(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
布が送り出された距離を一定時間毎に計測する距離計測手段と、
縫い目のピッチ幅を設定するピッチ幅設定手段と、
前記距離計測手段が計測した前記距離と、前記ピッチ幅設定手段により設定された前記ピッチ幅とに基づいて、当該ピッチ幅に対応した縫い目を形成する縫い針の動作速度にする針速度変更手段とを備えている
ことを特徴とするミシン。
【請求項２】
モーターと、該モーターの回転運動を縫い針の直線運動に変換する縫い針動作機構とを備えていて、
前記針速度変更手段が、前記距離計測手段が計測した前記距離と、前記ピッチ幅設定手段により設定された前記ピッチ幅とに基づいて、前記モーターの回転速度を制御して、当該ピッチ幅に対応した縫い目を形成する縫い針の動作速度にする
ことを特徴とする請求項１に記載のミシン。
【請求項３】
前記針速度変更手段が、前記ピッチ幅設定手段により設定された前記ピッチ幅と、前記距離計測手段が計測した前記距離との比に応じて、変更すべき縫い針の動作速度を決定する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のミシン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、布の送り出し量を手で調節しながら縫製を行うことのできるミシンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、布の送り出し量を手で調節しながら縫製を行うことのできるミシンにおいて、ペダル操作によって縫い針の動作速度を変更できるように構成されたものがある。
【０００３】
このように構成されたミシンによれば、例えば、布の送り出し量が少ないときは、縫い針の動作速度を遅くして、布の送り出し量が多いときは、縫い針の動作速度を速くすることによって、縫目のピッチ幅を一定に揃えるようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなミシンにおいては、布の送り出し量と縫い針の速度の両方を利用者が調節する必要があり、熟練した利用者でなければ縫目のピッチ幅を均一に揃えて縫製を行うことができなかった。
【０００５】
本発明は、熟練した利用者でなくても縫製時に縫目のピッチ幅を揃えることのできるミシンを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記課題を解決するため本発明に記載のミシンは、
布が送り出された距離を一定時間毎に計測する距離計測手段と、
縫い目のピッチ幅を設定するピッチ幅設定手段と、
前記距離計測手段が計測した前記距離と、前記ピッチ幅設定手段により設定された前記ピッチ幅とに基づいて、当該ピッチ幅に対応した縫い目を形成する縫い針の動作速度にする針速度変更手段とを備えている
ことを特徴とする。
【０００７】
このミシンにおける距離計測手段は、布が送り出された距離を計測できるものであれば、その具体的な構成は特に限定されない。例えば、イメージセンサとマイクロコンピュータ（以降、マイコンとする）によって距離計測手段を構成すればよい。この場合、まず、イメージセンサによって一定範囲の布面の静止画像を所定の時間間隔で取り込む。次に、マイコンが所定の時間間隔で取り込まれた２の静止画像のズレ（変位量）を距離として計測する。また、マイコンは一定時間毎に布の送り出された距離を計測するが、このときの時間間隔は、短いほど縫い針の動作速度の変更を頻繁に行うことになり、ピッチ幅を精密に揃えることができるため好適である。しかし、実用上問題ない程度の誤差でピッチ幅を揃えることができる値であれば、極端に小さい値でなくてもよい。また、この値は、あらかじめ定められていてもよいし、利用者が任意に設定できるように構成してもよい。
【０００８】
また、ピッチ幅設定手段としては、多段階に切り替えることによって異なるピッチ幅を示す信号を出力可能なスイッチや、数値を入力してピッチ幅を示す信号を出力可能な入力ボタンなどを利用することができる。
