JP5463643B2 - 針釜タイミング調節装置付きミシン装置 - Google Patents

Description

本発明は、釜の剣先が針と出会うタイミングを調節するミシンの針釜タイミング調節装置付きミシン装置に関する。

公知のミシンが、後述の特許文献１に記載されている。このミシンは、針棒を駆動する上軸と、釜を駆動する下軸を備える。上軸は、針棒腕を揺動させるための幅出機構に連結されている。下軸と釜（釜軸）の間には、針釜タイミング調整装置が設けられている。下軸と釜軸はプーリ及びベルトによって連結され、下軸の回転がベルトを介して釜軸に伝達される。ベルトは、４個のアイドラーと接触している。２個のアイドラーが１つのアイドラーユニットを構成し、当該ミシンには２つのアイドラーユニットが設けられる。アイドラーユニットは、歯車機構を介して上述の幅出機構と連結されている。歯車機構は、平歯車を用いた単純な機構である。幅出機構からアイドラーユニットに駆動力が歯車機構を介して伝達され、２つのアイドラーユニットが幅出機構と連動して一度に作動する。アイドラーユニットの作動にともなってベルトのテンションが変化し、釜軸に不等速回転運動が与えられる。
特開昭４９−１１０４５０号公報

しかしながら、上述のミシンでは、平歯車を用いた単純な歯車機構によって、２つのアイドラーユニットが一度に作動するので、下軸と釜軸とを連結するベルトのテンションが一定にならない。ベルトのテンションが高くなったり低くなったりして一定でないと、上軸と下軸のトルクがばらついて（トルクムラ）、騒音や振動が引き起こされるおそれがある。また、意図しない釜速度の変化が発生して、針棒腕（針棒、針）の揺動に釜速度の変化が追従せず、針釜タイミング（釜の剣先が針と出会うタイミング）にずれが生じる。このずれは、目飛びの原因となりうる。更に、ベルトのテンション次第では、ベルトがゆるんで「歯飛び」が発生して、下軸と釜軸との間のタイミングの基準がずれるおそれがある。このずれも、目飛びの原因となりうる。以上のように、釜速度に係わるテンションが一定に保たれないと、ミシンの安定的した作動を確保できない問題がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、針と釜の剣先の出会いタイミングを調節することにより、安定的な作動を確保できるミシン装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、針棒を駆動する上軸と、釜を駆動する下軸と、前記上軸及び前記下軸を回転自在に支持する機枠と、前記上軸に設けた上軸プーリと前記下軸に設けた下軸プーリとを連結し前記上軸と前記下軸の回転を同期させるベルトと、を備えた針釜タイミング調節装置付きのミシン装置であって、板カムであって、互いに独立した第１カム面及び第２カム面を有し、駆動力を受けて回転するカム部材と、前記カム部材に前記駆動力を与える駆動手段と、前記機枠の回転自在に支持される一対のアーム部材と、一対の前記アーム部材の各々に取付けられ、前記ベルトに常時接触するテンションプーリと、前記上軸と前記下軸の少なくともいずれか一方に設けられ前記上軸または前記下軸の回転を検出する回転検出手段と、を備え、一対の前記アーム部材の一方が前記カム部材の前記第１カム面に従動し、一対の前記アーム部材の他方が前記カム部材の前記第２カム面に従動して、前記回転検出手段からの信号で前記駆動手段を制御し、前記下軸または前記上軸に少なくとも２つの前記回転検出手段を設け、前記回転検出手段のそれぞれの信号のステップ数を比較することにより、前記駆動手段を制御する。

また、請求項２に記載の発明は、前記回転検出手段は、前記上軸に設けられる。

また、請求項３に記載の発明は、前記上軸プーリの中心と前記下軸プーリの中心との中間に対し、前記回転検出手段は前記テンションプーリとは反対の位置に設けられる。

請求項１に記載の発明では、一対のアーム部材の一方がカム部材の第１カム面に従動し、一対のアーム部材の他方がカム部材の第２カム面に従動するので、カム部材の回転角度に対するアーム部材の従動量を各々のアーム部材で独立して制御できる。従って、カム部材の第１カム面。第２カム面の形状（カムプロフィール）を適宜設定することで、釜速度に係わるベルトのテンションが一定に保たれる。また、上軸又は下軸の少なくともいずれか一方にエンコーダ等の回転検出手段が設けられる。そして、回転検出手段により検出された信号に基づいて、カム部材に連結したステッピングモータ等の駆動手段に作動許可が適宜下りる。駆動手段の作動許可が下りると、前述したカム部材の作動により、駆動手段が所定時間作動して、針と釜の剣先との出会いタイミングが適正になるようにテンションプーリを移動させ釜の動きを制御する。以上により、ベルトのテンションが一定に保たれ、意図しない釜速度の変化は発生せず、針落ちに応じた適切な針釜タイミングが常に保たれ、騒音や振動が引き起されることなく、安定した作動を確保できるミシン装置を提供できる。また、回転検出手段からの信号に基づいて、信号ステップ数のカウントアップと、駆動手段の作動許可とそのタイミングを判定式を用いて判断し、駆動手段の作動を制御する。結果、駆動手段の回転は誤作動なく適正なタイミングで適正に許可されるので、針と釜の剣先とが適正なタイミングで出会い、ミシンの安定した作動を確保できる。

また、請求項２に記載の発明では、回転検出手段は、上軸に設けられる。針と釜の剣先とのタイミングを適正にするため下軸の回転位置を補正するが、テンションプーリを下軸プーリ側に配備することで、上軸の回転は下軸の回転補正量の影響を殆ど受けない。これにより、上軸に設けた回転検出手段の信号に基づき、駆動手段の回転が誤作動なく適正なタイミングで適正に許可されるので、テンションプーリが適宜始移動し釜の動きを制御する。結果、針と釜の剣先とが適正なタイミングで出会い、ミシンの安定した作動を確保できる。

