(57)【要約】【課題】より容易に縫いに適した縫製速度を設定可能なミシンを提供する。【解決手段】ミシン１は、縫い針２ａを取付けて上下動する針棒２と、縫製物を移動する移動機構１０と、ミシンモータ５と、移動機構１０を駆動するＸ軸モータ１２及びＹ軸モータ１４と、主軸を回転するミシンモータ５、Ｘ軸モータ１２及びＹ軸モータ１４を制御する制御装置２０と、主軸の回転角度を検出する主軸エンコーダ６と、移動機構１０の位置を検出するＸ軸位置センサ１３及びＹ軸位置センサ１５と、縫製データ、主軸回転角度及び移動機構１０の位置を記憶するＥＥＰＲＯＭ２４と、ＥＥＰＲＯＭ２４の記憶内容から移動機構１０の整定時間Ｔｓ及び整定時間Ｔｓに対応したミシンモータ５の回転速度と移動機構１０の動作開始角度θstartを算出するＣＰＵ２１と、を備える。【選択図】図２
2009112501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縫い針を取付けて主軸の回転に連動して上下動する針棒と、
当該針棒の上下動方向に直交した水平面上で縫製物を移動する移動機構と、
前記主軸を回転するミシンモータと、
前記移動機構を駆動する駆動用モータと、
駆動用モータを制御する制御手段と、
前記縫製物に施される縫い目の縫いピッチと針数と前記主軸の回転速度を含む縫製データを記憶する第１の記憶手段と、を備え、
前記縫製データの縫いピッチと針数と前記主軸の回転速度に基づいて前記針棒及び前記移動機構を動作することで縫いを行うミシンにおいて、
前記主軸の回転角度を検出する第１の検出手段と、
前記移動機構の位置を検出する第２の検出手段と、
前記縫製データに基づいた前記移動機構の位置指令で前記移動機構を駆動した際に所定時間ごとに前記第１の検出手段によって検出された主軸の回転角度及び前記第２の検出手段によって検出された移動機構の位置を記憶する第２の記憶手段と、
前記第２の記憶手段に記憶された前記移動機構の位置から前記移動機構の動作所要時間の算出する動作時間算出手段と、
前記動作時間算出手段による動作所要時間の算出結果に基づいてミシンモータの回転速度を算出する速度算出手段と、
前記移動機構の位置と前記主軸の回転角度に基づいて移動機構の動作開始角度を算出する動作開始角度算出手段と、
前記縫製データの縫いピッチと針数と前記主軸の回転速度に基づいて前記針棒及び前記移動機構を動作させる際に、以前に前記縫製データに基づいてミシンを駆動した際に得られた前記速度算出手段によるミシンモータの回転速度の算出結果と、以前に前記縫製データに基づいてミシンを駆動した際に得られた前記動作開始角度算出手段による移動機構の動作開始角度の算出結果と、に基づいて前記ミシンモータを駆動させる縫製制御手段とを備えることを特徴とするミシン。
【請求項２】
前記速度算出手段によって算出されたミシンモータの回転速度に基づく所定時間ごとの針棒の上下動位置と、前記動作時間算出手段によって算出された前記移動機構の動作所要時間に基づく所定時間ごとの移動機構の位置と、動作開始角度算出手段による移動機構の動作角度時間と、を対応させて表示可能な表示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】
外部の計算機と接続可能なインターフェイスを備え、
前記動作時間算出手段による前記移動機構の動作所要時間の算出と、前記速度算出手段による前記ミシンモータの回転速度の算出と、前記動作開始角度算出手段による前記移動機構の動作開始角度の算出と、は前記インターフェイスを介して接続された前記外部の計算機によって行われることを特徴とする請求項１又は２に記載のミシン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縫い針を取付けた針棒の上下動に対して当該上下動方向に直交した水平移動可能な移動機構に縫製物を保持して縫うミシンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、縫い針を取付けた針棒の上下動に対して当該上下動方向に直交した水平移動可能な移動機構に縫製物を保持して縫うミシンが知られている。また、そのようなミシンの一形態として、当該水平面上に直交した二方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）について、それぞれの方向に移動機構を駆動するモータ（Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ）を設けることで縫製物を移動しながら縫うミシンが知られている。
一般的に、当該ミシンは縫い針が縫製物に刺さっていない時間すなわち直前の針が縫製物から抜けた直後のタイミングから次に針が縫製物に刺さる直前のタイミングまでの時間内に移動機構を移動させる。通常は、縫製物を一定間隔で移動させる送りピッチに合わせた縫製の最高速度の上限値が決められているので、その制限値内であれば、縫製物の移動を前記の縫い針が縫製物に刺さっていない時間内に移動機構を移動し終えるよう制御されている。移動機構の始動遅れを補正するため始動するまでの移動時間分早めに移動指令を出力している。
【０００３】
前述の縫い針が縫製物に刺さっていない時間内に移動機構を移動し終えるようにする制御のタイミングがずれた場合には、縫製物に縫い針が刺さったままの状態で縫製物が移動することにより、移動機構の移動方向に縫い針が引っ張られる、所謂針流れが発生する。ミシンの主軸の回転速度が高速時と低速時に移動機構を移動する制御のタイミングがずれないようにミシンの主軸の回転速度を検出して、当該回転速度に応じて移動機構の移動開始タイミングとする主軸の角度を変更することで針流れを防止するミシンが知られている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−２７９６６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の特許文献１によるミシンでは、ミシンの主軸の回転速度に合わせて移動機構の移動開始タイミングのみを変更していた。
従って、前記移動機構の縫製物を保持する布押えが変更された場合、移動機構全体の重量や前記移動機構の支持機構に対する布押えが変化することによって、制御装置が移動機構の駆動モータへ移動指令を出力してから移動機構が始動するまでの移動時間や移動機構が指令移動量に停止するまでの移動時間や移動機構が停止時の停止位置に対する行き過ぎ量が変化してしまった場合には、前記の変化を検出するセンサーが無いので、対応することは出来なかった。そのために、停止するまでの移動時間が前記布押えの変更前に比べて長くなった場合は、縫製物から針が刺さった後に移動機構が移動したりする針流れが起こってしまう。又、移動指令から始動するまでの移動時間が移動機構が次の移動量を開始する際に前記布押えの変更前に比べて短くなった場合は、縫製物から針が抜けきる前に移動機構が移動したりする針流れが起こってしまう。つまり、縫製物から針が刺さった後に移動機構が移動した場合の針流れは、縫い針が折れる場合があるという問題点を有する。縫製物から針が抜けきる前に移動機構が移動した場合の針流れは、縫い目の糸締りを悪くするという問題点を有する。双方共に縫製物に縫い針が刺さったままの状態で縫製物が移動することによって、縫製物に対する縫い針の貫通穴が大きくなり、更に縫い目の位置もずれるので縫い品質が低下するという問題点を有する。
【０００５】
また、従来のミシンでは、オペレータに対して実縫製の前にミシンの針棒動作タイミングと移動機構の応答状態に関する情報を与える手段がなかったので、縫製実績が無い新規の条件（縫いパターンや布押えの変更など）の場合は、良好な縫い品質が得られるかは、試縫いをしないと判断できなかった。
また、試縫いより得られた縫い品質の結果、縫い針が折れてしまう場合や良好な縫い品質が得られない場合には、問題を解決するための情報が試縫いを行った縫製物と縫い針からしか得られないので、ミシンの針棒動作タイミングと移動機構の応答状態の影響による縫い品質に対する有効な解消手段が、ミシンの回転速度を下げて再度試縫いを繰り返す以外に無かった。しかし、この方法では、原因の解析に時間がかかるにもかかわらず、本当の原因が判明するとは限らないという問題点を有する。また、試縫いの度に縫製物の不良品が発生し、縫製不良に伴う縫製物の廃棄コストがかかるという問題点を有する。更に、適切な縫製条件を見出すまでに試縫いを繰り返すために時間がかかるという問題点を有する。
また、原因を解決するための方策が、ミシンの回転速度を下げる以外に選択肢が無いので、生産性が確実に低下するという問題点を有する。
