JP6894240B2

JP6894240B2 - ミシン

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Publication number: JP6894240B2
Application number: JP2017001102A
Authority: JP
Inventors: 今野　貴史; 貴史今野; 純一吉田; 俊貴杉山
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2017-01-06
Filing date: 2017-01-06
Publication date: 2021-06-30
Anticipated expiration: 2037-01-06
Also published as: US10472752B2; CN108277581B; US20180195220A1; JP2018110608A; CN108277581A

Description

本発明は、一定の縫いピッチで縫いを行うミシンに関する。

従来より、ミシンのフレームに固定装備された光学式のセンサーにより針板上の被縫製物の移動量を求め、一定の移動量で針落ちを行うようにミシンモーターの回転数を制御することにより、縫いピッチを一定に維持するミシンが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４７２４９３８号公報

しかしながら、上記従来のミシンは、被縫製物の移動量を検出する光学式のセンサーに対して制御装置が一定のサンプリング周期でアクセスして移動量を取得していた。
例えば、α[μm]の分解能のセンサーの場合、移動量をα[μm]検出するごとに1パルスをカウントするが、制御装置が一定時間のサンプリング周期でアクセスする場合、被縫製物が速く送られると移動量が多いため数多くのパルスを受信し、被縫製物がゆっくり送られると移動量が少ないため少数のパルスを受信する。
一方、センサーの検出時或いは制御装置によるアクセス時には、ノイズが発生する場合があり、制御装置による一回のアクセスで数多くのパルスを受信する場合には、ノイズの影響は小さくなり、一回のアクセスで少数のパルスを受信する場合には、ノイズの影響は大きくなる。
つまり、被縫製物がゆっくり送られる場合には、被縫製物の移動量の検出精度が低下するおそれがあった。

本発明は、被縫製物の移動量の検出精度の向上を図ることをその目的とする。

請求項１記載の発明は、ミシンにおいて、
被縫製物の移動量を検出する検出部と、
針棒の上下動の駆動源となるミシンモーターと、
前記検出部の検出に基づいて前記ミシンモーターを制御し、一定の縫いピッチを維持する制御を行う制御装置とを備えるミシンにおいて、
前記検出部は、光学的に被縫製物の移動量を検出し、当該移動量の変化を分解能の単位でカウントし、前記制御装置の周期的な要求に対してカウント値を入力し、
前記制御装置は、前記検出部の検出に基づく単位時間当たりの前記被縫製物の移動量が小さくなる場合に前記検出部の出力を取得する周期を長くし、前記検出部の検出に基づく単位時間当たりの前記被縫製物の移動量が大きくなる場合に前記検出部の出力を取得する周期を短くすることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のミシンにおいて、
前記ミシンの針落ち位置に対して前記被縫製物を手動にて移動させてフリーモーション縫いを行うことを特徴とする。
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載のミシンにおいて、
前記被縫製物に対して前記ミシンを手動にて移動させてフリーモーション縫いを行うことを特徴とする。

本発明は、制御装置が、検出部の検出に基づく被縫製物の移動量が小さくなるにつれて、検出部の出力の取得する周期を長くするので、布移動量が少ない場合でも、一周期で受信する検出部からの信号数を増やすことができ、ノイズの影響を低減して、検出精度の向上を図ることが可能となる。

発明の実施形態であるミシンの斜視図である。ミシンの制御系を示すブロック図である。制御装置による縫製時の処理を示すフローチャートである。各センサーの出力を取得する周期を一定とした場合のセンサーの検出状態を示す説明図であり、図４（Ａ）は布移動量が小さい場合を示し、図４（Ｂ）は布移動量が大きい場合を示す。

［発明の実施形態の概略］
以下、図面を参照して、本発明にかかるミシンについて説明する。図１はミシン１００の斜視図、図２はミシン１００の制御系を示すブロック図である。
なお、本実施形態のミシン１００は、作業者が手動操作により被縫製物を自由に移動させ、針落ち位置に対して布地Ｃを相対的に位置決めしながら布地に縫製を行ういわゆるフリーモーション縫いを行うことが可能なミシンである。
なお、本実施形態では、保持台の図示及び構造の説明は周知の保持台と同じなので省略する。

ミシン１００は、縫い針１２を下端部に保持する針棒１３を上下動させる針棒上下動機構と、縫い針１２に通された上糸を捕捉して下糸に絡める釜機構と、上糸を引き上げて結節を形成する天秤機構と、上糸に所定の張力を付与する糸調子器と、これらを格納又は保持するミシンフレーム１１と、各部の動作制御を行う制御部としての制御装置９０とを備えている。
上記針棒上下動機構、釜機構、天秤機構及び糸調子器は、ミシンにおける周知の構成と同一であることから詳細な説明は省略する。