また、請求項３に記載の発明では、上軸プーリの中心と下軸プーリの中心との中間に対し、テンションプーリと回転検出手段を反対側に設ける。即ち、回転検出手段を上軸に設けるとテンションプーリは下軸プーリ側に配備される。この場合、上軸の回転は下軸の回転補正量の影響を殆ど受けない。これにより、上軸に設けた回転検出手段の信号に基づき、駆動手段の回転は誤作動なく適正に許可される。また、回転検出手段を下軸に設けるとテンションプーリは上軸プーリ側に配備される。この場合、針と釜の剣先とのタイミングを適正にするため、上軸プーリの補正のための回転移動量は、テンションプーリを下軸側に配備した場合より増大する。即ち、テンションプーリを下軸プーリ側に配備した場合より駆動手段の回転移動量は増大して下軸プーリに伝達される。そして回転検出手段の信号を適宜処理され、駆動手段の回転は誤作動なく適正なタイミングで適正に許可される。以上により、針と釜の剣先とが適正なタイミングで出会い、ミシンの安定した作動を確保できる。

（第１実施形態）
以下に本発明の第１実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係わるミシン装置の正面図である。図２は、図１の側面図である。

図１に示すように、ミシン装置１００のミシン外郭１は、内部に機枠２を備える。機枠２に固定された一対の軸受４、４により、上軸３は回転自在に支持されている。上軸３の一端には、ハンドホィール５、プーリ６が固着される。プーリ６には、大径の従動プーリ６ａと小径のタイミングプーリ６ｂ（上軸プーリ）が形成される。機枠２には、駆動モータ９が取付けられ、駆動モータ９の出力軸には、モータプーリ８が固着される。このモータプーリ８と従動プーリ６ａには駆動ベルト７が掛けられ、駆動モータ９の回転は減速されて上軸３に伝えられる。

上軸３の他端には、周知のように針棒クランク１０が固定されていて、針棒クランク１０に連結されるクランクロッド１１により針棒１２が上下動する。また、針棒１２の下端には針１３が針止め１４により固定されている。針棒１２は、周知のように、軸１５を介して左右方向に揺動自在に軸支された針棒腕１６により、上下方向に摺動自在に軸支されている。下軸１７の一端には、タイミングプーリ２０（下軸プーリ）が止めねじ２１により固着されている。タイミングプーリ２０とタイミングプーリ６ｂは同一歯数に設定してある。一方、下軸１７の回転にともなって釜５０（図５、６、１０参照）が２倍に増速されて回転する。タイミングプーリ６ｂの中心とタイミングプーリ２０の中心とを結ぶ中間よりタイミングプーリ２０側には、一対のテンションプーリ２３、２４（図２）がタイミングベルト２２（ベルト）を外側から挟むように設置されている。

また、上軸３にはエンコーダ６０（回転検出手段）のスリッド板６０ａが取付けられ、エンコーダ６０はスリッド板６０ａと検出装置６０ｂから構成される。そして、検出装置６０ｂはエンコーダ６０の発光ダオートと発光ダオートを受光する受光素子を備え、機枠２側に固定される。エンコーダ６０に隣接して、同様にエンコーダ６１（回転検出手段）のスリッド板６１ａが上軸３に取付けられ、エンコーダ６１の発光ダオートと受光素子を備える検出装置６１ｂは機枠２側に固定される。エンコーダ６０は針釜タイミング調節装置８０（図４）の駆動信号用で、エンコーダ６１は布地を送る送り量調節信号用（図示せず）である。

図３は図１のＡ−Ａ断面図で、テンションプーリ２３、２４に係わる要部のみを示す図で、図４はテンションプーリ２３、２４に係わる要部の分解斜視図で、針釜タイミング調節装置８０を示す。機枠２において、タイミングプーリ６ｂとタイミングプーリ２０の略中間でタイミングベルト２２が走行する付近には、軸２５が突設されている。テンションプーリブラケット２６（アーム部材）は、略三角形を成しており、上部コーナには軸２５に篏合するブッシュ２７が突設されていて、下部コーナには軸２８が突設されている。軸２８は、テンションプーリ２３が回転自在に篏合されている。もう一つの角部は直角に折曲げられ雌ねじ２６ａが穿設されていて虫ねじ２９がねじ込まれナット３０によりロックされている。

テンションプーリブラケット３１（アーム部材）は、上部でコの字状に曲げられ穴３１ａ、３１ａが開かれていて、ブッシュ２７の外周に回転自在に篏合され、下端には軸３２が突設されている。軸３２には、テンションプーリ２４が回動自在に篏合されている。また、略中央部には、軸３２と反対側にピン３３が突設されている。テンションプーリブラケット２６とテンションプーリブラケット３１は機枠２に同軸に支持されている。カム従動軸腕３４は、テンションプーリブラケット３１と同様に上部でコの字状に曲げられ穴３４ｂ、３４ｂが開かれ、ブッシュ２７の外周に回動自在に篏合している。さらに、カム従動腕３４は、テンションプーリブラケット３１におけるコの字曲げ部の間に挟持されている。スペーサ３６は、カム従動腕３４の動きをスムーズにするために設けられる。カム従動腕３４は、下端部にピン３５が突設すると共に突起部３４ａを備えている。これら、テンションプーリブラケット２６、テンションプーリブラケット３１、及びカム従動腕３４は、それぞれ機枠２の軸２５を中心として回転自在である。そして、止め輪３７により軸方向に係止される。ステッピングモータ３８（駆動手段）は、ねじ４０によりブラケット３９に螺着されている。さらに、ブラケット３９は、ねじ４１（図２）により機枠２に螺着される。

