JP7016575B2 - ミシンおよびミシンの針棒降下位置調節方法 - Google Patents

Description

本発明は、ミシンに関し、特に、はずみ車を手で回すことなく、ニーリフターやフットコントローラなどの操作部の操作量に応じて針棒の降下位置を調節できるミシンおよびミシンの針棒降下位置調節方法に関する。

従来、ミシンによる縫製作業の開始時には、作業者は、最初の針落ち点に布の縫い開始点を合わせる作業を行っていた。
通常、ミシンの停止時には、針を装着した針棒は、縫製作業面（針板）から上昇した上位置にあって、針の先端が布の上方に離れた状態になっている。
この状態では、針と布との正確な位置合わせが困難なため、作業者は、ミシンの右端に設けられたはずみ車（ハンドホイール）を手で回して、針の先端を布の上面にできるだけ近づけるように針棒を降下させる必要があり、位置合わせの度に、針から離れた位置にあるはずみ車を手で回すのが面倒であった。

このため、ミシン主軸（上軸）を駆動するモータと、ミシン主軸の回転角度（回転位相）を検出するセンサと、確認スイッチの操作により、前記センサでミシン主軸の回転角度を検出しながら、針が上停止位置から針板面付近の針落ち点まで移動するように、モータを駆動する制御手段を備えることにより、はずみ車を手で回すことなく、針が針板面まで降下し、生地（布）の針落ち点の確認を容易に行うことができるミシンの制御装置が知られている（特許文献１参照）。

上記特許文献１記載のミシンの制御装置は、はずみ車を手で回すことなく、確認スイッチの操作だけで容易に針の針落ち点を確認することができるが、確認スイッチの操作による針の針板面までの降下は、降下位置が予め設定されているので、布が厚地の場合には、針の先端が布に突き刺さってしまうという問題があった。

この問題を解決するために、作業者により針上下位置切替スイッチが操作されたとき、位置合せ準備動作として、まず送り歯状態切替機構により送り歯の状態を非作用位置に切替えた上で、押え足昇降機構を制御して、押え足を布に当接する押圧位置まで下降させ、その際の高さ位置検出器の検出信号から布の布厚を検出する。次いで、検出された布厚に基づいて、ミシンモータを制御し、針棒を縫針（針）の先端が布に刺さる直前（例えば１ｍｍだけ上）の設定位置に移動させるミシンも知られている（特許文献２参照）。

特開平７－６６９号公報 特開２００９－２９１４１６号公報

しかしながら、上記特許文献２記載のミシンは、布の布厚を検出することにより、針の先端が実際の布厚に応じた位置とされるので、布の厚みが厚い場合でも薄い場合でも、針の先端が布に刺さる直前の設定位置に該針を停止させることができるが、針の先端は、布に刺さる直前の設定位置にのみ停止するので、設定位置よりも高い位置に針を停止するには、従来のように、はずみ車を手で回す必要があり、操作性が悪いという問題があった。

本発明は、上記問題を解決することを課題とし、はずみ車を手で回すことなく、ニーリフターやフットコントローラなどの操作部の操作量に応じて、上停止位置からの針棒の降下位置を自由に調節できるミシンを提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するため、ミシンとして、針棒の降下位置を調節するミシンであって、ミシン機枠に回転自在に支持される上軸と、針を保持し、前記上軸の回転により上下往復動する針棒と、前記上軸を正回転駆動する主モータと、前記上軸を正逆回転駆動する副モータと、前記上軸の回転を、前記主モータまたは前記副モータによる駆動に切り替える駆動切替部と、前記針棒の降下位置を調節するモードを選択可能なモード選択部と、前記針棒の降下位置を操作量によって指示する操作部と、前記モード選択部によって前記針棒の降下位置を調節するモードが選択された時に、前記駆動切替部により前記上軸の回転を前記副モータによる駆動に切り替える切替指令手段と、前記操作部の操作量に応じた回転位相と回転方向とで前記上軸を回転するように、前記副モータを駆動する駆動指令手段とを備え、前記駆動指令手段は、前記操作部の操作量を所定時間ごとに読み取る操作量読取手段と、前記操作量読取手段が読み取った前記操作量の経時的変化に基づいて前記副モータの駆動ステップ数と回転方向とを算出する算出手段とを含む、構成を採用する。

本発明のミシンの実施形態として、前記副モータは、ステッピングモータである、構成を採用し、また、前記上軸の回転位相を検出する回転位相検出器と、前記駆動切替部により前記上軸の回転を前記副モータによる駆動に切り替えた時に、前記回転位相検出器が検出した前記上軸の回転位相に基づいて前記針棒が所定の基準位置に停止するように、前記副モータにより前記上軸を回転する基準位置停止指令手段とをさらに備える、構成を採用する。

また、本発明の操作部の具体的実施形態として、前記操作部は、ニーリフターである、構成を採用し、また、前記操作部は、フットコントローラである、構成を採用する。
さらに、本発明のミシンの具体的実施形態として、縫製する布の厚みを計測する布厚計測手段と、前記布厚計測手段によって計測された布厚に基づいて前記布の上面までの高さを前記針棒の降下限界位置として前記駆動指令手段に設定する降下限界設定手段とをさらに備える、構成を採用する。