ミシンフレーム１１は、ミシン本体下部に位置するミシンベッド部と、ミシンベッド部の一端部から立設された立胴部と、立胴部からミシンベッド部に同じ方向に延出されたミシンアーム部とからなる。
以下の説明では、水平方向であってミシンベッド部１１１の長手方向に沿った方向をＸ軸方向、水平方向であってＸ軸方向に直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する鉛直上下方向をＺ軸方向とする。

また、ミシン１００は、縫い針１２の上昇時に布地Ｃから円滑に抜けるように布地Ｃを押さえる中押さえ１４を備えている。この中押さえ１４は中押さえ棒１４１の下端部に支持されている。そして、中押さえ１４は、縫い針１２を遊挿可能な小型の枠体であり、針棒１３を上下動させる駆動源であるミシンモーター３０（図２参照）から周知の伝達機構を介して動力を得て、針棒１３よりも小さい振幅で上下動を行う。なお、この中押さえ１４は、針棒１３とは位相がずれており、縫い針１２の上昇時に中押さえ１４が下降する。また、中押さえ１４は、布地Ｃの移動を妨げないようにその下死点位置において針板１６に対して幾分隙間ができるように設定されている。

また、ミシン１００は、図２に示すように、縫製終了時に縫い糸を切断する糸切り装置４３を備えている。この糸切り装置４３は、針板１６の下側において針穴の真下を通過するように往復回動を行うことが可能な動メスと、動メスとの協働により縫い糸を切断する固定メスと（何れも図示略）、動メスを往復回動させる糸切りモーター４３１と、制御装置９０の指令にしたがって糸切りモーター４３１を駆動させる駆動回路４３２とを備えている。

また、ミシンベッド部１１１には、針板１６の針穴（図示略）におけるＸ軸方向の両側に、手動で送られる布地Ｃに対するミシン１００の針落ち位置の近傍であってその相対的な移動量を検出する検出部としての第一と第二のセンサー２１，２２がそれぞれ設けられている。
これらの第一と第二のセンサー２１，２２は、針板１６の上面から上方に向けられた状態で固定装備された二次元のイメージセンサーである。

さらに、第一と第二のセンサー２１，２２は、何れも光軸がＺ軸方向に並行であって、針棒１３の中心線及び中押さえ棒１４１の中心線を含む平面を基準に対称となるように配置されている。
これらのセンサー２１，２２の分解能はいずれも3[μm]である。また、それぞれのセンサー２１，２２は、針板１６上の布地Ｃの下面を随時検出しており、その検出データを併設された処理装置２３に入力する。
なお、センサー２１，２２の分解能の数値は一例であって上記数値に限定されない。

第一及び第二のセンサー２１，２２に併設された処理装置２３は、各センサー２１，２２から随時入力される連続的な検出データから、布地Ｃの移動量の変化を分解能の単位で監視し、分解能である3[μm]の変化を生じる度に、布地Ｃの移動量をカウントアップする。
そして、処理装置２３は、制御装置９０から、カウントした布地Ｃの移動量の要求を受けると、カウント値と同じ数のパルス信号を制御装置９０に入力する。
処理装置２３は、パルス信号出力後、カウント値をリセットして、制御装置９０から次の要求を受けるまで、布地Ｃの移動量を0から再びカウントする。
なお、処理装置２３は、第一と第二のセンサー２１，２２のそれぞれについて個別に布地Ｃの移動量のカウントを行っており、いずれか一方のセンサー２１又は２２の検出不良が生じた場合には、正常に検出した他方のセンサー２１又は２２の検出に基づくカウント値を制御装置９０に入力し、両方とも正常に検出した場合にはセンサー２１又は２２の検出の平均値に基づくカウント値を制御装置９０に入力する。

［ミシンの制御系］
ミシン１００は、その各構成の動作制御を行う制御装置９０を備え、当該制御装置９０に対して、縫製動作の駆動源となるミシンモーター３０及びその出力軸角度（上軸角度）を検出するエンコーダー３１が駆動回路３２を介して接続されている。
また、制御装置９０に対して、前述した糸切り装置４３の糸切りモーター４３１が駆動回路４３２を介して接続され、前述した第一及び第二のセンサー２１，２２は処理装置２３を介して接続されている。

