(57)【要約】【課題】電源投入直後の縫製一針目から正確な縫製動作を行え、かつセンサ数を始めとする部品点数を抑えて価格競争力に優れたミシンを提供する。【解決手段】メインモータ２と、下軸３１を有して送り歯１１３及び釜の少なくとも一方を駆動する下側駆動機構３と、上軸４１を有して針棒１４２を昇降する昇降駆動部４４及び針棒１４２を振る揺動駆動部の少なくとも一方を駆動する上側駆動機構４と、布送り量を可変に調整する布送り量調整部と、針棒１４２の振れ幅を可変に調整する振れ幅調整部と、上軸４１または下軸３１の回転速度を検知する回転速度センサ（ロータリエンコーダ７１及び第２フォトセンサ７６）と、上軸４１または下軸３１の回転角度を検知することにより縫製針１４４の高さ位置を検知しつつ送り駆動許可区間及び幅駆動許可区間を併せ検知する複合型回転角度センサ（ロータリエンコーダ７１及び第１フォトセンサ７５）と、を備えた。【選択図】図２
2014161373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機枠に固設されて縫製動作を駆動するメインモータと、
前記メインモータの駆動力を伝達する下軸を有して、縫製布を布送り方向に送る送り歯及び縫い目を形成する釜の少なくとも一方を駆動する下側駆動機構と、
前記メインモータの駆動力を伝達する上軸を有して、縫製針が装着された針棒を昇降する昇降駆動部及び前記針棒を前記布送り方向と直角な横方向に振る揺動駆動部の少なくとも一方を駆動する上側駆動機構と、
前記送り歯が前記縫製布を送る布送り量を可変に調整する布送り量調整部と、
前記揺動駆動部が前記針棒を前記横方向に振る振れ幅を可変に調整する振れ幅調整部と、
前記上軸または前記下軸の回転速度を検知する回転速度センサと、
前記上軸または前記下軸の回転角度を検知することにより、前記縫製針の高さ位置を検知しつつ、前記布送り量調整部が前記布送り量を調整してよい送り駆動許可区間、及び前記振れ幅調整部が前記振れ幅を調整してよい幅駆動許可区間を併せ検知する複合型回転角度センサと、を備えたミシン。
【請求項２】
前記複合型回転角度センサは、
円板状または円環状に形成されて前記上軸または前記下軸と一体回転し、前記上軸または前記下軸を中心とする円周上に前記縫製針の高さ位置、前記送り駆動許可区間、及び前記幅駆動許可区間を表すコードを配置したロータリエンコーダと、
前記機枠に固設されて前記ロータリエンコーダに対向し、前記コードを検知するデコーダと、を含む請求項１に記載のミシン。
【請求項３】
前記ロータリエンコーダは、前記送り駆動許可区間に対応する複数個の第1コード、及び前記幅駆動許可区間に対応して前記第1コードとは異なる複数個の第２コードを前記円周上に重複なく配置しており、
前記デコーダは、前記第1コードと前記第２コードとの差異から前記送り駆動許可区間と前記幅駆動許可区間とを判別して検知し、かつ前記第1コード及び前記第２コードの少なくとも一方を検知した個数を計数して前記縫製針の高さ位置を検知する請求項２に記載のミシン。
【請求項４】
前記ロータリエンコーダは、前記コードの配置された円周とは異なる同心円周上に前記回転速度を検知するための第３コードを配置しており、
前記回転速度センサは、前記ロータリエンコーダと、前記機枠に固設されて前記ロータリエンコーダに対向し前記第３コードを検知する第２デコーダとを含む請求項２または３に記載のミシン。
【請求項５】
前記第１コード及び前記第２コードの一方の単位角度あたりの配置個数が前記第３コードの単位角度あたりの配置個数に一致しており、前記第１コード及び前記第２コードの他方の単位角度あたりの配置個数が前記第３コードの単位角度あたりの配置個数の整数倍である請求項４に記載のミシン。
【請求項６】
前記第１コード及び前記第２コードの少なくとも一方の配置位相角度が前記第３コードの配置位相角度からずれ、かつずれ量が正回転方向と逆回転方向とで非対称であり、
前記複合型回転角度センサは、前記デコーダが前記第１コード及び前記第２コードの少なくとも一方の変化を検知するタイミングと、前記第２デコーダが前記第３コードの変化を検知するタイミングとを比較して、前記上軸または前記下軸の回転方向を判定する回転方向判定部をさらに含む請求項４または５に記載のミシン。
【請求項７】
前記ロータリエンコーダの前記第１コード、前記第２コード、及び前記第３コードはそれぞれ穿設されたスリットであり、
前記デコーダ及び前記第２デコーダは、前記スリットに向けて光を照射する発光部と、前記スリットを通過した光を検知する受光部とを含むフォトセンサである請求項４〜６のいずれか一項に記載のミシン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縫製動作を行うミシンに関し、より詳細には、縫製動作中に縫製布の布送り量及び針棒の横方向の振れ幅を可変に調整するミシンに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの機能を有するコンピュータミシンでは、選択した模様や設定した図柄を自動的に縫製できるようになっている。このような自動縫製の機能を実現するために、コンピュータミシンは、布送り量を可変に調整する布送り量調整部や針棒の横方向の振れ幅を可変に調整する振れ幅調整部を備えてコンピュータから制御している。さらに、コンピュータミシンでは、複数のセンサが用いられて、その検知情報がコンピュータに伝送される。例えば、メインモータに回転駆動される主軸の回転速度を検知するセンサや主軸の回転角度を検知するセンサ、縫製針の高さ位置を検知する針位置センサなどが用いられる。
【０００３】
また、布送り量調整部や振れ幅調整部を駆動するアクチュエータとして、一般的にステッピングモータが用いられる。この場合、コンピュータからの制御でステッピングモータが動作して布送り量や振れ幅を調整してよい時間帯（送り調整許可区間、幅調整許可区間）が制約される。すなわち、布送り量調整部では、縫製針が縫製布に刺さっていて送り歯が動作しないときに限り、布送り量を調整してもよい。また、振れ幅調整部では、縫製針が縫製布から抜けた状態にあるときに限り、振れ幅を調整してもよい。このため、調整を行ってよい時間帯を把握するためのセンサが必要になる。この種のコンピュータ、センサ、及びアクチュエータを備えたミシンに関する技術例が特許文献１〜３に開示されている。
【０００４】
特許文献１のミシンの制御装置は、ミシンモータの回転角度に応じたエンコーダパルスを発生させるエンコーダと、ミシン針位置検出器と、針位置の検出信号を基準としてエンコーダパルスをカウントすることにより主軸の回転角度を検知する手段と、主軸の回転角度に基づいてアクチュエータを駆動させる手段とを備えている。アクチュエータとしては、押え上げソレノイド、ワイパー・ソレノイド、バックタック・ソレノイド、及び皿浮かしソレノイドが開示されている。この発明によれば、主軸の回転角度を安価にかつ精度よく検知でき、任意のタイミングで各種のアクチュエータを駆動制御でき、縫製品質を高めることができる、と記載されている。
【０００５】
特許文献２のミシンの制御装置は、主軸の回転角度に応じた回転信号を出力する手段と、ミシン針が基準位置より上方に位置するか否かを検出する手段と、ミシン針が基準位置より上昇するタイミングを基準として回転信号を計数する手段と、回転信号の計数値に基づいて主軸の回転角度を算出する手段と、算出された主軸の回転角度に基づいて各アクチュエータを制御する手段とを備えている。これにより、電源投入後の主軸の最初の回転における回転角度が不確定となる期間を最短にでき、縫製作業操作の起動性が良好になる、と記載されている。
【０００６】
