JP6962713B2

JP6962713B2 - ミシン

Info

Publication number: JP6962713B2
Application number: JP2017108915A
Authority: JP
Inventors: 貴史今野; 信横田
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2017-06-01
Filing date: 2017-06-01
Publication date: 2021-11-05
Anticipated expiration: 2037-06-01
Also published as: US20180347087A1; JP2018201746A; US10767292B2

Description

本発明は、ミシンに対する相対的な被縫製物の移動量を検出するミシンに関する。

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、図７（Ａ）に示すように、被縫製物に対して縫い針１１２が上方に位置している場合には、センサー１２１は被縫製物Ｃの移動量ｍを正しく検出することができるが、縫い針１１２が被縫製物Ｃに突き刺されると、被縫製物Ｃの移動が拘束されることから、センサー１２１は正確な被縫製物の移動量の検出を行うことができなかった。
特に、縫い針１１２が下死点を通過して上昇する際には、図７（Ｂ）に示すように、被縫製物Ｃが縫い針１１２と一緒に引き上げられることから、当該引き上げにより被縫製物Ｃに移動成分ｍｆが発生し、センサー１２１は被縫製物の移動量の検出精度がさらに低下していた。

本発明は、被縫製物の針落ちの影響を避けて被縫製物の移動量の検出を行う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移動量検出部と、
針棒に上下動を付与する上軸の回転駆動源となるミシンモーターと、
前記上軸又は前記ミシンモーターの出力軸の軸角度を検出する軸角度検出部と、
前記移動量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、
前記制御装置は、前記軸角度検出部の検出に基づいて、縫い針が布地に突き刺さっていない軸角度区間で前記移動量検出部により検出された前記被縫製物の移動量により、一定の縫いピッチを維持する制御を行う。

上記ミシンにおいて、
前記制御装置は、縫い針が布地に突き刺さっていない軸角度区間のうち、所定の上軸角度の範囲を非検出区間と設定可能であり、前記非検出区間を除いた縫い針が布地に突き刺さっていない区間において前記移動量検出部により検出された前記被縫製物の移動量により、一定の縫いピッチを維持する制御を行う構成としてもよい。

また、請求項１記載の発明は、
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２記載の発明は、
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、縫い針が布地に突き刺さっていない軸角度区間において検出された被縫製物の移動量に基づいて一定の縫いピッチを維持する制御を行うので、より正確に被縫製物の移動量を検出することができ、より精度良く一定の縫いピッチを維持して縫製を行うことが可能となる。

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。各センサーの出力を取得する検出区間となる上軸角度の範囲を示す説明図である。制御装置による縫製時の動作制御を示すフローチャートである。検出区間の他の例を示す説明図である。検出区間のさらなる他の例を示す説明図である。図７（Ａ）は縫い針が布地に突き刺さっていない場合の布地の移動状態を示し、図７（Ｂ）は縫い針が布地に突き刺さっている場合の布地の移動状態を示す説明図である。

［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、専用の保持台に保持された被縫製物としての布地Ｃを作業者が手動操作により自由に移動させ、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と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。

針棒上下動機構は、縫製動作の駆動源となるミシンモーター３０と、ミシンモーター３０により回転駆動が行われる図示しない上軸と、上軸のトルクを上下の往復動作に変換して針棒１３に付与する図示しないクランク機構とを備えている。
ミシンモーター３０の出力軸には軸角度検出部としてのエンコーダー３１が装備されており、出力軸の軸角度変化量に応じてパルス出力を行う。
ミシンモーター３０の出力軸から上軸への伝達比は既知であり、制御装置９０は、エンコーダー３１のパルス出力からミシンモーター３０の出力軸の軸角度を算出し、さらに、伝達比から上軸の軸角度を算出することができる。
なお、上軸にエンコーダーを設け、直接的に上軸の軸角度を検出しても良い。

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の指令に従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、水平面（Ｘ−Ｙ平面）におけるその相対的な移動量を検出する移動量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軸方向に平行であって、針棒１３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信号から、布地Ｃの移動量について分解能である3[μm]の変化を生じる度にパルス信号を制御装置９０に入力する。
なお、処理装置２３は、第一及び第二のセンサー２１，２２のいずれか一方をメイン、他方をサブと予め決めており、メインのセンサーの検出に基づくパルス信号を制御装置９０に入力し、メインのセンサーにエラーが生じた場合にはサブのセンサーの検出に基づくパルス信号を制御装置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、前述したミシンモーター３０及びそのエンコーダー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が移動操作された際に、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の回転速度を制御する。

