの回転速度が糸切り動作が可能な低速になったことが検出されるとともに、下位置センサにより、主軸角度210°の時点で縫製の最終針における下位置が検出されると、糸切りソレノイド１０６が作動してクラッチ部材１０５を反時計方向に回動させる（図７）。これにより入力部１０５ａがコロ腕１０４の押圧部１０４ａを押圧し、コロ腕１０４をねじりコイルバネ１１１に抗して揺動させる。これにより、コロ腕１０４がストッパ１０７の凹状部１０７ａの外部に移動し、メス駆動腕１０１は凹状部１０７ａによる回動規制状態が解除されると共に、コロ１０３が前進してカム溝１０２ａに対して係合状態となる（図９）。

回動規制状態が解除されたメス駆動腕１０１は、主軸角度270°の時点でコロ１０３がカム溝１０２ａ沿って図９の矢印Ｓ方向に移動することにより反時計方向に回動を開始する。そして、これにより、動メスに糸さばきのための前進方向の回動が行われる。
さらにミシンモータは低速で糸切りカム１０２の回転を行い、およそ主軸角度340°の時点でカム溝１０２ａに沿ってコロ１０３が図９の矢印Ｒ方向に移動を開始する。これにより、カム溝１０２に対応してメス駆動腕１０１も回動動作を行うこととなる。その結果、動メスには後退方向の回動動作が付与され、縫い糸が切断される。
そして、主軸が35°の位置まで回転すると上位置センサがＯＮ信号を出力し、これに基づいて糸切りソレノイド１０６の駆動がオフされるとともにミシンモータの停止制御が行われる。なお、ミシンモータはＤＣブラシレスモータからなるサーボモータであり、停止制御の際には逆回転方向にトルクを出力させて制動をかける制御が行われる。そして、ミシンモータは停止制御により、だいたい主軸角度50°の位置で停止する。
一方、糸切りカム１０２のカム溝１０２ａの終端（主軸角度で40°の位置）は、コロ腕１０４がストッパ１０７の凹状部１０７ａに嵌合可能な位置まで戻すように形成されており、主軸が40°を通過する際に、コロ腕１０４がねじりコイルバネ１１１によりストッパ１０７の凹状部１０７ａに嵌合し、コロ１０３がカム溝１０２ａから抜けて非係合状態となる。
これにより、ミシンモータの停止制御及び糸切り制御が完了する。
実公平０３−０２７５８２号公報

