JPS6366552B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、工業用ミシンの速度設定装置に関す
るものである。

従来例の構成とその問題点 近年、ミシンの制御分野においてもマイクロ・
コンピユータ（以下マイコンと言う）或はメモ
リ、ICなどの電子部品を駆使したもので製品化
されてきており、特にその速度制御分野において
も上記電子部品を駆使した所謂デジタル制御方式
も開発されはじめており、その制御技術の発展は
目ざましいものがある。しかしながら、マイコン
による速度制御部の完全なデジタル化は種々の困
難さをともなつており、現在の主流はいまだアナ
ログ制御であると言える。従つてミシン速度設定
装置としても、アナログ量を出力するものが最も
望ましい構成であり、現実にも採用されてきた。

工業用ミシンの速度制御は、ペダルの踏込み量
に応じた可変速度制御が基本となる。即ちペダル
が中立にある時にはミシンは停止しており、軽く
踏込むと低速で回転を始め、深く踏込む程高速と
なるような可変速制御が一般的である。

このような工業用ミシンの操作において、特に
ペダルが中立位置から最も深い位置に急踏込みさ
れた場合の立上がり特性は、ミシンの縫製能率を
上げる上からできるだけ早い事が望まれている。
たとえば、停止状態から6000rpmに達するまでの
立上がり時間が100ms以内という具合にかなり厳
しい特性が要求されているのが現状である。

一方、縫製の開始時、或は終了時に縫糸のほつ
れ止めを目的として返し縫いを形成するミシンに
於いては、返し縫機構の駆動源であるソレノイド
の応答遅れの影響などにより、返し縫い中にミシ
ンを高速で運転することは縫目に不揃いを生じ、
被縫製物の縫製品質の低下を招く等の問題があ
り、これを避けるために返し縫い中のミシン速度
は、ペダルの位置に無関係の800〜2000rpm程度
の規定速度で運転されるのが一般的である。この
ことは、とりわけペダルを中立位置から最も深い
位置に踏込んで縫始め返し縫いを行なつた場合に
は、前記した800〜2000rpm程度の規定速度でプ
リセツトされた針数の返し縫いを形成後、例えば
6000rpm程度の最高速度まで短時間で立上がるこ
とになり、ミシン速度の上昇特性に急激な変曲点
できることになつて、特に熟練度の低い作業者に
とつて、被縫製物への手のそえ加減等が難しいも
のになり、結果的に縫製能率及び被縫製物の縫製
品質の低下をもたらすなどの問題点があつた。

発明の目的 本発明は、マイコンなどの制御素子を中心とし
たデジタル速度制御システムを構成した場合に最
も単純に構成され、しかも安価で作業者にとつて
操作がし易く、かつ被縫製物の縫製品質の向上に
も寄与し得るミシン速度設定装置を提供しようと
するものである。

発明の構成 本発明は、縫始め返し縫いの形成後に於いても
ペダル位置に無関係の調整可能な規定速度を備え
ることで、未熟練者でも容易に縫製品質の高い縫
製物が得られるようにしたものである。

実施例の説明 以下、本発明の実施例を図に従つて説明する。
第１図は本発明の基本ブロツク図を示し、１は速
度設定機構、２は速度制御機構、３は電磁クラツ
チ・ブレーキ機構を有したモータと、クラツチ・
ブレーキコイルのドライバ及びベルトなどの伝達
機構などを含む駆動機構、４はミシン、５は前記
ミシン４に取り付けられた速度検出機構、６は同
様に前記ミシン４に取り付けられ、例えばミシン
軸が１回転毎に１回通過する針下位置を検出して
針下信号を出力する位置検出機構、７は前記針下
信号を計数することで返し縫時の針数を管理する
第１の計数機構、８は同様に前記針下信号を計数
することで縫い始め返し縫いの終了後の速度設定
を管理する第２の計数機構、９は前記第１の計数
機構７の計数値により前記ミシン４に装備される
布送りを逆転させる返し縫用ソレノイド1φの制
御を行なう返し縫制御機構をそれぞれ示す。

