JPH08215468A

JPH08215468A - ミシン

Info

Publication number: JPH08215468A
Application number: JP7021797A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Murata; 邦彦村田; Hideo Kawaguchi; 秀夫河口
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1995-02-09
Filing date: 1995-02-09
Publication date: 1996-08-27
Also published as: CN1136610A; CN1045802C; US5660129A

Abstract

(57)【要約】【目的】加工布の状態に関わらず、上軸と下軸との回
転を良好に同期させることができるミシンを提供するこ
とである。【構成】通常、電子制御回路３１は、上軸駆動モータ
１５および下軸駆動モータ１９への入力電圧を制御し
て、上軸１３および下軸１７の回転速度を目標速度に調
整している。そこで、エンコーダ２１によって検出され
る上軸１３の速度が所定値以上になったとき、トルク検
出器２５によって上軸１３の出力トルクを検出し、その
検出した出力トルクの変動が大きい場合、つまり、縫針
５および針棒３を介して上軸１３に加わる抵抗が急激に
増加した場合、補正マップに基づいて、上軸トルクの増
加量に応じて増加する下軸速度補正量で、下軸１７の目
標速度を減少補正し、その下軸１７の回転速度を上軸１
３の回転速度に同期させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、針棒と釜（糸輪捕捉
器）との連動によって縫目を形成するミシンに関し、特
に、針棒と釜とを個々の駆動手段で駆動するミシンに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、上軸の回転に応じて上下動す
る針棒と、下軸と一体に回転する釜との連動によって縫
目を形成するミシンが知られている。この種のミシンで
は、針棒を下降させることにより上糸をベッド内に挿入
し、続いて針棒を上昇させると共に釜の回転により上糸
を捕捉して縫目を形成している。また、この種のミシン
としては、上軸を直接モータで駆動すると共に、下軸に
プーリなどを介して上軸の回転を伝達するものが考えら
れている。この場合、上軸と下軸とが同期して回転し、
上記縫目を良好に形成することができる。

【０００３】近年、この種のミシンでは、デザインの自
由度を増加させたり、ミシン機枠をコンパクトに設計し
たりするため、上軸と下軸とを個々のモータで駆動する
ことが考えられている。この場合、上軸の回転と下軸の
回転とを同期させる必要がある。そこで、上軸の回転速
度をエンコーダなどで検出し、検出された回転速度に応
じて下軸用モータを制御するミシンが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
して上軸の回転と下軸の回転とを同期させる場合、次の
ような課題が発生する。すなわち、加工布に折り返し部
分や段部があると、縫針に加わる抵抗が増加し、上軸の
回転速度が低下する。すると、下軸の回転速度も上軸と
同様に低下するように、下軸用モータが制御されるので
あるが、ミシンの高速運転時にはその追従性が悪くな
る。この場合、上軸と下軸との回転の同期がとれず、加
工布に縫目が良好に形成されない可能性もある。

【０００５】そこで、本発明は、加工布の状態に関わら
ず上軸と下軸との回転を良好に同期させることのできる
ミシンを提供することを目的としてなされた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達するために
なされた請求項１記載の発明は、針棒を上下動させる上
軸を駆動する上軸駆動手段と、釜を回転させる下軸を駆
動する下軸駆動手段と、上記上軸の回転速度を検出する
上軸速度検出手段と、該検出された上記上軸の回転速度
に基づいて上記下軸駆動手段を制御し、上記下軸の回転
速度を調整する制御手段と、を備えたミシンにおいて、
上記上軸駆動手段が出力するトルクを検出する上軸トル
ク検出手段と、該検出されたトルクに基づき、上記制御
手段による上記下軸駆動手段の制御量を補正する補正手
段と、を設けたことを特徴としている。

【０００７】請求項２記載の発明は、上記補正手段が、
上記上軸速度検出手段にて検出された上記上軸の回転速
度が所定値以上のときのみ、上記制御量の補正を行うこ
とを特徴とする請求項１記載のミシンを要旨としてい
る。請求項３記載の発明は、上記補正手段が、上記上軸
速度検出手段にて検出された上記上軸の回転速度と、上
記上軸トルク検出手段にて検出された上記トルクとに基
づいて、上記トルクと上記制御量の補正量との対応関係
を修正することを特徴とする請求項１または２記載のミ
シンを要旨としている。

【０００８】請求項４記載の発明は、上記上軸駆動手段
がモータであり、上記上軸トルク検出手段が上記モータ
のコイルを流通する電流量に基づいて上記トルクを検出
することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のミ
シンを要旨とする。