ところで、上述のように上記従来のミシンにあっては、縫い針と動メスとの干渉を避け、動メスと縫い針の動作の同期をより確実に図れるようにするために、ミシンモータにより回転される糸切りカム１０２を利用してメス駆動を行っている。
そして、糸切り装置１００による糸切断後は、縫製が終了した布を取り出し易くするため、及び布への余分な針落ち穴の形成を防ぐために、上位置センサによる上位置検出直後の主軸角度約５０°の位置に停止するように、速やかに主軸を停止させる必要がある。このため、サーボモータを用いたミシンモータの停止制御の際には、前述したように上位置検出後逆転トルクが発生するように制御して制動を行っていた。
しかしながら、例えば、動メスが縫い糸を挟み込む、或いは釜に糸が絡む等、不慮の原因により縫糸の切断時のミシンモータのトルクの負荷が大きくなると、ミシンモータの惰性回転によるトルクと停止制御による逆転トルクとのバランスが崩れ、逆転制動によってミシンモータが実際に逆回転を行ってしまう場合があった。
一方、従来のミシンの糸切り装置１００には、コロ１０３が待避位置にある場合に動メスの往動を阻止するためのストッパ１０７が設けられている。上述したように、このストッパ１０７には、メス駆動腕１０１の側縁部を当接させて動メスの回動動作を禁止する側縁部１０７ｃ（図９に示す）が形成されている。この側縁部１０７ｃを形成するために、ストッパ１０７には、必然的に、当接端部１０７ｂが形成されている。そして、この当接端部１０７ｂは、コロ腕１０４がストッパ１０７の凹状部１０７ａの外部に移動した後も、主軸角度３００°〜１０°の所定の角度範囲Ｔ（図１０参照）において、コロ腕１０４の下方に位置しており、また、当接端部１０７ｂの高さは、糸切りソレノイド１０６がオフされてコロ腕１０４の押圧部１０４ａに対するクラッチ部材１０５の入力部１０５ａの押圧が解除されてもコロ１０３をカム溝１０２ａ内に維持し得る高さに形成されており、コロ１０３をカム溝１０２ａに対する係合位置に保持するようになっている。
そのため、糸切り時にミシンモータに上述した逆回転が発生すると次のような不具合が発生することがあった。
すなわち、例えば、かかる逆回転が、糸切りソレノイド１０６がオフになった直後、換言すれば、上位置センサによる上位置検出直後に発生して、主軸角度が上述した所定の角度範囲Ｔ内となるまでミシンモータが逆回転した後に停止してしまうと、糸切りソレノイド１０６のオフによりコロ腕１０４がストッパ１０７の凹状部１０７ａ内に戻るよりも早く、糸切りカム１０２が逆転して、再度、コロ腕１０４が当接端部１０７ｂの下方に移動して、コロ腕１０４と当接端部１０７ｂとの当接によりコロ１０３とカム溝１０２ａとの係合状態が維持されたままとなってしまう。さらに、カム１０２が設けられている下軸は主軸の二倍速で回転を行なっているため、図１０に示すようにコロ腕１０４が当接端部１０７ｂとの当接状態から解除される期間はおよそ110°程度しかなく、次の縫製時に、通常の縫製速度でミシンモータの駆動が開始されてしまうと、コロ腕１０４はストッパ１０７の凹状部１０７ａに戻ることが困難となり、メス駆動腕１０１や動メスが激しく往復回動を行うこととなり、ミシンモータに対する過剰なトルク負荷で緊急停止となったり、糸切り装置１００が破壊されてしまったり、ミシンの針と動メスが干渉して針折れが発生するというという問題があった。

本発明は、ミシンモータの逆回転により糸切り装置が解除されずに縫製が開始されることを防止することをその目的とする。

請求項１記載の発明は、往復の回動動作により縫い糸の切断を行う動メスと、ミシン主軸を駆動するミシンモータにより回転駆動が行われる糸切りカムと、回動動作を行うことで前記動メスに切断動作を付与するメス駆動腕と、前記メス駆動腕上で、前記糸切りカムに対して係合する係合位置と係合しない退避位置との間を移動可能に支持された従節体と、前記メス駆動腕を前記動メスの回動動作を禁止する定位置に保持すると共に、当該定位置保持状態が解除されると前記従節体を前記係合位置に保持するストッパと、前記ストッパによるメス駆動腕の定位置保持状態を解除するクラッチ部材と、前記クラッチ部材の定位置保持状態解除動作を付与するアクチュエータと、前記アクチュエータの駆動タイミングを定める前記ミシンの主軸角度を検出する下位置センサと、前記動メスによる縫い糸の切断後における前記ミシンモータの停止制御の開始タイミングを定める前記ミシンの主軸角度を検出する上位置センサと、前記下位置センサの検出に基づいて前記アクチュエータを駆動させる糸切り制御手段と、前記上位置センサの検出に基づいて前記ミシンモータの停止制御を行う停止制御手段とを備えるミシンにおいて、前記ミシンモータ又は前記ミシン主軸の逆回転を検出する逆回転検出手段と、前記ミシンモータの停止制御が開始された後に、前記逆回転検出手段及び前記上位置センサにより、前記上位置センサにより検出される主軸角度より手前まで前記ミシンモータ又は前記ミシン主軸が逆回転されたことを検出するエラー検出手段と、前記エラー検出手段による検出がなされたときにはエラー報知を行う報知制御手段と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記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記エラー報知後のミシンモータの駆動を禁止する駆動禁止制御手段を備えることを特徴とする。
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記従節体が前記糸切りカムとの係合を終える主軸角度の通過を検出する糸切り完了位置センサと、前記エラー報知後のミシンモータの最初の駆動時に、前記糸切り完了位置センサによる検出が行われるまで縫製時よりも低速度でミシンモータの駆動を行わせる低速制御手段とを備えることを特徴とする。