【０００６】
本発明は、上述の問題点に鑑み、ミシンの針棒動作タイミングと移動機構の応答状態により縫い品質を低下させる針流れを防止し、ミシンの針棒動作タイミングと移動機構の応答状態による縫い品質へ影響する問題を解決するために有効な情報をオペレータへ与え、更にミシンの縫製速度低下に伴う生産性の低下を最小限にすることが可能なミシンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、縫い針を取付けて主軸の回転に連動して上下動する針棒と、当該針棒の上下動方向に直交した水平面上で縫製物を移動する移動機構と、前記主軸を回転するミシンモータと、前記移動機構を駆動する駆動用モータと、駆動用モータを制御する制御手段と、前記縫製物に施される縫い目の縫いピッチと針数と前記主軸の回転速度を含む縫製データを記憶する第１の記憶手段と、を備え、前記縫製データの縫いピッチと針数と前記主軸の回転速度に基づいて前記針棒及び前記移動機構を動作することで縫いを行うミシンにおいて、前記主軸の回転角度を検出する第１の検出手段と、前記移動機構の位置を検出する第２の検出手段と、前記縫製データに基づいた前記移動機構の位置指令で前記移動機構を駆動した際に所定時間ごとに前記第１の検出手段によって検出された主軸の回転角度及び前記第２の検出手段によって検出された移動機構の位置を記憶する第２の記憶手段と、前記第２の記憶手段に記憶された前記移動機構の位置から前記移動機構の動作所要時間の算出する動作時間算出手段と、前記動作時間算出手段による動作所要時間の算出結果に基づいてミシンモータの回転速度を算出する速度算出手段と、前記動作時間算出手段による動作所要時間の算出結果に基づいて移動機構の動作開始角度を算出する動作開始角度算出手段と、前記縫製データの縫いピッチと針数と前記主軸の回転速度に基づいて前記針棒及び前記移動機構を動作させる際に、以前に前記縫製データに基づいてミシンを駆動した際に得られた前記速度算出手段によるミシンモータの回転速度の算出結果と、以前に前記縫製データに基づいてミシンを駆動した際に得られた前記動作開始角度算出手段による移動機構の動作開始角度の算出結果と、に基づいて前記ミシンモータを駆動させる縫製制御手段とを備えることを特徴とする。
なお、「移動機構の動作開始角度」とは、移動機構が動作を開始するときの主軸の回転角度をいう。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のミシンにおいて、前記速度算出手段により算出されたミシンモータの回転速度に基づく所定時間ごとの針棒の上下動位置と、前記動作時間算出手段により算出された前記移動機構の動作所要時間に基づく所定時間ごとの移動機構の位置と、動作開始角度算出手段による移動機構の動作開始角度と、を対応させて表示可能な表示手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載のミシンにおいて、外部の計算機と接続可能なインターフェイスを備え、前記動作時間算出手段による前記移動機構の動作所要時間の算出と、前記速度算出手段による前記ミシンモータの回転速度の算出と、前記動作開始角度算出手段による前記移動機構の動作開始角度の算出と、は前記インターフェイスを介して接続された前記外部の計算機によって行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、動作時間算出手段が算出した各針ごとの移動機構の動作所要時間に応じて、速度算出手段が当該時間に対して適正なミシンモータの回転速度即ち縫製速度を算出する。なお、動作時間算出手段による移動機構の動作時間の算出及び速度算出手段によるミシンモータの回転速度の算出は、縫製データによる縫製作業が行われる前に行われる。また、所定時間ごとに第１の検出手段及び第２の検出手段が検出した前記主軸の回転角度と移動機構の位置、及び動作時間算出手段と速度算出手段と動作開始角度算出手段の算出結果は、第２の記憶手段に記憶される。よって、一度縫製データによる縫製作業が行われた以後に、当該縫製データによる縫製作業を行う際に第２の記憶手段に記憶された移動機構の動作時間及びミシンモータの回転速度に従って縫製作業を行った場合には、縫製物から針が抜ける前のタイミングに移動機構が動作したり、縫製物に針が刺さった後のタイミングに移動機構が動作したりすることによって針流れが生じることを無くすことが可能となる。これによって、縫製物から針が抜ける前のタイミングに移動機構が動作する針流れにより、縫い締りの悪化や、縫製物に対する縫い針の貫通穴の拡大、縫い目の位置ずれ等による縫い品質が悪化する問題点を解消できる。よって、縫い品質が向上する。加えて、縫製物に針が刺さった後のタイミングに移動機構が動作する針流れにより、縫い針が折れる問題点を解消できる。よって、ミシンの信頼性が向上する。
また、上述のように動作開始算出手段と速度算出手段によって、自動的に縫製物の移動に対応した適正なミシンモータの回転速度と、移動機構の動作開始角度を算出し、第２の記憶手段に記憶する。これによって、従来技術ではオペレータが手動でミシンの縫製速度を下げることで対応していた移動機構の送りによる縫い品質問題の針流れ解消のためのミシンの縫製速度の設定と移動機構の動作開始角度を自動的に行うことが可能となる。よって、従来に比べて針流れを防止する縫製速度の設定と移動機構の動作開始角度を非常に容易に、かつ確実に行うことができる。また、移動機構の送りによる縫い品質問題である針流れを、従来技術ではオペレータに対してミシンの針棒動作タイミングと移動機構の応答状態が何も与えられていなかったために有効な解消手段が見出せず、対応方法もミシンの回転速度を変更するしかなかった問題点を解消でき、ミシンの信頼性が向上する。加えて、適正な縫製速度の算出が自動的に行われるので、従来技術において縫いに適した縫製速度を見出すまで幾度かミシンを動作させなければならず、時間を要する問題点を解消でき、縫製作業の準備時間が短縮されて作業効率が向上する。加えて、従来技術では適正な縫製速度を見出すまでに行うミシンの試縫いにおいて発生する場合があった針折れや縫製物の廃棄に伴うコストを削減できる。また、第２の記憶手段が第２の検出手段によって検出された移動機構の位置を所定時間ごとに記憶する。これによって、縫製データによる縫製作業の終了後に動作時間算出手段による移動機構の動作時間の算出が可能となる。つまり、動作時間算出手段は第２の検出手段によって検出される移動機構の位置に対してリアルタイムで算出処理を行う必要がなくなる。よって、動作時間算出手段が第２の検出手段によって検出される移動機構の位置に対してリアルタイムで算出処理を行う性能を有していなかったとしても移動機構の動作時間を算出できる。つまり、動作時間算出手段に対する性能要求を低く設定でき、動作時間算出手段を構成するコストを下げることができる。
また、第２の記憶手段が第１の検出手段によって検出された主軸の回転角度を所定時間ごとに記憶する。これによって、縫製データによる縫製作業の終了後に速度算出手段によるミシンモータの回転速度の算出が可能となる。つまり、速度算出手段は第２の検出手段によって検出される移動機構の位置に対してリアルタイムで算出処理を行う必要がなくなる。よって、速度算出手段が第２の検出手段によって検出される移動機構の位置に対してリアルタイムで算出処理を行う性能を有していなかったとしてもミシンモータの回転速度を算出できる。つまり、速度算出手段に対する性能要求を低く設定でき、速度算出手段を構成するコストを下げることができる。