さらに、本発明のミシンの針棒降下位置調節方法として、正回転駆動する主モータまたは正逆回転駆動する副モータで上軸を回転することによって、針棒を上下往復動するミシンの針棒降下位置調節方法であって、通常の縫製モードが選択された時に、前記上軸に前記主モータを接続するステップと、前記針棒の降下位置を調節するモードが選択された時に、前記上軸に前記副モータを接続するステップと、前記上軸に前記副モータが接続された時に、前記針棒の降下位置を操作量によって指示する操作部の操作量を読み取るステップと、前記操作量を読み取るステップで読み取った操作量に応じた回転位相と回転方向とで前記上軸を回転するように、前記副モータの回転駆動を指令するステップとを備え、前記操作部の操作量を読み取るステップは、該操作部の操作量を所定時間ごとにサンプリングして前記操作量の経時的変化を求めるステップを含み、前記副モータの回転駆動を指令するステップは、前記操作量の経時的変化を求めるステップで求めた前記経時的変化に基づいて前記副モータの駆動ステップ数と回転方向とを算出するステップと、前記算出するステップで算出した駆動ステップ数と回転方向に応じて前記副モータを駆動制御するステップとを含む、構成を採用する。

さらに、本発明の針棒降下位置調節方法の具体的実施形態として、前記上軸に前記副モータが接続された時に、該上軸の回転位相を検出するステップと、前記回転位相を検出するステップで検出した前記上軸の回転位相に基づいて前記針棒が所定の基準位置に停止するように、前記副モータに該上軸の基準位置停止を指令するステップとをさらに備える、構成を採用し、また、縫製する布の厚みを計測するステップと、前記計測するステップで計測した布厚に基づいて前記布の上面までの高さを前記針棒の降下限界位置として設定するステップとをさらに備える、構成を採用し、また、前記針棒の降下位置を調節するモードが解除された時に、前記副モータを前記上軸から切断するステップをさらに備える、構成を採用する。

本発明のミシンおよびミシンの針棒降下位置調節方法は、正回転駆動する主モータまたは正逆回転駆動する副モータで上軸を回転することによって、針棒を上下往復動するミシンにおいて、通常の縫製モードが選択された時に、前記上軸に前記主モータを接続し、また、前記針棒の降下位置を調節するモードが選択された時に、前記上軸に前記副モータを接続し、前記上軸に前記副モータが接続された時に、前記針棒の降下位置を操作量によって指示する操作部の操作量を所定時間ごとに読み取り、読み取った前記操作量の経時的変化に基づいて前記副モータの駆動ステップ数と回転方向とを算出し、算出した駆動ステップ数と回転方向に応じて、前記上軸を回転するように、前記副モータを駆動することにより、作業者は、針棒の降下位置を調節する際に、はずみ車を手で回すことなく、操作部の操作量に応じて、針棒の降下位置を基準上停止位置から最降下点までの範囲内で自由に調節できる。

また、本発明のミシンおよびミシンの針棒降下位置調節方法は、縫製する布の厚みを計測し、前記計測された布厚に基づいて前記布の上面までの高さを前記針棒の降下限界位置として設定することにより、操作部の操作量が最大であっても、針の先端が布に突き刺さる降下限界位置以下に降下することがないので、前記布の厚みに関係なく、針棒の降下位置を基準上停止位置から降下限界位置まで安全に調節できる。

本発明の第１実施例であるミシンの外観を示す斜視図である。 本発明の第１実施例であるミシンの機構を示す透視図である。 本発明の第１実施例であるミシンの駆動切替部の構造を示す概念図であり、（ａ）は通常の駆動状態を示す全体図であり、（ｂ）はステッピングモータ駆動に切り替えた状態を示す部分図である。 本発明の第１実施例であるミシンのニーリフターの内部構造を示す図であり、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は要部平面図である。 本発明の第１実施例であるミシンの押え棒昇降機構を示す図であり、（ａ）は正面図および側面図、（ｂ）は（ａ）の要部Ｅ拡大図である。 本発明の第１実施例であるミシンの押え棒昇降機構を示す図である。 本発明の第１実施例であるミシンにおいて、布厚が異なる場合の押え棒と高さ検出センサの状態を示す図であり、（ａ）は厚物の厚さ、（ｂ）は中程度の厚さ、（ｃ）は薄物の厚さを示す図である。 本発明の第１実施例であるミシンの電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施例であるミシンの上軸の回転位相と回転方向を示す説明図である。 本発明の第１実施例であるミシンの制御プログラムの概要を示すフローチャートである。 本発明の第２実施例であるミシンの電気的構成を示すブロック図である。

つぎに、本発明のミシンについて、実施例として示した図面を参照して説明する。
以下の説明では、図１の斜視図でみて、縦方向を「上下」、左上から右下方向を「左右」、左下から右上方向を「前後」とし、また、図２の透視図でみて、縦方向を「上下」、左下から右上方向を「左右」、右下から左上方向を「前後」とする。

図１において、１はミシン本体であり、下方で左右方向に延びるベッド部２と、該ベッド部２の右端から立ち上がる脚柱部３と、該脚柱部３の上部からベッド部２に対向して左方へ延びるアーム部４と、該アーム部４の左端に設けられるヘッド部５とを備える。
図２において、１０は、前記ヘッド部５内で、針棒支持枠１１によって上下往復動および左右揺動可能に支持される針棒である。前記針棒１０の下端には、針１２が装着されている。

１５は前記アーム部４内を水平方向に横切り、機枠に回転可能に支持される上軸である。前記上軸１５の右端には、はずみ車１６が取り付けられ、該はずみ車１６は、前記脚柱部３の右端面から露出され、手で回動することができる。
前記上軸１５の回転運動は、前記上軸１５の左端に設けられたクランク機構１７により、前記針棒１０の上下往復運動に変換される。通常のミシンでは、前記上軸１５が１回転するときに、針棒１０は、上下方向に１往復する。
このように、前記上軸１５の回転位相は、前記針棒１０の上下位置に対応している。