本願出願人が先に出願した特許文献３のミシンは、回転速度センサ、布送り量を調整してよい期間を検知する送りタイミングセンサ、及び縫製針の振れ幅を調整してよい期間を検知する振れ幅タイミングセンサの合計３センサを具備している。回転速度センサは、上軸に装備されて等分割されたスリットを有する円板と、スリットを検出するセンサとで構成されている。送りタイミングセンサ及び振れ幅タイミングセンサはそれぞれ、上軸に装備されてそれぞれのタイミングを表す扇形の遮蔽板と、遮蔽板を検出するセンサとで構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２０５８８８号公報
【特許文献２】特開２００９−９５５２３号公報
【特許文献３】特開２０１２−１９９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１及び特許文献２の技術例では、主軸の回転角度とミシン針の位置を２個のセンサで検知し、計算によってアクチュエータを制御するタイミングを求めている。しかしながら、電源投入時の針位置によっては直ちに必要な検知や計算を行えない場合があり、一針目から正確な縫製を行うことができなかった。逆に言えば、一針目から正確な縫製を行うために、２個のセンサでは検知できる情報が不足していた。この点、特許文献３の技術例では３個のセンサを用いており、十分な情報を得られるようになっている。センサの検出方式や配置は特許文献３の技術例に限定されないが、従来技術を応用する範囲では合計３センサが必要な点は変わらない。しかしながら、センサ数の増加及びこれに伴う取付構造部品や配線部品の増加は、価格競争力の点で好ましくなかった。
【０００９】
本発明は上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、電源投入直後の縫製一針目から正確な縫製動作を行え、かつセンサ数を始めとする部品点数を抑えて価格競争力に優れたミシンを提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のミシンは、機枠に固設されて縫製動作を駆動するメインモータと、前記メインモータの駆動力を伝達する下軸を有して、縫製布を布送り方向に送る送り歯及び縫い目を形成する釜の少なくとも一方を駆動する下側駆動機構と、前記メインモータの駆動力を伝達する上軸を有して、縫製針が装着された針棒を昇降する昇降駆動部及び前記針棒を前記布送り方向と直角な横方向に振る揺動駆動部の少なくとも一方を駆動する上側駆動機構と、前記送り歯が前記縫製布を送る布送り量を可変に調整する布送り量調整部と、前記揺動駆動部が前記針棒を前記横方向に振る振れ幅を可変に調整する振れ幅調整部と、前記上軸または前記下軸の回転速度を検知する回転速度センサと、前記上軸または前記下軸の回転角度を検知することにより、前記縫製針の高さ位置を検知しつつ、前記布送り量調整部が前記布送り量を調整してよい送り駆動許可区間、及び前記振れ幅調整部が前記振れ幅を調整してよい幅駆動許可区間を併せ検知する複合型回転角度センサと、を備えた。
【００１１】
さらに、前記複合型回転角度センサは、円板状または円環状に形成されて前記上軸または前記下軸と一体回転し、前記上軸または前記下軸を中心とする円周上に前記縫製針の高さ位置、前記送り駆動許可区間、及び前記幅駆動許可区間を表すコードを配置したロータリエンコーダと、前記機枠に固設されて前記ロータリエンコーダに対向し、前記コードを検知するデコーダと、を含むことが好ましい。
【００１２】
さらに、前記ロータリエンコーダは、前記送り駆動許可区間に対応する複数個の第1コード、及び前記幅駆動許可区間に対応して前記第1コードとは異なる複数個の第２コードを前記円周上に重複なく配置しており、前記デコーダは、前記第1コードと前記第２コードとの差異から前記送り駆動許可区間と前記幅駆動許可区間とを判別して検知し、かつ前記第1コード及び前記第２コードの少なくとも一方を検知した個数を計数して前記縫製針の高さ位置を検知することが好ましい。
【００１３】
さらに、前記ロータリエンコーダは、前記コードの配置された円周とは異なる同心円周上に前記回転速度を検知するための第３コードを配置しており、前記回転速度センサは、前記ロータリエンコーダと、前記機枠に固設されて前記ロータリエンコーダに対向し前記第３コードを検知する第２デコーダとを含むことが好ましい。
【００１４】
また、前記第１コード及び前記第２コードの一方の単位角度あたりの配置個数が前記第３コードの単位角度あたりの配置個数に一致しており、前記第１コード及び前記第２コードの他方の単位角度あたりの配置個数が前記第３コードの単位角度あたりの配置個数の整数倍であってもよい。
【００１５】
また、前記第１コード及び前記第２コードの少なくとも一方の配置位相角度が前記第３コードの配置位相角度からずれ、かつずれ量が正回転方向と逆回転方向とで非対称であり、前記複合型回転角度センサは、前記デコーダが前記第１コード及び前記第２コードの少なくとも一方の変化を検知するタイミングと、前記第２デコーダが前記第３コードの変化を検知するタイミングとを比較して、前記上軸または前記下軸の回転方向を判定する回転方向判定部をさらに含んでもよい。
【００１６】
さらに、前記ロータリエンコーダの前記第１コード、前記第２コード、及び前記第３コードはそれぞれ穿設されたスリットであり、前記デコーダ及び前記第２デコーダは、前記スリットに向けて光を照射する発光部と、前記スリットを通過した光を検知する受光部とを含むフォトセンサであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のミシンは、回転速度センサ及び複合型回転角度センサの合計２センサを備え、複合型回転角度センサは縫製針の高さ位置を検知しつつ送り駆動許可区間及び幅駆動許可区間を併せ検知する。本発明の上軸及び下軸は、一般的に主軸と称されるものであり、互いに同期して等しい回転速度で回転する。上軸が１回転すると針棒が昇降して一針の縫製動作が行われ、下軸が１回転すると送り歯により縫製布が送られる。ここで、布送り量を調整してよい送り駆動許可区間及び振れ幅を調整してよい幅駆動許可区間は、上軸または下軸の特定の回転角度区間で表され、かつ互いにオーバーラップしない。
【００１８】
したがって、複合型回転角度センサを用いることで、上軸及び下軸が１回転する間に従来技術の送りタイミングセンサ及び振れ幅タイミングセンサの二役を演じさせることができる。これにより、電源投入直後から駆動許可区間及び幅駆動許可区間を検知して、縫製一針目から正確な縫製動作を行える。かつ、従来技術と比較してセンサ数を削減でき、センサに必要な取付構造部品や配線部品の部品点数も抑えられるので、価格競争力に優れたミシンを提供できる。
【００１９】
さらに、複合型回転角度センサがロータリエンコーダ及びデコーダを含む態様では、コスト低廉なセンサを用いて高精度な検知を行える。
【００２０】
さらに、ロータリエンコーダが複数個の第1コード及び第２コードを円周上に重複なく配置した態様では、デコーダが第1コードと第２コードとの差異から送り駆動許可区間と幅駆動許可区間とを確実に判別して検知できる。また、デコーダが第1コードや第２コードの個数を計数するので、縫製針の高さ位置を逐次検知でき、特定の高さ位置だけを検知するセンサと比較して制御を高度化できる。
【００２１】
さらに、ロータリエンコーダが同心円周上に第３コードを配置して、回転速度センサがロータリエンコーダと第２デコーダとを含む態様では、ロータリエンコーダが回転速度センサ及び複合型回転角度センサに共用される。したがって、この２個のセンサ間に生じ得る相対誤差が抑制されて検知精度が高められる。仮に、回転速度センサ及び複合型回転角度センサにそれぞれ別体のロータリエンコーダを用いると、取付位置が異なるために上軸や下軸のたわみなどに起因して相対誤差が発生しやすい。また、ロータリエンコーダが共用されることで、より一層部品点数が抑えられるので、価格競争力がさらに向上する。
