JP6987325B1 - ミシン、ミシンのデータ処理装置、ミシンのデータ表示装置、ミシンの学習装置、ミシンの推論装置およびミシンの記憶装置 - Google Patents

ミシン、ミシンのデータ処理装置、ミシンのデータ表示装置、ミシンの学習装置、ミシンの推論装置およびミシンの記憶装置 Download PDF

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Abstract

ミシンは、針棒を駆動する駆動源である針棒モータ（３５）と、針棒駆動情報を検出する針棒駆動情報検出器（１３３）と、上糸が通され、縫い目の引き締めを行う天秤と、天秤を駆動する天秤モータ（３６）と、天秤駆動情報を検出する天秤駆動情報検出器（１３４）と、被縫製物へ縫い針が刺されたときから縫い針が抜かれるまでの期間である第１の期間において検出された針棒駆動情報に基づいて、縫い針が被縫製物から受ける第１の物理量を計算し、かつ、天秤の動作による縫い目の引き締めが行われる期間である第２の期間において検出された天秤駆動情報に基づいて、天秤が上糸から受ける第２の物理量を計算する物理量計算部と、第１の物理量の変化と第２の物理量の変化とに基づいて縫い針または針棒の異常と天秤の異常とを監視する監視部とを備える。

Description

本開示は、縫い針が装着される針棒と、縫い目の引き締めを行う天秤とを備えるミシン、ミシンのデータ処理装置、ミシンのデータ表示装置、ミシンの学習装置、ミシンの推論装置およびミシンの記憶装置に関する。
従来、縫い目を形成するプロセスに関する品質である縫製品質の評価、または縫製品質の管理を行うミシンが知られている。特許文献１には、ステッチごとにおける上糸の使用長さを検出した結果を基に、糸締りの良否を判定するための糸締り指数を算出することによって縫製品質の管理を行う方法が開示されている。
国際公開第２０１６／１３６７３７号
上記特許文献１にかかる管理方法では、ステッチ長さと、被縫製物である生地の厚さと、上糸の使用長さとの各値を演算式に代入することによって糸締り指数を算出し、あらかじめ設定された基準値と算出された糸締り指数とを比較することによって糸締りの良否を判定する。上記特許文献１にかかる管理方法では、基準値を含む一定の数値範囲に糸締り指数が含まれる場合に、糸締りは良好と判定される。しかしながら、基準値を含む一定の数値範囲に糸締り指数が含まれる場合であっても、上糸または被縫製物の伸縮によって、形成される縫い目の品質が変わることがある。上記特許文献１にかかる管理方法では、上糸または被縫製物の伸縮性に起因して糸締りの良否判定に誤りが生じ、縫製不良が見逃されるといったことが起こり得る。このため、上記特許文献１にかかる従来の管理方法では、縫製品質の管理の精度が悪くなる場合があるという問題があった。
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、縫い目を形成するプロセスの品質を高い精度で管理することができるミシンを得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかるミシンは、針孔を有する縫い針が装着され、針孔に上糸が通された縫い針を被縫製物へ刺して被縫製物から縫い針を抜く動作を繰り返す針棒と、針棒を駆動する駆動源である針棒モータと、針棒を駆動するときにおける針棒モータの動作を表す針棒駆動情報を検出する針棒駆動情報検出器とを備える。本開示にかかるミシンは、上糸が通され、被縫製物から上糸を引き上げる動作によって縫い目の引き締めを行う天秤と、針棒モータとは独立した駆動源であって天秤を駆動する天秤モータと、天秤を駆動するときにおける天秤モータの動作を表す天秤駆動情報を検出する天秤駆動情報検出器とを備える。本開示にかかるミシンは、被縫製物へ縫い針が刺されたときから縫い針が抜かれるまでの期間である第１の期間において検出された針棒駆動情報に基づいて、縫い針が被縫製物から受ける第１の物理量を計算し、かつ、天秤の動作による縫い目の引き締めが行われる期間である第２の期間において検出された天秤駆動情報に基づいて、天秤が上糸から受ける第２の物理量を計算する物理量計算部と、第１の物理量の変化と第２の物理量の変化とに基づいて縫い針または針棒の異常と天秤の異常とを監視する監視部とを備える。
本開示にかかるミシンは、縫い目を形成するプロセスの品質を高い精度で管理することができるという効果を奏する。
実施の形態１にかかるミシンの全体構成を示す斜視図 実施の形態１にかかるミシンの頭部ユニットを示す斜視図 実施の形態１にかかるミシンの針棒機構と天秤機構とを示す斜視図 実施の形態１にかかるミシンの下軸ユニットを示す斜視図 実施の形態１にかかるミシンのかま機構を示す斜視図 実施の形態１にかかるミシンの制御構成を示すブロック図 実施の形態１にかかるミシンの動作パターンを示すタイミングチャート 実施の形態１にかかるミシンが有する針棒軸モータ制御演算部と天秤軸モータ制御演算部との詳細を示すブロック図 実施の形態１にかかるミシンが有する針棒軸偏差抑制部の詳細を示すブロック図 実施の形態１にかかるミシンが有する針棒軸監視部の詳細を示すブロック図 実施の形態１にかかるミシンによる針棒の動作の監視について説明するためのタイミングチャート 実施の形態１にかかるミシンによる天秤の動作の監視について説明するためのタイミングチャート 実施の形態２にかかるミシンの動作パターンを示すタイミングチャート 実施の形態３にかかるミシンの動作パターンを示すタイミングチャート 実施の形態４にかかるミシンが有する針棒軸監視部の構成を示すブロック図 実施の形態４にかかるミシンの学習装置による学習処理の手順を示すフローチャート 実施の形態４にかかるミシンの推論装置による推論処理の手順と、針棒の駆動状態を監視する工程とを示すフローチャート 実施の形態５にかかるミシンのデータ処理装置の構成を示すブロック図 実施の形態５にかかるミシンのデータ処理装置が有する異常通知部による表示例を示す図 実施の形態１から５にかかるミシンが有する制御盤のハードウェア構成の例を示す第１の図 実施の形態１から５にかかるミシンが有する制御盤のハードウェア構成の例を示す第２の図 実施の形態１から５にかかるミシンのデータ処理装置が備えるハードウェア構成の例を示す図 実施の形態１から５にかかるミシンのデータ表示装置が備えるハードウェア構成の例を示す図
以下に、実施の形態にかかるミシン、ミシンのデータ処理装置、ミシンのデータ表示装置、ミシンの学習装置、ミシンの推論装置およびミシンの記憶装置を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態１．
実施の形態１では、搬送機構によって被縫製物を移動させながら縫製動作を行う工業用電子ミシンの構成例を説明する。被縫製物は、布、革、生地、ベルト、帯、ロープといった縫製素材である。ただし、ミシンは、縫い針が装着される針棒と、縫い目の引き締めを行う天秤とを互いに独立した駆動源によって駆動するミシンであれば良く、一般ミシン、職業用ミシン、家庭用ミシン、刺繍機、パターンシーマ等であっても良い。以下の説明において、使用者とは、ミシンの使用者とする。
図１は、実施の形態１にかかるミシンの全体構成を示す斜視図である。図２は、実施の形態１にかかるミシンの頭部ユニットを示す斜視図である。図３は、実施の形態１にかかるミシンの針棒機構と天秤機構とを示す斜視図である。図４は、実施の形態１にかかるミシンの下軸ユニットを示す斜視図である。図５は、実施の形態１にかかるミシンのかま機構を示す斜視図である。
Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに垂直な３軸である。Ｘ軸とＹ軸とは、水平方向の軸である。Ｚ軸は、鉛直方向の軸である。Ｚ軸方向は、縫い針が上下動する方向である。Ｘ軸方向は、後述する滑り板１０４の長手方向である。図１から図５には、右手系のＸＹＺ座標系を示している。
［全体構成］
図１に示すように、実施の形態１にかかるミシン１００の主要部は、筐体機構Ｐ０と、搬送機構Ｐ１と、制御装置Ｐ２と、頭部ユニットＰ３と、下軸ユニットＰ４とで構成される。
［筐体機構Ｐ０］
図１に示すように、ミシン１００の筐体機構Ｐ０は、頭部ユニットＰ３を支持するアーム１０１と、搬送機構Ｐ１に含まれるＸＹステージ１１を格納するベッド１０２と、アーム１０１およびベッド１０２を設置床から支持する支持脚１０３と、ベッド１０２の上面に固定されてＸＹステージ１１が駆動する送り板１２を平面上で摺動自在となるようにＺ軸方向に支持する滑り板１０４とを有する。筐体機構Ｐ０は、ミシン１００が動作する時の衝撃による機械的な破壊に耐え得るように設計された高剛性の鋼板または鋳物といった素形材、または、衝撃を分散させて吸収する柔軟材で構成される。
筐体機構Ｐ０の構成は、図１に示す構成に限定されない。頭部ユニットＰ３を支持するための高い剛性をアーム１０１に持たせるために、アーム１０１の形状にはガントリ型の形状を採用しても良い。また、ヒッチステッチの発生を防ぎ、常にパーフェクトステッチの縫い目を形成するために、アーム１０１の先端で頭部ユニットＰ３をＺ軸周りに回転させる回転機構を設けても良い。
［搬送機構Ｐ１］
搬送機構Ｐ１は、ミシン１００の縫製対象物である被縫製物を搬送する位置決め手段である。図１に示すように、実施の形態１において、ミシン１００の搬送機構Ｐ１は、ＸＹステージ１１と、送り板１２と、エアシリンダ１３とを有する。ＸＹステージ１１は、図示しない搬送用モータであるＸ軸モータおよびＹ軸モータによって、送り板１２をＸ軸方向とＹ軸方向とへ移動させる。ＸＹステージ１１は、送り板１２を移動させることによって被縫製物を搬送する。Ｘ軸モータは、送り板１２をＸ軸方向へ駆動する駆動源である。Ｙ軸モータは、送り板１２をＹ軸方向へ駆動する駆動源である。
ＸＹステージ１１は、可動部に連結された保持装置によって送り板１２を保持する。保持装置は、エアシリンダ１３を備える空圧機器である。送り板１２には、縫製素材である被縫製物が固定される。ＸＹステージ１１は、縫い針に対して被縫製物が適切に位置決めされるように、滑り板１０４の水平面上において送り板１２を搬送する。
搬送機構Ｐ１の構成は、図１に示す構成に限定されない。ＸＹステージ１１には、例えば、本出願人が先に公開した国際公開第２０１７／１７５５２６号に示される構成を適用しても良い。縫い針に対して被縫製物が搬送可能であれば良いため、ミシン１００は、被縫製物ではなく、縫い針を水平方向に移動させても良い。
また、例えば、送り歯により被縫製物を縫い針に対して搬送する他種のミシン、またはロボットにより被縫製物を立体的に搬送するミシンであっても、実施の形態１による品質評価および品質管理の方法を適用することができる。さらに、搬送機構Ｐ１を備えず、手作業を含む別の手段によって被縫製物を縫い針に対して搬送するミシンであっても、実施の形態１による品質評価および品質管理の方法を適用することができる。また、搬送機構Ｐ１を備えないミシンであっても、針棒モータおよび天秤モータの各駆動情報を用いることによって、縫製品質のトレーサビリティを確保することができる。
［制御装置Ｐ２］
図１に示すように、実施の形態１において、ミシン１００の制御装置Ｐ２は、操作盤２１と、データ表示装置２２と、制御盤２３と、フットスイッチ２４とを有する。操作盤２１は、使用者が操作盤２１を操作することによって作成された縫製パターンデータに基づいて、ミシン１００を駆動するための縫製指令信号を生成する。縫製パターンデータは、縫製パターンおよび制御パラメータが記録されたデータである。操作盤２１は、生成された縫製指令信号を制御盤２３へ送る。
データ表示装置２２は、制御盤２３から送信される表示用データに基づいて、ミシン１００の異常、異常の発生頻度、およびメンテナンス方法を判断し、判断結果の内容を表示する。データ表示装置２２は、判断結果の内容を、表示によって使用者へ通知する。なお、データ表示装置２２は、表示用データそのものを表示しても良い。
制御盤２３は、搬送機構Ｐ１による搬送動作を制御する。また、制御盤２３は、頭部ユニットＰ３による縫製動作の速度および縫製動作のタイミングを制御する。制御盤２３は、データ表示装置２２へ表示用データを送る。フットスイッチ２４は、ボタンまたはタッチパネルを使用者が押下する操作を受けて、ミシン１００の制御を開始するタイミングを示す動作開始信号と、保持装置が被縫製物の保持と不保持とを切り換えるタイミングを示す保持信号とを制御盤２３へ出力する。
［頭部ユニットＰ３］
図２に示すように、実施の形態１において、ミシン１００の頭部ユニットＰ３は、糸調子機構３１と、針棒機構３２と、天秤機構３３と、中押さえ機構３４と、針棒機構３２の駆動源である針棒モータ３５と、天秤機構３３の駆動源である天秤モータ３６と、筐体１３０と、糸案内１３１，１３２とを有する。
中押さえ機構３４を構成する中押さえ３４ａは、縫い針３２ａおよび天秤３３ａの上昇動作に伴う被縫製物の浮き上がりまたはばたつきを防ぐために、縫製作業時において被縫製物を押圧する。中押さえ３４ａの先端部には円筒形状の貫通孔３４ｂが形成されている。貫通孔３４ｂには、縫い針３２ａが挿通される。
中押さえ機構３４は、図示しない駆動源である中押さえモータによって中押さえ３４ａを上下動させる。実施の形態１において、中押さえモータは、回転型のサーボモータとする。中押さえ機構３４は、例えば、中押さえモータの回転軸にカップリングを介して接続されたラックアンドピニオン機構を含む。ミシン１００は、中押さえモータの回転を制御することで、中押さえ機構３４以外の機構に対して独立して、上下方向に中押さえ３４ａを駆動する。
なお、被縫製物の浮き上がりまたはばたつきを防ぐために被縫製物を押圧可能であれば、中押さえ機構３４を構成する中押さえモータおよび機構には、周知のモータおよび機構を採用できる。中押さえ機構３４には、本出願人が先に公開した国際公開第２０１９／０４３８１３号に示される構成を適用しても良い。
次に、図２を参照して、ミシン１００の上糸経路と、上糸張力の制御に関わる糸調子機構３１の構成とについて説明する。実施の形態１において、糸調子機構３１は、上糸Ｔの残長を調整するプリテンション３１ａと、縫い目における上糸Ｔの締り加減を調整するメインテンション３１ｂと、上糸Ｔがかまを潜る際における糸抜けを補助する糸取りばね３１ｃとを有する。
使用者は、ミシン１００での縫製作業を実施する前に、縫い目を形成した際に上側の糸となる上糸Ｔを、図示しない糸巻きから、上糸Ｔの消費部である縫い針３２ａまでの上糸経路に沿って供給する。糸巻きは、上糸Ｔの供給源である。上糸経路は、糸巻きから、１つ以上の糸案内１３１と、プリテンション３１ａと、メインテンション３１ｂと、糸取りばね３１ｃと、天秤３３ａの小穴３３ｂと、１つ以上の糸案内１３２とを経由して、縫い針３２ａの先端部にある針孔３２ｂに至る。糸巻きは、上糸経路の始点である。針孔３２ｂは、上糸経路の終点である。
中押さえ３４ａの貫通孔３４ｂに縫い針３２ａが挿通されることで、針孔３２ｂに挿通された上糸Ｔも貫通孔３４ｂに挿通される。糸案内１３１，１３２は、上糸Ｔが挿通される通し穴である。上糸Ｔは、糸案内１３１，１３２に挿通されることによって、筐体１３０に沿って案内される。これにより、縫製作業時における上糸Ｔのばたつき、絡まり、または解れが防がれる。上糸Ｔの張力は、プリテンション３１ａおよびメインテンション３１ｂが有するばねの反発による付勢力を受けた１対の皿状部材間で上糸Ｔを挟持することによって付与される。上糸Ｔは、縫製作業時において、針棒３２ｃの駆動に伴って被縫製物を貫通し、滑り板１０４の下方へ供給される。
次に、図３を参照して、針棒機構３２の構成と天秤機構３３の構成とについて説明する。実施の形態１において、針棒機構３２は、縫い針３２ａと、針棒３２ｃと、針棒シャフト３２ｄと、針棒クランク３２ｅと、連接棒３２ｆと、スライダ３２ｇと、針棒抱き３２ｈとを有する。縫い針３２ａは、上糸Ｔが挿通される針孔３２ｂを有する。
針棒モータ３５は、針棒駆動情報を検出する針棒駆動情報検出器１３３を有する。針棒駆動情報は、針棒モータ３５の動作を表す情報であって、針棒モータ３５の固定子に対する可動子の回転情報である。実施の形態１において、針棒モータ３５は、回転型のサーボモータとする。カップリング１３５は、針棒モータ３５の回転軸と針棒シャフト３２ｄとを接続する。
針棒３２ｃには、縫い針３２ａが装着される。針棒３２ｃは、縫製動作において、縫い針３２ａを被縫製物へ刺して被縫製物から縫い針３２ａを抜く動作を繰り返す。針棒３２ｃは、縫い針３２ａを被縫製物へ刺す動作によって、針孔３２ｂに挿通された上糸Ｔを被縫製物の表から裏へ供給する。針棒モータ３５は、針棒３２ｃを駆動する駆動源である。針棒クランク３２ｅは、針棒シャフト３２ｄのうちカップリング１３５に連結された端部とは逆の端部に設けられている。連接棒３２ｆの一方の端部は、針棒クランク３２ｅに接続されている。連接棒３２ｆの他方の端部には、連接棒３２ｆに針棒３２ｃを支持する針棒抱き３２ｈが設けられている。
針棒シャフト３２ｄは、針棒モータ３５の動力を受けて回転する。針棒シャフト３２ｄの回転運動は、針棒クランク３２ｅと連接棒３２ｆとによって、針棒３２ｃの並進運動へと変換される。縫い針３２ａは、針棒３２ｃのうち下方先端部に装着される。針棒３２ｃの上下動に伴って、縫い針３２ａは、上下方向に動作する。これにより、針棒３２ｃは、針孔３２ｂに上糸Ｔが通された縫い針３２ａを被縫製物へ刺して被縫製物から縫い針３２ａを抜く動作を繰り返す。針孔３２ｂに上糸Ｔが通された縫い針３２ａが被縫製物を貫くことによって、被縫製物の表から裏へ上糸Ｔが供給される。
ミシン１００は、針棒モータ３５の回転を制御することで、針棒機構３２以外の機構に対して独立して、上下方向に針棒３２ｃを駆動する。なお、ミシン１００は、少なくとも、天秤３３ａに対して独立して針棒３２ｃを駆動するものであれば良い。
実施の形態１において、天秤機構３３は、天秤３３ａと、天秤シャフト３３ｃと、天秤クランク３３ｄと、天秤ロッド３３ｅと、を備える。天秤３３ａは、上糸Ｔが挿通される小穴３３ｂを有する。天秤モータ３６は、天秤駆動情報を検出する天秤駆動情報検出器１３４を有する。天秤駆動情報は、天秤モータ３６の動作を表す情報であって、天秤モータ３６の固定子に対する可動子の回転情報である。実施の形態１において、天秤モータ３６は、回転型のサーボモータとする。カップリング１３６は、天秤モータ３６の回転軸と天秤シャフト３３ｃとを接続する。
天秤３３ａは、縫製作業時に、被縫製物から上糸Ｔを引き上げる動作によって縫い目の引き締めを行う。天秤３３ａは、例えば、ベルクランク形状の剛体であって、金属素材からなる。小穴３３ｂは、天秤３３ａの一方の端部に形成されている。天秤３３ａは、かかる端部を被縫製物から引き離すように動作することによって、縫い目から上糸Ｔを引き上げる。天秤モータ３６は、天秤３３ａを駆動する駆動源である。
天秤クランク３３ｄは、天秤シャフト３３ｃのうちカップリング１３６に連結された端部とは逆の端部に設けられている。天秤３３ａのうち小穴３３ｂが設けられている端部とは逆の端部は、天秤クランク３３ｄに回転可能に接続される。天秤ロッド３３ｅの一方の端部は、天秤３３ａのうちベルクランク形状の屈曲部に連結される。天秤ロッド３３ｅの他方の端部は、頭部ユニットＰ３の筐体１３０に回転可能に接続される。
天秤シャフト３３ｃは、天秤モータ３６の動力を受けて回転する。天秤シャフト３３ｃの回転運動は、天秤クランク３３ｄと天秤ロッド３３ｅとによって、天秤３３ａのうち小穴３３ｂが形成されている端部の並進運動へと変換される。
ミシン１００は、天秤モータ３６の回転を制御することで、天秤機構３３以外の機構に対して独立して、天秤３３ａを動作させる。なお、ミシン１００は、少なくとも、針棒３２ｃに対して独立して天秤３３ａを駆動するものであれば良い。針棒モータ３５と天秤モータ３６とは、互いに独立した駆動源である。
［下軸ユニットＰ４］
図４に示すように、実施の形態１において、ミシン１００の下軸ユニットＰ４は、糸切り機構４１と、かま機構４２と、糸切り機構４１の駆動源である糸切りモータ４３と、かま機構４２の駆動源であるかまモータ４４と、筐体１４０とを有する。糸切り機構４１は、糸切り４１ａと、糸切り４１ａを水平方向に駆動する糸切りカム機構４１ｂとを有する。
実施の形態１において、糸切りモータ４３は、回転型のサーボモータとする。糸切りカム機構４１ｂは、カップリングを介して、糸切りモータ４３の回転軸に接続される。糸切り４１ａは、かま４２ａと滑り板１０４との間に配置される。糸切り４１ａは、縫製終了時に、上糸Ｔと図示しない下糸とを切断する。
次に、図５を参照して、かま機構４２の構成について説明する。実施の形態１において、かま機構４２は、かま４２ａと、かまシャフト４２ｃ，４２ｄと、大径ギヤ４２ｅと、小径ギヤ４２ｆとを有する。かま４２ａは、上糸Ｔを捕捉する剣先４２ｂを有する。かま４２ａは、上糸Ｔを捕捉することによって上糸Ｔと下糸とを絡ませる。
かまモータ４４は、かま駆動情報を検出するかま駆動情報検出器１４１を有する。かま駆動情報は、かまモータ４４の動作を表す情報であって、かまモータ４４の固定子に対する可動子の回転情報である。実施の形態１において、かまモータ４４は、回転型のサーボモータとする。カップリング１４２は、かまモータ４４とかまシャフト４２ｃとを接続する。
かまシャフト４２ｃのうちカップリング１４２に連結された端部とは逆側の端部は、大径ギヤ４２ｅを貫いている。大径ギヤ４２ｅは、かまシャフト４２ｃに接続されている。かま４２ａは、かまシャフト４２ｄの一方の端部に設けられている。かまシャフト４２ｄのうちかま４２ａが設けられている端部とは逆側の端部は、小径ギヤ４２ｆを貫いている。小径ギヤ４２ｆは、かまシャフト４２ｄに接続されている。大径ギヤ４２ｅと小径ギヤ４２ｆとは、互いに噛合する。
かまシャフト４２ｃは、かまモータ４４の動力を受けて回転する。かまシャフト４２ｃとともに大径ギヤ４２ｅが回転することによって、小径ギヤ４２ｆが回転する。小径ギヤ４２ｆとともにかまシャフト４２ｄが回転することによって、かま４２ａが回転する。このようにして、かま４２ａは、かまモータ４４の動力が伝達されることによって回転運動を行う。ミシン１００は、かまモータ４４の回転を制御することで、かま機構４２以外の機構に対して独立して、かま４２ａを回転駆動する。かまモータ４４は、かま４２ａを駆動する駆動源である。
縫い針３２ａが下死点から上死点へと移動することによって、上糸Ｔのループが形成される。かま４２ａが回転することによって、剣先４２ｂは、かかるループを捕捉する。剣先４２ｂは、かま４２ａのうちの外かまに形成されている。かま４２ａは、下糸が巻かれた図示しないボビンと、外かまからボビンが抜け落ちないようにボビンを収納する図示しないボビンケースとを有する。
実施の形態１では、かま４２ａには全回転かまが採用されるものとする。かま４２ａは、上糸Ｔのループを捕捉可能であれば良く、全回転かまに限定されない。かま４２ａは、半回転かま、水平かま、または垂直かまであっても良い。全回転かまが使用される場合、かま機構４２は、針棒３２ｃの上下動に対して２倍の速さでかま４２ａを駆動する必要がある。このため、実施の形態１では、かま機構４２には、大径ギヤ４２ｅおよび小径ギヤ４２ｆで構成される倍速機が使用されている。かま機構４２は、倍速機を使用せずに、かまモータ４４によってかま４２ａを直接駆動する構成であっても良い。この場合、ミシン１００は、噛合部分のバックラッシに起因する大径ギヤ４２ｅまたは小径ギヤ４２ｆの損壊、焼き付きといった異常を、かま機構４２の異常として検出する必要が無くなる。なお、全回転かまの構成は、周知の技術であるため、拡大図の参照による説明は省略する。
ミシン１００は、針棒機構３２と、天秤機構３３と、中押さえ機構３４と、かま機構４２と、搬送機構Ｐ１とが互いに協働することによって、被縫製物に縫い目を形成する縫製作業を行う。縫製動作の詳細は、次に述べるとおりである。
［頭部ユニットＰ３および下軸ユニットＰ４による縫製作業］
まず、針棒モータ３５を回転させることにより、針孔３２ｂに上糸Ｔが通された縫い針３２ａが滑り板１０４の上方から下降し、被縫製物へ挿針される。縫い針３２ａの下降動作によって、上糸Ｔが被縫製物の下方へ供給される。その後、縫い針３２ａが下死点から上昇する際、上糸Ｔは、被縫製物との間の摩擦によって、被縫製物よりも下側にてループを形成する。
この上糸Ｔのループが形成されるタイミングに調時して、かまモータ４４によって回転するかま４２ａの剣先４２ｂが上糸Ｔを捕捉し、上糸Ｔと下糸とを絡み合わせる。その後、縫い針３２ａが被縫製物から抜針されることで、上糸Ｔは被縫製物から引き上げられる。その後、天秤モータ３６の駆動によって、天秤３３ａのうち小穴３３ｂが形成されている端部が上昇する。小穴３３ｂを通されている上糸Ｔが被縫製物の上方へ引き上げられることによって、被縫製物に縫い目が形成される。このとき、中押さえ３４ａは、縫い針３２ａと天秤３３ａとの各々が上昇する動作に伴って被縫製物が浮き上がったりばたついたりしないように、被縫製物を滑り板１０４のほうへ押圧する。そして、縫い目が形成されると、搬送機構Ｐ１がＸＹステージ１１を駆動することにより、縫い針３２ａが被縫製物に挿針される場所を移動し、縫い目の方向やピッチが調整される。
［比較例の縫製機構］
次に、実施の形態１の比較例にかかる一般的なミシンに備えられる縫製機構について説明する。比較例にかかる縫製機構は、針棒と、天秤と、かまとを駆動する主軸モータを有する。すなわち、１つの主軸モータが、針棒の駆動源と、天秤の駆動源と、かまの駆動源とを兼ねる。比較例にかかる縫製機構において、天秤機構は、天秤クランクを有するリンク機構であって、針棒機構は、天秤クランクに連結されたリンク機構である。比較例にかかる縫製機構は、主軸モータと天秤機構とを連結する上軸と、かま機構に接続された下軸と、上軸に装着された駆動側の上軸プーリと、従動側の下軸プーリと、上側プーリと下側プーリとに架け渡されたタイミングベルトと、下軸プーリに接続された大径ギヤと、下軸に接続されて大径ギヤと噛合する小径ギヤとを有する。
このように、比較例にかかる縫製機構は、リンク機構とギヤとタイミングベルトとを用いて、針棒と天秤とかまとを駆動する。比較例にかかる縫製機構の場合、リンク機構では、主軸モータからみた負荷のイナーシャが主軸モータの回転角度に依存して変動し、ギヤの噛合部ではバックラッシが発生し、タイミングベルトではモータトルクの伝達剛性が低下する、といった課題がある。比較例にかかる縫製機構を採用するミシンでは、これらの機械的な連結部に起因して、主軸モータの制御トルクまたはモータ速度にリプルが発生し、主軸モータの回転速度を一定に制御することが困難である。リプルを抑えるために、フライホイールまたはカウンタ機構といった部品を上軸または下軸に設ける、ノンバックラッシギヤを使用する、剛性の高いタイミングベルトを使用する等の対策が挙げられるが、機構または制御の複雑化、機構の大型化、および高コスト化を招く。
