(57)【要約】  ミシン（１００）は、上糸を挿通した針孔を有する縫い針（１１）と、上糸を捕捉することで上糸と下糸とを絡ませる剣先を有するかまと、上糸を挿通した小孔を有し、小孔が下死点から上死点まで上昇することにより上糸を縫製対象である被縫製物から引き上げる天秤（１３）と、被縫製物の浮き上がりを防止する中押さえ（１５）と、かまが上糸の捕捉を解除した後から天秤（１３）の動作にともない小孔が上昇する期間に、中押さえ（１５）を一定の高さで停止させるように中押さえ（１５）を駆動する駆動源と、を備える。
2017175526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上糸を挿通した針孔を有する縫い針と、
前記上糸を捕捉することで前記上糸と下糸とを絡ませる剣先を有するかまと、
前記上糸を挿通した小孔を有し、前記小孔が下死点から上死点まで上昇することにより前記上糸を縫製対象である被縫製物から引き上げる天秤と、
前記被縫製物の浮き上がりを防止する中押さえと、
前記かまが前記上糸の捕捉を解除した後から前記天秤の動作にともない前記小孔が上昇する期間に、前記中押さえを一定の高さで停止させるように前記中押さえを駆動する駆動源と、
を備えたことを特徴とするミシン。
【請求項２】
前記駆動源は、前記かまが前記上糸の捕捉を解除した後から前記天秤の動作にともない前記小孔が上昇して上死点に到達するまでの期間に、前記被縫製物が設置される台座の上面に対して一定の高さで停止するように前記中押さえを駆動することを特徴とする請求項１に記載のミシン。
【請求項３】
前記駆動源は、前記かまが前記上糸の捕捉を解除した後から前記天秤の動作にともない前記小孔が上昇して上死点に到達するまでの期間に、前記被縫製物の表面に対して一定の高さで停止するように前記中押さえを駆動することを特徴とする請求項１に記載のミシン。
【請求項４】
前記駆動源は、前記かまが前記上糸の捕捉を解除した後から前記天秤の動作にともない前記小孔が上昇して上死点に到達するまでの期間に、前記被縫製物の表面から前記上糸の直径以上の距離を移動した位置で停止するように前記中押さえを駆動することを特徴とする請求項１に記載のミシン。
【請求項５】
前記駆動源は、前記かまが前記上糸の捕捉を解除した後から前記天秤の動作にともない前記小孔が上昇して上死点に到達するまでの期間に、前記中押さえが特定の圧力で前記被縫製物を押圧した位置で停止するように前記中押さえを駆動することを特徴とする請求項１に記載のミシン。
【請求項６】
前記駆動源は、前記かまが前記上糸の捕捉を解除した後から前記天秤の動作にともない前記小孔が上昇して上死点に到達するまでの期間に、前記中押さえが特定の圧力で前記被縫製物を押圧した位置から前記上糸の直径以上の距離を移動した位置で停止するように前記中押さえを駆動することを特徴とする請求項１に記載のミシン。
【請求項７】
前記特定の圧力は、前記被縫製物に貼付した圧力センサと、前記中押さえに貼付した圧力センサと、前記駆動源の状態量を検出するセンサとの、いずれか１つまたは複数を用いて求めることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のミシン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縫い針、かま、天秤および中押さえを備えるミシンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、布または革といった被縫製物を縫い針と直交する平面内で搬送させながら縫製を行うミシンにあっては、被縫製物が縫い針との間の摩擦により縫い針と共に上昇し浮き上がったり、ばたついたりするのを防止するため、縫い針の昇降時に被縫製物の針貫通部周辺を下方に押さえ付ける中押さえが設けられている。【０００３】
特許文献１に開示されるミシンは、被縫製物を押圧する中押さえを縫い針と平行に上下動させる第１の駆動源とは別に、縫製中に中押さえの高さを変更する第２の駆動源を備える。第１の駆動源は、縫い針と中押さえを上下動させるものであり、第２の駆動源は、第１の駆動源の回転角度に対して正弦波の軌跡で駆動される中押さえの上下動の振幅を変更するものである。第２の駆動源は、中押さえの上死点または下死点の高さを変更する高さ可変制御を施すことにより、中押さえが上下動する際の振幅を変更することができる。【０００４】
具体的に説明すると、特許文献１に開示されるミシンは、第２の駆動源にモータが使用される。中押さえの高さ可変制御は、このモータの回転を制御することにより施される。特許文献１のミシンでは、被縫製物が位置決め手段により搬送される際の台座となる滑り板の上面よりも中押さえの下死点の高さが下方となるように第１の駆動源を駆動させ、中押さえが下降して被縫製物へ当接した際にモータの出力軸にトルク外乱が加わると、第２の駆動源は中押さえが上昇するよう制御する。その結果、特許文献１のミシンでは、第１の駆動源により中押さえが下降する力と、中押さえが縫い針と同期して上下動を行う際に中押さえを常時下方に押圧するばねの弾性力と、第２の駆動源により中押さえが上昇する力と、が釣り合うことで中押さえの高さを制御することができる。【０００５】
特許文献１に開示されるミシンは、縫い針を駆動する第１の駆動源であるモータの回転角度が０°から３６０°まで一回転する間に、縫い針の上下動が一周期となるよう設計されている。この縫い針の一周期の間に中押さえは、縫い針を駆動する第１の駆動源であるモータの回転角度が０°のとき上死点となり、１８０°のとき下死点となるよう駆動される。特許文献１に開示されるミシンの中押さえは、通常、中押さえが被縫製物へ当接してから縫い針が下死点へ到達するまでの期間に被縫製物を押圧する。よって、特許文献１に開示されるミシンは、通常、第１の駆動源であるモータが０°から１８０°まで回転する期間内で中押さえが被縫製物を押圧することとなるが、１８０°以降でも例えば１９０°程度までの範囲ならば微調整できることが示されている。【０００６】
送り歯を用いる一般的なミシンにあっては、特許文献２または特許文献３に開示される布押さえ装置がある。特許文献２には、ミシンの主軸モータの回転に連動して上下動する押さえ棒と、押さえ棒の下端に押さえ棒の軸方向に摺動自在に保持された布押さえ部と、布押さえ部を台座に対して下方に付勢すべく布押さえ部に付勢力を付与する付勢手段と、少なくとも針が下死点から上動してかまの剣先が上糸を掬う時に被縫製物を押圧するよう押さえ棒を駆動する押さえ棒駆動装置と、布押さえ部を保持する高さを可変にすると共に布押さえ部への付勢力を可変とする高さ可変装置と、を備えるミシンの布押さえ装置が開示されている。特許文献２には、この布押さえ装置をサーボモータで上下方向に駆動する構成が示されている。特許文献３には、縫い針を駆動する主軸モータとは別のモータを駆動源とする布押さえ駆動機構によって、布押さえの昇降ストロークまたは縫い針に対する布押さえの昇降タイミングを変更可能とするミシンが開示されている。この布押さえ駆動機構を有するミシンでは、縫製作業の状況または被縫製物の素材の性状に応じて、布押さえを昇降させるモータの駆動を変更することで、縫製作業中の振動および騒音を低減することができる。特許文献３には、縫い針が被縫製物へ挿針される前から抜針されるまでの期間に布押さえが下死点となるよう布押さえを駆動する方式が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１４８５５１号公報
【特許文献２】特開平８−３８７６３号公報
【特許文献３】特開平１１−１２８５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示されるミシンは、中押さえの下死点の高さが、滑り板の上面よりも下方となるように中押さえを下降させ、中押さえが被縫製物へ当接することで中押さえを駆動するモータの回転軸に外乱トルクが加わることを機に、中押さえが上方に移動するよう中押さえの高さを調節する。このようにすることで、特許文献１のミシンは中押さえの下死点と上死点の高さを任意に変更し、ミシンが縫製中であっても中押さえの動作振幅を変更することができる。また、中押さえの下死点の高さが、滑り板の上面よりも下方となるように中押さえを下降させることで、中押さえの高さを調節する第２の駆動源が動作する前に中押さえが上方に引き返すという事態を回避できる。【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示されるミシンは、縫い針と中押さえの両者が第１の駆動源に基づき上下動するので、例えば、縫い針が被縫製物に挿針される前から抜針されるまでの長期に渡り中押さえを被縫製物に対して押圧させ続ける、または縫い針が被縫製物から抜針された後も長期に渡り被縫製物を押圧し続ける、と言うように、縫い針の動きと位相を大幅にずらした任意のタイミングで中押さえが被縫製物を押圧するよう中押さえの上下動を変更することが困難であった。【００１０】
例えば、中押さえの下死点は、縫い針を駆動する第１の駆動源であるモータの回転角度が１８０°以降であれば１９０°程度までは微調整できるが、この範囲外で中押さえの下死点を調整するには、第１の駆動源の駆動力を中押さえへ伝達する機構を機械的に調整する必要がある。このため、機械的な調整や変更を施さない限り、第１の駆動源であるモータの回転角度が１９０°以降では中押さえが被縫製物を押圧できない。つまり、１９０°以降において天秤が下死点から上死点まで上昇する間に中押さえが被縫製物を押圧できないので、特許文献１に開示されるミシンは、特に伸縮性のある被縫製物に縫い目を形成する際は天秤による縫締めの効果が一針毎に不均一となる、または不十分な場合がある、という問題があった。【００１１】