また、制御装置９０に対して、ミシンの操作者がミシンに対する操作入力を行う操作手段としての操作パネル４１と、縫製を開始するスタートボタン４２と、ミシンモーター３０を駆動させるペダル４４とが、それぞれ図示しないインターフェイスを介して接続されている。
操作パネル４１からは、例えば、一針ごとの縫い目の長さである縫いピッチの設定が行われる。また、操作パネル４１には表示部が設けられ、各種の情報の表示が行われる。

制御装置９０は、主に、ミシンモーター３０の制御を行うＣＰＵ９１と、ＣＰＵ９１の作業エリアとなるＲＡＭ９２と、ＣＰＵ９１が処理するプログラムが記憶されたＲＯＭ９３と、演算処理に用いられるデータが記憶されるとともに当該データを書き換え可能に構成された記憶部としてのＥＥＰＲＯＭ９４とを備えている。

［縫製時の動作制御］
次に、ミシン１００の制御装置９０が行う縫製動作制御について説明する。
前述したように、ミシン１００は、縫製作業者が針落ち位置に対して、布地Ｃを任意に移動させながら縫製が行われる。
制御装置９０は、ミシン操作者の手によって任意に布地Ｃを移動操作した際に、操作パネル４１から設定された一定の縫いピッチを維持して縫いが行われるようにミシンモーター３０の回転数を制御する。

また、制御装置９０は、縫いピッチを一定に維持する上記縫製動作の中で、第一及び第二のセンサー２１，２２の検出に基づく単位時間当たりの布地Ｃの移動量に応じて、処理装置２３に対して第一及び第二のセンサー２１，２２の出力を取得する周期を変更する処理を実行する。
即ち、制御装置９０は、単位時間当たりの布地Ｃの移動量が小さい場合には、次に各センサー２１，２２の出力を取得するまでの周期を長くし、単位時間当たりの布地Ｃの移動量が大きい場合には、次に各センサー２１，２２の出力を取得するまでの周期を短くする。

なお、制御装置９０は、ＥＥＰＲＯＭ９４内に、布地Ｃの移動量と第一及び第二のセンサー２１，２２の出力を取得するまでの周期との対応関係を示したテーブルデータを記憶している。そして、制御装置９０は、単位時間当たりの布地Ｃの移動量を取得すると、テーブルデータを参照して、次回の各センサー２１，２２の出力を取得するまでの周期を決定する。
テーブルデータは、一定の移動量の数値範囲ごとに段階的に周期を定めたものでもよいし、任意の移動量に対して線形に対応する周期の関係を定めたものでもよい。或いは、任意の移動量の値に対して一定の周期を算出する関数を定めたものでもよい。

図３は縫製時に制御装置９０のＣＰＵ９１が実行する処理を示すフローチャートである。これに基づいて、縫製時にＣＰＵ９１が実行する処理について詳細に説明する。

まず、ＣＰＵ９１は、当初、ペダル４４の踏み込みの検出を行い（ステップＳ１）、ペダル４４の踏み込みを検出すると、ミシンモーター３０の駆動を開始するとともに、各センサー２１，２２の出力を取得するまでの周期の計時を開始する（ステップＳ３）。なお、駆動開始時の各センサー２１，２２の出力を取得するまでの周期の初期値は、予め、規定値が定められている。

そして、ＣＰＵ９１は、各センサー２１，２２の出力を取得するまでの一周期の経過を判定する（ステップＳ５）。
そして、規定の一周期が経過していない場合には、ペダル４４の踏み込みが停止されたか否かを判定し（ステップＳ１１）、踏み込みが停止されていない場合には、ステップＳ５に処理を戻す。また、ペダル４４の踏み込みが停止された場合には、ミシンモーター３０を停止させて、縫製を終了する。

一方、ステップＳ５において、規定の一周期が経過したと判断した場合には、ＣＰＵ９１は、処理装置２３に対して、各センサー２１，２２の検出に基づく布移動量を要求する（ステップＳ７）
これにより、処理装置２３は、各センサー２１，２２の検出に基づくカウント値と同じ数のパルス信号を制御装置９０に入力する。

ついで、ＣＰＵ９１は、規定の周期とパルス信号に基づく布移動量とにより、単位時間当たりの布移動量を算出する。さらに、これに基づいて、設定された縫いピッチとなるように、ミシンモーター３０の回転数（回転速度）を制御する。
また、ＣＰＵ９１は、算出した単位時間当たりの布移動量に基づいて前述したテーブルデータを参照して、各センサー２１，２２の出力を取得するまでの次回の周期を決定するとともに、当該次の周期までの計時を開始する（ステップＳ９）。
そして、ステップＳ５に処理を戻し、ステップＳ５〜Ｓ９の処理を繰り返した後、ステップＳ１１においてペダルＯＦＦにより、縫製を終了する。

