JP6660692B2

JP6660692B2 - ミシン

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Publication number: JP6660692B2
Application number: JP2015179079A
Authority: JP
Inventors: 真中島
Original assignee: Janome Sewing Machine Co Ltd
Current assignee: Janome Sewing Machine Co Ltd
Priority date: 2015-09-11
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2020-03-11
Anticipated expiration: 2035-09-11
Also published as: JP2017051511A; US10156033B2; US20170073864A1

Description

本発明は、糸調子を整えるミシンに関する。

ミシンにおいては、上糸は天秤に案内されながら針に挿通され、下糸は釜に収納される。針は針棒に支持され、針棒を駆動する上軸と連結する。天秤は上軸と連結する。釜は下軸に連結する。上軸と下軸とは歯付ベルトで連動するようになっている。モータの駆動力等で上軸を駆動させると、下軸も回転し、針と釜と天秤が相互に動作する。ミシンは、針が針下死点まで移動してから上昇するときに上糸が形成する糸輪を、釜の剣先で捕捉し、上糸と下糸が絡み合うことで縫い目を形成する。

上糸と下糸とが適切な縫い目を形成するためには、縫製条件に応じて適切な糸調子を整えることが必要である。上糸と下糸の調子のバランスにおいて、上糸が強すぎれば、上糸と下糸の交絡点が布地の表面に露出し、下糸が強すぎれば、上糸と下糸の交絡点が布地の裏面に露出し、布地の内部に交絡点が形成されない。また、布縮を生じさせたり、縫い目が強固とならなかったりする場合もある。上糸と下糸の調子は上糸と下糸の供給量等に起因している。

上糸の供給量に関しては、天秤による上糸の繰り出し、上糸の緩め、上糸の引き上げや、自動糸調子器により対応されている。下糸の供給量に関しては、下糸が下方から引っ掛かる下糸供給体を上げ下げすることで、下糸に一時的な張力を発生させて調整していた(特許文献１参照)。この下糸の供給調整方法によれば、縫模様、布地の送り量、針振幅、布種及び糸種等の縫製条件に応じて、下糸供給体の下げ量を変更することで、下糸の供給量を縫製条件に応じて変更していた。

布地の移動量に関しては、ミシン筐体に布送り量調節レバーを備えておき、ユーザが当該レバーをスライド操作することで、布送り量信号が入力されるようになっている（特許文献１参照）。ミシンは、マイクロコンピュータを内蔵しており、布送り量調節レバーのスライド操作により入力された布送り量信号をパラメータとして用い、演算プログラムを利用して下糸の供給量を決定していた。

特公平０５−５４８００号公報

布送り量調節レバーのスライド操作に基づく布送り量信号は、理想的な高精度でミシンが動作することで送られるであろう布地の推定移動量でしかない。実際には、布地の種類やユーザの手の圧力により誤差が生じる。そうすると、例えば布地の移動量と同量の下糸が繰り出す場合、布地の実際の移動量に対する下糸の供給量が過不足となり、縫い目の品質低下をもたらす虞がある。

例えば、布送り量調整レバーのスライド操作によって布地が針落ちの度に５ｍｍ移動するように設定されていても、布地と送り歯との噛み合いが悪く、実際には４．８〜４．９ｍｍしか移動しない場合がある。布送り量調整レバーの操作に従って、推定移動量と同量である５ｍｍの下糸を繰り出してしまえば、下糸が０．２〜０．１ｍｍ程度の供給過剰となる。下糸の供給過剰は、上糸と下糸の糸調子を狂わせ、下糸の張力が弱く、縫い目の布地表面への露出につながる。

また、例えば、布送り量調整レバーのスライド操作によって布地が針落ちの度に５ｍｍ移動するように設定されていても、ユーザの手による布地の送り力が強ければ、実際には５．１〜５．２ｍｍも移動してしまう虞がある。布送り量調整レバーの操作に従って、推定移動量と同量である５ｍｍの下糸を繰り出せば、下糸が０．２〜０．１ｍｍ程度の供給不足となる。下糸の供給不足は、上糸と下糸の糸調子を狂わせ、下糸の張力が強すぎ、縫い目の布地裏面への露出につながる。