【００２２】
また、第１コード及び第２コードの一方の配置個数が第３コードの配置個数に一致し、他方の配置個数が第３コードの配置個数の整数倍とされた態様では、より一層確実に送り駆動許可区間と幅駆動許可区間とを判別できる。
【００２３】
また、複合型回転角度センサが回転方向判定部をさらに含む態様では、上軸または下軸に結合されたハンドホイールをユーザが手回ししたときの回転方向を判定できる。
【００２４】
さらに、ロータリエンコーダの各コードがスリットであり、各デコーダが発光部及び受光部を含むフォトセンサである態様では、簡易な構成のコスト低廉なセンサを用いて、極めて高精度な検知を行える。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態のミシンの外観構造を示す正面図である。
【図２】実施形態のミシンの内部構造を示す正面図である。
【図３】ロータリエンコーダの詳細形状を示す部品図である。
【図４】縫製針の高さ位置と第１及び第２フォトセンサの検知信号との関係を模式的に示す図である。
【図５】実施形態のミシンの制御系を説明するブロック図である。
【図６】マイコンが幅駆動許可区間で行う判別処理の内容を概念的に説明する図である。
【図７】ロータリエンコーダが正回転しているときに、幅駆動許可区間で得られる組合せレジスタの値を示す一覧表の図である。
【図８】ロータリエンコーダが逆回転しているときに、幅駆動許可区間で得られる組合せレジスタの値を示す一覧表の図である。
【図９】マイコンが送り駆動許可区間で行う判別処理の内容を概念的に説明する図である。
【図１０】ロータリエンコーダが正回転しているときに、送り駆動許可区間で得られる組合せレジスタの値を示す一覧表の図である。
【図１１】ロータリエンコーダが逆回転しているときに、送り駆動許可区間で得られる組合せレジスタの値を示す一覧表の図である。
【図１２】マイコンが幅駆動許可期間及び送り駆動許可区間以外の区間で行う判別処理の内容を概念的に説明する図である。
【図１３】第２フォトセンサの検知信号にエッジが発生したときに、マイコンが実行する判別処理フローの図である。
【図１４】第１フォトセンサの検知信号にエッジが発生したときに、マイコンが実行する判別処理フローの図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明を実施するための実施形態について、図１〜図１４を参考にして説明する。図１は、本発明の実施形態のミシン１の外観構造を示す正面図である。実施形態のミシン１は、模様縫いやフリーハンド刺繍などを行えるコンピュータミシンである。ミシン１の外観構造は、ベッド部１１、脚柱部１２、アーム部１３、頭部１４などで構成されている。ベッド部１１の図中の右端から、脚柱部１２が上向きに延在している。脚柱部１２の上端からベッド部１１に離隔並行して、アーム部１３が図中の左方に延在している。アーム部１３の図中の左端からベッド部１１に向けて、頭部１４が下向きに延在している。
【００２７】
ベッド部１１には、針板１１２、送り歯１１３、及び釜が設けられている。ベッド部１１の前面に、送り歯１１３の布送り機能をオン／オフ操作するドロップフィードレバー１１１が配設されている。ユーザがドロップフィードレバー１１１を右側に操作すると、送り歯１１３が上昇して布送り機能が働く。ユーザがドロップフィードレバー１１１を左側に操作すると、送り歯１１３が下降して布送り機能が働かなくなくなり、ユーザは自分で自由に縫製布を送ることができる。脚柱部１２の下方寄りに、フットコントローラ１５を電気接続するためのジャック１２１が配設されている。脚柱部１２の上方寄りに、手回しでゆっくり縫製作業や試し縫いを行えるハンドホイール１２２が配設されている。
【００２８】
アーム部１３の上面に、準備作業でボビンに下糸を巻くための下糸巻き軸１３１が立設されている。アーム部１３の前面の中央上寄りに、３つの選択スイッチ１３２、１３３、１３４が上下に並んで配設されている。上側に配設された模様選択スイッチ１３２は、模様縫いの模様番号を設定するときに押下する。中間に配設された送り選択スイッチ１３３は、送り歯１１３の布送り量を固定値に設定するときに押下する。下側に配設された振れ幅選択スイッチ１３４は、針棒１４２の横方向の振れ幅を固定値に設定するときに押下する。各選択スイッチ１３２、１３３、１３４の左側には、それぞれ表示ランプ１３５、１３６、１３７が付設されている。各表示ランプ１３５、１３６、１３７は、押下された選択スイッチ１３２、１３３、１３４に対応していずれか１個だけが点灯する。
【００２９】
アーム部１３の前面の振れ幅選択スイッチ１３４の下方に、＋押しボタン及びー押しボタンを有する設定スイッチ１３８が配設されている。設定スイッチ１３８は、押下された選択スイッチ１３２、１３３、１３４のいずれかに対応して、模様番号、布送り量、及び振れ幅のいずれかの設定値を設定及び変更できる。ユーザが＋押しボタンを押下すれば設定値は増加し、−押しボタンを押下すれば設定値は減少する。
【００３０】
アーム部１３の前面の表示ランプ１３６の左側に、ＬＥＤ表示部１３９が配設されている。ＬＥＤ表示部１３９は、３組の７セグメントのＬＥＤで構成されて３桁の数値を表示し、かつ、中央の桁の右側では小数点の点灯及び消灯が可能になっている。ＬＥＤ表示部１３９は、押下された選択スイッチ１３２、１３３、１３４のいずれかに対応して、模様番号、布送り量、及び振れ幅のいずれかの設定値を表示する。ユーザは、ＬＥＤ表示部１３９に表示された最新の設定値を確認しながら、設定スイッチ１３８を操作できる。図１の例では、模様選択スイッチ１３２が押下されて表示ランプ１３５が点灯し、模様番号１８４が設定されている。アーム部１３の前面のＬＥＤ表示部１３９の下方に、スライドボリウム１３Ａが配設されている。スライドボリウム１３Ａが右方に操作されると縫製速度が速くなり、左方に操作されると縫製速度が遅くなる。
【００３１】
頭部１４の前面右下寄りに、縫製動作の起動及び停止を制御するスタート／ストップスイッチ１４１が設けられている。頭部１４の下端からベッド部１１に向けて下向きに、針棒１４２が上下動可能かつ横方向に揺動可能に立設されている。針棒１４２には、針止めねじ１４３を用いて縫製針１４４が装着されている（図２示）。さらに、頭部１４の下端の針棒１４２の奥側からベッド部９２に向けて下向きに、押え取付棒１４５が上下動可能に立設されている。押え取付棒１４５の下端には、縫製布を針板１１２に押圧する布押え１４６が固設されている。頭部１４の後面右下寄りに、押え取付棒１４５を上げ下げ操作する押え上げレバー１４７が配設されている。
【００３２】
フットコントローラ１５は、縫製速度や振れ幅などの調整対象を可変に設定するときなどに使用する。フットコントローラ１５は、ベース１５１と、ベース１５１の上側で上下方向に揺動するペダル１５２とで構成されている。フットコントローラ１５は、床面に載置され、ハーネス１５３を用いて脚柱部１２のジャック１２１に着脱可能に電気接続される。ユーザは、フットコントローラ１５のペダル１５２を足で踏み込んで操作する。ペダル１５２の踏み込み量は、電気信号に変換され、ハーネス１５３を介してミシン本体内のマイコン８（図５示）に伝送される。
【００３３】