即ち、制御装置９０は、第一又は第二のセンサー２１，２２の検出に基づいて入力されるパルスの時間間隔（パルス間隔とする）から布地Ｃの移動速度を算出し、さらに、当該移動速度で設定された縫いピッチ分の移動が行われるまでに上軸が一回転を行うためのミシンモーター３０の回転速度を算出し、当該回転速度となるように制御する。なお、第一又は第二のセンサー２１，２２の検出に基づくミシンモーター３０の回転速度の算出は、微小な時間周期で繰り返し実行される。

ところで、縫い針１２が布地Ｃに突き刺さってから抜けきるまでの間は、布地Ｃの移動が縫い針１２に拘束され、正確な布地Ｃの移動速度を求めることが困難となる。
図３は、下降する縫い針１２が針板１６に到達し、針棒下死点を通過して上昇する縫い針１２が針板１６に到達するまでの上軸角度を示す説明図であり、針棒上死点となる上軸角度を0°、針棒下死点となる上軸角度を180°としている。
この図に示すように、下降する縫い針１２が針板１６に到達する上軸角度は90°であり、針棒下死点を通過して上昇する縫い針１２が針板１６に到達する上軸角度は270°である。

従って、制御装置９０は、正確な布地Ｃの移動速度を求めることが困難となる上軸角度90°以上270°以下の軸角度区間（非検出区間Ｎとする）を避けて、上軸角度270°を超えて90°未満の軸角度区間（検出区間Ｓとする）で第一又は第二のセンサー２１，２２の処理装置２３から入力されるパルスの時間間隔から布地Ｃの移動速度を決定する。
なお、「検出区間」とは第一又は第二のセンサー２１，２２の検出に基づいてミシンモーター３０の回転速度制御を行う上軸角度区間を意味し、「非検出区間」とは第一又は第二のセンサー２１，２２の検出に基づくことなくミシンモーター３０の回転速度制御を行う上軸角度区間を意味する。
なお、この場合、上軸角度が非検出区間Ｎの間は布地Ｃの移動速度が求められなくなる。従って、制御装置９０は、非検出区間Ｎにおける布地Ｃの移動速度は、例えば、非検出区間Ｎに突入する直前に求められた移動速度で布地Ｃが移動しているものとみなして、ミシンモーター３０の回転速度を制御する。
なお、非検出区間Ｎにおける布地Ｃの移動速度は、非検出区間Ｎに突入する直前に求められた布地Ｃの移動速度ではなく、妥当な他の値を採用しても良い。例えば、検出区間Ｓで算出された複数の布地Ｃの移動速度の平均値を採用しても良い。
さらには、直前に求められた布地Ｃの移動速度や平均化された布地Ｃの移動速度に対して所定の係数を乗じたものを非検出区間Ｎにおける布地Ｃの移動速度としてミシンモーター３０の回転速度を制御しても良い。

図４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）、検出されない場合には、再びペダル４４の踏み込みの検出を行う（ステップＳ１：ＮＯ）。また、ペダル４４の踏み込みを検出すると（ステップＳ１：ＹＥＳ）、ミシンモーター３０の駆動を開始する（ステップＳ３）。

そして、ＣＰＵ９１は、エンコーダー３１の出力から上軸角度が検出区間Ｓ内であるか否かを判定し（ステップＳ５）、検出区間Ｓ内である場合には（ステップＳ５：ＹＥＳ）、第一又は第二のセンサー２１，２２のパルスの時間間隔から布地Ｃの移動速度を算出し（ステップＳ７）、当該移動速度に対応するミシンモーター３０の回転速度を算出する（ステップＳ９）。さらに、ＣＰＵ９１は、算出した回転速度となるようにミシンモーター３０を制御する（ステップＳ１１）。
その後、ステップＳ１５に処理を進める。

一方、ＣＰＵ９１は、エンコーダー３１の出力が検出区間Ｓ外と判定した場合には（ステップＳ５：ＮＯ）、検出区間Ｓ内に算出された直近の回転速度となるようにミシンモーター３０を制御する（ステップＳ１３）。
その後、ステップＳ１５に処理を進める。

ステップＳ１５では、ペダル４４の踏み込みの検出が行われ、ペダル４４の踏み込みが継続されている場合には（ステップＳ１５：ＮＯ）、ステップＳ５に処理を戻し、再び、上軸角度が検出区間Ｓ内であるか否かの判定が行われる。
また、ペダル４４の踏み込みが解除された場合には（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、ミシンモーター３０を停止させて動作制御を終了する。