請求項１記載の発明は、ミシンモータの停止制御が開始された後に逆回転検出手段により上位置センサにより検出される主軸角度より手前までミシンモータ又はミシン主軸が逆回転が検出されたことの検出を行い、検出されたときにはエラー報知を行うので、逆回転の発生による糸切り装置のカムの係合解除がなされていない可能性があることを速やかにオペレータに認識させることができ、カム係合状態でのミシンモータの駆動開始による、過剰なトルク負荷の発生、糸切り装置の破壊や針折れなどをより効果的に防止することが可能となる。

請求項２記載の発明は、エラー報知後のミシンモータの駆動が禁止されるので、カム係合状態でのミシンモータの駆動開始による過剰なトルク負荷の発生、糸切り装置の破壊や針折れなどをさらに効果的に防止することが可能となる。

請求項３記載の発明は、エラー報知後のミシンモータの最初の駆動時に、糸切り完了位置センサによる検出が行われるまで所定の低速度でミシンモータの駆動を行わせるので、カムの係合が解除されてない場合であっても、次の縫製時に解除させることができ、カム係合状態でのミシンモータの駆動開始による過剰なトルク負荷の発生、糸切り装置の破壊や針折れなどをさらに効果的に防止することが可能となる。

本発明の実施形態たるミシン１０について図１〜図３に基づいて説明する。なお、このミシン１０は、前述した従来のミシンと同じ糸切り装置１００を搭載しているので、当該糸切り装置１００の説明は前述の記載を引用するものとする。
図１はミシン１０の構成を示すブロック図である。図示のように、ミシン１０は、ミシンフレーム内に平行に配置されたミシン主軸としての上軸（図示略）及び下軸１１４を回転させるミシンモータ１１と、ミシンフレームのベッド部内に配置された糸切り装置１００と、上軸により縫い針の上下動を行う上下動機構（図示せず）と、下軸１１４により回転動作を行う釜機構（図示せず）と、上軸に設けられ上位置の検出を行う上位置センサ１２と、上軸に設けられ上位置の検出を行う下位置センサ１３と、後述するミシンの各種の制御において必要となる設定入力を行うための操作パネル１４と、エラー発生時にオペレータに報知を行う報知手段としての表示器１５と、ミシンモータ１１の回転速度及び回転方向を検出するエンコーダ１６と、オペレータによる不図示の操作ペダルの前踏み操作、踏み込み操作、踏み返し操作に基づいて、回転指令信号、速度指令信号、糸切り指令信号をそれぞれ出力するペダルセンサ１７と、ミシン１０の各種制御を行う制御装置２０とを備えている。
なお、各センサ１２，１３及び操作パネル１４は図示しないインターフェイスを介して制御装置２０に接続されており、ミシンモータ１１はミシンモータ駆動回路３１、糸切りソレノイド１０６はアクチュエータ駆動回路３２，表示器１５は表示駆動回路３３を介して制御装置２０に接続されている。
また、上述した針上下動機構及び釜機構は周知のものと同様であるため、その詳細説明は省略する。