図２は、実施形態のミシン１の内部構造を示す正面図である。ミシン１の内部構造は、図略の機枠、メインモータ２、下側駆動機構３、上側駆動機構４、布送り量調整モータ５、振れ幅調整モータ６、センサ部７、及び縫製動作を制御するマイコン８などで構成されている。本実施形態において、下側駆動機構３は、送り歯１１３及び釜を駆動する。また、上側駆動機構４は、昇降駆動部及び揺動駆動部を駆動して、針棒１４２を上下動させかつ横方向に揺動させる。
【００３４】
メインモータ２は、脚柱部１２の内部に配置され、機枠に固設されている。メインモータ２は、出力軸にモータプーリ２１を有し、モータプーリ２１から回転駆動力を出力する。メインモータ２の出力回転数及び出力トルクは、マイコン８から制御される。メインモータ２の動作方式や構造は、特に限定されない。
【００３５】
上側駆動機構４は、脚柱部１２からアーム部１３を経由して頭部１４までの内部に配設されている。上側駆動機構４は、上軸４１、従動プーリ４２、上側タイミングプーリ、昇降駆動部４４、及び揺動駆動部などで構成されている。上軸４１は、メインモータ２の回転駆動力を伝達する主軸である。上軸４１は、アーム部１３の内部で横方向に延在しており、機枠に設けられた図略の軸受けに回転自在に支持されている。上軸４１の脚柱部１２側の一端に、図示されない上側タイミングプーリ、従動プーリ４２、及びハンドホイール１２２が記載した順番に並んで固設されている。従動プーリ４２の径は、メインモータ２のモータプーリ２１の径よりも大きい。従動プーリ４２とモータプーリ２１との間には、環状の駆動ベルト４３が輪転するように掛けられている。これにより、メインモータ２から出力された回転駆動力は、減速されて上軸４１に伝達される。また、上側タイミングプーリの径は、従動プーリ４２の径よりも小さい。
【００３６】
上軸４１の頭部１４側の他端に、針棒１４２を昇降する昇降駆動部４４が設けられている。昇降駆動部４４は、針棒クランク４５及びクランクロッド４６からなる。針棒クランク４５は、上軸４１が偏心されて形成されている。針棒クランク４５にはクランクロッド４６の一端４６１が係合され、クランクロッド４６の他端４６２は針棒１４２に係合している。針棒１４２は、図略の針棒腕により上下動可能に保持され（矢印Ｚ方向）、かつ、布送り方向と直角な横方向に揺動可能に保持されている（矢印Ｘ方向）。上軸４１が回転すると、クランクロッド４６の一端４６１が回転駆動され、他端４６２が昇降駆動されて、針棒１４２が矢印Ｚ方向に示されるように上下動する。
【００３７】
図２には示されていないが、針棒１４２を横方向に振る揺動駆動部が設けられている。揺動駆動部は、カム機構などを介して上軸４１から駆動される。揺動駆動部の途中には、振れ幅調整用モータ６（図５示）が設けられている。振れ幅調整用モータ６は、針棒１４２の横方向（Ｘ方向）の振れ幅を可変に調整する振れ幅調整部に相当する。振れ幅調整用モータ６には、例えばステッピングモータを用いることができる。振れ幅調整用モータ６が針棒１４２の振れ幅を調整してよいのは、縫製針１４４が縫製布から抜けている幅駆動許可区間Ｗａに限られている。なお、揺動駆動部は上軸４１以外の駆動源で動作してもよいし、振れ幅調整部は振れ幅調整用モータ６以外のアクチュエータであってもよい。
【００３８】
下側駆動機構３は、脚柱部１２からベッド部１１までの内部に配設されている。下側駆動機構３は、下軸３１、下側タイミングプーリ３２などで構成されている。下軸３１は、メインモータ２の回転駆動力を伝達する主軸である。下軸３１は、ベッド部１１の内部で横方向に延在しており、機枠に設けられた図略の軸受けに回転自在に支持されている。
【００３９】
下軸３１の脚柱部１２側の一端に、下側タイミングプーリ３２が固設されている。下側タイミングプーリ３２の径は、上軸４１の上側タイミングプーリの径に一致している。下側タイミングプーリ３２と上側タイミングプーリとの間には、環状の駆動ベルト３３が輪転するように掛けられている。下側タイミングプーリ３２及び上側タイミングプーリの外周面には歯が設けられ、駆動ベルト３３の内周面にも歯が設けられており、歯同士が噛合するようになっている。また、駆動ベルト３３を輪転経路の１箇所で内側に押圧するテンションプーリ３４が設けられている。これにより、駆動ベルト３３は、張力が確保されて、輪転するときに滑りが発生しない。メインモータ２から出力された回転駆動力は、上軸４１を経由して下軸３１に伝達される。上軸４１及び下軸３１は、互いに同期して等しい回転速度で回転する。
【００４０】
ベッド部１１の下軸３１の他端寄りの位置には、縫製布を送る送り歯１１３及び縫い目を形成する釜が配設されている。送り歯１１３は、カム機構などを介して下軸３１から駆動される。送り歯１１３は、針板１１２の上面レベルを出入りしつつ前後方向に移動して、縫製布を前方に送る。送り歯１１３と下軸３１との間には、布送り量調整用モータ５（図５示）が設けられている。布送り量調整用モータ５は、送り歯１１３の布送り量を可変に調整する布送り量調整部に相当する。布送り量調整用モータ５には、例えばステッピングモータを用いることができる。布送り量調整用モータ５が送り歯１１３の布送り量を調整してよいのは、縫製針１４４が縫製布に刺さっていて送り歯１１３が動作しない送り駆動許可区間Ｍａに限られている。なお、布送り量調整部は、布送り量調整用モータ５以外のアクチュエータであってもよい。
【００４１】
釜は、針板１１２の下方に配設されており、カム機構などを介して下軸３１から駆動される。釜は、例えば公知の垂直釜や水平釜としてよく、上糸と下糸とを係合させて縫い目を形成する。送り歯１１３及び釜の構成に特別な制約はなく、この部分については、従来技術の構成を適宜採用できる。
【００４２】
センサ部７は、上軸４１の脚柱部１２に近い位置に配設されている。センサ部７は、ロータリエンコーダ７１、デコーダに相当する第１フォトセンサ７５、及び第２デコーダに相当する第２フォトセンサ７６を含んでいる。ロータリエンコーダ７１、第１フォトセンサ７５、及びマイコン８の機能が組み合わせられて、本発明の複合型回転角度センサ及び回転方向判定部が実現されている。また、ロータリエンコーダ７１、第２フォトセンサ７６、及びマイコン８の機能が組み合わせられて、本発明の回転速度センサが実現されている。
【００４３】
ロータリエンコーダ７１は、薄い環状の部材である。図３は、ロータリエンコーダ７１の詳細形状を示す部品図である。ロータリエンコーダ７１の中央には、嵌合穴７１１が穿設されている。ロータリエンコーダ７１の周縁には、複数の第１スリット７２及び複数の第２スリット７３が穿設されている。第１スリット７２及び第２スリット７３は、本発明の「円周上に配置した第1コード及び第２コード」に相当する。ロータリエンコーダ７１の外径よりも小さな径の同心円周上に、複数の第３スリット７４が穿設されている。第３スリット７４は、本発明の「同心円周上に配置した第３コード」に相当する。図２に示されるように、ロータリエンコーダ７１は、その嵌合穴７１１に上軸４１が嵌入されて一体的に結合されており、上軸４１と共に回転する。
【００４４】
第１フォトセンサ７５は、発光部７５１及び受光部７５２からなる。発光部７５１は、ロータリエンコーダ７１の周縁から少しだけ脚柱部１２側に離隔して配置されている。受光部７５２は、ロータリエンコーダ７１の周縁から少しだけヘッド部１４側に離隔して配置されている。したがって、発光部７５１と受光部７５２とは、ロータリエンコーダ７１の周縁を挟んで離隔対向している。発光部７５１は、ロータリエンコーダ７１の第１スリット７２及び第２スリット７３に向けて、常に一定の光を照射する。受光部７５２は、第１スリット７２及び第２スリット７３を通過した光を検知し、信号変換を行って検知信号Ｓ１をマイコン８に出力する。受光部７５２は、光を検知している間はハイレベルの信号を出力し、光を検知しなくなるとローレベルの信号を出力する。
