JP4999480B2 - ミシン - Google Patents

Description

本発明は、ミシンに関する。

従来、ミシンにおいては、縫製物を保持してＸ−Ｙ方向に移動させる保持台と、保持台を移動させるためのステッピングモータと、保持台が原点位置にあるか否かを検出するセンサと、センサからの入力信号に基づいてステッピングモータを制御する制御部とが備えられている（例えば特許文献１参照）。ここで、センサには応答速度（自起動周波数速度）があるので、この応答速度にあわせて保持台がセンサ上を通過する際の速度が設定されている。言い換えると、自起動周波数速度で駆動されるステッピングモータの速度は、センサにより保持台が検出されると、ステッピングモータが確実に原点位置で停止できる速度である。

例えば、応答速度が１ｋＨｚの電磁式のセンサと、自起動周波数５００ＰＰＳ、１パルスあたりの移動量０．０５ｍｍのステッピングモータを用いた場合、自起動周波数速度は５００ＰＰＳ×０．０５ｍｍ＝２５ｍｍ／ｓとなり、原点位置まで１００ｍｍ移動させるには、原点まで復帰させる時間が４秒かかることになっていた（１００／（０．０５×５００）＝４秒）。
特公平６−１０２１１２号公報

近年においては原点復帰するまでの時間をさらに短縮化することが望まれている。
本発明の課題は、原点復帰するまでの時間を短縮化することで、ユーザビリティを向上させることである。

請求項１記載の発明におけるミシンは、
縫製物を保持してＸ−Ｙ方向に移動させる保持台と、
前記保持台を移動させるためのステッピングモータと、
前記保持台が原点位置にあるか否かを検出するセンサと、
前記センサからの入力信号に基づいて、前記保持台が原点位置にある場合を前記センサが検出して直ちに停止可能な自起動周波数速度に前記ステッピングモータを速度制御する制御部と、
原点検索後の前記保持台の移動に対する前記ステッピングモータの駆動パルス数のうち、正方向の移動に対しての前記駆動パルス数を加算し、負方向の移動に対しての前記駆動パルス数を減算することでカウント値をカウントするカウンタとを備え、
前記制御部は、
原点検索時に前記カウンタのカウント値を減算させながら、前記ステッピングモータを所定時間駆動させて前記自起動周波数速度から、当該自起動周波数速度を超える高周波数速度まで加速させ、
次に、前記カウンタのカウント値が０となるまで、前記ステッピングモータを前記高周波数速度で駆動させて、前記カウンタのカウント値が０となる地点を前記保持台が通過した後、
さらに、前記センサが前記保持台を検出するまで前記自起動周波数速度で前記ステッピングモータを駆動させることを特徴している。

請求項２記載の発明におけるミシンは、請求項１記載のミシンにおいて、
前記カウンタは、電力供給が停止した際においても前記カウント値の記憶を継続していることを特徴としている。

本発明によれば、前回の原点検索後における保持台の移動に対するステッピングモータの駆動パルス数がカウンタによりカウントされているので、カウント値が０となる位置がおおよその原点位置となる。つまり、このカウンタのカウント値を基にすることで、原点位置の近傍まで保持台を移動させることが可能となる。これにより、カウント値が０となる地点まではセンサの応答速度を考慮しなくとも原点位置近傍までの移動が可能となり、ステッピングモータを自起動周波数速度以上で駆動させることができる。つまり、請求項１記載の発明のように自起動周波数速度でステッピングモータを所定時間駆動させた後に、カウンタのカウント値が０となるまで、自起動周波数速度を超える周波数でステッピングモータを駆動させてから、センサが保持台を検出するまで自起動周波数速度でステッピングモータを駆動させることや、請求項２記載の発明のように自起動周波数速度でステッピングモータを所定時間駆動させた後に、自起動周波数速度を超える周波数で、カウンタのカウント値が０となるまでに自起動周波数速度を超える周波数が自起動周波数速度に減速可能なカウント値までステッピングモータを駆動させてから、センサが保持台を検出するまで自起動周波数速度でステッピングモータを駆動させることが可能となる。自起動周波数速度を超える周波数でステッピングモータを駆動させることができれば、原点復帰するまでの時間が短縮化されることになり、ユーザビリティが向上される。

また、カウンタは電力供給が停止した際においてもカウント値の記憶を継続しているので、電源投入後であっても前回の原点検索によるカウント値を反映させることができる。

以下、本実施形態に係るミシンについて図を参照に説明する。図１は本実施形態のミシンの要部構成を表す斜視図である。この図１に示すようにミシン１は、ミシンテーブル２の上面に載置されるミシン本体３を備えている。このミシン本体３のミシンアーム４の先端部には、縫い針５を保持する昇降自在な針棒６と、針棒６の昇降に同期して昇降して、縫い針５の周囲を囲む中押さえ７とが設けられていて、これらの針棒６及び中押さえ７は、ミシン本体３に内蔵された駆動機構（図示省略）によって昇降するようになっている。

