(57)【要約】【課題】布押さえの任意の方向へのＸＹ駆動をセミクローズドループ制御で行う際のミシン回転数と送りタイミングの最適化を図る。【解決手段】  針上下動機構と、布保持部を任意の位置に移動させるパルスモータ７６ａ、７７ａの動作量を検出する動作量検出手段７６ｃ、７７ｃを有する位置決め手段と、天秤機構と、上下方向の針位置を検出する針位置検出手段２ｂと、縫製パターンデータを記憶するパターン記憶手段７２と、指令パルスを実動作との所定偏差を維持しつつパルスモータに１パルスずつ出力する動作制御手段１０００と、指令パルスを出力するための所要時間を記憶する所要時間記憶手段とを備え、動作制御手段は、所要時間を参照して縫い針１０８が針板上の被縫製物に達する際に指令パルスの出力が完了するタイミングで当該指令パルスの出力を開始する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上軸の回転駆動により縫い針を上下動させる針上下動機構と、
被縫製物を保持する布保持部と、当該布保持部を任意の位置に移動させるパルスモータと、当該パルスモータ又は前記布保持部の動作量を検出する動作量検出手段とを有する位置決め手段と、
前記針上下動機構と連動して縫い糸の引き上げを行う天秤機構と、
前記縫い針の上下方向の針位置を検出する針位置検出手段と、
複数の運針による一連の縫製について、各針ごとの前記布保持部の動作量を示す縫製パターンデータを記憶するパターン記憶手段と、
前記縫製パターンデータの位置データに基づいて、一針ごとの動作量に応じたパルス数の指令パルスを、前記動作量検出手段の出力との所定偏差を維持しつつ前記パルスモータに１パルスずつ出力する動作制御手段と、
複数の動作量の個々について必要となる前記所要時間を記憶する所要時間記憶手段と、
を備え、
前記動作制御手段は、前記縫製パターンデータの各動作量について、前記所要時間記憶手段から所要時間を求め、前記縫い針が針板上の被縫製物に達する際に前記指令パルスの出力が完了するタイミングで当該指令パルスの出力を開始することを特徴とするミシン。
【請求項２】
前記縫い針が前記針板上の被縫製物よりも上方に位置する期間と、前記一針ごとの移動量に応じたパルス数の指令パルスを出力するための所要時間とが等しくなる回転速度以下となるように前記ミシンモータの回転速度制限を行う速度制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載のミシン。
【請求項３】
個々のパルス数での指令パルスによる前記パルスモータの実駆動の際に、前記所要時間を計測すると共に前記所要時間記憶手段に記憶する計測処理手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のミシン。
【請求項４】
前記計測処理手段による前記所要時間の計測及び記憶の実行と非実行の選択を入力する実行選択手段を備えることを特徴とする請求項３記載のミシン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、布保持機構を任意の位置に移動させる駆動機構を有するミシンに関する。
【背景技術】
【０００２】
縫製パターンデータに基づいて所定の縫い目模様を形成する電子サイクルミシンが従来から広く使用されている。この電子サイクルミシンは、縫製パターンデータに定められた各針ごとのＸ，Ｙ軸方向の移動量を順番に参照し、布地を保持する布押さえをＸ軸方向とＹ軸方向とについてパルスモータにより各針ごとに駆動することで所定の縫い目模様の形成を実現させている。
【０００３】
上記電子サイクルミシンには、各パルスモータをオープンループ制御で駆動する場合とセミクローズドループ制御で駆動する場合とがある。
オープンループ制御で縫製を行う従来のミシンにあっては、ミシンの制御装置が、一針ごとに、縫製パターンデータに応じて、縫い針が針板上の布地から抜けた状態（針上位置）にある上軸角度の角度範囲内でパルスモータへの指令パルスを順次出力する。そして、その際、縫い針が下降して布地に刺さる直前に必要数の指令パルスの出力が終わるように出力タイミングを調整していた（例えば、特許文献１参照）。縫い針が布地に刺さる前に布押さえの移動が終わらないと、布地に刺さった縫い針が布移動方向に引っ張られて針穴から逸れてしまい、時には針折れや曲がりなどを生じてしまうため、上記タイミングの調整によりそのような事態を回避していた。
また、一般に、ミシンは、縫い針の上死点にやや遅れて天秤が上死点に達し、縫い糸の引き上げが行われる。そして、縫い糸の引き上げが完了する前（天秤上死点に達する前）に布移動が開始され且つ終了してしまうと、引き上げ切らずに布地の下側に残っている縫い糸が、針板と保持枠に保持された布地との間に挟まれて引き上げに対する抵抗を生じ、縫い目が緩くなってしまう。かかる現象は、布移動の動作を時間的に余裕をもって行うことが可能な縫い速度が遅いときに顕著に生じていた。
このため、上述のように、布移動がなるべく天秤上死点の後に行われるように、指令パルスの出力を縫い針が布地に刺さるタイミングの直前で終了するように出力タイミングを調整していた。
【０００４】
上記オープンループ制御は、制御装置の駆動パルスの出力タイミング通りにパルスモータが動作していれば予定した縫いが忠実に行われる。しかし、高速で布移動を行うためにパルス出力を高速化したり、布地が厚い或いは硬い等によりトルク負荷が大きくなると、制御装置から出力されたパルスに追従し切れなくなり、パルスモータの回転量が少なくなる、又は止まらずに多くなるいわゆる脱調を生じるという問題があった。
【０００５】