【００４５】
同様に、第２フォトセンサ７６も、発光部７６１及び受光部７６２からなる。発光部７６１は、ロータリエンコーダ７１の同心円周から少しだけ脚柱部１２側に離隔して配置されている。受光部７６２は、ロータリエンコーダ７１の同心円周から少しだけヘッド部１４側に離隔して配置されている。したがって、発光部７６１と受光部７６２とは、ロータリエンコーダ７１の同心円周を挟んで離隔対向している。発光部７６１は、ロータリエンコーダ７１の第３スリット７４に向けて、常に一定の光を照射する。受光部７６２は、第３スリット７４を通過した光を検知し、信号変換を行って検知信号Ｓ２をマイコン８に出力する。受光部７６２は、光を検知している間はハイレベルの信号を出力し、光を検知しなくなるとローレベルの信号を出力する。
【００４６】
第１フォトセンサ７５及び第２フォトセンサ７６は、ともに上軸４１の真上に配設されている。各発光部７５１、７６１及び各受光部７６１、７６２は、図略の取付部材を用いて、機枠の一部である固定部材７９に固定されている。第１フォトセンサ７５及び第２フォトセンサ７６の定格及び仕様は、互いに等しくても異なっていてもよい。
【００４７】
図３で、ロータリエンコーダ７１の中心Ｃから左方向に引いた半径線を基準線Ｌ０とする。ロータリエンコーダ７１の位相角Ａは、基準線Ｌ０で位相角Ａ＝０°と表記し、時計回りに増加するように表現する。上軸４１がメインモータ２に回転駆動されると、ロータリエンコーダ７１は図３の白抜き矢印Ｎに示される反時計回りの正回転方向Ｎに回転する。基準線Ｌ０が第１フォトセンサ７５及び第２フォトセンサ７６を通過する瞬間は、縫製針１４４が上昇してその先端が針板１１２から抜け出た直後に対応する。
【００４８】
図３に示されるように、ロータリエンコーダ７１の外径よりも小さな径の同心円周上には、周方向の幅が等しい５８個の第３スリット７４が全周にわたり等角度間隔で穿設されている。一方、ロータリエンコーダ７１の周縁には、複数の第１スリット７２及び複数の第２スリット７３がオーバーラップすることなく穿設されている。
【００４９】
詳述すると、位相角Ａ＝０°の基準線Ｌ０から位相角Ａ≒１５５°の第１区分線Ｌ１までの区間は、前述した幅駆動許可区間Ｗａになっている。この幅駆動許可区間Ｗａの周縁に、周方向の幅が等しい２５個の第１スリット７２が等角度間隔で穿設されている。第１スリット７２の単位角度あたりの配置個数は、第３スリット７４の単位角度あたりの配置個数に一致している。第１スリット７２の配置位相角は、第３スリット７４の配置位相角度からずれ、かつ、ずれ量が正回転方向と逆回転方向とで非対称になっている。具体的に、第１スリット７２は、周方向のスリット幅の１／４だけ第３スリット７４よりも先行している（位相角Ａの小さい方向にずれている、図６参照）。第１区分線Ｌ１から位相角Ａ≒１７０°の第２区分線Ｌ２までの区間の周縁に、スリットは穿設されていない。
【００５０】
第２区分線Ｌ２から位相角Ａ≒３００°の第３区分線Ｌ３までの区間は、前述した送り駆動許可区間Ｍａになっている。この送り駆動許可区間Ｍａの周縁に、周方向の幅が等しい４２個の第２スリット７３が等角度間隔で穿設されている。第２スリット７３の周方向のスリット幅は、第１スリット７２のスリット幅の約半分である。第２スリット７３の単位角度あたりの配置個数は、第１スリット７２及び第３スリット７４の単位角度あたりの配置個数の２倍になっている（図９参照）。奇数番目の第２スリット７３の前縁は第３スリット７４の配置位相角からずれている（図９参照）。奇数番目の第２スリット７３の後縁、ならびに、偶数番目の第２スリット７３の前縁及び後縁は、第３スリット７４の配置位相角に重なっている（図９参照）。第３区分線Ｌ３から基準線Ｌ０までの区間の周縁に、スリットは穿設されていない。
【００５１】
図３に示されるように、幅駆動許可区間Ｗａ内で基準線Ｌ０から時計回りに数えて１７番目の第１スリット７２ａの前縁が上停止位置Ｐ１に相当する。また、送り駆動許可区間Ｍａ内で第２区分線Ｌ２から時計回りに数えて２２番目の第２スリット７３ａの前縁が下停止位置Ｐ２に相当する。上停止位置Ｐ１及び下停止位置Ｐ２は、縫製針１４４を停止させる好ましい位置である。マイコン８は、縫製動作を中断または終了するときの状況に応じて、縫製針１４４を上停止位置Ｐ１または下停止位置Ｐ２に停止させるようにメインモータ２を制御する。
【００５２】
ここで、図３に示されるように、基準線Ｌ０から上停止位置Ｐ１までの区間を区間１とする。以下、上停止位置Ｐ１から第１区分線Ｌ１までを区間２とし、第１区分線Ｌ１から第２区分線Ｌ２までを区間３とする。さらに、第２区分線Ｌ２から下停止位置Ｐ２までを区間４とし、下停止位置Ｐ２から第３区分線Ｌ３までを区間５とし、第３区分線Ｌ３から基準線Ｌ０までを区間６とする。
【００５３】
次に、縫製針１４４の高さ位置とロータリエンコーダ７１の回転角度との関係について、時間軸上で説明する。図４は、縫製針１４４の高さ位置と第１及び第２フォトセンサ７５、７６の検知信号Ｓ１、Ｓ２との関係を模式的に示す図である。図４で、横軸は共通の時間軸であり、上段のグラフは縫製針１４４の高さ位置を示し、中段のグラフは第２フォトセンサ７６の検知信号Ｓ２を示し、下段のグラフは第１フォトセンサ７５の検知信号Ｓ１を示している。メインモータ２が一定の回転速度で上軸４１及び下軸３１を回転駆動するとき、縫製針１４４の高さ位置は、時間軸上で最高部分及び最低部分に丸みを有する三角波状に変化する。縫製針１４４が最高位置を通り過ぎて若干下降した位置が上停止位置Ｐ１である。また、縫製針１４４の最も下降した位置が下停止位置Ｐ２である。
【００５４】
第２フォトセンサ７６の検知信号Ｓ２は、メインモータ２の回転速度、換言すればロータリエンコーダ７１の回転速度に比例した周波数の矩形波になる。また、第１フォトセンサ７５の検知信号Ｓ１は、ロータリエンコーダ７１の回転角度に応じて、広幅の矩形波、狭幅の矩形波、及びローレベルと変化する。なお、図４では第１及び第２フォトセンサ７５、７６の検知信号Ｓ１、Ｓ２を定性的に見易くしたので、矩形波の波数はロータリエンコーダ７１のスリット７２、７３、７４の各スリット数に一致していないが、実際には両者は一致する。
【００５５】
次に、実施形態のミシン１の制御系について説明する。図５は、実施形態のミシン１の制御系を説明するブロック図である。ユーザによって選択スイッチ１３２、１３３、１３４や設定スイッチ１３８が操作されると、その操作情報はマイコン８に伝送される。マイコン８は、操作情報に基づいて内部処理や外部制御を行うとともに、ＬＥＤ表示部１３９の表示内容を更新する。ユーザによってスタート／ストップスイッチ１４１が操作されると、マイコン８は、メインモータ２を始動／停止制御して縫製動作を開始／終了する。ユーザによってフットコントローラ１５が踏み込み操作されると、マイコン８は、そのときのフットコントローラ１５の調整対象に応じて必要な制御を行う。
【００５６】
メインモータ２が始動されると、マイコン８は、第１フォトセンサ７５及び第２フォトセンサ７６から検知信号Ｓ１、Ｓ２を受け取る。次いで、マイコン８は、検知信号Ｓ１、Ｓ２に基づき幅駆動許可区間Ｗａを判別して振れ幅調整モータ６を制御し、かつ、送り駆動許可区間Ｍａを判別して布送り量調整モータ５を制御する。また、マイコン８は、検知信号Ｓ１、Ｓ２に基づき上停止位置Ｐ１及び下停止位置Ｐ２を認識して、メインモータ２の停止タイミングを制御する。
【００５７】