カム４２は、板カムであって、垂直軸に対し略対照を成した互いに独立した二つのカム面４２ａ（第１カム面）、４２ｂ（第２カム面）を有しており、ステッピングモータ３８の回転軸３８ａに圧入固定されている。カム面４２ａは、カム従動腕３４のピン３５に当接している。カム面４２ｂは、テンションプーリブラケット３１のピン３３に当接している。さらに、テンションプーリブラケット２６に取付けられた虫ねじ２９の先端は、カム従動腕３４の突起部３４ａに当接している。このことにより、ステップピンモータ３８が回転すると、一対のテンションプーリ２３、２４は、図２に於いて軸２５を中心に左右に揺動する。ステップピンモータ３８は、図示しないが上軸３の回転及び振り量や糸の種類、布の種類等の情報に応じコンピュータ制御により作動する。

図１において、幅ステップピンモータ４３は、小歯車４４が軸に取付けられ幅駆動腕４５の扇状歯車４５ａと噛み合っている。幅駆動腕４５はロッド４６と連結されており、さらにロッド４６は針棒腕１６の下部に連結されている。これにより、幅ステッピングモータ４３の回動は、針棒腕１６に伝えられ針１３が軸１５を中心に左右に揺動する。

本実施形態では、カム４２の駆動がステッピングモータ３８によって行われるが、勿論、機械的に行うことは容易である。即ち、模様を発生するカムからリンクまたは歯車などを介してカム４２を駆動すればよい。カム４２の駆動がステッピングモータ３８によって行われる場合は、上軸２や下軸１７の回転速度に関係なく釜速度を自由に制御可能なので、例えば、布地の種類に応じて釜速度を適宜変化させることができる。

次に、本発明の第１実施形態の作動と効果について説明する。

駆動モータ９の回転は、約１／９に減速されて上軸３に伝達される。上軸３に固着された針棒クランク１０により往復動運動に変換され、クランクロッド１１を介して針棒１２が上下動し、針止め１４により針棒１２の下端に固着された針１３も一体となって上下動する。一方、上軸３の一端に固着されたタイミングプーリ６ｂからタイミングベルト２２を介してタイミングプーリが１：１で回転し、一体となって下軸１７も回転する。下軸１７の回転は、周知のように図示していないねじ歯車機構により２倍に増速され、釜５０が回転する。幅ステッピングモータ４３は、上軸３の回転と同期してコンピュータ制御により、幅出しロッド４６を介して針１３を左右に揺動する。

図５は従来技術の針１３と釜５０の剣先５１の出会いを示した拡大図である。図６は従来技術の針１３と釜５０の剣先５１の出会いを示した拡大斜視図である。ここで、従来のミシンに於いては、図５及び図６に示すように、針１３と釜５０の出会いのタイミングが左針落ちと右落ちで大きく違いが出る。即ち、幅ステッピングモータ４３の回動により針１３は揺動するので、左針落ちは中央針落ちに対し、釜の剣先５１が＋θ遅れが発生し、右針落ちは中央針落ちに対し、−θ早くなる。このことは、図５及び図６に示すように、左針落ち、中央針落ち、右針落ちで針１３と釜５０の剣先５１との間隙（δＬ、δＭ、δＲ）の変化や、針穴１３ａと釜の剣先５１との距離（ｈＬ、ｈＭ、ｈＲ）の変化を生じさせる。これは、振り幅を大きくすればするほど顕著に現れることになる。よって、目飛びの発生や針１３と釜５０の干渉といった不具合が発生することになる。

図７は、２種類のエンコーダ信号波形を用いて、正回転と逆回転を判別する説明図である。図中、（ａ）はエンコーダＡの動作状態、（ｂ）はエンコーダＡの信号波形、（ｃ）はエンコーダＢの動作状態を示し、そして、（ｄ）はエンコーダＢの信号波形を示す。またＬ状態は検出装置の光がスリッド板で遮断される状態で、Ｈ状態は検出装置が光がスリッド板のスリッドを通過して受光素子に受光される状態である。表１は、図７のエンコーダＡ及びＢの状態と、正回転及び逆回転の関係を示す。ここで、正回転は回転方向が反時計回り、逆回転は時計回りである。

図７及び表１に示すように、エンコーダＡがＨ状態からＬ状態に移行しエンコーダＢがＬ状態では、上軸３は正回転で、エンコーダＢがＨ状態では逆回転である。エンコーダＡがＬ状態からＨ状態に移行しエンコーダＢがＨ状態では、上軸３は正回転でエンコーダＢがＬ状態では、逆回転である。また、Ｌ状態はステッピングモータの作動は許可され、Ｈ状態は許可されない。

図８は、上軸３が正回転（反時計方向）状態に於ける針釜タイミング調節装置駆動信号用のエンコーダ６０とエンコーダ６０の信号（以後、信号１）、および、送り量調節信号用のエンコーダ６１とエンコーダ６１の信号（以後、信号２）を示す図である。図中、（ａ）はエンコーダ６０の回転位置とエンコーダ６０の信号１を示し、（ｂ）はエンコーダ６１の回転位置とエンコーダ６１の信号２を示す。また、図８の（１）〜（７）は、
信号１、信号２の各要所の時間位置を示す。

（ｇ）は、コンピュータから発せられた左針落ちの命令に基づきステッピングモータ３８が始動し始める時点を示す。（ｈ）は、ステッピングモータ３８により針１３と剣先５１の出会いタイミングの補正が完了してステッピングモータ３８が停止した時点を示す。即ち、（１）では、上軸３が反時計方向に回転しておりエンコーダ６０は発光ダイオードの光がスリッド板６１ａのスリッドを通過して検出装置６０ｂの受光素子で受光されるＨ状態ある。Ｈ状態ではステッピングモータ３８の回転は許可されない。正回転が進み（２）の状態に至ると、スリッド板６１ａのスリッドを通過していた光は、遮断されＬ状態に変化する。この変化時点をエッジ時と称し、（Ｈ→Ｌ）で表す。Ｌ状態では、ステッピングモータ３８の回転は許可される。そして、（ｇ）の時点でステッピングモータ３８は時計方向（逆回転方向）に始動し、（ｈ）の時点でステッピングモータ３８の回転は停止される。後述するが、ステッピングモータ３８の回転は上軸３の回転に殆ど影響を与えない。