このため、セミクローズドループ制御では、パルスモータにその回転量に応じてパルス出力を行うエンコーダを装備し、制御装置から指令パルスを出力するたびに、指令パルス数とエンコーダの検出パルス数との偏差を求め、当該偏差が設定数よりも大きくならないように順次指令パルスを出力するようにしている（例えば、特許文献２参照）。
パルスモータの脱調は、指令パルス数とエンコーダの検出パルス数との偏差が大きくなると発生するが、上記のように偏差が大きくならないように指令パルスの出力タイミングを遅らせることで脱調を防止している。
【特許文献１】特開２０００−２７９６６６号公報
【特許文献２】特開２００４−３２１７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２記載の発明では、指令パルス数とエンコーダの検出パルス数との偏差を監視することで脱調を防止できるが、その一方で、指令パルスの出力タイミングがパルスモータの実際の動作速度に応じて変動することとなるため、一針で出力すべき指令パルス数の出力に要する所要時間が予測することができなくなる。
その結果、セミクローズドループ制御においては、特許文献１記載の発明のように、縫い針が下降して布地に刺さる直前に必要数の指令パルスの出力が終わるように出力タイミングを調整することができなかった。つまり、セミクローズドループ制御にあっては、必要指令パルス数の出力に要する時間が予測できないため、指令パルスの出力を縫い針が布地に刺さるタイミングの直前で終了するようにタイミング調整することができなかった。
なお、電子サイクルミシンとしては、パルスモータのモータ動作量を検出するのではなく、Ｘ軸方向とＹ軸方向のそれぞれの実際の布移動量を検出し、指令パルスに基づく移動量との偏差を所定範囲に抑える動作制御を行うクローズドループ制御を行うことも考えられるが、その場合も、必要指令パルス数の出力に要する時間が予測できないため、同様の問題が発生する。
【０００７】
本発明は、布移動を行うパルスモータの脱調を抑制しつつ、天秤による糸引き上げを適正に行うこと、さらには、針曲がりや針折れを防止することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、上軸の回転駆動により縫い針を上下動させる針上下動機構と、被縫製物を保持する布保持部と、当該布保持部を任意の位置に移動させるパルスモータと、当該パルスモータ又は前記布保持部の動作量を検出する動作量検出手段とを有する位置決め手段と、前記針上下動機構と連動して縫い糸の引き上げを行う天秤機構と、前記縫い針の上下方向の針位置を検出する針位置検出手段と、複数の運針による一連の縫製について、各針ごとの前記布保持部の動作量を示す縫製パターンデータを記憶するパターン記憶手段と、前記縫製パターンデータの位置データに基づいて、一針ごとの動作量に応じたパルス数の指令パルスを、前記動作量検出手段の出力との所定偏差を維持しつつ前記パルスモータに１パルスずつ出力する動作制御手段と、複数の動作量の個々について必要となる前記所要時間を記憶する所要時間記憶手段と、を備え、
前記動作制御手段は、前記縫製パターンデータの各針について、前記所要時間記憶手段から所要時間を求め、前記縫い針が針板上の被縫製物に達する際に前記指令パルスの出力が完了するタイミングで当該指令パルスの出力を開始する、という構成を採っている。
【０００９】
なお、上記針位置検出手段は、針と同期して動作を行う他の構成、例えば、上軸やミシンモータの回転角度から針位置を検出する手段であっても良い。
また、動作量検出手段はパルスモータの動作量を検出するものであっても良いし、布保持部の動作量を検出するものであっても良い。
また、縫製パターンデータには、少なくとも、複数の運針による一連の縫製（例えば、縫い模様等の縫製パターン）について縫製を行うために要する全針数のそれぞれについてパルスモータの動作量を決定する情報が含まれている。パルスモータの動作量を決定する情報とは、各針ごとのパルスモータの動作量そのものであっても良いし、原点固定の座標系における各針ごとの目的位置を位置座標で示した情報であっても良い。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、縫い針が前記針板上の被縫製物よりも上方に位置する期間と、前記一針ごとの移動量に応じたパルス数の指令パルスを出力するための所要時間とが等しくなる回転速度以下となるように前記ミシンモータの回転速度制限を行う速度制御手段を備える、という構成を採っている。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明と同様の構成を備えると共に、個々のパルス数での指令パルスによる前記パルスモータの実駆動の際に、前記所要時間を計測すると共に前記所要時間記憶手段に記憶する計測処理手段を備える、という構成を採っている。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明と同様の構成を備えると共に、計測処理手段による前記所要時間の計測及び記憶の実行と非実行の選択を入力する実行選択手段を備える、という構成を採っている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明では、縫い針が上下方向について所定位置にある時に、動作制御手段から縫製パターンデータに定められた各針ごとの動作量に応じて指令パルスが出力される。
そして、上記指令パルスは下降する縫い針が被縫製物に到達するまでに出力を終える必要があるが、指令パルスが高速で出力されても、パルスモータはモータ自体の特性や被縫製物の移動を行うためのトルク負荷に応じて指令パルスに追従できず、脱調を生じる場合がある。