また、布地の移動速度が可変する場合がある。代表的にはフリーモーションモードがある。フリーモーションモードでは、押さえ足を上げておき、送り歯を針板から沈下させおく。そして、ユーザの手により布地を自在に動かす。このように布地の移動速度が可変する場合、布送り量調整レバーの操作に基づいても布地の移動量や移動速度が検出できない。そうすると、下糸の供給量を布地の移動量や移動速度に合わせて調整できず、糸調子の精度が悪くなり、縫い目の品質について高い信頼性を担保できない。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたもので、布地の移動に関する物理量を推定することなく実際に検出でき、糸調子を精度よく整えることのできるミシンを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係るミシンは、針を布地に貫通させ上糸と下糸を交絡させることで布地に縫い目を形成するミシンであって、前記布地が載置される針板と、前記針板から一部が露出し、前記布地の送りに追従して回転する球体と、前記球体の回転を検出するエンコーダと、前記エンコーダの検出結果に基づき、前記布地の移動に関する物理量を算出する算出部と、第１のモータと、前記第１のモータによって回転する上軸と、前記上軸と連動して回転する下軸と、前記上軸を介して前記第１のモータから駆動力を受ける天秤と、前記上軸を介して前記第１のモータから駆動力を受ける針棒と、前記下軸を介して前記第１のモータから駆動力を受ける釜と、前記第１のモータとは別の第２のモータと、前記第２のモータから駆動力を受けて駆動し、前記第２のモータの駆動タイミング及び駆動量に応じて、前記下糸を供給する下糸供給体と、前記布地の移動に関する物理量に基づいて前記第２のモータを駆動させ、前記下糸供給体の前記下糸を供給するタイミング及び供給量を制御する制御部と、を備え、前記下糸供給体と前記天秤とは別に制御されること、を特徴とする。

前記算出部は、前記布地の移動量又は移動速度を算出し、前記制御部は、前記布地の移動量又は移動速度に基づき、前記下糸供給体による前記下糸の供給量、又は供給タイミングを制御するようにしてもよい。

前記算出部は、前記布地の移動速度を算出し、前記制御部は、前記布地の移動速度に基づき、前記下糸供給体による前記下糸の供給タイミングを制御するようにしてもよい。

前記布地は、前記送り歯を前記針板から沈下させたまま、ユーザの手で前記布地を移動させるフリーモーションで送られるようにしてもよい。

前記球体は、ユーザが前記布地を押える手の位置に設置されるようにしてもよい。

前記針板から出現し、前記布地を一方向に送る送り歯を備え、前記球体は、前記針の針落ち点を通り、前記送り歯による前記布地を送る方向に延びる直線上に設置されるようにしてもよい。

前記エンコーダは、前記布地の載置平面に沿った直交２方向に対応する２軸で前記球体の回転を検出するようにしてもよい。

本発明によれば、布地の移動に関する物理量を推定量ではなく実際量として検出できるので、糸調子に起因する布地の縫製品質及び品質の信頼性が向上する。

ミシン全体の構成を示す図であり、（ａ）は外観を示し、（ｂ）は内部構成の概略を示す。下糸供給体の動作を示す図であり、（ａ）は下糸供給体が最上点の状態、（ｂ）は下糸供給体が下がった状態を示す。針板の表面を示す斜視図である。針板の裏面を示す斜視図である。針板の裏面の拡大図である。針板の部分拡大断面図である。下糸供給体の詳細構成を示す図である。下糸供給体の部分拡大図である。カム面の回転角とシャフトの高さの関係を示すグラフである。ミシンが備えるコンピュータの機能構成を示すブロック図である。布地の移動に関する物理量を求めるアルゴリズムを示すグラフである。下糸供給体の第１の制御動作を示すフローチャートである。布移動検出部の球体の回転を示す模式図である。布地１００の移動速度変化と下糸供給タイミングの変化を示すグラフである。下糸供給体の第２の制御動作を示すフローチャートである。

（ミシンの全体構成）
図１に示すように、ミシン１は、針板２に載置された布地１００を押さえ足４で押えつつ送り歯２１で送りながら、当該布地１００に対して針３を貫通させ、天秤７と下糸供給体８によって供給された上糸２００と下糸３００とを交絡させて縫い目を形成することで、該布地１００を縫製する家庭用、職業用又は工業用の装置である。

このミシン１は、針棒３１と釜５を有する。針棒３１は、針板２に対して垂直に延び、垂直方向に上下動可能に取り付けられる。この針棒３１は、針板２側の先端で、上糸２００を保持する針３を支持している。釜５は、一平面が開口した内部中空のドラム形状を有し、針板２に対して水平又は垂直に取り付けられ、円周方向に回転可能となっている。この釜５は、下糸３００を巻いたボビンを内部に収容する。

このミシン１において、針棒３１の上下動によって、針３が上糸２００を伴って布地１００を貫通し、針３の上昇時に布地１００と上糸２００との摩擦に起因した上糸ループが形成される。そして、回転する釜５によって上糸ループが捕捉され、下糸３００を繰り出したボビンが釜５の回転に伴って上糸ループをくぐることによって、上糸２００と下糸３００とが交絡し、縫い目が形成される。