前記上軸１５は、後述する動力伝達機構３０に接続され、ベッド部２の右方に配置される主モータ６または副モータ７のどちらかの回転駆動により回転される。
主モータ６は、ＤＣモータ等、縫製時に上軸１５を高速で回転駆動するモータである。
また、副モータ７は、ステッピングモータ等、上軸の回転位相を高精度で回転制御するモータであり、本実施例では、副モータは、ステッピングモータ７である。
図１において、８は、ベッド部２の上面に装着される針板である。前記針棒１０に装着される針１２は、針板８の針孔に挿通され、該針板８の下方に収容される後述する釜機構２１によって縫目が形成されるとともに、後述する布送り機構２２によって布が送られる。

２０は、前記ベッド２内を水平方向に横切り、機枠に回転可能に支持され、前記上軸１５と連動する下軸である。
前記下軸２０は、下糸ボビンを収容し、前記針板８の下方に設けられた釜機構２１を回転するとともに、布Ｎを前記送り歯１３によって前後方向に送るための布送り機構２２を駆動する。

前記上軸１５には、所定の歯数を有する上軸プーリ１８が取り付けられ、前記下軸２０には、該上軸プーリ１８と同数の歯数を有する下軸プーリ２３が取り付けられている。前記各プーリ１８および２３は、歯付きベルト２４によって連結されている。
前記上軸１５および下軸２０は、このように構成されたことにより、前記上軸１５が１回転すると、下軸２０も１回転し、針棒１０は、釜機構２１および布送り機構２２と同期して上下往復動する。

２５は、前記針棒１０の後方に位置する押え棒２６の下端に装着される押え足であり、該押え足２５は、図６に示すように、針板８の上面に載置される布Ｎを介在して針板８と対向する。
前記押え棒２６は、針板８に向かって垂直に延び、軸方向に上下動可能に機枠に支持され、該押え棒２６が上下動することにより、前記押え足２５は、針板８上の布Ｎに対して接離することができる。

図２において、３０は、前記主モータ６またはステッピングモータ７のどちらかによる回転駆動を前記上軸１５に伝達する動力伝達機構である。
前記動力伝達機構３０は、前記上軸１５の回転を主モータ６またはステッピングモータ７のどちらかに切り替える駆動切替部３１と、該駆動切替部３１による回転を該上軸１５に設けられた歯付きの従動プーリ３２に伝達する歯付きのモータベルト３３とを備え、該上軸１５は、主モータ６による正回転駆動またはステッピングモータ７による正逆回転駆動のどちらかによって回転される。

図３に示すように、前記駆動切替部３１は、前記主モータ６の回転軸６ａに固定された歯付きの駆動プーリ３５および従動ギア３６と、前記ステッピングモータ７の回転軸７ａに固定された駆動ギア３７と、機枠に固定された支持枠３８と、該支持枠３８に対して左右方向に摺動可能な摺動軸ユニット３９と、該摺動軸ユニット３９に回転可能、かつ軸方向の移動が規制される接続ギア４０と、該支持枠３８と該摺動軸ユニット３９との間に設けられたコイルばね４１と、該摺動軸ユニット３９を該コイルばね４１に抗して右方に移動させるソレノイド４２とを備える。
本実施例では、主モータ６の回転軸６ａは、駆動プーリ３５と常時接続されているが、主モータ６の回転軸６ａは、ステッピングモータ７の回転軸７ａと同様に、駆動プーリ３５と駆動時だけギア等で接続されるように構成されていても構わない。

図２において、４４は、前記針棒１０の上下方向位置を間接的に検出するために、前記アーム部４内に設けられ、上軸１５の回転位相（角度）を検出する回転位相検出器である。
前記回転位相検出器４４は、上軸１５と一体的に回転する複数枚の回転ディスク（図示せず）と、ミシン機枠側に設けられ、各回転ディスクの回転状態を光学的に検出する発光部と受光部を備える透過型光センサ（図示せず）とから構成されている。

図１において、４６は、レバー４７が前記ベッド部２の前面から手前側に突出するように設けられ、膝当て部４８がレバー４７から下方に９０度屈曲した形状をなすニーリフターである。
前記膝当て部４８は、作業者によって膝で押されると、レバー４７が回動し、図４に示すように、ミシン本体１内部に設けられたリンク機構４９を駆動することにより、該リンク機構４９に係合する操作量検出部であるポテンショメータ５０が回動してニーリフター４６の操作開始および操作量を検出する。
前記ニーリフター４６は、何も操作しない状態の最小位置（ＺＥＲＯ位置）から膝により操作して機械的に限界の最大位置（ＭＡＸ位置）まで回動できる。前記ニーリフター４６は、作業者が操作しない時に、リンク機構４９に掛け渡されたねじりばね（トーションばね）５１の付勢力により最小位置に戻るようになっている。

図５において、２７は、前記押え棒２６を上下方向に昇降させるために、押え昇降レバー５３を揺動させる押え棒駆動用ステッピングモータである。
前記押え棒駆動用ステッピングモータ２７の回転軸には、駆動歯車５４が取り付けられ、該ステッピングモータ２７の駆動力は、二重歯車５５を経て、カムディスク５６に伝達される。

前記カムディスク５６は、押え棒２６の軸と平行な表面を有し、該表面には、半径方向に拡大する螺旋状のカム溝５７が形成され、該カム溝５７には、前記押え昇降レバー５３に設けられた従動突起５８が摺動可能に係合する。
前記押え昇降レバー５３は、一端がピン５９により機枠に支持され、該ピン５９を基端に押え棒２６に対して略直交方向に延び、該押え昇降レバー５３の先端には、押え棒２６に摺動可能に嵌合するリング部６０が設けられている。