実施の形態１によると、比較例にかかる縫製機構に備えられるような機械的な連結部を、同期制御技術によって無くし、縫製機構を言わば電気的な連結に置き換えることによって、各機構の高精度な駆動が可能となる。また、実施の形態１によると、品質評価および品質管理の価値を付加することができる。
次に、図６を参照して、実施の形態１にかかるミシン１００に備えられる制御装置Ｐ２の構成について説明する。図６は、実施の形態１にかかるミシンの制御構成を示すブロック図である。
図６には、針棒３２ｃを駆動する針棒モータ３５と、天秤３３ａを駆動する天秤モータ３６と、かま４２ａを駆動するかまモータ４４と、中押さえ３４ａを駆動する中押さえモータ５１と、ＸＹステージ１１を駆動するＸ軸モータ５２およびＹ軸モータ５３とを示している。中押さえモータ５１は、中押さえ３４ａの駆動源である。中押さえモータ５１は、中押さえ駆動情報を検出する中押さえ駆動情報検出器１５１を有する。中押さえ駆動情報は、中押さえモータ５１の動作を表す情報であって、中押さえモータ５１の固定子に対する可動子の回転情報である。Ｘ軸モータ５２とＹ軸モータ５３とは、ＸＹステージ１１の駆動源である。Ｘ軸モータ５２は、Ｘ軸モータ５２の搬送軸駆動情報を検出するＸ軸駆動情報検出器１５２を有する。Ｘ軸モータ５２の搬送軸駆動情報は、Ｘ軸モータ５２の動作を表す情報であって、Ｘ軸モータ５２の固定子に対する可動子の回転情報である。Ｙ軸モータ５３は、Ｙ軸モータ５３の搬送軸駆動情報を検出するＹ軸駆動情報検出器１５３を有する。Ｙ軸モータ５３の搬送軸駆動情報は、Ｙ軸モータ５３の動作を表す情報であって、Ｙ軸モータ５３の固定子に対する可動子の回転情報である。
［操作盤２１の構成］
操作盤２１は、表示器２１１と、プロセッサ２１２と、記憶装置２１３と、入力装置２１４と、データ処理装置２１５とを有する。使用者は、表示器２１１を参照しながら入力装置２１４を操作することによって、縫い目の形状、柄、パターン等の縫製パターンデータＤ１を一針ごとに入力する。入力装置２１４は、押下式のボタンまたはタッチパネル等で構成される。入力装置２１４の操作によって、縫製パターンデータＤ１が記憶装置２１３に保存される。縫製パターンデータＤ１は、例えば、被縫製物に形成する縫い目の位置および形状、並びにミシン１００の動作速度を決めるデータである。操作盤２１のオペレーティングシステムは、プロセッサ２１２によって運用される。記憶装置２１３に保存された縫製パターンデータＤ１を使用することにより、縫製パターンの作成、編集および複製が容易となる。
プロセッサ２１２は、操作盤２１で作成された縫製パターンデータＤ１を縫製指令信号へ変換する。プロセッサ２１２は、制御盤２３の指令生成部２３０へ縫製指令信号を送信する。操作盤２１と制御盤２３との間の信号の伝送は、図示しない通信用回路を介して行われる。
表示器２１１は、縫製パターンデータＤ１の入力を行う際の入力画面を表示する。表示器２１１は、入力画面を表示するほか、ミシン１００に異常が発生した場合には、異常が発生したことを表示によって使用者へ通知する。
表示器２１１には、制御盤２３から出力される各種の監視信号が入力される。異常を検知したことを示す各種の監視信号が表示器２１１へ入力された場合に、表示器２１１は、異常が発生したことを表示する。各種の監視信号は、針棒軸監視信号、天秤軸監視信号、かま軸監視信号、ＰＦ（Pressure Foot）軸監視信号、Ｘ軸監視信号、Ｙ軸監視信号のいずれか１つまたは複数である。表示器２１１は、入力された各種の監視信号を、データ処理装置２１５へ送る。各種の監視信号は、表示器２１１を介さずにデータ処理装置２１５へ送られても良い。なお、ＰＦ軸は、中押さえモータ５１の制御軸である。
表示器２１１は、各種の監視信号に基づいてミシン１００の異常を検知した場合、ミシン１００で異常が発生したことを表示する。表示器２１１は、同じ設定条件で縫い目を形成しているにも関わらず各種の監視信号が１針ごとに変動する場合にも、ミシン１００で異常が発生したことを表示する。
データ処理装置２１５は、特徴量抽出部２１５ａを有する。特徴量抽出部２１５ａは、針棒軸監視信号に示される第１の物理量の演算処理によって、縫製品質を評価するための特徴量を第１の物理量から抽出する。特徴量抽出部２１５ａは、天秤軸監視信号に示される第２の物理量の演算処理によって、縫製品質を評価するための特徴量を第２の物理量から抽出する。第１の物理量は、針棒モータ３５の回転に伴う挿針によって縫い針３２ａまたは針棒３２ｃが被縫製物から受ける物理量である。第２の物理量は、天秤モータ３６の回転に伴う天秤３３ａの動作時に天秤３３ａが上糸Ｔから受ける物理量である。
特徴量抽出部２１５ａは、時系列で入力される各種の監視信号に対して、例えば、平均、加重平均、分散、実効値、最大値、最小値、中央値、標準偏差、尖度、歪度、波形率、波高率、周波数スペクトル、ウェーブレット変換値、ヒルベルト変換値およびフィルタ演算のいずれか１つまたは複数を求める処理を行って、特徴量を計算する。また、特徴量抽出部２１５ａは、特徴量の次元圧縮処理を行う。次元圧縮処理は、例えば、主成分分析、線形判別分析、特異値分解、ニューラルネットワークのいずれか１つまたは複数の処理である。ミシン１００は、このようにして抽出された特徴量の変化に基づいて縫製品質を評価する。
データ処理装置２１５は、特徴量の計算結果を、蓄積用データとして記憶装置２１３へ出力する。蓄積用データは、記憶装置２１３のデータ蓄積部Ｄ２に保存される。記憶装置２１３には、縫製パターンデータＤ１に蓄積用データを関連付けて、蓄積用データを記憶する。ミシン１００は、縫製パターンデータＤ１に関連付けられた特徴量を保存することによって、使用者によって指定された縫い目ごとに縫製品質を管理する。データ処理装置２１５は、特徴量の計算結果を、表示用データとしてデータ表示装置２２へ送信する。
［データ表示装置２２の構成］
データ表示装置２２は、異常通知部２２１と、異常頻度通知部２２２と、保守方法通知部２２３とを有する。異常通知部２２１と、異常頻度通知部２２２と、保守方法通知部２２３との各々は、操作盤２１から送信される表示用データを受信する。
異常通知部２２１は、表示用データに基づいて、縫い針３２ａまたは針棒３２ｃと、天秤３３ａと、かま４２ａと、中押さえ３４ａと、ＸＹステージ１１とにおける異常の有無を判断する。異常通知部２２１は、ＸＹステージ１１については、Ｘ軸方向の駆動における異常の有無と、Ｙ軸方向の駆動における異常の有無とを判断する。異常通知部２２１は、縫い針３２ａまたは針棒３２ｃと、天秤３３ａと、かま４２ａと、中押さえ３４ａと、ＸＹステージ１１とのうちの１つまたは複数の異常を検知した場合に、ミシン１００で異常が発生したことを表示する。異常通知部２２１は、ミシン１００で異常が発生したことを表示によって使用者へ通知する。
異常頻度通知部２２２は、表示用データに基づいて、縫い針３２ａまたは針棒３２ｃと、天秤３３ａと、かま４２ａと、中押さえ３４ａと、ＸＹステージ１１とにおける１つまたは複数における異常の発生頻度を計算する。異常頻度通知部２２２は、ＸＹステージ１１については、Ｘ軸方向の駆動における異常の発生頻度と、Ｙ軸方向の駆動における異常の発生頻度とを計算する。異常頻度通知部２２２は、発生頻度の計算結果を表示することによって、異常の発生頻度を使用者へ通知する。
例えば、異常頻度通知部２２２は、異常が検知されたときにおける特徴量の変化と、過去に記録された特徴量の変化との類似度を計算し、類似度が高い場合に過去と同じ異常が発生したと判断する。発生頻度は、あらかじめ設定された期間ごとにおける異常発生回数である。期間は、例えば、１年、１ヵ月、１週間、１日または１時間である。発生頻度は、１ロットについての縫製が行われる期間、または１縫製パターンについての縫製が行われる期間などであっても良い。
保守方法通知部２２３は、異常通知部２２１によって、針棒３２ｃと、天秤３３ａと、かま４２ａと、中押さえ３４ａと、ＸＹステージ１１とのうちの１つまたは複数の異常を検知した場合に、メンテナンス箇所およびメンテナンス方法を表示する。保守方法通知部２２３は、ＸＹステージ１１については、Ｘ軸方向の駆動におけるメンテナンス箇所およびメンテナンス方法と、Ｙ軸方向の駆動におけるメンテナンス箇所およびメンテナンス方法とを表示する。メンテナンス箇所は、異常を解消するためにメンテナンスが必要な箇所である。メンテナンス方法は、異常を解消するために必要なメンテナンスの内容を表す。保守方法通知部２２３は、メンテナンス箇所とメンテナンス方法とを、表示によって使用者へ通知する。
保守方法通知部２２３は、メンテナンス箇所を示す情報とメンテナンス方法を示す情報とを表示する。保守方法通知部２２３は、針棒３２ｃと、天秤３３ａと、かま４２ａと、中押さえ３４ａと、送り板１２をＸ軸方向へ移動させる可動部と、送り板１２をＹ軸方向へ移動させる可動部と、の部品ごとにあらかじめ用意された要領書を表示することにより、メンテナンス箇所およびメンテナンス方法を表示しても良い。保守方法通知部２２３は、過去に記録された特徴量の変化と関連付けて、メンテナンス箇所およびメンテナンス方法を表示しても良い。これにより、異常が検知されたときにおける特徴量の変化と、過去に記録された特徴量の変化との類似度が高い場合に、使用者は、過去に行われたメンテナンスについてのメンテナンス箇所とメンテナンス方法とを参照することができる。
［制御盤２３の構成］
制御盤２３は、ミシン１００を制御する。制御盤２３は、指令生成部２３０と、針棒軸モータ制御演算部２３１と、天秤軸モータ制御演算部２３２と、かま軸モータ制御演算部２３３と、ＰＦ軸モータ制御演算部２３４と、Ｘ軸モータ制御演算部２３５と、Ｙ軸モータ制御演算部２３６と、を有する。このほかに、制御盤２３には、糸が無くなったことを知らせる通知用センサ、搬送機構Ｐ１が原点復帰を行うための位置センサ等を駆動する制御回路、および電源回路が備えられても良いが、これらについての説明は省略する。
制御盤２３には、操作盤２１のプロセッサ２１２から出力される縫製指令信号と、フットスイッチ２４から出力される保持信号および動作開始信号とが入力される。また、制御盤２３には、針棒駆動情報検出器１３３から出力される針棒駆動情報である針棒軸回転信号と、天秤駆動情報検出器１３４から出力される天秤駆動情報である天秤軸回転信号と、かま駆動情報検出器１４１から出力されるかま駆動情報であるかま軸回転信号と、中押さえ駆動情報検出器１５１から出力される中押さえ駆動情報であるＰＦ軸回転信号と、Ｘ軸駆動情報検出器１５２から出力される搬送軸駆動情報であるＸ軸回転信号と、Ｙ軸駆動情報検出器１５３から出力される搬送軸駆動情報であるＹ軸回転信号とが入力される。
実施の形態１では、針棒駆動情報検出器１３３と、天秤駆動情報検出器１３４と、かま駆動情報検出器１４１と、中押さえ駆動情報検出器１５１と、Ｘ軸駆動情報検出器１５２と、Ｙ軸駆動情報検出器１５３との各検出器は、固定子に対する可動子の角度を検出する光学式エンコーダとする。各検出器は、レゾルバまたはポテンショメータ等であっても良い。
制御盤２３は、制御盤２３へ入力される信号に基づいて、針棒モータ３５を駆動するための針棒軸制御電流と、天秤モータ３６を駆動するための天秤軸制御電流と、かまモータ４４を駆動するためのかま軸制御電流と、中押さえモータ５１を駆動するためのＰＦ軸制御電流と、Ｘ軸モータ５２を駆動するためのＸ軸制御電流と、Ｙ軸モータ５３を駆動するためのＹ軸制御電流とを演算する。制御盤２３は、針棒モータ３５へ針棒軸制御電流を出力する。制御盤２３は、天秤モータ３６へ天秤軸制御電流を出力する。制御盤２３は、かまモータ４４へかま軸制御電流を出力する。制御盤２３は、中押さえモータ５１へＰＦ軸制御電流を出力する。制御盤２３は、Ｘ軸モータ５２へＸ軸制御電流を出力する。制御盤２３は、Ｙ軸モータ５３へＹ軸制御電流を出力する。
制御盤２３は、制御盤２３へ入力される信号に基づいて、保持指令信号を演算する。制御盤２３は、エアシリンダ１３へ保持指令信号を出力する。制御盤２３は、制御盤２３へ入力される信号に基づいて、針棒軸監視信号と、天秤軸監視信号と、かま軸監視信号と、ＰＦ軸監視信号と、Ｘ軸監視信号と、Ｙ軸監視信号とを演算する。制御盤２３は、針棒軸監視信号と、天秤軸監視信号と、かま軸監視信号と、ＰＦ軸監視信号と、Ｘ軸監視信号と、Ｙ軸監視信号とを、操作盤２１の表示器２１１へ出力する。
指令生成部２３０には、プロセッサ２１２から出力される縫製指令信号と、フットスイッチ２４から出力される保持信号および動作開始信号とが入力される。指令生成部２３０は、これらの入力信号に基づいて、針棒軸指令信号と、天秤軸指令信号と、かま軸指令信号と、ＰＦ軸指令信号と、Ｘ軸指令信号と、Ｙ軸指令信号と、保持指令信号とを生成する。
針棒軸指令信号は、針棒モータ３５の回転角度を指定する電気信号である。天秤軸指令信号は、天秤モータ３６の回転角度を指定する電気信号である。かま軸指令信号は、かまモータ４４の回転角度を指定する電気信号である。ＰＦ軸指令信号は、中押さえモータ５１の回転角度を指定する電気信号である。Ｘ軸指令信号は、Ｘ軸モータ５２の回転角度を指定する電気信号である。Ｙ軸指令信号は、Ｙ軸モータ５３の回転角度を指定する電気信号である。これらの各指令信号は、縫製パターンデータＤ１の内容に従って、指令生成部２３０の内部で計算される。
指令生成部２３０は、針棒軸モータ制御演算部２３１へ針棒軸指令信号を出力する。指令生成部２３０は、天秤軸モータ制御演算部２３２へ天秤軸指令信号を出力する。指令生成部２３０は、かま軸モータ制御演算部２３３へかま軸指令信号を出力する。指令生成部２３０は、ＰＦ軸モータ制御演算部２３４へＰＦ軸指令信号を出力する。指令生成部２３０は、Ｘ軸モータ制御演算部２３５へＸ軸指令信号を出力する。指令生成部２３０は、Ｙ軸モータ制御演算部２３６へＹ軸指令信号を出力する。
保持信号は、ＸＹステージ１１の保持装置が送り板１２を保持するようにエアシリンダ１３の圧力を指定する電気信号である。動作開始信号は、針棒軸指令信号と、天秤軸指令信号と、かま軸指令信号と、ＰＦ軸指令信号と、Ｘ軸指令信号と、Ｙ軸指令信号との各々を、それぞれ針棒軸モータ制御演算部２３１と、天秤軸モータ制御演算部２３２と、かま軸モータ制御演算部２３３と、ＰＦ軸モータ制御演算部２３４と、Ｘ軸モータ制御演算部２３５と、Ｙ軸モータ制御演算部２３６とへ送信し始めるタイミングを指定する電気信号である。
針棒軸モータ制御演算部２３１は、針棒モータ３５を制御する制御回路である。針棒軸モータ制御演算部２３１には、針棒軸指令信号と針棒軸回転信号とが入力される。針棒軸モータ制御演算部２３１は、これらの入力信号に基づいて、針棒モータ３５へ針棒軸制御電流を出力する。針棒軸モータ制御演算部２３１は、針棒軸制御電流を調整することによって、針棒軸指令信号と針棒軸回転信号との差分がゼロになるように針棒モータ３５の回転を調整する。さらに、針棒軸モータ制御演算部２３１は、針棒モータ３５の回転に伴う挿針によって縫い針３２ａまたは針棒３２ｃが被縫製物から受ける物理量である第１の物理量を監視する。針棒軸モータ制御演算部２３１は、第１の物理量を監視する監視部の機能を備える。針棒軸モータ制御演算部２３１は、かかる物理量の監視結果を示す針棒軸監視信号を表示器２１１へ出力する。
針棒軸モータ制御演算部２３１が監視する物理量である第１の物理量は、例えば、位置、速度、加速度、ジャーク、スナップ、力、トルク、摩擦のいずれか１つまたは複数である。針棒軸モータ制御演算部２３１は、１または複数の次元の第１の物理量を監視する。針棒軸モータ制御演算部２３１は、縫い針３２ａまたは針棒３２ｃに加わる力であって、針棒モータ３５の回転軸からみた外力を監視しても良い。針棒軸モータ制御演算部２３１は、少なくとも、縫い針３２ａが被縫製物に挿針される第１の期間において縫い針３２ａおよび針棒３２ｃが被縫製物から受ける物理量を監視する。
天秤軸モータ制御演算部２３２は、天秤モータ３６を制御する制御回路である。天秤軸モータ制御演算部２３２には、天秤軸指令信号と天秤軸回転信号とが入力される。天秤軸モータ制御演算部２３２は、これらの入力信号に基づいて、天秤モータ３６へ天秤軸制御電流を出力する。天秤軸モータ制御演算部２３２は、天秤軸制御電流を調整することによって、天秤軸指令信号と天秤軸回転信号との差分がゼロになるように天秤モータ３６の回転を調整する。さらに、天秤軸モータ制御演算部２３２は、天秤モータ３６の回転に伴う天秤３３ａの動作時に天秤３３ａが上糸Ｔから受ける物理量である第２の物理量を監視する。天秤軸モータ制御演算部２３２は、第２の物理量を監視する監視部の機能を備える。天秤軸モータ制御演算部２３２は、かかる物理量の監視結果を示す天秤軸監視信号を表示器２１１へ出力する。
天秤軸モータ制御演算部２３２が監視する物理量である第２の物理量は、位置、速度、加速度、ジャーク、スナップ、力、トルク、摩擦のいずれか１つまたは複数である。天秤軸モータ制御演算部２３２は、１または複数の次元の第２の物理量を監視する。天秤軸モータ制御演算部２３２は、天秤３３ａに加わる力であって、天秤モータ３６の回転軸からみた外力を監視しても良い。天秤軸モータ制御演算部２３２は、少なくとも、天秤３３ａの小穴３３ｂが被縫製物から引き離されることで縫い目の引き締めを行う第２の期間において天秤３３ａが上糸Ｔから受ける物理量を監視する。
かま軸モータ制御演算部２３３は、かまモータ４４を制御する制御回路である。かま軸モータ制御演算部２３３には、かま軸指令信号とかま軸回転信号とが入力される。かま軸モータ制御演算部２３３は、これらの入力信号に基づいて、かまモータ４４へかま軸制御電流を出力する。かま軸モータ制御演算部２３３は、かま軸制御電流を調整することによって、かま軸指令信号とかま軸回転信号との差分がゼロになるようにかまモータ４４の回転を調整する。さらに、かま軸モータ制御演算部２３３は、かまモータ４４の回転に伴うかま４２ａの動作によってかま４２ａが上糸Ｔから受ける物理量を監視する。かま軸モータ制御演算部２３３は、かま４２ａが受ける物理量とかま４２ａの異常とを監視する監視部の機能を備える。かま軸モータ制御演算部２３３は、かかる物理量の監視結果を示すかま軸監視信号を表示器２１１へ出力する。
かま軸モータ制御演算部２３３が監視する物理量は、例えば、位置、速度、加速度、ジャーク、スナップ、力、トルク、摩擦のいずれか１つまたは複数である。かま軸モータ制御演算部２３３は、１または複数の次元の物理量を監視する。かま軸モータ制御演算部２３３は、少なくとも、縫い針３２ａが上昇することで形成される上糸Ｔのループを剣先４２ｂが捕捉する期間においてかま４２ａが上糸Ｔから受ける物理量を監視する。なお、このかま軸モータ制御演算部２３３の技術は、本出願人が国際公開第２０１８／１７９３９８号で開示した技術を用いることができる。
ＰＦ軸モータ制御演算部２３４は、中押さえモータ５１を制御する制御回路である。ＰＦ軸モータ制御演算部２３４には、ＰＦ軸指令信号とＰＦ軸回転信号とが入力される。ＰＦ軸モータ制御演算部２３４は、これらの入力信号に基づいて、中押さえモータ５１へＰＦ軸制御電流を出力する。ＰＦ軸モータ制御演算部２３４は、ＰＦ軸制御電流を調整することによって、ＰＦ軸指令信号とＰＦ軸回転信号との差分がゼロになるように中押さえモータ５１の回転を調整する。さらに、ＰＦ軸モータ制御演算部２３４は、中押さえモータ５１が回転または停止する際に中押さえ３４ａが上糸Ｔから受ける物理量を監視する。ＰＦ軸モータ制御演算部２３４は、中押さえ３４ａが受ける物理量と中押さえ３４ａの異常とを監視する監視部の機能を備える。ＰＦ軸モータ制御演算部２３４は、かかる物理量の監視結果を示すＰＦ軸監視信号を表示器２１１へ出力する。
ＰＦ軸モータ制御演算部２３４が監視する物理量は、例えば、位置、速度、加速度、ジャーク、スナップ、力、トルク、摩擦のいずれか１つまたは複数である。ＰＦ軸モータ制御演算部２３４は、１または複数の次元の物理量を監視する。ＰＦ軸モータ制御演算部２３４は、少なくとも、天秤３３ａの小穴３３ｂが被縫製物から引き離されることで縫い目の引き締めを行う第２の期間において中押さえ３４ａが上糸Ｔから受ける物理量を監視する。なお、このＰＦ軸モータ制御演算部２３４の技術は、本出願人が国際公開第２０１９／０４３８１３号で開示した技術を用いることができる。
Ｘ軸モータ制御演算部２３５は、Ｘ軸モータ５２を制御する制御回路である。Ｘ軸モータ制御演算部２３５には、Ｘ軸指令信号とＸ軸回転信号とが入力される。Ｘ軸モータ制御演算部２３５は、これらの入力信号に基づいて、Ｘ軸モータ５２へＸ軸制御電流を出力する。Ｘ軸モータ制御演算部２３５は、Ｘ軸制御電流を調整することによって、Ｘ軸指令信号とＸ軸回転信号との差分がゼロになるようにＸ軸モータ５２の回転を調整する。さらに、Ｘ軸モータ制御演算部２３５は、Ｘ軸モータ５２が回転または停止する際にＸ軸モータ５２の回転軸が滑り板１０４または縫い針３２ａから受ける物理量を監視する。Ｘ軸モータ制御演算部２３５は、かかる物理量の監視結果を示すＸ軸監視信号を表示器２１１へ出力する。
Ｘ軸モータ制御演算部２３５が監視する物理量は、例えば、位置、速度、加速度、ジャーク、スナップ、力、トルク、摩擦のいずれか１つまたは複数である。Ｘ軸モータ制御演算部２３５は、１または複数の次元の物理量を監視する。Ｘ軸モータ制御演算部２３５は、ＸＹステージ１１の可動部に加わる力であって、Ｘ軸モータ５２の回転軸からみた外力を監視しても良い。かかる外力には、滑り板１０４と送り板１２との間の摩擦力、および縫い針３２ａが被縫製物に与える力等が含まれる。
Ｘ軸モータ制御演算部２３５は、少なくとも、縫い針３２ａが被縫製物に挿針される期間である第１の期間において被縫製物を介してＸ軸モータ５２の回転軸が縫い針３２ａから受ける物理量である第３の物理量を監視する。また、Ｘ軸モータ制御演算部２３５は、少なくとも、天秤３３ａが縫い目の引き締めを行う第２の期間において被縫製物を介してＸ軸モータ５２の回転軸が上糸Ｔから受ける物理量である第３の物理量を監視する。Ｘ軸モータ制御演算部２３５は、Ｘ軸モータ５２が受ける第３の物理量とＸＹステージ１１の異常とを監視する監視部の機能を備える。
Ｘ軸モータ制御演算部２３５の構成は、後述する針棒軸モータ制御演算部２３１および天秤軸モータ制御演算部２３２の構成と同じであるので、詳細を図示しない。また、Ｘ軸モータ制御演算部２３５は、後述する針棒軸モータ制御演算部２３１および天秤軸モータ制御演算部２３２の処理と同じ処理を行う。Ｘ軸モータ制御演算部２３５は、Ｘ軸回転信号に基づいて、被縫製物を介してＸ軸モータ５２の回転軸が縫い針３２ａから受ける物理量と、被縫製物を介してＸ軸モータ５２の回転軸が上糸Ｔから受ける物理量とを監視する。
Ｙ軸モータ制御演算部２３６は、Ｙ軸モータ５３を制御する制御回路である。Ｙ軸モータ制御演算部２３６には、Ｙ軸指令信号とＹ軸回転信号とが入力される。Ｙ軸モータ制御演算部２３６は、これらの入力信号に基づいて、Ｙ軸モータ５３へＹ軸制御電流を出力する。Ｙ軸モータ制御演算部２３６は、Ｙ軸制御電流を調整することによって、Ｙ軸指令信号とＹ軸回転信号との差分がゼロになるようにＹ軸モータ５３の回転を調整する。さらに、Ｙ軸モータ制御演算部２３６は、Ｙ軸モータ５３が回転または停止する際にＹ軸モータ５３の回転軸が滑り板１０４または縫い針３２ａから受ける物理量を監視する。Ｙ軸モータ制御演算部２３６は、かかる物理量の監視結果を示すＹ軸監視信号を表示器２１１へ出力する。
Ｙ軸モータ制御演算部２３６が監視する物理量は、例えば、位置、速度、加速度、ジャーク、スナップ、力、トルク、摩擦のいずれか１つまたは複数である。Ｙ軸モータ制御演算部２３６は、１または複数の次元の物理量を監視する。Ｙ軸モータ制御演算部２３６は、ＸＹステージ１１の可動部に加わる力であって、Ｙ軸モータ５３の回転軸からみた外力を監視しても良い。かかる外力には、滑り板１０４と送り板１２との間の摩擦力、および縫い針３２ａが被縫製物に与える力等が含まれる。
Ｙ軸モータ制御演算部２３６は、少なくとも、縫い針３２ａが被縫製物に挿針される期間である第１の期間において被縫製物を介してＹ軸モータ５３の回転軸が縫い針３２ａから受ける物理量である第３の物理量を監視する。また、Ｙ軸モータ制御演算部２３６は、少なくとも、天秤３３ａが縫い目の引き締めを行う第２の期間において被縫製物を介してＹ軸モータ５３の回転軸が上糸Ｔから受ける物理量である第３の物理量を監視する。Ｙ軸モータ制御演算部２３６は、Ｙ軸モータ５３が受ける第３の物理量とＸＹステージ１１の異常とを監視する監視部の機能を備える。
Ｙ軸モータ制御演算部２３６の構成は、後述する針棒軸モータ制御演算部２３１および天秤軸モータ制御演算部２３２の構成と同じであるので、詳細を図示しない。また、Ｙ軸モータ制御演算部２３６は、後述する針棒軸モータ制御演算部２３１および天秤軸モータ制御演算部２３２の処理と同じ処理を行う。Ｙ軸モータ制御演算部２３６は、Ｙ軸回転信号に基づいて、被縫製物を介してＹ軸モータ５３の回転軸が縫い針３２ａから受ける物理量と、被縫製物を介してＹ軸モータ５３の回転軸が上糸Ｔから受ける物理量とを監視する。
［縫い目を形成する動作］
次に、ミシン１００が縫い目を形成する動作について説明する。まず、使用者は、上述した上糸経路に沿って上糸Ｔを供給する。縫い目を形成した際に下側の糸となる下糸は、かま４２ａのボビンケース内に格納するボビンに巻き付けられる。
そして、使用者によってフットスイッチ２４が押下されると、フットスイッチ２４は、指令生成部２３０へ保持信号を送る。指令生成部２３０は、保持信号が入力されると、保持指令信号をエアシリンダ１３へ出力する。保持指令信号に従ってエアシリンダ１３が作動することによって、ＸＹステージ１１は、被縫製物を搬送可能に保持する。
その後、さらにフットスイッチ２４が押下されると、フットスイッチ２４は、指令生成部２３０へ動作開始信号を送る。指令生成部２３０は、動作開始信号が入力されると、Ｘ軸モータ制御演算部２３５へＸ軸指令信号を出力し、かつＹ軸モータ制御演算部２３６へＹ軸指令信号を出力する。Ｘ軸モータ制御演算部２３５は、Ｘ軸指令信号が入力されることによって、Ｘ軸モータ５２へＸ軸制御電流を出力する。Ｙ軸モータ制御演算部２３６は、Ｙ軸指令信号が入力されることによって、Ｙ軸モータ５３へＹ軸制御電流を出力する。これにより、制御盤２３は、搬送機構Ｐ１を動作させる。
指令生成部２３０は、動作開始信号が入力されると、針棒軸モータ制御演算部２３１へ針棒軸指令信号を出力し、天秤軸モータ制御演算部２３２へ天秤軸指令信号を出力し、ＰＦ軸モータ制御演算部２３４へＰＦ軸指令信号を出力する。針棒軸モータ制御演算部２３１は、針棒軸指令信号が入力されることによって、針棒モータ３５へ針棒軸制御電流を出力する。天秤軸モータ制御演算部２３２は、天秤軸指令信号が入力されることによって、天秤モータ３６へ天秤軸制御電流を出力する。ＰＦ軸モータ制御演算部２３４は、ＰＦ軸指令信号が入力されることによって、中押さえモータ５１へＰＦ軸制御電流を出力する。これにより、制御盤２３は、頭部ユニットＰ３を動作させる。