針棒３１と釜５は、共通のミシンモータ６を動力源として、各々の伝達機構を介して駆動する。針棒３１には、水平に延びた上軸６１がクランク機構６２を介して連結されている。上軸６１の回転をクランク機構６２が直線運動に変換して針棒３１に伝達することで、針棒３１は上下動する。釜５には、水平に延びた下軸６３が歯車機構６４を介して連結されている。釜５が水平に設置されている場合、歯車機構６４は、例えば軸角を９０度とする円筒ウォームギアである。下軸６３の回転を歯車機構６４が９０度変換して釜５に伝えることで、釜５は水平回転する。

上軸６１には、所定の歯数を有するプーリ６５が設けられている。また、下軸６３には、上軸６１のプーリ６５と同数の歯数を有するプーリ６６が設けられている。両プーリ６５，６６は、歯付きベルト６７によって連動するようになっている。ミシンモータ６の回転に伴って上軸６１が回転すると、プーリ６５と歯付きベルト６７を介して下軸６３が回転する。これによって、針棒３１と釜５は同期して作動する。

送り歯２１は、針板２の下方に設置されている。この送り歯２１は、布地１００を送る移送手段である。送り歯２１は、オーバル状に移動することで、針板２の表面から出現し、針板２の平面に沿って一方向に移動し、針板２に沈下する。針板２の表面に載置されている布地１００は、送り歯２１との摩擦によって、針板２から出現した送り歯２１が移動する方向に追随して送られる。この送り歯２１は、下軸６３に取り付けたカム機構２１ａによって、オーバル状の運動をする動力を得ている。カム機構２１ａは、例えば下軸６３に嵌め込まれた卵型のカムにＵ字状の挟持部を有するロッカーアームをカムフォロアとして構成される。

また、針板２からは球体２２ａが一部を露出させている。この球体２２ａは全方向に回転可能となっている。球体２２ａの回転を布地１００の送りに追従させ、球体２２ａの回転に関する物理量を検出することで、布地１００の移動に関する物理量が検出される。球体２２ａは、布地１００との摩擦力が上がって良好に布地１００に追従するように、表面が粗いゴムボール等が望ましい。回転に関する物理量としては、回転量、回転方向、回転速度を挙げることができ、布地１００の送りに関する物理量としては、移動量、移動方向、移動速度を挙げることができる。

上糸２００の供給及び糸調子を担う天秤７は、糸駒から針３までの糸道途中に介在する柄であり、先端に上糸２００が通る穴が形成されている。この天秤７は、上軸６１と並行の水平軸に基端が軸支され、またクランク機構６２と柄の途中が連結されており、上軸６１の回転によって水平軸周りで先端を上げ下げする。天秤７は、上下動によって糸道の経路長を変更することで上糸２００を糸駒から繰り出し、下降によって上糸２００に余裕を待たせて上糸２００を供給し、更には上がることで上糸２００を引き上げて縫い目を引き締める。

下糸３００の供給及び糸調子を担う下糸供給体８は、下糸３００に対する任意のタイミングでの張力付与と張力緩和によって、任意のタイミングで下糸３００の繰り出し、任意のタイミングで下糸３００に余裕を持たせて下糸３００を縫い目形成用に供給し、また任意のタイミングで下糸３００を引き下げて縫い目を引き締める。この下糸供給体８は、球体２２ａの回転によって検出された布地１００の移動に関する物理量に応じて駆動する。

この下糸供給体８は、釜５を横断するレバーであり、ボビンが収容された釜５の上方で水平に延びて架橋されている。下糸供給体８は、図２に示すように、高さ変更可能に設けられている。下糸３００は、下糸供給体８の下部に引っ掛かりながら、下糸供給体８の上方に設置された針板２の開口へ向かう。

そのため、下糸供給体８が下がると、下糸３００が縫い目側から引き下げられる（図２の（ｂ）参照）。また、下糸供給体８が下がると、下糸３００が押し下げられて、釜５から直線的に針板２へ向かう下糸３００の経路長（図２の（ａ）参照）に対して、下糸供給体８によって屈曲させられた下糸３００の経路長（図２の（ｂ）参照）が長くなり、その経路長の差に応じて下糸３００が繰り出される。そして、下糸供給体８が上昇して元に戻ることによって、繰り出された下糸３００に余裕が生じ、経路長の差に応じた下糸３００が縫い目形成のために供給される。