このため、動作制御手段では、指令パルスを１パルスずつ出力し、動作量検出手段により検出されるパルスモータの動作量との偏差が一定範囲を維持していることが確認されたら次の１パルスを出力するようにパルスの出力制御を行っている。
その結果、各パルス数の指令パルスを出力するのに必要となる所要時間は演算で求めることは困難となるが、各パルス数での出力所要時間が所要時間記憶手段に記憶されているので、これを参照することで各パルス数について所要時間を認識することが可能である。
そして、各運針において予め必要となるパルス数を出力するための所要時間が所要時間記憶手段から分かるため、針位置検出手段の検出により回転速度と針位置を監視しつつ駆動パルスの出力開始のタイミングを適宜調整することで、縫い針が被縫製物に達する直前のタイミングで駆動パルスの出力を終えることができる。
これにより、各針ごとに、天秤の引き上げ完了（上死点）から縫い針の被縫製物の到達までの期間になるべく布移動を行うことができ、且つ縫い針が被縫製物に刺さった状態での布移動を回避することができる。
従って、布移動を行うパルスモータの脱調を抑制しつつ、的確な位置に針落ちと天秤による糸引き上げを適正に行うことが可能となり、縫い品質の向上を図ることが可能となる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、速度制御手段により、縫製パターンデータに定められた一針ごとの移動量に応じたパルス数の指令パルスを出力するための所要時間よりも長く縫い針が被縫製物よりも上方に位置するようにミシンモータの回転速度が制御されるため、縫い針が被縫製物に刺さった状態での被縫製物の移動を防止し、より正確に針落ちを行うと共に、針折れを防止することができ、さらなる縫い品質の向上を図ることが可能となる。
【００１５】
請求項３記載発明は、計測処理手段により、布保持部の実駆動により各パルス数の出力の所要時間を計測するため、実際の縫製作業時にデータの収集を図ることができて効率が良い。さらに、被縫製物を保持した状態で計測を実行することで、より正確なデータを所要時間記憶手段に用意することができ、これに基づいてパルスモータを駆動して縫製を行うことにより、さらなる縫い品質の向上を図ることが可能となる。
【００１６】
請求項４記載の発明では、計測処理手段による所要時間の計測及び記憶の実行と非実行とを任意に切り替えることができ、各種の状況に応じた縫製を実行することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（電子サイクルミシンの全体構成）
本発明の実施の形態を図１〜図１０に基づいて説明する。
本実施形態において、ミシンとして電子サイクルミシンを例に説明する。電子サイクルミシンは、縫製を行う被縫製物である布を保持する布保持部としての保持枠を有し、その保持枠が縫い針に対し相対的に移動することにより、保持枠に保持される布に所定の縫製データ（縫い目パターン）に基づく縫い目を形成するミシンである。
ここで、後述する縫い針１０８が上下動を行う方向をＺ軸方向（上下方向）とし、これと直交する一の方向をＸ軸方向（左右方向）とし、Ｚ軸方向とＸ軸方向の両方に直交する方向をＹ軸方向（前後方向）と定義する。
【００１８】
電子サイクルミシン１００（以下、ミシン１００）は、図１に示すように、ミシンテーブルＴの上面に備えられるミシン本体１０１と、ミシンテーブルＴの下部に備えられ、ミシン本体１０１を操作するためのペダルＲ等により構成されている。
【００１９】
（ミシンフレーム及び上軸）
図１に示すように、ミシン本体１０１は、外形が側面視にて略コ字状を呈するミシンフレーム１０２を備えている。このミシンフレーム１０２は、ミシン本体１０１の上部をなし前後方向に延びるミシンアーム部１０２ａと、ミシン本体１０１の下部をなし前後方向に延びるミシンベッド部１０２ｂとを有している。
このミシン本体１０１は、ミシンフレーム１０２内に動力伝達機構が配され、回動自在で前後方向に延びる上軸及び下軸（いずれも図示略）を有している。上軸はミシンアーム部１０２ａの内部に配され、下軸はミシンベッド部１０２ｂの内部に配されている。
【００２０】
上軸は、ミシンモータ２ａ（図３参照）に接続され、このミシンモータ２ａにより回動力が付与される。また、下軸（図示省略）は、図示しない縦軸を介して上軸と連結しており、上軸が回動すると、上軸の動力が縦軸（図示省略）を介して下軸側へ伝達し、下軸が回動するようになっている。
上軸の前端には、上軸の回動によりＺ軸方向に上下動する針棒１０８ａが接続されており、その針棒１０８ａの下端には、図２に示されるように、縫い針１０８が備えられている。かかる上軸とミシンモータ２ａと針棒１０８ａと上軸から針棒１０８ａに上下動の駆動力を付与する図示しない伝達機構により針上下動手段が構成される。
また、針上下動機構には図示しない天秤機構が併設されている。この天秤機構は、上下に揺動を行って縫い糸の引き上げを行う天秤１０３と、上軸の回転駆動を往復揺動動作に変換して天秤１０３に伝える天秤クランクとを備えている。この天秤機構では、上軸から天秤１０３に上下揺動の動力を得ることで当該天秤１０３を縫い針１０８の上下動に同期させている。また、この天秤１０３の上死点は、縫い針１０８の上死点よりも若干位相が遅れるように（例えば60〜70°）調整されている。
【００２１】
なお、上軸にはエンコーダ２ｂ（図３参照）が設けられている。エンコーダ２ｂはミシンモータ２ａの上軸の回転角度を検知するものであり、例えば、ミシンモータ２ａにより上軸が１°回転するごとにパルス信号を制御装置１０００に出力するようになっている。また、上軸の１回転に伴い、針棒１０８ａは１往復の運動を行う。つまり、エンコーダ２ｂにより上軸の回転角度を検出することにより縫い針の上下方向の針位置を検出することを可能としており、当該エンコーダ２ｂは針位置検出手段として機能する。なお、以下の説明において、上軸角度が０度の時に縫い針１０８は上死点となるように設定されているものとする。