前記押え棒２６は、中央付近に押え棒抱き６５が取り付けられ、該押え棒抱き６５を座面として該押え棒２６に押えばね２８が嵌入されている。前記押えばね２８の上方からワッシャ６２が押え棒２６に嵌め込まれ、前記リング部６０は、該押えばね２８の上端に当接するワッシャ６２と係合する。
押えばね２８は、押え足２５が浮動の状態では押え昇降レバー５３の降下力によっては縮小しない程度にばね定数が高く設定されている。そのため、押え棒２６は、押えばね２８を介して押え棒抱き６５で押え付けられ、押え昇降レバー５３により降下する。
また、前記押え棒２６には、押え昇降レバー５３の先端に設けられたリング部６０の直上に、上げフランジ６１が取り付けられている。押え昇降レバー５３が振り上げられると、先端のリング部６０が上げフランジ６１を押し上げ、押え棒２６は上昇する。

押え棒２６の上昇および下降量は、高さ検出センサ２９により検出できる。前記高さ検出センサ２９は、スリット板２９ａと透過型光センサ２９ｂとから構成される。
図５（ｂ）に示すように、前記スリット板２９ａは、所定高さ範囲にわたって厚さ方向に貫通するスリット６６が形成され、該スリット板２９ａを挟んで発光部と受光部を備える透過型光センサ２９ｂがミシン機枠に取り付けられている。前記スリット板２９ａは、押え棒抱き６５に設けられ、押え棒２６の上下動方向と平行に延びている。
透過型光センサ２９ｂは、スリット板２９ａのスリット６６を透過する光を検出することによって、押え棒２６の高さ位置を検出可能であり、通過したスリット数をカウントすることによって押え棒２６の上昇量および下降量を検出することができる。

図１において、６８は、前記脚柱部３の前面に配置され、縫製作業に必要な各種の作業および機能、メッセージなどが表示される表示装置として後述する透明なタッチパネル６７が前面に積層される液晶ディスプレイである。
前記ヘッド部５の前面下部には、ミシンの始動および停止を指示するスタート・ストップスイッチ６９が設けられる。

本実施例のミシンは、図８のブロック図で示すように、制御系が構成されている。
ミシン本体１内には、制御装置７０が設けられ、制御装置７０は、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２およびＲＡＭ７３を含むマイクロコンピュータと、入力インターフェース７４と、出力インターフェース７５とを備えている。前記ＲＯＭ７２には、縫製動作を制御するための制御プログラムや、縫製動作に必要な縫目データ等の各種のデータが記憶されている。

前記入力インターフェース７４には、スタート・ストップスイッチ６９、回転位相検出器４４、高さ検出センサ２９、タッチパネル６７およびポテンショメータ（操作量検出部）５０が電気的に接続されている。
また、前記出力インターフェース７５には、主モータ６、ステッピングモータ７、押え棒駆動用ステッピングモータ２７、ソレノイド４２および液晶ディスプレイ６８が、それぞれ駆動回路７６～８０を介して接続されている。

つぎに、本実施例の使用態様と作用効果について説明する。
本実施例では、前記ニーリフター４６は、通常の縫製モードでは、押え棒２６の上下動を指示するのに対し、針棒１０の降下位置を調節するモードでは、針棒１０の降下を指示する操作部として機能する。

まず、通常の縫製モードについて説明する。
ミシンは、前記回転位相検出器４４により上軸１５が回転停止状態であることを条件に、ニーリフター４６を操作すると、前記押え足２５（押え棒２６）は、図５（ａ）に示す、針板８から上昇した解放位置と、図６に示す、針板８上の布Ｎの上面に当接して布Ｎを押え付ける押圧位置との間を昇降する。

詳細に説明すると、図１において、前記ニーリフター４６は、何も操作しない状態のＺＥＲＯ位置のとき、押え足２５は、図６に示すように、針板８上の布Ｎの上面に当接して布Ｎを押え付ける押圧位置にある。
前記押圧状態にある押え足２５から布Ｎを取り除くために、作業者が膝でニーリフター４６の膝当て部４８をＺＥＲＯ位置からＭＡＸ位置まで押し込むと、図４（ａ）に示すレバー４７は、矢印方向に回動する。前記レバー４７が回動すると、リンク機構４９は、ねじりばね５１に抗して反時計方向に揺動することにより、ポテンショメータ５０の時計方向の回動に変換され、ポテンショメータ５０は、ニーリフター４６の操作量に応じた電気信号を図８に示す制御装置７０の入力インターフェース７４に入力する。

前記制御装置７０は、前記電気信号に応じて、出力インターフェース７５から駆動回路７８を介して押え棒駆動用ステッピングモータ２７を駆動する。
図５（ａ）に示すように、前記押え棒駆動用ステッピングモータ２７が駆動されると、駆動歯車５４と二重歯車５５を介してカムディスク５６が反時計方向に回転する。カムディスク５６が回転すると、押え昇降レバー５３の従動突起５８は、従動するカム溝５７に応じてカムディスク５６の半径方向に縮小する。
前記カム溝５７が半径方向に縮小すると、従動突起５８は、針板８から離れるように上昇し、押え昇降レバー５３は、基端のピン５９を中心に押え棒２６との連結点を振り上げる。前記押え昇降レバー５３が振り上げられると、先端のリング部６０が押え棒２６に固定される上げフランジ６１を押し上げ、押え棒２６（押え足２５）は、上昇して開放位置となる。