次に、マイコン８が第１フォトセンサ７５及び第２フォトセンサ７６の検知信号Ｓ１、Ｓ２を判別処理する詳細方法について説明する。マイコン８は、検知信号Ｓ１、Ｓ２がローレベルからハイレベルに立ち上がるエッジの直後、及び、検知信号Ｓ１、Ｓ２がハイレベルからローレベルに立ち下がるエッジの直後に判別処理を行う。以降では適宜、検知信号Ｓ１、Ｓ２のハイレベルを１と略記し、ローレベルを０と略記する。マイコン８は、エッジ連続カウンタ、組合せレジスタ、上停止位置カウンタ、下停止位置カウンタ、及び区間レジスタを判別処理に用いる。
【００５８】
エッジ連続カウンタは、区間３及び区間６を他の区間と判別するためのカウンタである。エッジ連続カウンタは、第２フォトセンサ７６の検知信号Ｓ２のエッジの連続発生回数をカウントアップする。エッジ連続カウンタは、第１フォトセンサ７５の検知信号Ｓ１のエッジを検知すると、連続発生回数をリセットする。組合せレジスタは、幅駆動許可区間Ｗａと送り駆動許可区間Ｍａを判別し、かつ、上軸４１の回転方向を検知するためのレジスタである。組合せレジスタは、第１フォトセンサ７５の検知信号Ｓ１の連続４回のエッジにおける両センサ７５、７６の検知信号Ｓ１、Ｓ２のレベル、すなわち合計８個のレベルを８ビットの値、あるいは２桁の十六進数の値で記憶する。組合せレジスタの値は、第１フォトセンサ７５の検知信号Ｓ１のエッジが検知されるたびに逐次更新される。
【００５９】
上停止位置カウンタは、上停止位置Ｐ１を認識し、かつ、幅駆動許可区間Ｗａを区間１と区間２とに区分するためのカウンタである。上停止位置カウンタは、第１スリット７２によって発生する検知信号Ｓ１のエッジの回数をカウントアップする。下停止位置カウンタは、下停止位置Ｐ２を認識し、かつ、送り駆動許可区間Ｍａを区間４と区間５とに区分するためのカウンタである。下停止位置カウンタは、第２スリット７３によって発生する検知信号Ｓ１のエッジの回数をカウントアップする。区間レジスタは、判別された区間１から区間５までのいずれかひとつを保持するためのレジスタである。なお、区間６はスリット７２、７３、７４の配置からは区間３と区別できないので、区間６は区間３として保持される。
【００６０】
図６は、マイコン８が幅駆動許可区間Ｗａで行う判別処理の内容を概念的に説明する図である。図６で、環状のロータリエンコーダ７１の一部が直線状に展開して表示されている（図９、図１２も同様）。ロータリエンコーダ７１の幅駆動許可区間Ｗａには、第１スリット７２及び第３スリット７４が配置されている。図６で、便宜的にロータリエンコーダ７１にハッチングを施しており、空白の矩形が第１スリット７２及び第３スリット７４を表している。ロータリエンコーダ７１が正回転方向Ｎに回転して、エッジに相当する位置ｎ１が第１フォトセンサ７５に到達すると、第１フォトセンサ７５の検知信号Ｓ１がハイレベル（１）からローレベル（０）に変化する。このとき、第２フォトセンサ７６に第３スリット７４が到達しており、検知信号Ｓ２はハイレベル（１）に維持される。マイコン８は、位置ｎ１で変化した直後の検知信号Ｓ１（ｎ１）＝０、及び維持された検知信号Ｓ２（ｎ１）＝１を得る。
【００６１】
同様に、エッジに相当する位置ｎ２が第１フォトセンサ７５に到達すると、マイコン８は、ローレベル（０）からハイレベル（１）に変化した直後の検知信号Ｓ１（ｎ２）＝１、及び、既に第２フォトセンサ７６で第３スリット７４が無くなって変化した検知信号Ｓ２（ｎ２）＝０を得る。続いて、エッジに相当する位置ｎ３が第１フォトセンサ７５に到達すると、マイコン８は、検知信号Ｓ１（ｎ３）＝０、及び検知信号Ｓ２（ｎ３）＝１を得る。続いて、エッジに相当する位置ｎ４が第１フォトセンサ７５に到達すると、マイコン８は、検知信号Ｓ１（ｎ４）＝１、及び検知信号Ｓ２（ｎ４）＝０を得る。
【００６２】
マイコン８は、検知信号Ｓ１の連続４回のエッジで得られた検知信号Ｓ１、Ｓ２の４セットを組合せレジスタに記憶し、逐次更新する。図７は、ロータリエンコーダ７１が正回転しているときに、幅駆動許可区間Ｗａで得られる組合せレジスタの値を示す一覧表の図である。表中の値は８ビット表示された二進数である。表中の最上段の二進数は、前述した検知信号が並べられたものである。すなわち、二進数［01100110］は、検知信号Ｓ１（ｎ１）＝０、検知信号Ｓ２（ｎ１）＝１、検知信号Ｓ１（ｎ２）＝１、検知信号Ｓ２（ｎ２）＝０、検知信号Ｓ１（ｎ３）＝０、検知信号Ｓ２（ｎ３）＝１、検知信号Ｓ１（ｎ４）＝１、及び検知信号Ｓ２（ｎ４）＝０が順番に並べられた値である。
【００６３】
また、表中の２段目の二進数［10011001］は、ロータリエンコーダ７１がさらに回転して、１エッジ分の２ビットの検知信号が末尾に追加され、先頭に位置する最旧の検知信号Ｓ１（ｎ１）＝０及び検知信号Ｓ２（ｎ１）＝１が削除されて更新された値である。さらに、３段目以降も逐次更新された値である。表中の３段目及び５段目の値は最上段の値に一致し、４段目の値は２段目の値に一致している。このように、ロータリエンコーダ７１が正回転しているときに、幅駆動許可区間Ｗａで得られる組合せレジスタの値は、二進数［01100110］と二進数［10011001］とが交互に発生する。
【００６４】
また、図６で、ユーザがハンドホイール１２２を手回ししてロータリエンコーダ７１が逆回転方向Ｒに回転し、エッジに相当する位置ｒ１が第１フォトセンサ７５に到達すると、マイコン８は、検知信号Ｓ１（ｒ１）＝０、及び検知信号Ｓ２（ｒ１）＝０を得る。同様に、エッジに相当する位置ｒ２が第１フォトセンサ７５に到達すると、マイコン８は、検知信号Ｓ１（ｒ２）＝１、及び検知信号Ｓ２（ｒ２）＝１を得る。続いて、エッジに相当する位置ｒ３が第１フォトセンサ７５に到達すると、マイコン８は、検知信号Ｓ１（ｒ３）＝０、及び検知信号Ｓ２（ｒ３）＝０を得る。続いて、エッジに相当する位置ｒ４が第１フォトセンサ７５に到達すると、マイコン８は、検知信号Ｓ１（ｒ４）＝１、及び検知信号Ｓ２（ｒ４）＝１を得る。
【００６５】
図８は、ロータリエンコーダ７１が逆回転しているときに、幅駆動許可区間Ｗａで得られる組合せレジスタの値を示す一覧表の図である。表の見方は図７と同様である。表中の最上段、３段目、及び５段目の値は二進数［00110011］であり、２段目及び４段目の値は二進数［11001100］である。このように、ロータリエンコーダ７１が逆回転しているときに、幅駆動許可区間Ｗａで得られる組合せレジスタの値は、二進数［00110011］と二進数［11001100］とが交互に発生する。
【００６６】
ここで、ロータリエンコーダ７１の正回転方向Ｎ及び逆回転方向Ｒで組合せレジスタの取り得る値が異なる。したがって、幅駆動許可区間Ｗａの中で、マイコン８はロータリエンコーダ７１の回転方向を判別できる。これが、複合型回転角度センサの回転方向判定部の機能である。また、マイコン８は、第１フォトセンサ７５の検知信号Ｓ１の２回のエッジを検知することで、第1スリット７２の1個分の回転を検知する。
【００６７】
図９は、マイコン８が送り駆動許可区間Ｍａで行う判別処理の内容を概念的に説明する図である。ロータリエンコーダ７１の送り駆動許可区間Ｍａには、第２スリット７３及び第３スリット７４が配置されている。図９で、便宜的にロータリエンコーダ７１にハッチングを施しており、空白の矩形が第２スリット７３及び第３スリット７４を表している。マイコン８が送り駆動許可区間Ｍａで行う判別処理は幅駆動許可区間Ｗａで行う判別処理と同様であるが、第1スリット７２が第２スリット７３に置き換わることで組合せレジスタの値が変化する。
【００６８】
すなわち、ロータリエンコーダ７１が正回転方向Ｎに回転して、エッジに相当する位置ｍ１が第１フォトセンサ７５に到達すると、マイコン８は、検知信号Ｓ１（ｍ１）＝０、及び検知信号Ｓ２（ｍ１）＝１を得る。同様に、エッジに相当する位置ｍ２が第１フォトセンサ７５に到達すると、マイコン８は、検知信号Ｓ１（ｍ２）＝１、及び検知信号Ｓ２（ｍ２）＝０を得る。続いて、エッジに相当する位置ｎ３が第１フォトセンサ７５に到達すると、マイコン８は、検知信号Ｓ１（ｍ３）＝０、及び検知信号Ｓ２（ｍ３）＝１を得る。続いて、エッジに相当する位置ｍ４が第１フォトセンサ７５に到達すると、マイコン８は、検知信号Ｓ１（ｍ４）＝１、及び検知信号Ｓ２（ｎ４）＝１を得る。