上位置センサ１２及び下位置センサ１３が設けられた上軸は、縫い針の一回の上下動につき一回転を行う。そして、縫い針が上死点にあるときの上軸角度を0°とした場合に、上位置センサ１２は上軸角度35°でＯＮ信号を出力し、80°まで出力し続けるようになっている。かかる上位置センサ１２は、動メスによる縫い糸の切断後におけるミシンモータ１１の停止制御の実行開始のタイミングを決定するためのミシンの主軸角度を検出するセンサであり、ＯＦＦ状態からＯＮ信号が検出された瞬間がトリガーとなる。
また、下位置センサ１３は上軸角度210°でＯＮ信号を出力し、250°まで出力し続けるようになっている。かかる下位置センサ１３は、糸切りソレノイド１０６を作動させるタイミングを決定するためのミシンの主軸角度を検出するセンサであり、ＯＦＦ状態からＯＮ信号が検出された瞬間がトリガーとなる。
ミシンモータ１１のエンコーダ１６は、ミシンモータ１１の出力軸に連結され、ミシンモータ１１の角度変化に応じてミシンの回転速度を検出してそれぞれ９０°（1/4周期）位相の異なるＡ相信号とＢ相信号とからなるパルス信号を出力し、ＣＰＵ２１は、当該パルス信号をカウントすることにより主軸角度及び回転速度を検出することができるとともに、Ａ相信号とＢ相信号との位相差を判別することにより、ミシンの回転方向を検出することができる。

操作パネル１４は、オペレータによる各種の入力ボタンが設けられており、縫製の開始や停止、糸切りの実行等の指示入力を行ったり、縫製時のミシンモータ速度、糸切り時のミシンモータ速度等の設定入力を行うことができる。

制御装置２０は、ミシンモータ１１及び糸切りソレノイド１０６について所定の制御プログラムに従って各種制御を実行するＣＰＵ２１と、各種制御を実行するためのプログラムや各種制御に要するデータが格納されたＲＯＭ２２と、各種制御を行うための処理の作業領域となるＲＡＭ２３と、各種設定データが記録され、記録内容の書き込み／消去が可能な記憶手段であるＥＥＰＲＯＭ２４とを備えている。

次に、図２のフローチャートと前出の図１０のタイミングチャートを参照して、ＣＰＵ２１がＲＯＭ２２に記録されたプログラムによって実行するミシンの制御について説明する。
まず、縫製開始のための操作ペダルの前踏み操作が行われると、ペダスセンサ１７は制御装置２０に対して回転指令信号を出力する。一方、制御装置２０のＣＰＵ２１は、回転指令信号を検出すると（ステップＳ１）、ミシンモータ駆動回路３１を通じてミシンモータ１１を起動すると共に、操作ペダルの踏み込み量に基づいて決定される速度指令信号に従って回転駆動を行うようにミシンモータの速度制御を実行する（ステップＳ２）。また、操作ペダルの中立操作が行われるとペダルセンサ１７は制御装置２０に対して出力していた回転指令信号の出力を停止し、ＣＰＵ２１は、回転指令信号の出力停止を検出すると（ステップＳ１）、ミシンモータ１１を停止させる（ステップＳ３）。

次いで、上述したミシンモータ１１の駆動時或いは停止時において、ＣＰＵ２１は、操作パネル１４からの糸切り実行の指示入力の有無を判定し（ステップＳ４）、指示入力がない場合には処理をステップＳ１に戻す。また、糸切りの指示入力があったときには、ＣＰＵ２１は、下位置センサ１３の出力とミシンモータ１１のエンコーダ１６からのパルス信号の出力とを監視し（ステップＳ５）、下位置センサがＯＦＦ状態またはミシンモータの速度が所定の低速以上の場合には処理をステップＳ１に戻す。また、下位置センサ１３のＯＮ状態（図１０：210°参照）、かつ、その時のミシンモータの速度が所定の低速未満（例えば、250rpm）であることを検出すると、ＣＰＵ２１は、ミシンモータ駆動回路３１を通じて、予め設定された糸切り時のミシンモータ速度に従って回転駆動を行うようにミシンモータの速度制御を実行すると共に、アクチュエータ駆動回路３２を通じて糸切りソレノイド１０６を作動（オン）させる（ステップＳ６）。これにより、コロ腕１０４がクラッチ部材１０５に押圧されてストッパ１０７の凹状部１０７ａから解放されると共にコロ１０３が糸切りカム１０２のカム溝１０２ａに対する係合位置に移動する。そして、コロ１０３がカム溝１０２ａに係合し、ミシンモータ１１の駆動により糸切りカム１０２が回転し、コロ１０３の矢印Ｓ方向（図９参照）への移動を通じてメス駆動腕１０１が回動し、動メスによる往復回動が行われて縫い糸の切断が行われる。なお、この時、主軸角度で３００°〜１０°の角度範囲Ｔ（図１０参照）においてコロ腕１０４の上面端部がストッパ１０７の当接端部１０７ｂの下方に位置することになる。