特許文献２に開示されるミシンの布押さえ装置は、押さえ部を下方へ付勢すべく布押さえ部に付勢力を付与する付勢手段と、布押さえ部を保持する高さを可変にすると共に布押さえ部への付勢力を可変とする高さ可変装置を有する。このように構成することで、布押さえ部の下死点を台座表面よりも高く設定しておけば、被縫製物が硬い場合であっても台座と布押さえ部との衝突を防止することができ、縫製時の騒音を低減させることができる。また、特許文献２に開示されるミシンの布押さえ装置は、針が下死点から上動してかまの剣先が上糸を掬う時に被縫製物を押圧するので、かまの剣先が上糸を捕捉できずに縫い目が形成されない現象である目飛びの発生率を低下させることができる。しかしながら、特許文献２に開示される布押さえ装置を備えるミシンは、天秤が下死点から上死点まで上昇する間に被縫製物がばたつく可能性があるので、特許文献１と同様、天秤による縫締めの効果が一針毎に不均一となる、または不十分な場合がある、という問題があった。【００１２】
特許文献３に開示される布押さえ装置を備えるミシンは、針棒上下運動の１周期において、縫い針が被縫製物へ挿針される前から抜針されるまでの期間に被縫製物を押圧する。このため、特許文献３の布押さえ装置は、前述した目飛びの発生率を低下させることができる。また、特許文献３の布押さえ装置は、縫製作業の状況または被縫製物の素材の性状に応じて、布押さえを昇降させるモータの駆動を変更することで、縫製作業中の振動および騒音を低減することができる。しかしながら、特許文献３に開示される布押さえ装置を備えるミシンは、天秤が下死点から上死点まで上昇する間に被縫製物がばたつく可能性があるため、特許文献１および２と同様に、天秤による縫締めの効果が不均一となる、または不十分な場合がある、という問題があった。以上のように上記の各特許文献に開示される中押さえは、主に目飛びの発生率を低下させる目的で使用されており、天秤による縫締めを改善する目的では使用されていなかった。また各特許文献では、縫い針とは別の駆動源を用いて中押さえの動作を変更することで、被縫製物の損傷および縫製作業中の振動および騒音が低減されていた。【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被縫製物に形成される縫い目の縫締りを改善できるミシンを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のミシンは、上糸を挿通した針孔を有する縫い針と、上糸を捕捉することで上糸と下糸とを絡ませる剣先を有するかまと、上糸を挿通した小孔を有し、小孔が下死点から上死点まで上昇することにより上糸を縫製対象である被縫製物から引き上げる天秤と、被縫製物の浮き上がりを防止する中押さえと、かまが上糸の捕捉を解除した後から天秤の動作にともない小孔が上昇する期間に、中押さえを一定の高さで停止させるように中押さえを駆動する駆動源と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、被縫製物に形成される縫い目の縫締りを改善できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１に係るミシンの全体構成を示す斜視図
【図２】実施の形態１に係るミシンの縫い機構の構成を示す斜視図
【図３】実施の形態１に係るミシンの中押さえ駆動機構の構成を示す斜視図
【図４】実施の形態１に係るミシンの送り機構の構成を示す斜視図
【図５】実施の形態１に係るミシンの制御構成を示すブロック図
【図６】実施の形態１に係るミシンを従来の駆動パターンで動作させた際のタイミングチャート
【図７】実施の形態１に係るミシンを本発明の駆動パターンで動作させた際のタイミングチャート
【図８】実施の形態２に係るミシンの駆動パターンを示すタイミングチャート
【図９】実施の形態３に係るミシンの制御盤の制御構成を示すブロック図
【図１０】実施の形態３に係るミシンの中押さえの動作図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態に係るミシンを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１８】
実施の形態１．
実施の形態１では、布および革といった縫製素材である被縫製物を保持する保持装置を有し、保持装置により被縫製物が縫い針に対して搬送されることにより、予め指定した被縫製物の所定の位置に縫い目を形成するミシンを例に説明する。ただし、説明を簡単にするため、実施の形態１では伸縮性の無い被縫製物に縫い目を形成する場合について説明する。
【００１９】
まず図１から図４を用いて実施の形態１に係るミシンの構成を説明する。図１は実施の形態１に係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に係るミシンの縫い機構の構成を示す斜視図である。図３は実施の形態１に係るミシンの中押さえ駆動機構の構成を示す斜視図である。図４は実施の形態１に係るミシンの送り機構の構成を示す斜視図である。図１から図４では、縫い針が上下動を行う方向をＺ軸方向または上下方向とし、Ｚ軸方向と直交する方向をＸ軸方向とし、Ｚ軸方向とＸ軸方向の両者に直交する方向をＹ軸方向とする。ただし、Ｘ軸方向は、後述するベッド２の長手方向である。
【００２０】
[全体構成]
図１に示すミシン１００の主要部は、筐体機構Ｐ０、縫い機構Ｐ１と、送り機構Ｐ２と、制御装置Ｐ３と、で構成される。
【００２１】
[筐体機構Ｐ０]
筐体機構Ｐ０は、縫い機構Ｐ１の駆動源が設置されるアーム１と、送り機構Ｐ２の駆動源が設置されるベッド２と、ベッド２を床面から支持する支持脚３と、ベッド２の上面に固定される台座である滑り板４とを備える。筐体機構Ｐ０は、ミシン１００が作動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で構成される。
【００２２】
[縫い機構Ｐ１]
縫い機構Ｐ１は、縫い針１１と、かま１２と、天秤１３と、駆動源である主軸モータ１４と、中押さえ１５と、中押さえモータ１６と、糸調子器１７を備え、滑り板４の上で被縫製物に対して縫い目を形成する縫製作業を行う。
【００２３】
[送り機構Ｐ２]
送り機構Ｐ２は、Ｘ軸モータ２１と、Ｙ軸モータ２２と、Ｘ軸駆動機構２３と、Ｙ軸駆動機構２４と、移動レース２５と、保持装置２６と、回転情報検出器２７と、回転情報検出器２８とを備える。
【００２４】
送り機構Ｐ２は、縫い針１１の上下動に対し直交する水平面内において、被縫製物に対する縫い針１１の挿針位置が所定の位置となるよう、送り機構Ｐ２の可動部である移動レース２５に装着された保持装置２６で被縫製物を保持し、滑り板４の上で被縫製物をＸ軸方向およびＹ軸方向へ搬送する搬送作業を行う。
【００２５】
[制御装置Ｐ３]
制御装置Ｐ３は、操作盤３１と、制御盤３２Ａと、フットスイッチ３３とを備える。操作盤３１は、ミシン１００の使用者が操作盤３１を操作することにより作成された縫製パターンデータＤ１と縫製圧力データＤ２に基づき、ミシン１００を駆動する縫製指令信号を生成して、制御盤３２Ａへ与える。制御盤３２Ａは、縫い機構Ｐ１の縫製作業の動作速度とタイミングを制御し、また送り機構Ｐ２の搬送作業の動作速度とタイミングを制御する。フットスイッチ３３は、ミシン１００の使用者がボタンまたはタッチパネルを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２６による被縫製物の保持と不保持の切り替えを行うタイミングを示す保持信号と、を制御盤３２Ａへ入力する。
【００２６】
[縫い機構Ｐ１]
次に、図２を用いて実施の形態１に係るミシン１００の縫い機構Ｐ１の詳細について説明する。図２に示すように、縫い機構Ｐ１は、針孔を有する縫い針１１と、上糸を捕捉して上糸と下糸とを絡ませる剣先を有するかま１２と、被縫製物に形成される縫い目の縫締めを行う天秤１３と、ミシン１００の第１の駆動源である主軸モータ１４と、被縫製物を押圧する中押さえ１５と、ミシン１００の第２の駆動源である中押さえモータ１６とを備える。縫い機構Ｐ１は、これらの構成要素以外にも上糸のテンションを調整する糸調子器１７および回転情報検出器１８といった構成要素を備えるが、本発明の効果には直接影響しないので、ここではその説明を省略する。
【００２７】
[縫い針１１]
縫い針１１は、縫い目を形成した際に上側の糸となる上糸が挿通された針孔を有し、主軸モータ１４を駆動源として上下動を行う。縫い針１１は、上死点から下降して被縫製物に挿針された後に下死点に達し、その後、縫い針１１が下死点から上死点へ向かって上昇する間に被縫製物から抜針される。縫い針１１は、下死点に到達した後、被縫製物から抜針されるまでの間にかま１２と協調し、縫い目を形成した際に被縫製物の下側の糸となる下糸と上糸とを絡ませる。その後、縫い針１１の針孔が被縫製物から抜針されることで、上糸は被縫製物の上面へ引き出される。
【００２８】