また、針速度変更手段は、距離計測手段によって計測された距離に応じて、縫い針の動作速度を変更することができれば、その具体的な構成は特に限定されない。例えば、モーターと、該モーターの回転運動を縫い針の直線運動に変換する縫い針動作機構とを備えていて、前記針速度変更手段が、前記距離計測手段が計測した前記距離と、前記ピッチ幅設定手段により設定された前記ピッチ幅とに基づいて、前記モーターの回転速度を制御して、当該ピッチ幅に対応した縫い目を形成する縫い針の動作速度にするように構成すればよい。なお、縫い針の動作機構としては、モーターの回転運動を上下方向の往復運動に変換して、この変換した往復運動に合わせて縫い針を上下方向に動作させるような機構が利用できる。
【０００９】
また、前記針速度変更手段が、前記ピッチ幅設定手段により設定された前記ピッチ幅Ａと、前記距離計測手段が計測した前記距離Ｌとの比Ｌ／Ａに応じて、変更すべき縫い針の動作速度を決定するとよい。
このように構成されたミシンによれば、距離計測手段により計測された距離と、ピッチ幅設定手段により設定されたピッチ幅とに基づいて、縫い針の動作状態を変更するため、例えば、縫い針は、布の送り出された距離が短い場合には遅く動作し、布の送り出された距離が長い場合には速く動作する。したがって、布の送り出し量に応じて縫い針の速度を利用者が調節することなく、ピッチ幅設定手段により設定されたピッチ幅で縫い目が形成されるように縫い針の動作速度が変更されるため、熟練した利用者でなくても縫製時に縫目のピッチ幅を揃えることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について一例を挙げて説明する。
ミシン１は、布の送り出し量を手で調節しながら縫製を行うことのできるものであって、図１に示すように、平板状のデーブル部を有するベッド部２と、ベッド部２の一端側から上方向に延出している脚柱部３と、脚柱部３の上端からベッド部２と対向するように平行に延出しているアーム部４で構成される。
【００１１】
脚柱部３には、ミシン１を起動するための起動スイッチ２０と、縫製を開始するための縫製スイッチ２２と、縫製時の縫目ピッチを設定するピッチ幅選択スイッチ２４とが備えられている。
アーム部４には、下向きに取り付けられているイメージセンサ１０と、縫い針１４を取り付ける針棒１２と、縫製時に布を押さえる押さえ足１６などが備えられている。また、アーム部４には、針棒１２を上下方向に動作させる針棒駆動機構（図示しない）と、針棒駆動機構に動力を伝達するミシンモーター３２と、ミシンモーター３２を制御するモーター駆動回路３４などが内蔵されている。このモーター駆動回路３４は、パルス制御でミシンモーター３２の回転速度を制御するものである。なお、針棒１２は、ミシンモーター３２の回転数と同期してミシンモーター３２の回転軸が１回転する毎に１往復上下方向の動作をするように構成されている。また、針棒１２が布につきささった後に再び布からぬけようとする時に、針棒１２とともに布が針棒１２のもどる方向に動かないように押さえ足１６が布を押さえる。針棒１２が布からぬけてしまえば押さえ足１６は布を押さえるのをやめ、布が自由に送り出されるように上に移動する。
【００１２】
また、ミシン１には、図２に示すように、マイクロコンピュータ（以降、マイコンとする）４０が内蔵されている。このマイコン４０は、ミシン１の全体の制御を行うＣＰＵ４４と、ＣＰＵ４４の行う各種処理を記憶しているＲＯＭ４６と、ＣＰＵ４４の行う処理に必要な変数やこれが行った処理結果などを記憶するＲＡＭ４８と、マイコン４０を各種装置に接続する入出力インターフェース４２と、これらＣＰＵ４４、ＲＯＭ４６およびＲＡＭ４８と入出力インターフェース４２との間でデータ伝送を行うデータバス５０を備えている。このうち、ＲＡＭ４８には、設定された縫い目ピッチに対応する変数Ａ、布の送り出し量に対応する変数Ｌ及びイメージセンサ１０から取り込まれた静止画像などが記憶される。
【００１３】
［マイコン４０が行う処理手順］
まず、マイコン４０が行う処理手順を図３に基づいて説明する。なお、この処理は、ミシン１に縫製対象となる布がセットされた状態で起動スイッチ２０がＯＮ側に切り替えられた後に開始される。