また、前述の前記第２の記憶手段には、前記主軸の回転角度を所定時間ごとに記憶する。これによって、縫製データによる縫製作業の終了後に動作開始角度算出手段による移動機構の動作開始角度の算出が可能となる。つまり、動作開始角度算出手段は、第１の検出手段によって検出される主軸の回転角度と、第２の検出手段によって検出される移動機構の位置に対してリアルタイムで算出処理を行う必要がなくなる。よって、動作開始角度算出手段が第１の検出手段によって検出される主軸の回転角度と、第２の検出手段によって検出される移動機構の位置に対してリアルタイムで算出処理を行う性能を有していなかったとしても移動機構の動作開始角度を算出できる。つまり、動作開始角度算出手段に対する性能要求を低く設定でき、動作開始角度算出手段を構成するコストを下げることができる。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、表示手段は、速度算出手段によって算出されたミシンモータの回転速度に基づく所定時間ごとの針棒の上下動位置と、動作時間算出手段によって算出された前記移動機構の動作に必要な時間に基づく所定時間ごとの移動機構の位置と、動作開始角度算出手段による移動機構の動作開始角度と、を対応させて表示する。つまり、移動機構の動作時間に対して適正に算出されたミシンモータの回転速度に基づくミシンの針棒の上下動位置と移動機構の位置とを対応付けて表示する。これによって、速度算出手段によるミシンモータの回転速度の算出結果の効果について、ミシンの動作前に視覚的な把握を行うことができる。よって、オペレータはミシンの動作をより明確に把握することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、動作時間算出手段による移動機構の動作に必要な時間の算出と、速度算出手段によるミシンモータの回転速度の算出と、動作開始角度算出手段による移動機構の動作開始角度の算出と、をインターフェイスで接続された外部の計算機が行う。よって、動作時間算出手段、速度算出手段及び動作開始角度算出手段をミシン制御装置内に組み込む必要がなくなる。よって、既存のミシンに対して大幅に設計変更を加えることなく、動作時間算出手段、速度算出手段及び動作開始角度算出手段を備えたミシンを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（本発明によるミシンの全体構成）
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明によるミシン１は、縫い針２ａを取付けた針棒２の上下動に対して当該上下動方向に直交した水平面に沿って移動可能な移動機構１０に縫製物を保持して縫うミシンである。
図１は本発明によるミシン１の構成を示す斜視図である。図２は制御装置２０と、制御装置２０に接続されている各種構成を示すブロック図である。
図１及び図２に示すように、ミシン１は、ミシンフレームのアーム部の下面部に設けられて上下動する針棒２と、針棒の上下動方向に直交した水平面に沿って縫製物を移動させる移動機構１０と、ミシン１の各種動作を切替可能に選択するペダル３と、ミシン１の動作に関する各種処理を行う制御装置２０と、ミシン１の動作に関する各種情報が表示されると共に、オペレータによってミシン１の動作に関する各種の入力が行われると共に、後述する縫製データに関する各種処理を行った制御装置２０のＣＰＵ２１の各種処理結果を視覚的に表示する液晶表示画面の前面に透明タッチスイッチパネルを配置して表示されたスイッチを押圧することで選択指示信号を出力する操作パネルディスプレイ４と、制御装置２０に設けられたＲＳ−２３２ポート２５を介して接続され、制御装置２０のＣＰＵ２１同様後述する縫製データに関する各種処理が行えるＰＣ４０と、ＰＣ４０の各種処理を視覚的に表示するモニタ４１と、を備えている。
【００１４】
針棒２は、その下端において縫い針２ａを着脱可能に固定する。また、針棒２は上下動機構（図示略）を介してミシンフレームのアーム部の長手方向に配接された主軸７（図示略）と連結されている。上下動機構は、主軸７の回転を上下動運動に変換して針棒に伝達する。また、主軸７はミシンモータ５の駆動によって回転する。つまり、ミシンモータ５の駆動によって針棒２は上下動する。このとき、主軸７が１回転すると針棒２が上下動の１往復を行うように設けられている。つまり、主軸７の回転角度と針棒２の上下動位置とは一定の関係を有する。また、主軸７の回転角度は主軸エンコーダ６によって検出する。
つまり、主軸エンコーダ６の検出する主軸７の回転角度から、針棒２の上下動位置即ち縫い針２ａの上下動位置が検出される。
なお、ミシンモータ５の動作はオペレータのペダル３に対する操作によって行われ、
当該操作に基づくミシンモータ５の駆動制御は後述する制御装置２０によって行われる。
【００１５】
（移動機構）
移動機構１０は、縫製物を保持する保持部１１と、針棒２の上下動方向に直交した水平面上の一方向（以後、Ｘ軸方向とする）に沿った方向に保持部１１を移動させるＸ軸モータ１２と、Ｘ軸方向における保持部１１の位置を検出するためにＸ軸モータ１２の軸角度を検出するＸ軸位置センサ１３と、針棒２の上下動方向に直交した水平面上に沿った方向であって、Ｘ軸方向に直交した方向（以後、Ｙ軸方向とする）に保持部１１を移動させるＹ軸モータ１４と、Ｙ軸方向における移動機構１０の位置を検出するためにＹ軸モータ１４の軸角度を検出するＹ軸位置センサ１５と、を備えている。Ｘ軸位置センサ１３及びＹ軸位置センサ１５は、Ｘ軸モータ１２及びＹ軸モータ１４の軸に設けられたロータリーエンコーダであり、それぞれが検出する軸の回転角度を検出する。
【００１６】
保持部１１は縫製物を乗せる下板と、下板に乗せられた縫製物を上方から押圧して保持する布押えとを有する。布押えは下板に対して上下動可能に設けられ、移動機構１０に設けられた押え用エアーシリンダ（図示略）の駆動によって上下動する。布押えの上下動はペダル３に対する操作を介して押え用エアーシリンダの駆動により操作される。
オペレータによって縫製物を保持部１１に設置する場合、縫製終了後、布押えは上昇位置に保持されているので、まず、布押えの下方に位置する下板の上面に縫製物が乗せられる。その後、ペダル３に対する操作により布押えが下降すると、布押えは縫製物に対して下降し、布押えと下板によって縫製物を挟んで保持する。かようにして縫製物は保持部１１に保持される。
【００１７】
Ｘ軸モータ１２、Ｙ軸モータ１４は保持部１１をＸ軸方向、Ｙ軸方向に沿って移動させることで、保持部１１に保持された縫製物を針棒２の上下動方向に直交した水平面に沿って移動させる。つまり、針棒２の上下動により上下動する縫い針２ａに対して縫製物が移動することで布送りが行われ、周知のように縫い目が形成される。
なお、Ｘ軸モータ１２及びＹ軸モータ１４の駆動制御は後述する制御装置２０によって行われる。また、Ｘ軸方向における保持部１１の位置はＸ軸位置センサ１３によって検出される。Ｙ軸方向における保持部１１の位置はＹ軸位置センサ１５によって検出される。
制御装置２０は、Ｘ軸位置センサ１３及びＹ軸位置センサ１５による検出結果から、
移動機構１０の位置を検出する。よって、Ｘ軸位置センサ１３及びＹ軸位置センサ１５は「第２の検出手段」として機能する。
【００１８】
（制御装置）
図２に示すように、制御装置２０は、ミシン１の動作に関する各種処理を行うＣＰＵ２１と、ＣＰＵ２１が行う各種処理に関するデータを格納するＲＡＭ２２と、ミシン１の動作に関する各種プログラム及びデータを記憶するＲＯＭ２３と、ミシン１の動作に関する各種プログラム及びデータを記憶するＥＥＰＲＯＭ２４と、ＰＣ４０と相互通信可能に接続する「インターフェイス」としてのＲＳ−２３２ポート２５と、ミシンモータ５、Ｘ軸モータ１２及びＹ軸モータ１４をそれぞれ駆動するドライバ２９，３０，３１と、主軸エンコーダ６及びドライバ２９の入出力ポート２６と、Ｘ軸位置センサ１３及びドライバ３０の入出力ポート２７と、Ｙ軸位置センサ１５及びドライバ３１の入出力ポート２８と、操作パネルディスプレイ４と制御装置２０を接続する入出力ポート３３と、を備えている。また、ＣＰＵ２１、ＲＡＭ２２、ＲＯＭ２３、ＥＥＰＲＯＭ２４、ＲＳ−２３２ポート２５、入出力ポート２６，２７，２８，３３はバス３２によって相互に接続されている。
【００１９】
ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２３及びＥＥＰＲＯＭ２４からミシン１の動作に関する各種プログラム及びデータを呼び出す。このとき、ＣＰＵ２１が呼び出すデータには縫製作業における縫いパターンに応じた縫製開始位置、終了位置及びその間の送りピッチと送り方向、当該縫製における縫製速度すなわちミシンモータ５の回転速度とを記憶した縫製データが含まれている。ＣＰＵ２１は当該縫製データに基づき、ミシンモータ５、Ｘ軸モータ１２及びＹ軸モータ１４を駆動するための処理を行う。
また、ＣＰＵ２１は、当該処理に基づき、入出力ポート２６，２７，２８を介してドライバ２９，３０，３１に対してそれぞれ対応するモータを駆動する命令を出力する。
かようにしてミシンモータ５、Ｘ軸モータ１２及びＹ軸モータ１４は駆動し、針棒２の上下動と移動機構１０の移動が行われて縫製される。
【００２０】
また、縫製データによる縫製作業の際、主軸エンコーダ６によって検出される主軸７の回転角度は入出力ポート２６を介してＣＰＵ２１に入力される。また、Ｘ軸位置センサ１３によって検出されるＸ軸モータ１２の回転角度は入出力ポート２７を介してＣＰＵ２１に入力される。また、Ｙ軸位置センサ１５から検出されるＹ軸モータ１４の回転角度は入出力ポート２８を介してＣＰＵ２１に入力される。