（送り検出部の構成）
図３乃至図６は、球体２２ａを構成要素とし、布地１００の送りを検出する布移動検出部２２（図１０参照）の構成を示す。図３は、針板２の表面を示す斜視図である。図３に示すように、針板２には貫通孔２２ｂが穿設されている。貫通孔２２ｂは、針板２を厚さ方向に貫通し、その径は球体２２ａの径よりも小さい。球体２２ａは、針板２の裏側、すなわち布地１００が載置される面とは反対の面側から貫通孔２２ｂに嵌め込まれ、一部を針板２の表面に露出させている。

この貫通孔２２ｂは、図３に示すように、送り歯２１の近傍で、ユーザが布地１００を押える際に、ユーザの手が置かれる場所が望ましい。例えば、ユーザから見て送り歯２１の右側に設置され、右手で押えられる場所である。球体２２ａと布地１００の接触圧をユーザの手により増加させ、布地１００の移動に球体２２ａの回転を精度良く追従させることができるためである。または、貫通孔２２ｂは、送り歯２１の近傍で、針３の針落ち点を通り、布地１００が送られる方向に延びる線上に穿設されることが望ましい。布地１００の移動と球体２２ａの回転の誤差を低減するためである。

図４は、針板２の裏面を示す斜視図である。図４に示すように、針板２の裏面には、球体２２ａを支持するボール受け２２ｈが固定されている。ボール受け２２ｈは、貫通孔２２ｂの縁を湾縁とする御椀形状を有し、貫通孔２２ｂを下方から覆っている。ボール受け２２ｈの内面形状は、球体２２ａの形状に合わせて湾曲している。このボール受け２２ｈは、球体２２ａを支持するとともに、球体２２ａが針板２から沈下して空転することを防止する空転防止用押さえともなる。

図５は、針板２の裏面を示す拡大図であり、図６は、針板２の部分拡大断面図である。図５及び６に示すように、針板２の裏面には、球体２２ａのＸ軸方向の回転成分を検出するロータリーエンコーダ２２ｃと、球体２２ａのＹ軸方向の回転成分を検出するロータリーエンコーダ２２ｄが設置されている。Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、平行でなければ特に方向の限定はないが、布地１００の送りを精度よく検出すべく、Ｘ軸方向は送り歯２１の移動方向、Ｙ軸方向はＸ軸との直交方向が望ましい。

ロータリーエンコーダ２２ｃ、２２ｄは、それぞれ、格子円盤２２ｅと光源２２ｆと光電素子２２ｇにより構成される。格子円盤２２ｅは、平面に一定角度のピッチでスリットが形成されている。光源２２ｆと光電素子２２ｇは、格子円盤２２ｅの軸と平行な方向に並べられ、格子円盤２２ｅを挟んで対向している。光電素子２２ｇは、格子円盤２２ｅの回転により光を断続的に受光することで、パルス信号を出力する。

ボール受け２２ｈは、外部から内部へ連通するように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向から切り欠かれている。各格子円盤２２ｅは、その切り欠きから差し入れられて、回転可能に軸支されており、ロータリーエンコーダ２２ｃの格子円盤２２ｅの周面は、Ｘ軸方向から球体２２ａに当接し、ロータリーエンコーダ２２ｄの格子円盤２２ｅの周面は、Ｙ軸方向から球体２２ａに当接している。

すなわち、このロータリーエンコーダ２２ｃ、２２ｄは、球体２２ａのＸ軸方向の回転量に合致したパルス数でパルス信号を出力し、球体２２ａのＸ軸方向の回転速度に合致した単位時間当たりのパルス数、パルス周期及びパルス幅でパルス信号を出力し、球体２２ａのＹ軸方向の回転量に合致したパルス数でパルス信号を出力し、球体２２ａのＹ軸方向の回転速度に合致した単位時間当たりのパルス数、パルス周期及びパルス幅でパルス信号を出力する。

（下糸供給体の構成）
図７は、下糸供給体８の詳細構成を示し、図８は、下糸供給体８の部分拡大を示す。図７及び図８に示すように、下糸供給体８は、レバー両端部に腕部８１が延長されて成り、下糸供給体８の全体としては、上方視コの字状で側方視Ｌ字状を有する。すなわち、下糸供給体８は、釜５を横断するレバーの両端を釜５の外で下方に屈曲させ、両屈曲先端部を更に水平に屈曲させて延ばして成る。

下糸供給体８の腕部８１は、支点となる不動の支持板８２にピン８２ａを介して軸支されている。腕部８１の途中には、上げ下げの力点となるシャフト８３がピン８３ｃを介して連結されている。シャフト８３は、ピン８３ｃの連結部から垂直に降りており、軸に沿って上下動可能に軸受け８４に嵌込されている。この下糸供給体８と支持板８２とシャフト８３は、第３種テコの関係を有し、シャフト８３が軸に沿って上昇及び下降することにより、下糸供給体８は、レバーを上げ下げするように支持板８２のピン８２ａを中心に回動する。