ステッピングモータ３８は時計方向に始動（ｇ）すると、カム４２も時計方向に適宜回転しピン３５がカム面４２ａを登る。と同時に、ピン３３がカム面４２ｂを下る。これにより、カム従動腕３４が軸２５を中心に時計方向に揺動し、この動きが突起部３４ａに当接した虫ねじ２９を介してテンションプーリブラケット２６に伝えられ、テンションプーリ２３が左方向に移動する。同時に、テンションプーリブラケット３１がブッシュ２７を中心に時計方向に揺動し、テンションプーリ２４が左方向に移動する。

図９に示すように、中央針落ち状態に対し、＋θ／２分、タイミングプーリ６ｂに対しタイミングプーリ２０が進角される。タイミングプーリ２０の進角は、図６に示した左針落ち時の＋θを補正し、中央針落ちと同じ針１３と釜５０の出会いタイミング（図１０）になる。ここで、補正量は正確に＋θ／２を守る必要はなく、目飛びや釜１３と釜５０の干渉がない範囲であれば許容できる。

中央針落ちと同じ針１３と釜５０の出会いタイミングが適正になった時点、即ち、（ｈ）時点で、ステッピングモータ３８の回転は停止される。

前述したように、一対のテンションプーリ２３は、タイミングプーリ６ｂの中心とタイミングプーリ２０の中心とを結ぶ中間よりタイミングプーリ２０側の位置に配置される。これにより、タイミングプーリ２０の進角は、上軸３の回転には殆ど影響せず、上軸３は駆動モータ９により略一定速度で回転され、（３）の状態を通過して（５）の状態に至る。そして（５）の状態においてステッピングモータ３８の動作は、縫い方のパターン（例えば、直線縫い、ジグザク縫い等）に基づき、既にコンピュータに設定された命令に従う。例えば、直線縫いの場合、ステッピングモータ３８は作動せず、タイミングプーリ２０は図９の左針落ちの状態が維持される。

また、例えば、ジグザク縫いの場合、図８（５）の状態においてコンピュータから右針落ちの命令が発せられると、前述の左針落ちの動作と同じ原理でステッピングモータ３８が反時計方向（正回転方向）に適宜回転する。すると、前述とは反対の動きでテンションプーリ２３、２４が右方向に移動し、タイミングプーリ２０が−θ／２分が遅角される。

図１０に示すように、針１３と釜５０の剣先の出会いタイミングが、どの針落ちに於いても一定になる。以上により、カム４２の回転角度に対するテンションプーリブラケット２６、３１の従動量（即ち、テンションプーリ２３、２４の移動量）を、テンションプーリブラケット２６、３１で各々独立して制御でき、タイミングベルト２２のテンションを常に一定に保つことが可能となる。タイミングベルト２２のテンションが一定に保てれば、意図しない釜速度の変化は発生せず、針落ちに応じた適切な針釜タイミングが常に設定され、目飛びの発生が防止される。また、上軸３と、下軸１７のトルクが一定に保たれ、騒音や振動が引き起こされることもなく、ミシンの安定的な作動を確保できる。

図１１は、針釜タイミング調節装置駆動信号、即ちエンコーダ６０の信号１と送り量調節装置駆動信号、即ちエンコーダ６１の信号２を連携（針釜タイミング調節装置駆動信号を優先）して釜タイミング調節を制御するフロー図である。図中、Ｘは針釜タイミング調節装置駆動信号ステップ数、Ｙは送り量調節装置駆動信号ステップ数、＊は前の状態の信号ステップ数である。針釜タイミング調節を制御するフローは、Ｓｔｅｐ１〜５の５つのＳｔｅｐからなる。

（Ｓｔｅｐ１）：初期状態の針釜タイミング調節装置駆動信号ステップ数Ｘと、送り量調節装置駆動信号ステップ数Ｙを与える。即ち、Ｘ＝０、Ｙ＝０とする。

（Ｓｔｅｐ２）：針釜タイミング調節装置駆動信号をカウントアップし、送り量調節装置駆動信号ステップ数は前の状態を保持する。即ち、Ｘ＝＊＋１、Ｙ＝＊となる。

（Ｓｔｅｐ３）：判定式を用いて、針釜タイミング調節装置８０、具体的にはステッピングモータ３８の駆動許可判定を実施する。エンコーダ６０、６１のスリッド板６０ａ、６１ａのスリッドが１個の場合、判定式は、Ｘ≦Ｙ＋１で示される。判定式が成立する場合はＳｔｅｐ４ａへ進み、成立しない場合はＳｔｅｐ４ｂへ進む。

（Ｓｔｅｐ４ａ）：針釜タイミング調節装置８０の駆動が許可される。駆動許可が下りると、その時点でステッピングモータ３８が始動され、所定角度回転して停止される。そして、Ｓｔｅｐ５に進む。

（Ｓｔｅｐ４ｂ）：針釜タイミング調節装置８０の駆動不許可が下りる。そして、Ｓｔｅｐ５に進む。

（Ｓｔｅｐ５）：送り量調節信号をカウントアップし、針釜タイミング調節装置駆動信号は以前の状態を保持する。即ち、Ｘ＝＊＋１、Ｙ＝＊＋１となる。そして以後、Ｓｔｅｐ２〜５を繰り返す。

図８の図に基づき、図１１の各Ｓｔｅｐを具体的に説明する。表２は、Ｓｔｅｐ１〜５の結果まとめた表である。

［１回転目］
（Ｓｔｅｐ１）初期状態を設定する。図８の（１）エンコーダ６０の信号を優先するので、エンコーダ６０の信号は、Ｘ＝０、Ｙ＝０になる。

（Ｓｔｅｐ２）図８の（２）の状態において、針釜タイミング調節装置駆動信号のカウントアップを実施する。Ｘ＝０＋１＝１、Ｙ＝０になる。

（Ｓｔｅｐ３）判定式Ｘ≦Ｙ＋１に基づき判定を実施する。Ｘ＝１、Ｙ＋１＝０＋１＝１であるので、Ｘ＝Ｙになり判定式が成立する（図８の（２））。

（Ｓｔｅｐ４ａ）判定式が成立するので、図８の（２）ではステッピングモータ３８の駆動が許可される。駆動許可が下りた時点、ステッピングモータ３８が時計方向に所回転しだし、所定時間回転後、停止される。この回転により、針１３と釜５０の剣先５１の出会いタイミングが適正に補正される。