［発明の実施形態の技術的効果］
上記ミシン１００の技術的効果について図４を参照しつつ説明する。
前述したように、制御装置９０は、第一及び第二のセンサー２１，２２の検出に基づく単位時間当たりの布地Ｃの移動量が小さくなるにつれて、各センサー２１，２２の出力を取得する周期を長くすることを特徴としている。
仮に、第一及び第二のセンサー２１，２２の検出に基づく単位時間当たりの布地Ｃの移動量の大きさに関係なく、各センサー２１，２２の出力を取得する周期を一定とした場合の検出状態を図４(Ａ)及び図４（Ｂ）に示す。
仮に、各センサー２１，２２の出力を取得する周期を1[ms]に固定すると、図４(Ａ)のように、布地Ｃの単位時間当たりの布移動量が3[mm/s]（低速）の場合、一回の周期で検出される布移動量は１回のパルス、即ち、１カウント分（3[μm]）となる。
また、図４(Ｂ)のように、布地Ｃの単位時間当たりの布移動量が45[mm/s]（高速）の場合、一回の周期で検出される布移動量は１５回のパルス、即ち、１５カウント分（45[μm]）となる。

図４(Ａ)のように、一回の周期で検出される布移動量のパルス数が少ないと、その際にノイズが含まれると、ノイズによる検出誤差の影響が非常に大きくなり、低速の布移動時の検出精度が大きく低下する。
したがって、布移動量が低速の場合には、各センサー２１，２２の出力を取得する周期をより長くすることにより、一回の周期で検出される布移動量のパルス数を増やすことができ、ノイズによる影響を低減して低速の布移動時の検出精度が向上させることが可能となる。

また、第一及び第二のセンサー２１，２２の検出に基づく単位時間当たりの布地Ｃの移動量の大きさに関係なく、各センサー２１，２２の出力を取得する周期を予め比較的長い一定時間に固定することも考えられるが、その場合には、布移動量が高速の場合に、ミシンモーター３０の制御の応答が遅くなり、追従性が低下するおそれがある。
したがって、制御装置９０が、第一及び第二のセンサー２１，２２の検出に基づく単位時間当たりの布地Ｃの移動量が大きくなるにつれて、各センサー２１，２２の出力を取得する周期を短くすることにより、低速の布移動時の検出精度を向上しつつ、ミシンモーターの制御の追従性を高く維持することが可能となる。

［その他］
上記ミシン１００は、ミシン１００に対して布地Ｃを手動で移動させる場合を例示したが、布地Ｃに対してミシン１００を手動で移動させてフリーモーション縫いを行うミシンでもよいことは言うまでもない。

１１ミシンフレーム
１２針
１３針棒
１６針板
２１センサー
２１第一のセンサー（検出部）
２２第二のセンサー（検出部）
２３処理装置
３０ミシンモーター
３１エンコーダー
３２駆動回路
４１操作パネル
４２スタートボタン
４３装置
４４ペダル
９０制御装置
１００ミシン
１１１ミシンベッド部
１４１棒
４３１モーター
４３２駆動回路
Ｃ布地（被縫製物）

Claims

被縫製物の移動量を検出する検出部と、
針棒の上下動の駆動源となるミシンモーターと、
前記検出部の検出に基づいて前記ミシンモーターを制御し、一定の縫いピッチを維持する制御を行う制御装置とを備えるミシンにおいて、
前記検出部は、光学的に被縫製物の移動量を検出し、当該移動量の変化を分解能の単位でカウントし、前記制御装置の周期的な要求に対してカウント値を入力し、
前記制御装置は、前記検出部の検出に基づく単位時間当たりの前記被縫製物の移動量が小さくなる場合に前記検出部の出力を取得する周期を長くし、前記検出部の検出に基づく単位時間当たりの前記被縫製物の移動量が大きくなる場合に前記検出部の出力を取得する周期を短くすることを特徴とするミシン。
前記ミシンの針落ち位置に対して前記被縫製物を手動にて移動させてフリーモーション縫いを行うことを特徴とする請求項１記載のミシン。
前記被縫製物に対して前記ミシンを手動にて移動させてフリーモーション縫いを行うことを特徴とする請求項１記載のミシン。