シャフト８３の上下動機構において、シャフト８３には、軸受け８４の下面に固定された圧縮バネ８５が嵌め込まれている。シャフト８３の下部にはフランジ８３ａが延設されており、圧縮バネ８５の一端は、このフランジ８３ａを座面として、シャフト８３と当接している。シャフト８３には、この圧縮バネ８５の延び付勢力によって押下力が常態的に付与される。

但し、シャフト８３はカム機構によって位置が規制されており、カム機構によって下降タイミングと下降可能量が制御される。すなわち、シャフト８３の下部には、軸と直交する方向に延びるピン８３ｂが貫通し、シャフト８３円周面から飛び出している。ピン８３ｂは、カムフォロアとして、ピン８３ｂの直下に存在するカム面８６ａに当接している。そのため、シャフト８３の圧縮バネ８５による下降は、カム面８６ａによって規制されている。

図９は、カム面８６ａの回転角とシャフト８３の高さとの関係を示すグラフである。カム面８６ａは、最高部を０度として、１８０度にかけて連続的な下りの傾斜を有する。換言すると、カム面８６ａは、１８０度を最低部として、０度にかけて連続的な上りの傾斜を有する。すなわち、ピン８３ｂが当接するカム面８６ａの位置に応じて、シャフト８３の下降可能量が変更され、以って下糸供給体８の下がり量が制御される。

図７及び８に戻り、カム面８６ａは、円筒状のカムプーリ８６の上面に形成されている。カムプーリ８６の下部には、周面に歯山が並ぶプーリ部８６ｂが穿設されている。歯山は、カムプーリ８６の円周方向に沿って並ぶ。プーリ部８６ｂには歯付きベルト８７が巻き付いている。また、ミシン１には、ミシンモータ６とは別個にステッピングモータ８８が設けられており、歯付きベルト８７は、ステッピングモータ８８の回転軸とプーリ部８６ｂとを連結している。

ステッピングモータ８８は、布移動検出部２２の検出結果に応じて駆動される。ステッピングモータ８８が駆動すると、歯付きベルト８７とプーリ部８６ｂを介してカム面８６ａが回転する。カム面８６ａの回転角に応じて、ピン８３ｂが従動するカム面８６ａの高さが変化し、変化分に応じて圧縮バネ８５がシャフト８３を押し下げる。シャフト８３が下がると、シャフト８３に連結する下糸供給体８も支持板８２のピン８２ａを中心に引き下げられる。また、ステッピングモータ８８が逆転駆動すると、シャフト８３が押し上げられ、下糸供給体８は、支持板８２のピン８２ａを中心に押し上げられる。

この機構により、下糸供給体８は、ステッピングモータ８８の駆動タイミングに合わせて、ミシンモータ６の駆動と連動することなく上げ下げ可能となる。つまり、ミシンモータ６と連動する送り歯２１によって推定される布地１００の移動に拘束されず、布地１００の実際の移動に連動させて上げ下げ可能となる。また、下糸供給体８は、ステッピングモータ８８の回転量に応じて下がり量が制御されることとなる。そして、下糸供給体８が下がり過程では、下糸３００に一時的な張力変化が生まれ、下糸３００を縫い目側から引き下げたり、下糸３００をボビンから繰り出したりする。

（下糸供給体の制御例）
ミシン１は、布移動検出部２２の検出結果を加味して下糸供給体８を制御する。図１０は、ミシン１が内蔵するコンピュータ９の機能構成を示すブロック図である。ミシン１は、ＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、下糸供給体８の駆動源となるステッピングモータ８８のモータドライバ９４を備え、ロータリーエンコーダ２２ｃ、２２ｄのパルス信号が入力される。ＣＰＵ９１は、ＲＯＭ９２に記憶されたプログラムの実行により、布地１００の移動に関する物理量を算出する算出部９１ａ、及びモータドライバ９４を通じた下糸供給体８の制御部９１ｂとなる。

算出部９１ａには、ロータリーエンコーダ２２ｃ、２２ｄのパルス信号が入力される。算出部９１ａは、パルス数、パルス周期又はパルス幅から、球体２２ａの回転量及び回転速度を算出する。換言すると、球体２２ａの回転は布地１００の移動に追従するから、算出部９１ａは、布地１００の移動量及び移動速度を算出する。回転量又は回転速度の一方のみを算出するようにしてもよい。