（Ｓｔｅｐ５）図８の（４）の状態において、送り量調節信号をカウントアップする。Ｘ＝＊＝１、Ｙ＝＊＋１＝０＋１＝１となり、図８のフロー図の１回り目が終了し、２回り目のＳｔｅｐ２に進む。

［２回転目］
（Ｓｔｅｐ２）図８の（５）の状態において、Ｘ＝＊＋１＝１＋１＝２、Ｙ＝＊＝１になる。

（Ｓｔｅｐ３）Ｘ＝２、Ｙ＋１＝１＋１＝２であるので、Ｘ＝Ｙ＋１になり判定式は成立する（図８の（５））。

（Ｓｔｅｐ４）判定式が成立するので、図８の（５）ではステッピングモータ３８の駆動が許可される。

（Ｓｔｅｐ５）図８の（７）の状態において、送り量調節信号をカウントアップする。Ｘ＝＊＝２、Ｙ＝＊＋１＝１＋１＝２となり、図１３のフロー図の２回り目が終了する。以後、Ｓｔｅｐ２からＳｔｅｐ３が繰返される。

表２から判るようにエンコーダ６０、エンコーダ６１を上軸３に設けることにより、エンコーダ６１のＳｔｅｐ５に於ける信号のカウントは、上軸３の１回転目がＸ＝１、Ｙ＝１、２回転目はＸ＝２、Ｙ＝２で、表示していないがｎ回転目はＸ＝ｎ、Ｙ＝ｎになる。これと、初期値Ｘ＝０、Ｙ＝０とにより、エンコーダ６０のエッジ時（Ｈ→Ｌ）、ステッピングモータ３８は回転許可される。結果、針１３と釜５０の剣先５１の出会いタイミングの補正が誤作動なく正常に行われるので、前述と同じようにミシンの安定的な作動を確保できる。

（第２実施形態）
図１２は、本発明の第２実施形態に係わるミシン装置の正面図である。図１と同じ部品及び同じ部位の符号は、図１と同じ符号を付す。ミシン装置２００は、図１の上軸３に取付けられたエンコーダ６０、６１が下軸１７に取付けられる。即ち、下軸１７にエンコーダ７０（回転検出手段）のスリッド板７０ａが取付けられ、エンコーダ７０の発光ダオートと受光素子を備える検出装置７０ｂは機枠２側に固定される。エンコーダ７０に隣接して、同様にエンコーダ７１（回転検出手段）のスリッド板７１ａが下軸１７に取付けられ、エンコーダ７１の発光ダオートと受光素子を備える検出装置７１ｂは機枠２側に固定される。エンコーダ７０は針釜タイミング調節装置駆動信号用で、エンコーダ７１は布地を送る送り量調節装置信号用である。その他、針棒駆動信号用のエンコーダ、回転速度を検出するエンコーダ等を取付けても良く、少なくとも２種類以上の信号用のエンコーダが下軸１７に取付けられ、一つの信号を優先する。本実施形態では針釜タイミング調節装置駆動信号を優先する。他の構成は、図１と同じである。尚、送り量調節装置は図示していない。

次に、本発明の第２実施形態の作動と効果について説明する。

図１３は、下軸１７が正回転（反時計方向）状態に於ける針釜タイミング調節装置駆動信号用のエンコーダ７０とエンコーダ７０の信号（以後、信号１）及び送り量調節信号用のエンコーダ７１とエンコーダ７１の信号（以後、信号２）を示した図である。図中、（ａ）エンコーダ７０の状態（１）〜（８）と、エンコーダ７０の信号１を示し、（ｂ）エンコーダ７１の状態と、エンコーダ７１の信号２を示す。左針落ちの針１３と釜５０の剣先５１の出会いタイミングを調節するため、反時計方向に回転していた下軸１７が時計方向に回転し、釜５０が回転調整されると、再び反時計方向に回転に回転する。このため信号１に於いて、図８の（２）と（３）の間、および（７）と（８）の間にＨ状態が発生する。

図１４は、針釜タイミング調節装置駆動信号と送り量調節装置駆動信号を連携（針釜タイミング調節装置駆動信号を優先）して釜タイミング調節を制御するフロー図である。エンコーダ７０、７１を下軸１７に設けたため、図１４のフロー図は、図１１のフロー図のＳｔｅｐ１とＳｔｅｐ２の間に後述する初期（始動時）状態のフラグセットＳｔｅｐ１ａと、下軸１７の１回転に於ける許可フラグのサブルーチン（図１５）でカウントアップの判断をするＳｔｅｐ１ｂと、図１１のフロー図のＳｔｅｐ４ａ、Ｓｔｅｐ４ｂとＳｔｅｐ５の間に許可フラグのサブルーチンで許可フラグのセットをするＳｔｅｐ４ｃが追加される。この追加以外は図１１と同じである。尚、図中、Ｘは針釜タイミング調節装置駆動信号ステップ数、Ｙは送り量調節装置駆動信号ステップ数、＊は前の状態の信号ステップ数である。