その動作は以下のように行なわれる。まずミシ
ンペダル（図示せず）が踏込まれると、速度設定
機構１は、その踏込み量に基づく速度設定信号
V_Sを出力し、この速度設定信号V_Sに従つて速度
制御機構２は、駆動機構３を通じモータの回転力
をミシン４に伝達するように作用し、ミシン４は
回転を始める。さらにミシン４に連動した速度検
出機構５は前記ミシン４の回転速度を検出し、速
度検出信号V_Fを出力し、前記速度設定信号V_Sと
前記速度検出信号V_Fがつり合つた時の速度でミ
シン４は駆動されるように動作が行なわれる。

ここで、電源投入直後、或は一連の縫製を終え
て新に縫製を開始する時にデジタルスイツチの如
き複数の針数設定器（図示せず）により縫始め返
し縫いの正、及び逆縫部の針数が既にプリセツト
され、かつ縫始め返し縫いが有効とされる条件の
もとでのみ、前述のようにミシン軸端に取り付け
られ針下位置を検出する位置検出機構６からの針
下位置パルス信号V_Nが前記第１の計数機構７に
より計数され、この計数値が前記針数設定器によ
りプリセツトされている正縫部の針数と等しくな
つた時点で前記返し縫ソレノイド1φをオンして
ミシンの布送りを逆転し、更に前記第１の計数機
構７の計数値が前記縫目数設定器によりプリセツ
トされている正、及び逆縫部の針数の和に等しく
なつた時点で縫始め返し縫の終了とし、前記返し
縫ソレノイド１０をオフするように前記返し縫制
御構機９により制御される。又、縫い始め返し縫
い中のミシン速度は、速度制御機構２により後述
するような固定速度設定信号V_Bに従つて一定速
度となる様に制御される。又、前記第２の計数機
構８は、前述した縫始め返し縫いが終了した時点
からのみ、初期化されたうえで前記位置検出機構
６からの針下位置パルス信号V_Nの計数を有効と
し、この計数値に従つて、かつ後述するような固
定速度設定信号V_Tに従つてミシン速度を遂次段
階的に上昇させるような速度制御が前記速度制御
機構２により行なわれる。

次に上記基本ブロツク図をさらに具体化した形
のブロツク図を第２図に示す。

第２図に於いて、１１は前記ミシンペダルの踏
込み位置を検出し速度設定信号に変換する手段を
持つた可変速度設定要素、１２はスイツチとイン
ターフエイス回路で構成された規定速度設定要
素、１３はマイコンであり、実施例に於いてはメ
モリ、Ｉ／Ｏなどを含んだ４ビツトの１チツプマ
イコンを採用した場合を示している。１４，１５
はモータ３１の出力を成すクラツチコイル３２、
及びブレーキコイル３３のドライバを示し、前記
モータ３１の回転力を磁気回路、ライニング、ベ
ルトを介してミシンヘツド４１に伝達するように
作用するものである。１６はミシンに装備される
返し縫いソレノイド1φのドライバであり、ミシ
ンの布送り方向を逆転するように作用するもので
ある。又ミシンヘツド４１のミシン軸には周波数
発電機５１が固定されており、ミシンの回転数に
応じた周波数を持つパルス列を発生する。波形整
形回路５２はシユミツト回路で構成され、前記パ
ルス列を方形波に整形する。又前記ミシン軸には
前記位置検出器６が取り付けられており、例えば
針下位置に対応する針下位置パルス信号を発生す
る。前記位置検出器６は回転する磁石をホール素
子等の感磁性素子で検出するもの、或は回転する
光遮蔽板と発光・受光素子のの組合せのものなど
により構成される。