【０００９】

【作用および発明の効果】このように構成された請求項
１記載の発明では、上軸速度検出手段は上軸の回転速度
を検出し、制御手段はその回転速度に基づいて下軸駆動
手段を制御して、下軸の回転速度を調整する。また、上
軸トルク検出手段は上軸駆動手段が出力するトルクを検
出し、補正手段はそのトルクに基づき上記下軸駆動手段
の制御量を補正する。

【００１０】ここで、上記トルクは上軸の回転速度変化
を予想する上できわめて有効なパラメータである。例え
ば、縫針に加わる抵抗が増加すると、上記トルクも増加
し、続いて上軸の回転速度が低下する。逆に、縫針に加
わる抵抗が低下すると、上記トルクも低下し、続いて上
軸の回転速度が増加する。そこで、補正手段は上記トル
クに基づいて上軸の回転速度変化を予想し、その予想に
基づいて制御手段による下軸駆動手段の制御量を補正す
るのである。

【００１１】このため、本発明では、下軸の回転速度を
上軸の回転速度変化に対しきわめて追従性よく制御する
ことができる。従って、折り返し部分や段部の有無など
の加工布の状態に関わらず、上軸と下軸との回転を良好
に同期させることができる。請求項２記載の発明では、
上記補正手段が、上軸の回転速度が所定値以上のときの
み、上記制御量の補正を行う。上軸の回転速度が低いと
きは、上記補正を行わなくても、下軸の回転速度を上軸
の回転速度変化に比較的良好に追従させることができ
る。そこで、このような場合には、上記補正手段による
補正を行わないのである。このため、下軸駆動手段の制
御処理を簡略化することができる。

【００１２】従って、本発明では、請求項１記載の発明
の効果に加えて、下軸駆動手段の制御処理を簡略化し、
当該処理に関わる装置を小型化したり、当該処理の処理
速度を迅速化したりすることができるといった効果が得
られる。請求項３記載の発明では、上記補正手段が、上
軸の回転速度と上記トルクとに基づいて、上記トルクと
上記制御量の補正量との対応関係を修正する。このた
め、その対応関係をより実際のミシンの状態に即したも
のとすることができ、上軸の回転速度変化を一層正確に
予想することができる。

【００１３】従って、本発明では、請求項１または２記
載の発明の効果に加えて、下軸の回転速度を一層追従性
よく制御して、上軸と下軸との回転を一層良好に同期さ
せることができるといった効果が得られる。請求項４記
載の発明では、上軸駆動手段がモータであり、上軸トル
ク検出手段はそのモータのコイルを流通する電流量に基
づいて上記トルクを検出する。モータのコイルを流通す
る電流量は、きわめて簡単な構成を介して検出すること
ができる。このため、本発明の上軸トルク検出手段は、
その構成をきわめて簡略化することができる。

【００１４】従って、本発明では、請求項１〜３の何れ
かに記載の発明の効果に加えて、ミシンの構成を一層簡
略化して、その製造コストを低減すると共に小型化する
ことができるといった効果が得られる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面と共に説明す
る。図１は、実施例のミシン１を表す概略構成図であ
る。ミシン１のヘッド部１ａには針棒３が上下に摺動自
在に配設され、その先端に縫針５が取り付けられてい
る。また、ヘッド部１ａの下に配設されるミシン１のベ
ッド部１ｂには、縫針５と共にベッド部１ｂ内に挿入さ
れた上糸（図示せず）を捕捉して縫目を形成する釜７が
配設されている。

【００１６】針棒３は、クランク１１を介して上軸１３
の一端に接続され、上軸１３の回転に応じて上下動す
る。また、上軸１３の他端は上軸駆動手段としての上軸
用モータ１５に接続され、この上軸用モータ１５によっ
て上軸１３が回転駆動される。釜７は下軸１７の一端に
接続され、その下軸１７の他端は下軸駆動手段としての
下軸用モータ１９に接続されている。このため、下軸用
モータ１９の回転が下軸１７を介して釜７に伝達され
る。また、各モータ１５，１９には、各々の所定回転角
毎にパルス信号を発生するエンコーダ２１，２３が個々
に設けられ、更に、上軸用モータ１５には、そのコイル
を流通する電流量に基づき上軸用モータ１５の出力トル
クを検出する上軸トルク検出手段としてのトルク検出器
２５が設けられている。なお、エンコーダ２１が発生す
るパルスの間隔に基づき、上軸１３の回転速度（以下、
上軸速度という）を検出することができる。すなわち、
エンコーダ２１は上軸速度検出手段に相当する。また、
同様に、エンコーダ２３を介して下軸１７の回転速度
（以下、下軸速度という）を検出することができる。