そして、上記糸切り制御の実行時には、ＣＰＵ２１は、上位置センサ１２の出力を監視する（ステップＳ７）。そして、上位置センサ１２のＯＮ状態が検出されると（図１０：35°参照）、ＣＰＵ２１は、糸切りソレノイド１０６を非作動（オフ）とするとともにミシンモータ１１に対する停止制御を開始する（ステップＳ８）。

ここで、停止制御について説明する。ミシンモータ１１は前述のようにサーボモータであり、エンコーダ１６の出力によりモータ速度を求め、ＣＰＵ２１の指令速度との偏差に応じた速度フィードバック制御を行う。この点は、縫製時も同様である。
一方、停止制御の場合には、予め減速の速度変化パターンがＥＥＰＲＯＭ２４内に登録されており、かかる速度パターンとエンコーダ１６の検出速度との偏差に基づいてミシンモータ１１を減速し所定の上位置角度（主軸角度５０°）を中心とする所定角度範囲内（例えば、５０°±５°）で停止させる点が縫製時の制御と異なっている。一般的に、厳密な停止角度が要求されるモータの停止制御においては、モータの速度の低下にともなって停止位置に偏差が生じようとした場合には、実際にモータに逆転をさせてでも目的の停止位置に停止させる位置制御優先の逆転制動を行っている。しかしながら、このような逆転制動を、それほど厳密な停止角度が要求されないミシンの糸切り後の上位置停止に適用すると、ミシンモータ１１を逆転させずに停止させた場合と比較して逆転のために（例え、数ｍseｃといえども）余分な時間を浪費して、効率的な縫製が実現できなくなる。従って、ミシンの糸切り時の停止制御においては、速やかな停止が実現するように、速度制御のみで所定の上位置角度範囲に停止させる制御が行われる。即ち、糸切りの実行時に糸挟みや糸絡みなどのトルク負荷が増大するような事態が生じない通常の負荷状態であれば、ミシンモータ１１の速度は減速速度パターンよりも速くなり、その偏差はある程度大きくなるので、このような偏差を見越して速やかに減速できるような数値に速度フィードバックゲインは設定されている。そして、かかる速度フィードバックゲインに従って、逆回転方向にトルク出力が行われるように制御が行われ、これがブレーキとなってミシンモータ１１は速やかに予定された上軸角度で停止させることができる。

ところが、糸切りの実行時に糸挟みや糸絡みなどのトルク負荷が増大するような事態が発生すると、偏差は予定されている値よりも小さくなるため、上述のように速やかにブレーキを働かせるように設定された速度フィードバックゲインで逆回転方向のトルク制御が行われると、実際にミシンモータ１１に逆転を生じてしまう場合がある。そして、ミシンモータ１１の糸切り後の停止制御時には、位置制御を行っていないから、ストッパ１０７の当接端部１０７ｂとコロ腕１０４との当接により、コロ１０３とカム溝１０２ａとの係合状態が維持されたままであったとしても、ミシンモータ１１の速度が０になった時点で停止することになる。
従って、ＣＰＵ２１は、エラー検出手段として、糸切り後の停止制御の開始後はミシンモータ１１の逆転が発生して上位置センサ１２によって検出される主軸角度（35°）より手前までミシンモータ１１が逆回転をしていないかを検出する。また、ＣＰＵ２１は、エラー報知手段として機能して、エラーが検出時にはエラー報知を実行するよう表示器１５を制御する。