縫い針１１を駆動する主軸モータ１４には、モータの固定子に対する回転子の角度、角速度および角加速度といった情報を検出する回転情報検出器１８が取り付けられる。実施の形態１では、回転情報検出器１８が固定子に対する回転子の角度を検出する光学式エンコーダであるものとして記載する。主軸モータ１４は、アーム１に固定され、主軸モータ１４の回転子には、シャフト形状の上軸１９の一端がカップリング１１０を介して連結される。上軸１９の回転運動は、カップリング１１０が連結されていない上軸１９の他端に装着されたクランク１１１と、針棒クランク１１２と、連接棒１１３とを介して、針棒抱き１１４に固定されたシャフト形状の針棒１１５の並進運動へと変換される。針棒１１５の先端には縫い針１１が装着されており、針棒１１５の上下動にともない縫い針１１が上下方向に運動する。この針棒１１５を駆動する機構は、周知の技術であるため、拡大図を用いた説明は省略する。
【００２９】
[かま１２]
実施の形態１では、かま１２として全回転かまを採用する場合を示すが、これに限定されない。例えば、かま１２は半回転かまでも問題なく、また水平かまでも垂直かまでも良い。かま１２は、剣先を有する外かまと、下糸が巻かれたボビンと、外かまからボビンが抜け落ちないようボビンを収納するボビンケースとで構成される。
【００３０】
上軸１９の一端とカップリング１１０とが連結された部分の近くには、上軸１９に上軸プーリ１１６が同心円状に装着されており、駆動側である上軸プーリ１１６はタイミングベルト１１７を介して従動側の下軸プーリ１１８を回転させる。下軸プーリ１１８は、シャフトを介して大径ギヤ１１９を回転させ、大径ギヤ１１９と噛合する小径ギヤ１２０を回転させる。このように構成することで、小径ギヤ１２０に連結されたシャフト形状の下軸１２１は、上軸１９に対して２倍の速度で回転する。かま１２と下軸１２１は、下軸１２１に小径ギヤ１２０が勘合されていない軸端で連結されており、かま１２は、主軸モータ１４が回転することで、縫い針１１が上下動を行う速度の二倍の速さで回転する。このとき、かま１２の剣先は、縫い針１１が下降して被縫製物に挿針され、下死点に到達した後から上死点に向かって上昇している最中に、縫い針１１の針孔に通された上糸が形成する輪を捕捉する。全回転かまの構成は、周知の技術であるため、拡大図を用いた説明は省略する。
【００３１】
[天秤１３]
天秤１３は、ベルクランクの形状をした金属素材の剛体であり、一端には上糸を挿通するための小孔１２２が設けられ、その他端は上軸１９に連結されたクランク１１１に対し回動可能に接続されている。ベルクランク形状における屈曲部には、一端がアーム１に対して回動可能に接続された天秤ロッド１２３の他端が連結される。このように構成することで、主軸モータ１４と同期して回動する上軸１９により天秤１３は駆動され、縫い針１１と天秤１３の上下動の１周期が等しくなる。天秤１３の小孔１２２は、通常、縫い針１１の上死点よりも主軸モータの回転角度が６０°遅れたときに上死点に到達するよう駆動される。この天秤１３の構成は、周知の技術であるため、拡大図による説明は省略する。
【００３２】
[中押さえ１５]
次に、図３を用いて実施の形態１に係る中押さえ１５の駆動機構について説明する。図３に示すように、中押さえの駆動機構は、中押さえ１５と、中押さえモータ１６と、中押さえモータ１６に装着された回転情報検出器１２４と、ピニオン１２５と、ラック１２６と、スライドガイド１２７と、スライダ１２８と、中押さえ棒抱き１２９と、中押さえ棒１３０と、で構成される。中押さえモータ１６には、固定子に対する回転子の角度、角速度および角加速度といった情報を検出する回転情報検出器１２４が取り付けられる。実施の形態１では、回転情報検出器１２４が固定子に対する回転子の角度を検出する光学式エンコーダであるものとして記載する。中押さえモータ１６は、アーム１に固定されるサーボモータであり、回転子には、小口径の円形歯車であるピニオン１２５の中心に設けられた小円状の穴が勘合されている。ピニオン１２５の歯はラック１２６の歯と噛合し、中押さえモータ１６の回転子の回転運動をラック１２６の並進運動に変換する。ラック１２６は、スライドガイド１２７により鉛直方向へ運動するよう案内されるスライダ１２８に連結される。スライダ１２８には、中押さえ棒抱き１２９がボルトで締結されており、中押さえ棒１３０が中押さえ棒抱き１２９に挿通されて締め固められている。中押さえ１５は、中押さえ棒１３０の先端に取り付けられており、中押さえ棒１３０が上下方向に移動することで中押さえ１５が上下方向に駆動される。
【００３３】
実施の形態１では、中押さえモータ１６に回転型のサーボモータ、すなわち環状の固定子および円柱状の回転子を備える回転電機を使用し、ラックとピニオンにより回転子の回転運動を中押さえ１５の並進運動へ変換するが、ミシン１００の第２の駆動源は、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定されず、コストを無視した技術的な観点で言えば、複数のリニアモータ、平面モータまたは球面モータといったアクチュエータであってもよい。例えば、リニアモータを使用すれば、回転と並進の変換機構を使用する必要がなくなるので、機械系の構成をより簡略化できる。なお実施の形態３において後述する中押さえの圧力制御を実施する際には、リニアモータを使用した方が望ましい。リニアモータを使用した場合、ラックとピニオンとの間のバックラッシといった非線形な特性をもたないためである。
【００３４】
[送り機構Ｐ２]
次に、図４を用いて実施の形態１に係るミシン１００の送り機構Ｐ２について説明する。図４に示すように、送り機構Ｐ２は、Ｘ軸モータ２１と、Ｙ軸モータ２２と、Ｘ軸駆動機構２３と、Ｙ軸駆動機構２４と、移動レース２５と、保持装置２６とを備える。送り機構Ｐ２は、ミシン１００の被縫製物を搬送する位置決め手段である。
【００３５】
送り機構Ｐ２の駆動源であるＸ軸モータ２１とＹ軸モータ２２は、ベッド２の側面に装着されるサーボモータであり、それぞれＸ軸駆動機構２３とＹ軸駆動機構２４を駆動する。移動レース２５は、Ｘ軸駆動機構２３およびＹ軸駆動機構２４により駆動される可動部であり、縫い針１１の上下運動と直交する水平面内でＸ軸方向およびＹ軸方向に位置決めされる。Ｘ軸モータ２１には、固定子に対する回転子の角度、角速度および角加速度といった情報を検出する回転情報検出器２７が取り付けられている。Ｙ軸モータ２２には、固定子に対する回転子の角度、角速度および角加速度といった情報を検出する回転情報検出器２８が取り付けられている。実施の形態１では、回転情報検出器２７，２８が固定子に対する回転子の角度を検出する光学式エンコーダであるものとして記載する。
【００３６】
実施の形態１では、Ｘ軸駆動機構２３およびＹ軸駆動機構２４が、Ｘ軸モータおよびＹ軸モータの回転子にカップリングを介して連結されるシャフトと、シャフトに結合される駆動プーリと、駆動プーリと従動プーリを結合するタイミングベルトと、により構成されるが、これに限定されることはなく、他にボールねじ機構またはボールスプライン機構を使用できることは言うまでもない。また、Ｘ軸モータ２１とＹ軸モータ２２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でなく、コストを無視した技術的な観点で言えば、複数のリニアモータ、平面モータまたは球面モータといったアクチュエータであってもよい。
【００３７】
移動レース２５は、被縫製物を保持しＸ軸およびＹ軸方向に搬送する保持装置２６と連結され、被縫製物が縫い針に対して所定の場所に位置決めされるようＸ軸モータ２１とＹ軸モータ２２により駆動される。実施の形態１における保持装置２６は、送り板である送り板２９と、外押さえ２１０と、押さえ台２１１と、エアシリンダ２１２と、で構成されるが、これに限定されることはなく、例えばロボットハンドを代表とする、滑り板４の上面で被縫製物を保持し搬送できる装置であれば良い。
【００３８】
移動レース２５と連結される保持装置２６の送り板２９は、図１に示す滑り板４の上面に配置される。送り板２９は、保持装置２６が水平方向に位置決めされるときに、滑り板４の上面で滑らかに案内される。このため滑り板４と送り板２９は、滑り板４と送り板２９との間の摩擦係数が小さくなるよう材質を選定することが望ましい。
【００３９】
また、移動レース２５は、移動レース２５と外押さえ２１０を剛に連結する押さえ台２１１に接続されている。
【００４０】
保持装置２６による被縫製物の保持は、送り板２９と外押さえ２１０との間に被縫製物を配置して、送り板２９に対して外押さえ２１０が鉛直上方より下方に向かって押下することにより実施される。実施の形態１では、このときの保持力を確保するため、エアシリンダ２１２により圧力を調整する空圧式プレスを使用するが、これに限定されることなく、電磁式プレスまたは油圧式プレスといった他の手段を使用しても良い。
【００４１】
次に、図５を用いて実施の形態１に係るミシン１００の制御構成について説明する。図５は実施の形態１に係るミシンの制御構成を示すブロック図である。ミシン１００の制御構成を説明する前にミシン１００の動作概要を説明すると、ミシン１００では、フットスイッチ３３が押下されたとき、フットスイッチ３３から出力される保持信号が制御盤３２Ａに送られる。この保持指令信号によりエアシリンダ２１２が作動し、被縫製物が図４に示す送り板２９と外押さえ２１０の間で挟持される。その後、フットスイッチ３３が押下され、フットスイッチ３３から出力される動作開始信号が制御盤３２Ａに送られると、縫い機構Ｐ１および送り機構Ｐ２の駆動源である主軸モータ１４と、中押さえモータ１６と、Ｘ軸モータ２１と、Ｙ軸モータ２２が作動し、ミシン１００の使用者が操作盤３１を用いて予め指定した被縫製物の位置に、ミシン１００が縫い目を形成し始める。
【００４２】
[操作盤３１の回路構成]