動作を説明すると、まず、前述したようにミシ
ンペダルが踏込まれると、その踏み込み量に応じ
た速度設定信号V_Sが可変速度設定要素１１より、
４ビツトのデイジタルデータとしてマイコン１３
に入力され、該マイコン１３はミシンペダルが踏
み込まれた事を確認し、ドライバ１４を介してク
ラツチコイル３２を励磁し、従つて前述のとおり
モータ３１の回転力がベルトを介しミシン４に伝
達され、ミシン４は起動される。

このようにしてミシン４が起動されると、ミシ
ン軸に取りつけられた周波数発電機５１はミシン
の回転速度に従う周期をもつたパルス信号を発生
し、さらに波形整形回路５２により方形波に波形
整形され、ミシン速度を示す周期をもつたパルス
列V_Fがマイコン１３にフイードバツクされるこ
とになる。

前記速度設定信号V_Sに対し速度が上昇し過ぎ
た場合には、ドライバ１５を介してブレーキコイ
ル３３が励磁され、ミシン４は減速されるように
作用し、このように、クラツチコイル３２あるい
はブレーキコイル３３を励磁制御することにより
前記速度設定信号V_Sに従つたミシン回転速度が
維持される事となる。

ここで、マイコンの演算式に基づく速度制御機
能について第３図〜第５図に従い以下に述べる。

マイコンは最近速度運転の場合は第３図に示す
ように、下記演算式に従い演算を行なつている。

T_BC＝aT_F−ｂ ……(1) 但しａ：ゲイン定数 ｂ：定数 T_BC：結果が正の場合クラツチオン時間を、
負の場合ブレーキオン時間を示す。

T_F：周波数発電機のパルス列周期 まず、周波数発電機５１からのパルス列区間を
実測し、(1)式により演算を行なつた後、次のパル
ス列区間のうち、演算により得られた時間｜T_BC
｜のみクラツチまたはブレーキコイルを励磁する
よう作用し、以下順送りにこれを繰り返すことに
より速度制御がなされる。通常、ミシン負荷が一
定している安定運転では図のα点で駆動される。
この時の、クラツチコイル３２に流れる電流の状
態を第４図に実線で示す。

ここで、(1)式におけるゲイン定数ａは系のゲイ
ンを決定するものである。すなわち、ａが大なる
ときは、わずかの周期T_Fの変動によつても大き
く、クラツチ（またはブレーキ）コイルの投入割
合が変化し、従つて系のゲインは高くなるという
具合に作用する。

また、定数ｂの大きさにより速度調整が可能で
ある。すなわち、｜ｂ｜が小さくなつた場合（第
３図破線で示す）、まずクラツチの投入割合が増
加し、β点に移行しようとするが、同時に速度が
上昇し所定の投入割合に減じたγ点で安定するよ
うに動作が行なわれる。この時の、クラツチコイ
ル３２に流れる電流の状態を第４図に破線で示
す。

このようにして、最低速度における定速度制御
がなされる。一方、中速度〜高速度運転は前記周
波数発電機５１のパルス列をマイコン１３のソフ
トウエアにより分周をすることにより行なわれ
る。すなわち、前述のようにして得られた最低速
度をSiとし分周比を１／Ｎとし、かつ系のゲイン
が回転数変化によるミシン負荷変動を無視できる
程充分高ければ、速度Ｓは下式で表わされる。

Ｓ＝NSi……(2)（但しＮ＝１，２，３，……） ここで、第２図における可変速度設定要素１１
からの速度設定信号V_Sに従い(2)式のＮ値を切り
換えることにより、速度Ｓを段階的に切り換える
ことができる。すなわち、前記速度設定信号V_S
が４ビツトのデータとしてマイコン１３に入力さ
れると、マイコン１３は内部ROMに前記速度設
定信号V_Sに対応してあらかじめ設定されている
前記Ｎ値データの内容に従つて上記４ビツトのデ
ータを(2)式のＮ値に変換し、分周を行なうように
作用する。従つて、上記ROMを適当に構成する
ことにより、第５図のあるいはに示すような
速度設定線を種々選定できると言える。