【００１７】次に、エンコーダ２１，２３およびトルク
検出器２５からの信号は、電子制御回路３１に入力され
ている。電子制御回路３１は、各種演算処理を実行する
ＣＰＵ（セントラルプロセシングユニット）３１ａ，後
述の上下軸駆動処理などの種々のプログラムを記憶した
ＲＯＭ（リードオンリメモリ）３１ｂ，各種検出信号な
どのデータを一次的に記憶する書換え可能なＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）３１ｃ，各種データの入出力を
行うインタフェース（Ｉ／Ｆ）３１ｄ，およびＣＰＵ３
１ａ，ＲＯＭ３１ｂ，ＲＡＭ３１ｃ，インタフェース３
１ｄを電気的に接続して信号の入出力を可能にするバス
３１ｆを主要部として構成されるマイクロコンピュータ
である。

【００１８】電子制御回路３１には、エンコーダ２１，
２３およびトルク検出器２５からの信号の他、ミシン１
の図示しない操作パネルに設けられた速度設定器３３お
よび起動・停止スイッチ３５からの信号などが入力され
ている。そして、電子制御回路３１は、これらの信号に
基づき、駆動回路３７，３９を介して各モータ１５，１
９を個々に駆動制御する上下軸駆動処理を実行する。以
下、この上下軸駆動処理について、図２，図３を用いて
説明する。

【００１９】図２は、上下軸駆動処理を表すフローチャ
ートである。なお、電子制御回路３１は、起動・停止ス
イッチ３５がＯＮ（起動）となるとこの処理を開始す
る。処理を開始すると、先ず、Ｓ０１でエンコーダ２１
を介して上軸速度を読み込む。続くＳ０３では、上軸１
３の目標速度を速度設定器３３の設定状態に基づいて設
定すると共に、下軸１７の目標速度をＳ０１で検出した
上軸速度に応じて設定する。ここで、上軸１３および下
軸１７の目標速度が設定されると、電子制御回路３１
は、図示しない他のルーチンにより、各モータ１５，１
９への入力電圧を制御して各軸１３，１７の回転速度を
上記目標速度に調整する。

【００２０】Ｓ０３の次はＳ０５へ移行し、Ｓ０１で検
出した上軸速度が所定値以上であるか否かを判断する。
所定値未満のとき（ＮＯ）は前述のＳ０１へ、所定値以
上のとき（ＹＥＳ）は続くＳ０７へ移行する。Ｓ０７で
は、トルク検出器２５を介して上軸用モータ１５の出力
トルク（以下、上軸トルクという）を読み込む。続くＳ
０９では、読み込んだ出力トルクに基づき、出力トルク
の変動が大きいか否かを判断する。ここでは、例えば、
前回の処理で読み込んだ出力トルクと今回読み込んだ出
力トルクとの比が、１を中心とする所定範囲に収まらな
いとき、出力トルクの変動が大きい（ＹＥＳ）と判断す
る。

【００２１】出力トルクの変動が小さいとき（Ｓ０９：
ＮＯ）は前述のＳ０１へ移行し、大きいとき（Ｓ０９：
ＹＥＳ）はＳ１１へ移行する。Ｓ１１では、図３に例示
する補正マップに基づき、Ｓ０３で設定した下軸１７の
目標速度を補正する。すなわち、例えば、上軸トルクが
増加したということは、縫針５および針棒３を介して上
軸１３に加わる抵抗が増加したことを示唆しており、こ
の場合、上軸速度が急激に低下することが予想される。
そこで、図３に例示するように、上軸トルクの増加量に
応じて増加する下軸速度補正量で、Ｓ０３にて算出した
下軸１７の目標速度を減少補正する。また、上軸トルク
が減少したときは、図３と同様の補正マップで得られる
下軸速度補正量で下軸１７の目標速度を増加補正する。

【００２２】続くＳ１３では、エンコーダ２１および２
３を介して上軸速度および下軸速度を読み込み、Ｓ１５
へ移行して、上軸１３と下軸１７とが同期したか否かを
判断する。同期したとき（ＹＥＳ）は前述のＳ０７へ移
行し、同期していないときは続くＳ１７へ移行する。Ｓ
１７では図３に例示した補正マップを修正して、前述の
Ｓ１１へ移行する。Ｓ０３，Ｓ１３で読み込んだ上軸速
度とＳ０７で読み込んだ上軸トルクとの対応関係などに
基づき、上軸トルクと上軸速度の変化量の対応関係、延
いては、上軸トルクと適切な下軸速度補正量との対応関
係を算出することができる。そこで、Ｓ１７では、この
対応関係に基づき補正マップを修正するのである。