［発明の実施形態の技術的効果］
上記ミシン１００では、制御装置９０が、軸角度検出部としてのエンコーダー３１の検出に基づいて、縫い針１２が布地Ｃに突き刺さっていない軸角度区間である検出区間Ｓで移動量検出部としての第一又は第二のセンサー２１，２２により検出された布地Ｃの移動量により、一定の縫いピッチを維持する制御を行っている。
このため、縫い針１２が布地Ｃに突き刺さる軸角度区間である非検出区間Ｎにおいて検出される不正確な布地Ｃの移動量の影響を低減してミシンモーター３０を制御することができ、より正確に目標となる縫いピッチを維持して縫製を行うことが可能となる。
従って、ミシン１００のように、布地Ｃを手動にて移動させてフリーモーション縫いを行う場合に、特に縫い品質の向上を図ることが可能となる。

［上軸角度の検出区間の範囲について］
なお、検出区間Ｓの設定は図３に示す90〜270°の区間に限定されず、より狭い範囲としても良い。本実施形態では、縫い針１２が針板１６以下に位置する上軸角度範囲を、縫い針１２が布地Ｃに突き刺さってから抜けきるまでの区間としたが、例えば、図５に示すように、布地Ｃの厚さを考慮して縫い針１２が針板１６よりも高い位置となる上軸角度の範囲を検出区間Ｓとしても良い。

また、検出区間Ｓは一つに限らず複数設定しても良い。例えば、縫い針１２が布地Ｃに突き刺さっている上軸角度の範囲以外にも、布地Ｃの移動速度の検出精度が低下する上軸角度が、例えば、理論的又は経験則的に既知である場合には、そのような上軸角度の範囲を新たに非検出区間とし、これに伴い、検出区間を複数にしても良い。
例えば、縫い針１２の上死点の周辺は、布地Ｃの検出移動速度に乱れが生じることが既知であるような場合に、図６に示すように、縫い針１２が布地Ｃに突き刺さる上軸角度を第一の非検出区間Ｎ１とし、縫い針１２の上死点の周辺を第二の非検出区間Ｎ２とする。そして、第一の非検出区間Ｎ１と第二の非検出区間Ｎ２の間の上軸角度を第一の検出区間Ｓ１と第二の検出区間Ｓ２としても良い。
これらにより、不正確な布地の移動量の影響を低減してミシンモーター３０を制御し、より正確に目標となる縫いピッチを維持して縫製を行うことが可能となる。

また、操作パネル４１等の設定手段により、縫い針１２が布地Ｃに突き刺さっていない上軸角度の範囲内で任意の上軸角度の範囲を非検出区間に設定可能としても良い。また、検出区間の数も任意に設定可能としても良い。

［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。

１２縫い針
１３針棒
１６針板
２１第一のセンサー（移動量検出部）
２２第二のセンサー（移動量検出部）
３０ミシンモーター
３１エンコーダー（軸角度検出部）
９０制御装置
１００ミシン
Ｃ布地（被縫製物）
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２検出区間
Ｎ，Ｎ１，Ｎ２非検出区間

Claims

被縫製物の移動量を検出する移動量検出部と、
針棒に上下動を付与する上軸の回転駆動源となるミシンモーターと、
前記上軸又は前記ミシンモーターの出力軸の軸角度を検出する軸角度検出部と、
前記移動量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、
前記制御装置は、前記軸角度検出部の検出に基づいて、縫い針が布地に突き刺さっていない軸角度区間で前記移動量検出部により検出された前記被縫製物の移動量により、一定の縫いピッチを維持する制御を行い、
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ミシン。
被縫製物の移動量を検出する移動量検出部と、
針棒に上下動を付与する上軸の回転駆動源となるミシンモーターと、
前記上軸又は前記ミシンモーターの出力軸の軸角度を検出する軸角度検出部と、
前記移動量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、
前記制御装置は、前記軸角度検出部の検出に基づいて、縫い針が布地に突き刺さっていない軸角度区間で前記移動量検出部により検出された前記被縫製物の移動量により、一定の縫いピッチを維持する制御を行い、
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ミシン。
前記制御装置は、縫い針が布地に突き刺さっていない軸角度区間のうち、所定の上軸角度の範囲を非検出区間と設定可能であり、前記非検出区間を除いた縫い針が布地に突き刺さっていない区間において前記移動量検出部により検出された前記被縫製物の移動量により、一定の縫いピッチを維持する制御を行うことを特徴とする請求項１又は２記載のミシン。