その後、新たな布Ｎを針板８の上面に載置した後、作業者が膝当て部４８から膝を離すことにより、ニーリフター４６をＭＡＸ位置からＺＥＲＯ位置に戻すと、図４（ｂ）に示す、リンク機構４９は、ねじりばね５１の復元力によりポテンショメータ５０の回動（操作）量を最小に戻す。
前記ポテンショメータ５０は、ニーリフター４６の操作量に応じた電気信号を図８に示す制御装置７０の入力インターフェース７４に入力すると、該制御装置７０は、出力インターフェース７５から駆動回路７８を介して押え棒駆動用ステッピングモータ２７を駆動する。

押え棒駆動用ステッピングモータ２７が駆動されると、駆動歯車５４と二重歯車５５を介してカムディスク５６が時計方向に回転し、カムディスク５６が回転すると、押え昇降レバー５３の従動突起５８は、従動するカム溝５７に応じてカムディスク５６の半径方向に拡大し、カム溝５７が半径方向に拡大すると、従動突起５８は、針板８に近づくように降下する。
従動突起５８が降下すると、押え昇降レバー５３は、基端のピン５９を中心に押え棒２６との連結点を振り下げる。前記押え昇降レバー５３が振り下げられると、先端のリング部６０がワッシャ６２の上から押えばね２８を介して押え棒抱き６５を押し下げることにより、押え棒２６は降下し、該押え棒２６の降下により、図６に示すように、押え足２５は、針板８上の布Ｎの上面に当接して布Ｎを押え付ける押圧位置となる。

その後、作業者は、ヘッド部５に設けられるスタート・ストップスイッチ６９を操作すると、スタート・ストップスイッチ６９は、主モータ６の起動を指示する電気信号を図８に示す制御装置７０の入力インターフェース７４に入力する。
前記制御装置７０は、前記スタート・ストップスイッチ６９からの電気信号に応じて、出力インターフェース７５から駆動回路７６を介して主モータ６を駆動する。
図２に示すように、主モータ６が駆動されると、動力伝達機構３０を介して上軸１５を正回転させ、上軸１５は、上軸プーリ１８と下軸プーリ２３と歯付きベルト２４によって下軸２０を回転させる。これにより、上軸１５と連動する針棒１０は、釜機構２１および布送り機構２２と同期して作動し、布Ｎを送り歯１３により布送りするとともに、針１２により縫目を形成する。

つぎに、本実施例の針棒１０の降下位置を調節するモードについて図面を参照しながら説明する。
図９において、ミシンは、前記通常の縫製モードにおいて、主モータ６の回転駆動によって針棒１０（針１２）が上位置に停止した状態にある場合、上軸１５の回転位相は、回転位相検出器４４により検出され、針棒１０の上死点を０°とすると、上停止位置Ｕの範囲は、約３０°から７０°の間（ハッチングで示す）であり、また、針１２の先端が針板８の針孔を挿通する直前の上軸１５の回転位相である最降下点Ｄは、１００°付近である。

針棒１０の降下位置を調節するモードにおいて、制御装置７０は、図１０に概略がフローチャートで示されるプログラムに基づいて、回転位相検出器４４から入力インターフェース７４に入力される信号により、ミシンが停止中であると判断する（ステップＳ１；ＹＥＳ）と、モード選択部であるタッチパネル６７から入力インターフェース７４に入力される信号により、「針棒降下位置調節モード」が有効か否かを「針棒降下が有効？」で判断し、有効でない（ステップＳ２；ＮＯ）ときは、ステッピングモータ７が接続されているか否かを「フラグが１か？」で判断し、初期状態では、「通常の縫製モード」が選択されている時であるので、フラグが１でないと判断され（ステップＳ４；ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。

その後、作業者がタッチパネル６７に表示されるモード選択画面を操作して、「針棒降下位置調節モード」キーにタッチすると、「針棒降下位置調節モード」が有効であると「針棒降下が有効？」で判断する（ステップＳ２；ＹＥＳ）と、当該処理が一巡目であるか否かを「フラグが０？」で判断し、一巡目であると判断する（ステップＳ３；ＹＥＳ）と、制御装置７０は、出力インターフェース７５から駆動回路７９を介してソレノイド４２を駆動することにより、後述する「ステッピングモータ接続処理」を行う（ステップＳ６）。
このように、ステップＳ２の「針棒降下有効？」で有効と判断され、針棒の降下位置を調整するモードが選択されることで、ステッピングモータ接続処理が行われる（切替指令手段）。

「ステッピングモータ接続処理」は、図３（ａ）に示す駆動切替部３１において、ソレノイド４２が駆動されると、図３（ｂ）に示すように、支持枠３８に対して左右方向に摺動可能な摺動軸ユニット３９は、コイルばね４１に抗して右方に移動させる。前記摺動軸ユニット３９の移動に伴い、接続ギア４０も右方に移動することにより、ステッピングモータ７の回転軸７ａに取り付けられる駆動ギア３７は、接続ギア４０を介して主モータ６の回転軸６ａに取り付けられる従動ギア３６に接続される。
前記回転軸６ａには、上軸１５を回転するモータベルト３３に動力を伝達する駆動プーリ３５が取り付けられているので、主モータ６が停止状態であっても、ステッピングモータ７を駆動することにより上軸１５を回転することができる。