さらに、縫製データによる縫製動作において後述する移動機構１０の整定時間の算出と、整定時間に対応したミシンモータ５の回転速度及び移動機構１０の動作開始角度の算出を行う場合、ＣＰＵ２１は主軸エンコーダ６、Ｘ軸位置センサ１３及びＹ軸位置センサ１５からの入力を所定時間ごとにＥＥＰＲＯＭ２４に記憶するデータ取込プログラムを動作させるためのタイマ割込を許可し、割込みタイマを動作させる。割込タイマによる所定時間ごとのデータ取込プログラムの動作指示によって、所定時間ごとに主軸エンコーダ６、Ｘ軸位置センサ１３及びＹ軸位置センサ１５からの入力がＥＥＰＲＯＭ２４に記憶される。なお、主軸エンコーダ６の入力は主軸回転角度として記憶され、Ｘ軸位置センサ１３及びＹ軸位置センサ１５による入力は移動機構１０の位置としてＥＥＰＲＯＭ２４に記憶される。
なお、縫製データによる縫製作業の終了時には、当該割込タイマのタイマ割込は禁止され、割込みタイマの動作も停止される。
【００２１】
なお、縫製データは、縫いパターンごとに異なる縫製データが複数用意され、ＥＥＰＲＯＭ２４に記憶されている。当該複数の縫製データの一覧はミシン１による縫製作業開始前に操作パネルディスプレイ４に表示される。オペレータによって当該複数の縫製データのうち一つが選択されると、制御装置２０は選択された縫製データの縫いパターンに基づいて上述のようにミシンモータ５、Ｘ軸モータ１２及びＹ軸モータ１４を駆動して縫いを行う。
【００２２】
ＣＰＵ２１は、ＥＥＰＲＯＭ２４に記憶された主軸回転角度と移動機構の位置から、当該主軸回転角度と移動機構の位置が検出された縫製データに基づいた縫製作業における各種演算を行う。即ち、直前の針が縫製物から抜けた直後のタイミングから次に針が縫製物に刺さる直前のタイミングまでに行われる移動機構の動作所要時間を算出する演算と、移動機構の動作所要時間に基づいて適正なミシンモータ５の回転速度を算出する演算と、移動機構の動作所要時間と主軸回転角度に基づいて移動機構の動作開始角度を算出する演算を行う。また、当該演算結果は操作パネルディスプレイ４に表示される。
ＰＣ４０は、ＲＳ−２３２ポート２５を介して制御装置２０に接続され、制御装置２０のＣＰＵ２１同様、ミシン１の縫製データに関する各種処理が行えるパソコンである。
つまり、制御装置２０のＥＥＰＲＯＭ２４に記憶された主軸回転角度と移動機構の位置をＲＳ−２３２ポート２５を介して  ＰＣ４０のメモリに読込み、前記ＣＰＵ２１同様主軸回転角度と移動機構の位置から、当該主軸回転角度と移動機構の位置が検出された縫製データに基づいた縫製作業における各種演算を行う。即ち、直前の針が縫製物から抜けた直後のタイミングから次に針が縫製物に刺さる直前のタイミングまでに行われる移動機構の動作所要時間を算出する演算と、移動機構の動作所要時間に基づいて適正なミシンモータ５の回転速度を算出する演算と、移動機構の動作所要時間と主軸回転角度に基づいて移動機構の動作開始角度を算出する演算を行う。また、当該演算結果はモニタ４１に表示される。
【００２３】
（ミシンの各種機能）
次に、ミシン１の各種機能について詳細に説明する。図３はミシン１の各種機能構成を示す機能ブロック図である。
図３に示すように、ミシン１は、主軸７の回転角度を検出する主軸エンコーダ６と、移動機構の位置を検出するＸ軸位置センサ１３及びＹ軸位置センサ１５と、縫製データを記憶する第１の記憶手段５１と、主軸エンコーダ６が検出した主軸７の回転角度とＸ軸位置センサ１３及びＹ軸位置センサ１５が検出した移動機構１０の位置を所定時間ごとに記憶する第２の記憶手段５２と、縫製データに基づく移動機構の位置指令に対してＸ軸位置センサ１３及びＹ軸位置センサ１５により検出された移動機構の位置に基づいて各針における移動機構の動作所要時間を算出する動作時間算出手段５６と、動作時間算出手段５６によって算出された移動機構の動作所要時間と主軸エンコーダ６によって検出された主軸７の回転角度とに応じて適正なミシンモータ５の回転速度を算出する速度算出手段５７と、縫製データに基づく移動機構の位置指令に対してＸ軸位置センサ１３及びＹ軸位置センサ１５により検出された移動機構の位置と主軸エンコーダ６によって検出された主軸７の回転角度とに応じて各針における移動機構の動作開始角度を算出する動作開始角度算出手段５８と、動作時間算出手段５６、速度算出手段５７及び動作開始角度算出手段５８の算出結果を記憶する第２の記憶手段５２と、当該縫製データによる縫製作業の際に第２の記憶手段５２に記憶された各算出結果に基づいて縫製を行う縫製制御手段５５と縫製制御手段５５によってミシンモータの回転速度が増減された後のミシンの縫製速度に基づく所定時間ごとの針棒の上下動位置、動作時間算出手段５６によって算出された移動機構の動作所要時間に基づく所定時間ごとの移動機構の位置及び動作開始角度算出手段５８によって算出された移動機構の動作開始角度をそれぞれ対応させて表示可能な操作パネルディスプレイ４を備えている。
【００２４】
第１の記憶手段５１は、縫製データを記憶する。即ち、上述のＥＥＰＲＯＭ２４が第１の記憶手段５１として機能する。第２の記憶手段５２は、主軸エンコーダ６が検出した主軸７の回転角度と、Ｘ軸位置センサ１３及びＹ軸位置センサ１５が検出した移動機構の位置を所定時間ごとに記憶する。よって、上述のＥＥＰＲＯＭ２４が第２の記憶手段５２として機能する。
【００２５】
（動作時間算出手段）
動作時間算出手段５６は、縫製データに基づく移動機構の位置指令に対してＸ軸位置センサ１３及びＹ軸位置センサ１５により検出された移動機構の位置に基づいて各針における移動機構の動作所要時間を算出する。図４は、針が縫製物から抜けた直後のタイミングから次に針が縫製物に刺さる直前のタイミングまでの間に移動機構１０が移動した時の、移動機構１０のＸ軸指令位置Ｐと、Ｘ軸位置センサ１３によって検出された移動機構１０のＸ軸検出位置Ｑの関係を示した説明図である。図４のＰＯＳは移動機構１０のＸ軸指令位置Ｐと移動機構１０のＸ軸検出位置Ｑの関係を示す曲線である。図４のＥＲＲは移動機構１０のＸ軸指令位置Ｐと移動機構１０のＸ軸検出位置Ｑの偏差を示す曲線である。
縫製データに基づいて制御装置２０は移動機構１０をＸ軸検出位置Ｂに達するまで駆動され、Ｘ軸モータ１２には位置指令Ｐが出力される。出力を受けたＸ軸モータ１２は移動機構１０を駆動する。移動機構１０のＸ軸方向の動作位置はＸ軸位置センサ１３によって検出される。
【００２６】
図４に示すように、移動機構１０のＸ軸指令位置Ｐに対して、移動機構１０のＸ軸検出位置Ｑの応答は遅れて動作する。移動機構１０の応答は、Ｘ軸指令位置Ｐが停止後にＸ軸指令位置Ｐへ追いつき、目標位置Ｂへ達した後に振動しながら目標位置Ｂへ収束していく。移動機構１０の応答が振動しながら目標位置Ｂに収束していく際に、Ｘ軸指令位置Ｐから移動機構１０の応答信号Ｑを差し引いた偏差ＥＲＲを演算し、その偏差ＥＲＲが±dPの範囲内であれば縫い針が縫製物に刺さっても差し支えない程度の誤差範囲であるとし、移動機構１０の応答信号Ｑは、Ｘ軸指令位置Ｐの整定範囲内に収束したとして、移動機構１０は目標位置Ｂへの移動を完了する。ここでは、Ｘ軸モータ１１及びＸ軸位置センサ１３を例に上述の説明をしたが、Ｙ軸モータ１４及びＹ軸位置センサ１５についても全く同様な処理が行われるのでその説明は省略する。
【００２７】
このとき、移動機構１０を駆動するための指令位置Ｐが出力されてから、その次の縫い針が縫製物に刺さっても差し支えない程度の誤差に移動機構１０の振動動作が収束するまでにかかる動作所要時間を整定時間Ｔｓとし、動作時間算出手段５６は、前記整定時間Ｔｓを算出する。移動機構１０の整定時間は、Ｘ軸とＹ軸の両方を算出する。
【００２８】
（速度算出手段）
速度算出手段５７は、動作時間算出手段５６により算出した整定時間Ｔｓに応じた適正なミシンモータ５の回転速度を算出する。
図５は縫い針２ａが縫製物から抜けるタイミングを同じにしてミシンモータ５の回転速度を修正した場合の縫い針２ａの上下動タイミングと移動機構１０の動作タイミングの対応関係を表す説明図である。なお、図５（ａ）は、縫製データのミシンモータ５の回転速度よって駆動された修正前と、速度算出手段５７によって算出されたミシンモータ５の回転速度に基づいて駆動された修正後の、縫い針２ａの上下動タイミングと移動機構１０の動作タイミングの対応関係を表す説明図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＺ部分の拡大説明図である。図５の曲線Ｈ、Ｉは縫製物に対する縫い針２ａの上下動位置の遷移を示す曲線である。図５の曲線Ｗは曲線Ｈと曲線Ｉと同一の時間軸における移動機構１０の検出位置を示す曲線である。図５の曲線Ｈは修正前の縫い針２ａの上下動位置の遷移を示す曲線で、曲線Ｉは修正後（速度算出手段５７によるミシンモータ５の回転速度で駆動）の縫い針２ａの上下動位置の遷移を示す曲線である。