表３は、図１３に基づいて図１４のフロー図の各Ｓｔｅｐを実施した結果である。図１３の（６）に於いてステッピングモータ３８は、回転許可が下りなければならないが、回転不許可になり誤作動が発生している。即ち、図１３の（ｆ）に於いて、下軸１７が反時計方向に回転しており検出装置７０ｂの発光ダイオードからの光がスリッド板７０ａのスリッドを通過して検出装置７０ｂの受光素子で受光されるＨ状態にある。この状態から回転が進み図１３の（１）のエッジ時（Ｈ→Ｌ）に至り、表３の（１）のＳｔｅｐ４ａに示すようにＬ状態に入るとステッピングモータ３８の回転許可が下りる。そしてコンピュータ（図示せず）から左針落ちの命令に基づき、図８の（ｇ）時点でステッピングモータ３８が時計方向に始動しだし、図８の（２）のＬ状態からＨ状態に変化する反対エッジ時（Ｌ→Ｈ）に至る。この反対エッジでは、スリッドにより遮断されていた光はスリッド板７０ｂを通過するＨ状態になる。さらにステッピングモータ３８の回転が進み、左針落ちの針１３と釜５０の剣先５１の出会いタイミングの調節が終了し、図８の（ｈ）時点でステッピングモータ３８の回転が停止する（（２）〜（ｈ）間は、下軸１７は時計方向の回転）。すると、下軸１７は再び反時計方向に回転し、図８の（３）の反対エッジ時（Ｌ→Ｈ）に至り、図８の（１）の時点と同じ状態になる。この状態では、表３の（３）のＳｔｅｐ４ｂに示すようにステッピングモータ３８は回転不許可になる。結果、下軸１７の１回転目に於いては、ステッピングモータ３８は正常作動する。しかし、表３に示しように下軸１７の２回転目に於いて、図８の（６）のエッジ時（Ｈ→Ｌ）、ステッピングモータ３８は回転不許可になり、２回転目以降、ステッピングモータ３８は誤作動する。このため、下軸１７の２回転目以降の誤作動を解消する制御が必要となる。

以下に、図８の（６）のエッジ時（Ｈ→Ｌ）の誤作動が発生しない針釜タイミング調節装置の制御方法について説明する。針釜タイミング調節装置又は送り量調節装置、即ちステッピングモータ３８又は送り量調節装置の駆動手段（図示せず）が正回転か、あるいは、逆回転かの許可フラグをセットすることにより、エッジ時（Ｈ→Ｌ）のカウントアップの可、不可を判断する。即ち、許可フラグを用いた処理フローを図１４のフロー図にサブルーチンとして導入する。

図１５は、イニシャライズ時以外（始動時以外）の許可フラグのフロー図である。図１５に示すように許可フラグのフローは、ＳｔｅｐＦ１〜Ｆ５の５つＳｔｅｐからなり、ＳｔｅｐＦ５が終了するとＳｔｅｐＦ１〜Ｆ５を繰返す。

（ＳｔｅｐＦ１）カウントアップのエッジ時（Ｈ→Ｌ）と、反対エッジ時（Ｌ→Ｈ）、下軸１７が正回転方向（反時計方向）か逆回転方向（時計方向）か、を判断する。正回転方向の場合ＳｔｅｐＦ２ａに進み、逆回転方向の場合ＳｔｅｐＦ２ｂへ進む。

（ＳｔｅｐＦ２ａ）正回転フラグをセットし、ＳｔｅｐＦ３ａへ進む。

（ＳｔｅｐＦ２ｂ）逆回転フラグをセットし、Ｓｔｅｐ３Ｆｂへ進む。

（ＳｔｅｐＦ３ａ）カウントアップ時（Ｈ→Ｌ）に、正回転方向か逆回転方向か、を判断する。正回転方向の場合ＳｔｅｐＦ４ａに進み、逆回転方向の場合ＳｔｅｐＦ４ｂへ進む。

（ＳｔｅｐＦ３ｂ）カウントアップ時（Ｈ→Ｌ）に、正回転方向か逆回転方向か、を判断する。正回転方向の場合ＳｔｅｐＦ４ｃへ進み、逆回転方向の場合ＳｔｅｐＦ４ｄに進む。

（ＳｔｅｐＦ４ａ）カウントアップ可で、ＳｔｅｐＦ５へ進む。

（ＳｔｅｐＦ４ｂ）カウントアップ不可で、ＳｔｅｐＦ５へ進む。

（ＳｔｅｐＦ４ｃ）カウントアップ不可で、ＳｔｅｐＦ５へ進む。

（ＳｔｅｐＦ４ｄ）カウントアップ可で、ＳｔｅｐＦ５へ進む。

（ＳｔｅｐＦ５）許可フラグをクリアし、ＳｔｅｐＦ１へ戻る。

次に、図１３の下で、図１５の許可フラグの処理フローを導入して図１４の釜タイミング調節の制御フローについて具体的に説明する。表４は、以下に述べる図１５の許可フラグの処理フローおよび図１４の針釜タイミング調節の制御フローのＳｔｅｐ１ｂからＳｔｅｐ５の結果をまとめたもので、初期状態のフラグセットは既に終了し、運転途中に於ける下軸の２回転のＳｔｅｐ１ｂからＳｔｅｐ５の結果を示す。

［１回転目］
（Ｓｔｅｐ１ｂ）：図１３の（１）に於いて、エンコーダ７０の信号１はエッジ時（Ｈ→Ｌ）で、エンコーダ７１の信号２はＬ状態であるので、正回転と判断し、図１５のＳｔｅｐＦ３ａ、ＳｔｅｐＦ４ａへ進む。尚、Ｘ、Ｙの値は、Ｘ＝０、Ｙ＝０とする。

（ＳｔｅｐＦ３ａ）：図１３の（１）に於いて、下軸１７は反時計方向の正回転である。従って、ＳｔｅｐＦ４ａへ進む。

（ＳｔｅｐＦ４ａ）：下軸１７と許可フラグの回転方向は、共に正回転で一致するのでカウントアップ可になる。サブルーチン回数は１回目であるのでＳｔｅｐ２に進む。

（Ｓｔｅｐ２）：エンコーダ７０の信号１をカウントアップする。即ち、Ｘ＝＊＋１＝０＋１＝１、Ｙ＝＊＝０になる。Ｓｔｅｐ３に進む。

（Ｓｔｅｐ３）：エンコーダ７０の信号１と、エンコーダ７１の信号２とを判定式Ｘ≦Ｙ＋１に基づき比較判定する。即ち、Ｘ＝１、Ｙ＋１＝０＋１＝１で、Ｘ＝Ｙになり判定式Ｘ≦Ｙ＋１が成立する。従って、Ｓｔｅｐ４ａへ進む。