【００１４】
まず、マイコン４０は、縫製スイッチ２２がＯＮ側に切り替えられるまで待機して（ｓ１：ＮＯ）、縫製スイッチ２２がＯＮ側に切り替えられたら（ｓ１：ＹＥＳ）、ピッチ幅を変数Ａにセットする（ｓ２）。ピッチ幅は、多段階に切り替え可能なピッチ幅選択スイッチ２４を切り替えることによって、２ｍｍから１０ｍｍまで１ｍｍ刻みで任意のピッチ幅を設定することができる。この処理においてマイコン４０は、ピッチ幅選択スイッチ２４によって設定されているピッチ幅を検出して、ＲＡＭ４８にピッチ幅に対応する変数Ａをセットする。
【００１５】
次に、マイコン４０は、ミシンモーター３２を起動させる（ｓ３）。この処理においてマイコン４０は、モーター駆動回路３４にミシンモーター３２の起動を指示するための制御信号を出力する。この制御信号を入力されたモーター駆動回路３４は、制御信号に基づいてミシンモーター３２の回転を開始させる。ミシンモーター３２が回転することによって、針棒駆動機構を介して針棒１２が上下方向の往復動作を開始して、以降、布を送り出しながら縫製を行うことができるようになる。なお、このときのミシンモーター３２は、予め所定の回転速度（本実施形態では１回／秒）で回転を開始するように構成されている。
【００１６】
次に、マイコン４０は、ＲＡＭ４８内の変数Ｌを初期化（０をセット）する（ｓ４）。変数Ｌは、後述する第１割り込み処理において、布の送り出された距離を計測する際に利用されるものである。
次に、マイコン４０は、第１、第２割り込み処理の実行を許可する（ｓ５）。第１割り込み処理は、後述する処理であって、以降、ＲＯＭ４６内に変数Ｔ１として記憶されている所定の時間（本実施形態では、０．０１秒）毎に繰り返し実行される処理である。また、第２割り込み処理は、後述する処理であって、以降、ＲＯＭ４６内に変数Ｔ２として記憶されている所定の時間（本実施形態では、０．５秒）毎に繰り返し実行される処理である。
【００１７】
次に、マイコン４０は、縫製スイッチ２２がＯＦＦ側に切り替えられるまで待機し（ｓ６：ＮＯ）、縫製スイッチ２２がＯＦＦ側切り替えられたら（ｓ６：ＹＥＳ）、以降の第１、第２割り込み処理の実行を禁止する（ｓ７）。
そして、マイコン４０は、ミシンモーター３２を停止させる（ｓ８）。この処理においてマイコン４０は、モーター駆動回路３４にミシンモーター３２の停止を指示するための制御信号を出力する。この制御信号を入力されたモーター駆動回路３４は、制御信号に基づいてミシンモーター３２の回転を停止させる。ミシンモーター３２が停止することによって、針棒駆動機構を介して上下方向に往復動作していた針棒１２も停止して、縫製が終了する。
【００１８】
［マイコン４０の第１割り込み処理］
次に、マイコン４０が行う第１割り込み処理の手順を、図４に基づいて説明する。
まず、マイコン４０は、布面の静止画像を取り込む（ｓ１１）。この静止画像は、イメージセンサ１０から映像としてマイコン４０に入力されている映像の一部を静止画像として取り込んだものであり、ＲＡＭ４８の画像記憶領域に記憶される。画像記憶領域には、この処理において取り込まれた最新の静止画像と、１つ前に実行された第１割り込み処理で取り込まれた静止画像が記憶されるようになっている。
【００１９】
次に、マイコン４０は、１つ前に取り込まれた静止画像が記憶されているかどうかをチェックする（ｓ１２）。第１割り込み処理が開始された最初の段階では、画像記憶領域に最新の静止画像しか記憶されていない。布の送り出された距離は、最新の静止画像と１つ前の静止画像に基づいて計測されるため、１つ前の静止画像が画像記憶領域に記憶されていない場合は、布の送り出された距離を計測することができない。よって、この処理では、１つ前に取り込まれた静止画像が記憶されているかどうかをチェックすることにより、布の送り出された距離が計測できるかどうかをチェックしていることになる。これにより、０．０１秒毎に繰り返し実行される第１割り込み処理が再び行われるのを待つ。
【００２０】