図５に示すように、ミシン１００の操作盤３１は、表示器３１１と、プロセッサ３１２と、縫製パターンデータＤ１と縫製圧力データＤ２を記憶する記憶装置３１３と、入力装置３１４と、で構成される。ミシン１００の使用者は、表示器３１１を参照しながら押下式のボタンまたはタッチパネルで構成される入力装置３１４を操作して、一針毎の縫製パターンデータＤ１と被縫製物の反発力に応じて作成する縫製圧力データＤ２とを入力する。これらのデータは操作盤３１の記憶装置３１３に保存される。操作盤３１のオペレーティングシステムは、プロセッサ３１２により運用される。
【００４３】
操作盤３１で作成された縫製パターンデータＤ１と縫製圧力データＤ２は、プロセッサ３１２により縫製指令信号として制御盤３２Ａへ伝送される。縫製パターンデータＤ１は、主軸モータ１４と、中押さえモータ１６と、Ｘ軸モータ２１と、Ｙ軸モータ２２との駆動パターンを決めるデータである。縫製圧力データＤ２は、中押さえモータ１６が被縫製物を下方に押圧する際の駆動パターンを決めるデータである。なお、縫製圧力データＤ２は、主に伸縮性がある被縫製物を縫製する際において、中押さえ１５の押圧精度を改善するために設定する。このため、縫製圧力データＤ２は、数理モデルまたは計測器を用いて被縫製物の反発力を予め入力できる場合に設定し、伸縮性がない場合または反発力が不明な場合、設定しなくても良い。また記憶装置３１３は、操作盤３１の内部に設けられたものに限定されない。記憶装置３１３は、有線または無線の手段を問わず、通信器で接続された操作盤３１の外部に存在する記憶装置でもよい。記憶装置を使用することで、縫製パターンの作成、編集および複製が容易となる。
【００４４】
[制御盤３２Ａの回路構成]
図５に示すように、ミシン１００を制御する制御盤３２Ａは、少なくとも指令生成装置３２１と、主軸モータ制御演算回路３２２と、中押さえモータ制御演算回路３２３と、Ｘ軸モータ制御演算回路３２４と、Ｙ軸モータ制御演算回路３２５と、を含む。これらの他に、縫製作業の完了時に糸切りを行うソレノイド、糸が無くなったことを知らせる通知用センサ、送り機構が原点復帰を行うための位置センサを駆動する制御回路および電源回路を備える場合もあるが、これらについては本発明の効果に直接関係しないので説明を省略する。
【００４５】
制御盤３２Ａは、操作盤３１のプロセッサ３１２が出力する縫製指令信号と、フットスイッチ３３が出力する保持信号および動作開始信号と、主軸モータ１４の回転情報検出器１８が出力する主軸回転信号と、中押さえモータ１６の回転情報検出器１２４が出力する中押さえ回転信号と、Ｘ軸モータ２１の回転情報検出器２７が出力するＸ軸回転信号と、Ｙ軸モータ２２の回転情報検出器２８が出力するＹ軸回転信号と、を入力する。制御盤３２Ａは、これらの信号に基づいて、主軸モータ１４を駆動する主軸動作信号と、中押さえモータ１６を駆動する中押さえ動作信号と、Ｘ軸モータ２１を駆動するＸ軸動作信号と、Ｙ軸モータ２２を駆動するＹ軸動作信号と、エアシリンダ２１２を駆動する保持指令信号と、を出力する。
【００４６】
指令生成装置３２１は、操作盤３１のプロセッサ３１２が出力する縫製指令信号と、フットスイッチ３３が出力する保持信号および動作開始信号と、を入力として、主軸指令信号と、中押さえ指令信号と、Ｘ軸指令信号と、Ｙ軸指令信号と、保持指令信号と、を出力する。主軸指令信号と、中押さえ指令信号と、Ｘ軸指令信号と、Ｙ軸指令信号は、それぞれ主軸モータ１４と、中押さえモータ１６と、Ｘ軸モータ２１と、Ｙ軸モータ２２の回転角度を指定する電気信号であり、縫製パターンデータＤ１に応じて指令生成装置３２１で計算される。保持指令信号は、被縫製物が送り板２９と外押さえ２１０の間で挟持されるようエアシリンダの圧力を指定する電気信号である。動作開始指令信号は、指令生成装置３２１が主軸指令信号と、中押さえ指令信号と、Ｘ軸指令信号と、Ｙ軸指令信号とを、それぞれ主軸モータ制御演算回路３２２と、中押さえモータ制御演算回路３２３と、Ｘ軸モータ制御演算回路３２４と、Ｙ軸モータ制御演算回路３２５と、に向けて送信し始めるタイミングを指定する電気信号である。
【００４７】
主軸モータ制御演算回路３２２は、主軸指令信号と主軸回転信号を入力として、主軸指令信号と主軸回転信号の差分が０になるよう主軸モータ１４を回転させる主軸動作信号を出力する。このため、主軸モータ制御演算回路３２２は、比例演算を行う比例補償器、積分演算を行う積分補償器、微分演算を行う微分補償器の内、少なくとも１つを含む。実施の形態１においては、比例補償器および積分補償器によるＰＩ制御を主軸モータ制御演算回路３２２に採用するものとして記載する。
【００４８】
中押さえモータ制御演算回路３２３は、中押さえ指令信号と、中押さえ回転信号と、を入力として、中押さえ指令信号と中押さえ回転信号の差分が０になるよう中押さえモータ１６を回転させる。このため、中押さえモータ制御演算回路３２３は、比例演算を行う比例補償器、積分演算を行う積分補償器、微分演算を行う微分補償器の内、少なくとも１つを含む。実施の形態１においては、比例補償器および積分補償器によるＰＩ制御を中押さえモータ制御演算回路３２３に採用するものとして記載する。
【００４９】
Ｘ軸モータ制御演算回路３２４は、Ｘ軸指令信号とＸ軸回転信号を入力として、Ｘ軸指令信号とＸ軸回転信号の差分が０になるようＸ軸モータ２１を回転させるＸ軸動作信号を出力する。このため、Ｘ軸モータ制御演算回路３２４は、比例演算を行う比例補償器、積分演算を行う積分補償器、微分演算を行う微分補償器の内、少なくとも１つを含む。実施の形態１においては、比例補償器および積分補償器によるＰＩ制御をＸ軸モータ制御演算回路３２４に採用するものとして記載する。
【００５０】
Ｙ軸モータ制御演算回路３２５は、Ｙ軸指令信号とＹ軸回転信号を入力として、Ｙ軸指令信号とＹ軸回転信号の差分が０になるようＹ軸モータを回転させるＹ軸動作信号を出力する。このため、Ｙ軸モータ制御演算回路３２５は、比例演算を行う比例補償器、積分演算を行う積分補償器、微分演算を行う微分補償器の内、少なくとも１つを含む。実施の形態１においては、比例補償器および積分補償器によるＰＩ制御をＹ軸モータ制御演算回路３２５に採用するものとして記載する。
【００５１】
次に、図６と図７を用いて、縫い針１１と、かま１２と、中押さえ１５と、天秤１３と、Ｘ軸モータ２１と、Ｙ軸モータ２２と、が動作するタイミングについて説明する。
【００５２】
図６は実施の形態１に係るミシンを従来の駆動パターンで動作させた際のタイミングチャートである。図７は実施の形態１に係るミシンを本発明の駆動パターンで動作させた際のタイミングチャートである。
【００５３】
図６には上から順に、主軸モータ１４の回転角度に対する縫い針１１の位置と、主軸モータ１４の回転角度に対するかま１２の回転角度と、主軸モータ１４の回転角度に対する中押さえ１５の位置と、主軸モータ１４の回転角度に対する天秤１３の位置と、主軸モータ１４の回転角度に対するＸ軸モータ２１の位置と、主軸モータ１４の回転角度に対するＹ軸モータ２２の位置とが示される。
【００５４】
図６に示すように、ミシン１００の縫い針１１と、かま１２と、中押さえ１５と、天秤１３と、Ｘ軸モータ２１と、Ｙ軸モータ２２は、主軸モータ１４の回転角度に応じて、動作するタイミングの同期が取られている。以降、制御装置Ｐ３で駆動するミシン１００の縫い針１１と、かま１２と、中押さえ１５と、天秤１３と、Ｘ軸モータ２１と、Ｙ軸モータ２２と、を総称して被駆動体と記載する。
【００５５】
ただし図６には従来の駆動パターンで被駆動体を制御したときの波形が示され、図７には実施の形態１に係る駆動パターンで被駆動体を制御したときの波形が示される。波形は、ｎ針以上（ｎ≧３）の縫製動作を繰り返し行った際の（ｎ−１）針目以降における被駆動体の駆動波形である。（ｎ−１）針目では一枚の被縫製物Оｂ１に縫い目を形成し、ｎ針目以降では被縫製物Ｏｂ１とＯｂ２を縫合する際の被駆動体の駆動パターンを示している。
【００５６】
[従来の駆動パターンで駆動する場合]
まず、本発明の特徴を明らかにするため、ミシン１００の被駆動体を従来の駆動パターンで駆動する場合を示す。以下では、この一例として、特許文献２に示されるように針が下死点から上動して、かま１２の剣先が上糸を掬う時に中押さえ１５が被縫製物を押圧する場合について記載する。
【００５７】
従来の駆動パターンでは、より具体的に、送り機構Ｐ２の保持装置２６が被縫製物を所定の位置に停止し搬送を終えた後、縫い針１１とかま１２が協調して上糸と下糸とが絡み合うときに中押さえ１５が被縫製物を押圧する。この場合、（ｎ−１）針目における中押さえ１５の位置波形は、主軸モータ１４の回転角度に対して正弦波を描く。
【００５８】
図６の最上段に示すように、主軸モータ１４で駆動される縫い針１１の位置波形は、（ｎ−１）針目の縫製を開始する前に主軸モータ１４の回転角度がａ＝０°（＝３６０°）のときに上死点となるよう、主軸動作信号に基づき制御される。縫い針１１は、主軸モータ１４が回転することにより上死点から下降を始め、主軸モータ１４の回転角度がｂのときに被縫製物Ｏｂ１へ挿針され、回転角度がｃ＝１８０°のときに下死点となる。回転角度がｄのタイミングでかま１２の剣先が、縫い針１１の針孔に通された上糸に形成される輪を捕捉することで、上糸と下糸が絡み合う。
【００５９】
図６では、主軸モータ１４の回転角度がｄのタイミングにおける縫い針１１の位置を黒塗りの丸印で示しており、以降ではこのタイミングのことを、縫い針１１とかま１２の出会い、と記載する。そして縫い針１１は、主軸モータ１４の回転角度がｅのときに被縫製物Ｏｂ１から抜針され、その後さらに上昇し、主軸モータ１４の回転角度がａ′のときにｎ針目の縫製を開始する上死点となる。