（Ｓｔｅｐ４ａ）：判定式が成立するので、ステッピングモータ３８の回転が許可される。ＳｔｅｐＦ５の許可フラグをクリアして、図１３の（２）へ移行すると共にＳｔｅｐ４ｃへ進む。

（Ｓｔｅｐ４ｃ）：図１５のＳｔｅｐＦ１へ進む。

（ＳｔｅｐＦ１）：図１３の（２）に於いて、信号１は反対エッジ時（Ｌ→Ｈ）で、エンコーダ７１の信号２はＬ状態で、逆回転と判断し、ＳｔｅｐＦ２ｂへ進む。

（ＳｔｅｐＦ２ｂ）：逆回転フラグをセットする。Ｓｔｅｐ５へ進む。

（ＳｔｅｐＦ５）：送り量調整信号のカウントアップは、信号１の許可フラグであるのでＳｔｅｐ５はスキップする。そして、図１３の（３）へ移行する。図１３の（３）は、エンコーダ７０の信号１はエッジ時（Ｈ→Ｌ）で、エンコーダ７１の信号２はＬ状態で、正回転と判断し、ＳｔｅｐＦ３ｂ、ＳｔｅｐＦ４ｄへ進む。

（ＳｔｅｐＦ４ｄ）：図１３の（３）では、カウントアップ不可になり、ステッピングモータ３８の回転は不許可になる。許可フラグをクリアして図１３の（４）へ移行する。

図１３の（４）は、エンコーダ７０の信号１は反対エッジ時（Ｌ→Ｈ）で、エンコーダ７１の信号２はＨ状態で、正回転と判断し、図１５のＳｔｅｐＦ１、ＳｔｅｐＦ２ａへ進む。

（ＳｔｅｐＦ２ａ）：図１３の（４）では、正回転許可フラグがセットされる。信号２がＨ状態であるので、テッピングモータ３８の回転は不許可である。図１３の（５）に移行すると共にＳｔｅｐ１ｂへ進む。

（Ｓｔｅｐ１ｂ）：図１３の（５）では、エンコーダ７０の信号１はＨ状態で、エンコーダ７１の信号２はエッジ時（Ｈ→Ｌ）であるので、カウントアップ可である。下軸１７の２回目のルーチンであるので、Ｓｔｅｐ５へ進む。

（Ｓｔｅｐ５）：針釜優先であるので、送り量調節信号のカウントアップは、Ｘ＝０＋１＝１、Ｙ＝０＋１＝１となる。ここで、下軸１７の１回目の回転の処理が終了し２回目の回転処理がなされる。即ち、下軸１７の２回目の回転の許可フラグの処理がなされる。

［２回転目］
図１３の（６）に於いて、エンコーダ７０の信号１は（Ｈ→Ｌ）に変化する。この時点で、エンコーダ７１の信号２はＬ状態であるので、図１３の（１）と同じである。但し、図１３の（１）ではＸ＝０、Ｙ＝０であるが、図１３の（６）では、Ｘ＝１、Ｙ＝１である。従って、カウントアップ可であるが、Ｓｔｅｐ２とＳｔｅｐ３は次の様になる。

（Ｓｔｅｐ２）：エンコーダ７０の信号１をカウントアップする。即ち、Ｘ＝＊＋１＝１＋１＝２、Ｙ＝＊＝１になる。Ｓｔｅｐ３へ進む。

（Ｓｔｅｐ３）：エンコーダ７０の信号１と、エンコーダ７１の信号２とを判定式Ｘ≦Ｙ＋１に基づき比較判定する。即ち、Ｘ＝２、Ｙ＋１＝１＋１＝２で、Ｘ＝Ｙとなり判定式Ｘ≦Ｙ＋１が成立する。従って、Ｓｔｅｐ４ａへ進む。

（Ｓｔｅｐ４ａ）：判定式が成立するので、ステッピングモータ３８の回転が許可される。ＳｔｅｐＦ５の許可フラグをクリアして、図１３の（７）へ移行すると共にＳｔｅｐ４ｃへ進む。図１３の（７）では、信号１は反対エッジ時（Ｌ→Ｈ）、エンコーダ７１の信号２はＬ状態で、図１３の（２）と同じである。従って、同じＳｔｅｐが実施され、逆回転フラグがセットされる。そして、図１３の（８）へ移行する。

図１３の（８）では、エンコーダ７０の信号１はエッジ時（Ｈ→Ｌ）、エンコーダ７１の信号２はＬ状態で、図１３の（３）と同じである。従って、逆回転フラグ状態で、カウントアップ不可になり、ステッピングモータ３８の回転は不許可になる。許可フラグをクリアして図１３の（４）へ移行する。以下、前述の各Ｓｔｅｐが同じように実施される。

許可フラグの処理フローを導入していない表３では、下軸１７の２回点目のエッジ時、即ち、信号の時間的な位置（６）に於いて、ステッピングモータ３８は回転許可されなければならないが、回転不許可になり誤作動が発生した。しかし、表４に示すように、下軸１７の２回点目のエッジ時、即ち、信号の時間的な位置（６）に於いて、許可フラグの処理フローを導入したことにより、ステッピングモータ３８は回転許可され、正常作動する。表４に示していないが、２回転目のＳｔｅｐ５に於ける信号２のカウントアップは、Ｘ＝２、Ｙ＝２で、下軸１７の３回目以降、ｎ回目のＳｔｅｐ５に於ける信号２のカウントアップはＸ＝ｎ、Ｙ＝ｎになる。このことは、下軸１７が何回、回転してもステッピングモータ３８の回転許可、回転不許可は適正に決定される。