【００２２】
また、下軸（図示省略）の前端には、釜（図示省略）が設けられている。上軸とともに下軸が回動すると、縫い針１０８と釜（図示省略）との協働により縫い目が形成される。
なお、ミシンモータ２ａ、上軸、針棒１０８ａ、縫い針１０８、下軸（図示省略）、釜（図示省略）等の接続構成は従来公知のものと同様であるので、ここでは詳述しない。
【００２３】
また、ミシンアーム１０２ａには縫い針１０８の上下動による布の浮き上がりを防止するために、針棒１０８ａの上下動と連動して上下動し、縫い針１０８の周囲の布を下方に押圧する中押さえ２９を有する中押さ機構（図示略）が設けられている。かかる中押さえ機構は上軸から中押さえ２９の上下駆動力を得ている。
【００２４】
さらに、電子サイクルミシン１００は、縫い針１０８の下方において被縫製物である布地を保持する布保持部としての保持枠１１１と、保持枠１１１を支持する取付部材１１３と、取付部材１１３を介して保持枠１１１を縫い針１０８の上下動方向に直交するＸ−Ｙ平面に沿って任意の位置に移動させるパルスモータとしてのＸ軸モータ７６ａ及びＹ軸モータ７７ａ（図参照）と、当該各Ｘ軸モータ７６ａ及びＹ軸モータ７７ａの動作量を検出する動作量検出手段としてのエンコーダ７６ｃ，７７ｃ（図参照）と、取付部材１１３を介して布解放のために保持枠１１１を昇降させる布押さえシリンダ（図示略）とを有する位置決め手段としての布移動装置を備えている。
【００２５】
保持枠１１１は、下降することで布地を保持し、Ｘ軸モータ７６ａ及びＹ軸モータ７７ａの駆動に伴い、保持した布を保持枠１１１ごと前後左右方向に移動するようになっている。そして、保持枠１１１の移動と、縫い針１０８や釜（図示省略）の動作が連動することにより、布に所定の縫製パターンデータの縫い目データに基づく縫い目が形成される。
また、保持枠１１１は、布押さえ（図示省略）と下板（図示省略）とからなっており、取付部材１１３はミシンアーム１０２ａ内に配置された布押さえシリンダの駆動により上下駆動が可能であり、布押さえ下降時に下板との間で布を挟持し保持するようになっている。
【００２６】
ペダルＲは、ミシンモータ２ａを駆動し、針棒１０８ａ（縫い針１０８）を上下動させたり、保持枠１１１を動作させたりするための操作ペダルとして作動する。すなわちペダルＲには、ペダルＲが踏み込まれたその踏み込み操作位置を検出するための、例えば、可変抵抗等から構成されるセンサ（踏み込み量検出手段）が組み込まれており、センサからの出力信号がペダルＲの操作信号として後述する制御装置１０００に出力され、制御装置１０００はその操作位置、操作信号に応じて、ミシンモータ２ａの駆動を開始させるように構成されている。
【００２７】
（ミシンの制御系：全体概要）
また、ミシン１００（ミシン本体１０１）は、図１、図３に示すように、作業者がミシンに対する各種設定操作や、各種データ等の入力操作を行うための操作パネル７４ａを有している。この操作パネル７４ａとミシン本体１０１とは、図示しない有線又は無線の回線により接続されている。
操作パネル７４ａは、ミシンの各種設定、各種データの入力の操作が可能な複数の操作キー群と、各種設定状態等を表示するデータ表示部７４ｄ等を備えている。
図４に示すように、操作パネル７４ａには、データ表示部７４ｄ、準備キー７４ｅ、リセットキー７４ｆ、＋／前進キー７４ｇ、−／後退キー７４ｈ、パターンナンバーキー７４ｉ、Ｘ拡大縮小率キー７４ｊ、Ｙ拡大縮小率キー７４ｋ、スピードキー７４ｌ、調整モードキー７４ｍ及びミシンや各キーの動作状態等を示すＬＥＤ９０、９１等が設けられている。
【００２８】
データ表示部７４ｄには、ＬＥＤ９１が点灯している箇所、キーに対応した各種データ番号や、データ数値等が表示される。
準備キー７４ｅは、＋／前進キー７４ｇや−／後退キー７４ｈなどにより変更されたデータや数値を確定する操作などを行うためのキーである。
リセットキー７４ｆは、＋／前進キー７４ｇや−／後退キー７４ｈなどにより変更されたデータや数値をリセットする操作などを行うためのキーである。
＋／前進キー７４ｇ、−／後退キー７４ｈは、各種データ番号やデータ数値の変更（順送り；＋、逆送り；−）を行う操作のためのキーである。
パターンナンバーキー７４ｉは、例えば、予め設定されて記憶されている縫製パターンデータ７２ａによる縫製を行う際に、所望する縫製パターンを選択するため、その縫製パターンに対応する縫製パターンデータ７２ａを呼び出したり、その縫製パターンＮｏ．を表示したりするためのキーである。なお、縫製パターンデータ７２ａについては後述する。
【００２９】
Ｘ拡大縮小率キー７４ｊ、Ｙ拡大縮小率キー７４ｋは、縫製パターンを実行する際に、そのパターンのＸ軸成分とＹ軸成分とをそれぞれ拡大縮小率の設定入力及び表示を行うためのキーである。
スピードキー７４ｌは、縫製時のミシン速度の設定入力及び表示を行うためのキーである。
調整モードキー７４ｍは、後述する通常モードと調整モードの実行選択の切り替えを行うためのキーである。キーを押すたびに通常モードと調整モードとが切り替わるようになっている。かかる調整モードキー７４ｍは、ミシンの回転速度制御、又は、Ｘ軸モータ７６ａ及びＹ軸モータ７７ａへの指令パルスの出力開始タイミングの調整のためのＸ軸モータ７６ａ及びＹ軸モータ７７ａの所要時間の計測及び記憶の実行と非実行の選択を入力する実行選択手段として機能する。