【００６０】
縫い針１１は、ｎ針目以降では、被縫製物Ｏｂ１とＯｂ２を縫合する。ｎ針目では、縫い針１１が主軸モータ１４の回転角度ａ′＝０°で上死点、ｂ′で挿針、ｃ′＝１８０°で下死点、ｄ′で針とかまの出会い、ｅ′で抜針、そしてａ″＝３６０°で（ｎ＋１）針目の上死点となるよう制御される。
【００６１】
しかしながら、縫い針１１の位置波形は、（ｎ−１）針目のときに振幅ｌｈの正弦波となるよう調整されるので、被縫製物Ｏｂ２が特に分厚い場合は、（ｎ−１）針目のａからｂまでの期間よりも、ｎ針目のａ′からｂ′までの期間が短くなり、（ｎ−１）針目のｄからｅまでの期間よりも、ｎ針目のｄ′からｅ′までの期間が長くなる。ゆえに、縫い針１１は、ｎ針目のｂ′からｅ′までの挿針時間ｔｈ′が、（ｎ−１）針目のｂからｅまでの挿針時間ｔｈよりも長くなるよう駆動される。
【００６２】
次に、図６の上から二段目は、主軸モータ１４の回転角度に対応するかま１２の回転角度を示しており、これは振幅をｌｋとする正弦波となる。全回転かまを採用する場合は、かま１２の回転角度波形の周波数が縫い針１１の位置波形に比べて二倍となる。図６の二段目における黒塗りの丸印は、針とかまの出会いのタイミングを示しており、主軸モータ１４の回転角度がｄまたはｄ′のときに、上糸に形成されるループをかま１２の剣先が捕捉する。捕捉された上糸は、かま１２が主軸モータ１４の回転角度ａから一回転半する主軸モータ１４の回転角度ｉで、かま１２による捕捉から解除され始める。かま１２は（ｎ−１）針目とｎ針目とで同じ動作をする。
【００６３】
次に、図６の上から三段目は、中押さえ１５を従来の駆動パターン、すなわち主軸モータ１４の回転角度に対して正弦波の軌跡となる駆動パターンで動作させる場合の位置波形である。この場合、中押さえ１５は図中の白塗りの丸印で示すように、針とかまの出会いのとき、すなわち主軸モータ１４の回転角度がｄのときに下死点に到達し、後述する本発明の駆動パターンを採用する場合に比べて僅かな期間ｄｔоの期間に被縫製物Ｏｂ１を滑り板４の上面に対して押圧する。しかしながら、このように中押さえ１５の運動軌跡を（ｎ−１）針目で振幅がｌｏとなるよう調整すると、ｎ針目で被縫製物Ｏｂ１とＯｂ２の縫合を行う際は、中押さえ１５が被縫製物Ｏｂ２の厚みに対応できず、縫製パターンデータＤ１を入力したミシン１００の使用者の意図に反して、中押さえ１５が、主軸モータ１４の回転角度がｆからｇまでの期間ｔо′の間に、被縫製物Ｏｂ１とＯｂ２を押圧することとなる。この場合は、中押さえ１５が上死点からｌｏ′下降し、被縫製物Ｏｂ２に衝突することで停止するため、被縫製物Ｏｂ２の表面に傷をつけてしまうことがある。この衝突を回避するには、ｎ針目で振幅をｌｏ′とする正弦波状の駆動パターンに変更すれば良いが、振幅を変更する場合は、振幅を変更しない場合に比べて、中押さえ１５が被縫製物を押圧する期間ｔｏ′は短くなる。
【００６４】
次に、図６の上から四段目は、主軸モータ１４の回転角度に対応する天秤１３の小孔１２２部分の運動軌跡である。天秤１３の小孔１２２は（ｎ−１）針目とｎ針目とで同じ動作をする。具体的に、小孔１２２は、主軸モータ１４の１回転を１周期とし、主軸モータ１４の回転角度ｈ（＝ｈ′）のタイミングで上死点となり、回転角度i（＝ｉ′）のタイミングで下死点となる。
【００６５】
天秤１３の小孔１２２が上死点となる主軸モータ１４の回転角度ｈは、天秤１３および天秤ロッド１２３が揺動する回転中心を機械的に調整することで、主軸モータ１４が回転し始めてから縫い針１１が被縫製物Ｏｂ１またはＯｂ２に挿針されるまでの間、すなわち主軸モータ１４の回転角度がａからｂまでの間、またはａ′からｂ′までの間になるよう調整されている。実施の形態１では、主軸モータ１４の回転角度ａまたはａ′から６０°回転した角度を、天秤１３の小孔１２２の上死点となる回転角度ｈまたはｈ′とする。
【００６６】
一方、小孔１２２が下死点となる主軸モータ１４の回転角度ｉは、かま１２の回転角度がａまたはａ′から１回転半したタイミングとする。なぜならば、主軸モータ１４の回転角度ｉのときに、かま１２による上糸の捕捉が解除され始めるためである。仮に、かま１２による上糸の捕捉が解除される前に天秤１３の小孔１２２を引き上げた場合は、天秤１３が上昇する際に生じるテンションに上糸が耐えきれず、上糸がほつれる、または上糸が切断されてしまう。具体的に、実施の形態１では、主軸モータ１４の回転角度ｉが２７０°のときに天秤１３が下死点となる。
【００６７】
この現象を回避するため、天秤１３の上死点と下死点は上記のように設定される。（ｎ−１）針目では、天秤１３に設けられた小孔１２２が上死点から下死点まで下降する間の主軸モータ１４の回転角度ｔｄと、小孔１２２が下死点から上死点まで上昇するときの主軸モータ１４の回転角度ｔｕとの間には、ｔｄ＞ｔｕの関係がある。また、ｎ針目も同様に、小孔１２２が上死点から下死点まで下降する際の主軸モータ１４の回転角度ｔｄ′と下死点から上死点までの回転角度ｔｕ′の間には、ｔｄ′＞ｔｕ′の関係がある。
【００６８】
次に、図６の上から五段目は、Ｘ軸モータ２１で駆動される保持装置２６のＸ軸方向の位置波形である。図中の記号ｌｘは、１針毎にＸ軸方向へ移動する保持装置２６の移動距離である。保持装置２６は、縫い針１１が被縫製物Ｏｂ１に挿針されている間は静止し、縫い針１１が被縫製物Ｏｂ１から抜針された後、再び被縫製物Ｏｂ２に挿針されるまでの間に移動するよう駆動される。
【００６９】
具体的に、Ｘ軸モータ２１は、主軸モータ１４の回転角度がｂからｂ′になるまでの期間を１周期として、（ｎ−１）針目で縫い針１１が被縫製物Ｏｂ１へ挿針される主軸モータ１４の回転角度ｂまでの期間ｔｍに回転し、主軸モータ１４の回転角度ｂから縫い針１１が被縫製物Ｏｂ１から抜針される主軸モータ１４の回転角度ｅまでの期間ｔｓの間に静止する。その後、ｎ針目の縫製を行うため、（ｎ−１）針目で縫い針１１が抜針される主軸モータ１４の回転角度ｅから、ｎ針目で縫い針１１が被縫製物Ｏｂ２へ挿針される回転角度ｂ′までの期間ｔｍ′の間に回転し、その後、ｎ針目に縫い針１１が被縫製物Ｏｂ２から抜針されるまでの期間ｔｓ′の間で静止する。
【００７０】
次に、図６の上から六段目は、Ｙ軸モータ２２で駆動される保持装置２６のＹ軸方向の位置波形である。図中の記号ｌｙは、１針毎にＹ軸方向へ移動する保持装置２６の移動距離である。Ｘ軸方向の駆動パターンと同様に、保持装置２６は、縫い針１１が被縫製物Ｏｂ１に挿針されている間は静止し、縫い針１１が被縫製物Ｏｂ１から抜針された後、再び被縫製物Ｏｂ２に挿針されるまでの間に移動するよう駆動される。
【００７１】
具体的には、Ｙ軸モータ２２は、主軸モータ１４の回転角度がｂからｂ′になるまでの期間を１周期として、（ｎ−１）針目で縫い針１１が被縫製物Оｂ１に挿針される回転角度ｂまでの期間ｔｍに回転し、回転角度ｂから縫い針１１が被縫製物Оｂ１から抜針される回転角度ｅまでの期間ｔｓの間に静止する。その後、Ｙ軸モータ２２は、ｎ針目の縫製を行うため、（ｎ−１）針目で抜針される主軸モータ１４の回転角度ｅからｎ針目で、縫い針１１が被縫製物Оｂ２に挿針される回転角度ｂ′までの期間ｔｍ′の間に回転し、その後、ｎ針目に縫い針１１が被縫製物Оｂ２から抜針されるまでの期間ｔｓ′の間で静止する。
【００７２】
このように、ミシン１００の被駆動体を従来の駆動パターンで駆動する一例では、針とかま１２の出会いのときに中押さえ１５が被縫製物を押圧するよう、主軸モータ１４の回転角度に対して中押さえを正弦波状の軌跡で駆動していた。このため、上糸と下糸が絡まず縫い目が形成されない現象である目飛びの発生率を低下させることができた。しかしながら、天秤１３に設けられた小孔１２２が上昇する間に中押さえ１５が被縫製物を押圧するよう中押さえモータ１６を駆動していないので、天秤１３による上糸の引き上げ力が１針毎にばらつき、縫い目の縫締めが不十分な場合がある。そこで本発明では、中押さえモータ１６を駆動する方法を次のように変更する。
【００７３】
[本発明の駆動パターンで駆動する場合]
図７では、三段目に示す中押さえ１５の運動軌跡と、五段目に示すＸ軸モータ２１で駆動される保持装置２６のＸ軸方向の位置波形と、六段目に示すＹ軸モータ２２で駆動される保持装置２６のＹ軸方向の位置波形とが図６と異なり、主軸モータ１４で駆動する縫い針１１と天秤１３の位置波形は図６と同じである。図６と同様の部分については、説明を省略する。
【００７４】
図７の最上段に示す縫い針１１の位置波形と二段目に示すかま１２の回転角度波形は、図６と同じである。黒塗りの丸印は、針とかまの出会いのタイミングを示している。
【００７５】