ｓ１２の処理で１つ前に取り込まれた静止画像が記憶されている場合（ｓ１２：ＹＥＳ）、マイコン４０は布が送り出された距離を計測する（ｓ１３）。第１割り込み処理は、所定の時間周期で繰り返し実行されるように構成されているため、画像記憶領域に記憶されている実行中の第１割り込み処理で記憶された静止画像と、１つ前の第１割り込み処理で記憶された静止画像とは、所定の時間周期における１周期分の時間差に対応した画像の変位（ズレ）があることになる。この処理においては、１つ前の静止画像から最新の静止画像までの１周期分の時間毎に、画像の変位に相当する布の送り出された距離を画像のズレとして計測する。ここで計測された画像のズレは静止画像を構成する画素数として計測されるが、イメージセンサ１０によって取り込まれた静止画像は、布面における所定範囲（本実施形態では半径５ｍｍの円内）の画像であるため、各画素の大きさに相当する布面上の面積（縦横の長さ）を示す値があらかじめ求められている。この値はＲＯＭ４６にあらかじめ記憶されており、マイコン４０は、ＲＯＭ４６内の値に基づいて、計測した画素数を布面上の距離を示す値に変換し、この値をＲＡＭ４８内の変数Ｌに加算する（ｓ１４）。この変数Ｌの値は、後述する第２割り込み処理で初期化されるまでに布が送り出された距離として積算されていくことになる。なお、この布の送り出された距離を計測する方法は周知の方法であるため、詳細な説明は省略する。
【００２１】
［マイコン４０の第２割り込み処理］
次に、マイコン４０が行う第２割り込み処理の手順を、図５に基づいて説明する。
まず、マイコン４０は、変数Ｌに基づいて変更すべき針棒１２の動作速度を算出する（ｓ２１）。変数Ｌは、第１割り込み処理において積算された布の移動距離である。また、針棒１２は、ミシンモーター３２の回転と同期してミシンモーター３２が１回転したら上下方向に１往復するため、ミシンモーター３２の回転速度を針棒１２の動作速度として算出すればよいことになる。ミシンモーター３２の回転速度ｎは、布の移動距離を示す変数Ｌと、図３におけるｓ２の処理でセットされた縫目のピッチ幅を示す変数Ａと、第２割り込み処理の実行間隔を示す変数Ｔ２とによって、ｎ＝Ｌ／（Ａ×Ｔ２）で示される計算式で算出される。具体的な例として、布の移動距離（ｍｍ）を示す変数Ｌが１、ピッチ幅（ｍｍ）を示す変数Ａが２、静止画像を取り込む時間間隔（秒）を示す変数Ｔ２を０．５とした場合、ミシンモーター３２の回転速度ｎは、ｎ＝１／（２×０．５）＝１（回／秒）になる。
【００２２】
次に、マイコン４０はミシンモーター３２の回転速度を変更する（ｓ２２）。この処理においてマイコン４０は、ミシンモーター３２の回転速度をｓ２１の処理で算出された回転速度に変更するための制御信号を、モーター駆動回路３４に出力する。そして、この制御信号を入力されたモーター駆動回路３４が制御信号に基づいてミシンモーター３２の回転速度を変更する。
【００２３】
そして、マイコン４０は、変数Ｌを初期化（０をセット）する（ｓ２３）。この処理で変数Ｌを初期化することによって、変数Ｌには次に第２割り込み処理が実行されるまでに布が送り出された距離が第１割り込み処理が行われる毎に積算されていくことになる。
【００２４】
以上、説明した実施形態における、映像をマイコン４０に入力するイメージセンサ１０と、１つ前の静止画像から最新の静止画像までの１周期分の時間によって、布の送り出された距離を画像のズレとして計測するマイコン４０は、本発明における距離計測手段として機能するものである。
【００２５】
また、ピッチ幅選択スイッチ２４は、本発明におけるピッチ幅設定手段として機能するものである。
また、図４におけるｓ１５の処理で、針棒１２の動作速度を、針棒１２と同期して動作するミシンモーター３２の回転速度を変更することによって変更するマイコン４０は、本発明における針速度変更手段として機能するものである。
【００２６】
［効果］
このように構成されたミシン１によれば、マイコン４０が布の送り出される距離を一定時間毎に計測して、その計測された距離に応じて針棒１２の動作速度を変更するため、例えば、布の送り出された距離が短い場合には針棒１２は遅く動作し、布の送り出された距離が長い場合には針棒１２は速く動作する。したがって、針棒１２の速度を利用者が調節することなく、ピッチ幅選択スイッチ２４により設定されたピッチ幅で縫い目が形成されるように針棒１２の動作速度が変更されるため、熟練した利用者でなくても縫製時に縫目のピッチ幅を揃えることができる。