指令生成部２３０は、動作開始信号が入力されると、かま軸モータ制御演算部２３３へかま軸指令信号を出力する。かま軸モータ制御演算部２３３は、かま軸指令信号が入力されることによって、かまモータ４４へかま軸制御電流を出力する。これにより、制御盤２３は、下軸ユニットＰ４を動作させる。以上により、ミシン１００は、使用者が操作盤２１を操作することによってあらかじめ指定しておいた位置から、縫い目の形成を開始する。
針棒軸モータ制御演算部２３１からの針棒軸制御電流によって針棒モータ３５が駆動すると、針孔３２ｂに上糸Ｔが通された縫い針３２ａが、滑り板１０４の上方から下降し、被縫製物へ挿針される。この縫い針３２ａの動作により、上糸Ｔが被縫製物の下側へ供給される。その後、縫い針３２ａが下死点から上昇する際、上糸Ｔは、被縫製物との間の摩擦により被縫製物の下側でループを形成する。
かま４２ａの剣先４２ｂは、この上糸Ｔのループが形成されるタイミングに調時して上糸Ｔを捕捉し、上糸と下糸とを絡み合わせる。縫い針３２ａが上死点に位置するときの針棒モータ３５の回転角度を０度とした場合、剣先４２ｂが上糸Ｔを捕捉するタイミングは、一般に、針棒モータ３５の回転角度が１９０度から２１０度となる範囲内に設定される。上糸Ｔと下糸が絡み合った後は、縫い針３２ａが被縫製物から抜針されることで、上糸Ｔは被縫製物の上方へ引き出される。
その後、天秤モータ３６の回転によって天秤３３ａの小穴３３ｂが上糸Ｔを被縫製物の上方へ引き上げると、上糸Ｔが締め上げられ、縫い目が形成される。縫い針３２ａが上死点に到達したときにおける針棒モータ３５の回転角度を基準として、天秤モータ３６は、通常、針棒モータ３５の回転角度がその基準から６０度程度回転したときに小穴３３ｂが上死点に到達するように天秤３３ａを駆動する。
天秤３３ａによる上糸Ｔの締め上げによって縫い目が形成されるとき、中押さえ３４ａは、被縫製物が浮き上がったりばたついたりしないように、中押さえモータ５１の動力によって被縫製物を下方へ押圧する。
Ｘ軸モータ５２およびＹ軸モータ５３によって駆動される搬送機構Ｐ１が被縫製物を搬送することによって、ミシン１００は、縫い針３２ａによる挿針位置を次の場所へ移す。
プリテンション３１ａとメインテンション３１ｂは、ミシン１００が縫い目を形成する期間において、上糸Ｔへ一定の張力を付与する。糸調子機構３１は、モータによってメインテンション３１ｂの動作を制御することで、上糸Ｔへ付与する張力を縫い目ごとに変更できるように構成されても良い。
糸取りばね３１ｃは、かま４２ａの剣先４２ｂが上糸Ｔを捕捉する行程で必要な上糸量と、天秤３３ａによる上糸供給量のバランスとを保つように動作する。糸取りばね３１ｃが動作することによって、上糸張力に応じて必要分の上糸Ｔが糸巻きから供給される。
糸切り４１ａは、糸切りモータ４３の駆動によって、縫製パターンデータＤ１により指定された縫製終了時に上糸Ｔと下糸を切断する。これにより、ミシン１００は、縫製作業を終了する。
［ミシン１００の動作パターン］
次に、図７を参照して、実施の形態１にかかるミシン１００の動作パターンについて説明する。図７は、実施の形態１にかかるミシンの動作パターンを示すタイミングチャートである。ここでは、ミシン１００の動作パターンとして、針棒機構３２と、天秤機構３３と、かま機構４２と、中押さえ機構３４と、搬送機構Ｐ１との各々が動作するタイミングについて説明する。実施の形態１では、一例として、伸縮性が小さく、かつ厚さが薄い被縫製物Ｏｂ１の縫製作業を行う場合について説明する。
図７のタイミングチャートは、上から順に、縫い針３２ａの位置、かま４２ａの回転角度、天秤３３ａの位置、中押さえ３４ａの位置、Ｘ軸方向における被縫製物Ｏｂ１の位置、およびＹ軸方向における被縫製物Ｏｂ１の位置を示す。縫い針３２ａの位置は、Ｚ軸方向における針孔３２ｂの位置とする。図７の第１段目には、針棒モータ３５の回転角度を横軸として、針棒モータ３５の回転角度に対する縫い針３２ａの位置を表している。
かま４２ａの回転角度は、剣先４２ｂの回転角度とする。図７の第２段目には、針棒モータ３５の回転角度を横軸として、針棒モータ３５の回転角度に対する剣先４２ｂの回転角度を表している。天秤３３ａの位置は、Ｚ軸方向における小穴３３ｂの位置とする。図７の第３段目には、針棒モータ３５の回転角度を横軸として、針棒モータ３５の回転角度に対する小穴３３ｂの位置を表している。中押さえ３４ａの位置は、Ｚ軸方向における中押さえ３４ａの底面部の位置とする。図７の第４段目には、針棒モータ３５の回転角度を横軸として、針棒モータ３５の回転角度に対する中押さえ３４ａの底面部の位置を表している。
被縫製物Ｏｂ１は、Ｘ軸モータ５２によるＸＹステージ１１の駆動によって、Ｘ軸方向へ移動する。図７の第５段目には、針棒モータ３５の回転角度を横軸として、Ｘ軸方向における被縫製物Ｏｂ１の位置を表している。また、被縫製物Ｏｂ１は、Ｙ軸モータ５３によるＸＹステージ１１の駆動によって、Ｙ軸方向へ移動する。図７の第６段目には、針棒モータ３５の回転角度を横軸として、Ｙ軸方向における被縫製物Ｏｂ１の位置を表している。なお、以下の説明において、縫い針３２ａと、天秤３３ａと、かま４２ａと、中押さえ３４ａと、ＸＹステージ１１とを総称する場合に、被駆動体と記載する。被駆動体は、制御装置Ｐ２による制御に従って駆動する。
図７に示すように、被駆動体は、針棒モータ３５の回転角度によって、動作タイミングの同期が取られている。実施の形態１では、針棒モータ３５の駆動指令である針棒軸指令信号によって被駆動体を同期させるものと記載するが、駆動指令でなくとも針棒軸回転信号の検出値によって被駆動体を同期させても良い。すなわち、実施の形態１では、図７の横軸を、針棒軸指令信号により示される針棒モータ３５の回転角度としているが、針棒軸指令信号と針棒軸回転信号との差分がゼロになるように針棒軸モータ制御演算部２３１が針棒モータ３５を駆動するため、横軸を針棒軸回転信号として同期制御系を構築しても良い。
図７には、ミシン１００が（ｎ＋３）針以上の縫製動作を繰り返し行ったとして、（ｎ）針目の終わりから（ｎ＋３）針目の初動までにおける被駆動体の駆動波形を示している。なお、ｎは、ｎ≧１を満たす自然数とする。
図７の第１段目には、針棒モータ３５の駆動による縫い針３２ａの駆動波形であって、Ｚ軸方向において針孔３２ｂが辿る軌跡を示している。図７の第１段目に示す駆動波形では、（ｎ＋１）針目の縫製動作を開始する時点にて、縫い針３２ａが上死点に位置する。このように、縫い針３２ａの位置は、指令生成部２３０から出力される針棒軸指令信号に基づいて制御される。
縫い針３２ａが上死点に位置するとき、針棒モータ３５の回転角度は、ａ＝０°である。「ａ」は、１針ごとの縫製動作が開始されるときにおける回転角度である。「ａ」は、１針ごとの縫製動作が終了するときの回転角度でもあることから、ａ＝３６０°ともいえる。縫い針３２ａは、針棒モータ３５が回転することによって上死点から下降を始め、針棒モータ３５の回転角度が「ｂ」であるときに滑り板１０４上の被縫製物Ｏｂ１へ挿針される。針棒モータ３５の回転角度がｃ＝１８０°であるとき、縫い針３２ａは下死点に到達する。このようにして、縫い針３２ａは、針棒３２ｃとともに、ストローク「ｌｈ」の上下動を行う。針棒モータ３５の回転角度が「ｄ」であるタイミングにて、縫い針３２ａの上昇によって上糸Ｔが形成するループをかま４２ａの剣先４２ｂが捕捉する。剣先４２ｂがループを捕捉することによって、上糸Ｔと下糸が絡み合う。
図７において、針棒モータ３５の回転角度が「ｄ」のタイミングにおける縫い針３２ａの位置を、黒塗りの丸印で示している。以下の説明では、かかるタイミングを、縫い針３２ａとかま４２ａとの出会いのタイミングと記載する。縫い針３２ａは、針棒モータ３５の回転角度が「ｅ」であるタイミングにて、被縫製物Ｏｂ１から抜針される。縫い針３２ａは、その後さらに上昇し、回転角度が「ａ′」であるときに、（ｎ＋２）針目の縫製動作が開始される上死点に到達する。
したがって、縫い針３２ａは、針棒モータ３５の回転角度が「ｂ」から「ｅ」となるまでの期間「ｔｎ」の間は被縫製物Ｏｂ１へ挿針された状態になる。縫い針３２ａは、被縫製物Ｏｂ１への挿針時に、被縫製物Ｏｂ１の固さに依存した反力を受ける。この反力は、縫い針３２ａの貫通力に対する反力である。また、縫い針３２ａは、期間「ｔｎ」において送り板１２がＸＹステージ１１によって移動することで、被縫製物Оｂ１から外力を受ける。さらに、縫い針３２ａは、期間「ｔｎ」の間に被縫製物Оｂ１から摩擦力を受ける。
実施の形態１において、（ｎ＋２）針目における針棒３２ｃの動作は、（ｎ＋１）針目における動作と同じである。縫い針３２ａは、針棒モータ３５の回転角度が「ｂ′」から「ｅ′」となるまでの期間「ｔｎ′」の間は被縫製物Ｏｂ１へ挿針された状態になる。針棒モータ３５の回転角度が「ａ′′」であるタイミング以降では、（ｎ＋３）針目の縫製作業を行う。また、実施の形態１において、縫い針３２ａの駆動波形は、針棒モータ３５の回転角度が「ａ」から「ａ′」となるまでの期間を１周期とする正弦波として記載しているが、これに限定されない。縫い針３２ａが被縫製物Ｏｂ１を貫通し、かま４２ａとの出会いのタイミングで上糸Ｔがループを形成するように駆動されるのであれば、縫い針３２ａの駆動において、加減速を変更したり、停止区間を設けたりしても良い。
図７の第２段目には、針棒モータ３５の回転角度に対応するかま４２ａの回転角度を示している。かま４２ａの駆動波形は、全振幅が「ｌｋ」である正弦波により便宜上表現できる。実施の形態１では、かま４２ａとして全回転かまを採用するので、かま４２ａの駆動波形の周波数は、縫い針３２ａの駆動波形の周波数の２倍となる。図７の第２段目における黒塗りの丸印は、縫い針３２ａとかま４２ａの出会いのタイミングを示している。出会いのタイミングは、針棒モータ３５の回転角度が「ｄ」または「ｄ′」であるときである。かかるタイミングにおいて、かま４２ａの剣先４２ｂは、上糸Ｔが形成するループを捕捉する。捕捉された上糸Ｔは、針棒モータ３５の回転角度が「ａ」から一回転半した回転角度「ｉ」になったタイミングから、剣先４２ｂによる捕捉から解除され始める。したがって、かま４２ａの剣先４２ｂは、針棒モータ３５の回転角度が「ｄ」から「ｉ」となるまでの期間「ｔｓ」の間に上糸Ｔを捕捉する。（ｎ＋２）針目におけるかま４２ａの動作は、（ｎ＋１）針目における動作と同じである。
なお、かま４２ａは、常に一定速度で回転させなくても良く、かま４２ａのタイミングチャートは図７に示すものに限定されない。上糸Ｔが形成するループを剣先４２ｂが期間「ｔｓ」の間に捕捉するようにかま４２ａが駆動されるのであれば、かま４２ａの回転における加減速が変更されても良く、かま４２ａの回転に停止区間が設けられても良い。
図７の第３段目には、天秤モータ３６の回転角度に対応する天秤３３ａの駆動波形であって、Ｚ軸方向において小穴３３ｂが辿る軌跡を示している。天秤３３ａの駆動波形の振幅は、「ｌｔ」である。天秤３３ａの小穴３３ｂは、針棒モータ３５の１回転を１周期とし、針棒モータ３５の回転角度「ｈ」および「ｈ′」の各タイミングで上死点となり、回転角度「ｉ」および「ｉ′」の各タイミングで下死点となる。（ｎ＋２）針目における天秤３３ａの動作は、（ｎ＋１）針目における動作と同じである。
天秤３３ａの小穴３３ｂが辿る軌跡は、天秤３３ａおよび天秤ロッド３３ｅの形状と、リンク機構の支点により機械的に定められる。（ｎ＋１）針目の縫製動作が開始されてから縫い針３２ａが被縫製物Ｏｂ１に挿針されるまでの間、すなわち針棒モータ３５の回転角度が「ａ」から「ｂ」となるまでの期間内と、（ｎ＋２）針目の縫製動作が開始されてから縫い針３２ａが被縫製物Ｏｂ１に挿針されるまでの間、すなわち針棒モータ３５の回転角度が「ａ′」から「ｂ′」となるまでの期間内との各々において、小穴３３ｂは上死点となる。このように、天秤モータ３６は、天秤３３ａを駆動する。実施の形態１では、針棒モータ３５の回転角度が「ａ」から６０°回転した角度を、小穴３３ｂが上死点となるときの針棒モータ３５の回転角度「ｈ」とする。また、針棒モータ３５の回転角度が「ａ′」から６０°回転した角度を、小穴３３ｂが上死点となるときの針棒モータ３５の回転角度「ｈ′」とする。
一方、かま４２ａが回転角度「ａ」から１回転半したタイミングと、かま４２ａが回転角度「ａ′」から１回転半したタイミングとの各々において、小穴３３ｂが下死点となるように、天秤モータ３６は、天秤３３ａを駆動する。回転角度「ｉ」は、回転角度「ａ」のタイミングからかま４２ａが１回転半したタイミングにおける針棒モータ３５の回転角度である。回転角度「ｉ′」は、回転角度「ａ′」のタイミングからかま４２ａが１回転半したタイミングにおける針棒モータ３５の回転角度である。
これにより、針棒モータ３５の回転角度が「ｉ」であるタイミングと、針棒モータ３５の回転角度が「ｉ′」であるタイミングとの各々において、剣先４２ｂが上糸Ｔの捕捉を解除し始める。仮に、剣先４２ｂが上糸Ｔの捕捉を解除する前に小穴３３ｂを被縫製物Ｏｂ１から引き離した場合は、天秤３３ａの動作によって生じるテンションに上糸Ｔが耐えきれず、上糸Ｔがほつれるか、上糸Ｔが切断される。具体的に、実施の形態１では、針棒モータ３５の回転角度がｉ＝２７０°であるタイミングにおいて小穴３３ｂが下死点となるように、天秤モータ３６は天秤３３ａを駆動する。
このように天秤３３ａを駆動することによって、小穴３３ｂは、針棒モータ３５の回転角度が「ｉ」から「ｈ′」となるまでの期間「ｔｂ」と、針棒モータ３５の回転角度が「ｉ′」から「ｈ′′」となるまでの期間「ｔｂ」との各々において、下死点から上死点へ移動する。天秤３３ａは、期間「ｔｂ」において被縫製物Ｏｂ１から小穴３３ｂを引き離すことによって、縫い目の引き締めを行う。
なお、小穴３３ｂが辿る軌跡は図７に示すものに限定されない。期間「ｔｂ」において縫い目の引き締めを行うように天秤３３ａが駆動されるのであれば、天秤３３ａの動作における加減速が変更されても良く、天秤３３ａの動作に停止区間が設けられても良い。
図７の第４段目には、針棒モータ３５の回転角度に対応する中押さえ３４ａの駆動波形であって、中押さえ３４ａの底面部が辿る軌跡を示している。（ｎ＋１）針目の縫製作業において、中押さえ３４ａは、中押さえモータ５１の回転に伴って、上死点、または被縫製物Ｏｂ１の上方の停止位置から下降を始めた後、縫い針３２ａが被縫製物Ｏｂ１に挿針されるまでの間に、被縫製物Ｏｂ１の上面へ当てられるように駆動される。被縫製物Ｏｂ１は伸縮性が小さいので、中押さえ３４ａが下降して被縫製物Ｏｂ１に当てられたときの高さで中押さえ３４ａは被縫製物Ｏｂ１を押圧しながら停止する。また、中押さえ３４ａは、縫い針３２ａが被縫製物Ｏｂ１に挿針される前から被縫製物Ｏｂ１を押圧する。その後、中押さえ３４ａは、天秤３３ａの小穴３３ｂが下死点から上死点へ移動する間、すなわち針棒モータ３５の回転角度が「ｉ」から「ｈ′」となるまでの期間「ｔｐ」において、中押さえ３４ａの底面部が被縫製物Ｏｂ１から距離「ｄｌｏ」だけ上昇した位置で停止するように動作する。中押さえ３４ａは、（ｎ＋２）針目の縫製作業において被縫製物Ｏｂ１を押圧した後にも、針棒モータ３５の回転角度が「ｉ′」から「ｈ′′」となるまでの期間「ｔｐ」において、中押さえ３４ａの底面部が被縫製物Ｏｂ１から距離「ｄｌｏ」だけ上昇した位置で停止するように動作する。
期間「ｔｐ」は、期間「ｔｂ」と同じである。距離「ｄｌｏ」は、上糸Ｔが中押さえ３４ａと被縫製物Ｏｂ１との隙間を通過できるように、少なくとも上糸Ｔの直径よりも長い距離とする。このように中押さえ３４ａを駆動し、さらに、本出願人が国際公開第２０１９／０４３８１３号にて開示した張力監視部の技術を用いることで、上糸Ｔが中押さえ３４ａを介して中押さえモータ５１に付与する負荷を、ＰＦ軸回転信号に基づいて検出することが可能になる。
中押さえ３４ａは、期間「ｔｐ」で停止した後、上死点に向かって上昇する。そして、中押さえ３４ａは、縫い針３２ａが被縫製物Ｏｂ１に挿針されるまでの間に再び下降し、被縫製物Ｏｂ１の上面へ当てられるように駆動される。
中押さえ３４ａの底面部が被縫製物Ｏｂ１に当てられているときにおける底面部の高さから上死点までの距離は、「ｌо」である。距離「ｌｏ」は、被縫製物Ｏｂ１の厚さに応じて変化するパラメータである。図７では、中押さえ３４ａは、針棒モータ３５の回転角度が「ｈ」から「ｂ」となるまでの期間と、針棒モータ３５の回転角度が「ｈ′」から「ｂ′」となるまでの期間とにおいて、距離「ｌо−ｄｌо」を上昇して上死点に到達してから距離「ｌо」を下降する。かかる中押さえ３４ａの上下動は、必要に応じて行えば良い。例えば、（ｎ＋１）針目と（ｎ＋２）針目とで被縫製物Ｏｂ１の厚さが変わる場合や障害物を回避する必要がある場合に上下動するように中押さえ３４ａを駆動しても良い。（ｎ＋２）針目における中押さえ３４ａの動作は、（ｎ＋１）針目における動作と同じである。
なお、中押さえ３４ａの底面部が辿る軌跡は、図７に示すものに限定されない。期間「ｔｐ」において中押さえ３４ａの底面部が被縫製物Ｏｂ１に当てられるように駆動されるのであれば、中押さえ３４ａを一定速で駆動しても良く、僅かに加減速させても良い。
図７の第５段目は、Ｘ軸方向におけるＸＹステージ１１の駆動波形であって、Ｘ軸方向において送り板１２が辿る軌跡を示している。「ｌｘ」は、送り板１２が１針ごとにＸ軸方向へ移動する距離である。実施の形態１において、送り板１２は、針棒モータ３５の回転角度が「ａ」から「ａ′」となるまでの期間と、針棒モータ３５の回転角度が「ａ′」から「ａ′′」となるまでの期間とにおいて、一定速で距離「ｌｘ」を移動する。（ｎ＋２）針目におけるＸＹステージ１１のＸ軸方向の動作は、（ｎ＋１）針目におけるＸ軸方向の動作と同じである。図７の第５段目において、期間「ｔｘ１」と期間「ｔｘ２」とは、Ｘ軸モータ制御演算部２３５が上述の物理量を監視する期間である。期間「ｔｘ１」は、期間「ｔｎ」と同じである。期間「ｔｘ２」は、期間「ｔｂ」と同じである。
なお、送り板１２がＸ軸方向において辿る軌跡は、図７に示すものに限定されない。Ｘ軸方向における送り板１２の駆動は常に一定速でなくても良い。期間「ｔｘ１」と期間「ｔｘ２」のうちの一方または双方において送り板１２が動作されるのであれば、送り板１２の動作における加減速が変更されても良く、送り板１２の動作に停止区間が設けられても良い。
図７の第６段目は、Ｙ軸方向におけるＸＹステージ１１の駆動波形であって、Ｙ軸方向において送り板１２が辿る軌跡を示している。実施の形態１において、送り板１２は、縫製作業中にＹ軸方向には移動しないものとする。ただし、Ｙ軸指令信号は固定値であって、Ｙ軸モータ制御演算部２３６は、Ｙ軸指令信号とＹ軸回転信号の差分がゼロになるようにＹ軸モータ５３へＹ軸制御電流を供給する。図７の第６段目において、期間「ｔｙ１」と期間「ｔｙ２」とは、Ｙ軸モータ制御演算部２３６が上述の物理量を監視する期間である。期間「ｔｙ１」は、期間「ｔｎ」と同じである。期間「ｔｙ２」は、期間「ｔｂ」と同じである。
なお、Ｙ軸方向における送り板１２の軌跡は、図７に示すものに限定されない。Ｘ軸方向における軌跡と同様に、Ｙ軸方向においても常に一定速で送り板１２を駆動させても良い。送り板１２の動作における加減速が変更されても良く、送り板１２の動作に停止区間が設けられても良い。
次に、図８から図１２を参照して、実施の形態１にかかるミシン１００による針棒３２ｃの動作の監視と天秤３３ａの動作の監視とについて詳細に説明する。
［針棒３２ｃの動作の監視と天秤３３ａの動作の監視］
図８は、実施の形態１にかかるミシンが有する針棒軸モータ制御演算部と天秤軸モータ制御演算部との詳細を示すブロック図である。図９は、実施の形態１にかかるミシンが有する針棒軸偏差抑制部の詳細を示すブロック図である。図１０は、実施の形態１にかかるミシンが有する針棒軸監視部の詳細を示すブロック図である。図１１は、実施の形態１にかかるミシンによる針棒の動作の監視について説明するためのタイミングチャートである。図１２は、実施の形態１にかかるミシンによる天秤の動作の監視について説明するためのタイミングチャートである。
まず、針棒軸モータ制御演算部２３１が、針棒軸回転信号に基づいて針棒軸監視信号を計算し出力する処理について説明する。図８に示すように、制御盤２３の針棒軸モータ制御演算部２３１は、針棒軸偏差抑制部２３１ａと、電流制御部２３１ｂと、針棒軸監視部２３１ｃとを有する。針棒軸偏差抑制部２３１ａは、被縫製物へ縫い針３２ａが刺されたときから縫い針３２ａが抜かれるまでの期間である第１の期間において検出された針棒駆動情報に基づいて、縫い針３２ａが被縫製物から受ける第１の物理量を計算する物理量計算部である。針棒軸監視部２３１ｃは、第１の物理量の変化に基づいて縫い針３２ａまたは針棒３２ｃの異常を監視する監視部である。
針棒軸偏差抑制部２３１ａは、指令生成部２３０から出力される指令である針棒軸指令信号と、針棒駆動情報検出器１３３から出力される針棒軸回転信号と、針棒軸監視部２３１ｃから出力される針棒軸監視信号とが入力される。針棒軸偏差抑制部２３１ａは、これらの入力信号に基づいて、針棒軸指令信号と針棒軸回転信号の差分である針棒軸偏差信号と、針棒軸モータ駆動信号とを生成する。針棒軸偏差抑制部２３１ａは、針棒軸監視部２３１ｃへ針棒軸偏差信号を出力する。針棒軸偏差抑制部２３１ａは、電流制御部２３１ｂへ針棒軸モータ駆動信号を出力する。実施の形態１において、縫い針３２ａが被縫製物Ｏｂ１から受ける物理量は針棒軸偏差信号として観測される。実施の形態１において、針棒軸偏差信号は、位置の次元の偏差信号である。
図９に詳細を示すように、針棒軸偏差抑制部２３１ａは、スイッチ２３１ｄと、差分器２３１ｅと、偏差抑制補償器２３１ｆと、異常検知部２３１ｇとを有する。
スイッチ２３１ｄには、指令生成部２３０により出力される針棒軸指令信号と、異常検知部２３１ｇにより出力される針棒軸異常信号とが入力される。ミシン１００が縫製作業を実行している最中に針棒３２ｃに異常が発生したことが異常検知部２３１ｇによって検知されると、スイッチ２３１ｄは、針棒軸異常信号に基づいて、針棒軸指令信号の値の変化を停止させることによって、異常の発生に連動して針棒モータ３５を停止させる。これにより、ミシン１００は、針棒３２ｃに異常が発生した直後に針棒モータ３５を停止することで、縫製動作を停止する。
スイッチ２３１ｄと同じ機能は、天秤軸モータ制御演算部２３２と、かま軸モータ制御演算部２３３と、ＰＦ軸モータ制御演算部２３４と、Ｘ軸モータ制御演算部２３５と、Ｙ軸モータ制御演算部２３６との各々にも設けられても良い。かかる機能により、天秤軸モータ制御演算部２３２は、針棒軸異常信号に基づいて天秤指令信号の値の変化を停止させることによって、異常の発生に連動して天秤モータ３６を停止させる。かま軸モータ制御演算部２３３は、針棒軸異常信号に基づいてかま軸指令信号の値の変化を停止させることによって、異常の発生に連動してかまモータ４４を停止させる。ＰＦ軸モータ制御演算部２３４は、針棒軸異常信号に基づいてＰＦ軸指令信号の値の変化を停止させることによって、異常の発生に連動して中押さえモータ５１を停止させる。Ｘ軸モータ制御演算部２３５は、針棒軸異常信号に基づいてＸ軸指令信号の値の変化を停止させることによって、異常の発生に連動してＸ軸モータ５２を停止させる。Ｙ軸モータ制御演算部２３６は、針棒軸異常信号に基づいてＹ軸指令信号の値の変化を停止させることによって、異常の発生に連動してＹ軸モータ５３を停止させる。これにより、ミシン１００は、ミシン１００全体の動作を停止させても良い。これにより、ミシン１００は、異常の発生直後における余分な縫製動作を防止することができる。
差分器２３１ｅは、スイッチ２３１ｄにより出力される針棒軸指令信号と、針棒駆動情報検出器１３３により出力される針棒軸回転信号との差分である針棒軸偏差信号を生成する。差分器２３１ｅは、偏差抑制補償器２３１ｆと針棒軸監視部２３１ｃとへ針棒軸偏差信号を出力する。
偏差抑制補償器２３１ｆは、針棒軸偏差信号がゼロに収束するように針棒モータ３５の駆動を調整するための針棒軸モータ駆動信号を生成する。偏差抑制補償器２３１ｆは、電流制御部２３１ｂへ針棒軸モータ駆動信号を出力する。偏差抑制補償器２３１ｆは、針棒軸偏差信号をゼロへ収束させるため、比例演算を行う比例補償器と、積分演算を行う積分補償器と、微分演算を行う微分補償器とのうち、少なくとも１つを有する。実施の形態１では、比例補償器および積分補償器によるＰＩ制御を偏差抑制補償器２３１ｆに採用するものとして説明する。
異常検知部２３１ｇには、針棒軸監視部２３１ｃにより出力される針棒軸監視信号が入力される。異常検知部２３１ｇは、針棒軸監視信号の変化に基づいて、針棒軸異常信号を計算する。針棒軸異常信号は、例えば、異常の検知と異常の非検知とを表す二値の信号である。異常検知部２３１ｇは、スイッチ２３１ｄへ針棒軸異常信号を出力する。
図８に示す電流制御部２３１ｂは、針棒軸モータ駆動信号に基づいて、針棒軸偏差信号がゼロになるように針棒モータ３５を駆動するための針棒軸制御電流を生成する。電流制御部２３１ｂは、針棒モータ３５へ針棒軸制御電流を供給する。電流制御部２３１ｂは、電流制御回路とインバータ回路等を備える。
針棒軸監視部２３１ｃは、縫い針３２ａまたは針棒３２ｃの異常を監視する。針棒軸監視部２３１ｃには、針棒軸偏差抑制部２３１ａの差分器２３１ｅにより出力される針棒軸偏差信号が入力される。針棒軸監視部２３１ｃは、針棒軸偏差信号に基づいて針棒軸監視信号を計算する。針棒軸監視部２３１ｃは、操作盤２１の表示器２１１と針棒軸偏差抑制部２３１ａとへ針棒軸監視信号を出力する。
図１０に詳細を示すように、針棒軸監視部２３１ｃは、フィルタ処理部２３１ｈと、記録部２３１ｉと、比較器２３１ｊとを有する。針棒軸監視部２３１ｃは、比較器２３１ｊによって、あらかじめ記録部２３１ｉに記録された針棒軸監視信号である数値データと第１の物理量である現在の針棒軸監視信号とを比較することによって第１の物理量の変化を検出する。
フィルタ処理部２３１ｈは、異常の検出精度を改善するために、針棒軸偏差信号に対し、針棒モータ３５の回転周波数よりも高い針棒軸偏差信号の周波数成分を低減する演算と、針棒モータ３５の回転周波数よりも低い針棒軸モータ駆動信号の周波数成分を低減する演算とのうちの一方または双方を施す。これにより、フィルタ処理部２３１ｈは、針棒軸監視信号を計算する。フィルタ処理部２３１ｈは、針棒軸監視信号を記録部２３１ｉと比較器２３１ｊとへ出力する。