【００２９】
ミシンモータ５の回転速度に従って針棒２は上下動し、縫い針２ａは縫製物に対して刺したり抜いたりする上下動作を繰り返す。図５に示す前記曲線Ｈにおいて、縫い針２ａが縫製物上面位置Ｇより下がっている間は、縫い針２ａが縫製物に刺さっている区間である。縫い針２ａが縫製物上面位置Ｇより上がっている間は、縫い針２ａが縫製物から抜けている区間である。このとき、主軸７の一回転に要する時間は時間Ｔａであり、ミシンモータ５は主軸７の一回転に要する時間が時間Ｔａとなるように制御されている。
これに対し、移動機構１０は曲線Ｗが示すように動作する。このとき、縫い針２ａが縫製物に刺さったタイミングでは、移動機構１０は針貫通時送り位置Ｗａが、目標位置Ｂの整定範囲を超えたことに起因する針流れが発生している。
【００３０】
そこで、図５に示すように、移動機構１０の停止時振動に起因する目標位置Ｂの範囲に収束した針流れを生じない縫製速度、即ち縫い針２ａが縫製物から抜けている区間の主軸７の一回転の時間Ｔｂに基づいたミシンモータ５の回転速度を設定する。これによって、縫い針２ａが縫製物に刺さるタイミング以降の曲線Ｉが示すように、移動機構１０の針貫通時送り位置は目標位置Ｂの整定範囲内に入っていることから縫い針が折れる問題の原因である針流れは生じない。速度算出手段５７は、主軸７が一回転する時間Ｔａを針流れが生じない時間Ｔｂに設定するためのミシンモータ５の回転速度を算出する。
【００３１】
図６は主軸７の回転角度と縫い針２ａの上下動位置の対応を示す説明図である。
上述のように、主軸７が一回転すると針棒２は上下動を一往復行う。図６に示すように、縫い針２ａの上下動位置と主軸７の回転角度とは一定の関係を有する。例えば図６に示すように主軸７の針棒２の位置が上死点の時の回転角度を０度とし、針棒２の位置が下死点の時の当該回転角度を１８０度とする。縫い針２ａが縫製物から抜けるタイミングＨａの際の主軸７の回転角度は移動機構１０の保持部１１に縫製物が保持される針板上の位置及び縫製物の厚さを加味した角度θｂとなる。縫い針２ａが縫製物に刺さるタイミングＨｂの際の主軸７の回転角度は移動機構１０の保持部１１に縫製物が保持される針板上の位置及び縫製物の厚さを加味した角度θａとなる。通常、主軸７の前記回転角度θａと前記回転角度θｂは、同じに設定する。角度θａと角度θｂは例えば縫製データ中に布厚が入力されていたり、あるいは縫製データとは別にオペレータから布厚の入力があると適宜求められる。縫製物に針が刺さっていない主軸７の回転角度θ１は以下の式（１）によって算出される。
θ１＝１８０°−（θａ＋θｂ）……（１）
計測された整定時間Ｔｓは、主軸７がθ１の間に回転する際にかかる最小の時間なので、主軸７が一回転するのに最高回転速度の時間Ｔｂは以下の式（２）によって算出される。
Ｔｂ＝Ｔｓ×θ１／３６０°……（２）
式（２）による主軸７の一回転の時間Ｔｂによって、主軸７の回転速度Ｎ[rpm]は、以下の式（３）によって算出される。
Ｎ＝６０／Ｔｂ……（３）
ミシンモータ５の回転速度は、式（３）による回転速度Ｎの算出結果と同じ回転速度となる。かようにしてミシンモータ５の回転速度は算出される。ここで、計測された整定時間Ｔｓから算出された主軸７の最高回転速度Ｎ[rpm]が、縫製データのミシンモータ５の回転速度より大きな場合は、ミシンの縫製制御プログラムによって、最も低いミシン回転速度制限値（各条件によって制限される最高回転速度値）が選択されて縫製が行われる。
速度算出手段５７によるミシンモータ５の回転速度の算出は、縫製データによる縫製動作が終了された後に、所定時間ごとにＥＥＰＲＯＭ２４に記憶された主軸エンコーダ６、Ｘ軸位置センサ１３及びＹ軸位置センサ１５のデータを読み出して、前述の計算を行う。なお、ミシンの制御装置２０のＣＰＵ２１の処理時間に余裕がある場合は、縫製データによる縫製動作中に計算を行ってもかまわない。
【００３２】
（動作開始角度算出手段）
動作開始角度算出手段５８は、縫製データに基づく移動機構１０のＸ軸位置センサ１３及びＹ軸位置センサ１５により検出された移動機構１０の位置と、主軸エンコーダ６によって検出された主軸７の回転角度に基づいて各針における移動機構１０の動作開始角度θstartを算出する。
図７は、縫製データによって駆動された移動機構１０の動作開始角度によって駆動された修正前と、動作開始角度算出手段５８によって算出された移動機構１０の動作開始角度に基づいて駆動された修正後の、縫い針２ａの上下動タイミングと移動機構１０の動作タイミングの対応関係を表す説明図である。図７の曲線Ｗは縫製物に対する縫い針２ａの上下動位置の遷移を示す曲線である。図７の曲線Ｗと曲線ＷＡは曲線Ｈと同一の時間軸における移動機構１０の検出位置を示す曲線である。図７の曲線Ｗは修正前の移動機構１０の検出位置の遷移を示す曲線で、曲線ＷＡは修正後（動作開始角度算出手段５８による移動機構１０の動作開始角度で駆動）の移動機構１０の検出位置の遷移を示す曲線である。
動作開始角度算出手段５８は、針が縫製物から抜ける直前のタイミングＨａから移動機構１０が動作を開始するように移動機構１０の動作開始角度を設定する。つまり、縫製データによって移動機構１０を駆動した際に、移動機構１０の検出位置から移動機構１０が移動し始めた時の主軸エンコーダ６によって検出された主軸７の回転角度θＡから、縫い針２ａが縫製物から抜けるタイミングの主軸７の回転角度θＢへの角度差を縫製データによって移動機構１０を駆動した際の動作開始角度に加えた動作開始角度θstartを設定する。縫製データによって移動機構１０を駆動した際の動作開始角度をθ０とすると、動作開始角度θstartは以下の式（４）によって算出される。
θstart＝θ０＋（θＢ−θＡ）……（４）
【００３３】
動作開始角度算出手段５８による動作開始角度θstartの算出は、縫製データによる縫製動作が終了された後に、所定時間ごとにＥＥＰＲＯＭ２４に記憶された主軸エンコーダ６、Ｘ軸位置センサ１３及びＹ軸位置センサ１５のデータを読み出して、前述の計算を行う。
なお、ミシンの制御装置２０のＣＰＵ２１の処理時間に余裕がある場合は、縫製データによる縫製動作中に計算を行ってもかまわない。
【００３４】
なお、動作時間算出手段５６、速度算出手段５７及び動作開始角度算出手段５８は制御装置２０のＣＰＵ２１がＥＥＰＲＯＭ２４に記憶された縫製データと、当該縫製データに基づいた縫製動作においてＸ軸位置センサ１３及びＹ軸位置センサ１５によって検出された移動機構１０の位置と、主軸エンコーダ６によって検出された主軸７の回転角度に基づいて算出する。このとき、Ｘ軸位置センサ及びＹ軸位置センサ１５によって検出された移動機構１０の位置は、Ｘ軸位置センサ及びＹ軸位置センサ１５によって検出された移動機構１０の位置が所定時間ごと記憶された第２の記憶手段としてのＥＥＰＲＯＭ２４の移動機構１０の位置を読み込む。また、主軸エンコーダ６によって検出された主軸７の回転角度は、主軸エンコーダ６によって検出された主軸７の回転角度が所定時間ごと記憶されたＥＥＰＲＯＭ２４の主軸７の回転角度を読み込む。
【００３５】
（第２の記憶手段）
第２の記憶手段５２は、主軸エンコーダの主軸回転角度、Ｘ軸位置センサ１３とＹ軸位置センサ１５による移動機構１０の位置と、動作時間算出手段５６、速度算出手段５７及び動作開始角度算出手段５８の算出結果を記憶する。具体的には、制御装置２０のミシンモータ５のエンコーダ６によって検出された主軸７の回転角度、Ｘ軸モータ１２のＸ軸位置センサ１３によって検出された移動機構１０のＸ軸方向の位置、Ｙ軸モータ１４のＹ軸位置センサ１５によって検出された移動機構１０のＹ軸方向の位置は、ＥＥＰＲＯＭ２４に記憶される。また、制御装置２０のＣＰＵ２１によって算出された整定時間、整定時間に対応したミシンモータ５の回転速度及び動作開始角度θは、ＥＥＰＲＯＭ２４に記憶される。よって、上述のＥＥＰＲＯＭ２４が第２の記憶手段５２として機能する。
なお、記憶された整定時間に対応したミシンモータ５の回転速度及び動作開始角度はいずれの縫製データに対応するものか識別可能となるように記憶される。
【００３６】
（縫製制御手段）
縫製制御手段５５は、当該縫製データによる縫製作業の際に第２の記憶手段５２に記憶された各算出結果に基づいて縫製を行う。