【００２７】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の具体的な一実施形態に限定されず、このほかにも様々な形態で実施することができる。
例えば、上記実施形態においては、イメージセンサ１０が、下向きにアーム部４に取り付けられているものを例示したが、布の送り出された距離を計測できれば、イメージセンサ１０を取り付ける位置は特に限定されない。例えば、ベッド部２に上向きに取り付られていてもよい。
【００２８】
また、多段階に切り替え可能なピッチ幅選択スイッチ２４によって、ピッチ幅をセットするように構成されたものを例示したが、ピッチ幅をセットする手段は特に限定されず、例えば、数字ボタンによって直接入力した値がピッチ幅としてセットされるように構成してもよい。
【００２９】
また、ミシンモーター３２の回転速度をモーター駆動回路３４によって制御するように構成されたものを例示したが、マイコン４０にモーター駆動回路３４と同等に機能するソフトウェアを内蔵して、このソフトウェアによってミシンモーター３２を制御するように構成してもよい。
【００３０】
また、布の送り出される距離を、イメージセンサ１０から抽出した静止画像に基づいて算出するように構成されたものを例示したが、布の送り出される距離を算出する方法は特に限定されず、例えば、上部を布が移動することに伴って回転する回転部材をベッド部２に設けて、この回転数と回転部材円周の長さに基づいて布の送り出される距離を算出するように構成してもよい。
【００３１】
また、布の送り出される距離を算出する際に利用する静止画像を、あらかじめマイコン４０のＲＯＭ４６に記憶された変数Ｔ１の値で示される時間間隔で取り込むものを例示したが、変数Ｔ１がＲＡＭ４８に記憶されるよう構成して、その値を変更できるようにしてもよい。なお、変数Ｔ１の値は、小さいほど静止画像を取り込む間隔が短くなり、布の送り出された距離を精密に計測することができるため好適である。しかし、実用上問題ない程度の誤差で布の送り出された距離を算出することができる値であれば、極端に小さな値でなくてもよい。
【００３２】
また、ミシンモーター３２の回転速度を、予めマイコン４０のＲＯＭ４６に記憶された変数Ｔ２の値で示される時間間隔で変更するものを例示したが、変数Ｔ２がＲＡＭ４８に記憶されるように構成して、その値を変更できるようにしてもよい。なお、変数Ｔ２の値は、小さいほど縫い針の動作速度の変更を頻繁に行うことになり、ピッチ幅を精密に揃えることができるため好適である。しかし、実用上問題ない程度の誤差でピッチ幅を揃えることができる値であれば、極端に小さな値でなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ミシンにおける実施形態を示す斜視図
【図２】ミシンにおけるマイコンの制御系統を示すブロック図
【図３】ミシンにおけるマイコンが行う処理手順のフローチャート
【図４】ミシンにおけるマイコンが行う第１割り込み処理のフローチャート
【図５】ミシンにおけるマイコンが行う第２割り込み処理のフローチャート
【符号の説明】
１・・・ミシン、２・・・ベッド部、３・・・脚柱部、４・・・アーム部、１０・・・イメージセンサ、１２・・・針棒、１４・・・縫い針、１６・・・押さえ足、２０・・・起動スイッチ、２２・・・縫製スイッチ、２４・・・ピッチ幅選択スイッチ、３２・・・ミシンモーター、３４・・・モーター駆動回路、４０・・・マイコン、４２・・・入出力インターフェース、４４・・・ＣＰＵ、４６・・・ＲＯＭ、４８・・・ＲＡＭ、５０・・・データバス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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