フィルタ処理部２３１ｈは、針棒軸モータ駆動信号の位相を操作する位相フィルタ、または、針棒軸モータ駆動信号の振幅を変更する比例演算などを針棒軸偏差信号に施しても良い。針棒軸監視部２３１ｃは、位相フィルタを用いることで、針棒駆動情報検出器１３３の検出遅れ、または通信遅れを補正し、異常発生時の検知精度を向上できる。また、針棒軸監視部２３１ｃは、ゲインの乗算によって振幅を変更する比例演算を針棒軸偏差信号に施すことで、針棒軸監視信号を任意の検出仕様へ正規化することができる。
記録部２３１ｉは、例えば、被縫製物Ｏｂ１を設置しないで縫製作業を実行した場合の針棒軸監視信号を記録する。この場合、縫い針３２ａが被縫製物Ｏｂ１から受ける物理量はゼロである。記録部２３１ｉは、記録された針棒軸監視信号を現在の縫製タイミングと同期させて出力する。
記録部２３１ｉは、一針前の縫製作業を行う間にフィルタ処理部２３１ｈが出力する針棒軸監視信号を記録しても良い。つまり、記録部２３１ｉは、一針に要する時間を逓倍した時間分の遅延を発生させる遅延計算機でも良い。比較器２３１ｊが、このようにして記録部２３１ｉに記録された針棒軸監視信号と現在の針棒軸監視信号とを比較することで針棒軸監視部２３１ｃは、一針単位で針棒軸監視信号の変化を監視することができる。
比較器２３１ｊは、記録部２３１ｉが出力する被縫製物Ｏｂ１を設置しない場合の針棒軸監視信号と、フィルタ処理部２３１ｈが出力する現在の針棒軸監視信号とを比較し、現在の針棒軸監視信号を出力する。
図１１の第１段目には、針棒モータ３５の駆動による縫い針３２ａの駆動波形であって、Ｚ軸方向において針孔３２ｂが辿る軌跡を示している。図１１の第１段目に示す駆動波形は、図７の第１段目に示す駆動波形と同じである。かかる駆動波形から、縫い針３２ａが被縫製物Ｏｂ１に挿針される期間である「ｔｎ」および「ｔｎ′」を確認することができる。
図１１の第２段目には、針棒軸監視部２３１ｃの比較器２３１ｊによる針棒軸監視信号の比較動作について説明するための針棒軸監視信号の波形を示している。図１１の第３段目には、針棒軸監視部２３１ｃの異常検知部２３１ｇによる異常検出について説明するための針棒軸異常信号の波形を示している。
図１１の第２段目には、フィルタ処理部２３１ｈが出力する針棒軸監視信号の波形の例を示す。図１１の第２段目において、実線のグラフは、被縫製物Ｏｂ１を設置して針棒３２ｃを駆動した場合における針棒軸監視信号を表している。図１１の第２段目において、破線のグラフは、被縫製物Ｏｂ１を設置しない場合における針棒軸監視信号を表している。また、図１１の第２段目において、「ＴＮＨ」は、被縫製物Ｏｂ１を設置せずに針棒３２ｃを駆動した場合における針棒軸監視信号の最大値である。「ＴＮＬ」は、被縫製物Ｏｂ１を設置せずに針棒３２ｃを駆動した場合における針棒軸監視信号の最小値である。
比較器２３１ｊは、被縫製物Ｏｂ１を設置して縫製動作を実際に行った場合に、期間「ｔｎ」の間において、針棒軸監視信号が「ＴＮＨ」よりも大きくなるか否か、および、針棒軸監視信号が「ＴＮＬ」よりも小さくなるか否かを監視する。つまり、被縫製物Ｏｂ１の縫製を行う場合は、縫い針３２ａは、被縫製物Ｏｂ１を貫通する際に、被縫製物Ｏｂ１からの反力と、被縫製物Ｏｂ１との間における摩擦力とを受ける。このため、被縫製物Ｏｂ１を設置した場合は、被縫製物Ｏｂ１を設置しない場合に比べて、縫い針３２ａの位置偏差の変動が大きくなる。比較器２３１ｊは、その位置偏差の変動を監視することによって、針棒３２ｃの異常を判断する。
図１１の第２段目において、（ｎ＋１）針目における針棒軸監視信号は、針棒３２ｃが正常に動作するときにおける針棒軸監視信号である。このときは、実線により示す針棒軸監視信号は、期間「ｔｎ」において、「ＴＮＨ」よりも大きくなり、かつ、「ＴＮＬ」よりも小さくなる。一方、図１１の第２段目において、（ｎ＋２）針目における針棒軸監視信号は、針棒３２ｃに異常が発生したときの針棒軸監視信号の例である。このときは、実線により示す針棒軸監視信号は、期間「ｔｎ′」において、「ＴＮＬ」よりも小さくはなるが、「ＴＮＨ」よりも大きくはならない。つまり、比較器２３１ｊは、針棒軸監視信号の値と「ＴＮＨ」および「ＴＮＬ」の値とを比較することで、縫い針３２ａが被縫製物Ｏｂ１から受ける物理量の変化を監視する。
図１１の第２段目において、（ｎ＋２）針目における針棒軸監視信号は、（ｎ＋１）針目における針棒軸監視信号に比べて変化していることから、縫い針３２ａに、折損、屈曲または損壊といった異常が生じている可能性があると推測できる。このようにして、針棒軸監視部２３１ｃは、針棒軸監視信号の変動に基づいて縫い針３２ａの異常を監視する。使用者は、針棒軸監視部２３１ｃによる異常の監視によって、縫い針３２ａが被縫製物Ｏｂ１に正常に挿針されたか否かを針棒軸回転信号から追跡することができる。また、ミシン１００は、針棒軸回転信号の変化を縫い目に関連付けることで、縫い目の品質を管理できる。さらに、ミシン１００は、針棒軸監視信号の変化率または類似度を計算することで、異常が発生する傾向を評価することができる。
図１１の第３段目には、異常検知部２３１ｇが出力する針棒軸異常信号の波形の例を示す。針棒３２ｃが正常に動作する（ｎ＋１）針目では、期間「ｔｎ」において、針棒軸監視信号が「ＴＮＨ」よりも大きくなり、かつ針棒軸監視信号が「ＴＮＬ」よりも小さくもなるので、異常検知部２３１ｇは、異常を検知しない。一方、異常が発生する（ｎ＋２）針目では、期間「ｔｎ」において、針棒軸監視信号が「ＴＮＬ」よりも小さくはなるが、針棒軸監視信号が「ＴＮＨ」よりも大きくはならない。このような針棒軸監視信号の変動に基づいて、異常検知部２３１ｇは、異常を検知する。異常検知部２３１ｇは、期間「ｔｎ′」が終了するタイミング、すなわち針棒モータ３５の回転角度が「ｅ′」であるときに、針棒軸異常信号を「非検知」から「検知」に切り換える。
次に、天秤軸モータ制御演算部２３２が、天秤軸回転信号に基づいて天秤軸監視信号を計算し出力する処理について説明する。図８に示すように、制御盤２３の天秤軸モータ制御演算部２３２は、天秤軸偏差抑制部２３２ａと、電流制御部２３２ｂと、天秤軸監視部２３２ｃとを有する。天秤軸偏差抑制部２３２ａは、天秤３３ａの動作による縫い目の引き締めが行われる期間である第２の期間において検出された天秤駆動情報に基づいて、天秤３３ａが上糸Ｔから受ける第２の物理量を計算する物理量計算部である。天秤軸監視部２３２ｃは、第２の物理量の変化に基づいて天秤３３ａの異常を監視する監視部である。
天秤軸偏差抑制部２３２ａは、指令生成部２３０から出力される指令である天秤軸指令信号と、天秤駆動情報検出器１３４から出力される天秤軸回転信号と、天秤軸監視部２３２ｃから出力される天秤軸監視信号とが入力される。天秤軸偏差抑制部２３２ａは、これらの入力信号に基づいて、天秤軸指令信号と天秤軸回転信号の差分である天秤軸偏差信号と、天秤軸モータ駆動信号とを生成する。天秤軸偏差抑制部２３２ａは、天秤軸監視部２３２ｃへ天秤軸偏差信号を出力する。天秤軸偏差抑制部２３２ａは、電流制御部２３２ｂへ天秤軸モータ駆動信号を出力する。実施の形態１において、天秤３３ａが小穴３３ｂにおいて上糸Ｔから受ける物理量は天秤軸偏差信号として観測される。実施の形態１において、天秤軸偏差信号は、位置の次元の偏差信号である。
天秤軸偏差抑制部２３２ａは、図９に示す針棒軸偏差抑制部２３１ａと同様の構成を有する。すなわち、天秤軸偏差抑制部２３２ａは、針棒軸偏差抑制部２３１ａに備えられるスイッチ２３１ｄ、差分器２３１ｅ、偏差抑制補償器２３１ｆおよび異常検知部２３１ｇと同様の、スイッチ、差分器、偏差抑制補償器および異常検知部を有する。ここでは、天秤軸偏差抑制部２３２ａの詳細な構成については図示を省略する。
天秤軸偏差抑制部２３２ａのスイッチには、指令生成部２３０により出力される天秤軸指令信号と、天秤軸偏差抑制部２３２ａの異常検知部により出力される天秤軸異常信号とが入力される。ミシン１００が縫製作業を実行している最中に天秤３３ａに異常が発生したことが天秤軸偏差抑制部２３２ａの異常検知部によって検知されると、スイッチは、天秤軸異常信号に基づいて、天秤軸指令信号の値の変化を停止させることによって、異常の発生に連動して天秤モータ３６を停止させる。これにより、ミシン１００は、天秤３３ａに異常が発生した直後に天秤モータ３６を停止する。
天秤軸偏差抑制部２３２ａの差分器は、天秤軸偏差抑制部２３２ａのスイッチにより出力される天秤軸指令信号と、天秤駆動情報検出器１３４により出力される天秤軸回転信号との差分である天秤軸偏差信号を生成する。差分器は、天秤軸偏差抑制部２３２ａの偏差抑制補償器と天秤軸監視部２３２ｃとへ天秤軸偏差信号を出力する。
天秤軸偏差抑制部２３２ａの偏差抑制補償器は、天秤軸偏差信号がゼロに収束するように天秤モータ３６の駆動を調整するための天秤軸モータ駆動信号を生成する。偏差抑制補償器は、電流制御部２３２ｂへ天秤軸モータ駆動信号を出力する。偏差抑制補償器は、天秤軸偏差信号をゼロへ収束させるため、比例演算を行う比例補償器と、積分演算を行う積分補償器と、微分演算を行う微分補償器とのうち、少なくとも１つを有する。実施の形態１では、比例補償器および積分補償器によるＰＩ制御を偏差抑制補償器に採用するものとして説明する。
天秤軸偏差抑制部２３２ａの異常検知部には、天秤軸監視部２３２ｃにより出力される天秤軸監視信号が入力される。異常検知部は、天秤軸監視信号の変化に基づいて、天秤軸異常信号を計算する。天秤軸異常信号は、例えば、異常の検知と異常の非検知とを表す二値の信号である。異常検知部は、天秤軸偏差抑制部２３２ａのスイッチへ天秤軸異常信号を出力する。
図８に示す電流制御部２３２ｂは、天秤軸モータ駆動信号に基づいて、天秤軸偏差信号がゼロになるように天秤モータ３６を駆動するための天秤軸制御電流を生成する。電流制御部２３２ｂは、天秤モータ３６へ天秤軸制御電流を供給する。電流制御部２３２ｂは、電流制御回路とインバータ回路等を備える。
天秤軸監視部２３２ｃは、天秤３３ａの異常を監視する。天秤軸監視部２３２ｃには、天秤軸偏差抑制部２３２ａの差分器により出力される天秤軸偏差信号が入力される。天秤軸監視部２３２ｃは、天秤軸偏差信号に基づいて天秤軸監視信号を計算する。天秤軸監視部２３２ｃは、操作盤２１の表示器２１１と天秤軸偏差抑制部２３２ａとへ天秤軸監視信号を出力する。
天秤軸監視部２３２ｃは、図１０に示す針棒軸監視部２３１ｃと同様の構成を有する。すなわち、天秤軸監視部２３２ｃは、針棒軸監視部２３１ｃに備えられるフィルタ処理部２３１ｈ、記録部２３１ｉおよび比較器２３１ｊと同様の、フィルタ処理部、記録部および比較器を有する。ここでは、天秤軸監視部２３２ｃの詳細な構成については図示を省略する。天秤軸監視部２３２ｃは、比較器によって、あらかじめ記録部に記録された天秤軸監視信号である数値データと第２の物理量である現在の天秤軸監視信号とを比較することによって第２の物理量の変化を検出する。
天秤軸監視部２３２ｃのフィルタ処理部は、異常の検出精度を改善するために、天秤軸偏差信号に対し、天秤モータ３６の回転周波数よりも高い天秤軸偏差信号の周波数成分を低減する演算と、天秤モータ３６の回転周波数よりも低い天秤軸モータ駆動信号の周波数成分を低減する演算とのうちの一方または双方を施す。これにより、フィルタ処理部は、天秤軸監視信号を計算する。フィルタ処理部は、天秤軸監視信号を、天秤軸監視部２３２ｃの記録部と、天秤軸監視部２３２ｃの比較器とへ出力する。天秤軸監視部２３２ｃのフィルタ処理部には、針棒軸監視部２３１ｃのフィルタ処理部２３１ｈと同様のフィルタ処理部を使用することができる。
天秤軸監視部２３２ｃの記録部は、例えば、上糸経路に沿って上糸Ｔを供給しないで縫製作業を実行した場合の天秤軸監視信号を記録する。この場合、天秤３３ａが上糸Ｔから受ける物理量は存在しない。記録部は、記録された天秤軸監視信号を現在の縫製タイミングと同期させて出力する。天秤軸監視部２３２ｃの記録部によって天秤軸監視信号を記録する態様は、針棒軸監視部２３１ｃの記録部２３１ｉが針棒軸監視信号を記録する場合と同様とする。
天秤軸監視部２３２ｃの比較器は、天秤軸監視部２３２ｃの記録部が出力する被縫製物Ｏｂ１を設置しない場合の天秤軸監視信号と、天秤軸監視部２３２ｃのフィルタ処理部が出力する現在の天秤軸監視信号とを比較し、現在の天秤軸監視信号を出力する。
図１２の第１段目には、天秤モータ３６の駆動による天秤３３ａの駆動波形であって、Ｚ軸方向において小穴３３ｂが辿る軌跡を示している。図１２の第１段目に示す駆動波形は、図７の第３段目に示す駆動波形と同じである。かかる駆動波形から、被縫製物Ｏｂ１から小穴３３ｂを引き離すことによって、縫い目の引き締めを行う期間である「ｔｂ」を確認することができる。
図１２の第２段目には、天秤軸監視部２３２ｃの比較器による天秤軸監視信号の比較動作について説明するための天秤軸監視信号の波形を示している。図１２の第３段目には、天秤軸監視部２３２ｃの異常検知部による異常検出について説明するための天秤軸異常信号の波形を示している。
図１２の第２段目には、天秤軸監視部２３２ｃのフィルタ処理部が出力する天秤軸監視信号の波形の例を示す。図１２の第２段目において、実線のグラフは、上糸経路に沿って上糸Ｔを供給して天秤３３ａを駆動した場合における天秤軸監視信号を表している。破線のグラフは、上糸Ｔを供給せずに天秤３３ａを駆動した場合における天秤軸監視信号を表している。また、図１２の第２段目において、「ＴＢＨ」は、上糸Ｔを供給せずに天秤３３ａを駆動した場合における天秤軸監視信号の最大値である。「ＴＢＬ」は、上糸Ｔを供給せずに天秤３３ａを駆動した場合における天秤軸監視信号の最小値である。
天秤軸監視部２３２ｃの比較器は、上糸Ｔを供給して縫製動作を実際に行った場合に、期間「ｔｂ」の間において、天秤軸監視信号が「ＴＢＨ」よりも大きくなるか否か、および、天秤軸監視信号が「ＴＢＬ」よりも小さくなるか否かを監視する。つまり、上糸Ｔを供給して縫製作業を実際に行う場合は、天秤３３ａが引き上げられる際に、天秤３３ａは、上糸Ｔからの張力を受ける。このため、上糸Ｔを供給した場合は、上糸Ｔを供給しない場合に比べて、天秤３３ａの位置偏差の変動が大きくなる。天秤軸監視部２３２ｃの比較器は、その位置偏差の変動を監視することによって、天秤３３ａの異常を判断する。
図１２の第２段目において、（ｎ＋１）針目における天秤軸監視信号は、天秤３３ａが正常に動作するときにおける天秤軸監視信号である。このときは、実線により示す天秤軸監視信号は、期間「ｔｂ」において、「ＴＢＨ」よりも大きくなり、かつ、「ＴＢＬ」より小さくなる。一方、図１２の第２段目において、（ｎ＋２）針目における天秤軸監視信号は、天秤３３ａに異常が発生したときの天秤軸監視信号の例である。このときは、実線により示す天秤軸監視信号は、期間「ｔｂ」において、「ＴＢＨ」よりも大きくなるが、「ＴＢＬ」よりも小さくはならない。つまり、天秤軸監視部２３２ｃの比較器は、天秤軸監視信号の値と「ＴＢＨ」および「ＴＢＬ」の値とを比較することで、天秤３３ａが上糸Ｔから受ける物理量の変化を監視する。
図１２の第２段目において、（ｎ＋２）針目における天秤軸監視信号は、（ｎ＋１）針目における天秤軸監視信号に比べて変化していることから、天秤３３ａに、折損、屈曲または損壊といった異常が生じている可能性があると推測できる。または、上糸Ｔのばたつき、撓み、または切断といった異常が発生した可能性があると推測できる。このようにして、天秤軸監視部２３２ｃは、天秤軸監視信号の変動に基づいて天秤３３ａの異常を監視する。使用者は、天秤軸監視部２３２ｃによる異常の監視によって、天秤３３ａが正常に動作したか否かを天秤軸回転信号から追跡することができる。また、ミシン１００は、天秤軸回転信号の変化を縫い目に関連付けることで、縫い目の品質を管理できる。さらに、ミシン１００は、天秤軸監視信号の変化率または類似度を計算することで、異常が発生する傾向を評価することができる。
図１２の第３段目には、天秤軸監視部２３２ｃの異常検知部が出力する天秤軸異常信号の波形の例を示す。天秤３３ａが正常に動作する（ｎ＋１）針目では、期間「ｔｂ」において、天秤軸監視信号が「ＴＢＨ」よりも大きくなり、かつ天秤軸監視信号が「ＴＢＬ」よりも小さくもなるので、異常検知部は、異常を検知しない。一方、異常が発生する（ｎ＋２）針目では、期間「ｔｂ」において、天秤軸監視信号が「ＴＢＨ」よりも大きくはなるが、天秤軸監視信号が「ＴＢＬ」よりも小さくはならない。このような天秤軸監視信号の変動に基づいて、異常検知部は、異常を検知する。異常検知部は、期間「ｔｂ」が終了するタイミング、すなわち針棒モータ３５の回転角度が「ｈ′′」であるときに、天秤軸異常信号を「非検知」から「検知」に切り換える。
以上により、実施の形態１にかかるミシン１００は、針棒モータ３５の回転角度の変化に応じて計算される針棒軸監視信号および天秤軸監視信号に基づいて、針棒３２ｃの異常と天秤３３ａの異常とを監視する。ミシン１００は、縫い目を形成するプロセスの途中において品質管理を行うことができる。また、ミシン１００は、針棒軸回転信号と天秤軸回転信号とに基づいて異常を監視することによって、少なくとも、縫い針３２ａの動作に関連する品質管理と、天秤３３ａの動作に関連する品質管理とを独立に行うことができる。これにより、ミシン１００は、品質管理の精度を向上させることができる。
また、ミシン１００は、縫い針３２ａ、天秤３３ａ、かま４２ａ、糸等の動作を検出する検出器を別途設ける必要がないため、ミシン１００の設計、製造、または保守に要するコストの増加を回避することができる。ミシン１００は、縫製機構の周辺にセンサを追加する必要が無いので、レイアウトの制約を受けず、設計、製造、または保守コストを低減することができる。
また、ミシン１００は、少なくとも、縫い針３２ａと天秤３３ａとを互いに独立した駆動源によって駆動するため、連結部の少ない簡単な機構を採用できる。
また、ミシン１００は、少なくとも、針棒機構３２を駆動する針棒モータ３５と天秤機構３３を駆動する天秤モータ３６とを設けたことで、負荷変動の少ない機構を採用できる。さらに、ミシン１００には、これらのモータを一定速で回転させるために複雑なモータ制御系が不要となる。
また、ミシン１００は、針棒軸監視部２３１ｃと天秤軸監視部２３２ｃとを備えることによって、少なくとも、針棒３２ｃの異常と天秤３３ａの異常とを区別して検知することができる。
また、ミシン１００は、針棒軸監視信号と天秤軸監視信号とに基づいて異常を監視するので、少なくとも、縫い針３２ａの異常が発生する傾向と、天秤３３ａの異常が発生する傾向とを検知して、縫い目に縫製不良が発生する前に縫製動作を停止することができる。
また、ミシン１００は、縫い針３２ａが被縫製物Ｏｂ１に挿針されている期間に検出されたデータと、天秤３３ａが縫い目の引き締めを行う期間に検出されたデータとを用いて異常を監視するので、縫製動作中の全期間のデータを検出する場合に比べて、品質評価および品質管理に用いるデータ量を少なくすることができる。
また、ミシン１００は、天秤３３ａとは独立して縫い針３２ａを駆動するので、縫い針３２ａと天秤３３ａとの縫製動作に関わる異常の中から縫い針３２ａに関する異常を容易に抽出することができる。これにより、ミシン１００は、縫製品質のトレーサビリティの確保、すなわち、縫い針３２ａの駆動に関する縫製品質の追跡が可能となる。
また、ミシン１００は、縫い針３２ａとは独立して天秤３３ａを駆動するので、縫い針３２ａと天秤３３ａの縫製動作に関わる異常の中から天秤３３ａに関する異常を容易に抽出することができる。これにより、ミシン１００は、縫製品質のトレーサビリティの確保、すなわち、天秤３３ａの駆動に関する縫製品質の追跡が可能となる。
また、ミシン１００のデータ処理装置２１５は、縫い針３２ａが被縫製物Ｏｂ１から受ける物理量と天秤３３ａが上糸Ｔから受ける物理量とのうちのいずれか１つまたは両方のデータから特徴量を抽出する特徴量抽出部２１５ａを有する。データ処理装置２１５は、特徴量抽出部２１５ａによって、特徴量の次元圧縮処理を行うので、少なくとも、針棒３２ｃまたは天秤３３ａの動作に関連する縫製品質のトレーサビリティを確保するために必要なデータ量を削減することができる。
また、ミシン１００のデータ表示装置２２は、少なくとも、縫い針３２ａまたは天秤３３ａの動作不良に起因して発生する異常を区別して表示するので、ミシン１００のメンテナンス性を改善することができる。
また、ミシン１００は、縫い針３２ａと、天秤３３ａと、かま４２ａと、中押さえ３４ａと、ＸＹステージ１１とをそれぞれ個別のモータにより駆動する。ミシン１００は、これらの被駆動体の動作を、針棒軸モータ制御演算部２３１と、天秤軸モータ制御演算部２３２と、かま軸モータ制御演算部２３３と、ＰＦ軸モータ制御演算部２３４と、Ｘ軸モータ制御演算部２３５と、Ｙ軸モータ制御演算部２３６とによって、互いに独立して監視する。このようにすることで、ミシン１００は、被駆動体を駆動するための各軸の異常を区別して検知することができるので、メンテナンス性を格段に改善することができる。
なお、針棒軸偏差抑制部２３１ａの異常検知部２３１ｇと、天秤軸偏差抑制部２３２ａの異常検知部とは、使用者による入力装置２１４の操作等によって指定された閾値を、「ＴＮＨ」、「ＴＮＬ」、「ＴＢＨ」および「ＴＢＬ」として設定しても良い。その際、「ＴＮＨ」、「ＴＮＬ」、「ＴＢＨ」および「ＴＢＬ」は、縫い方向または被縫製物Ｏｂ１の形状に起因した一針ごとのばらつきを考慮して設定されることが望ましい。また、試し縫いによる事前の試験動作を通じて、使用者が入力装置２１４の操作によって該閾値を制御盤２３の外部から設定できるように、操作盤２１および制御盤２３が構成されても良い。例えば、操作盤２１の記憶装置２１３に該閾値を記録し、プロセッサ２１２または図示しない通信用回路を通じて制御盤２３の針棒軸モータ制御演算部２３１および天秤軸モータ制御演算部２３２へ該閾値を送る構成を、操作盤２１および制御盤２３には採用することができる。このようにすることで、ミシン１００は、使用者の要求に合わせて縫製品質の良否の判断基準を変更することができる。
また、針棒軸偏差抑制部２３１ａの異常検知部２３１ｇまたは針棒軸監視部２３１ｃの比較器２３１ｊは、一針前の針棒軸監視信号の最大値、最小値、平均値などの特徴量を計算して、現在の針棒軸異常信号の特徴量と比較しても良い。これにより、ミシン１００は、一針前から現在までにおける針棒軸監視信号の変化率を把握しやすくすることができる。また、天秤軸偏差抑制部２３２ａの異常検知部または天秤軸監視部２３２ｃの比較器は、一針前の天秤軸監視信号の最大値、最小値、平均値などの特徴量を計算して、現在の天秤軸監視信号の特徴量と比較しても良い。これにより、ミシン１００は、一針前から現在までにおける天秤軸監視信号の変化率を把握しやすくすることができる。例えば、これらの変化率は、（ｎ＋１）針目にて記録された最大値および最小値をそれぞれ１００％および０％と正規化して、（ｎ＋２）針目における最大値と最小値とがどの程度の比率で低下しているかを、針棒軸監視部２３１ｃの比較器２３１ｊまたは天秤軸監視部２３２ｃの比較器によって評価しても良い。
さらに、使用者が入力装置２１４を操作することによって指定した閾値に比べて、針棒軸監視信号の変化率が大きい場合に、針棒軸偏差抑制部２３１ａの異常検知部２３１ｇは、針棒軸異常信号を「非検知」から「検知」に切り換えても良い。使用者が入力装置２１４を操作することによって指定した閾値に比べて、天秤軸監視信号の変化率が大きい場合に、天秤軸偏差抑制部２３２ａの異常検知部は、天秤軸異常信号を「非検知」から「検知」に切り換えても良い。
なお、針棒軸監視部２３１ｃは、入力信号である針棒軸偏差信号に基づいて針棒軸監視信号を計算および出力する代わりに、針棒軸モータ駆動信号が入力されて、針棒軸モータ駆動信号に基づいて針棒軸監視信号を計算および出力しても良い。針棒軸モータ駆動信号は、図８に示す針棒軸モータ制御演算部２３１の内部の信号であって、例えば、トルクまたは推力の次元の物理量である。また、針棒軸監視部２３１ｃは、針棒モータ３５に供給する針棒軸制御電流の値、または針棒軸制御電流を検出するシャント抵抗の両端電圧の値が入力されて、針棒軸制御電流の値または両端電圧の値に基づいて針棒軸監視信号を計算および出力しても良い。これにより、ミシン１００は、異常の検知精度を向上できる場合がある。
天秤軸監視部２３２ｃは、入力信号である天秤軸偏差信号に基づいて天秤軸監視信号を計算および出力する代わりに、天秤軸モータ駆動信号が入力されて、天秤軸モータ駆動信号に基づいて天秤軸監視信号を計算および出力しても良い。天秤軸モータ駆動信号は、図８に示す天秤軸モータ制御演算部２３２の内部の信号であって、例えば、トルクまたは推力の次元の物理量である。また、天秤軸監視部２３２ｃは、天秤モータ３６に供給する天秤軸制御電流の値、または天秤軸制御電流を検出するシャント抵抗の両端電圧の値が入力されて、天秤軸制御電流の値または両端電圧の値に基づいて天秤軸監視信号を計算および出力しても良い。これにより、ミシン１００は、異常の検知精度を向上できる場合がある。
針棒軸監視部２３１ｃは、針棒軸モータ駆動信号および針棒軸回転信号を入力とする外乱オブザーバを構成し、針棒モータ３５および針棒機構３２の数式モデルに基づいて、縫い針３２ａが被縫製物Ｏｂ１から受ける外乱を推定しても良い。そして、針棒軸監視部２３１ｃの比較器２３１ｊは、外乱の推定結果を示す入力信号に基づいて針棒軸監視信号を計算しても良い。または、針棒軸偏差抑制部２３１ａの異常検知部２３１ｇは、外乱の推定結果を示す入力信号に基づいて針棒軸異常信号を計算しても良い。これにより、ミシン１００は、異常の検知精度を向上できる場合がある。
１針ごとにおける天秤軸監視信号の変動が小さくなるように、プリテンション３１ａおよびメインテンション３１ｂが調整されても良い。プリテンション３１ａおよびメインテンション３１ｂは、例えば使用者によって調整される。これにより、ミシン１００は、天秤３３ａが上糸Ｔから受ける張力のばらつきが抑えられることにより、品質の安定した縫い目を形成することができる。
データ表示装置２２の異常通知部２２１は、針棒軸偏差抑制部２３１ａの異常検知部２３１ｇと同様の処理によって異常を検知して、針棒３２ｃの異常を使用者へ通知することとしても良い。異常通知部２２１は、天秤軸偏差抑制部２３２ａの異常検知部と同様の処理によって異常を検知して、天秤３３ａの異常を使用者へ通知することとしても良い。
制御盤２３は、針棒軸異常信号および天秤軸異常信号を操作盤２１およびデータ表示装置２２へ送信しても良い。これにより、ミシン１００は、異常通知部２２１の処理を減らすことができる。