なお、逆回転の検出は、上位置センサ１２の出力がＯＮ状態からＯＦＦ状態になった時における逆転の有無の監視により行う。つまり、上位置センサ１２のＯＮ状態が検出されて上軸が35°に到達してから、再度上位置センサ１２のＯＦＦ状態が検出されたときに逆回転が発生していると、上軸の停止角度は35°より手前となるため上位置センサ１２のＯＮ状態からＯＦＦ状態の切り替わり時にミシンモータの逆回転を監視することで、糸切りソレノイド１０６がオフになっているにもかかわらず、コロ１０３とカム溝１０２ａとの係合状態が維持されたままミシンモータ１１が停止していることを検知することが可能となっている。なお、ここではエンコーダ１６が「逆回転検出手段」として機能する。なお、上位置センサ１２は上軸角度が80°を超えた場合にもＯＦＦ状態となるが、この時、逆回転は検出されないので、上軸の角度が35°より手前である場合とは区別することができる。
図３は、上位置センサ１２の出力がＯＮ状態からＯＦＦ状態になった時にエンコーダ１６から出力されるＡ相信号とＢ相信号の関係を示したもので、上軸角度が80°を超えて上位置センサ１２の出力がＯＦＦ状態になった場合は、エンコーダ１６から正転状態の信号が出力され、上軸角度が35°を越えて上位置センサ１２の出力がＯＦＦ状態になった場合は、エンコーダ１６から逆転状態の信号が出力されるので、ＣＰＵ２１は、この時のＡ相信号とＢ相信号の関係を判別することでミシン主軸の逆回転を検出することができる。なお、エンコーダをミシン主軸に設けて、ＣＰＵ２１によりミシン主軸の逆回転を検出するようにしても良い。

以上のように、ステップＳ８において停止制御が開始されると、ＣＰＵ２１は、上位置センサ１２がＯＮ状態であるかを判定する（ステップＳ９）。そして、ＯＮ状態のままの時には、エンコーダ１６の出力からミシンモータ１１が停止状態か判定し（ステップＳ１０）、停止しているときにはステップＳ１に処理を戻して次の縫製の開始待ちとなる（図１０：50°参照）。また、停止していないときにはステップＳ９に処理を戻して上位置センサ１２を監視する。かかる過程で、糸切り装置１００のコロ１０３はカム溝１０２ａの終端に到達し、コロ腕１０４がストッパ１０７の当接端部１０７ｂから外れて凹状部１０７ａ内に嵌合する。従って、コロ１０３はカム溝１０２ａから脱して退避位置に戻される（１０：40°参照）。
また、ステップＳ９において、上位置センサ１２のＯＮ状態からＯＦＦ状態の切り替わりが検出されたときには（図１０：二点鎖線参照）、この瞬間におけるエンコーダ１６のＡ相及びＢ相の各パルス信号の位相を比較してミシンモータ１１が逆転しているか否かを判定する（ステップＳ１１）。そして、ミシンモータ１１が逆転していると判定した場合には、ＣＰＵ２１は表示器１５を制御してエラー報知の表示を行う（ステップＳ１２）。そして、この場合も、エンコーダ１６の出力からミシンモータ１１が停止状態か判定し（ステップＳ１３）、停止しているときにはステップＳ１に処理を戻して次の縫製の開始待ちとなる。

以上の処理において、ＣＰＵ２１は、ステップＳ５〜Ｓ６に示すように、下位置センサのＯＮ状態の検出に基づいて糸切りソレノイド１０６を作動させて糸切りを実行する制御を行うことで「糸切り制御手段」として機能する。
また、ＣＰＵ２１は、ステップＳ７〜Ｓ８に示すように、上位置センサのＯＮ状態の検出に基づいてミシンモータの停止制御を行うことで「停止制御手段」として機能する。
また、ＣＰＵ２１は、ステップＳ９，Ｓ１１に示すように、停止制御が開始されてから、上位置センサのＯＮからＯＦＦの切り替え時にミシンモータの逆回転の検出を行うと表示器１５によりエラー報知を実行する制御を行うことで、報知制御手段として機能する。