なお、操作パネル７４ａにおいて各種キーを介して設定入力された縫製データなどの各種データは、後述する制御装置１０００に出力され、後述するＥＥＰＲＯＭ７２に記憶される。
【００３０】
（ミシンの制御系：制御装置）
また、ミシン１００は、図３に示すように、上述した各部、各部材の動作を制御するための動作制御手段としての制御装置１０００を備えている。そして、この制御装置１０００は、図３に示すように、ＲＯＭ７０、ＲＡＭ７１、ＥＥＰＲＯＭ７２及びＣＰＵ７３を備えている。
【００３１】
ＲＯＭ７０（ＰＲＯＭ）には、ミシン１００（ミシン本体１０１）の制御を行うための追従制御プログラム７０ａ、計測処理プログラム７０ｂ、速度制御プログラム７０ｃ、出力タイミング調整プログラム７０ｄ及び各種縫製に関するデータが格納され、記憶されている。
ＲＡＭ７１には、種々のワークメモリやカウンタなどが設けられており、縫製動作中やデータ処理中のワークエリアとして使用され、ＲＯＭ７０やＥＥＰＲＯＭ７２から読み出したプログラムやデータ等を一時的に記憶するものである。
【００３２】
ＥＥＰＲＯＭ７２は、入力された各種縫製パターンデータ７２ａやＸ拡大縮小率やＹ拡大縮小率のデータ、ミシン速度データ、所要時間テーブル７２ｂ、制限速度テーブル７２ｃ、出力開始角度テーブル７２ｄを記憶する。
上記縫製パターンデータ７２ａは、縫製を行う際の運針パターンであって、その運針パターンを実行するために、各針ごとの保持枠１１１を移動させる際のＸ方向移動量、Ｙ方向移動量のデータ（指令パルス数）が縫製順に組み合わされてなるデータである。各種の縫製パターンに応じて複数の縫製パターンデータ７２ａがＥＥＰＲＯＭ内に用意されている。
縫製時には、上軸角度がデータ読み取りタイミングの際に、縫製パターンデータ７２ａのＸＹ移動量が読み出され、Ｘ拡大縮小率キー７４ｊ又はＹ拡大縮小率キー７４ｋによる指定倍率に応じたパルス数でＸ軸モータ７６ａ及びＹ軸モータ７７ａに対する指令パルスの出力が行われる。
【００３３】
ＣＰＵ７３は、ＲＡＭ７１を作業領域（ワークエリア）としてＲＯＭ７０に格納された各種プログラムに基づく各種の動作処理、演算処理等を行うものである。
【００３４】
また、ＣＰＵ７３は、インターフェイス７４を介して操作パネル７４ａに接続されており、操作パネル７４ａから入力されるデータに基づき縫製パターンデータの選択及び変更等を行う。
また、ＣＰＵ７３は、インターフェイス７４を介して布押さえスイッチ７４ｂ及びペダルＲと接続されており、布押さえスイッチ７４ｂ及びペダルＲから指示信号が入力された場合に、前述の縫製パターンデータ等に基づき、ミシン１００の各部に縫製を行わせる処理を行う。
【００３５】
また、ＣＰＵ７３は、インターフェイス７５を介して、ミシンモータ２ａを駆動するミシンモータ駆動回路７５ｂに接続され、ミシンモータ２ａの回転を制御することにより、針上下動機構の動作を制御する。
なお、ミシンモータ２ａは針位置検出手段としてのエンコーダ２ｂを備えており、ミシンモータ２ａを駆動するミシンモータ駆動回路７５ｂにおいて、エンコーダ２ｂからミシンモータ２ａの一回転ごとに出力されるＺ相信号が、インターフェイス７５を介してＣＰＵ７３に入力され、この信号によって、ＣＰＵ７３は上軸の一回転における原点（０°位置）を認識できる。また、エンコーダ２ｂからは、ミシンモータ２ａの回転角度における１°ごとに出力されるＡ相信号及びＢ相信号が、インターフェイス７５を介してＣＰＵ７３に入力され、前述したＺ相信号を基準にＡ相信号及びＢ相信号のパルス数をカウントして、ＣＰＵ７３は上軸の現在回転角度及び回転方向を認識できる。
なお、ミシンモータ２ａには、例えば、サーボモータを適用することができる。
【００３６】
また、ＣＰＵ７３は、インターフェイス７６及びインターフェイス７７を介して、縫製すべき布を保持する保持枠１１１に備えられるＸ軸モータ７６ａ及びＹ軸モータ７７ａをそれぞれ駆動するＸ軸モータ駆動回路７６ｂ及びＹ軸モータ駆動回路７７ｂが接続され、保持枠１１１のＸ軸方向及びＹ軸方向の動作を制御する。
なお、Ｘ軸モータ７６ａ及びＹ軸モータ７７ａはそれぞれ動作量検出手段としてエンコーダ７６ｃ，７７ｃを備えており、各モータ７６ａ，７７ａを駆動する駆動回路７６ｂ，７７ｂにおいて、各エンコーダ７６ｃ，７７ｃから各モータ７６ａ，７７ａの一回転ごとに出力されるＺ相信号が、インターフェイス７６，７７を介してＣＰＵ７３に入力され、この信号によって、ＣＰＵ７３は各モータ７６ａ，７７ａの一回転における原点（０°位置）を認識できる。また、各エンコーダ７６ｃ，７７ｃからは、各モータ７６ａ，７７ａの回転角度における１°ごとに出力されるＡ相信号及びＢ相信号が、インターフェイス７６，７７を介してＣＰＵ７３に入力され、前述したＺ相信号を基準にＡ相信号及びＢ相信号のパルス数をカウントして、ＣＰＵ７３は各モータ７６ａ，７７ａの現在回転角度及び回転方向を認識できる。
【００３７】
また、ＣＰＵ７３は、インターフェイス７９を介して、布押さえモータシリンダ７９ａを作動させる布押さえシリンダ用電磁弁７９ａを制御する電磁弁駆動回路７９ｂが接続され、布押さえの昇降動作を制御する。
【００３８】
（ミシンの制御系：追従制御プログラム）
ＣＰＵ７３は、ＲＯＭ７０に記憶された追従制御プログラム７０ａを実行することにより、Ｘ軸モータ７６ａとＹ軸モータ７７ａに対して指令パルスを出力する際に１パルスごとにエンコーダ７６ｂ，７７ｂからの応答パルスの応答を監視し、指令パルスと応答パルスとの偏差が所定数（例えば２パルス）以上開かないように出力間隔を調整しながらインターフェイス７６，７７から指令パルス出力を行う。前記偏差は、指令パルスに対して応答パルスの追従が行えない限界のパルス数かそれ以下に設定される。これにより、各モータ７６ａ，７７ａの脱調を防いでいる。
【００３９】