縫い針３２ａによる被縫製物Ｏｂ１への挿針が可能であれば、針棒モータ３５は、サーボモータまたはステッピングモータといった回転電機に限られず、技術的観点で言えば、複数のリニアモータ、平面モータ、球面モータ、ボイスコイルモータ等であっても良い。それに合わせて、針棒機構３２は、針棒クランク３２ｅ、連接棒３２ｆ、スライダ３２ｇ等で構成されるリンク機構以外の機構に変更されても良い。縫い針３２ａが被縫製物Ｏｂ１に挿針されるように針棒３２ｃを駆動可能であれば、針棒機構３２には、周知の任意の機構を採用することができる。例えば、針棒モータ３５にはリニアモータを採用し、針棒機構３２は負荷質量等の剛体としてリニアモータの推力が針棒３２ｃに直接加わるように構成しても良い。針棒モータ３５がリニアモータ等で構成されて並進方向に駆動される場合、針棒駆動情報検出器１３３は、針棒モータ３５の固定子に対する可動子の並進の情報を検出する。このように構成することで、ミシン１００は、針棒３２ｃが被縫製物Ｏｂ１から受ける物理量を針棒モータ３５の挙動から把握し易くすることができる。
天秤３３ａの小穴３３ｂが被縫製物Ｏｂ１に対して引き離されるように駆動され、縫製作業時に小穴３３ｂによる縫い目の引き締めが可能であれば、天秤モータ３６は、サーボモータまたはステッピングモータといった回転電機に限られず、技術的観点で言えば、複数のリニアモータ、平面モータ、球面モータ、ボイスコイルモータ等であっても良い。それに合わせて、天秤機構３３は、天秤クランク３３ｄ、天秤ロッド３３ｅ等で構成されるリンク機構以外の機構に変更されても良い。天秤３３ａの小穴３３ｂが被縫製物Ｏｂ１に対して引き離されるように駆動され、縫製作業時に縫い目の引き締めが可能であれば、天秤機構３３には、周知の任意の機構を採用することができる。例えば、天秤モータ３６としてリニアモータを採用し、天秤機構３３は負荷質量等の剛体としてリニアモータの推力が天秤３３ａまたは小穴３３ｂに直接加わるように構成しても良い。天秤モータ３６がリニアモータ等で構成されて並進方向に駆動される場合、天秤駆動情報検出器１３４は天秤モータ３６の固定子に対する可動子の並進の情報を検出する。このように構成することで、ミシン１００は、天秤３３ａが上糸Ｔから受ける物理量を天秤モータ３６の挙動から把握し易くすることができる。
針棒シャフト３２ｄおよび天秤シャフト３３ｃは、頭部ユニットＰ３の大型化を回避するため、またはねじり剛性を高くするために、短い方が好ましい。頭部ユニットＰ３のレイアウトの都合によって針棒シャフト３２ｄおよび天秤シャフト３３ｃが長くされる場合に、針棒シャフト３２ｄまたは天秤シャフト３３ｃが少なくとも１つ以上の軸受けで支持される構成としても良い。針棒シャフト３２ｄおよび天秤シャフト３３ｃを短くし、軸受けの数を減らした方が、ベンディングモード、ねじり振動、または軸受け故障の発生が軽減されるため、ミシン１００は、品質評価及び品質管理の精度を向上することができる。
中押さえ３４ａが被縫製物Ｏｂ１を押圧している期間において被縫製物Ｏｂ１から中押さえ３４ａが受ける物理量の観測または推定が可能であれば、針棒モータ３５または天秤モータ３６によって中押さえ３４ａを駆動しても良い。中押さえ３４ａが被縫製物Ｏｂ１から受ける物理量の観測値または推定値を、針棒軸モータ制御演算部２３１が監視する物理量または天秤軸モータ制御演算部２３２が監視する物理量から差し引くことで、実施の形態１による品質評価および品質管理の方法を実施できる。ただし、中押さえ３４ａまたは中押さえ機構３４の異常と、縫い針３２ａまたは天秤３３ａの異常とを区別するためには、中押さえ３４ａは、専用の駆動源により駆動されることが好ましい。これにより、ミシン１００は、品質評価および品質管理の精度を高めることができる。
かま４２ａが上糸Ｔを捕捉している期間において、かまモータ４４の回転軸が上糸Ｔから受ける物理量の観測または推定が可能であれば、針棒モータ３５または天秤モータ３６によってかま４２ａを駆動しても良い。かま４２ａが上糸Ｔから受ける物理量の観測値または推定値を、針棒軸モータ制御演算部２３１が監視する物理量または天秤軸モータ制御演算部２３２が監視する物理量から差し引くことで、実施の形態１における品質評価および品質管理の方法を実施できる。ただし、かま４２ａの異常と、縫い針３２ａまたは天秤３３ａの異常とを区別するためには、かま４２ａは、専用の駆動源により駆動されることが好ましい。これにより、ミシン１００は、品質評価および品質管理の精度を高めることができる。
針棒クランク３２ｅの形状、質量、イナーシャ、重心位置、および素材は、針棒モータ３５から見た負荷の変動が小さくなるように設計されることが好ましい。このように針棒クランク３２ｅが設計されることによって、針棒モータ３５の回転角度によって変化する第１物理量の変動が針棒機構３２の異常として検知されることを防ぐことができる。これにより、ミシン１００は、品質評価および品質管理の精度を向上することができる。
天秤クランク３３ｄの形状、質量、イナーシャ、重心位置、および素材は、天秤モータ３６から見た負荷の変動が小さくなるように設計されることが好ましい。このように天秤クランク３３ｄが設計されることによって、天秤モータ３６の回転角度によって変化する第２物理量の変動を天秤機構３３の異常として検知されることを防ぐことができる。これにより、ミシン１００は、品質評価および品質管理の精度を向上することができる。
表示器２１１は、操作盤２１の内部に設けられるものに限られない。表示器２１１は、操作盤２１の外部に存在する液晶パネル、信号機、シグナルタワーといった表示器でも良い。この場合、表示器２１１と制御盤２３との通信は、有線通信および無線通信のいずれでも良い。また、表示器２１１は、データ表示装置２２または制御盤２３に含まれるものでも良く、筐体機構Ｐ０に組み込まれたものでも良い。
記憶装置２１３は、操作盤２１の内部に設けられるものに限られない。記憶装置２１３は、操作盤２１の外部に設けられても良い。記憶装置２１３は、データベースとして用意されたクラウドＰＣ（Personal Computer）、エッジＰＣまたはサーバＰＣ等に設けられても良い。記憶装置２１３が操作盤２１の外部に設けられる場合、記憶装置２１３と制御盤２３との通信は、有線通信および無線通信のいずれでも良い。また、データ表示装置２２は、操作盤２１または制御盤２３に含まれるものでも良い。また、データ表示装置２２と、操作盤２１または制御盤２３との通信は、有線通信および無線通信のいずれでも良い。
データ表示装置２２の異常通知部２２１は、期間「ｔｎ」、「ｔｎ′」における物理量の監視結果を示す針棒軸監視信号と、期間「ｔｂ」における物理量の監視結果を示す天秤軸監視信号と、期間「ｔｓ」における物理量の監視結果を示すかま軸監視信号と、期間「ｔｐ」における物理量の監視結果であるＰＦ軸監視信号と、期間「ｔｘ１」、「ｔｘ２」における物理量の監視結果であるＸ軸監視信号と、期間「ｔｙ１」、「ｔｙ２」における物理量の監視結果であるＹ軸監視信号とに基づいて、針棒３２ｃと、天秤３３ａと、かま４２ａと、中押さえ３４ａと、ＸＹステージ１１との各々における異常の有無を判断する。異常通知部２２１は、ＸＹステージ１１については、Ｘ軸方向の駆動における異常の有無と、Ｙ軸方向の駆動における異常の有無とを判断する。
異常通知部２２１は、針棒３２ｃと、天秤３３ａと、かま４２ａと、中押さえ３４ａと、ＸＹステージ１１のＸ軸方向における駆動と、ＸＹステージ１１のＹ軸方向における駆動との各々の異常を独立に監視し、これらのうち１つまたは複数の異常を区別して表示しても良い。これにより、データ表示装置２２は、これらのうち１つまたは複数の異常を区別して使用者へ通知することができる。
例えば、実施の形態１では、ミシン１００が薄い被縫製物Ｏｂ１の縫製作業を行う場合であって、Ｘ軸モータ５２を常に一定速で回転させて送り板１２を移動する場合を想定している。このため、縫い針３２ａが被縫製物Ｏｂ１に刺さった状態で送り板１２をＸ軸方向に移動させることとなり、Ｘ軸モータ５２の回転軸は期間「ｔｘ１」において被縫製物Ｏｂ１からの負荷を受ける。また、期間「ｔｘ２」においては、Ｘ軸モータ５２の回転軸は、被縫製物Ｏｂ１を介して天秤３３ａが縫い目を引き締める際の上糸張力による負荷を受ける。Ｘ軸モータ５２の駆動に異常がないケースでは、Ｘ軸モータ５２の回転軸が被縫製物Ｏｂ１から受ける負荷は縫い目ごとに一定となる。しかし、保持装置を駆動するエアシリンダ１３に異常が生じており、送り板１２の保持が適切でないような場合には、Ｘ軸監視信号の変動またはＹ軸監視信号の変動が、正常時における変動に比べて大きくなる。送り板１２が障害物に接触した場合も同様に、Ｘ軸監視信号の変動またはＹ軸監視信号の変動が正常時における変動に比べて大きくなる。したがって、ミシン１００は、針棒軸監視信号または天秤軸監視信号の監視とともに、Ｘ軸監視信号およびＹ軸監視信号を同時に監視することによって、針棒３２ｃおよび天秤３３ａの異常と、Ｘ軸方向およびＹ軸方向におけるＸＹステージ１１の駆動の異常とを区別して検知することが可能になる。
実施の形態１によると、縫製機構の周辺にセンサを追加することなく、簡単な構成によって縫製品質の評価および管理を少ないデータで行うことができるミシン１００を提供することができる。ただし、実施の形態１にて説明する異常の監視技術は、品質評価および品質管理のためのセンサを備えるミシンに用いることも可能である。このように、品質評価または品質管理で用いるセンサと、実施の形態１にかかる監視技術とを併用することにより、センサ信号に基づく品質評価および品質管理の信頼性の向上が可能となる。
さらに、実施の形態１の構成には、本出願人が国際公開第２０１８／１７９３９８号にて開示したかま軸による目飛びの検知技術、または、国際公開第２０１９／０４３８１３号にて開示したＰＦ軸による上糸張力の検知技術が組み合わせられても良い。実施の形態１と、これらの技術とによって、全ての駆動軸を独立に監視することで、ミシン１００のメンテナンス性を格段に向上させることができる。また、各軸の駆動データを用いることで縫製品質の追跡性能を向上させることができる。ただし、国際公開第２０１８／１７９３９８号にて開示した目飛びの検知技術と国際公開第２０１９／０４３８１３号にて開示した上糸張力の検知技術とを他の先行技術と組み合わせたとしても、実施の形態１にかかる針棒軸監視部２３１ｃと天秤軸監視部２３２ｃを備えなければ、縫い目を形成するプロセスの途中における針棒３２ｃの動作と天秤３３ａの動作とに起因する異常を少ないデータで区別することができないことは明らかである。
実施の形態２．
図１３に基づき、実施の形態２にかかるミシン１００の構成と動作とについて説明する。図１３は、実施の形態２にかかるミシンの動作パターンを示すタイミングチャートである。
実施の形態１では、薄い被縫製物Ｏｂ１の縫製作業をミシン１００が行うケースについて説明した。実施の形態２では、厚い被縫製物Ｏｂ２の縫製作業をミシン１００が行うケースについて説明する。このため、図１３に示す各機構のタイミングチャートと、Ｘ軸方向におけるＸＹステージ１１の駆動の態様とが、実施の形態１にかかるミシン１００の場合とは異なる。実施の形態２におけるその他の構成および動作については、実施の形態１の場合と同じである。実施の形態２では、実施の形態１とは異なる構成および動作について主に説明する。
図１３のタイミングチャートは、上から順に、縫い針３２ａの位置、天秤３３ａの位置、かま４２ａの回転角度、中押さえ３４ａの位置、Ｘ軸方向における被縫製物Ｏｂ２の位置、およびＹ軸方向における被縫製物Ｏｂ２の位置を示す。縫い針３２ａの位置は、Ｚ軸方向における針孔３２ｂの位置とする。天秤３３ａの位置は、Ｚ軸方向における小穴３３ｂの位置とする。中押さえ３４ａの位置は、Ｚ軸方向における中押さえ３４ａの底面部の位置とする。
図１３の第１段目には、針棒モータ３５の駆動による縫い針３２ａの駆動波形であって、Ｚ軸方向において針孔３２ｂが辿る軌跡を示している。縫い針３２ａの駆動波形は、図７の第１段目に示す駆動波形と同様に、正弦波の軌跡を描く。しかし、実施の形態２では、厚い被縫製物Ｏｂ２に対して縫製作業を行うため、針棒モータ３５の回転角度が「ｂ」となるタイミングは、図７に示す場合に比べて早くなる。加えて、縫い針３２ａが被縫製物Ｏｂ２に挿針されている期間「ｔｎ」、「ｔｎ′」が、図７に示す場合に比べて長くなる。針棒モータ３５の回転角度が「ｅ」となるタイミング、すなわち抜針のタイミングは、図７に示す場合に比べて遅くなる。被縫製物Ｏｂ２が厚くなるに従って、期間「ｔｎ」、「ｔｎ′」は長くなる。すなわち、期間「ｔｎ」、「ｔｎ′」は、被縫製物Ｏｂ２の厚さに依存して長くなる。このため、針棒軸モータ制御演算部２３１は、実施の形態１の場合に比べて長い期間において物理量を監視して、監視結果を示す針棒軸監視信号を出力する。
図１３の第２段目には、天秤モータ３６の回転角度に対応する天秤３３ａの駆動波形であって、Ｚ軸方向において小穴３３ｂが辿る軌跡を示している。天秤３３ａの駆動波形は、図７の第３段目に示す駆動波形と同じである。天秤３３ａの小穴３３ｂは、針棒モータ３５の回転角度が「ｉ」から「ｈ′」となるまでの期間「ｔｂ」と、針棒モータ３５の回転角度が「ｉ′」から「ｈ′′」となるまでの期間「ｔｂ」との各々において、被縫製物Ｏｂ２から引き離される。被縫製物Ｏｂ２が厚くなっても期間「ｔｂ」の長さは変わらない。すなわち、期間「ｔｂ」の長さは、被縫製物Ｏｂ２の厚さに依存しない。このため、天秤軸モータ制御演算部２３２は、実施の形態１の場合と同じ長さの期間において物理量を監視して、監視結果を示す天秤軸監視信号を出力する。
図１３の第３段目には、針棒モータ３５の回転角度に対応するかま４２ａの回転角度を示している。かま４２ａの駆動波形は、図７の第２段目に示す駆動波形と同じである。かま４２ａの剣先４２ｂは、針棒モータ３５の回転角度が「ｄ」から「ｉ」となるまでの期間「ｔｓ」の間に上糸Ｔを捕捉する。被縫製物Ｏｂ２が厚くなっても期間「ｔｓ」の長さは変わらない。すなわち、期間「ｔｓ」の長さは、被縫製物Ｏｂ２の厚さに依存しない。このため、かま軸モータ制御演算部２３３は、実施の形態１の場合と同じ長さの期間において物理量を監視して、監視結果を示すかま軸監視信号を出力する。
図１３の第４段目には、針棒モータ３５の回転角度に対応する中押さえ３４ａの駆動波形であって、中押さえ３４ａの底面部が辿る軌跡を示している。中押さえ３４ａの駆動波形の概形は、図７の第４段目に示す駆動波形と同じである。ＰＦ軸モータ制御演算部２３４は、針棒モータ３５の回転角度が「ｉ」から「ｈ′」となるまでの期間「ｔｐ」と、針棒モータ３５の回転角度が「ｉ′」から「ｈ′′」となるまでの期間「ｔｐ」とにおいて物理量を監視して、監視結果を示すＰＦ軸監視信号を出力する。被縫製物Ｏｂ２が厚くなっても期間「ｔｐ」の長さは変わらない。期間「ｔｐ」の長さは、被縫製物Ｏｂ２の厚さに依存しない。このため、ＰＦ軸モータ制御演算部２３４は、実施の形態１の場合と同じ長さの期間において物理量を監視して、監視結果を示すＰＦ軸監視信号を出力する。
図１３の第５段目は、Ｘ軸方向におけるＸＹステージ１１の駆動波形であって、Ｘ軸方向において送り板１２が辿る軌跡を示している。厚い被縫製物Ｏｂ２の縫製作業を行う場合は、薄い被縫製物Ｏｂ１の縫製作業を行う場合に比べて縫い針３２ａと被縫製物Ｏｂ２との接触面が増える。このため、ＸＹステージ１１を常に一定速で駆動すると、被縫製物Ｏｂ２に挿針されている間に縫い針３２ａが被縫製物Ｏｂ２から受ける力が大きくなり、場合によっては縫い針３２ａが折損、屈曲、または損壊する場合がある。
そこで、実施の形態２では、縫い針３２ａが被縫製物Ｏｂ２に挿針されている期間「ｔｘ１」において、Ｘ軸モータ５２による送り板１２の移動を停止させる。また、縫い針３２ａが被縫製物Ｏｂ２から抜針されている期間において、送り板１２を移動させることによって被縫製物Ｏｂ２を搬送する。縫い針３２ａが被縫製物Ｏｂ２から抜針されている期間は、針棒モータ３５の回転角度が「ｅ」から「ｂ′」となるまでの期間である。
実施の形態２において、Ｘ軸モータ制御演算部２３５は、期間「ｔｘ１」と期間「ｔｘ２」において物理量を監視して、監視結果を示すＸ軸監視信号を出力する。期間「ｔｘ１」は、期間「ｔｎ」と同じである。期間「ｔｘ２」は、期間「ｔｂ」と同じである。図１３に示すように、実施の形態２では、厚い被縫製物Оｂ２の縫製作業を行うため、期間「ｔｘ１」と期間「ｔｘ２」とは、針棒モータ３５の回転角度が「ｉ」から「ｅ」となるまでの間と、針棒モータ３５の回転角度が「ｉ′」から「ｅ′」となるまでの間との各々において重複する。
また、実施の形態２において、データ処理装置２１５の特徴量抽出部２１５ａは、期間「ｔｘ１」におけるＸ軸監視信号と、期間「ｔｘ２」におけるＸ軸監視信号との各々について特徴量を計算する。つまり、特徴量抽出部２１５ａは、期間「ｔｘ１」において出力されたＸ軸監視信号と期間「ｔｘ２」において出力されたＸ軸監視信号とに対して、例えば、平均、加重平均、分散、実効値、最大値、最小値、中央値、標準偏差、尖度、歪度、波形率、波高率、周波数スペクトル、ウェーブレット変換値、ヒルベルト変換値およびフィルタ演算のいずれか１つまたは複数を算出する演算処理によって、特徴量を計算する。
さらに、データ表示装置２２の異常通知部２２１は、期間「ｔｎ」において出力された針棒軸監視信号に基づいて算出された特徴量の変化と、期間「ｔｘ１」において出力されたＸ軸監視信号に基づいて算出された特徴量の変化とを比較する。異常通知部２２１は、かかる比較によって、針棒３２ｃの異常と、Ｘ軸方向の駆動におけるＸＹステージ１１の異常とを区別して表示する。また、異常通知部２２１は、期間「ｔｂ」において出力された天秤軸監視信号に基づいて算出された特徴量の変化と、期間「ｔｘ２」において出力されたＸ軸監視信号に基づいて算出された特徴量の変化とを比較する。異常通知部２２１は、かかる比較によって、天秤３３ａの異常と、Ｘ軸方向の駆動におけるＸＹステージ１１の異常とを区別して表示する。
図１３の第６段目は、Ｙ軸方向におけるＸＹステージ１１の駆動波形であって、Ｙ軸方向において送り板１２が辿る軌跡を示している。実施の形態２においても、送り板１２は、実施の形態１の場合と同様に、縫製作業中にＹ軸方向には移動しないものとする。ただし、Ｙ軸指令信号は固定値であって、Ｙ軸モータ制御演算部２３６は、Ｙ軸指令信号とＹ軸回転信号の差分がゼロになるようにＹ軸モータ５３へＹ軸制御電流を供給する。Ｙ軸モータ制御演算部２３６は、期間「ｔｙ」において物理量を監視して、監視結果を示すＹ軸監視信号を出力する。期間「ｔｙ」は、期間「ｔｘ１」および期間「ｔｎ」の各々と同じである。
データ処理装置２１５の特徴量抽出部２１５ａは、Ｙ軸監視信号に対し、Ｘ軸監視信号に対して行う処理と同様の処理を行う。データ表示装置２２の異常通知部２２１は、Ｙ軸監視信号に対し、Ｘ軸監視信号の場合と同様に、針棒３２ｃの異常と、Ｙ軸方向の駆動におけるＸＹステージ１１の異常とを区別して表示する。異常通知部２２１は、Ｙ軸監視信号に対し、Ｘ軸監視信号の場合と同様に、天秤３３ａの異常と、Ｙ軸方向の駆動におけるＸＹステージ１１の異常とを区別して表示する。
以上により、実施の形態２にかかるミシン１００は、厚い被縫製物Ｏｂ２に対して縫製作業を行う。実施の形態２では、針棒３２ｃが受ける物理量が監視される期間「ｔｎ」と、天秤３３ａが受ける物理量が監視される期間「ｔｂ」とが、針棒モータ３５の回転角度が「ｉ」から「ｅ」となるまでの間において重複する。実施の形態１の比較例にかかる縫製機構を備えるミシン、または、別途検出センサが追加されて縫製管理を行う従来のミシンでは、針棒モータ３５の回転角度が「ｉ」から「ｅ」となるまでの間に異常が発生しても、異常の要因を区別することはできない。すなわち、異常の要因が、針棒３２ｃと天秤３３ａとのいずれであるのかが区別できない。実施の形態２によると、ミシン１００は、回転角度が「ｉ」から「ｅ」となるまでの間に発生した異常が、針棒３２ｃの異常と天秤３３ａの異常とのいずれであるのかを区別して検知することができる。これにより、ミシン１００は、厚い被縫製物Ｏｂ２に対して縫製作業を行う場合においても、メンテナンス性を向上することができる。
また、実施の形態２において、Ｘ軸モータ制御演算部２３５は、期間「ｔｘ１」と期間「ｔｘ２」とにおいてＸＹステージ１１が受ける物理量を監視する。期間「ｔｘ１」と期間「ｔｘ２」とは、針棒モータ３５の回転角度が「ｉ」から「ｅ」となるまでの間において重複する。特徴量抽出部２１５ａは、期間「ｔｘ１」において出力されたＸ軸監視信号と期間「ｔｘ２」において出力されたＸ軸監視信号との各々から特徴量を計算する。これにより、ミシン１００は、針棒３２ｃの異常と、ＸＹステージ１１のＸ軸方向における駆動の異常とを区別して検知することができる。また、ミシン１００は、天秤３３ａの異常と、ＸＹステージ１１のＸ軸方向における駆動の異常とを区別して検知することができる。これにより、ミシン１００は、異常の要因を高い精度で区別して検知することができる。
データ表示装置２２の異常通知部２２１は、期間「ｔｎ」、「ｔｎ′」における物理量の監視結果を示す針棒軸監視信号と、期間「ｔｂ」における物理量の監視結果を示す天秤軸監視信号と、期間「ｔｓ」における物理量の監視結果を示すかま軸監視信号と、期間「ｔｐ」における物理量の監視結果であるＰＦ軸監視信号と、期間「ｔｘ１」、「ｔｘ２」における物理量の監視結果であるＸ軸監視信号と、期間「ｔｙ」における物理量の監視結果であるＹ軸監視信号とに基づいて、針棒３２ｃと、天秤３３ａと、かま４２ａと、中押さえ３４ａと、ＸＹステージ１１との各々における異常の有無を判断する。異常通知部２２１は、ＸＹステージ１１については、Ｘ軸方向の駆動における異常の有無と、Ｙ軸方向の駆動における異常の有無とを判断する。
異常通知部２２１は、針棒３２ｃと、天秤３３ａと、かま４２ａと、中押さえ３４ａと、ＸＹステージ１１のＸ軸方向における駆動と、ＸＹステージ１１のＹ軸方向における駆動との各々の異常を独立に監視し、これらのうち１つまたは複数の異常を区別して表示しても良い。これにより、データ表示装置２２は、これらのうち１つまたは複数の異常を区別して使用者へ通知することができる。
薄い被縫製物Ｏｂ１の縫製作業を行う場合に比べて、厚い被縫製物Ｏｂ２の縫製作業を行う場合は、各軸を監視する期間に重複が生じ易い。実施の形態２によると、ミシン１００は、各軸の異常を独立に監視するので異常の区別が容易となり、厚い被縫製物Ｏｂ２に対して縫製作業を行う場合でもメンテナンス性を格段に向上することができる。
実施の形態３．
図１４に基づき、実施の形態３にかかるミシン１００の構成と動作とについて説明する。図１４は、実施の形態３にかかるミシンの動作パターンを示すタイミングチャートである。
実施の形態３では、実施の形態１と同様に薄い被縫製物Ｏｂ１の縫製作業をミシン１００が行うケースについて説明する。実施の形態３では、縫い針３２ａとかま４２ａとの出会いのタイミングにおける、針孔３２ｂと送り板１２とのＺ軸方向における距離が、実施の形態１の場合とは異なる。図１４の第１段目に示す「ｌｄ」は、当該出会いのタイミングにおける針孔３２ｂと送り板１２との距離を示す。実施の形態３におけるその他の構成および動作については、実施の形態１の場合と同じである。実施の形態３では、実施の形態１とは異なる構成および動作について主に説明する。
図１４のタイミングチャートは、上から順に、縫い針３２ａの位置、かま４２ａの回転角度、天秤３３ａの位置、中押さえ３４ａの位置、Ｘ軸方向における被縫製物Ｏｂ１の位置、およびＹ軸方向における被縫製物Ｏｂ１の位置を示す。縫い針３２ａの位置は、Ｚ軸方向における針孔３２ｂの位置とする。天秤３３ａの位置は、Ｚ軸方向における小穴３３ｂの位置とする。中押さえ３４ａの位置は、Ｚ軸方向における中押さえ３４ａの底面部の位置とする。
図１４の第１段目には、針棒モータ３５の駆動による縫い針３２ａの駆動波形であって、Ｚ軸方向において針孔３２ｂが辿る軌跡を示している。縫い針３２ａの駆動波形は、図７の第１段目に示す駆動波形と同様に、正弦波の軌跡を描く。しかし、実施の形態３では、縫い針３２ａとかま４２ａとの出会いのタイミングにおける針孔３２ｂと送り板１２との距離「ｌｄ」が、実施の形態１の場合と比べて長い。このため、針棒モータ３５の回転角度が「ｂ」となるタイミングは、図７に示す場合に比べて早くなる。加えて、縫い針３２ａが被縫製物Ｏｂ１に挿針されている期間「ｔｎ」、「ｔｎ′」が、図７に示す場合に比べて長くなる。針棒モータ３５の回転角度が「ｅ」となるタイミング、すなわち抜針のタイミングは、図７に示す場合に比べて遅くなる。距離「ｌｄ」が長くなるに従って、期間「ｔｎ」、「ｔｎ′」は長くなる。すなわち、期間「ｔｎ」、「ｔｎ′」は、距離「ｌｄ」の長さに依存して長くなる。このため、針棒軸モータ制御演算部２３１は、実施の形態１の場合に比べて長い期間において物理量を監視して、監視結果を示す針棒軸監視信号を出力する。
図１４の第２段目には、針棒モータ３５の回転角度に対応するかま４２ａの回転角度を示している。かま４２ａの駆動波形は、図７の第２段目に示す駆動波形と同じである。かま４２ａの剣先４２ｂは、針棒モータ３５の回転角度が「ｄ」から「ｉ」となるまでの期間「ｔｓ」の間に上糸Ｔを捕捉する。距離「ｌｄ」が長くなっても期間「ｔｓ」の長さは変わらない。すなわち、期間「ｔｓ」の長さは、距離「ｌｄ」の長さに依存しない。このため、かま軸モータ制御演算部２３３は、実施の形態１の場合と同じ長さの期間において物理量を監視して、監視結果を示すかま軸監視信号を出力する。
図１４の第３段目には、天秤モータ３６の回転角度に対応する天秤３３ａの駆動波形であって、Ｚ軸方向において小穴３３ｂが辿る軌跡を示している。天秤３３ａの駆動波形は、図７の第３段目に示す駆動波形と同じである。天秤３３ａの小穴３３ｂは、針棒モータ３５の回転角度が「ｉ」から「ｈ′」となるまでの期間「ｔｂ」と、針棒モータ３５の回転角度が「ｉ′」から「ｈ′′」となるまでの期間「ｔｂ」との各々において、被縫製物Ｏｂ１から引き離される。距離「ｌｄ」が長くなっても期間「ｔｂ」の長さは変わらない。すなわち、期間「ｔｂ」の長さは、距離「ｌｄ」の長さに依存しない。このため、天秤軸モータ制御演算部２３２は、実施の形態１の場合と同じ長さの期間において物理量を監視して、監視結果を示す天秤軸監視信号を出力する。
図１４の第４段目には、針棒モータ３５の回転角度に対応する中押さえ３４ａの駆動波形であって、中押さえ３４ａの底面部が辿る軌跡を示している。中押さえ３４ａの駆動波形の概形は、図７の第４段目に示す駆動波形と同じである。ＰＦ軸モータ制御演算部２３４は、針棒モータ３５の回転角度が「ｉ」から「ｈ′」となるまでの期間「ｔｐ」と、針棒モータ３５の回転角度が「ｉ′」から「ｈ′′」となるまでの期間「ｔｐ」とにおいて物理量を監視して、監視結果を示すＰＦ軸監視信号を出力する。距離「ｌｄ」が長くなっても期間「ｔｐ」の長さは変わらない。期間「ｔｐ」の長さは、距離「ｌｄ」の長さに依存しない。このため、ＰＦ軸モータ制御演算部２３４は、実施の形態１の場合と同じ長さの期間において物理量を監視して、監視結果を示すＰＦ軸監視信号を出力する。