【００６９】
この結果、組合せレジスタの値として図１０の最上段に示される二進数［01100111］が得られる。図１０は、ロータリエンコーダ７１が正回転しているときに、送り駆動許可区間Ｍａで得られる組合せレジスタの値を示す一覧表の図である。表中の各段の値は、ロータリエンコーダ７１が回転して逐次更新された値を示している。図示されるように、ロータリエンコーダ７１が正回転しているときに、送り駆動許可区間Ｍａで得られる組合せレジスタの値は、二進数［01100111］、二進数［10011101］、二進数［01110110］、および二進数［11011001］の４種類が順番に繰返して発生する。
【００７０】
また、図９で、ユーザがハンドホイール１２２を手回ししてロータリエンコーダ７１が逆回転方向Ｒに回転すると、組合せレジスタの値が変わってくる。図１１は、ロータリエンコーダ７１が逆回転しているときに、送り駆動許可区間Ｍａで得られる組合せレジスタの値を示す一覧表の図である。図９のエッジに相当する４つの位置ｑ１〜ｑ４から得られる組合せレジスタの値は、図１１の最上段に示される二進数［11001101］である。図示されるように、ロータリエンコーダ７１が逆回転しているときに、送り駆動許可区間Ｍａで得られる組合せレジスタの値は、二進数［11001101］、二進数［00110111］、二進数［11011100］、および二進数［01110011］の４種類が順番に繰返して発生する。
【００７１】
ここで、ロータリエンコーダ７１の正回転方向Ｎ及び逆回転方向Ｒで組合せレジスタの取り得る値が異なる。したがって、送り駆動許可区間Ｍａの中で、マイコン８はロータリエンコーダ７１の回転方向を判別できる。これが、複合型回転角度センサの回転方向判定部の機能である。また、マイコン８は、第１フォトセンサ７５の検知信号Ｓ１の２回のエッジを検知することで、第２スリット７３の1個分の回転を検知する。
【００７２】
図１２は、マイコン８が幅駆動許可期間Ｗａ及び送り駆動許可区間Ｍａ以外の区間で行う判別処理の内容を概念的に説明する図である。図３に示されるように、ロータリエンコーダ７１の幅駆動許可期間Ｗａ及び送り駆動許可区間Ｍａ以外の区間として区間３及び区間６が該当する。区間３及び区間６では、図１２に示されるように、ロータリエンコーダ７１には第３スリット７４のみが配置されている。したがって、第２フォトセンサ７６は第３スリット７４を検知して検知信号Ｓ２にはエッジが発生し、第１フォトセンサ７５の検知信号Ｓ１にはエッジが発生しない。
【００７３】
このとき、マイコン８は、組合せレジスタの処理を行わず、第２フォトセンサ７６の検知信号Ｓ２のエッジの連続発生回数をカウントアップする。例えば、図１２でロータリエンコーダ７１が正回転方向Ｎに回転して位置ｕ１〜ｕ４でそれぞれ検知信号Ｓ２のエッジが発生したときに、マイコン８は、エッジ連続カウンタの値を１ずつ増加させる（カウントアップする）。そして、検知信号Ｓ１のエッジが発生したときに、マイコン８は、エッジ連続カウンタの値をリセットする。
【００７４】
ここで、区間３及び区間６では検知信号Ｓ２のエッジが連続して発生するのに対して、幅駆動許可期間Ｗａ及び送り駆動許可区間Ｍａでは、検知信号Ｓ２の２つのエッジの間に必ず検知信号Ｓ１のエッジが発生する。したがって、マイコン８は、エッジ連続カウンタの値が２以上であれば、区間３及び区間６を他の区間と判別できる。また、エッジの発生状況だけでは区間３と区間６とを判別することはできないので、マイコン８は、区間６も区間３として区間レジスタに保持する。
【００７５】
区間３及び区間６以外では組合せレジスタの値が逐次更新され、ロータリエンコーダ７１の幅駆動許可区間Ｗａと送り駆動許可区間Ｍａとでは組合せレジスタの取り得る値が異なる。したがって、マイコン８は、第１フォトセンサ７５の検知信号Ｓ１のエッジを連続４回検知した時点で、幅駆動許可区間Ｗａ及び送り駆動許可区間Ｍａを確定できる。
【００７６】
また、マイコン８は、区間６に続いて２個の第１スリット７２が第１フォトセンサ７５を通過した位置、つまり図３の位置Ｐ３で幅駆動許可区間Ｗａを確定できる。位置Ｐ３は、２番目の第１スリット７２ｂの後縁である。マイコン８は、位置Ｐ３で幅駆動許可区間Ｗａを確定した直後から、ロータリエンコーダ７１が１５個の第１スリット７２分だけ回転したことで上停止位置Ｐ１を認識できる。なお、１５個の第１スリット７２の回転は、検知信号Ｓ１における３０回のエッジの発生に置き換えて検知できる。さらに、マイコン８は、上停止位置Ｐ１を認識することにより、幅駆動許可区間Ｗａを区間１と区間２とに区分して判別できる。
【００７７】
同様に、マイコン８は、区間３に続いて２個の第２スリット７３が第１フォトセンサ７５を通過した位置、つまり図３の位置Ｐ４で送り駆動許可区間Ｍａを確定できる。位置Ｐ４は、２番目の第２スリット７３ｂの後縁である。マイコン８は、位置Ｐ４で送り駆動許可区間Ｍａを確定した直後から、ロータリエンコーダ７１が２０個の第２スリット７３だけ回転したことで下停止位置Ｐ２を認識できる。なお、２０個の第２スリット７３の回転は、検知信号Ｓ１における４０回のエッジの発生に置き換えて検知できる。さらに、マイコン８は、下停止位置Ｐ２を認識することにより、送り駆動許可区間Ｍａを区間４と区間５とに区分して判別できる。
【００７８】
マイコン８は、上述したように区間１〜区間５を判別処理するために、図１３及び図１４に示される判別処理フローを実行する。図１３は、第２フォトセンサ７６の検知信号Ｓ２にエッジが発生したときに、マイコン８が実行する判別処理フローの図である。図１４は、第１フォトセンサ７５の検知信号Ｓ１にエッジが発生したときに、マイコン８が実行する判別処理フローの図である。エッジの発生はエッジ割り込み機能によってマイコン８に伝達され、マイコン８は、これをトリガとして判別処理を開始する。
【００７９】
図１３のステップｓｔ１で第２フォトセンサ７６の検知信号Ｓ２にエッジが発生すると、エッジ割り込みによりマイコン８は以降に説明する一連の判別処理を実行する。ステップｓｔ２で、エッジ連続カウンタをカウントアップする。次のステップｓｔ３で、エッジ連続カウンタが２以上か否かを調べ、２以上の場合はステップｓｔ４に進み、１以下の場合は何も行わず判別処理を終了する。ステップｓｔ４では、組合せレジスタをリセットして判別処理を終了する。
【００８０】
図１４のステップｓｔ１１で第１フォトセンサ７５の検知信号Ｓ１にエッジが発生すると、エッジ割り込みによりマイコン８は以降に説明する一連の判別処理を実行する。ステップｓｔ１２で、エッジ連続カウンタをリセットする。ステップｓｔ１３で、組合せレジスタを更新する。次のステップｓｔ１４で、組合せレジスタの値を調べ、図７に示されたいずれかの値であればステップｓｔ１５に進み、図１０に示されたいずれかの値であればステップｓｔ２１に進み、それ以外であればステップｓｔ３１に進む。
【００８１】
ステップｓｔ１５からステップｓｔ１９までは、幅駆動許可区間Ｗａにおける判別処理である。ステップｓｔ１５で、下停止位置カウンタをリセットする。ステップｓｔ１６で、上停止位置カウンタをカウントアップする。次のステップｓｔ１７で、上停止位置カウンタが３０以上か否かを調査し、３０未満であればステップｓｔ１８に進み、３０以上であればステップｓｔ１９に進む。ステップｓｔ１８では、区間レジスタに区間１をセットする。ステップｓｔ１９では、区間レジスタに区間２をセットする。ステップｓｔ１６〜ステップｓｔ１９までの処理は、検知信号Ｓ１のエッジの発生回数に基づいて幅駆動許可区間Ｗａを区間１と区間２とに区分する判別処理である。