前記「ステッピングモータ接続処理」が完了すると、針棒１０の停止位置を予め設定される針棒基準位置に修正する必要がある。
このために、回転位相検出器４４は、図９に示すように、上停止位置Ｕに停止した上軸１５の回転位相に応じた電気信号を制御装置７０の入力インターフェース７４に入力すると、該制御装置７０は、出力インターフェース７５から駆動回路７７を介してステッピングモータ７を駆動することにより、「針棒基準位置停止」（「基準位置停止指令手段」として機能する。）を指令する（ステップＳ７）。
前記「針棒基準位置停止」の指令において、後述する「駆動ステップ数と回転方向の算出」（ステップＳ１３）と同様に、回転位相検出器４４により検出される上停止位置Ｕの回転位相（約３０°～約７０°）と基準上停止位置Ｓの回転位相（３０°）との差分を求め、前記ステッピングモータ７は、動力伝達機構３０を介して上軸１５を正逆回転し、上軸１５を図９に示す基準上停止位置Ｓ（３０°）に正確に停止させることにより、針棒１０を針棒基準位置に停止させることができる。

前記「針棒基準位置停止」が完了すると、針板８上に載置された布Ｎの布厚を計測する「布厚計測」（「布厚計測手段」として機能する。）を行う（ステップＳ８）。
前記「布厚計測」において、制御装置７０は、出力インターフェース７５から駆動回路７８を介して押え棒駆動用ステッピングモータ２７を駆動する。

図５（ａ）に示すように、押え棒駆動用ステッピングモータ２７が駆動されると、駆動歯車５４と二重歯車５５を介してカムディスク５６が時計方向に回転し、カムディスク５６が回転すると、押え昇降レバー５３の従動突起５８は、従動するカム溝５７に応じてカムディスク５６の半径方向に拡大し、カム溝５７が半径方向に拡大すると、従動突起５８は、針板８に近づくように降下する。
従動突起５８が降下すると、押え昇降レバー５３は、基端のピン５９を中心に押え棒２６との連結点を振り下げる。前記押え昇降レバー５３が振り下げられると、先端のリング部６０がワッシャ６２の上から押えばね２８を介して押え棒抱き６５を押し下げることにより、押え棒２６は降下し、該押え棒２６の降下により、押えばね２８を所定の圧縮力で押圧したときの布Ｎに応じた布厚は、図７（ａ）～（ｃ）に示すように、ｈ１～ｈ３として表され、高さ検出センサ２９によって押え棒２６の降下量を検出することによって算出することができる。

前記「布厚計測」が完了すると、針棒１０を針棒基準位置から最大限降下させても、針１２が針板８上に載置された布Ｎと干渉しないように、「針棒の降下限界設定」（「降下限界設定手段」として機能する。）を行う（ステップＳ９）。
図９に示すように、前記「針棒の降下限界設定」は、針棒１０の最大降下位置として、針板８上に布Ｎが載置されていない場合を上軸１５の回転位相で最降下点Ｄ（１００°）とし、針板８上に布Ｎを載置した場合は、上軸１５の回転位相で布Ｎの厚さｈに相当する位相分を１００°から差し引くことにより降下限界位置Ｈを設定する。

前記「針棒の降下限界設定」が完了すると、一巡目の準備作業が終了したことが判るように、フラグを１に（ステップＳ１０）しておく。
その後、操作量検出部であるポテンショメータ５０から入力インターフェース７４に入力される操作量に応じた電気信号の有無により、作業者が操作部であるニーリフター４６を操作したかを判断し、ポテンショメータ５０からの操作量に応じた電気信号がない場合（ステップＳ１１；ＮＯ）は、ステップＳ１に戻る。

再び、ミシンが停止中であると判断する（ステップＳ１；ＹＥＳ）と、「針棒降下位置調節モード」のままであるから、「針棒降下位置調節モード」が有効であると判断する（ステップＳ２；ＹＥＳ）と、つぎに、当該処理が一巡目であるか否かを判断するために「フラグが０？」を判断し、一巡目でない（フラグが１）と判断する（ステップＳ３；ＮＯ）と、ステップＳ１１までスルーする。

ここで、作業者がニーリフター４６を操作し、ポテンショメータ５０からの操作量に応じた電気信号がある（ステップＳ１１；ＹＥＳ）と、制御装置７０は、ポテンショメータ５０から入力インターフェース７４に入力される操作量の経時的変化に応じた電気信号を所定時間間隔でサンプリングする「操作量読取」（「操作量読取手段」として機能する。）（ステップＳ１２）を行う。
前記「操作量読取」により、操作量の経時的変化である今回の操作量と前回の操作量との差分を求め、求めた差分が正であれば正回転方向に差分に相当する駆動ステップ数となり、また、前記差分が負であれば逆回転方向に差分に相当する駆動ステップ数となるように、ステッピングモータ７の駆動ステップ数と回転方向を算出する「駆動ステップ数と回転方向の算出」（ステップＳ１３）を行う。

前記「駆動ステップ数と回転方向の算出」が完了すると、制御装置７０は、出力インターフェース７５から駆動回路７７を介してステッピングモータ７を駆動することにより、「ステッピングモータ駆動制御処理」（「駆動制御手段」として機能する。）を行う（ステップＳ１４）。
前記「ステッピングモータ駆動制御処理」において、前記ステッピングモータ７は、前記算出された回転方向に、前記算出された駆動ステップ数だけ回転駆動することにより、前記ステッピングモータ７は、動力伝達機構３０を介して上軸１５を、図９に示す基準上停止位置Ｓと最降下点Ｄ（降下限界位置Ｈ）の間の範囲α内で回転し、ニーリフター４６の操作量に応じた降下位置に針棒１０を停止させることができる。
なお、「操作量読取手段」、「算出手段」および「駆動制御手段」は、「駆動指令手段」として機能する。