図１３の第５段目は、Ｘ軸方向におけるＸＹステージ１１の駆動波形であって、Ｘ軸方向において送り板１２が辿る軌跡を示している。実施の形態３では、薄い被縫製物Ｏｂ１の縫製動作を行うため、ＸＹステージ１１は、実施の形態１の場合と同様に、Ｘ軸方向へ一定速で駆動する。
実施の形態３において、Ｘ軸モータ制御演算部２３５は、期間「ｔｘ１」と期間「ｔｘ２」において物理量を監視して、監視結果を示すＸ軸監視信号を出力する。期間「ｔｘ１」は、期間「ｔｎ」と同じである。期間「ｔｘ２」は、期間「ｔｂ」と同じである。図１４に示すように、実施の形態３では、期間「ｔｘ１」と期間「ｔｘ２」とは、針棒モータ３５の回転角度が「ｉ」から「ｅ」となるまでの間と、針棒モータ３５の回転角度が「ｉ′」から「ｅ′」となるまでの間との各々において重複する。
また、実施の形態３において、データ処理装置２１５の特徴量抽出部２１５ａは、実施の形態２の場合と同様に、期間「ｔｘ１」におけるＸ軸監視信号と、期間「ｔｘ２」におけるＸ軸監視信号との各々について特徴量を計算する。つまり、特徴量抽出部２１５ａは、期間「ｔｘ１」において出力されたＸ軸監視信号と期間「ｔｘ２」において出力されたＸ軸監視信号とに対して、例えば、平均、加重平均、分散、実効値、最大値、最小値、中央値、標準偏差、尖度、歪度、波形率、波高率、周波数スペクトル、ウェーブレット変換値、ヒルベルト変換値およびフィルタ演算のいずれか１つまたは複数を算出する演算処理によって、特徴量を計算する。
さらに、データ表示装置２２の異常通知部２２１は、期間「ｔｎ」において出力された針棒軸監視信号に基づいて算出された特徴量の変化と、期間「ｔｘ１」において出力されたＸ軸監視信号に基づいて算出された特徴量の変化とを比較する。異常通知部２２１は、かかる比較によって、針棒３２ｃの異常と、Ｘ軸方向の駆動におけるＸＹステージ１１の異常とを区別して表示する。また、異常通知部２２１は、期間「ｔｂ」において出力された天秤軸監視信号に基づいて算出された特徴量の変化と、期間「ｔｘ２」において出力されたＸ軸監視信号に基づいて算出された特徴量の変化とを比較する。異常通知部２２１は、かかる比較によって、天秤３３ａの異常と、Ｘ軸方向の駆動におけるＸＹステージ１１の異常とを区別して表示する。
図１４の第６段目は、Ｙ軸方向におけるＸＹステージ１１の駆動波形であって、Ｙ軸方向において送り板１２が辿る軌跡を示している。実施の形態３においても、送り板１２は、実施の形態１の場合と同様に、縫製作業中にＹ軸方向には移動しないものとする。ただし、Ｙ軸指令信号は固定値であって、Ｙ軸モータ制御演算部２３６は、Ｙ軸指令信号とＹ軸回転信号の差分がゼロになるようにＹ軸モータ５３へＹ軸制御電流を供給する。Ｙ軸モータ制御演算部２３６は、期間「ｔｙ１」と期間「ｔｙ２」とにおいて物理量を監視して、監視結果を示すＹ軸監視信号を出力する。期間「ｔｙ１」は、期間「ｔｘ１」および期間「ｔｎ」の各々と同じである。期間「ｔｙ２」は、期間「ｔｘ２」、期間「ｔｂ」および期間「ｔｐ」の各々と同じである。
データ処理装置２１５の特徴量抽出部２１５ａは、Ｙ軸監視信号に対し、Ｘ軸監視信号に対して行う処理と同様の処理を行う。データ表示装置２２の異常通知部２２１は、Ｙ軸監視信号に対し、Ｘ軸監視信号の場合と同様に、針棒３２ｃの異常と、Ｙ軸方向の駆動におけるＸＹステージ１１の異常とを区別して表示する。異常通知部２２１は、Ｙ軸監視信号に対し、Ｘ軸監視信号の場合と同様に、天秤３３ａの異常と、Ｙ軸方向の駆動におけるＸＹステージ１１の異常とを区別して表示する。
なお、距離「ｌｄ」は、例えば、糸切り機構４１および糸切りモータ４３の配置または形状に依存する。実施の形態３は、糸切り機構４１または糸切りモータ４３のレイアウトの都合によって、距離「ｌｄ」を長くする必要がある場合を含む。
以上により、実施の形態３にかかるミシン１００は、縫い針３２ａとかま４２ａとの出会いのタイミングにおける、針孔３２ｂと送り板１２とのＺ軸方向における距離が、実施の形態１の場合よりも長い。このため、実施の形態３では、針棒３２ｃが受ける物理量が監視される期間「ｔｎ」と、天秤３３ａが受ける物理量が監視される期間「ｔｂ」とが、針棒モータ３５の回転角度が「ｉ」から「ｅ」となるまでの間において重複する。実施の形態１の比較例にかかる縫製機構を備えるミシン、または、別途検出センサが追加されて縫製管理を行う従来のミシンでは、針棒モータ３５の回転角度が「ｉ」から「ｅ」となるまでの間に異常が発生しても、異常の要因を区別することはできない。すなわち、異常の要因が、針棒３２ｃと天秤３３ａとのいずれであるのかが区別できない。実施の形態３によると、ミシン１００は、回転角度が「ｉ」から「ｅ」となるまでの間に発生した異常が、針棒３２ｃの異常と天秤３３ａの異常とのいずれであるのかを区別して検知することができる。これにより、ミシン１００は、実施の形態１の場合よりも距離「ｌｄ」を長くして縫製作業を行う場合においても、メンテナンス性を向上することができる。
また、実施の形態３において、特徴量抽出部２１５ａは、実施の形態２の場合と同様に、期間「ｔｘ１」において出力されたＸ軸監視信号と期間「ｔｘ２」において出力されたＸ軸監視信号との各々から特徴量を計算する。これにより、ミシン１００は、天秤３３ａの異常と、ＸＹステージ１１のＸ軸方向における駆動の異常とを区別して検知することができるため、異常の要因を高い精度で区別して検知することができる。
異常通知部２２１は、実施の形態２の場合と同様に、針棒３２ｃと、天秤３３ａと、かま４２ａと、中押さえ３４ａと、ＸＹステージ１１のＸ軸方向における駆動と、ＸＹステージ１１のＹ軸方向における駆動との各々の異常を独立に監視し、これらのうち１つまたは複数の異常を区別して表示しても良い。これにより、データ表示装置２２は、これらのうち１つまたは複数の異常を区別して使用者へ通知することができる。
実施の形態４．
図１５から図１７に基づき、実施の形態４にかかるミシン１００の構成と動作とについて説明する。図１５は、実施の形態４にかかるミシンが有する針棒軸監視部の構成を示すブロック図である。
実施の形態４にかかるミシン１００は、針棒軸モータ制御演算部２３１が有する針棒軸監視部２３１ｃの構成および動作と、天秤軸モータ制御演算部２３２が有する天秤軸監視部２３２ｃの構成および動作とが、実施の形態１から３の場合とは異なる。針棒軸監視部２３１ｃおよび天秤軸監視部２３２ｃ以外の構成要素における構成および動作は、実施の形態１から３のいずれか１つの場合と同様である。実施の形態４では、実施の形態１から３とは異なる構成および動作について主に説明する。
針棒軸監視部２３１ｃは、針棒３２ｃの異常を監視する。針棒軸監視部２３１ｃは、針棒３２ｃの監視によって正常時において検出されたデータと異常時において検出されたデータとを学習して学習済モデルを生成する学習器と、学習済モデルに基づいて、縫い針３２ａまたは針棒３２ｃが異常であるか否かを検出されたデータから推論する推論器とを有する。針棒軸監視部２３１ｃには、針棒軸回転信号に基づいて検出された１種類または複数種類の信号が入力される。
図１５に示すように、針棒軸監視部２３１ｃは、データ取得部２３１ｋと、モデル生成部２３１ｌと、学習済モデル記憶部２３１ｍと、推論部２３１ｎとを有する。
天秤軸監視部２３２ｃは、天秤３３ａの異常を監視する。天秤軸監視部２３２ｃは、天秤３３ａの監視によって正常時において検出されたデータと異常時において検出されたデータとを学習して学習済モデルを生成する学習器と、学習済モデルに基づいて、天秤３３ａが異常であるか否かを検出されたデータから推論する推論器とを有する。天秤軸監視部２３２ｃには、天秤軸回転信号に基づいて検出された１種類または複数種類の信号が入力される。
天秤軸監視部２３２ｃは、図１５に示す針棒軸監視部２３１ｃと同様の構成を有する。すなわち、天秤軸監視部２３２ｃは、針棒軸監視部２３１ｃに備えられるデータ取得部２３１ｋ、モデル生成部２３１ｌ、学習済モデル記憶部２３１ｍおよび推論部２３１ｎと同様の、データ取得部、モデル生成部、学習済モデル記憶部および推論部を有する。ここでは、天秤軸監視部２３２ｃの構成については図示を省略する。また、針棒軸監視部２３１ｃによる針棒３２ｃの監視方法と、天秤軸監視部２３２ｃによる天秤３３ａの監視方法とは同じである。以下、断りがない限り、針棒軸監視部２３１ｃの構成および動作について説明する。
実施の形態４にかかるミシン１００では、針棒軸監視部２３１ｃによる針棒３２ｃの監視方法を、針棒３２ｃおよび天秤３３ａのみならず、かま４２ａと、中押さえ３４ａと、ＸＹステージ１１と各々における異常を監視するために用いてもよい。ＸＹステージ１１については、Ｘ軸方向の駆動における異常の監視と、Ｙ軸方向の駆動における異常の監視との各々を監視するために、当該監視方法を用いても良い。これにより、ミシン１００は、全ての駆動軸の各々における異常の監視精度を向上させることができ、異常の検知と区別とを高精度に行うことができる。
図１５に示す針棒軸監視部２３１ｃにおいて、データ取得部２３１ｋと、モデル生成部２３１ｌと、学習済モデル記憶部２３１ｍとは、ミシン１００の学習装置である学習器を構成する。また、図１５に示す針棒軸監視部２３１ｃにおいて、データ取得部２３１ｋと、推論部２３１ｎとは、ミシン１００の推論装置である推論器を構成する。
［学習器の構成］
次に、学習器の構成について説明する。データ取得部２３１ｋには、針棒軸回転信号に基づいて計算された１種類または複数種類の信号が入力される。データ取得部２３１ｋに入力される信号は、例えば、針棒軸偏差信号および針棒軸モータ駆動信号などである。データ取得部２３１ｋは、かかる１種類または複数種類の信号を含む学習用データを、図８に示す針棒軸偏差抑制部２３１ａから取得する。データ取得部２３１ｋには、針棒軸偏差信号または針棒軸モータ駆動信号以外の信号が入力されても良い。データ取得部２３１ｋに入力される信号のうち、少なくとも１種類の信号が、針棒軸回転信号に基づいて計算された信号であれば良い。針棒軸偏差信号と針棒軸モータ駆動信号との各々は、針棒軸回転信号に基づいて計算された信号である。データ取得部２３１ｋは、取得された学習用データを、針棒軸監視信号として出力する。
例えば、データ取得部２３１ｋには、学習用データとして、針棒軸偏差信号と、針棒軸モータ駆動信号と、天秤軸偏差信号と、天秤軸モータ駆動信号との各種信号が入力されても良い。このように、データ取得部２３１ｋへ入力される信号の種類が増えるほど、針棒３２ｃの異常と天秤３３ａの異常とを区別する精度が向上する場合がある。また、データ取得部２３１ｋには、針棒軸回転信号が直接入力されても良い。
データ取得部２３１ｋへ入力される信号の各々は、例えば、位置、速度、加速度、ジャーク、スナップ、力、トルク、摩擦のいずれか１つまたは複数を表す信号であって、１または２以上の次元の物理量を表す信号である。針棒軸モータ制御演算部２３１は、縫い針３２ａまたは針棒３２ｃに加わる力であって、針棒モータ３５の回転軸からみた外力を推定して、推定結果である信号をデータ取得部２３１ｋへ入力しても良い。針棒軸モータ制御演算部２３１は、少なくとも、縫い針３２ａが被縫製物に挿針される期間である第１の期間において上述する各種信号を検出して、検出された各種信号をデータ取得部２３１ｋへ入力する。
データ取得部２３１ｋは、データ取得部２３１ｋへ時系列で入力される信号、例えば、位置、速度、加速度、ジャーク、スナップまたは力を表す信号の処理によって、学習用データを取得しても良い。データ取得部２３１ｋは、平均、加重平均、分散、実効値、最大値、最小値、中央値、標準偏差、尖度、歪度、波形率、波高率、周波数スペクトル、ウェーブレット変換値、ヒルベルト変換値およびフィルタ演算のいずれか１つまたは複数を求める処理を行うことによって、学習用データを取得しても良い。このような処理を施すことによって、異常の検知精度が向上する場合がある。
天秤軸監視部２３２ｃのデータ取得部には、天秤軸回転信号に基づいて計算された１種類または複数種類の信号が入力される。天秤軸監視部２３２ｃのデータ取得部に入力される信号は、例えば、天秤軸偏差信号および天秤軸モータ駆動信号などである。天秤軸監視部２３２ｃのデータ取得部は、かかる１種類または複数種類の信号を含む学習用データを、図８に示す天秤軸偏差抑制部２３２ａから取得する。天秤軸監視部２３２ｃのデータ取得部には、天秤軸偏差信号または天秤軸モータ駆動信号以外の信号が入力されても良い。天秤軸監視部２３２ｃのデータ取得部に入力される信号のうち、少なくとも１種類の信号が、天秤軸回転信号に基づいて計算された信号であれば良い。天秤軸偏差信号と天秤軸モータ駆動信号との各々は、天秤軸回転信号に基づいて計算された信号である。天秤軸監視部２３２ｃのデータ取得部は、取得された学習用データを、天秤軸監視信号として出力する。
例えば、天秤軸監視部２３２ｃのデータ取得部には、学習用データとして、天秤軸偏差信号と、天秤軸モータ駆動信号と、針棒軸偏差信号と、針棒軸モータ駆動信号との各種信号が入力されても良い。このように、天秤軸監視部２３２ｃのデータ取得部へ入力される信号の種類が増えるほど、針棒３２ｃの異常と天秤３３ａの異常とを区別する精度が向上する場合がある。また、天秤軸監視部２３２ｃのデータ取得部には、天秤軸回転信号が直接入力されても良い。天秤軸モータ制御演算部２３２は、少なくとも、天秤３３ａの動作による縫い目の引き締めが行われる期間である第２の期間において上述する各種信号を検出して、検出された各種信号を天秤軸監視部２３２ｃのデータ取得部へ入力する。天秤軸監視部２３２ｃのデータ取得部は、針棒軸監視部２３１ｃのデータ取得部２３１ｋの場合と同様に、データ取得部へ時系列で入力される信号の処理によって、学習用データを取得しても良い。
針棒軸監視部２３１ｃのモデル生成部２３１ｌは、データ取得部２３１ｋから出力される１種類または複数種類の信号を含む学習用データに基づいて、正常時における針棒３２ｃの動作状態を学習する。学習用データは、針棒軸回転信号に基づいて計算された信号である針棒軸偏差信号および針棒軸モータ駆動信号等を互いに関連付けたデータである。すなわち、モデル生成部２３１ｌは、針棒３２ｃを駆動する針棒軸偏差信号または針棒軸モータ駆動信号等から正常な針棒３２ｃの動作状態を推論するための学習済モデルを生成する。
また、モデル生成部２３１ｌは、データ取得部２３１ｋから出力される１種類または複数種類の信号を含む学習用データに基づいて、異常時における針棒３２ｃの動作状態を学習しても良い。この場合、モデル生成部２３１ｌは、異常時における針棒３２ｃの動作状態として、縫い針３２ａの折損または屈曲、縫い針３２ａの異物への衝突、縫い針３２ａにおける過度な摩擦の発生といった異常における動作状態を学習する。
モデル生成部２３１ｌは、正常時における針棒３２ｃの動作状態を推論するための学習済モデルと、異常時における針棒３２ｃの動作状態を推論するための学習済モデルとのうちの少なくとも一方を生成する。モデル生成部２３１ｌにおいて、正常時の動作状態を推論するための学習済モデルに加えて、異常時の動作状態を推論するための学習済モデルを生成することで、現在の動作状態の分類、または異常要因の特定が容易になる場合がある。
モデル生成部２３１ｌが用いる学習アルゴリズムには、教師あり学習、教師なし学習、強化学習等の公知のアルゴリズムを用いることができる。例えば、Ｋ平均（K-means）法、決定木、サポートベクターマシーン、カーネル近似、ディープラーニング等を用いることができる。ここでは、一例として、教師なし学習であるＫ平均法を適用した場合について説明する。教師なし学習は、一般にラベルと称される結果を含まない学習用データを学習装置に与えることで、それらの学習用データにある特徴を学習する手法のことである。
モデル生成部２３１ｌは、例えば、Ｋ平均法によるグループ分け手法に従って、正常時における針棒３２ｃの動作状態、または異常時における針棒３２ｃの動作状態を学習する。Ｋ平均法は、非階層型クラスタリングのアルゴリズムであり、クラスタの平均を用い、与えられたクラスタ数をｋ個に分類する手法である。
具体的には、Ｋ平均法では、以下のような流れでデータを処理する。まず、各データｘｉに対してランダムにクラスタを割り振る。次いで、割り振ったデータを基に、各クラスタの中心Ｖｊを計算する。次いで、各ｘｉと各Ｖｊとの距離を求め、ｘｉを最も近い中心のクラスタに割り当て直す。そして、上記の処理で全てのｘｉのクラスタの割り当てが変化しなかった場合、あるいは変化量が事前に設定した一定の閾値を下回った場合に、クラスタの割り当てが収束したと判断して処理を終了する。
実施の形態４においては、学習器は、データ取得部２３１ｋによって取得される針棒軸偏差信号および針棒軸モータ駆動信号等の組合せに基づいて作成される学習用データに従って、いわゆる教師なし学習により、正常時における針棒３２ｃの動作状態、または異常時における針棒３２ｃの動作状態を学習する。モデル生成部２３１ｌは、以上のような学習を実行することによって、学習済モデルを生成する。モデル生成部２３１ｌは、生成された学習済モデルを学習済モデル記憶部２３１ｍへ出力する。学習済モデル記憶部２３１ｍは、モデル生成部２３１ｌから出力された学習済モデルを記憶する。
［推論器の構成］
次に、推論器の構成について説明する。データ取得部２３１ｋには、推論処理を行う場合にも、学習処理の場合と同様に、針棒軸回転信号に基づいて計算された１種類または複数種類の信号が入力される。データ取得部２３１ｋに入力される信号は、例えば、針棒軸偏差信号および針棒軸モータ駆動信号などである。データ取得部２３１ｋは、かかる１種類または複数種類の信号を含むデータである推論処理のためのデータを、図８に示す針棒軸偏差抑制部２３１ａから取得する。データ取得部２３１ｋには、針棒軸偏差信号または針棒軸モータ駆動信号以外の信号が入力されても良い。データ取得部２３１ｋに入力される信号のうち、少なくとも１種類の信号が、針棒軸回転信号に基づいて計算された信号であれば良い。針棒軸偏差信号と針棒軸モータ駆動信号との各々は、針棒軸回転信号に基づいて計算された信号である。データ取得部２３１ｋは、取得されたデータを、針棒軸監視信号として出力する。
天秤軸監視部２３２ｃのデータ取得部には、推論処理を行う場合にも、学習処理の場合と同様に、天秤軸回転信号に基づいて計算された１種類または複数種類の信号が入力される。天秤軸監視部２３２ｃのデータ取得部に入力される信号は、例えば、天秤軸偏差信号および天秤軸モータ駆動信号などである。天秤軸監視部２３２ｃのデータ取得部は、かかる１種類または複数種類の信号を含むデータである推論処理のためのデータを、図８に示す天秤軸偏差抑制部２３２ａから取得する。天秤軸監視部２３２ｃのデータ取得部には、天秤軸偏差信号または天秤軸モータ駆動信号以外の信号が入力されても良い。天秤軸監視部２３２ｃのデータ取得部に入力される信号のうち、少なくとも１種類の信号が、天秤軸回転信号に基づいて計算された信号であれば良い。天秤軸偏差信号と天秤軸モータ駆動信号との各々は、天秤軸回転信号に基づいて計算された信号である。天秤軸監視部２３２ｃのデータ取得部は、取得された学習用データを、天秤軸監視信号として出力する。
針棒軸監視部２３１ｃの推論部２３１ｎは、学習済モデル記憶部２３１ｍに記憶された学習済モデルを利用して、針棒３２ｃの動作状態を推論する。すなわち、この学習済モデルにデータ取得部２３１ｋで取得された針棒軸偏差信号および針棒軸モータ駆動信号を入力することで、針棒軸偏差信号と針棒軸モータ駆動信号とがいずれのクラスタに属するかを推論し、推論結果を針棒軸監視信号として出力する。
例えば、推論部２３１ｎは、学習済モデルに入力された針棒軸偏差信号と針棒軸モータ駆動信号とが、正常時を示すクラスタに属しているか、それとも異常時を示すクラスタに属しているかを判定する。そして、針棒軸偏差信号と針棒軸モータ駆動信号とが正常時を示すクラスタに属している場合、推論部２３１ｎは、縫い針３２ａの折損または屈曲、縫い針３２ａの異物への衝突、縫い針３２ａにおける過度な摩擦の発生といった異常が発生していないと推論する。一方、針棒軸偏差信号と針棒軸モータ駆動信号とが異常時を示すクラスタに属している場合、推論部２３１ｎは、上述のような異常が発生していると推論する。
ただし、学習済モデルは、正常時の針棒軸偏差信号と針棒軸モータ駆動信号からなる複数のクラスタ群のうちのいずれかに分類するためのモデルとして構成されても良い。この場合は、学習済モデルに入力された針棒軸偏差信号と針棒軸モータ駆動信号が正常時を示すクラスタに属する場合、推論部２３１ｎは、上述のような異常が発生していないと推論する。また、学習済モデルに入力された針棒軸偏差信号と針棒軸モータ駆動信号が正常時を示すクラスタに属していない場合、推論部２３１ｎは、上述のような異常が発生したと推論する。
なお、実施の形態４では、針棒軸監視部２３１ｃのモデル生成部２３１ｌで生成された学習済モデルを用いて、推論部２３１ｎが針棒３２ｃの動作状態を推論するものと説明したが、針棒軸監視部２３１ｃは、針棒軸監視部２３１ｃの外部の学習装置によって生成された学習済モデルを取得しても良い。針棒軸監視部２３１ｃは、外部から取得された学習済モデルに基づいて針棒３２ｃの動作状態を推論しても良い。
このようにして、推論部２３１ｎは、針棒軸偏差信号と針棒軸モータ駆動信号に基づいて得られた針棒軸監視信号を、針棒軸偏差抑制部２３１ａの異常検知部２３１ｇと、操作盤２１の表示器２１１とへ出力する。
次に、図１６と図１７とを参照して、学習器による学習処理と推論器による推論処理とについて説明する。針棒軸監視部２３１ｃは、学習処理と推論処理を行うことで、現在の針棒３２ｃの駆動状態が正常と異常のどちらであるかを縫製作業時に監視する。学習処理については、縫製動作の前に試運転を行って学習済モデルをあらかじめ用意しても良いし、縫製動作中にモデルを更新しても良い。
［学習器による学習処理］
まず、図１６を参照して、学習器による学習処理について説明する。図１６は、実施の形態４にかかるミシンの学習装置による学習処理の手順を示すフローチャートである。
ステップＳ１において、データ取得部２３１ｋは、学習用データを取得する。学習用データは、針棒軸回転信号に基づいて計算された１種類または複数種類の信号であって、例えば、針棒軸偏差信号および針棒軸モータ駆動信号等である。実施の形態４では、データ取得部２３１ｋは、針棒軸偏差信号および針棒軸モータ駆動信号等を同時に取得する。ただし、針棒軸偏差信号および針棒軸モータ駆動信号等は、互いに関連付けられてデータ取得部２３１ｋで取得されれば良い。データ取得部２３１ｋには、針棒軸偏差信号および針棒軸モータ駆動信号等の各々がそれぞれ別のタイミングで入力されても良い。
ステップＳ２において、モデル生成部２３１ｌは、学習用データに基づいて学習処理を行う。すなわち、モデル生成部２３１ｌは、データ取得部２３１ｋによって取得された針棒軸偏差信号および針棒軸モータ駆動信号等の組合せに基づいて作成される学習用データに従って、いわゆる教師なし学習により、正常時の針棒３２ｃの動作状態、または異常時の針棒３２ｃの動作状態を学習し、学習済モデルを生成する。
ステップＳ３において、学習済モデル記憶部２３１ｍは、モデル生成部２３１ｌによって生成された学習済モデルを記憶する。以上により、学習器は、図１６に示す手順による学習処理を終了する。
［推論器による推論処理および針棒３２ｃの駆動状態を監視する工程］
次に、図１７を参照して、推論器による推論処理と、針棒３２ｃの駆動状態を監視する工程について説明する。図１７は、実施の形態４にかかるミシンの推論装置による推論処理の手順と、針棒の駆動状態を監視する工程とを示すフローチャートである。針棒軸監視部２３１ｃは、推論処理によって、針棒３２ｃの駆動状態を監視する。
ステップＳ１１において、データ取得部２３１ｋは、推論処理のためのデータを取得する。データは、学習用データと同様に、針棒軸回転信号に基づいて計算された１種類または複数種類の信号であって、例えば、針棒軸偏差信号および針棒軸モータ駆動信号等である。実施の形態４では、データ取得部２３１ｋは、針棒軸偏差信号および針棒軸モータ駆動信号等を同時に取得する。ただし、針棒軸偏差信号および針棒軸モータ駆動信号等は、互いに関連付けられてデータ取得部２３１ｋで取得されれば良い。データ取得部２３１ｋには、針棒軸偏差信号および針棒軸モータ駆動信号等の各々がそれぞれ別のタイミングで入力されても良い。
ステップＳ１２において、推論部２３１ｎは、学習済モデル記憶部２３１ｍに記憶された学習済モデルに取得されたデータを入力し、針棒３２ｃの動作状態を示す針棒軸監視信号を計算する。
ステップＳ１３において、推論部２３１ｎは、学習済モデルへのデータ入力によって得られたデータである針棒軸監視信号を、針棒軸偏差抑制部２３１ａの異常検知部２３１ｇと、操作盤２１の表示器２１１とへ出力する。
ステップＳ１４において、異常検知部２３１ｇおよび表示器２１１は、針棒軸監視信号に基づいて、異常の有無を判定する。異常検知部２３１ｇおよび表示器２１１は、縫い針３２ａまたは針棒３２ｃの動作が正常であるか異常であるかを表示する。または、異常検知部２３１ｇおよび表示器２１１は、縫い針３２ａまたは針棒３２ｃの動作が異常である場合に、異常が発生したことを表示によって使用者へ通知する。
実施の形態４にかかるミシン１００において、針棒軸モータ制御演算部２３１の学習器は、縫い針３２ａの動作不良に起因して発生する異常を、針棒モータ３５の動作を示す針棒軸回転信号に基づいて学習する。また、針棒軸モータ制御演算部２３１の学習器は、天秤３３ａの動作不良に起因して発生する異常を、天秤モータ３６の動作を示す天秤軸回転信号に基づいて学習する。これにより、ミシン１００は、少なくとも１種類以上のデータから正常または異常を精度良く学習することによって、高精度な学習済モデルを生成することができる。
針棒軸モータ制御演算部２３１の推論器は、縫い針３２ａの動作不良に起因して発生する異常を現在のデータと高精度な学習済モデルとに基づいて推論する。針棒軸モータ制御演算部２３１の推論器は、天秤の動作不良に起因して発生する異常を現在のデータと精度の良い学習済モデルに基づき推論する。これにより、ミシン１００は、異常の検知精度を向上することができる。ミシン１００は、縫い針３２ａの異常と天秤３３ａの異常とを区別して検知することができるため、メンテナンス性の向上が可能となる。
なお、実施の形態４では、モデル生成部２３１ｌおよび推論部２３１ｎが用いる学習アルゴリズムに教師なし学習を適用した場合について説明したが、これに限られるものではない。学習アルゴリズムには、教師なし学習以外にも、強化学習、教師あり学習、又は半教師あり学習等を適用することができる。