以上が、前記可変速設定要素１１からの速度設
定信号V_Sに従つた通常の制御であるが、次に第
２図に於ける規定速度設定要素１２について以下
第２図に従い述べる。

規定速度設定要素１２は後述するようにスイツ
チを含んだ回路で構成され、その動作は以下の如
くして行なわれる。

前記縫い始め返し縫が有効とされている条件の
もとで、ミシンが停止している状態からペダルが
踏み込まれた場合、まず規定速度設定要素１２か
らの規定速度設定値V_Bを４ビツトの分周回数N_D
を示す値として読み込む。ここで、上記分周回数
N_Dは前記Ｎ値と下記(3)式の関係をもち、該分周
回数だけ前記速度検出信号V_Fを分周することに
より前述の(2)式に従つた速度制御が行なわれるこ
とになる。

N_D＝Ｎ−₁ ……(3) 上記の如くして、ミシンは前記速度設定値V_B
に従つた固定の返し縫速度で運転を開始する。通
常、縫い始めは針上位置から行なわれ、約半回転
すると前記位置検出器６から位置検出パルス信号
V_Nが発生し、マイコン１３の内部に構成された
第１のカウンタCNTR₁により該位置検出パルス
信号V_Nの計数を開始し、計数値が前記針数設定
器によりプリセツトされている縫始め返し縫いの
正、及び逆縫部の針数の和である所定の針数Ａと
等しくなつて返し縫を終了するまで計数を行な
う。縫始め返し縫いが終了したこの時点でマイコ
ン１３の内部に構成された第２のカウンタ
CNTR２の初期化を化ない、次に、前記規定速
度設定要素１２から規定速度設定値V_T1をマイコ
ン１３は前記分周回数N_Dとして読み込み、設定
速度にて前記と同様に所定の針数Ｂだけ前記
CNTR２により計数を行なう。さらに続いて、
規定速度設定値V_T2に従う速度にて所定の針数Ｃ
を、規定速度設定値V_T3に従う速度にて所定の針
数Ｄをそれぞれ縫い終える。

このようにしてＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各針数だけ前
記規定速度設定要素１２からの規定速度設定値
V_B，V_T1，V_T3の設定速度に従つてミシンは駆動
される事となる。通常、V_Bによる設定速度は固
定であり、V_T1〜V_T3によるそれは遂次ミシン速
度が上昇していくように設定される。

上記は、前記規定速度設定要素１２からの速度
設定値に従つた固定の速度として述べたが、前記
可変速度設定信号V_Sの変換後の前記Ｎ値データ
が、上記規定速度設定値V_B，V_T1〜V_T3を(3)式に
より演算し求めたＮ値と比較して、小さい場合の
み前記可変速度設定信号V_Sを有効とするという
ように構成することも可能である。すなわち、縫
始め返し縫の開始時点からその終了後の所定の上
限の速度のみ前記規定速度設定要素１２から指令
することも可能であり、本発明の有効な実施形態
といえる。

更に、縫始め返し縫い中の規定速度設定値V_B
と、縫始め返し縫いの終了後最初に読み込まれる
前記定速度設定値V_T1を等しい値とし、かつ前記
V_T1の規定速度で縫われる針数Ｂを前記V_Bが大な
る時は針数Ｂを大に、V_Bが小なる時は針数Ｂを
小になる様に関連づければ、応答遅れを持つ前記
返し縫ソレノイドのオン及びオフが前記V_Bに値
にかかわらず一定の速度のもとで行なわれること
になり、前記返し縫ソレノイドの応答遅れの影響
を排除することが可能となり、縫目の不揃いがな
くなつて仕上がりの寄麗な縫始め返し縫が実現で
きる効果も生じる。

以上に述べたように可変速度設定要素１１によ
るミシンペダルの踏込量に従つた可変速度制御、
あるいは各種速度設定要素からの指令に従つた速
度制御が行なわれる事になる。