図１１は、布地１００の移動に関する物理量を求めるアルゴリズムを示すグラフである。例えば、図１１に示すように、算出部９１ａは、ロータリーエンコーダ２２ｃのパルス数、パルス周期の逆数、パルス幅の逆数、又はこれらを換算して得た球体２２ａのＸ軸方向の回転量又は回転速度を長さとし、Ｘ軸に沿って延びるベクトルをとる。また算出部９１ａは、ロータリーエンコーダ２２ｄのパルス数、パルス周期の逆数、パルス幅の逆数、又はこれらを換算して得た球体２２ａのＹ軸方向の回転量又は回転速度を長さとし、Ｙ軸に沿って延びるベクトルをとる。そして、算出部９１ａは、両ベクトルを合成し、合成ベクトルのスカラー値から球体２２ａの回転量又は回転速度を得る。

制御部９１ｂは、球体２２ａの回転量又は回転速度に応じたタイミング、駆動量及び駆動速度でステッピングモータ８８が駆動するように、駆動パルス信号をステッピングモータ８８に出力する。換言すると、制御部９１ｂは、布地１００の移動量又は移動速度に応じたタイミング、供給量及び供給速度で下糸供給体８に下糸３００を供給させる。

制御部９１ｂによる下糸供給体８の他の制御例を説明する。図１２は、下糸供給体８の制御動作を示すフローチャートである。図１２に示すように、ロータリーエンコーダ２２ｃとロータリーエンコーダ２２ｄは、算出部９１ａに対して、布地１００の単位時間当たりの移動量に合致したパルス数のパルス信号を出力する（ステップＳ０１）。算出部９１ａは、入力されたパルス信号から布地１００の移動速度を算出する（ステップＳ０２）。移動速度の算出は、パルス信号のパルス幅やパルス周期を利用しても良い。

布地１００の移動速度が算出されると、制御部９１ｂは、定量の下糸３００を繰り出すタイミングを決定する。すなわち、定量Ｑの下糸３００を繰り出すとして、布地１００が移動速度Ｖで移動すると、布地１００の移動量Ｖ×ｔが定量Ｑに達する時間ｔは、下糸供給体８を前回駆動させたタイミングから時間ｔ＝Ｑ／Ｖ後である。

従って、制御部９１ｂは、定量Ｑと移動速度Ｖから時間ｔを算出し（ステップＳ０３）、下糸供給体８を前回駆動させたタイミングから計時を開始する（ステップＳ０４）。そして、時間ｔ＝Ｑ／Ｖ経過が経過すると（ステップＳ０４，Ｙｅｓ）、定量Ｑの下糸３００を繰り出すように下糸供給体８を制御する駆動信号をステッピングモータ８８に出力する（ステップＳ０５）。ステッピングモータ８８は、駆動信号に従って下糸供給体８を駆動させ（ステップＳ０６）、下糸供給体８は、前回駆動後ｔ＝Ｑ／Ｖ経過後に、布地１００の移動量と同量となる定量Ｑの下糸３００を供給する（ステップＳ０７）。

（作用）
図１３に示すように、球体２２ａは、布地１００が覆い被さり、且つ布地１００を押えるユーザの手の位置に露出する。布地１００が送り歯２１の誘導により移動すると、布地１００と球体２２ａとの間に働く摩擦力により、球体２２ａは、布地１００の移動速度及び移動量と同一の回転速度及び回転量で回転する。ユーザの手の位置に球体２２ａが露出している場合、ユーザの手により布地１００と球体２２ａの接触圧が高められており、布地１００の移動に対して球体２２ａの回転が良好に追従する。

布地１００は、送り歯２１による送り方向への移動が専らではあるが、布地１００の皺や素材による引っ掛かりによって、送り方向との直交方向への移動成分も生じる。布移動検出部２２は、２軸のロータリーエンコーダ２２ｃ、２２ｄによって、布地１００の送り方向成分と直交方向成分を検出しており、布地１００の移動方向に関係なく、布地１００の移動量や移動速度が検出される。

例えば、フリーモーションモードでミシン１が稼働している。フリーモーションモードでは、布地１００と非接触の状態に押さえ足４が上げられ、布地１００と常態的に非接触の状態に送り歯２１が針板２から沈下する。布地１００はユーザの手により移動速度、移動方向が自在に可変される。

図１４は、布地１００の移動速度変化と下糸供給タイミングの変化を示すグラフである。図１４に示すように、時間区間Ｔ１では布地１００が移動速度Ｖ１で送られ、時間区間Ｔ２では布地１００が移動速度Ｖ２で送られているものとする。また、下糸供給体８は、一回の駆動につき定量Ｑの下糸３００を繰り出すものとする。