即ち、当該縫製データによる縫製作業の際に速度算出手段５７の算出結果による回転速度でミシンモータ５を駆動し、動作時間算出手段５６及び動作開始角度算出手段５８の算出結果による整定時間及び動作開始角度に従って移動機構１０を動作させて縫製作業を行う。これによって、一度縫製データによる縫製作業が行われた後は、動作時間算出手段５６による移動機構１０の動作時間に基づいて速度算出手段５７によって算出されたミシンモータ５の回転速度と、動作開始角度算出手段５８によって算出された移動機構１０の動作開始角度に基づいてミシン１を動作させることができる。
なお、縫製制御手段５５は、ＥＥＰＲＯＭ２４に記憶された縫製データと、動作時間算出手段、速度算出手段及び動作開始角度算出手段による各算出結果を制御装置２０のＣＰＵ２１に読み込んで処理することにより機能する。
【００３７】
（表示手段）
図８は、操作パネルディスプレイ４による表示画面の一例を示す説明図である。
操作パネルディスプレイ４は、縫製制御手段５５によってミシンモータの回転速度が増減された後のミシンの縫製速度に基づく所定時間ごとの針棒の上下動位置、動作時間算出手段５６によって算出された移動機構の動作に必要な時間に基づく所定時間ごとの移動機構の位置及び動作開始角度算出手段５８によって算出された移動機構の動作開始時間をそれぞれ対応させて表示する。つまり、図８に示すように、ミシン１の針棒２の上下動即ち縫い針２ａの上下動位置と、移動機構１０の動作との対応関係を同一時間軸上で視覚的に把握することが可能となる。これによって、速度算出手段５７及び動作開始角度算出手段５８によるミシンモータの回転速度の算出結果の効果について、ミシンの動作前に視覚的な把握を行うことができる。よって、操作パネルディスプレイ４は「表示手段」として機能する。
なお、操作パネルディスプレイ４は、移動機構１０の動作時間、ミシンモータ５の回転速度に基づく縫い針２ａの上下動位置及び移動機構１０の動作開始時間が同一の時間軸上で対応付けられた状態で制御装置２０の操作パネルディスプレイ４に表示されることで機能する。また、ＰＣ４０でも、制御装置２０の縫製制御手段５５によってミシンモータの回転速度が増減された後のミシンの縫製速度に基づく所定時間ごとの針棒の上下動位置、動作時間算出手段５６によって算出された移動機構の動作に必要な時間に基づく所定時間ごとの移動機構の位置及び動作開始角度算出手段５８によって算出された移動機構の動作開始時間を読み込むことによって、操作パネルディスプレイ４と同様にモニタ４１に表示することが可能である。
【００３８】
（ミシンの動作）
次に、ミシン１の動作について詳細に説明する。
ミシン１の動作は、ミシンモータ５のエンコーダ６によって検出された主軸回転角度と、Ｘ軸エンコーダ１３及びＹ軸エンコーダ１５によって検出された移動機構１０の位置を計測する時は、計測モードが選択されて縫製動作を行う。図９は計測モードが選択された時のミシン操作と動作の流れを示す図である。図１０は計測タイマー割込みの処理ルーチンの処理内容を示す図である。
まず、ユーザーによって計測モードが選択される（ステップＳ１）と、ミシン１は通常の縫製動作に加えて、主軸エンコーダ６によって検出された主軸回転角度と、Ｘ軸エンコーダ１３及びＹ軸エンコーダ１５によって検出された移動機構１０の位置を計測する計測モードとして動作する。計測モードでミシン１を駆動する場合に針流れが生じると、縫い針２ａが折れたり、縫製品質が低下した縫い目が形成されて縫製物を破棄する無駄が生じる可能性があるので、通常は、縫製物を設置せずに縫製動作を行う。
次に、操作パネルディスプレイ４における表示及び入力を介してオペレータによって縫製データが選択される。その後、オペレータによってペダル３が操作される（ステップＳ２）と、制御装置２０は、保存データ初期化を行い（ステップＳ３）、更に、計測タイマーの割込みを許可し、計測タイマーの動作を開始させる（ステップＳ４）。その後、ミシン１は選択された縫製データに基づいた縫製動作を開始する（ステップＳ５）。
【００３９】
計測モード時の当該縫製動作が開始すると、計測タイマーの所定のカウント周期ごとに、割込み信号が発生して、図１０に示す計測タイマー割込みの処理ルーチンの処理が実行されて、制御装置２０は、主軸エンコーダ６によって検出された主軸回転角度と、Ｘ軸エンコーダ１３及びＹ軸エンコーダ１５によって検出された移動機構１０の位置を取込み、、そのデータと計測カウント値をＥＥＰＲＯＭ２４へ記憶する（ステップＳ６）。
縫製データに基づいた縫製動作が終了する（ステップＳ７）と、制御装置２０は、計測タイマーの割込みを禁止し、計測タイマーの動作を停止させる（ステップＳ８）。
その後、制御装置２０のＣＰＵ２１は、ＥＥＰＲＯＭ２４に記憶された主軸回転角度及び移動機構１０の位置と計測カウント値を読み出し、当該計測カウント値、主軸回転角度及び移動機構１０の位置から移動機構１０の整定時間Ｔｓと、整定時間Ｔｓに応じたミシンモータ５の最高回転速度Ｎと、移動機構１０の動作開始角度θstartを算出し、整定時間Ｔｓ、主軸７の回転速度Nに対応したミシンモータ５の回転速度及び動作開始角度θstartを、ＥＥＰＲＯＭ２４へ記憶して（ステップＳ９）、計測モードの動作を終了する。
【００４０】
計測モードの動作が終了した後に、ユーザーによって操作パネルディスプレイ４によって前述の算出結果の表示が選択されると、制御装置２０のＣＰＵ２１によって整定時間Ｔｓ，主軸７の回転速度N及び動作開始角度θstartに対応した縫い針２ａの上下動位置と移動機構１０の位置の対応関係が操作パネルディスプレイ４に表示される。
【００４１】
その後、ユーザーによって通常の縫製モードが選択されて、当該縫製データによる縫製動作が行われると、縫製制御手段５５による縫いが行われる。即ち、制御装置２０のＣＰＵ２１はＥＥＰＲＯＭ２４に記憶された整定時間Ｔｓに対応したミシンモータ５の最高回転速度Ｎ及び動作開始角度θstartに基づいてミシン１の各部を動作させる縫製動作が行われる。これによって、針流れによる縫い品質の低下や針折れといった問題点を生じずに当該縫製データによる縫製動作を行うことができる。
【００４２】
（本発明によるミシンの効果）
上述の実施例によれば、縫製データによる縫製動作の際に、動作時間算出手段５６によって算出された移動機構１０の整定時間Ｔｓ、速度算出手段５７によって算出された主軸７の回転速度Ｎに対応したミシンモータ５の回転速度及び動作開始角度算出手段５８によって算出された動作開始角度は、第２の記憶手段５２に記憶される。
また、その後に当該縫製データによる縫製作業が行われた場合、縫製制御手段５５は、第２の記憶手段５２に記憶されたミシンモータ５の回転速度でミシンモータ５を駆動し、整定時間Ｔｓ及び動作開始角度θstartに従って移動機構１０を動作させる。これによって、縫い針２ａが縫製物から抜けた直後のタイミング及び縫い針２ａが縫製物に刺さる直前のタイミングは移動機構１０の整定時間Ｔｓに合わせて適正に制御される。よって、縫い針２ａが縫製物から抜けた直後のタイミング前に移動機構１０が動作したり、縫い針２ａが縫製物に刺さる直前のタイミング後に移動機構１０が動作したりすることによって針流れが生じることがなくなる。これによって、縫製物から針が抜ける前のタイミングに移動機構が動作する針流れにより、縫い締りの悪化や、縫製物に対する縫い針の貫通穴の拡大、縫い目の位置ずれ等による縫い品質が悪化する問題点を解消できる。よって、縫い品質が向上する。加えて、縫製物に針が刺さった後のタイミングに移動機構が動作する針流れにより、縫い針が折れる問題点を解消できる。よって、ミシンの信頼性が向上する。
また、上述のように動作時間算出手段５６と速度算出手段５７とによって、自動的に移動機構１０の動作による縫製物の移動に対応した適正なミシンモータ５の回転速度を算出し、第２の記憶手段５２に記憶する。これによって、従来技術ではオペレータが手動でミシンの縫製速度を下げることで対応していた移動機構の送りによる縫い品質問題の針流れ解消のためのミシンの縫製速度の設定と移動機構の動作開始角度を自動的に行うことが可能となる。よって、従来に比べて針流れを防止する縫製速度の設定と移動機構の動作開始角度を非常に容易に、かつ確実に行うことができる。
また、移動機構の送りによる縫い品質問題である針流れを、従来技術ではオペレータに対してミシンの針棒動作タイミングと移動機構の応答状態が何も与えられていなかったために有効な解消手段が見出せず、対応方法もミシンの回転速度を変更するしかなかった問題点を解消でき、ミシンの信頼性が向上する。加えて、従来技術では縫製速度の設定をオペレータの経験則に頼っていたために汎用的な解消手段とならなかった問題点を解消でき、ミシンの信頼性がより向上する。加えて、適正な縫製速度の算出が自動的に行われるので、従来技術において縫いに適した縫製速度を見出すまで幾度かミシンを動作させなければならず、時間を要する問題点を解消でき、縫製作業の準備時間が短縮されて作業効率が向上する。加えて、従来技術では適正な縫製速度を見出すまでに行うミシンの試縫いにおいて発生する場合があった針折れや縫製物の廃棄に伴うコストを削減できる。