学習器に用いられる学習アルゴリズムとしては、特徴量そのものの抽出を学習する、深層学習（Deep Learning）を用いることもでき、他の公知の方法を用いてもよい。また、実施の形態４における教師なし学習を実現する場合は、上記のようなＫ平均法による非階層型クラスタリングに限らず、クラスタリング可能な他の公知の方法を用いても良い。例えば、最短距離法等の階層型クラスタリングであっても良い。
実施の形態４において、学習器および推論器は、ミシン１００の制御盤２３に内蔵されているものとして記載したが、学習器および推論器は、操作盤２１、データ表示装置２２、あるいはミシン１００の外部の機器または装置で実現されても良い。学習器および推論器は、例えば、無線ＬＡＮまたは産業用ネットワーク等を介してミシン１００に接続された別個の学習装置および推論装置で実現されても良い。また、学習器および推論器は、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）での演算によって実現されても良く、クラウドサーバ上に存在していても良い。また、学習済モデル記憶部２３１ｍは、データベースとして用意されたクラウドＰＣ、エッジＰＣ、サーバＰＣ等に設けられても良い。
モデル生成部２３１ｌは、複数のミシン１００で作成される学習用データに従って、縫い針３２ａまたは天秤３３ａの動作状態を学習しても良い。また、モデル生成部２３１ｌは、同一の縫製範囲で使用される複数のミシン１００から学習用データを取得しても良く、異なる縫製範囲で独立して動作する複数のミシン１００から収集される学習用データを利用して、縫い針３２ａまたは天秤３３ａの動作状態を学習しても良い。また、学習用データを収集するミシン１００を途中で対象に追加したり、対象から除去したりすることも可能である。さらに、あるミシン１００に関して縫い針３２ａまたは天秤３３ａの動作状態を学習した学習装置を、これとは別のミシン１００に適用し、当該別のミシン１００に関して縫い針３２ａまたは天秤３３ａの動作状態を再学習して更新するようにしても良い。
天秤軸モータ制御演算部２３２に学習器および推論器を設けて天秤３３ａの異常を監視する場合は、少なくとも天秤３３ａの小穴３３ｂが被縫製物から引き離されることで縫い目の引き締めを行う期間において上述した種類の信号が検出されて、検出された信号が天秤軸モータ制御演算部２３２のデータ取得部へ入力される。
かま軸モータ制御演算部２３３に学習器および推論器を設けてかま４２ａの異常を監視する場合は、少なくとも縫い針３２ａが上昇することで形成される上糸Ｔのループをかま４２ａの剣先４２ｂが捕捉する期間において上述した種類の信号が検出されて、検出された信号がかま軸モータ制御演算部２３３のデータ取得部へ入力される。
ＰＦ軸モータ制御演算部２３４に学習器および推論器を設けて中押さえ３４ａの異常を監視する場合は、少なくとも天秤３３ａの小穴３３ｂが被縫製物から引き離されることで縫い目の引き締めを行う期間において上述した種類の信号が検出されて、検出された信号がＰＦ軸モータ制御演算部２３４のデータ取得部へ入力される。
Ｘ軸モータ制御演算部２３５に学習器および推論器を設けてＸ軸方向におけるＸＹステージ１１の駆動における異常を監視する場合は、少なくとも、縫い針３２ａが被縫製物に挿針される期間、または天秤３３ａが縫い目の引き締めを行う期間において上述した種類の信号を検出し、検出された信号がＸ軸モータ制御演算部２３５のデータ取得部へ入力される。
Ｙ軸モータ制御演算部２３６に学習器および推論器を設けてＹ軸方向におけるＸＹステージ１１の駆動における異常を監視する場合は、少なくとも、縫い針３２ａが被縫製物に挿針される期間、または天秤３３ａが縫い目の引き締めを行う期間において上述した種類の信号を検出し、検出された信号がＹ軸モータ制御演算部２３６のデータ取得部へ入力される。
このように、ミシン１００は、各信号の検出期間を設定してデータ量を少なくすることで、異常の検出精度を高めるとともに、監視部の計算量を削減することができる。
実施の形態５．
図１８および図１９に基づき、実施の形態５にかかるミシン１００の構成と動作とについて説明する。図１８は、実施の形態５にかかるミシンのデータ処理装置の構成を示すブロック図である。図１９は、実施の形態５にかかるミシンのデータ処理装置が有する異常通知部による表示例を示す図である。
実施の形態５にかかるミシン１００は、操作盤２１が備えるデータ処理装置２１５の構成および動作と、データ処理装置２１５が出力する表示用データおよび蓄積用データとが、実施の形態１から４の場合とは異なる。それ以外の構成要素における構成および動作は、実施の形態１から４のいずれか１つの場合と同様である。実施の形態５では、実施の形態１から４とは異なる構成および動作について主に説明する。
実施の形態５において、データ処理装置２１５は、少なくとも、針棒３２ｃの異常と、天秤３３ａの異常と、かま４２ａの異常と、中押さえ３４ａの異常と、Ｘ軸方向の駆動におけるＸＹステージ１１の異常と、Ｙ軸方向の駆動におけるＸＹステージ１１の異常とのいずれか１つまたは複数を、他の異常とは区別する処理を行う。また、データ処理装置２１５は、針棒３２ｃと、天秤３３ａと、かま４２ａと、中押さえ３４ａと、ＸＹステージ１１のＸ軸方向の駆動と、ＸＹステージ１１のＹ軸方向の駆動とのうちいずれが異常であるかを学習済モデルとして学習する学習器と、当該学習済モデルと現在の各種監視信号から異常が発生した要素を推論する推論器とを含む。
実施の形態５において、データ処理装置２１５へ入力される信号は、針棒軸監視信号、天秤軸監視信号、かま軸監視信号、ＰＦ軸監視信号、Ｘ軸監視信号およびＹ軸監視信号を含む。これらの信号は、それぞれ、針棒軸回転信号、天秤軸回転信号、かま軸回転信号、ＰＦ軸回転信号、Ｘ軸回転信号、Ｙ軸回転信号に基づいて計算された信号である。データ処理装置２１５へ入力される信号は、針棒軸回転信号、天秤軸回転信号、かま軸回転信号、ＰＦ軸回転信号、Ｘ軸回転信号またはＹ軸回転信号に基づいて計算された信号であれば良く、針棒軸監視信号、天秤軸監視信号、かま軸監視信号、ＰＦ軸監視信号、Ｘ軸監視信号およびＹ軸監視信号以外の信号であっても良い。
図１８に示すように、データ処理装置２１５は、データ取得部２１５ｂと、モデル生成部２１５ｃと、学習済モデル記憶部２１５ｄと、推論部２１５ｅとを有する。図１８に示すデータ処理装置２１５において、データ取得部２１５ｂと、モデル生成部２１５ｃと、学習済モデル記憶部２１５ｄとは、ミシン１００の学習装置である学習器を構成する。また、図１８に示すデータ処理装置２１５において、データ取得部２１５ｂと、推論部２１５ｅとは、ミシン１００の推論装置である推論器を構成する。
［学習器の構成］
次に、学習器の構成について説明する。データ取得部２１５ｂには、針棒軸監視信号、天秤軸監視信号、かま軸監視信号、ＰＦ軸監視信号、Ｘ軸監視信号およびＹ軸監視信号等が入力される。データ取得部２１５ｂは、図８に示す針棒軸監視部２３１ｃから針棒軸監視信号を取得する。データ取得部２１５ｂは、図８に示す天秤軸監視部２３２ｃから天秤軸監視信号を取得する。データ取得部２１５ｂは、図６に示すかま軸モータ制御演算部２３３からかま軸監視信号を取得する。データ取得部２１５ｂは、図６に示すＰＦ軸モータ制御演算部２３４からＰＦ軸監視信号を取得する。データ取得部２１５ｂは、図６に示すＸ軸モータ制御演算部２３５からＸ軸監視信号を取得する。データ取得部２１５ｂは、図６に示すＹ軸モータ制御演算部２３６からＹ軸監視信号を取得する。データ取得部２１５ｂは、針棒軸監視信号、天秤軸監視信号、かま軸監視信号、ＰＦ軸監視信号、Ｘ軸監視信号およびＹ軸監視信号のうち２つ以上の信号を含む学習用データを各監視部から取得する。データ取得部２１５ｂは、取得された学習用データを、異常診断信号として出力する。
データ取得部２１５ｂへ入力される信号の種類が増えるほど、針棒３２ｃの異常と、天秤３３ａの異常と、かま４２ａの異常と、中押さえ３４ａの異常と、Ｘ軸方向の駆動におけるＸＹステージ１１の異常と、Ｙ軸方向の駆動におけるＸＹステージ１１の異常とを区別する精度が向上する場合がある。また、データ取得部２１５ｂには、針棒軸回転信号、天秤軸回転信号、かま軸回転信号、ＰＦ軸回転信号、Ｘ軸回転信号またはＹ軸回転信号が直接入力されても良い。
データ取得部２１５ｂへ入力される信号の各々は、例えば、位置、速度、加速度、ジャーク、スナップ、力、トルク、摩擦のいずれか１つまたは複数によって表される物理量であって、１または複数の次元の物理量を表す信号である。針棒軸モータ制御演算部２３１は、縫い針３２ａまたは針棒３２ｃに加わる力であって、針棒モータ３５の回転軸からみた外力を推定して、推定結果である信号をデータ取得部２１５ｂへ入力しても良い。天秤軸モータ制御演算部２３２は、天秤３３ａに加わる力であって、天秤モータ３６の回転軸からみた外力を推定して、推定結果である信号をデータ取得部２１５ｂへ入力しても良い。かま軸モータ制御演算部２３３は、かま４２ａに加わる力であって、かまモータ４４の回転軸からみた外力を推定して、推定結果である信号をデータ取得部２１５ｂへ入力しても良い。ＰＦ軸モータ制御演算部２３４は、中押さえ３４ａに加わる力であって、中押さえモータ５１の回転軸からみた外力を推定して、推定結果である信号をデータ取得部２１５ｂへ入力しても良い。Ｘ軸モータ制御演算部２３５は、送り板１２に加わる力であって、Ｘ軸モータ５２の回転軸からみた外力を推定して、推定結果である信号をデータ取得部２１５ｂへ入力しても良い。Ｙ軸モータ制御演算部２３６は、送り板１２に加わる力であって、Ｙ軸モータ５３の回転軸からみた外力を推定して、推定結果である信号をデータ取得部２１５ｂへ入力しても良い。
データ取得部２１５ｂへ時系列で入力される信号、例えば、位置、速度、加速度、ジャーク、スナップまたは力を表す信号に対して、平均、加重平均、分散、実効値、最大値、最小値、中央値、標準偏差、尖度、歪度、波形率、波高率、周波数スペクトル、ウェーブレット変換値、ヒルベルト変換値およびフィルタ演算のいずれか１つまたは複数を求める処理を行うことによって、データ取得部２１５ｂは、学習用データを取得してもよい。このような処理を施すことによって、異常を区別する精度が向上する場合がある。
モデル生成部２１５ｃは、データ取得部２１５ｂから出力される１種類以上の信号を含む学習用データに基づいて、針棒３２ｃと、天秤３３ａと、かま４２ａと、中押さえ３４ａと、ＸＹステージ１１のＸ軸方向の駆動と、ＸＹステージ１１のＹ軸方向の駆動とのいずれに異常が生じたかを学習する。学習用データは、針棒軸監視信号、天秤軸監視信号、かま軸監視信号、ＰＦ軸監視信号、Ｘ軸監視信号およびＹ軸監視信号等を互いに関連付けたデータである。すなわち、モデル生成部２１５ｃは、データ取得部２１５ｂから出力される１種類以上の信号からミシン１００のうち異常が生じた要素を推論するための学習済モデルを生成する。
モデル生成部２１５ｃが用いる学習アルゴリズムには、教師あり学習、教師なし学習、強化学習等の公知のアルゴリズムを用いることができる。例えば、Ｋ平均法、決定木、サポートベクターマシーン、カーネル近似、ディープラーニング等を用いることができる。ここでは、一例として、教師なし学習であるＫ平均法を適用した場合について説明する。
モデル生成部２１５ｃは、例えば、Ｋ平均法によるグループ分け手法に従って、針棒３２ｃと、天秤３３ａと、かま４２ａと、中押さえ３４ａと、ＸＹステージ１１のＸ軸方向の駆動と、ＸＹステージ１１のＹ軸方向の駆動とのうちいずれの要素に異常があるのかを学習する。Ｋ平均法におけるデータ処理は、実施の形態４の場合と同様であるため、ここでは詳細についての説明を省略する。
実施の形態５においては、学習器は、データ取得部２１５ｂによって取得される針棒軸監視信号、天秤軸監視信号、かま軸監視信号、ＰＦ軸監視信号、Ｘ軸監視信号およびＹ軸監視信号等の組合せに基づいて作成される学習用データに従って、いわゆる教師なし学習により、針棒３２ｃと、天秤３３ａと、かま４２ａと、中押さえ３４ａと、ＸＹステージ１１のＸ軸方向の駆動と、ＸＹステージ１１のＹ軸方向の駆動とのうちいずれの要素に異常があるのかを学習する。モデル生成部２１５ｃは、以上のような学習を実行することによって、学習済モデルを生成する。モデル生成部２１５ｃは、生成された学習済モデルを学習済モデル記憶部２１５ｄへ出力する。学習済モデル記憶部２１５ｄは、モデル生成部２１５ｃから出力された学習済モデルを記憶する。
［推論器の構成］
次に、推論器の構成について説明する。データ取得部２１５ｂには、推論処理を行う場合にも、学習処理の場合と同様に、針棒軸監視信号、天秤軸監視信号、かま軸監視信号、ＰＦ軸監視信号、Ｘ軸監視信号およびＹ軸監視信号等が入力される。データ取得部２１５ｂは、針棒軸監視信号、天秤軸監視信号、かま軸監視信号、ＰＦ軸監視信号、Ｘ軸監視信号およびＹ軸監視信号のうち２つ以上の信号を含むデータである推論処理用のデータを各監視部から取得する。データ取得部２１５ｂは、取得されたデータを、異常診断信号として出力する。データ取得部２１５ｂへ入力される信号の種類は、学習処理の場合と同様に、針棒軸監視信号、天秤軸監視信号、かま軸監視信号、ＰＦ軸監視信号、Ｘ軸監視信号およびＹ軸監視信号に限定されない。
推論部２１５ｅは、学習済モデル記憶部２１５ｄに記憶された学習済モデルを利用して、いずれの要素に異常があるのかを推論する。すなわち、この学習済モデルにデータ取得部２１５ｂで取得されたデータを入力することで、針棒軸監視信号、天秤軸監視信号、かま軸監視信号、ＰＦ軸監視信号、Ｘ軸監視信号およびＹ軸監視信号がいずれのクラスタに属するかを推論する。推論部２１５ｅは、推論結果を、表示用データおよび蓄積用データのうちの一方または双方として出力する。
例えば、推論部２１５ｅは、学習済モデルに入力された針棒軸監視信号、天秤軸監視信号、かま軸監視信号、ＰＦ軸監視信号、Ｘ軸監視信号およびＹ軸監視信号が、針棒３２ｃと、天秤３３ａと、かま４２ａと、中押さえ３４ａと、ＸＹステージ１１のＸ軸方向の駆動と、ＸＹステージ１１のＹ軸方向の駆動とのうち、いずれの要素の異常を示すクラスタに属しているかを判定する。
なお、実施の形態５では、データ処理装置２１５のモデル生成部２１５ｃで生成された学習済モデルを用いて、ミシン１００のうち異常を発生した要素を推論部２１５ｅが推論するものと説明したが、データ処理装置２１５は、データ処理装置２１５の外部の学習装置によって生成された学習済モデルを取得しても良い。データ処理装置２１５は、外部から取得された学習済モデルに基づいて異常を発生した要素を推論しても良い。
このようにして、推論部２１５ｅは、針棒軸監視信号、天秤軸監視信号、かま軸監視信号、ＰＦ軸監視信号、Ｘ軸監視信号およびＹ軸監視信号に基づいて得られた表示用データをデータ表示装置２２へ出力する。
データ表示装置２２は、例えば、図１９に例示するように、表示用データを異常度に換算して、異常が発生している可能性が高い要素を区別して表示する。図１９において、その他に分類されるミシン１００の機構は、例えば、糸調子機構３１および糸切り機構４１などである。これらの異常を高精度に区別するために、糸調子機構３１、または糸切り機構４１を駆動するモータの駆動情報がデータ取得部２１５ｂへ入力されても良い。
データ処理装置２１５は、表示用データ、異常診断信号および学習済モデルのうちのいずれか１つまたは複数を、蓄積用データとして、記憶装置２１３へ出力する。記憶装置２１３は、蓄積用データを記憶する。
データ処理装置２１５の学習器による学習処理と、データ処理装置２１５の推論器による推論処理とは、実施の形態４の場合と同様であるため、ここでは説明を省略する。
実施の形態５にかかるミシン１００において、データ処理装置２１５の学習器は、針棒軸監視信号、天秤軸監視信号、かま軸監視信号、ＰＦ軸監視信号、Ｘ軸監視信号およびＹ軸監視信号に基づいて、ミシン１００のうち異常が発生した要素を学習する。これにより、ミシン１００は、少なくとも１種類以上のデータから、ミシン１００のうち異常が発生した要素を精度良く学習することによって、高精度な学習済モデルを生成することができる。
また、データ処理装置２１５の推論器は、ミシン１００のうち異常が発生した要素を、現在のデータと高精度な学習済モデルとに基づいて推論する。これにより、ミシン１００は、異常が生じた要素を区別する精度を向上することができる。ミシン１００は、異常の区別を高精度に行うことができることによって、メンテナンス性の向上が可能となる。また、使用者は、表示用データまたは蓄積用データを参照することによって、異常の頻度、異常の発生パターン、または異常発生の要因を追跡することができるため、ミシン１００のメンテナンス性が向上する。
なお、実施の形態５では、モデル生成部２１５ｃおよび推論部２１５ｅが用いる学習アルゴリズムに教師なし学習を適用した場合について説明したが、これに限られるものではない。学習アルゴリズムには、教師なし学習以外にも、強化学習、教師あり学習、又は半教師あり学習等を適用することができる。
学習器に用いられる学習アルゴリズムとしては、特徴量そのものの抽出を学習する、深層学習を用いることもでき、他の公知の方法を用いてもよい。また、実施の形態５における教師なし学習を実現する場合は、上記のようなＫ平均法による非階層型クラスタリングに限らず、クラスタリング可能な他の公知の方法を用いても良い。例えば、最短距離法等の階層型クラスタリングであっても良い。
実施の形態５において、学習器および推論器は、ミシン１００の操作盤２１に内蔵されているものとして記載したが、学習器および推論器は、データ表示装置２２、制御盤２３、あるいはミシン１００の外部の機器または装置で実現されても良い。学習器および推論器は、例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）または産業用ネットワーク等を介してミシン１００に接続された別個の学習装置および推論装置で実現されても良い。また、学習器および推論器は、ＧＰＵでの演算によって実現されても良く、クラウドサーバ上に存在していても良い。また、学習済モデル記憶部２１５ｄは、データベースとして用意したクラウドＰＣ、エッジＰＣ、サーバＰＣ等に設けられても良い。
モデル生成部２１５ｃは、複数のミシン１００で作成される学習用データに従って、ミシン１００のうち異常が発生した要素を学習しても良い。また、モデル生成部２１５ｃは、同一の縫製範囲で使用される複数のミシン１００から学習用データを取得しても良く、異なる縫製範囲で独立して動作する複数のミシン１００から収集される学習用データを利用して、異常が発生した要素を学習しても良い。また、学習用データを収集するミシン１００を途中で対象に追加したり、対象から除去したりすることも可能である。さらに、あるミシン１００に関して異常が発生した要素を学習した学習装置を、これとは別のミシン１００に適用し、当該別のミシン１００に関して異常が発生した要素を再学習して更新するようにしても良い。
データ処理装置２１５は、少なくとも縫い針３２ａが被縫製物に挿針される期間において針棒軸監視信号を検出し、データ取得部２１５ｂへ針棒軸監視信号を入力する処理を行っても良い。データ処理装置２１５は、少なくとも天秤３３ａの小穴３３ｂが被縫製物から引き離されることで縫い目の引き締めを行う期間において天秤軸監視信号を検出し、データ取得部２１５ｂへ天秤軸監視信号を入力する処理を行っても良い。データ処理装置２１５は、少なくとも縫い針３２ａが上昇することで形成される上糸Ｔのループをかま４２ａの剣先４２ｂが捕捉する期間においてかま軸監視信号を検出し、データ取得部２１５ｂへかま軸監視信号を入力する処理を行っても良い。
データ処理装置２１５は、少なくとも天秤３３ａの小穴３３ｂが被縫製物から引き離されることで縫い目の引き締めを行う期間においてＰＦ軸監視信号を検出し、データ取得部２１５ｂへＰＦ軸監視信号を入力する処理を行っても良い。データ処理装置２１５は、少なくとも、縫い針３２ａが被縫製物に挿針される期間、または天秤３３ａが縫い目の引き締めを行う期間においてＸ軸監視信号を検出し、データ取得部２１５ｂへＸ軸監視信号を入力する処理を行っても良い。データ処理装置２１５は、少なくとも、縫い針３２ａが被縫製物に挿針される期間、または天秤３３ａが縫い目の引き締めを行う期間においてＹ軸監視信号を検出し、データ取得部２１５ｂへＹ軸監視信号を入力する処理を行っても良い。
このように、ミシン１００は、各信号の検出期間を設定してデータ量を少なくすることで、異常が発生した要素を区別する精度を高めるとともに、データ処理装置２１５の計算量を削減することができる。
次に、実施の形態１から５にかかるミシン１００の制御盤２３が有するハードウェア構成について説明する。制御盤２３の機能は、処理回路を使用して実現される。処理回路は、制御盤２３に搭載される専用のハードウェア、または、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサである。
図２０は、実施の形態１から５にかかるミシンが有する制御盤のハードウェア構成の例を示す第１の図である。図２０には、制御盤２３の機能が専用のハードウェアを使用して実現される場合におけるハードウェア構成を示している。制御盤２３は、各種処理を実行する処理回路６１と、制御盤２３の外部の機器との接続インタフェースであるインタフェース回路６２と、情報を記憶する記憶装置６３とを有する。
専用のハードウェアである処理回路６１は、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はこれらの組み合わせである。指令生成部２３０と、針棒軸モータ制御演算部２３１と、天秤軸モータ制御演算部２３２と、かま軸モータ制御演算部２３３と、ＰＦ軸モータ制御演算部２３４と、Ｘ軸モータ制御演算部２３５と、Ｙ軸モータ制御演算部２３６との各機能は、処理回路６１の使用によって実現される。インタフェース回路６２は、エアシリンダ１３、操作盤２１、フットスイッチ２４、針棒モータ３５、天秤モータ３６、かまモータ４４、中押さえモータ５１、Ｘ軸モータ５２およびＹ軸モータ５３の各々との通信を行う。記憶装置６３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）である。
図２１は、実施の形態１から５にかかるミシンが有する制御盤のハードウェア構成の例を示す第２の図である。図２１には、プログラムを実行するハードウェアを用いて制御盤２３の機能が実現される場合におけるハードウェア構成を示している。制御盤２３は、インタフェース回路６２と、記憶装置６３と、プロセッサ６４と、メモリ６５とを有する。
プロセッサ６４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。プロセッサ６４は、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）であっても良い。指令生成部２３０と、針棒軸モータ制御演算部２３１と、天秤軸モータ制御演算部２３２と、かま軸モータ制御演算部２３３と、ＰＦ軸モータ制御演算部２３４と、Ｘ軸モータ制御演算部２３５と、Ｙ軸モータ制御演算部２３６との各機能は、プロセッサ６４とソフトウェアの組み合わせによって実現される。当該各機能は、プロセッサ６４とファームウェアの組み合わせ、または、プロセッサ６４とソフトウェアとファームウェアの組み合わせによって実現されても良い。ソフトウェアまたはファームウェアは、プログラムとして記述され、内蔵メモリであるメモリ６５に格納される。
メモリ６５は、不揮発性もしくは揮発性の半導体メモリであって、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）またはＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）である。プログラムは、コンピュータシステムによる読み取りが可能とされた記憶媒体に記憶されたものであっても良い。記憶媒体は、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスクまたはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）である。
また、実施の形態４の学習器または推論器を構成するデータ取得部２３１ｋ、モデル生成部２３１ｌおよび推論部２３１ｎの各機能は、プロセッサ６４とソフトウェアの組み合わせ、プロセッサ６４とファームウェアの組み合わせ、または、プロセッサ６４とソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現される。学習済モデル記憶部２３１ｍの機能は、記憶装置６３の使用によって実現される。
次に、実施の形態１から５にかかるミシン１００のデータ処理装置２１５が有するハードウェア構成について説明する。図２２は、実施の形態１から５にかかるミシンのデータ処理装置が備えるハードウェア構成の例を示す図である。図２２には、プログラムを実行するハードウェアを用いてデータ処理装置２１５の機能が実現される場合におけるハードウェア構成を示している。データ処理装置２１５の機能は、専用のハードウェアである処理回路によって実現されても良い。
データ処理装置２１５は、プロセッサ７１と、メモリ７２と、インタフェース回路７３とを有する。プロセッサ７１は、ＣＰＵである。プロセッサ７１は、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰであっても良い。特徴量抽出部２１５ａ、データ取得部２１５ｂ、モデル生成部２１５ｃおよび推論部２１５ｅの各機能は、プロセッサ７１とソフトウェアの組み合わせによって実現される。当該各機能は、プロセッサ７１とファームウェアの組み合わせ、または、プロセッサ７１とソフトウェアとファームウェアの組み合わせによって実現されても良い。ソフトウェアまたはファームウェアは、プログラムとして記述され、内蔵メモリであるメモリ７２に格納される。メモリ７２は、不揮発性もしくは揮発性の半導体メモリであって、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭである。学習済モデル記憶部２１５ｄの機能は、メモリ７２の使用によって実現される。プログラムは、コンピュータシステムによる読み取りが可能とされた記憶媒体に記憶されたものであっても良い。
インタフェース回路７３は、データ処理装置２１５の外部の機器との接続インタフェースである。インタフェース回路７３は、表示器２１１、記憶装置２１３およびデータ表示装置２２の各々との通信を行う。
次に、実施の形態１から５にかかるミシン１００のデータ表示装置２２が有するハードウェア構成について説明する。図２３は、実施の形態１から５にかかるミシンのデータ表示装置が備えるハードウェア構成の例を示す図である。図２３には、プログラムを実行するハードウェアを用いてデータ表示装置２２の機能が実現される場合におけるハードウェア構成を示している。データ表示装置２２の機能は、専用のハードウェアである処理回路によって実現されても良い。