ここで、可変速度設定要素１１は、ミシンペダ
ルの踏込量を検出し４ビツトの可変速度設定信号
に変換するものであり、その構成はまず数ビツト
のスイツチによるロータリーエンコーダによるも
の、あるいは数組の発光・受光素子と、その間を
通過しミシンペダルの移動に応じて上記受光素子
からの信号を変化させるようにした遮蔽板による
構成のもの、あるいは前記ミシンペダルの移動に
応じて磁石を移動させ、この移動量を感磁性素子
により検出しさらにＡ／Ｄ変換回路により数ビツ
トの信号に変換するように構成したものなど種々
の構成が考えられる。

次に前記規定速度設定要素１２の具体的構成例
を第６図，第７図を参照して説明する。

その動作は、通常マイコン１３の出力ボート
O₀〜O₃は“Ｈ”であり、従つてマイコン１３へ
の入力ボートi₀〜i₃は各スイツチの状態にかわら
ずすべて“Ｌ”となつており、次に読み込みたい
速度設定部の出力ボートを“Ｌ”にし、入力を行
なうという具合に行なわれる。例えば、縫い始め
返し縫いのときの規定速度設定値V_Bを読み込む
場合には、まずマイコン１３の出力ボートO₀を
“Ｌ”にし、次に入力ボートi₀〜i₃の状態を読み込
むという具合にして、スイツチがオンの場合には
“Ｈ”、オフの場合には“Ｌ”の信号に対応させて
読み込むことになる。上記の速度設定は、４ビツ
トのバイナリーコードで、前記分周回数N_Dとし
て与え、前記マイコン１３は該データを第７図に
示すフローチヤートに従つて処理する。

第７図に於て、１７ａで内部の縫始め返し縫い
管理用のカウンタ１をクリアし、次に１８ａで規
定速度設定値V_Bを入力し、該速度設定値に従つ
た分周回数をセツトし、第(2)式に従つた一定の設
定速度にてミシンの速度制御が行なわれ、縫始め
返し縫い開始される。次に、１９ａで位置検出機
構６からの前記針下位置パルス信号V_Nの計数を
開始し、該計数結果が前記縫目数設定器によりプ
リセツトされた縫始め返し縫いの正、及び逆縫部
の針数の和であるＡとなれば、前述した規定速度
設定値V_Bに従つた速度で制御された縫始め返し
縫いが終了する。この時点で縫始め返し縫い終了
後の速度設定管理用のカウンタ２をクリアして初
期化し、以下前述した縫始め返し縫い時の場合と
様様な順序で規定速度設定値V_T1を入力し、該速
度設定値に従つた分周回数をセツトすることによ
り、第(2)式に従つた一定速度にて計数値が所定の
値Ｂとなるまで速度制御される。更に規定速度設
定値がV_T2，V_T3が入力された場合の速度制御も
全く同様な手順で行なわれる。

ここで、前記計数は第７図ｂに示すように、ま
ず２０で前記針下位置パネル信号V_Nの“Ｈ”→
“Ｌ”のエツジを検出し、２１で前記カウンタ１，
及びカウンタ２の内容をインクリメントするとい
う具合に行なわれる。従つて、ミシン針が針下位
置を通過する毎に、すなわちミシン軸が一回転す
る毎に計数が行なわれることになる。

以上のようにして、第８図タイムチヤートに示
すように、前記縫目数設定器によりプリセツトさ
れた針数の縫始め返し縫いを前記規定速度設定値
V_Bに従うミシン速度SP₀で終えた後、前記規定速
度設定値V_Ti，V_T2，V_T3に従つてPS₁，SP₂，SP₃
へと、遂次段階的に上昇した後、最高速度に達す
るような速度制御が実現できる。なお、第８図に
於いては前記計数値をＡ＝６，Ｂ＝２，Ｃ＝１，
Ｄ＝１とした場合の例を示し、又PS₀＝SP₁とし
たのは縫始め返し縫の終了時の前記返し縫用ソレ
ノイドのオン，オフが一定の速度のもとで行なわ
れることにより、その応答遅れによる縫目の不揃
いへの影響の排除を意図したものである。