【００４３】
さらに、縫製データに基づく縫製作業時の主軸７の回転角度及び移動機構１０の位置は、所定時間ごとにＥＥＰＲＯＭ２４に記憶される。よって、動作時間算出手段５６による整定時間Ｔｓの算出や、速度算出手段５７による主軸７の回転速度Ｎに対応したミシンモータ５の回転速度の算出や、動作開始角度算出手段５８による動作開始角度θstartの算出といった各種の算出について、縫製作業の終了後に行うことが可能となる。つまり、当該各種の算出をリアルタイムで算出処理を行う必要がなくなる。よって、制御装置２０のＣＰＵ２１が主軸エンコーダ６によって検出される移動機構の位置に対してリアルタイムで算出処理を行う性能を有していなかったとしても当該各種の算出を行うことができる。つまり、制御装置２０のＣＰＵ２１に対する性能要求を低く設定でき、コストを下げることができる。
【００４４】
さらに、操作パネルディスプレイ４は、移動機構１０の整定時間Ｔｓに対して適正に算出された主軸７の回転速度Ｎに対応したミシンモータ５の回転速度に基づく縫い針２ａの上下動位置と、動作開始角度θstartに動作を開始し、整定時間Ｔｓで動作する移動機構１０の位置を対応付けて表示する。これによって、縫製制御手段５７による針流れ防止の効果について、ミシン１の縫製前に視覚的な把握を行うことができる。よって、オペレータはミシン１の動作をより明確に把握することができる。
【００４５】
（その他）
また、上述の実施の形態では動作算出手段５６、速度算出手段５７及び動作開始角度算出手段５８はミシン１の制御装置２０のＣＰＵ２１による算出によって機能しているが、外部のＰＣ４０による算出によって行ってもよい。
また、上述の実施の形態におけるモニタ４１はＰＣ４０のモニタ４１であるが、別途専用の表示装置を用いてもよい。
【００４６】
また、本発明の実施は、上述の実施形態におけるミシン１に限らず、針棒の上下動に対して当該上下動と垂直な水平面に沿って移動機構が動作するミシンであって、縫製データに基づいて移動機構が動作することで縫いを行うミシンであれば何でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明によるミシンの構成を示す斜視図。
【図２】制御装置と、制御装置に接続されている各種構成とを示すブロック図。
【図３】ミシンの各種機能構成を示す機能ブロック図。
【図４】縫製物を移動機構で駆動した際の、移動機構の指令位置と検出位置の相違を示した説明図。なお、ＰＯＳは移動機構の指令位置と検出位置を示す位置曲線。また、ＥＲＲは移動機構の指令位置と検出位置の偏差を示す曲線。
【図５】縫い針が縫製物から抜けるタイミングを同じにしてミシンモータの回転速度を修正した場合の縫い針の上下動タイミングと移動機構の動作タイミングの対応関係を表す説明図。なお、図５（ａ）は、縫製データのミシンモータの回転速度よって駆動された修正前と、速度算出手段によって算出されたミシンモータの回転速度に基づいて駆動された修正後の、縫い針の上下動タイミングと移動機構の動作タイミングの対応関係を表す説明図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＺ部分の拡大説明図。
【図６】主軸の回転角度と縫い針の上下動位置の対応を示す説明図である。
【図７】縫製データによって駆動された移動機構の動作開始角度によって駆動された修正前と、動作開始角度算出手段によって算出された移動機構の動作開始角度に基づいて駆動された修正後の、縫い針の上下動タイミングと移動機構の動作タイミングの対応関係を表す説明図である。
【図８】操作パネルディスプレイによる表示画面の一例を示す説明図である。
【図９】計測モードが選択された時のミシン操作と動作の流れを示す図である。
【図１０】計測タイマー割込みの処理ルーチンの処理内容を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
５  ミシンモータ
６  主軸エンコーダ
７  主軸
１０  移動機構
１２  Ｘ軸モータ
１３  Ｘ軸位置センサ
１４  Ｙ軸モータ
１５  Ｙ軸位置センサ
２０  制御装置
２１  ＣＰＵ
２４  ＥＥＰＲＯＭ
２５  ＲＳ−２３２ポート
４０  ＰＣ
４１  モニタ
５５  縫製制御手段
５６  動作時間算出手段
５７  速度算出手段
５８  動作開始角度算出手段
【図１】
2009112501.tif 000003
【図２】
2009112501.tif 000004
【図３】
2009112501.tif 000005
【図４】
2009112501.tif 000006
【図５】
2009112501.tif 000007
【図６】
2009112501.tif 000008
【図７】
2009112501.tif 000009
【図８】
2009112501.tif 000010
【図９】
2009112501.tif 000011
【図１０】
2009112501.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成20年11月7日(2008.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記速度算出手段によって算出されたミシンモータの回転速度に基づく所定時間ごとの針棒の上下動位置と、前記動作時間算出手段によって算出された前記移動機構の動作所要時間に基づく所定時間ごとの移動機構の位置と、動作開始角度算出手段による移動機構の動作開始角度と、を対応させて表示可能な表示手段を備えることを特徴とする請求項１記載のミシン。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
（動作時間算出手段）
動作時間算出手段５６は、縫製データに基づく移動機構の位置指令に対してＸ軸位置センサ１３及びＹ軸位置センサ１５により検出された移動機構の位置に基づいて各針における移動機構の動作所要時間を算出する。図４は、針が縫製物から抜けた直後のタイミングから次に針が縫製物に刺さる直前のタイミングまでの間に移動機構１０が移動した時の、移動機構１０のＸ軸指令位置Ｐと、Ｘ軸位置センサ１３によって検出された移動機構１０のＸ軸検出位置Ｑの関係を示した説明図である。図４のＰＯＳは移動機構１０のＸ軸指令位置Ｐと移動機構１０のＸ軸検出位置Ｑの関係を示す曲線である。図４のＥＲＲは移動機構１０のＸ軸指令位置Ｐと移動機構１０のＸ軸検出位置Ｑの偏差を示す曲線である。
縫製データに基づいて制御装置２０は移動機構１０を目標位置Ｂに達するまで駆動され、Ｘ軸モータ１２には位置指令Ｐが出力される。出力を受けたＸ軸モータ１２は移動機構１０を駆動する。移動機構１０のＸ軸方向の動作位置はＸ軸位置センサ１３によって検出される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
図４に示すように、移動機構１０のＸ軸指令位置Ｐに対して、移動機構１０のＸ軸検出位置Ｑの応答は遅れて動作する。移動機構１０の応答は、Ｘ軸指令位置Ｐが停止後にＸ軸指令位置Ｐへ追いつき、目標位置Ｂへ達した後に振動しながら目標位置Ｂへ収束していく。移動機構１０の応答が振動しながら目標位置Ｂに収束していく際に、Ｘ軸指令位置Ｐから移動機構１０のＸ軸検出位置Ｑ（応答信号）を差し引いた偏差ＥＲＲを演算し、その偏差ＥＲＲが±dPの範囲内であれば縫い針が縫製物に刺さっても差し支えない程度の誤差範囲であるとし、移動機構１０のＸ軸検出位置Ｑは、Ｘ軸指令位置Ｐの整定範囲内に収束したとして、移動機構１０は目標位置Ｂへの移動を完了する。ここでは、Ｘ軸モータ１２及びＸ軸位置センサ１３を例に上述の説明をしたが、Ｙ軸モータ１４及びＹ軸位置センサ１５についても全く同様な処理が行われるのでその説明は省略する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
図６は主軸７の回転角度と縫い針２ａの上下動位置の対応を示す説明図である。