（ミシンの制御系：計測処理プログラム）
ＣＰＵ７３は、ＲＯＭ７０に記憶された計測処理プログラム７０ｂを実行することにより、調整モードの選択が行われている状態で、Ｘ軸モータ７６ａ、Ｙ軸モータ７７ａのそれぞれに対して、前述した追従制御プログラム７０ａに基づいて指令パルスを出力すると、その所要時間を測定し、各パルス数ごとの所要時間を蓄積して記録する。そして、これにより、指令パルス数とその出力所要時間との関係を示す所要時間テーブル７２ｂを生成し、ＥＥＰＲＯＭ７２に記憶する処理を行う。
つまり、ＣＰＵ７３は、計測処理プログラム７０ｂを実行することにより、計測処理手段として機能する。
図５に所要時間テーブル７２ａの一例を示す。かかる所要時間テーブル７２ｂはＸ軸モータ７６ａ、Ｙ軸モータ７７ａのそれぞれについて個別に生成される。なお、図示のように全てのパルス数について所要時間が求められておらず、一部のパルス数のみについて所要時間が記憶されている状態であっても良い。
【００４０】
（ミシンの制御系：速度制御プログラム）
ＣＰＵ７３は、ＲＯＭ７０に記憶された速度制御プログラム７０ｃを実行することにより、縫製時において、Ｘ軸モータ７６ａ、Ｙ軸モータ７７ａのそれぞれに対して、各針ごとの指令パルス数に応じてミシンモータ２ａの制限回転速度を算出し、当該制限回転速度よりも現在の回転速度が高い場合には、ミシンモータ２ａの回転数を制限回転速度以下に抑える制御を行う。
【００４１】
ここで、速度制御プログラム７０ｃによる制限回転速度の算出方法を図６に基づいて説明する。
この速度制御プログラム７０ｃは、縫い針１０８が針板１１０上の布地よりも上方に位置する期間が目標移動量となるパルス数分の指令パルスを出力するための所要時間を下回らないようにミシンモータ２ａの回転速度制御を行うためのプログラムである。
図６に示すように、ミシンモータ２ａの回転数SMn[rpm]の場合、１周期の期間は60/SMn[s]となる。布地の厚さに応じて設定される最大送り比率RMを乗じた値を１周期で縫い針１０８が布地よりも上方に位置する期間と考えると、RM*60/SMn[s]となる。ここで、最大送り比率RMは0.4〜0.6程度の範囲で布地の種類に応じて予め操作パネル７４ａから設定入力される値である。
縫い針１０８が針板１１０上の布地よりも上方に位置する期間が必要するパルス数分の指令パルスを出力するための所要時間を下回らないようにするためには、パルス数ｎにおける所要時間をTMnとすると、RM*60/SMnがTMn以上となれば良く、従って、制限回転速度SMnは次式（１）の条件を満たせば良いこととなる。
SMn≦RM*60/TMn      …（１）
【００４２】
従って、速度制御プログラム７０ｃでは、所要時間テーブル７２ｂが生成されると（或いは順次更新されると）、これに伴い、式（１）の条件を満たす指令パルスのパルス数ｎと制限回転速度SMnとの関係を示す制限速度テーブル７２ｃをＸ軸モータ７６ａ、Ｙ軸モータ７７ａのそれぞれについて個別に生成する。図７は制限速度テーブル７２ｃの概念図である。なお、布地の厚さに対応するために、最大送り比率RMごとに保持枠１１１の送り開始の上軸角度及び送り終わりの上軸角度を調整するので、指令パルスのパルス数ｎと制限回転速度SMnとの関係は最大送り比率RMごとに生成される。また、制限速度テーブル７２ｃでは、100[rpm]単位で制限回転速度SMnを定めているが、ミシンモータ駆動回路７５ｂの分解能がより細分化可能であれば各指令パルス数ごとにより細かい制限回転速度を定めても良い。
そして、縫製時には、一針ごとに、縫製パターンデータ７２ａからＸ方向、Ｙ方向の指令パルス数ｎを読み出すと、Ｘ方向、Ｙ方向の各制限速度テーブル７２ｃを参照して、低い方の回転速度を制限回転速度SMnを特定し、現在回転速度がSMnを超えている場合には、ミシンモータ２ａの回転速度をSMnとなるように制御する。
つまり、ＣＰＵ７３は、速度制御プログラム７０ｃを実行することにより、ミシンモータの回転速度制限を行う速度制御手段として機能する。
【００４３】
（ミシンの制御系：出力タイミング調整プログラム）
ＣＰＵ７３は、ＲＯＭ７０に記憶された出力タイミング調整プログラム７０ｄを実行することにより、縫製時において、Ｘ軸モータ７６ａ、Ｙ軸モータ７７ａのそれぞれに対して、縫い針１０８が針板１１０上の布地に達する際に指令パルスの出力が完了するタイミングで当該指令パルスの出力を開始する制御を行う。
【００４４】
ここで、出力タイミング調整プログラム７０ｄによるパルス出力開始タイミングの算出方法を図８に基づいて説明する。
実際のミシンモータ２ａの回転速度SCnは、速度制御プログラム７０ｃによる制限回転速度SMnと、操作パネル７４ａのスピードキー７４ｌで定められた回転速度と、ミシン頭部の特性に合わせたミシンモータ加減速時の平均の回転速度の中で、最も低い値が採用される。
従って、SCn＜SMnの場合には、図８に示すように、縫い針１０８が布地の上方にいる期間よりもパルス出力の所要時間TMnよりも長くなる。
回転速度SCnにおいて、パルス出力の所要時間TMnの場合、パルス出力の所要上軸角度角度AFn[°]とすると次式（２）が成立する。
AFn＝360*（TMn/（60/SCn））      …（２）
従って、布地の送り終わりの上軸角度をAE[°]とすると、縫い針１０８が針板１１０上の布地に達する際に指令パルスの出力が完了するための出力開始上軸角度は次式（３）に示すASn[°]となる。なお、布地の送り終わりの上軸角度AEは前述した制限速度テーブル７２ｃに示すように、最大送り比率RMに応じて設定されている。
ASn＝AE−AFn      …（３）
【００４５】