次に、図７の三段目に示す中押さえ１５の運動軌跡について説明する。（ｎ−１）針目において中押さえ１５は、中押さえモータ１６が回転することによって上死点または停止位置から下降を始めた後、Ｘ軸モータ２１とＹ軸モータ２２の回転による保持装置２６の搬送が完了した後から縫い針１１が被縫製物に挿針されるまでの間に、被縫製物Ｏｂ１の上面へ当接するよう駆動される。被縫製物Ｏｂ１には伸縮性がないので、中押さえ１５が下降して被縫製物Ｏｂ１に当接したときの高さで中押さえ１５は被縫製物Ｏｂ１を押圧する。また、中押さえ１５は、縫い針１１が被縫製物Ｏｂ１に挿針される前から被縫製物Ｏｂ１を押圧し、天秤１３が上死点に到達した後に被縫製物Ｏｂ１から上昇する。このときの中押さえ１５の下降量と上昇量はｌｏであり、少なくとも主軸モータ１４の回転角度ｂからｈ′までの期間ｔｏの間に被縫製物Ｏｂ１を押圧する。よって、実施の形態１に係る駆動パターンで駆動される中押さえ１５は、（ｎ−１）針目において、縫い針１１の挿針時と、縫い針１１の下死点と、縫い針１１とかま１２の出会いと、縫い針１１の抜針時と、天秤１３が下死点から上死点まで上昇する間に被縫製物Ｏｂ１を押圧し、中押さえ１５が下降して被縫製物Ｏｂ１に当接した位置で一定の高さを保つ。このときの高さは、被縫製物Ｏｂ１を設置する送り板２９の上面に被縫製物Ｏｂ１の厚さを加算した高さとなる。ｎ針目についても（ｎ−１）針目と同様に、中押さえ１５は、中押さえモータ１６が回転することによって上死点から下降を始めた後、保持装置２６の搬送が完了した後から縫い針１１が被縫製物Ｏｂ２に挿針されるまでの間に、被縫製物Ｏｂ２へ当接する。被縫製物Ｏｂ２へ当接した後は、中押さえ１５は、中押さえモータ１６の回転角度の制御に基づき、縫い針１１が被縫製物Ｏｂ２に挿針される前から被縫製物Ｏｂ２に当接し、天秤１３が上死点に到達した後に被縫製物Ｏｂ２から上昇する。被縫製物Ｏｂ１およびＯｂ２には伸縮性がないので、中押さえ１５が下降して被縫製物Ｏｂ２に当接したときの高さで、中押さえ１５は被縫製物Ｏｂ１およびＯｂ２を押圧する。また、中押さえ１５は、縫い針１１が被縫製物Ｏｂ２に挿針される前から被縫製物Ｏｂ１およびＯｂ２を押圧し、天秤１３が上死点に到達した後に被縫製物Ｏｂ２から上昇する。
【００７６】
このときの中押さえ１５の下降量と上昇量はｌｏ′であり、少なくとも主軸モータ１４の回転角度ｂ′からｈ″までの期間ｔｏ′の間に被縫製物Ｏｂ２を押圧する。よって、ｎ針目では、（ｎ−１）針目に比べて中押さえ１５の下降量がｌｏからｌｏ′へ変化し、押圧期間がｔｏとｔｏ′へ変化する。
【００７７】
中押さえ１５の下降量ｌｏおよびｌｏ′は、被縫製物の厚さに応じて変化するパラメータであり、縫製パターンデータＤ１として予め入力しておく必要がある。滑り板４に対する中押さえ１５の上死点の高さが固定されている場合は、被縫製物の厚さを入力すれば、ｌｏおよびｌｏ′を計算により算出することができる。一方、押圧期間ｔｏおよびｔｏ′も被縫製物の厚さによって変化するが、主軸モータ１４の回転角度ｂ，ｂ′，ｈ′，ｈ″が被縫製物の厚さに応じて正弦波関数を用いて算出できるため、ｔｏおよびｔｏ′については予め入力する必要はない。
【００７８】
このように、実施の形態１に係る駆動パターンで駆動される中押さえ１５は、ｎ針目においても、縫い針１１の挿針時と、縫い針１１の下死点と、縫い針１１とかま１２の出会いと、縫い針１１の抜針時と、天秤１３が下死点から上死点まで上昇する間に被縫製物Ｏｂ１を押圧し、中押さえ１５が下降して被縫製物Ｏｂ２に当接した位置で一定の高さを保つ。このときの高さは、被縫製物Ｏｂ１およびＯｂ２を設置する送り板２９の上面に被縫製物Ｏｂ１およびＯｂ２の厚さを加算した高さとなる。
【００７９】
次に、図７の上から四段目は、主軸モータ１４の回転角度に対応する天秤１３の運動軌跡である。これは、図６と同じであるため、説明を省略する。
【００８０】
次に、図７の上から五段目は、Ｘ軸モータ２１で駆動される保持装置２６のＸ軸方向の位置波形である。図中の記号ｌｘは、１針毎にＸ軸方向へ移動する保持装置２６の移動距離である。保持装置２６は、縫い針１１が被縫製物Ｏｂ１に挿針されている間と、中押さえ１５が被縫製物Ｏｂ１またはＯｂ２を押圧している間には静止するよう駆動される。このため、Ｘ軸モータ２１は、主軸モータ１４がｈからｂまで回転する間、およびｈ′からｂ′まで回転する間に保持装置２６の位置決めを行う。
【００８１】
次に、図７の上から六段目は、Ｙ軸モータ２２で駆動される保持装置２６のＹ軸方向の位置波形である。Ｘ軸モータのときと同様に、Ｙ軸モータ２２は、主軸モータ１４がｈからｂまで回転する間、およびｈ′からｂ′まで回転する間に保持装置２６の位置決めを行う。
【００８２】
[実施の形態１の効果]
このようにすることで、実施の形態１に係るミシン１００の中押さえ１５は、縫い針１１の挿針時と、縫い針１１の下死点と、縫い針１１とかま１２の出会いの時と、縫い針１１の抜針時と、天秤１３が下死点から上死点まで上昇する間に被縫製物Ｏｂ１およびＯｂ２を押圧することができる。よって、実施の形態１に係るミシン１００は、縫い針１１の挿針時および抜針時に被縫製物に対して縫い針１１が水平方向に揺動する針振れと、縫い針１１の上昇時に被縫製物Ｏｂ１およびＯｂ２と縫い針１１との間の摩擦により発生する被縫製物Ｏｂ１およびＯｂ２のばたつきおよび浮き上がりと、天秤１３による縫い目の縫締め精度を改善することができる。
【００８３】
また、実施の形態１に係るミシン１００は、縫い針１１を駆動する主軸モータ１４に対して中押さえモータ１６を独立に駆動する。つまり、縫い針１１の動作に対して中押さえ１５を独立に駆動できるので、主軸モータ１４と中押さえ１５とを接続する機構が不要である。よって、ミシン１００の使用者は、機械系の調整を施すことなく中押さえモータ１６の位置指令を変更することにより、中押さえ１５の下降量および上昇量を変更でき、また中押さえ１５による押圧期間を変更できる。なお、実施の形態１において、縫い針１１とかま１２と天秤１３は、主軸モータ１４を駆動源としたが、それぞれが独立に設けられた駆動源により駆動されてもよい。
【００８４】
また実施の形態１に係るミシン１００の指令生成装置は、かまが上糸の捕捉を解除した後から天秤の動作にともない小孔が上昇して上死点に到達するまでの期間に、被縫製物の表面に対して中押さえを一定の高さで停止させる駆動源の駆動信号を生成する。よって、駆動源は、かまが上糸の捕捉を解除した後から天秤の動作にともない小孔が上昇して上死点に到達するまでの期間に、被縫製物の表面に対して中押さえを一定の高さで停止させるように中押さえを駆動する。このようにすることで、被縫製物が設置される台座の上面に対して一定の高さで停止するように駆動源が中押さえを駆動する場合に比べて、被縫製物の表面を傷つける可能性を低下させ、被縫製物の浮き上がりおよびばたつきを抑圧できる。
【００８５】
実施の形態２．
図８は実施の形態２に係るミシンの駆動パターンを示すタイミングチャートである。実施の形態２に係るミシン１００は、ミシン１００の中押さえ１５とＸ軸モータ２１とＹ軸モータ２２を駆動するタイミングチャートが実施の形態１に係るミシン１００と異なり、その他の駆動パターンおよび構成については実施の形態１に係るミシン１００と同じである。このため、同様の部分については説明を省略する。
【００８６】
図８の最上段に示す縫い針１１の位置波形と、二段目に示すかま１２の回転角度波形は、図７と同じである。図中の黒塗りの丸印は、縫い針１１とかま１２の出会いのタイミングを示している。
【００８７】
次に、図８の三段目に示す中押さえ１５の運動軌跡について説明する。（ｎ−１）針目において、中押さえ１５は、中押さえモータ１６が回転することによって上死点から下降を始めた後、Ｘ軸モータ２１とＹ軸モータ２２の回転による保持装置２６の搬送が完了した後から縫い針１１が被縫製物Ｏｂ１に挿針されるまでの間に、被縫製物Ｏｂ１へ当接する。被縫製物Ｏｂ１には伸縮性がないので、中押さえ１５が下降して被縫製物Ｏｂ１に当接した高さで中押さえ１５は被縫製物Ｏｂ１を押圧する。また、中押さえ１５は、縫い針１１が被縫製物Ｏｂ１に挿針される前から被縫製物Ｏｂ１を押圧し、縫い針１１が被縫製物Ｏｂ１に抜針された後に被縫製物Ｏｂ１から上昇する。このときの中押さえ１５の下降量はｌｏであり、上昇量はｄｌｏである。上昇量ｄｌｏは、縫い針１１の針孔に挿通された上糸が被縫製物Ｏｂ１の上面に引き上げられた後、保持装置がＸ軸モータ２１とＹ軸モータ２２の回転により搬送されるときに、中押さえ１５と被縫製物Ｏｂ１との間で上糸が挟まれない空隙を設ける量である。
【００８８】
中押さえ１５は、被縫製物Ｏｂ１からｄｌｏ上昇した後、天秤１３がｎ針目の上死点に到達する主軸モータ１４の回転角度がｈ′に達するまで一定の高さを保つ。すなわち、中押さえ１５は、天秤１３が下死点から上死点へ向かって移動している間に、被縫製物Ｏｂ１を押圧した位置からｄｌｏ上昇した高さで一定の高さを保つ。その後、中押さえ１５は、被縫製物Ｏｂ２との衝突を回避するためｄｌｏ上昇した位置から、さらに被縫製物Ｏｂ２の厚さ以上の距離ｆｌｏ上昇し、ｎ針目の動作に移行する。
【００８９】
ｎ針目では、中押さえ１５は中押さえモータ１６が回転することによって上死点から下降を始めた後に、Ｘ軸モータ２１とＹ軸モータ２２の回転が停止して保持装置２６の搬送が完了した後から縫い針１１が被縫製物Ｏｂ２に挿針されるまでの間に、被縫製物Ｏｂ２へ当接するよう駆動される。
【００９０】
被縫製物Ｏｂ１およびＯｂ２には伸縮性がないので、中押さえ１５が下降して被縫製物Ｏｂ２に当接したときの高さで、中押さえ１５は被縫製物Ｏｂ１およびＯｂ２を押圧する。また、中押さえ１５は、縫い針１１が被縫製物Ｏｂ２に挿針される前から被縫製物Ｏｂ２を押圧し、縫い針１１が被縫製物Ｏｂ２より抜針された後に被縫製物Ｏｂ２から上昇する。このときの中押さえ１５の下降量はｌｏ′であり、上昇量ｄｌｏは（ｎ−１）針目と同様である。中押さえ１５は、被縫製物Ｏｂ２を押圧した位置からｄｌｏ上昇した後、天秤１３がｎ針目の上死点に到達する主軸モータの回転角度ｈ′まで一定の高さを保つ。すなわち、中押さえ１５は、天秤１３が下死点から上死点へ向かって移動している間に、被縫製物Ｏｂ２を押圧した位置からｄｌｏ上昇した位置で一定の高さを保つ。その後、中押さえ１５は、（ｎ＋１）針目の動作に移行するが、（ｎ＋１）針目にｎ針目と同じ厚さの被縫製物Ｏｂ１とＯｂ２を縫合するのであれば、（ｎ−１）針目のようにｄｌｏ上昇した位置からさらに上昇しなくても構わない。