時間区間Ｔ１では、布移動検出部２２が布地１００の実際の移動を検出し、算出部９１ａが布地１００の実際の移動速度Ｖ１を検出する。そこで、時間区間Ｔ１では、ｔ＝Ｑ／Ｖ１で示される時間間隔ｔで、定量Ｑの下糸３００を供給する。すなわち、制御部９１ｂは、ｔ＝Ｑ／Ｖ１で示される時間間隔ｔでステッピングモータ８８に駆動信号を送り、下糸供給体８をｔ＝Ｑ／Ｖ１で示される時間間隔ｔａで駆動させる。

時間区間Ｔ２では、布移動検出部２２が布地１００の実際の移動を検出し、算出部９１ａが布地１００の実際の移動速度Ｖ２に変更されたことを検出する。そこで、時間区間Ｔ２では、ｔ＝Ｑ／Ｖ２で示される時間間隔ｔで、定量Ｑの下糸３００を供給する。すなわち、制御部９１ｂは、ｔ＝Ｑ／Ｖ２で示される時間間隔ｔでステッピングモータ８８に駆動信号を送り、下糸供給体８をｔ＝Ｑ／Ｖ２で示される時間間隔ｔｂで駆動させる。

すなわち、ミシン１は布地１００の実際の移動速度から下糸３００が不足するタイミングを算出し、ジャストタイミングで下糸３００を供給する。そのため、例えユーザが急峻な布送り変化を生じさせても、下糸３００の供給不足や供給過剰は抑制され、縫い目が布地１００の表面や裏面に露出することが防止される。

（下糸供給体の他の制御例）
制御部９１ｂによる下糸供給体８の他の制御例を説明する。図１５は、下糸供給体の第２の制御動作を示すフローチャートである。球体２２ａが回転すると、この球体２２ａに当接している格子円盤２２ｅも回転する。そのため、ロータリーエンコーダ２２ｃとロータリーエンコーダ２２ｄは、算出部９１ａに対して、布地１００の移動量に合致したパルス数のパルス信号を出力する（ステップＳ１１）。算出部９１ａは、入力されたパルス信号から布地１００の移動量を算出する（ステップＳ１２）。

布地１００の移動量が算出されると、制御部９１ｂは、布地１００の移動量と同量の下糸３００を繰り出すように下糸供給体８を制御する駆動信号をステッピングモータ８８に出力する（ステップＳ１３）。ステッピングモータ８８は、駆動信号に従って下糸供給体８を駆動させ（ステップＳ１４）、下糸供給体８は、布地１００の移動量と同量の下糸３００を供給する（ステップＳ１５）。

（効果）
以上のように、このミシン１は、針板２から一部が露出するように球体２２ａを設け、布地１００の送りに追従して回転させるようにし、ロータリーエンコーダ２２ｃ、２２ｄで球体２２ａの回転を検出するようにし、ロータリーエンコーダ２２ｃ、２２ｄの検出結果に基づき、布地１００の移動に関する物理量を算出するようにした。布地１００の移動に関する物理量は、例えば移動量や移動速度である。

これにより、布地１００の移動に関する物理量を推定量ではなく実際量として検出でき、その実際量に合わせて下糸３００の供給量、供給タイミングを制御できるので、糸調子に起因する布地１００の縫製品質及び品質の信頼性が向上する。例えば、布地１００の実際の移動量に対して下糸３００を過不足なく供給でき、糸調子が崩れて縫い目の品質が低下することを抑制できる。

また、このミシン１では、球体２２ａは、布地１００が覆い被さる箇所に設置するようにした。これにより、布地１００との摩擦により球体２２ａの回転を布地１００の送りに追従させることができる。更に、球体２２ａは、ユーザの掌が置かれる箇所に設置した。これにより、球体２２ａに対する布地１００の接触圧を増加させることができ、軽い布地１００の移動であっても球体２２ａは高精度に追従して回転することができる。

尚、ユーザの手が置かれる箇所に球体２２ａを設置すれば、布地１００の動きに合わせてユーザの手で球体２２ａを回転させることもできる。そうすると、布地１００の端を縫製する場合等によって球体２２ａが露出せざるを得ない場合でも、布地１００の送りに追従して球体２２ａを回転できる。

また、球体２２ａは、針落ち点の近傍であれば、針落ち点を通り、送り歯２１の運動方向に延びる直線上に設けるようにしてもよい。これにより、針落ち点での布地１００の移動に関する物理量を高精度に検出することができる。そのため、布地１００の移動が大きな影響を与える上糸２００や下糸３００の供給量や供給タイミングの設定を高精度とすることができ、布地１００に対する縫製精度が更に向上する。

ロータリーエンコーダ２２ｃ、２２ｄは、布地１００の載置平面に沿った直交２方向に対応する２軸で球体２２ａの回転を検出するようにした。例えば、送り歯２１による布地１００の送り方向と当該送り方向との直交方向の２軸である。布地１００は送り歯２１による送り方向にのみ移動することが理想的ではあるが、布地１００の皺や素材等の原因により、この送り方向との直交成分も生じる。このミシン１では、直交成分も加味することで布地１００の移動に関する実際の物理量を精度よく検出できるから、布地１００に対する縫製精度が更に向上する。