以上により、図１４の許可フラグの処理フローを図１３の針釜タイミング調節の制御フローに導入するソフト面からの対応により、針釜タイミング調節装置８０のエンコーダ７０と、送り量調節信号用のエンコーダ７１とを下軸１７に設けてもステッピングモータ３８は正常に作動する。結果、安定的な作動を確保できるミシン装置を提供できる。

図１６は、イニシャライズ時（始動時）の許可フラグの処理フロー図である。前述の許可フラグの処理フロー（図１５）は、イニシャライズ時以外に適応できる。イニシャライズ時は、図１６のフローに従い処理を実施し、引続きイニシャライズ時以外の許可フラグの処理フロー（図１４）を導入して図１５のフローに従い処理を実施すれば良い。

尚、図１の第１実施形態では、上軸３に針釜タイミング調節装置８０のエンコーダ６０と、送り量調節信号用のエンコーダ６１を設けている。この場合も、第２実施形態と同じようにイニシャライズ時以外の許可フラグの処理フロー（図１４）およびイニシャライズ時の許可フラグの処理フロー（図１５）を図１３の釜タイミング調節の制御フローに導入することでステッピングモータ３８の回転許可、不許可は正常決定される。

表５は、図１３のイニシャライズ時および図８のイニシャライズ時に於ける許可フラグを具体的に実施した結果をまとめた表である。図１３のイニシャライズ時とイニシャライズ時以外を含む場合は、表５の結果の後に表４の結果が引き続けられる。

尚、表６は図１の第１実施形態にイニシャライズ時の許可フラグの処理フロー（図１６）およびイニシャライズ時以外の許可フラグの処理フロー（図１５）を導入し、第１実施形態の図８の下で図１４の針釜タイミング調節の制御フローを実施した結果をまとめたものである。表５に示すようにステッピングモータ３８の回転許可、不許可は正常に決定される。そして、図８のイニシャライズ時とイニシャライズ時以外を含む場合は、表５の図８の結果の後に表６の結果が引き続けられる。

尚、エンコーダ７０、７１が下軸１７に設けられ、タイミングプーリ６ｂの中心とタイミングプーリ２０の中心とを結ぶ中間に対し上軸１３側のタイミングプーリ６ｂ側にテンションプーリ２３、２４を設けた場合も、上述のイニシャライズ時以外の許可フラグの処理フロー（図１４）およびイニシャライズ時の許可フラグの処理フロー（図１５）を図１３の釜タイミング調節の制御フローに導入することで、ステッピングモータ３８の回転許可、不許可は正常決定される。

本発明の第１実施形態に係わるミシン装置の正面図である。 図１の側面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 針釜タイミング調節装置の分解斜視図である。 従来技術の針と釜の剣先の出会いを示した拡大図である。 従来技術の針と釜の剣先の出会いを示した拡大図である。 ２種類のエンコーダを用いた正回転と逆回転の判別の説明図である。 上軸に設けた針釜タイミング調節装置駆動信号用と送り量調節信号用のエンコーダ信号を示す図である。 タイミングベルトとテンションプーリの動きを示す模式図である。 本発明の針と釜の剣先の出会いを示した拡大図である。 上軸にエンコーダを設けた場合の針釜タイミング調節を制御するフロー図である。 本発明の第２実施形態に係わるミシン装置の正面図である。 下軸に設けた針釜タイミング調節装置駆動信号用と送り量調節信号用のエンコーダ信号を示す図である。 正回転又は逆回転かの許可フラグを用いた処理のフロー図である。 下軸にエンコーダを設けた場合の針釜タイミング調節を制御するフロー図である。 イニシャライズ時の許可フラグの処理フロー図である。

符号の説明

２ 機枠
３ 上軸
６ｂ タイミングプーリ（上軸プーリ）
１２ 針棒
１７ 下軸
２０ タイミングプーリ（下軸プーリ）
２２ タイミングベルト（ベルト）
２３、２４ テンションプーリ
２６、３１ テンションプーリブラケット（アーム部材）
３８ ステッピングモータ（駆動手段）
４２ カム（カム部材）
４２ａ カム面（第１カム面）
４２ｂ カム面（第２カム面）
５０ 釜
６０、６１、７０、７１ エンコーダ（回転検出手段）
８０ 針釜タイミング調節装置
１００、２００ ミシン装置

Claims (3)

1. 針棒を駆動する上軸と、
   釜を駆動する下軸と、
   前記上軸及び前記下軸を回転自在に支持する機枠と、
   前記上軸に設けた上軸プーリと前記下軸に設けた下軸プーリとを連結し前記上軸と前記下軸の回転を同期させるベルトと、を備えた針釜タイミング調節装置付きのミシン装置であって、
   板カムであって、互いに独立した第１カム面及び第２カム面を有し、駆動力を受けて回転するカム部材と、
   前記カム部材に前記駆動力を与える駆動手段と、
   前記機枠の回転自在に支持される一対のアーム部材と、
   一対の前記アーム部材の各々に取付けられ、前記ベルトに常時接触するテンションプーリと、
   前記上軸と前記下軸の少なくともいずれか一方に設けられ前記上軸または前記下軸の回転を検出する回転検出手段と、を備え、
   一対の前記アーム部材の一方が前記カム部材の前記第１カム面に従動し、一対の前記アーム部材の他方が前記カム部材の前記第２カム面に従動して、
   前記回転検出手段からの信号で前記駆動手段を制御し、
   前記下軸または前記上軸に少なくとも２つの前記回転検出手段を設け、前記回転検出手段のそれぞれの信号のステップ数を比較することにより、前記駆動手段を制御する
   ことを特徴とするミシン装置。
2. 前記回転検出手段は、前記上軸に設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載のミシン装置。
3. 前記上軸プーリの中心と前記下軸プーリの中心との中間に対し、前記回転検出手段は前記テンションプーリとは反対の位置に設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載のミシン装置。

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