針棒１０の降下位置を調節する作業が終了した場合には、モード選択部であるタッチパネル６７から「通常の縫製モード」を選択すると、入力インターフェース７４に入力される信号により、「針棒降下位置調節モード」が有効か否かを「針棒降下が有効？」で判断し、有効でない（ステップＳ２；ＮＯ）ので、「針棒降下位置調節モード」が解除された時であることが判断できる。
上記「針棒降下位置調節モード」が解除された時は、ステッピングモータ７が接続されているか否かを「フラグが１か？」で判断すると、フラグは１である（ステップＳ４；ＹＥＳ）ので、ステッピングモータ７を駆動切替部３１によって上軸１５から切断（ステップＳ５）し、フラグを０に（ステップＳ１５）した後、ステップＳ１に戻る。

以上、説明したように、ニーリフター４６は、針棒降下位置調節モードが選択されている時だけ、針棒１０の降下位置を指示する操作部として機能し、通常の縫製モードでは、ニーリフター４６は、押え棒２６の昇降動作を指示する機能を有する。

つぎに、第１実施例の操作部をニーリフター４６からフットコントローラに変更した実施例について説明する。
本実施例については、第１実施例と同一の構成部分には同一の符号を付して図示することで詳しい説明を省略し、相違点を中心に説明する。

図１１において、７０は、ミシン本体１内に設けられる制御装置であり、制御装置７０は、第１実施例と同様に、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２およびＲＡＭ７３を含むマイクロコンピュータと、入力インターフェース７４と、出力インターフェース７５とを備えている。

前記入力インターフェース７４には、回転位相検出器４４、高さ検出センサ２９、ポテンショメータ５０、タッチパネル６７および操作部であるフットコントローラの可変抵抗器（操作量検出部）９０が電気的に接続されている。
また、前記出力インターフェース７５には、第１実施例と同様の機器が接続されている。

つぎに、本実施例の使用態様と作用効果について説明する。
本実施例では、前記フットコントローラは、通常の縫製モードでは、主モータ６の駆動速度を指示するのに対し、針棒１０の降下位置を調節するモードでは、針棒１０の降下を指示する操作部として機能する。

まず、通常の縫製モードについて説明する。
ミシンは、前記回転位相検出器４４により上軸１５が回転停止状態であることを条件に、フットコントローラを操作すると、主モータ６は、該フットコントローラの踏み込み量に応じて駆動速度を変化させる。

詳細に説明すると、作業者は、フットコントローラを踏み込みミシンを起動させると、フットコントローラの可変抵抗器９０は、踏み込み量に応じた電気信号を図１１に示す制御装置７０の入力インターフェース７４に入力する。
前記制御装置７０は、前記可変抵抗器９０からの電気信号に応じて、出力インターフェース７５から駆動回路７６を介して主モータ６を駆動し、可変抵抗器９０からの電気信号に応じた速度で主モータ６を回転駆動する。

つぎに、本実施例の針棒１０の降下位置を調節するモードについて説明すると、本実施例では、第１実施例におけるニーリフター４６（操作部）のポテンショメータ５０（操作量検出部）がフットコントローラの可変抵抗器９０に置き換わっただけである。

このため、本実施例では、第１実施例で説明した図１０のフローチャートにおいて、ステップＳ１１およびステップＳ１２を除き、同様にミシンの制御が行われる。
すなわち、ステップＳ１１で、操作量検出部である可変抵抗器９０から入力インターフェース７４に入力される操作量に応じた電気信号の有無により、作業者が操作部であるフットコントローラを踏み込んだかを判断し、踏み込んだ場合は、ステップＳ１２へ進み、また、踏み込まれていない場合は、ステップＳ１に戻る。
つぎに、ステップＳ１２で、制御装置７０は、フットコントローラの可変抵抗器９０から入力インターフェース７４に入力される操作量の経時的変化に応じた電気信号を所定時間間隔でサンプリングする「操作量読取」を行い、ステップＳ１３に進む。

以上、説明したように、フットコントローラは、針棒降下位置調節モードが選択されている時だけ、針棒１０の降下位置を指示する操作部として機能し、通常の縫製モードでは、フットコントローラは、主モータ６の駆動速度を指示する機能を有する。
その他の効果は、第１実施例と同様である。

本発明のミシンおよびミシンの針棒降下位置調節方法は、作業者が針棒の降下位置を調節する際に、はずみ車を手で回すことなく、ニーリフターやフットコントローラなどの操作部の操作量に応じて、針棒の降下位置を基準上停止位置から最降下点（降下限界位置）までの範囲内で自由に調節できるので、縫い始めにおける布への針落ち点の確認などを容易に行うことができ、特に刺しゅう用ミシン等に適用して有利なものである。