そして、報知制御手段としての処理が行われることにより、ミシンモータ１１の逆回転の発生による糸切り装置１００の糸切りカム１０２の係合解除がなされていない可能性があることを速やかにオペレータに認識させることができ、カム係合状態でのミシンモータ１１の駆動開始による、過剰なトルク負荷の発生や糸切り装置の破壊をより効果的に防止することが可能となる。

ここで、ミシンモータ１１の逆回転の検出後においてエラー報知を行うだけでなく、ＣＰＵ２１は、それ以降、ミシンモータ１１の駆動を禁止する駆動禁止制御手段としての制御を行っても良い。つまり、上位置センサのＯＮからＯＦＦの切り替わり時に逆回転が発生したということは、糸切り装置１００のコロ１０３が糸切りカム１０２に対する係合状態が解除されていない蓋然性が高く、さらに、動メスと固定メスとの間に糸挟みを生じていたり、これらのメスや釜に糸絡みが発生している場合があることから、これらの点検作業を行うまで、誤って縫製を開始させることを防止でき、カム係合状態でのミシンモータの駆動開始による過剰なトルク負荷の発生や糸切り装置の破壊をさらに効果的に防止することが可能となる。
なお、上記制御を行う場合には、点検後に禁止状態を解除するための解除ボタンを設けても良い。

また、ミシン１０に、コロ１０３が糸切りカム１０２との係合を終える主軸角度（例えば40°）の通過を検出する糸切り完了位置センサを設け、ＣＰＵ２１が、ミシンモータ１１の逆回転の検出後におけるエラー報知後の次の縫製開始時において、上記コロ１０３の係合解除が検出されるまで、低速度でミシンモータ１１を駆動させる低速制御手段としての制御を行っても良い。
ここで糸切り完了位置センサは、コロ１０３が糸切りカム１０２との係合を終える主軸角度の通過が検出可能であれば良く、例えば、上位置センサ１２を糸切り完了位置センサとして用いて、そのＯＮ状態からＯＦＦ状態への切り替わり(80°)まで低速駆動を行わせても良い。
また、上記制御では、ミシンモータ１１の回転速度は、縫製時のミシンモータ速度よりも低速であることが望ましく、例えば、操作パネル１４で設定された糸切り時のミシンモータ速度（糸切りの実行に適した速度）と同じ速度とすることが望ましい。
かかる制御により、糸切り装置１００のコロ１０３が糸切りカム１０２に対する係合状態が解除されていない場合であっても、糸切り装置１００が破壊されない安全な速度でミシンモータ１１が回転を行い、コロ１０３を糸切りカム１０２との係合状態を解除させることができ、カム係合状態でのミシンモータの駆動開始による過剰なトルク負荷の発生や糸切り装置の破壊をさらに効果的に防止することが可能となる。

なお、上記ミシン１０の糸切り制御において、糸絡みや糸挟みによるミシンモータ１１の回転駆動の停止や逆転は発生し得るので、下位置センサ１３のセンサＯＮによる糸切り制御開始時からタイマーで計時を行い、所定時間内に上位置センサのＯＮ状態が検出されない時には、エラー処理を行っても良い。

また、上記ミシン１０では、上位置センサ１２による上位置検出ＯＦＦ時のミシンモータ１１の逆転を検出した場合には、糸切り装置１００のコロ１０３が糸切りカム１０２に対する係合状態が解除されていない蓋然性が高いことから、上位置検出ＯＦＦ時にミシンモータ１１の逆転が検出されると、即時にエラーと判断しているが、その後、さらにミシンモータ１１が正転して上位置検出範囲内に停止してコロ１０３の糸切りカム１０２に対する係合状態が解除される可能性がある。従って、より判定を確実にするために、上位置検出ＯＦＦ時のミシンモータ１１の逆転検出後にミシンモータ１１が停止したときの上位置センサの出力がＯＦＦであった場合のみをエラーとして判断しても良い。