上述のように、主軸７が一回転すると針棒２は上下動を一往復行う。図６に示すように、縫い針２ａの上下動位置と主軸７の回転角度とは一定の関係を有する。例えば図６に示すように主軸７の針棒２の位置が上死点の時の回転角度を０度とし、針棒２の位置が下死点の時の当該回転角度を１８０度とする。縫い針２ａが縫製物から抜けるタイミングＨａの際の主軸７の回転角度は移動機構１０の保持部１１に縫製物が保持される針板上の位置及び縫製物の厚さを加味した角度θｂとなる。縫い針２ａが縫製物に刺さるタイミングＨｂの際の主軸７の回転角度は移動機構１０の保持部１１に縫製物が保持される針板上の位置及び縫製物の厚さを加味した角度θａとなる。通常、主軸７の前記回転角度θａと前記回転角度θｂは、同じに設定する。角度θａと角度θｂは例えば縫製データ中に布厚が入力されていたり、あるいは縫製データとは別にオペレータから布厚の入力があると適宜求められる。縫製物に針が刺さっていない主軸７の回転角度θ１は以下の式（１）によって算出される。
θ１＝１８０°−（θａ＋θｂ）……（１）
計測された整定時間Ｔｓは、主軸７がθ１の間に回転する際にかかる最小の時間なので、主軸７が一回転するのに最高回転速度の時間Ｔｂは以下の式（２）によって算出される。
Ｔｂ＝Ｔｓ×３６０°／θ１……（２）
式（２）による主軸７の一回転の時間Ｔｂによって、主軸７の回転速度Ｎ[rpm]は、以下の式（３）によって算出される。
Ｎ＝６０／Ｔｂ……（３）
ミシンモータ５の回転速度は、式（３）による回転速度Ｎの算出結果と同じ回転速度となる。かようにしてミシンモータ５の回転速度は算出される。ここで、計測された整定時間Ｔｓから算出された主軸７の最高回転速度Ｎ[rpm]が、縫製データのミシンモータ５の回転速度より大きな場合は、ミシンの縫製制御プログラムによって、最も低いミシン回転速度制限値（各条件によって制限される最高回転速度値）が選択されて縫製が行われる。
速度算出手段５７によるミシンモータ５の回転速度の算出は、縫製データによる縫製動作が終了された後に、所定時間ごとにＥＥＰＲＯＭ２４に記憶された主軸エンコーダ６、Ｘ軸位置センサ１３及びＹ軸位置センサ１５のデータを読み出して、前述の計算を行う。
なお、ミシンの制御装置２０のＣＰＵ２１の処理時間に余裕がある場合は、縫製データによる縫製動作中に計算を行ってもかまわない。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
（動作開始角度算出手段）
動作開始角度算出手段５８は、縫製データに基づく移動機構１０のＸ軸位置センサ１３及びＹ軸位置センサ１５により検出された移動機構１０の位置と、主軸エンコーダ６によって検出された主軸７の回転角度に基づいて各針における移動機構１０の動作開始角度θstartを算出する。
図７は、縫製データによって駆動された移動機構１０の動作開始角度によって駆動された修正前と、動作開始角度算出手段５８によって算出された移動機構１０の動作開始角度に基づいて駆動された修正後の、縫い針２ａの上下動タイミングと移動機構１０の動作タイミングの対応関係を表す説明図である。図７の曲線Ｈは縫製物に対する縫い針２ａの上下動位置の遷移を示す曲線である。図７の曲線Ｗと曲線ＷＡは曲線Ｈと同一の時間軸における移動機構１０の検出位置を示す曲線である。図７の曲線Ｗは修正前の移動機構１０の検出位置の遷移を示す曲線で、曲線ＷＡは修正後（動作開始角度算出手段５８による移動機構１０の動作開始角度で駆動）の移動機構１０の検出位置の遷移を示す曲線である。
動作開始角度算出手段５８は、針が縫製物から抜ける直前のタイミングＨａから移動機構１０が動作を開始するように移動機構１０の動作開始角度を設定する。つまり、縫製データによって移動機構１０を駆動した際に、移動機構１０の検出位置から移動機構１０が移動し始めた時の主軸エンコーダ６によって検出された主軸７の回転角度θＡから、縫い針２ａが縫製物から抜けるタイミングの主軸７の回転角度θＢへの角度差を縫製データによって移動機構１０を駆動した際の動作開始角度に加えた動作開始角度θstartを設定する。縫製データによって移動機構１０を駆動した際の動作開始角度をθ０とすると、動作開始角度θstartは以下の式（４）によって算出される。
θstart＝θ０＋（θＢ−θＡ）……（４）
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
（表示手段）
図８は、操作パネルディスプレイ４による表示画面の一例を示す説明図である。
操作パネルディスプレイ４は、縫製制御手段５５によってミシンモータの回転速度が増減された後のミシンの縫製速度に基づく所定時間ごとの針棒の上下動位置、動作時間算出手段５６によって算出された移動機構の動作に必要な時間に基づく所定時間ごとの移動機構の位置及び動作開始角度算出手段５８によって算出された移動機構の動作開始角度をそれぞれ対応させて表示する。つまり、図８に示すように、ミシン１の針棒２の上下動即ち縫い針２ａの上下動位置と、移動機構１０の動作との対応関係を同一時間軸上で視覚的に把握することが可能となる。これによって、速度算出手段５７及び動作開始角度算出手段５８によるミシンモータの回転速度の算出結果の効果について、ミシンの動作前に視覚的な把握を行うことができる。よって、操作パネルディスプレイ４は「表示手段」として機能する。
なお、操作パネルディスプレイ４は、移動機構１０の動作時間、ミシンモータ５の回転速度に基づく縫い針２ａの上下動位置及び移動機構１０の動作開始時間が同一の時間軸上で対応付けられた状態で制御装置２０の操作パネルディスプレイ４に表示されることで機能する。また、ＰＣ４０でも、制御装置２０の縫製制御手段５５によってミシンモータの回転速度が増減された後のミシンの縫製速度に基づく所定時間ごとの針棒の上下動位置、動作時間算出手段５６によって算出された移動機構の動作に必要な時間に基づく所定時間ごとの移動機構の位置及び動作開始角度算出手段５８によって算出された移動機構の動作開始角度を読み込むことによって、操作パネルディスプレイ４と同様にモニタ４１に表示することが可能である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
（ミシンの動作）
次に、ミシン１の動作について詳細に説明する。
ミシン１の動作は、ミシンモータ５のエンコーダ６によって検出された主軸回転角度と、Ｘ軸位置センサ１３及びＹ軸位置センサ１５によって検出された移動機構１０の位置を計測する時は、計測モードが選択されて縫製動作を行う。図９は計測モードが選択された時のミシン操作と動作の流れを示す図である。図１０は計測タイマー割込みの処理ルーチンの処理内容を示す図である。
まず、ユーザーによって計測モードが選択される（ステップＳ１）と、ミシン１は通常の縫製動作に加えて、主軸エンコーダ６によって検出された主軸回転角度と、Ｘ軸位置センサ１３及びＹ軸位置センサ１５によって検出された移動機構１０の位置を計測する計測モードとして動作する。計測モードでミシン１を駆動する場合に針流れが生じると、縫い針２ａが折れたり、縫製品質が低下した縫い目が形成されて縫製物を破棄する無駄が生じる可能性があるので、通常は、縫製物を設置せずに縫製動作を行う。
次に、操作パネルディスプレイ４における表示及び入力を介してオペレータによって縫製データが選択される。その後、オペレータによってペダル３が操作される（ステップＳ２）と、制御装置２０は、保存データ初期化を行い（ステップＳ３）、更に、計測タイマーの割込みを許可し、計測タイマーの動作を開始させる（ステップＳ４）。その後、ミシン１は選択された縫製データに基づいた縫製動作を開始する（ステップＳ５）。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
計測モード時の当該縫製動作が開始すると、計測タイマーの所定のカウント周期ごとに、割込み信号が発生して、図１０に示す計測タイマー割込みの処理ルーチンの処理が実行されて、制御装置２０は、主軸エンコーダ６によって検出された主軸回転角度と、Ｘ軸位置センサ１３及びＹ軸位置センサ１５によって検出された移動機構１０の位置を取込み、、そのデータと計測カウント値をＥＥＰＲＯＭ２４へ記憶する（ステップＳ６）。
縫製データに基づいた縫製動作が終了する（ステップＳ７）と、制御装置２０は、計測タイマーの割込みを禁止し、計測タイマーの動作を停止させる（ステップＳ８）。
その後、制御装置２０のＣＰＵ２１は、ＥＥＰＲＯＭ２４に記憶された主軸回転角度及び移動機構１０の位置と計測カウント値を読み出し、当該計測カウント値、主軸回転角度及び移動機構１０の位置から移動機構１０の整定時間Ｔｓと、整定時間Ｔｓに応じたミシンモータ５の最高回転速度Ｎと、移動機構１０の動作開始角度θstartを算出し、整定時間Ｔｓ、主軸７の回転速度Nに対応したミシンモータ５の回転速度及び動作開始角度θstartを、ＥＥＰＲＯＭ２４へ記憶して（ステップＳ９）、計測モードの動作を終了する。