【００９１】
以上のように、中押さえ１５は、少なくとも主軸モータ１４の回転角度ｂからｅまでの期間ｔａ、およびｂ′からｅ′までの期間ｔａ′の間に被縫製物Ｏｂ１およびＯｂ２を押圧する。よって、縫い針１１の挿針時と、縫い針１１の下死点と、縫い針１１とかま１２の出会いの時と、縫い針１１の抜針時と、に被縫製物Ｏｂ１およびＯｂ２を押圧し、天秤１３が下死点から上死点まで上昇する間には、被縫製物Ｏｂ１またはＯｂ２からｄｌｏ上昇した位置で一定の高さを保つ。
【００９２】
次に、図８の上から四段目は、主軸モータ１４の回転角度に対応する天秤１３の運動軌跡である。これは、図７と同じであるため、説明を省略する。
【００９３】
次に、図８の上から五段目は、Ｘ軸モータ２１で駆動される保持装置２６のＸ軸方向の位置波形である。図中の記号ｌｘは、１針毎にＸ軸方向へ移動する保持装置２６の移動距離である。実施の形態２において、保持装置２６は、図６の五段目と同様に、縫い針１１が被縫製物Ｏｂ１またはＯｂ２に挿針されている間に静止するよう駆動される。
【００９４】
次に、図８の上から六段目は、Ｙ軸モータ２２で駆動される保持装置２６のＹ軸方向の位置波形である。図中の記号ｌｙは、１針毎にＸ軸方向へ移動する保持装置２６の移動距離である。実施の形態２において、保持装置２６は、図６の六段目と同様に、縫い針１１が被縫製物Ｏｂ１またはＯｂ２に挿針されている間に静止するよう駆動される。
【００９５】
[実施の形態２の効果]
実施の形態２に係るミシンは、（ｎ―１）針目では主軸モータ１４の回転角度がｅからｈ′までの期間、ｎ針目ではｅ′からｈ″までの期間に被縫製物と中押さえの間に上糸が通る空隙を設けるよう上昇する。上昇量ｄｔｏは、被縫製物の浮き上がりおよびばたつきを抑えるため、上糸の直径以上の長さで、上糸が摺動自在に通る範囲で可能な限り小さいことが望ましい。すなわち、指令生成装置３２１は、かま１２が上糸の捕捉を解除した後から天秤１３の動作にともない小孔１２２が上昇して上死点に到達するまでの期間に、被縫製物の表面から上糸の直径以上の距離を移動した位置で中押さえ１５を一定の高さで停止させる。よって、駆動源は、かま１２が上糸の捕捉を解除した後から天秤１３の動作にともない小孔１２２が上昇して上死点に到達するまでの期間に、被縫製物の表面から上糸の直径以上の距離を移動した位置で停止するように中押さえ１５を駆動する。このようにすることで、縫い針１１を被縫製物Ｏｂ１およびＯｂ２から抜針した直後に保持装置２６を搬送しても、上糸は空隙を通過するので被縫製物Ｏｂ１またはＯｂ２と中押さえ１５の間に上糸が挟まり、上糸がほつれたり擦り切れたりすることを防止しつつ、天秤１３による縫い目の縫締り効果を向上させることができる。
【００９６】
また、実施の形態２に係る駆動パターンは、保持装置２６による被縫製物Ｏｂ１およびＯｂ２の搬送時間、すなわちＸ軸モータ２１とＹ軸モータ２２の駆動時間を長くすることができるので、特にミシン１００が大型で、かつ送り機構Ｐ２により駆動される移動レース２５および保持装置２６の重量が大きい場合に、ミシン１００の縫製速度を向上することができる。
【００９７】
さらに、送り機構Ｐ２により被縫製物Ｏｂ１およびＯｂ２を水平方向に搬送しながら天秤１３を引き上げた方が、送り機構Ｐ２による搬送を行わない場合に比べて、被縫製物Ｏｂ１およびＯｂ２と天秤１３との距離を引き離すことができ、天秤１３による縫い目の縫締め効果を向上させることができる。
【００９８】
実施の形態３．
実施の形態３では、中押さえモータ１６が圧力制御方式により駆動され、中押さえ１５が伸縮性のない被縫製物Ｏｂ１およびＯｂ２を押圧する場合と、伸縮性のある被縫製物Ｏｂ３およびＯｂ４を押圧する場合について記載する。
【００９９】
実施の形態３に係るミシン１００は、中押さえ１５が被縫製物Ｏｂ３およびＯｂ４を押圧する際に、中押さえモータ制御演算回路３２３による中押さえモータ１６の制御方式を位置制御方式から圧力制御方式へと変更する。このようにすることで、制御装置Ｐ３は縫製圧力データＤ２へ入力した被縫製物Ｏｂ３およびＯｂ４の圧力情報をもとに指令生成装置３２１で計算した圧力指令信号、または圧力推定回路３２６で推定した被縫製物Ｏｂ３およびＯｂ４の推定圧力信号に基づき中押さえモータ１６を駆動する。よって、実施の形態３に係るミシン１００は、実施の形態１または２に係るミシン１００と異なり、制御盤３２Ａの代わりに制御盤３２Ｂを備える。その他については、実施の形態１または２に係るミシン１００と同じであるので、同様の部分については説明を省略する。
【０１００】
まず、図９を用いて実施の形態３に係るミシン１００の制御盤３２Ｂの構成について説明する。図９は実施の形態３に係るミシンの制御盤の制御構成を示すブロック図である。図９に示すように制御盤３２Ｂは、指令生成装置３２１と、主軸モータ制御演算回路３２２と、中押さえモータ制御演算回路３２３と、Ｘ軸モータ制御演算回路３２４と、Ｙ軸モータ制御演算回路３２５と、圧力推定回路３２６と、で構成される。
【０１０１】
制御盤３２Ｂの指令生成装置３２１は、縫製指令信号と、保持信号と、動作開始信号と、を入力として、主軸指令信号と、中押さえ指令信号と、圧力指令信号と、Ｘ軸指令信号と、Ｙ軸指令信号と、保持指令信号と、を出力する。圧力指令信号は、中押さえモータのトルクを指定する電気信号であり、縫製圧力データＤ２に応じて指令生成装置３２１で計算される。制御盤３２Ｂの主軸モータ制御演算回路３２２と、Ｘ軸モータ制御演算回路３２４と、Ｙ軸モータ制御演算回路３２５は制御盤３２Ａと同じである。
【０１０２】
制御盤３２Ｂの中押さえモータ制御演算回路３２３は、中押さえ指令信号と、中押さえ回転信号と、圧力指令信号と、圧力推定信号と、を入力として、中押さえモータ１６を回転させる中押さえ動作信号を出力する。中押さえモータ制御演算回路３２３は、減算器３２７と、偏差抑制補償器３２８と、スイッチ３２９と、で構成される。
【０１０３】
減算器３２７は、中押さえ指令信号から中押さえ回転信号を減算した信号を偏差信号として出力する。
【０１０４】
偏差抑制補償器３２８は、偏差信号を入力として、偏差信号が０になるよう中押さえモータ１６を駆動する偏差抑制信号を出力する。このため、偏差抑制補償器３２８は、比例演算を行う比例補償器、積分演算を行う積分補償器、微分演算を行う微分補償器の内、少なくとも１つを含む。実施の形態３では、偏差抑制補償器３２８がＰＩ補償器であるものとして記載する。
【０１０５】
スイッチ３２９は、偏差抑制信号と、圧力指令信号と、圧力推定信号と、を入力として、中押さえ１５が上死点から下降して被縫製物Ｏｂ３またはＯｂ４に当接するまでの間は偏差抑制信号を出力する。中押さえ１５が被縫製物Ｏｂ３またはＯｂ４に当接した後は、圧力指令信号または圧力推定信号を出力するようスイッチ３２９を切り替えることで、中押さえ１５が被縫製物Ｏｂ３およびＯｂ４を滑り板４に向かって下方へ押圧するように中押さえモータ１６を駆動する中押さえ動作信号を出力する。
【０１０６】
このとき、スイッチ３２９は、縫製圧力データＤ２が設定されている場合には圧力指令信号を選択し、縫製圧力データＤ２が設定されていない場合には圧力推定信号を選択する。その後、スイッチ３２９は、中押さえ１５が被縫製物から上死点まで上昇する際に偏差抑制信号を出力するよう切り替える。中押さえモータ１６は、スイッチ３２９が偏差抑制信号を選択している間は位置制御方式で駆動され、スイッチ３２９が圧力指令信号または圧力推定信号を選択している間は圧力制御方式で駆動される。
【０１０７】
制御盤３２Ｂの圧力推定回路３２６は、中押さえ動作信号と中押さえ回転信号を入力とし、中押さえ１５が被縫製物に当接する際に被縫製物の反発力を推定した信号を圧力推定信号として出力する。ひいては、圧力推定回路３２６は、中押さえモータ１６の回転子に加わる外乱を推定する。このため、圧力推定回路３２６は、中押さえモータ１６に加わるトルクから中押さえモータ１６の回転角度までの伝達特性の逆特性にローパス特性を付与した伝達関数を有する機械特性補償器と、当該ローパス特性を中押さえ動作信号に対して付与するローパスフィルタと、機械特性補償器の出力信号とローパスフィルタの出力信号との差を計算する減算器と、を備える。
【０１０８】
次に、図１０を用いて、実施の形態３に係るミシン１００の中押さえ１５が圧力制御方式により伸縮性のない被縫製物Ｏｂ１およびＯｂ２を押圧する場合と、伸縮性のある被縫製物Ｏｂ３およびＯｂ４を押圧する場合の動作について記載する。
【０１０９】
図１０は実施の形態３に係るミシンの中押さえの動作図である。実施の形態３に係るミシン１００の中押さえ１５は、主軸モータの回転角度に対し図７または図８に示す軌跡で動作するが、特に図１０は、中押さえ１５が縫い針１１とかま１２の出会いの時、すなわち、主軸モータ１４の回転角度がｄおよびｄ′の時の動作を表している。
【０１１０】
[伸縮性の無い被縫製物を押圧する場合]
図１０の上段に基づき、中押さえ１５が伸縮性の無い被縫製物Ｏｂ１およびＯｂ２を圧力制御方式により押圧する場合について説明する。まず、中押さえ１５が上方から下降して被縫製物Ｏｂ１またはＯｂ２の表面に当接するまでの間は、スイッチ３２９が偏差抑制信号を選択する。この間、中押さえモータ１６は位置制御方式により駆動される。次に、中押さえ１５が被縫製物Ｏｂ１またはＯｂ２の表面に当接した後は、スイッチ３２９を圧力指令信号または圧力推定信号へと切り替え、中押さえモータ１６が圧力制御方式で駆動されるよう変更する。このようにすることで、被縫製物Ｏｂ１およびＯｂ２は、中押さえ１５により滑り板４に向かって下方に押さえ付けられる。このとき、被縫製物Ｏｂ１およびＯｂ２には伸縮性がないので、中押さえの最下点の高さは、主軸モータの回転角度がｄのときは被縫製物Ｏｂ１の上面、ｄ′のときは被縫製物Ｏｂ２の上面となる。