本実施形態たるミシンの構成を示すブロック図である。ミシンの動作制御を示すフローチャートである。上位置センサの出力がＯＮ状態からＯＦＦ状態になった時にエンコーダから出力されるＡ相信号とＢ相信号の関係を示した説明図である。従来のミシンの糸切り装置の斜視図である。従来のミシンの糸切り装置の側面図である。従来のミシンの糸切り装置の糸切りを実行していないときの底面図である。従来のミシンの糸切り装置の糸切りを実行しているときの底面図である。従来のミシンの糸切り装置のカムとストッパとの関係を示す斜視図であり、カムの非係合状態を示す。従来のミシンの糸切り装置のカムとストッパとの関係を示す斜視図であり、カムの係合状態を示す。従来のミシンの糸切り制御及びミシンモータの停止制御時のタイミングチャートである。

符号の説明

１０ミシン
１２上位置センサ（逆回転検出手段、糸切り完了位置センサ）
１３下位置センサ
２１ＣＰＵ（糸切り制御手段、停止制御手段、報知制御手段、駆動禁止制御手段、低速制御手段）
１００糸切り装置
１０１メス駆動腕
１０２糸切りカム
１０３コロ（従節体）
１０５クラッチ部材
１０６糸切りソレノイド（アクチュエータ）
１０７ストッパ
１１１ねじりコイルバネ（復帰バネ）

Claims

往復の回動動作により縫い糸の切断を行う動メスと、
ミシン主軸を駆動するミシンモータにより回転駆動が行われる糸切りカムと、
回動動作を行うことで前記動メスに切断動作を付与するメス駆動腕と、
前記メス駆動腕上で、前記糸切りカムに対して係合する係合位置と係合しない退避位置との間を移動可能に支持された従節体と、
前記メス駆動腕を前記動メスの回動動作を禁止する定位置に保持すると共に、当該定位置保持状態が解除されると前記従節体を前記係合位置に保持するストッパと、
前記ストッパによるメス駆動腕の定位置保持状態を解除するクラッチ部材と、
前記クラッチ部材の定位置保持状態解除動作を付与するアクチュエータと、
前記アクチュエータの駆動タイミングを定める前記ミシンの主軸角度を検出する下位置センサと、
前記動メスによる縫い糸の切断後における前記ミシンモータの停止制御の開始タイミングを定める前記ミシンの主軸角度を検出する上位置センサと、
前記下位置センサの検出に基づいて前記アクチュエータを駆動させる糸切り制御手段と、
前記上位置センサの検出に基づいて前記ミシンモータの停止制御を行う停止制御手段とを備えるミシンにおいて、
前記ミシンモータ又は前記ミシン主軸の逆回転を検出する逆回転検出手段と、
前記ミシンモータの停止制御が開始された後に、前記逆回転検出手段及び前記上位置センサにより、前記上位置センサにより検出される主軸角度より手前まで前記ミシンモータ又は前記ミシン主軸が逆回転されたことを検出するエラー検出手段と、
前記エラー検出手段による検出がなされたときにはエラー報知を行う報知制御手段とを備えることを特徴とするミシン。
前記エラー報知後のミシンモータの駆動を禁止する駆動禁止制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載のミシン。
前記従節体が前記糸切りカムとの係合を終える主軸角度の通過を検出する糸切り完了位置センサと、
前記エラー報知後のミシンモータの最初の駆動時に、前記糸切り完了位置センサによる検出が行われるまで縫製時によりも低速度でミシンモータの駆動を行わせる低速制御手段とを備えることを特徴とする請求項１記載のミシン。