従って、出力タイミング調整プログラム７０ｄでは、所要時間テーブル７２ｂ及び制限速度テーブル７２ｃが生成されると（或いは順次更新されると）、各パルス数での出力所要時間TMnと各パルス数でのミシンモータ２ａの制限回転速度SMnと制限回転速度SMn以下の実際の回転速度SCnにより、式（３）に従い、最低回転数、例えば400[rpm]から実際の回転速度SCnまでの個々に対して、指令パルスのパルス数ｎと出力開始上軸角度ASnとの関係を示す出力開始角度テーブル７２ｄをＸ軸モータ７６ａ、Ｙ軸モータ７７ａのそれぞれについて個別に生成する。図９は出力開始角度テーブル７２ｄの概念図である。なお、布地の厚さに対応するために、最大送り比率RMごとに保持枠１１１の送り終わりの上軸角度が定められるので、指令パルスのパルス数ｎと出力開始上軸角度ASnとの関係を示す出力開始角度テーブル７２ｄは最大送り比率RMごとに生成される。また、出力開始角度テーブル７２ｄでは、100[rpm]単位で制限回転速度SMnを定めているが、ミシンモータ駆動回路７５ｂの分解能がより細分化可能であれば各指令パルス数ごとにより細かい制限回転速度を定めても良い。
また、テーブル７２ｃ又は、テーブル７２ｄを使用せずに、縫製時に、縫製パターンデータから布移動量を読み取るごとに実際の回転速度SCnを求め、運針のたびに、式（２）、（３）から出力開始上軸角度ASnを算出して指令パルスの開始タイミングを調整しても良い。
【００４６】
（電子サイクルミシンの全体的な動作説明）
次に、本発明に係る電子サイクルミシン１００の縫製動作について、図１０に示すフローチャートに基づき説明する。なお、以下の処理は、ＣＰＵ７３が前述した各プログラム７０ａ〜７０ｄを実行することにより実現するものであり、ミシンモータ２ａのエンコーダ２ｂの分解能に応じて上軸角度が1°変化するたびに繰り返し行われるものである。
【００４７】
まず、ミシン１００のミシンモータ２ａが駆動されている縫製時において、エンコーダ２ｂにより現在の上軸角度が、布移動のパルス出力開始タイミングの算出位置（例えば、上軸角度で180°）か判定される（ステップＳ１１０）。この布移動のパルス出力開始タイミングの算出位置は事前に予め設定されている。
【００４８】
上軸角度が布移動のパルス出力開始タイミングの算出位置ではない場合にはステップＳ１１２に処理が進められ（ステップＳ１１０：ＮＯ）、パルス出力開始タイミングの算出位置である場合には（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、Ｘ軸モータ７６ａ、Ｙ軸モータ７７ａのそれぞれについて、出力開始角度テーブル７２ｄが参照され、指令パルス数と最大送り比率とから出力開始上軸角度ASnが求められる（ステップＳ１１１）。
【００４９】
次いで、現在の上軸角度が、ステップＳ１１１で求められたＸ軸モータ７６ａの出力開始上軸角度ASnか判定される（ステップＳ１１２）。この出力開始上軸角度ASnは出力開始角度テーブル７２ｄにより予め特定される。
【００５０】
上軸角度がＸ軸モータ７６ａの出力開始上軸角度ASnではない場合にはステップＳ１１５に処理が進められ（ステップＳ１１２：ＮＯ）、出力開始上軸角度ASnである場合には（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、Ｘ軸モータ７６ａに対する指令パルスの出力を開始した時間を記憶し（ステップＳ１１３）、Ｘ軸モータ７６ａの駆動を開始させる（ステップＳ１１４）。
【００５１】
次いで、現在の上軸角度が、ステップＳ１１１で求められたＹ軸モータ７７ａの出力開始上軸角度ASnか判定される（ステップＳ１１５）。この出力開始上軸角度ASnは出力開始角度テーブル７２ｄにより予め特定される。
【００５２】
上軸角度がＹ軸モータ７７ａの出力開始上軸角度ASnではない場合にはステップＳ１１８に処理が進められ（ステップＳ１１５：ＮＯ）、出力開始上軸角度ASnである場合には（ステップＳ１１５：ＹＥＳ）、Ｙ軸モータ７７ａに対する指令パルスの出力を開始した時間を記憶し（ステップＳ１１６）、Ｙ軸モータ７７ａの駆動を開始させる（ステップＳ１１７）。
【００５３】
次いで、現在の上軸角度がミシンモータ回転数切り替え位置（例えば、上軸角度で90°）か判定される（ステップＳ１１８）。このミシンモータ回転数切り替え位置は予め特定される。
上軸角度がミシンモータ回転数切り替え位置ではない場合にはステップＳ１２１に処理が進められる（ステップＳ１２１：ＮＯ）。
また、ミシンモータ回転数切り替え位置である場合には（ステップＳ１２１：ＹＥＳ）、縫製パターンデータ７２ａにより次の運針のＸ、Ｙ軸方向の布移動量を読み出し、各モータ７６ａ，７７ａの指令パルス数からそれぞれの制限速度テーブル７２ｃにより制限回転速度SMnを特定する。そして、各モータ７６ａ，７７ａについて、制限回転速度SMnと操作パネル７４ａのスピードキー７４ｌで定められた回転速度とミシン頭部の特性に合わせたミシンモータ加減速時の平均の回転速度の中から最も低い速度を選択し、それをミシンモータ２ａの回転速度SCnとする（ステップＳ１１９）。
そして、ミシンモータ２ａの速度を回転速度SCnに調整する（ステップＳ１２０）。
【００５４】
次いで、ＣＰＵ７３により、現在のモード設定が調整モードか否か判定され、調整モードではない場合には処理が終了となり（ステップＳ１２１：ＮＯ）、調整モードの場合にはステップＳ１２２に処理が進められる。
【００５５】
ステップＳ１２２では、Ｘ軸モータ７６ａに対する指令パルスの出力が完了したか判定され、完了していない場合にはステップＳ１２４に処理が進められる（ステップＳ１２２：ＮＯ）。