なお、実施例に於いては縫始め返し縫い終了後
の規定速度設定値に従う固定速度を３種類とした
がこれはいかようにもとり得ることは前述の説明
からも明らかである。更に、実施例では４ビツト
のマイコンを使用した場合について述べている
が、当然の事乍ら、８ビツトさらに16ビツト等の
マイコンを使用した場合も本発明は有効である。
又、前記分周手段、あるいは計数手段、さらに
ROM部などをマイコン外部に設けた場合も本発
明は有効である。さらに、実施例に於いて、針位
置を示す信号の計数を行なう場合について示した
が、他に例えば前記周波数発電機からの速度検出
信号V_Fなどのミシン軸の回転位置に対応して信
号を発生する如き位置信号を計数する構成にして
も本発明は有効である。又、実施例に於いて、外
部から規定速度設定値を与える構成を示している
が、マイコンの内部ROMに上記規定速度設定値
を固定化してあらかじめ記憶させておき、外部か
ら、前述した縫始め返し縫い終了後の速度設定の
段階的に上昇させる速度制御機能の有無を切換ス
イツチ等で選択できるような構成にしても本発明
は有効となるものである。

発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明によれ
ば、ミシン速度を縫始め返し縫いの終了時から最
高速度へ移行する過程に段階的に上昇させるの
で、急激な速度変化をなくすことがマイコンなど
の制御素子によるデジタル制御手段により非常に
シンプルな構成で実現可能となり、このことは未
熟練な作業者にとつても被縫製物への手の添え加
減等に常時注意を払う必要がなく、又縫製素材を
選ぶことなく寄麗な仕上がりが得られる等操作
性、実用性に富む縫製装置が安価に実現でき、そ
の効果はきわめて大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示すブロツク図、
第２図は本発明の詳細構成を示すブロツク図、第
３図は速度制御の原理を示す図、第４図は一定速
度運転におけるクラツチ電流波形を示す図、第５
図はミシンペダル踏込量に対するミシン回転速度
の関係を示す図、第６図は規定速度設定要素の構
成例を示す回路図、第７図ａ，ｂは規定速度設定
の動作を示すフローチヤート図、第８図は本発明
の動作を示すタイムチヤート図である。 １……速度設定機構、２……速度制御機構、３
……駆動機構、４……ミシン、５……速度検出機
構、６……位置検出機構、７……第１の計数機
構、８……第２の計数機構、９……返し縫制御機
構、１１……可変速度設定要素、１２……規定速
度設定機構、１３……マイコン、５１……周波数
発電機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ モータによりミシンを駆動する駆動機構と、
   ミシン軸の速度を検出する速度検出機構と、前記
   ミシン軸の速度を指令する速度設定機構と、前記
   速度検出機構の出力と前記速度設定機構との出力
   を比較し、ミシン軸の回転を制御する速度制御機
   構と、前記ミシン軸の回転位置を検出する位置検
   出機構と、前記位置検出機構から出力される位置
   検出信号の計数を行う複数の計数機構と、予めプ
   リセツトされた針数に至るまでの間に前記ミシン
   に装着された返し縫用ソレノイドを前記計数機構
   のうち、第１の計数機構の計数値に従つてオン，
   オフすることで縫い始め返し縫いを実現する返し
   縫制御機構を有し、前記速度設定機構は、ミシン
   ペダルの動きに対応する可変速度設定要素と、前
   記ミシンペダルの動きに無関係な規定速度設定要
   素からなり、前記縫い始め返し縫いの終了時点か
   ら前記計数機構のうち第２の計数機構を有効と
   し、更に前記第２の計数機構の計数値に従つて前
   記規定速度設定要素による速度設定を遂次上昇さ
   せていくようにしたミシン速度設定装置。 ２ 返し縫終了時点以後における可変速度設定要
   素と、規定速度設定要素による速度設定のうちい
   ずれか低い方の設定を有効とするようにした特許
   請求の範囲第１項に記載のミシン速度設定装置。