データ表示装置２２は、プロセッサ８１と、メモリ８２と、インタフェース回路８３と、記憶装置８４と、ディスプレイ８５とを有する。プロセッサ８１は、ＣＰＵである。プロセッサ８１は、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰであっても良い。異常通知部２２１の処理機能と、異常頻度通知部２２２の処理機能と、保守方法通知部２２３の処理機能とは、プロセッサ８１とソフトウェアの組み合わせによって実現される。当該各処理機能は、プロセッサ８１とファームウェアの組み合わせ、または、プロセッサ８１とソフトウェアとファームウェアの組み合わせによって実現されても良い。ソフトウェアまたはファームウェアは、プログラムとして記述され、内蔵メモリであるメモリ８２に格納される。メモリ８２は、不揮発性もしくは揮発性の半導体メモリであって、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭである。
インタフェース回路８３は、データ表示装置２２の外部の機器との接続インタフェースである。インタフェース回路８３は、操作盤２１との通信を行う。記憶装置８４は、表示のための各種情報を記憶する。記憶装置８４は、ＨＤＤまたはＳＳＤである。ディスプレイ８５は、画面において各種情報を表示する。ディスプレイ８５は、液晶ディスプレイなどの表示装置である。異常通知部２２１の表示機能と、異常頻度通知部２２２の表示機能と、保守方法通知部２２３の表示機能とは、ディスプレイ８５の使用によって実現される。
以上の各実施の形態に示した構成は、本開示の内容の一例を示すものである。各実施の形態の構成は、別の公知の技術と組み合わせることが可能である。各実施の形態の構成同士が適宜組み合わせられても良い。本開示の要旨を逸脱しない範囲で、各実施の形態の構成の一部を省略または変更することが可能である。
１１ ＸＹステージ、１２ 送り板、１３ エアシリンダ、２１ 操作盤、２２ データ表示装置、２３ 制御盤、２４ フットスイッチ、３１ 糸調子機構、３１ａ プリテンション、３１ｂ メインテンション、３１ｃ 糸取りばね、３２ 針棒機構、３２ａ 縫い針、３２ｂ 針孔、３２ｃ 針棒、３２ｄ 針棒シャフト、３２ｅ 針棒クランク、３２ｆ 連接棒、３２ｇ スライダ、３２ｈ 針棒抱き、３３ 天秤機構、３３ａ 天秤、３３ｂ 小穴、３３ｃ 天秤シャフト、３３ｄ 天秤クランク、３３ｅ 天秤ロッド、３４ 中押さえ機構、３４ａ 中押さえ、３４ｂ 貫通孔、３５ 針棒モータ、３６ 天秤モータ、４１ 糸切り機構、４１ａ 糸切り、４１ｂ 糸切りカム機構、４２ かま機構、４２ａ かま、４２ｂ 剣先、４２ｃ，４２ｄ かまシャフト、４２ｅ 大径ギヤ、４２ｆ 小径ギヤ、４３ 糸切りモータ、４４ かまモータ、５１ 中押さえモータ、５２ Ｘ軸モータ、５３ Ｙ軸モータ、６１ 処理回路、６２，７３，８３ インタフェース回路、６３，８４，２１３ 記憶装置、６４，７１，８１，２１２ プロセッサ、６５，７２，８２ メモリ、８５ ディスプレイ、１００ ミシン、１０１ アーム、１０２ ベッド、１０３ 支持脚、１０４ 滑り板、１３０，１４０ 筐体、１３１，１３２ 糸案内、１３３ 針棒駆動情報検出器、１３４ 天秤駆動情報検出器、１３５，１３６，１４２ カップリング、１４１ かま駆動情報検出器、１５１ 中押さえ駆動情報検出器、１５２ Ｘ軸駆動情報検出器、１５３ Ｙ軸駆動情報検出器、２１１ 表示器、２１４ 入力装置、２１５ データ処理装置、２１５ａ 特徴量抽出部、２２１ 異常通知部、２２２ 異常頻度通知部、２２３ 保守方法通知部、２３０ 指令生成部、２３１ 針棒軸モータ制御演算部、２３１ａ 針棒軸偏差抑制部、２３１ｂ，２３２ｂ 電流制御部、２３１ｃ 針棒軸監視部、２３１ｄ スイッチ、２３１ｅ 差分器、２３１ｆ 偏差抑制補償器、２３１ｇ 異常検知部、２３１ｈ フィルタ処理部、２３１ｉ 記録部、２３１ｊ 比較器、２３１ｋ，２１５ｂ データ取得部、２３１ｌ，２１５ｃ モデル生成部、２３１ｍ，２１５ｄ 学習済モデル記憶部、２３１ｎ，２１５ｅ 推論部、２３２ 天秤軸モータ制御演算部、２３２ａ 天秤軸偏差抑制部、２３２ｃ 天秤軸監視部、２３３ かま軸モータ制御演算部、２３４ ＰＦ軸モータ制御演算部、２３５ Ｘ軸モータ制御演算部、２３６ Ｙ軸モータ制御演算部、Ｏｂ１，Ｏｂ２ 被縫製物、Ｐ０ 筐体機構、Ｐ１ 搬送機構、Ｐ２ 制御装置、Ｐ３ 頭部ユニット、Ｐ４ 下軸ユニット、Ｔ 上糸。

Claims (25)

  1. 針孔を有する縫い針が装着され、前記針孔に上糸が通された前記縫い針を被縫製物へ刺して前記被縫製物から前記縫い針を抜く動作を繰り返す針棒と、
    前記針棒を駆動する駆動源である針棒モータと、
    前記針棒を駆動するときにおける前記針棒モータの動作を表す針棒駆動情報を検出する針棒駆動情報検出器と、
    前記上糸が通され、前記被縫製物から前記上糸を引き上げる動作によって縫い目の引き締めを行う天秤と、
    前記針棒モータとは独立した駆動源であって前記天秤を駆動する天秤モータと、
    前記天秤を駆動するときにおける前記天秤モータの動作を表す天秤駆動情報を検出する天秤駆動情報検出器と、
    前記被縫製物へ前記縫い針が刺されたときから前記縫い針が抜かれるまでの期間である第１の期間において検出された前記針棒駆動情報に基づいて、前記縫い針が前記被縫製物から受ける第１の物理量を計算し、かつ、前記天秤の動作による前記縫い目の引き締めが行われる期間である第２の期間において検出された前記天秤駆動情報に基づいて、前記天秤が前記上糸から受ける第２の物理量を計算する物理量計算部と、
    前記第１の物理量の変化と前記第２の物理量の変化とに基づいて前記縫い針または前記針棒の異常と前記天秤の異常とを監視する監視部と、を備えることを特徴とするミシン。
  2. 針孔を有する縫い針が装着され、前記針孔に上糸が通された前記縫い針を被縫製物へ刺して前記被縫製物から前記縫い針を抜く動作を繰り返す針棒と、
    前記上糸が通され、前記被縫製物から前記上糸を引き上げる動作によって縫い目の引き締めを行う天秤と、
    前記天秤を駆動する駆動源とは独立した駆動源であって前記針棒を駆動する針棒モータと、
    前記針棒を駆動するときにおける前記針棒モータの動作を表す針棒駆動情報を検出する針棒駆動情報検出器と、
    前記被縫製物へ前記縫い針が刺されたときから前記縫い針が抜かれるまでの期間である第１の期間において検出された前記針棒駆動情報に基づいて、前記縫い針が前記被縫製物から受ける第１の物理量を計算する物理量計算部と、
    前記第１の物理量の変化に基づいて前記縫い針または前記針棒の異常を監視する監視部と、を備えることを特徴とするミシン。
  3. 針孔を有する縫い針が装着され、前記針孔に上糸が通された前記縫い針を被縫製物へ刺して前記被縫製物から前記縫い針を抜く動作を繰り返す針棒と、
    前記上糸が通され、前記被縫製物から前記上糸を引き上げる動作によって縫い目の引き締めを行う天秤と、
    前記針棒を駆動する駆動源とは独立した駆動源であって前記天秤を駆動する天秤モータと、
    前記天秤を駆動するときにおける前記天秤モータの動作を表す天秤駆動情報を検出する天秤駆動情報検出器と、
    前記天秤の動作による前記縫い目の引き締めが行われる期間である第２の期間において検出された前記天秤駆動情報に基づいて、前記天秤が前記上糸から受ける第２の物理量を計算する物理量計算部と、
    前記第２の物理量の変化に基づいて前記天秤の異常を監視する監視部と、を備えることを特徴とするミシン。
  4. 前記針棒駆動情報は、前記針棒モータの回転角度または回転速度の情報を含み、
    前記物理量計算部は、前記針棒駆動情報と、前記針棒モータを制御する制御回路の内部の信号と、前記針棒モータの電流値または電圧値と、のうちの少なくとも１つに基づいて前記第１の物理量を計算することを特徴とする請求項１または２に記載のミシン。
  5. 前記第１の物理量は、位置、速度、加速度、ジャーク、スナップ、力、トルクおよび摩擦のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１，２，４のいずれか１つに記載のミシン。
  6. 前記監視部は、あらかじめ記録された数値データと前記第１の物理量とを比較することによって前記第１の物理量の変化を検出することを特徴とする請求項１，２，４，５のいずれか１つに記載のミシン。
  7. 前記天秤駆動情報は、前記天秤モータが有する回転角度または回転速度の情報を含み、
    前記物理量計算部は、前記天秤駆動情報と、前記天秤モータを制御する制御回路の内部の信号と、前記天秤モータの電流値または電圧値と、のうちの少なくとも１つに基づいて前記第２の物理量を計算することを特徴とする請求項１または３に記載のミシン。
  8. 前記第２の物理量は、位置、速度、加速度、ジャーク、スナップ、力、トルクおよび摩擦のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１，３，７のいずれか１つに記載のミシン。
  9. 前記監視部は、あらかじめ記録された数値データと前記第２の物理量とを比較することによって前記第２の物理量の変化を検出することを特徴とする請求項１，３，７，８のいずれか１つに記載のミシン。
  10. 前記被縫製物を搬送する搬送機構と、
    前記針棒モータとは独立した駆動源であって前記搬送機構を駆動する搬送用モータと、
    前記被縫製物を搬送するときにおける前記搬送用モータの動作を表す搬送軸駆動情報を検出する搬送軸駆動情報検出部と、を備え、
    前記物理量計算部は、前記第１の期間において検出された前記搬送軸駆動情報に基づいて、前記搬送用モータが前記被縫製物を介して前記縫い針から受ける第３の物理量を計算し、
    前記監視部は、前記第３の物理量の変化に基づいて前記搬送機構の異常を監視することを特徴とする請求項１，２，４，５，６のいずれか１つに記載のミシン。
  11. 前記被縫製物を搬送する搬送機構と、
    前記天秤モータとは独立した駆動源であって前記搬送機構を駆動する搬送用モータと、
    前記被縫製物を搬送するときにおける前記搬送機構の動作を表す搬送軸駆動情報を検出する搬送軸駆動情報検出部と、を備え、
    前記物理量計算部は、前記第２の期間において検出された前記搬送軸駆動情報に基づいて、前記搬送用モータが前記被縫製物を介して前記上糸から受ける第３の物理量を計算し、
    前記監視部は、前記第３の物理量の変化に基づいて前記搬送機構の異常を監視することを特徴とする請求項１，３，７，８，９のいずれか１つに記載のミシン。
  12. ミシンのデータ処理装置であって、
    前記ミシンは、
    針孔を有する縫い針が装着され、前記針孔に上糸が通された前記縫い針を被縫製物へ刺して前記被縫製物から前記縫い針を抜く動作を繰り返す針棒と、
    前記上糸が通され、前記被縫製物から前記上糸を引き上げる動作によって縫い目の引き締めを行う天秤と、
    前記天秤を駆動する駆動源とは独立した駆動源であって前記針棒を駆動する針棒モータと、
    前記針棒を駆動するときにおける前記針棒モータの動作を表す針棒駆動情報を検出する針棒駆動情報検出器と、
    前記被縫製物へ前記縫い針が刺されたときから前記縫い針が抜かれるまでの期間である第１の期間において検出された前記針棒駆動情報に基づいて、前記縫い針が前記被縫製物から受ける第１の物理量を計算する物理量計算部と、
    前記第１の物理量を監視し、前記第１の物理量の変化に基づいて前記縫い針または前記針棒の異常を監視するとともに前記第１の物理量の監視結果を示す監視信号を出力する監視部と、を有し、
    前記監視信号に示される前記第１の物理量の演算処理によって、縫製品質を評価するための特徴量を前記第１の物理量から抽出する特徴量抽出部を備えることを特徴とするミシンのデータ処理装置。
  13. ミシンのデータ処理装置であって、
    前記ミシンは、
    針孔を有する縫い針が装着され、前記針孔に上糸が通された前記縫い針を被縫製物へ刺して前記被縫製物から前記縫い針を抜く動作を繰り返す針棒と、
    前記上糸が通され、前記被縫製物から前記上糸を引き上げる動作によって縫い目の引き締めを行う天秤と、
    前記針棒を駆動する駆動源とは独立した駆動源であって前記天秤を駆動する天秤モータと、
    前記天秤を駆動するときにおける前記天秤モータの動作を表す天秤駆動情報を検出する天秤駆動情報検出器と、
    前記天秤の動作による前記縫い目の引き締めが行われる期間である第２の期間において検出された前記天秤駆動情報に基づいて、前記天秤が前記上糸から受ける第２の物理量を計算する物理量計算部と、
    前記第２の物理量を監視し、前記第２の物理量の変化に基づいて前記天秤の異常を監視するとともに前記第２の物理量の監視結果を示す監視信号を出力する監視部と、を有し、
    前記監視信号に示される前記第２の物理量の演算処理によって、縫製品質を評価するための特徴量を前記第２の物理量から抽出する特徴量抽出部を備えることを特徴とするミシンのデータ処理装置。
  14. 前記演算処理は、平均、加重平均、分散、実効値、最大値、最小値、中央値、標準偏差、尖度、歪度、波形率、波高率、周波数スペクトル、ウェーブレット変換値およびヒルベルト変換値のうちの少なくとも１つを算出する処理と、次元圧縮処理とを含むことを特徴とする請求項１２または１３に記載のミシンのデータ処理装置。
  15. ミシンのデータ表示装置であって、
    前記ミシンは、
    針孔を有する縫い針が装着され、前記針孔に上糸が通された前記縫い針を被縫製物へ刺して前記被縫製物から前記縫い針を抜く動作を繰り返す針棒と、
    前記上糸が通され、前記被縫製物から前記上糸を引き上げる動作によって縫い目の引き締めを行う天秤と、
    前記天秤を駆動する駆動源とは独立した駆動源であって前記針棒を駆動する針棒モータと、
    前記針棒を駆動するときにおける前記針棒モータの動作を表す針棒駆動情報を検出する針棒駆動情報検出器と、
    前記被縫製物へ前記縫い針が刺されたときから前記縫い針が抜かれるまでの期間である第１の期間において検出された前記針棒駆動情報に基づいて、前記縫い針が前記被縫製物から受ける第１の物理量を計算する物理量計算部と、
    前記第１の物理量を監視し、前記第１の物理量の変化に基づいて前記縫い針または前記針棒の異常を監視するとともに前記第１の物理量の監視結果を示す監視信号を出力する監視部と、
    前記監視信号に示される前記第１の物理量の演算処理によって、縫製品質を評価するための特徴量を前記第１の物理量から抽出し、前記特徴量の計算結果を出力するデータ処理装置と、を有し、
    前記計算結果に基づいて前記縫い針または前記針棒における異常の有無を判断し、前記縫い針または前記針棒に異常が発生した場合に、異常が発生したことを表示によって通知する異常通知部を備えることを特徴とするミシンのデータ表示装置。
  16. ミシンのデータ表示装置であって、
    前記ミシンは、
    針孔を有する縫い針が装着され、前記針孔に上糸が通された前記縫い針を被縫製物へ刺して前記被縫製物から前記縫い針を抜く動作を繰り返す針棒と、
    前記上糸が通され、前記被縫製物から前記上糸を引き上げる動作によって縫い目の引き締めを行う天秤と、
    前記針棒を駆動する駆動源とは独立した駆動源であって前記天秤を駆動する天秤モータと、
    前記天秤を駆動するときにおける前記天秤モータの動作を表す天秤駆動情報を検出する天秤駆動情報検出器と、
    前記天秤の動作による前記縫い目の引き締めが行われる期間である第２の期間において検出された前記天秤駆動情報に基づいて、前記天秤が前記上糸から受ける第２の物理量を計算する物理量計算部と、
    前記第２の物理量を監視し、前記第２の物理量の変化に基づいて前記天秤の異常を監視するとともに前記第２の物理量の監視結果を示す監視信号を出力する監視部と、
    前記監視信号に示される前記第２の物理量の演算処理によって、縫製品質を評価するための特徴量を前記第２の物理量から抽出し、前記特徴量の計算結果を出力するデータ処理装置と、を有し、
    前記計算結果に基づいて前記天秤における異常の有無を判断し、前記天秤に異常が発生した場合に、異常が発生したことを表示によって通知する異常通知部を備えることを特徴とするミシンのデータ表示装置。
  17. ミシンの学習装置であって、
    前記ミシンは、
    針孔を有する縫い針が装着され、前記針孔に上糸が通された前記縫い針を被縫製物へ刺して前記被縫製物から前記縫い針を抜く動作を繰り返す針棒と、
    前記上糸が通され、前記被縫製物から前記上糸を引き上げる動作によって縫い目の引き締めを行う天秤と、
    前記天秤を駆動する駆動源とは独立した駆動源であって前記針棒を駆動する針棒モータと、
    前記針棒を駆動するときにおける前記針棒モータの動作を表す針棒駆動情報を検出する針棒駆動情報検出器と、
    前記被縫製物へ前記縫い針が刺されたときから前記縫い針が抜かれるまでの期間である第１の期間において検出された前記針棒駆動情報に基づいて、前記縫い針が前記被縫製物から受ける第１の物理量を計算する物理量計算部と、を有し、
    前記針棒駆動情報に基づいて計算された１種類以上の信号を含む学習用データを前記物理量計算部から取得するデータ取得部と、
    前記学習用データを用いて、前記針棒駆動情報に基づいて計算された前記１種類以上の信号から前記縫い針または前記針棒の異常を推論するための学習済モデルを生成するモデル生成部と、を備えることを特徴とするミシンの学習装置。
  18. 前記針棒駆動情報は、前記針棒モータの回転角度または回転速度の情報を含み、
    前記１種類以上の信号は、前記針棒駆動情報から変換された電気信号と、前記針棒モータへ指令として入力される信号とのうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１７に記載のミシンの学習装置。
  19. ミシンの学習装置であって、
    前記ミシンは、
    針孔を有する縫い針が装着され、前記針孔に上糸が通された前記縫い針を被縫製物へ刺して前記被縫製物から前記縫い針を抜く動作を繰り返す針棒と、
    前記上糸が通され、前記被縫製物から前記上糸を引き上げる動作によって縫い目の引き締めを行う天秤と、
    前記針棒を駆動する駆動源とは独立した駆動源であって前記天秤を駆動する天秤モータと、
    前記天秤を駆動するときにおける前記天秤モータの動作を表す天秤駆動情報を検出する天秤駆動情報検出器と、
    前記天秤の動作による前記縫い目の引き締めが行われる期間である第２の期間において検出された前記天秤駆動情報に基づいて、前記天秤が前記上糸から受ける第２の物理量を計算する物理量計算部と、を有し、
    前記天秤駆動情報に基づいて計算された１種類以上の信号を含む学習用データを前記物理量計算部から取得するデータ取得部と、
    前記学習用データを用いて、前記天秤駆動情報に基づいて計算された前記１種類以上の信号から前記天秤の異常を推論するための学習済モデルを生成するモデル生成部と、を備えることを特徴とするミシンの学習装置。
  20. ミシンの学習装置であって、
    前記ミシンは、
    針孔を有する縫い針が装着され、前記針孔に上糸が通された前記縫い針を被縫製物へ刺して前記被縫製物から前記縫い針を抜く動作を繰り返す針棒と、
    前記上糸が通され、前記被縫製物から前記上糸を引き上げる動作によって縫い目の引き締めを行う天秤と、
    前記上糸を捕捉することによって前記上糸と下糸とを絡ませるかまと、
    前記被縫製物を押圧する中押さえと、
    前記被縫製物を搬送する搬送機構と、
    前記縫い針または前記針棒の異常と、前記天秤の異常と、前記かまの異常と、前記中押さえの異常と、前記搬送機構の異常とのうち少なくとも１つ以上を監視する監視部と、を有し、
    前記針棒を駆動する駆動源の動作を表す針棒駆動情報に基づいて計算された信号と、前記天秤を駆動する駆動源の動作を表す天秤駆動情報に基づいて計算された信号と、前記かまを駆動する駆動源の動作を表すかま駆動情報に基づいて計算された信号と、前記中押さえを駆動する駆動源の動作を表す中押さえ駆動情報に基づいて計算された信号と、前記搬送機構を駆動する駆動源の動作を表す搬送軸駆動情報に基づいて計算された信号と、のうち２つ以上の信号を含む学習用データを前記監視部から取得するデータ取得部と、
    前記針棒駆動情報に基づいて計算された信号と、前記天秤駆動情報に基づいて計算された信号と、前記かま駆動情報に基づいて計算された信号と、前記中押さえ駆動情報に基づいて計算された信号と、前記搬送軸駆動情報に基づいて計算された信号と、のうち２つ以上の信号から、前記縫い針または前記針棒と、前記天秤と、前記かまと、前記中押さえと、前記搬送機構とのうち少なくとも２つ以上の異常を区別するための学習済モデルを、前記学習用データを用いて生成するモデル生成部と、を備えることを特徴とするミシンの学習装置。
  21. ミシンの推論装置であって、
    前記ミシンは、
    針孔を有する縫い針が装着され、前記針孔に上糸が通された前記縫い針を被縫製物へ刺して前記被縫製物から前記縫い針を抜く動作を繰り返す針棒と、
    前記上糸が通され、前記被縫製物から前記上糸を引き上げる動作によって縫い目の引き締めを行う天秤と、
    前記天秤を駆動する駆動源とは独立した駆動源であって前記針棒を駆動する針棒モータと、
    前記針棒を駆動するときにおける前記針棒モータの動作を表す針棒駆動情報を検出する針棒駆動情報検出器と、
    前記被縫製物へ前記縫い針が刺されたときから前記縫い針が抜かれるまでの期間である第１の期間において検出された前記針棒駆動情報に基づいて、前記縫い針が前記被縫製物から受ける第１の物理量を計算する物理量計算部と、を有し、
    前記針棒駆動情報に基づいて計算された１種類以上の信号を含むデータを前記物理量計算部から取得するデータ取得部と、
    前記１種類以上の信号を含むデータから前記縫い針または前記針棒の異常を推論するための学習済モデルを用いて、前記データ取得部から入力された前記１種類以上の信号を含むデータから前記縫い針または前記針棒の異常を推論する推論部と、を備えることを特徴とするミシンの推論装置。
  22. 前記針棒駆動情報は、前記針棒モータの回転角度または回転速度の情報を含み、
    前記１種類以上の信号は、前記針棒駆動情報から変換された電気信号と、前記針棒モータへ指令として入力される信号とのうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項２１に記載のミシンの推論装置。
  23. ミシンの推論装置であって、
    前記ミシンは、
    針孔を有する縫い針が装着され、前記針孔に上糸が通された前記縫い針を被縫製物へ刺して前記被縫製物から前記縫い針を抜く動作を繰り返す針棒と、
    前記上糸が通され、前記被縫製物から前記上糸を引き上げる動作によって縫い目の引き締めを行う天秤と、
    前記針棒を駆動する駆動源とは独立した駆動源であって前記天秤を駆動する天秤モータと、
    前記天秤を駆動するときにおける前記天秤モータの動作を表す天秤駆動情報を検出する天秤駆動情報検出器と、
    前記天秤の動作による前記縫い目の引き締めが行われる期間である第２の期間において検出された前記天秤駆動情報に基づいて、前記天秤が前記上糸から受ける第２の物理量を計算する物理量計算部と、を有し、
    前記天秤駆動情報に基づいて計算された１種類以上の信号を含むデータを前記物理量計算部から取得するデータ取得部と、
    前記１種類以上の信号を含むデータから前記天秤の異常を推論するための学習済データを用いて、前記データ取得部から入力された前記１種類以上の信号を含むデータから前記天秤の異常を推論する推論部と、を備えることを特徴とするミシンの推論装置。
  24. ミシンの推論装置であって、
    前記ミシンは、
    針孔を有する縫い針が装着され、前記針孔に上糸が通された前記縫い針を被縫製物へ刺して前記被縫製物から前記縫い針を抜く動作を繰り返す針棒と、
    前記上糸が通され、前記被縫製物から前記上糸を引き上げる動作によって縫い目の引き締めを行う天秤と、
    前記上糸を捕捉することによって前記上糸と下糸とを絡ませるかまと、
    前記被縫製物を押圧する中押さえと、
    前記被縫製物を搬送する搬送機構と、
    前記縫い針または前記針棒の異常と、前記天秤の異常と、前記かまの異常と、前記中押さえの異常と、前記搬送機構の異常とのうち少なくとも１つ以上を監視する監視部と、を有し、
    前記針棒を駆動する駆動源の動作を表す針棒駆動情報に基づいて計算された信号と、前記天秤を駆動する駆動源の動作を表す天秤駆動情報に基づいて計算された信号と、前記かまを駆動する駆動源の動作を表すかま駆動情報に基づいて計算された信号と、前記中押さえを駆動する駆動源の動作を表す中押さえ駆動情報に基づいて計算された信号と、前記搬送機構を駆動する駆動源の動作を表す搬送軸駆動情報に基づいて計算された信号と、のうち２つ以上の信号を含むデータを前記監視部から取得するデータ取得部と、
    前記２つ以上の信号を含むデータから、前記縫い針または前記針棒と、前記天秤と、前記かまと、前記中押さえと、前記搬送機構とのうち少なくとも２つ以上の異常を区別するための学習済モデルを用いて、前記データ取得部から入力される前記２つ以上の信号を含むデータから前記縫い針または前記針棒と、前記天秤と、前記かまと、前記中押さえと、前記搬送機構とのうち１つまたは複数の異常を推論する推論部と、を備えることを特徴とするミシンの推論装置。
  25. ミシンの記憶装置であって、
    前記ミシンは、
    請求項２０に記載のミシンの学習装置と、
    請求項２４に記載のミシンの推論装置と、を有し、
    前記ミシンの学習装置により取得された学習用データと、前記ミシンの学習装置により生成された学習済モデルと、前記ミシンの推論装置による推論結果とのうち少なくとも１つを蓄積することを特徴とするミシンの記憶装置。
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JPH03234292A (ja) * 1990-02-13 1991-10-18 Brother Ind Ltd 別駆動ミシン
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