また、指令パルス出力が完了している場合には、ステップＳ１１３で記憶された指令パルスの出力開始時間からの経過時間を求め、これにより、当該パルス数におけるＸ軸モータ７６ａの指令パルスの出力所要時間が求まり、これを所要時間テーブルに上書きで記憶する（ステップＳ１２３）。
【００５６】
ステップＳ１２４では、Ｙ軸モータ７７ａに対する指令パルスの出力が完了したか判定され、完了していない場合には処理が終了する（ステップＳ１２４：ＮＯ）。
また、指令パルス出力が完了している場合には、ステップＳ１１６で記憶された指令パルスの出力開始時間からの経過時間を求め、これにより、当該パルス数におけるＹ軸モータ７７ａの指令パルスの出力所要時間が求まり、これを所要時間テーブルに上書きで記憶する（ステップＳ１２５）。
そして、処理を終了する。
【００５７】
（電子サイクルミシンの効果）
このように、本発明に係るミシン１００は、指令パルス数とその出力所要時間との関係を示す所要時間テーブル７２ｂを備えるので、Ｘ軸モータ７６ａ、Ｙ軸モータ７７ａに対してセミクローズループの制御を行う場合に、実際にモータを駆動しないと正確に把握できなかった所要時間を所要時間テーブル７２ｂから知ることができる。そして、これにより、予め、指令パルス数と出力開始角度との関係を示す出力開始角度テーブル７２ｄを生成することができ、出力開始角度テーブル７２ｄにより、駆動パルスの出力開始のタイミングを縫い針１０８が布地に達する直前のタイミングで駆動パルスの出力を終えることができる。
これにより、各針ごとに、天秤１０３の引き上げ完了（上死点）から縫い針１０８の布地の到達までの期間になるべく布移動を行うことができ、且つ縫い針１０８が布地に刺さった状態での布移動を回避することができる。
従って、布移動を行うＸ軸モータ７６ａ、Ｙ軸モータ７７ａの脱調を抑制しつつ、的確な位置に針落ちと天秤１０３による糸引き上げを適正に行うことが可能となり、縫い品質の向上を図ることが可能となる。
【００５８】
また、ミシン１００では、速度制御プログラム７０ｃをＣＰＵ７３が実行することより、制限速度テーブル７２ｃが生成され、これにより、縫製パターンデータ７２ａに定められた一針ごとの移動量に応じたパルス数の指令パルスを出力するための所要時間よりも長く縫い針１０８が布地よりも上方に位置するようにミシンモータ２ａの回転速度が制御されるため、縫い針１０８が布地に刺さった状態での布地の移動を防止し、より正確に針落ちを行うことができ、針折れ防止と共にさらなる縫い品質の向上を図ることが可能となる。
【００５９】
また、ミシン１００では、計測処理プログラム７０ｂをＣＰＵ７３が実行することより、保持枠１１１の実駆動により各パルス数の出力の所要時間を求められるため、布地を保持した状態で計測を実行することでより正確な所要時間テーブル７２ｂを生成することができ、これに基づいて制限速度テーブル７２ｃ、出力開始テーブル７２ｄを生成してＸ軸モータ７６ａ、Ｙ軸モータ７７ａを駆動して縫製を行うことにより、さらなる縫い品質の後方を図ることが可能となる。
【００６０】
また、操作パネル７４に調整モードキー７４ｍを設け、調整モードの選択を行うことで計測処理の実行と非実行とを任意に切り替えることができ、各種の状況に応じた縫製を実行することが可能となる。
【００６１】
（その他）
また、布移動は、Ｘ−Ｙ軸方向に駆動する機構ではなく、円弧駆動（Ｒ−θ系）等のような駆動機構であってもよい。
また、制限速度テーブル７２ｃ又は出力開始角度テーブル７２ｄを用意せず、ミシンモータ２ａの制限回転速度やパルスの出力開始角度は各針ごとに演算して求めても良い。
また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明にかかるミシンを示す斜視図である。
【図２】本発明にかかるミシンの保持枠や針棒の近傍を示す拡大斜視図である。
【図３】ミシンの制御装置を示すブロック図である。
【図４】ミシンの操作パネルを示す平面図である。
【図５】所要時間テーブルを示す概念図である。
【図６】針位置と指令パルス出力期間の関係を示す説明図である。
【図７】制限速度テーブルを示す概念図である。
【図８】針位置と指令パルス出力開始タイミングの関係を示す説明図である。
【図９】出力開始角度テーブルを示す概念図である。
【図１０】本発明にかかるミシンの縫製動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６３】
２ａ  ミシンモータ
２ｂ  エンコーダ（針位置検出手段）
７０  ＲＯＭ
７０ａ  追従制御プログラム
７０ｂ  計測処理プログラム
７０ｃ  速度制御プログラム
７０ｄ  出力タイミング調整プログラム
７１  ＲＡＭ
７２  ＥＥＰＲＯＭ（記憶手段、中押さえ高さ記憶手段）
７３  ＣＰＵ
７４  調整モードキー（実行選択手段）
７６ａ  Ｘ軸モータ（パルスモータ）
７７ａ  Ｙ軸モータ（パルスモータ）
７６ｃ  エンコーダ（動作量検出手段）
７７ｃ  エンコーダ（動作量検出手段）
１００    電子サイクルミシン
１０８    縫い針
１１１    保持枠（布保持部）
１０００  制御装置（動作制御手段）
【図１】
2008011971.tif 000003
【図２】
2008011971.tif 000004
【図３】
2008011971.tif 000005
【図４】
2008011971.tif 000006
【図５】
2008011971.tif 000007
【図６】
2008011971.tif 000008
【図７】
2008011971.tif 000009
【図８】
2008011971.tif 000010
【図９】
2008011971.tif 000011
【図１０】
2008011971.tif 000012