【００８２】
ステップｓｔ２１からステップｓｔ２５までは、送り駆動許可区間Ｍａにおける判別処理である。ステップｓｔ２１で、上停止位置カウンタをリセットする。ステップｓｔ２２で、下停止位置カウンタをカウントアップする。次のステップｓｔ２３で、下停止位置カウンタが４０以上か否かを調査し、４０未満であればステップｓｔ２４に進み、４０以上であればステップｓｔ２５に進む。ステップｓｔ２４では、区間レジスタに区間４をセットする。ステップｓｔ２５では、区間レジスタに区間５をセットする。ステップｓｔ２２〜ステップｓｔ２５までの処理は、検知信号Ｓ１のエッジの発生回数に基づいて送り駆動許可区間Ｍａを区間４と区間５とに区分する判別処理である。
【００８３】
ステップｓｔ３１では、区間レジスタに区間３をセットする。ステップｓｔ１８、ステップｓｔ１９、ステップｓｔ２４、ステップｓｔ２５、及びステップｓｔ３１のいずれかで区間レジスタをセットすると、判別処理は終了する。
【００８４】
なお、マイコン８は、第２フォトセンサ７６の検知信号Ｓ２のエッジを検知し、単位時間当たりのエッジ数から上軸４１の回転速度、すなわち縫製速度を演算する。この機能は、本発明の回転速度センサに相当する。
【００８５】
次に、上述のように構成された実施形態のミシン１の動作及び作用について説明する。ユーザは、まず、電源を投入して、縫製動作に必要な模様番号などの設定や、半針縫いコマンドや一針縫いコマンドなどの設定を行う。次に、スタート／ストップスイッチ１４１を押すか、あるいはフットコントローラ１５を踏み込むかすると、マイコン８は、メインモータ２を始動する。上軸４１及び下軸３１は正回転方向Ｎに回転し始め、同時にロータリエンコーダ７１も正回転方向Ｎに回転し始める。
【００８６】
マイコン８は、メインモータ２を始動したときに、ロータリエンコーダ７１の区間１〜区間５の判別処理を開始する。マイコン８は、幅駆動許可区間Ｗａに相当する区間１または区間２を最初に判別したときに、振れ幅調整モータ６の原点処理を行う。また、マイコン８は、送り駆動許可区間Ｍａに相当する区間４または区間５を最初に判別したときに、布送り量調整モータ５の原点処理を行う。
【００８７】
２つの原点処理を終了した後、マイコン８は、区間１を確定判別した瞬間に（図３の位置Ｐ３）、必要に応じて振れ幅調整モータ６を制御して振れ幅を調整する。また、マイコン８は、区間４を確定判別した瞬間に（図３の位置Ｐ４）、必要に応じて布送り量調整モータ５を制御して布送り量を調整する。振れ幅や布送り量を調整するときに長い調整時間が必要と推定される場合、マイコン８はメインモータ２の回転速度を減速あるいは一旦停止させることもある。
【００８８】
電源投入時に縫製針１４４が上停止位置Ｐ１にある場合、マイコン８は、最初に区間２を判別し、次いで区間３から区間４を判別する。このため、マイコン８は、上軸４１が最初に半回転する間に位置Ｐ４及び下停止位置Ｐ２を認識できる。したがって、電源投入直後でも半針縫いコマンドに正確に対応できる。この後、マイコン８は、区間５から区間６（区間レジスタの内部では区間３）を経て区間１を判別する。このため、マイコン８は、上軸４１が最初に１回転する間に位置Ｐ３及び上停止位置Ｐ１を認識できる。したがって、電源投入直後でも一針縫いコマンドに正確に対応できる。また、電源投入時に縫製針１４４が下停止位置Ｐ２にある場合でも、同様に、半針縫いコマンド及び一針縫いコマンドに正確に対応できる。
【００８９】
さらに、電源を停止している間にハンドコントローラ１２２が手回しされて縫製針１４４の初期位置が不特定になっていても、マイコン８は、メインモータ２により上軸４１が回転駆動された最初の１回転で、遅滞なく振れ幅調整モータ６及び布送り量調整モータ５の原点処理を行うことができる。また、マイコン８は、縫製針１４４の初期位置に因らず、最初に区間３を通過したすぐ後に下停止位置Ｐ２を認識でき、最初に区間６を通過したすぐ後に上停止位置Ｐ１を認識できる。したがって、電源投入直後の縫製一針目から模様番号などの設定に対応して正確な縫製動作を行える。
【００９０】
実施形態のミシン１によれば、従来技術で必要とされていた３個のセンサを第１フォトセンサ７５及び第２フォトセンサ７６の２個に削減でき、センサに必要な取付構造部品や配線部品の部品点数も抑えられる。加えて、第１フォトセンサ７５及び第２フォトセンサ７６に対してロータリエンコーダ７１が共用されて１個で済んでいる。また、第１フォトセンサ７５及び第２フォトセンサ７６は、汎用品を用いることができて、コスト低廉でかつ高精度である。これらの総合的な効果で、価格競争力に優れたミシン１を提供できる。
【００９１】
さらに、ロータリエンコーダ７１が共用されているので、第１フォトセンサ７５及び第２フォトセンサ７６の間に生じ得る相対誤差が抑制されて検知精度が高められる。仮に、第１フォトセンサ７５及び第２フォトセンサ７６に別体のロータリエンコーダを用いると、上軸４１のたわみなどに起因して相対誤差が発生しやすい。加えて、センサ部７は、回転方向判定部の機能を備えるので、ハンドホイール１２２をユーザが手回ししたときの回転方向を判定できる。
【００９２】
なお、センサ部７は、上軸４１に代えて、下軸３１に設けることもできる。また、ロータリエンコーダ７１のコードとしてスリット、デコーダとしてフォトセンサ７５、７６を例示したが、これに限定されない。例えば、ロータリエンコーダの周方向にＮ磁極およびＳ磁極を交互に配置してコードとし、デコーダとして磁界センサを用いるようにしてもよい。その他、本発明は様々な応用や変形が可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１：実施形態のミシン
１１３：送り歯    １２２：ハンドホイール    １４２：針棒    １４４：縫製針
２：メインモータ
３：下側駆動機構    ３１：下軸
４：上側駆動機構    ４１：上軸    ４４：昇降駆動部
５：布送り量調整モータ（布送り量調整部）
６：振れ幅調整モータ（振れ幅調整部）
７：センサ部    ７１：ロータリエンコーダ
７２：第１スリット    ７３：第２スリット    ７４：第３スリット
７５：第１フォトセンサ（デコーダ）    ７５１：発光部    ７５２：受光部
７６：第２フォトセンサ（第２デコーダ）    ７６１：発光部    ７６２：受光部
８：マイコン
Ｓ１：第１フォトセンサの検知信号    Ｓ２：第２フォトセンサの検知信号
Ｌ０：基準線    Ｌ１〜Ｌ３：第１〜第３区分線
Ｗａ：幅駆動許可区間    Ｍａ：送り駆動許可区間
Ｐ１：上停止位置    Ｐ２：下停止位置
【図１】
2014161373.tif 000003
【図２】
2014161373.tif 000004
【図３】
2014161373.tif 000005
【図４】
2014161373.tif 000006
【図５】
2014161373.tif 000007
【図６】
2014161373.tif 000008
【図７】
2014161373.tif 000009
【図８】
2014161373.tif 000010
【図９】
2014161373.tif 000011
【図１０】
2014161373.tif 000012
【図１１】
2014161373.tif 000013
【図１２】
2014161373.tif 000014
【図１３】
2014161373.tif 000015
【図１４】
2014161373.tif 000016