ｈ（ｈ１～ｈ３）布厚
Ｄ 最降下点
Ｈ 降下限界位置
Ｎ 布
Ｓ 基準上停止位置
Ｕ 上停止位置
１ ミシン本体
２ ベッド部
３ 脚柱部
４ アーム部
５ ヘッド部
６ 主モータ
６ａ，７ａ 回転軸
７ ステッピングモータ（副モータ）
８ 針板
１０ 針棒
１１ 針棒支持枠
１２ 針
１３ 送り歯
１５ 上軸
１６ はずみ車
１７ クランク機構
１８ 上軸プーリ
２０ 下軸
２１ 釜機構
２２ 布送り機構
２３ 下軸プーリ
２４ 歯付きベルト
２５ 押え足
２６ 押え棒
２７ 押え棒駆動用ステッピングモータ
２８ 押えばね
２９ 高さ検出センサ
２９ａ スリット板
２９ｂ 透過型光センサ
３０ 動力伝達機構
３１ 駆動切替部
３２ 従動プーリ
３３ モータベルト
３５ 駆動プーリ
３６ 従動ギア
３７ 駆動ギア
３８ 支持枠
３９ 摺動軸ユニット
４０ 接続ギア
４１ コイルばね
４２ ソレノイド
４４ 回転位相検出器
４６ ニーリフター
４７ レバー
４８ 膝当て部
４９ リンク機構
５０ ポテンショメータ（操作量検出部）
５１ ねじりばね
５３ 押え昇降レバー
５４ 駆動歯車
５５ 二重歯車
５６ カムディスク
５７ カム溝
５８ 従動突起
５９ ピン
６０ リング部
６１ 上げフランジ
６２ ワッシャ
６５ 押え棒抱き
６６ スリット
６７ タッチパネル（モード選択部）
６８ 液晶ディスプレイ
６９ スタート・ストップスイッチ
７０ 制御装置
７１ ＣＰＵ
７２ ＲＯＭ
７３ ＲＡＭ
７４ 入力インターフェース
７５ 出力インターフェース
７６～８０ 駆動回路
９０ 可変抵抗器（操作量検出部）

Claims (10)

1. 針棒の降下位置を調節するミシンであって、
   ミシン機枠に回転自在に支持される上軸と、
   針を保持し、前記上軸の回転により上下往復動する針棒と、
   前記上軸を正回転駆動する主モータと、
   前記上軸を正逆回転駆動する副モータと、
   前記上軸の回転を、前記主モータまたは前記副モータによる駆動に切り替える駆動切替部と、
   前記針棒の降下位置を調節するモードを選択可能なモード選択部と、
   前記針棒の降下位置を操作量によって指示する操作部と、
   前記モード選択部によって前記針棒の降下位置を調節するモードが選択された時に、前記駆動切替部により前記上軸の回転を前記副モータによる駆動に切り替える切替指令手段と、
   前記操作部の操作量に応じた回転位相と回転方向とで前記上軸を回転するように、前記副モータを駆動する駆動指令手段とを備え、
   前記駆動指令手段は、前記操作部の操作量を所定時間ごとに読み取る操作量読取手段と、前記操作量読取手段が読み取った前記操作量の経時的変化に基づいて前記副モータの駆動ステップ数と回転方向とを算出する算出手段とを含む、ミシン。
2. 前記副モータは、ステッピングモータである、請求項１に記載のミシン。
3. 前記上軸の回転位相を検出する回転位相検出器と、
   前記駆動切替部により前記上軸の回転を前記副モータによる駆動に切り替えた時に、前記回転位相検出器が検出した前記上軸の回転位相に基づいて前記針棒が所定の基準位置に停止するように、前記副モータにより前記上軸を回転する基準位置停止指令手段とをさらに備える、請求項１または２に記載のミシン。
4. 前記操作部は、ニーリフターである、請求項１～３のいずれかに記載のミシン。
5. 前記操作部は、フットコントローラである、請求項１～３のいずれかに記載のミシン。
6. 縫製する布の厚みを計測する布厚計測手段と、
   前記布厚計測手段によって計測された布厚に基づいて前記布の上面までの高さを前記針棒の降下限界位置として前記駆動指令手段に設定する降下限界設定手段とをさらに備える、請求項１～５のいずれかに記載のミシン。
7. 正回転駆動する主モータまたは正逆回転駆動する副モータで上軸を回転することによって、針棒を上下往復動するミシンの針棒降下位置調節方法であって、
   通常の縫製モードが選択された時に、前記上軸に前記主モータを接続するステップと、
   前記針棒の降下位置を調節するモードが選択された時に、前記上軸に前記副モータを接続するステップと、
   前記上軸に前記副モータが接続された時に、前記針棒の降下位置を操作量によって指示する操作部の操作量を読み取るステップと、
   前記操作量を読み取るステップで読み取った操作量に応じた回転位相と回転方向とで前記上軸を回転するように、前記副モータの回転駆動を指令するステップとを備え、
   前記操作部の操作量を読み取るステップは、該操作部の操作量を所定時間ごとにサンプリングして前記操作量の経時的変化を求めるステップを含み、
   前記副モータの回転駆動を指令するステップは、前記操作量の経時的変化を求めるステップで求めた前記経時的変化に基づいて前記副モータの駆動ステップ数と回転方向とを算出するステップと、前記算出するステップで算出した駆動ステップ数と回転方向に応じて前記副モータを駆動制御するステップとを含む、ミシンの針棒降下位置調節方法。
8. 前記上軸に前記副モータが接続された時に、該上軸の回転位相を検出するステップと、
   前記回転位相を検出するステップで検出した前記上軸の回転位相に基づいて前記針棒が所定の基準位置に停止するように、前記副モータに該上軸の基準位置停止を指令するステップとをさらに備える、請求項７に記載のミシンの針棒降下位置調節方法。
9. 縫製する布の厚みを計測するステップと、
   前記計測するステップで計測した布厚に基づいて前記布の上面までの高さを前記針棒の降下限界位置として設定するステップとをさらに備える、請求項７または８に記載のミシンの針棒降下位置調節方法。
10. 前記針棒の降下位置を調節するモードが解除された時に、前記副モータを前記上軸から切断するステップをさらに備える、請求項７～９のいずれかに記載のミシンの針棒降下位置調節方法。

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