【００２３】このように、Ｓ１１〜Ｓ１７の処理を繰り
返しながら補正マップを修正して行くと、下軸１７の目
標速度をＳ１１で適切に補正することができるようにな
る。すると上軸１３と下軸１７が同期し、Ｓ１５にて肯
定判断してＳ０７へ移行する。そして、大きなトルク変
動が依然として続いていれば（Ｓ０９：ＹＥＳ）Ｓ１１
〜Ｓ１７の処理を繰り返し、大きなトルク変動が収束し
ていれば（Ｓ０９：ＮＯ）そのままＳ０１へ移行する。
また、その後も大きなトルク変動がなければ、Ｓ０１〜
Ｓ０９の処理を繰り返す。すなわち、Ｓ０３にて設定し
た下軸１７の目標速度を、補正せずにそのまま使用す
る。

【００２４】このように、本実施例のミシン１では、上
軸トルクに基づいて下軸１７の目標速度を補正している
ので、下軸速度を上軸速度の変化にきわめて追従性よく
制御することができる。従って、折り返し部分や段部の
有無などの加工布の状態に関わらず、上軸１３と下軸１
７との回転を良好に同期させることができる。しかも、
本実施例では、Ｓ１７へ移行したとき上軸トルクと上軸
速度の変化量との対応関係などに基づいて補正マップを
修正している。このため、補正マップをより実際のミシ
ン１の状態に即したものとすることができ、上軸速度の
変化を一層正確に予想することができる。従って、下軸
速度の追従性を更に向上させて、上軸１３と下軸１７と
の回転を一層良好に同期させることができる。

【００２５】また、本実施例では、上軸速度が所定値未
満のとき（Ｓ０５：ＮＯ）は、Ｓ０３にて算出した目標
速度をそのまま使用している。これは、上軸速度が低い
ときは、上記補正を行わなくても、下軸速度を上軸速度
の変化に比較的良好に追従させることができからであ
る。このため、処理が簡略化され、ＣＰＵ３１ａを小型
化したり、その処理速度を迅速化したりすることができ
る。

【００２６】更に、本実施例では、トルク検出器２５
は、上軸用モータ１５のコイルを流通する電流量に基づ
いて上軸トルクを検出している。上軸トルク検出手段と
しては、この他、上軸１３の捩れを検出する捩れセンサ
など種々の手段が考えられるが、モータのコイルを流通
する電流量は、きわめて簡単な構成を介して検出するこ
とができる。このため、トルク検出器２５は、その構成
をきわめて簡略化することができる。従って、ミシン１
の構成を一層簡略化して、その製造コストを低減すると
共に小型化することができる。

【００２７】なお、上記処理において、Ｓ０３が制御手
段に、Ｓ１１〜１７が補正手段に、それぞれ対応する処
理である。なお、本発明は上記実施例に何等限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の
態様で実施することができる。例えば、本実施例ではエ
ンコーダ２１，２３を用いて上軸速度，下軸速度を検出
しているが、この他の手段によって上軸速度または下軸
速度を検出してもよい。また、補正マップは図３に例示
した以外にも種々ものを用いることができ、更に、マッ
プを使わず、計算式によって下軸１７の目標速度を補正
してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のミシンを表す概略構成図である。

【図２】そのミシンで実行される上下軸駆動処理を表す
フローチャートである。

【図３】その上下軸駆動処理で使用されるマップを例示
する説明図である。

【符号の説明】

１…ミシン３…針棒５…縫針
７…釜１３…上軸１５…上軸用モータ１７…下軸
１９…下軸用モータ２１，２３…エンコーダ２５…トルク検出器３
１…電子制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】針棒を上下動させる上軸を駆動する上軸
駆動手段と、釜を回転させる下軸を駆動する下軸駆動手段と、上記上軸の回転速度を検出する上軸速度検出手段と、該検出された上記上軸の回転速度に基づいて上記下軸駆
動手段を制御し、上記下軸の回転速度を調整する制御手
段と、を備えたミシンにおいて、上記上軸駆動手段が出力するトルクを検出する上軸トル
ク検出手段と、該検出されたトルクに基づき、上記制御手段による上記
下軸駆動手段の制御量を補正する補正手段と、を設けたことを特徴とするミシン。
【請求項２】上記補正手段が、上記上軸速度検出手段
にて検出された上記上軸の回転速度が所定値以上のとき
のみ、上記制御量の補正を行うことを特徴とする請求項
１記載のミシン。
【請求項３】上記補正手段が、上記上軸速度検出手段
にて検出された上記上軸の回転速度と、上記上軸トルク
検出手段にて検出された上記トルクとに基づいて、上記
トルクと上記制御量の補正量との対応関係を修正するこ
とを特徴とする請求項１または２記載のミシン。
【請求項４】上記上軸駆動手段がモータであり、上記上軸トルク検出手段が上記モータのコイルを流通す
る電流量に基づいて上記トルクを検出することを特徴と
する請求項１〜３の何れかに記載のミシン。