更に、天秤７、針棒３１及び釜５を連動駆動させるミシンモータ６とは別にステッピングモータ８８を設け、このステッピングモータ８８から駆動力を受けて下糸供給体８を駆動するようにし、制御部９１ｂにより下糸供給体８の下糸３００を供給するタイミング及び供給量を制御するようにした。これにより、算出部９１ａは、布地１００の移動に関する物理量を算出し、制御部９１ｂは、布地１００の移動に関する物理量に基づき、下糸供給体８による下糸３００の供給量、供給タイミング又は供給回数を制御することができる。

例えば、算出部９１ａは、布地１００の移動速度を算出する。制御部９１ｂは、布地１００の移動速度に基づき、下糸供給体８による下糸３００の供給タイミングを制御するようにした。これにより、布地１００の移動速度から下糸３００の供給が必要となるタイミングが予測でき、ジャストタイミングで下糸３００を過不足なく供給することができる。従って、布地１００に対する縫製精度が更に向上する。特に、フリーモーションモードであると、布地１００の移動速度が頻繁に変化し、またその変化も急峻な場合があるが、このケースであっても下糸３００の過不足のない供給が容易となる。

（他の実施形態）
以上のように本発明の実施形態を説明したが、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。そして、この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

コンピュータ９は、布移動検出部２２の検出結果に加えて、ミシンモータ６のエンコーダの値、各種センサ検出結果、及び操作結果を検知し、布地１００の実際の移動を含む各種縫製態様に応じて、下糸供給体８を制御するようにしてもよい。また、下糸３００の供給量や供給タイミングのみならず、上糸２００の供給量や供給タイミングも制御するようにしてもよい。

１ミシン
２針板
２１送り歯
２１ａカム機構
２２布移動検出部
２２ａ球体
２２ｂ貫通孔
２２ｃロータリーエンコーダ
２２ｄロータリーエンコーダ
２２ｅ格子円盤
２２ｆ光源
２２ｇ光電素子
２２ｈボール受け
３針
３１針棒
４押さえ足
５釜
６ミシンモータ
６１上軸
６２クランク機構
６３下軸
６４歯車機構
６５プーリ
６６プーリ
６７歯付きベルト
７天秤
８下糸供給体
８１腕部
８２支持板
８２ａピン
８３シャフト
８３ａフランジ
８３ｂピン
８３ｃピン
８４軸受け
８５圧縮バネ
８６カムプーリ
８６ａカム面
８６ｂプーリ部
８７歯付きベルト
８８ステッピングモータ
９コンピュータ
９１ＣＰＵ
９１ａ算出部
９１ｂ制御部
９２ＲＯＭ
９３ＲＡＭ
９４モータドライバ
１００布地
２００上糸
３００下糸

Claims

針を布地に貫通させ上糸と下糸を交絡させることで布地に縫い目を形成するミシンであって、
前記布地が載置される針板と、
前記針板から一部が露出し、前記布地の送りに追従して回転する球体と、
前記球体の回転を検出するエンコーダと、
前記エンコーダの検出結果に基づき、前記布地の移動に関する物理量を算出する算出部と、
第１のモータと、
前記第１のモータによって回転する上軸と、
前記上軸と連動して回転する下軸と、
前記上軸を介して前記第１のモータから駆動力を受ける天秤と、
前記上軸を介して前記第１のモータから駆動力を受ける針棒と、
前記下軸を介して前記第１のモータから駆動力を受ける釜と、
前記第１のモータとは別の第２のモータと、
前記第２のモータから駆動力を受けて駆動し、前記第２のモータの駆動タイミング及び駆動量に応じて、前記下糸を供給する下糸供給体と、
前記布地の移動に関する物理量に基づいて前記第２のモータを駆動させ、前記下糸供給体の前記下糸を供給するタイミング及び供給量を制御する制御部と、
を備え、
前記下糸供給体と前記天秤とは別に制御されること、
を特徴とするミシン。
前記算出部は、前記布地の移動量又は移動速度を算出し、
前記制御部は、前記布地の移動量又は移動速度に基づき、前記下糸供給体による前記下糸の供給量、又は供給タイミングを制御すること、
を特徴とする請求項１記載のミシン。
前記算出部は、前記布地の移動速度を算出し、
前記制御部は、前記布地の移動速度に基づき、前記下糸供給体による前記下糸の供給タイミングを制御すること、
を特徴とする請求項２記載のミシン。