【０１１１】
中押さえ１５が被縫製物Ｏｂ１またはＯｂ２に当接したか否かの判断については、偏差信号が０に収束するタイミングで判断しても良いし、圧力推定信号または中押さえ動作信号にインパルス状の外乱が重畳するタイミングで判断しても良い。
【０１１２】
そして、図７または図８の駆動パターンに基づき駆動される中押さえ１５が、被縫製物Ｏｂ１およびＯｂ２を押圧した後から上死点まで上昇する、または被縫製物Ｏｂ１とＯｂ２の表面からｄｌｏ上昇する際は、スイッチ３２９が偏差抑制信号を選択するよう切り替える。このとき、スイッチ３２９を切り替えるタイミングは、中押さえ指令信号に基づき判断することができ、図７では主軸モータ１４の回転角度がｈ′およびｈ″のとき、図８では主軸モータ１４の回転角度がｅおよびｅ′のときである。
【０１１３】
[伸縮性のある被縫製物を押圧する場合]
図１０の下段に示すように、伸縮性のある被縫製物Ｏｂ３およびＯｂ４を押圧する場合も、まず位置制御方式を選択し、被縫製物Ｏｂ３およびＯｂ４の表面に当接するまで中押さえ１５が下降するよう駆動される。次に、中押さえ１５が被縫製物Ｏｂ３およびＯｂ４の表面に当接した後は、スイッチ３２９が切り替わり、圧力指令信号または圧力推定信号に基づく圧力制御方式により、中押さえ１５が被縫製物Ｏｂ３およびＯｂ４を押圧するよう駆動する。被縫製物Ｏｂ３およびＯｂ４には伸縮性があるため、中押さえ１５が最下点となる高さは、主軸モータの回転角度がｄのときと、ｄ′のときで異なる。主軸モータの回転角度がｄのときは、被縫製物Ｏｂ３の表面から距離ｄｃ１下降した位置となり、主軸モータの回転角度がｄ′のときは被縫製物Ｏｂ４の表面から距離ｄｃ２下降した位置となる。被縫製物に中押さえ１５が当接したか否かについては、偏差信号が０に収束するタイミングで判断しても良いし、圧力推定信号および中押さえ動作信号にインパルス状の外乱が重畳するタイミングで判断しても良い。
【０１１４】
そして、図７または図８の駆動パターンに基づき、中押さえ１５が被縫製物Ｏｂ３およびＯｂ４を押圧した位置から上死点まで上昇する際、または中押さえ１５が被縫製物Ｏｂ３およびＯｂ４を押圧した位置からｄｌｏ上昇する際は、スイッチ３２９が偏差抑制信号を選択するよう切り替える。中押さえ１５が被縫製物から上昇するタイミングは、伸縮性の無い被縫製物Ｏｂ１およびＯｂ２を押圧する場合と同様である。
【０１１５】
[実施の形態３の効果]
このように、実施の形態３に示したミシン１００は、中押さえ１５が下降および上昇する間は位置制御方式で中押さえモータ１６を駆動し、被縫製物を押圧する間はトルク制御方式で中押さえモータ１６を駆動する。このため、伸縮性のある被縫製物を縫製する場合であっても、ばねを代表とする機械部品、すなわち弾性体の復元力を利用して弾性エネルギーを蓄積する機械要素を用いることなく、針棒上下運動の１周期の間に中押さえが多様な伸縮性を有する被縫製物を精度よく押さえている期間を長くすることができる。よって、実施の形態１の図７に示したように、特に天秤１３が下死点から上死点に向かって上昇する間に中押さえ１５が被縫製物を押圧する場合において、多様な伸縮性をもつ被縫製物に形成される縫い目の縫締りを改善することができる。
【０１１６】
なお、圧力推定回路３２６の代わりに、中押さえ１５または被縫製物Ｏｂ３およびＯｂ４に貼付したロードセルまたは圧電素子といった圧力センサを用いて、被縫製物の反発力を直接検出した信号を圧力推定信号としても良い。
【０１１７】
また、被縫製物の反発力を推定する際に、中押さえモータ１６の回転子に装着したトルクセンサを用いても良い。
【０１１８】
また、被縫製物の反発力を推定する際に、ホール素子およびシャント抵抗で構成される電流センサで計測した中押さえモータ１６の巻線に流れる電流値を用いても良い。
【０１１９】
また、スイッチ３２９の代わりに、偏差抑制信号と圧力指令信号と推定圧力信号を入力として、偏差抑制信号を圧力指令信号または推定圧力信号と等しくなるよう第２の駆動源の出力を一定の値で制限する出力制限器を使用することができる。この場合、出力制限器は、中押さえ１５が下降して被縫製物に当接するまでは出力の制限を行わずに偏差抑制信号をそのまま出力し、その後、中押さえ１５が被縫製物に当接した後は、偏差抑制信号が圧力指令信号または推定圧力信号を超えないよう出力を制限する。このようにすることで、中押さえ１５が被縫製物を一定の圧力で押圧するよう中押さえモータ１６を制御することができ、スイッチ３２９を使用する場合に比べて、制御方式の切り替えによる中押さえ動作信号の急激な変化を緩和できる。
【０１２０】
また、距離ｄｃ１とｄｃ２がｄｌｏよりも大きい場合は、押圧された被縫製物Ｏｂ３およびＯｂ４の復元力によって、中押さえ１５がｄｌｏ上昇しても上糸が中押さえ１５と被縫製物Ｏｂ３またはＯｂ４との間に挟まれる状況となる。この状況下で保持装置が搬送され、上糸がほつれたり、摺り切れたりする場合は、中押さえが被縫製物Ｏｂ３およびＯｂ４を押圧した位置からでなく、被縫製物Ｏｂ３およびＯｂ４の表面から、中押さえ１５をｄｌｏだけ上昇させれば良い。
【０１２１】
また、被縫製物が特に柔らかく、中押さえ１５が被縫製物に衝突することにより停止しても支障がない場合は、中押さえ１５の下降量ｌｏおよびｌｏ′を予め指定せず、中押さえ１５が台座である滑り板４または送り板２９の上面に対して一定の高さで停止するよう中押さえモータ１６を駆動しても良い。中押さえの停止位置を、被縫製物が設置される台座を基準とすることで、特に柔らかい被縫製物を縫製する場合に、被縫製物の厚さに応じて中押さえ１５の下降量ｌｏおよびｌｏ′を指定する手間を省くことができる。
【０１２２】
また指令生成装置は、小孔が上昇して上死点に到達するまでの期間に、中押さえが特定の圧力で被縫製物を押圧する位置で中押さえを一定の高さで停止させる駆動源の駆動信号を生成する。よって、駆動源は、小孔が上昇して上死点に到達するまでの期間に、中押さえが特定の圧力で被縫製物を押圧した位置で停止するように中押さえを駆動する。このようにすることで、圧縮性のある様々な被縫製物の浮き上がりおよびばたつきを抑制することができる。
【０１２３】
また指令生成装置は、小孔が上昇して上死点に到達するまでの期間に、中押さえが特定の圧力で被縫製物を押圧した位置から上糸の直径以上の距離を移動した位置で中押さえを一定の高さで停止させる前記駆動源の駆動信号を生成する。よって、駆動源は、中押さえが特定の圧力で被縫製物を押圧した位置から上糸の直径以上の距離を移動した位置で停止するように中押さえを駆動する。このようにすることで、圧縮性のある様々な被縫製物の浮き上がりおよびばたつきを抑制することができる。また位置決め手段が被縫製物を搬送できる期間を長くすることができる。
【０１２４】
また特定の圧力は、被縫製物に貼付した圧力センサと、中押さえに貼付した圧力センサと、駆動源の状態量を検出するセンサとの、いずれか１つまたは複数を用いて求められる。これらのセンサを使用することで、圧力制御系の信頼性を向上することができる。
【０１２５】
以上に説明したように実施の形態１から３に係るミシン１００は、かまが上糸の捕捉を解除した後から天秤の動作にともない小孔が上昇する期間に、中押さえを一定の高さで停止させる駆動源の駆動信号を生成するように構成されている。この構成により、中押さえの動作を変更することで、被縫製物に形成される縫い目の縫締りを改善することができる。
【０１２６】
以上の実施の形態１から実施の形態３に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１２７】
１  アーム、２  ベッド、３  支持脚、４  滑り板、１１  縫い針、１３  天秤、１４  主軸モータ、１５  中押さえ、１６  中押さえモータ、１７  糸調子器、１８，２７，２８，１２４  回転情報検出器、１９  上軸、２１  Ｘ軸モータ、２２  Ｙ軸モータ、２３  Ｘ軸駆動機構、２４  Ｙ軸駆動機構、２５  移動レース、２６  保持装置、２９  送り板、３１  操作盤、３２Ａ，３２Ｂ  制御盤、３３  フットスイッチ、１００  ミシン、１１０  カップリング、１１１  クランク、１１２  針棒クランク、１１３  連接棒、１１５  針棒、１１６  上軸プーリ、１１７  タイミングベルト、１１８  下軸プーリ、１１９  大径ギヤ、１２０  小径ギヤ、１２１  下軸、１２２  小孔、１２３  天秤ロッド、１２５  ピニオン、１２６  ラック、１２７  スライドガイド、１２８  スライダ、１３０  中押さえ棒、２１０  外押さえ、２１１  押さえ台、２１２  エアシリンダ、３１１  表示器、３１２  プロセッサ、３１３  記憶装置、３１４  入力装置、３２１  指令生成装置、３２２  主軸モータ制御演算回路、３２３  中押さえモータ制御演算回路、３２４  Ｘ軸モータ制御演算回路、３２５  Ｙ軸モータ制御演算回路、３２６  圧力推定回路、３２７  減算器、３２８  偏差抑制補償器、３２９  スイッチ。
【図１】
2017175526.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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