また、ミシン１は、縫製物を保持して任意に移動させる移動機構３０を備えている。移動機構３０は、図１に示すように、ミシンテーブル２上に配設されるとともにミシンアーム４の下方側に延設された保持台３１を備えている。すなわち保持台３１は、その先端部がミシンアーム４の下方に配置されており、該先端部がミシンアーム４の先端側に配設されている上述した縫い針５及び中押さえ７の近傍に迫り出した状態となって設けられている。保持台３１の基端部には縫製物を載置するための載置板４１が連結されている。

載置板４１は、その後端部が上述した保持台３１の基端部の前方側の下端に連結されており、ミシンテーブル２の上面に沿って延設されている。載置板４１の先端部は四角い枠状に形成されており、この先端部の枠の内側に縫い針５が針落ちを行うようになっている。

また、保持台３１の先端部には、上述した載置板４１とほぼ同じ大きさの四角い枠状に形成された押さえ板３８が設けられている。
押さえ板３８は、載置板４１の上方に配設されていて、その後端部は上述した保持台３１の前方に昇降自在に取り付けられている。これにより、押さえ板３８は、載置板４１に載置された縫製物を押さえて保持することが可能となっている。すなわち、押さえ板３８は、縫製物を保持するとともに、後述する移動機構３０のＸ送りモータ３２及びＹ送りモータ３３の駆動に伴い、保持した縫製物を押さえ板３８ごと前後左右方向（Ｘ−Ｙ方向）に移動することが可能となっている。

図２は本実施形態のミシンの主制御構成を表すブロック図である。図２に示すようにミシン１の制御部４０には、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、ＥＥＰＲＯＭ５４が設けられていて、起動指示が入力される起動ペダル３６、保持台３１が原点位置にあるか否かを検出する原点センサ（センサ）３７がそれぞれ入力回路４１，４２を介して電気的に接続されている。原点センサ３７は、磁気式の近接センサであり、保持台３１が原点位置にある場合に検出信号を制御部４０に出力するようになっている。
また、制御部４０には、各種指示が入力される操作パネル３５が電気的に接続されている。そして、制御部４０には、移動機構３０の駆動源でステッピングモータからなるＸ送りモータ３２、Ｙ送りモータ３３、駆動機構の駆動源となるミシンモータ３４がそれぞれ駆動回路４３，４４，４５を介して電気的に接続されている。制御部４０は、操作パネル３５、起動ペダル３６、原点センサ３７からの入力信号に基づいて、駆動回路４３，４４，４５を制御して、Ｘ送りモータ３２、Ｙ送りモータ３３、ミシンモータ３４を駆動させるようになっている。ここで、制御部４０は、原点センサ３７が原点位置を検出して直ちに停止可能な自起動周波数速度にステッピングモータ３４を速度制御するようになっている。

ここで、保持台３１を原点位置に復帰させるための原点検索プログラムには、３種類の原点検索プログラムが用意されており、これらがＲＯＭ５２に記憶されている。
第一原点検索プログラムは、原点検索時になると、Ｘ送りモータ３２若しくはＹ送りモータ３３を所定時間駆動させて自起動周波数速度から高周波数速度（自起動周波数速度を超える周波数速度、好ましくは原点センサ３７の応答速度を越える周波数速度）まで加速させた後に、保持台３１が原点位置にあると原点センサ３７によって検出されるまで高周波数速度で駆動させるようになっている。そして、原点センサ３７の検出時では、Ｘ送りモータ３２若しくはＹ送りモータ３３は高周波数速度で駆動されているので、保持台３１は原点位置を通過することになる。このため、第一原点検索プログラムにおいては原点検出後に自起動周波数速度まで減速させながら、自起動周波数速度になった地点で、保持台３１が原点位置にあると原点センサ３７によって検出される位置にくるように、Ｘ送りモータ３２若しくはＹ送りモータ３３を駆動させるようになっている。

原点復帰後においては、ＣＰＵ５１が、Ｘ送りモータ３２及びＹ送りモータ３３の駆動パルス数を基にしたカウント値を０にリセットして、ＥＥＰＲＯＭ５４に記憶させる。原点復帰後の保持台３１の移動に対するＸ送りモータ３２及びＹ送りモータ３３の駆動パルス数は、ＥＥＰＲＯＭ５４によりカウントされている。具体的には、正方向の移動に対しての駆動パルス数をカウントする場合はカウントアップ（加算）とし、負方向の移動に対しての駆動パルス数をカウントする場合はカウントダウン（減算）としている。このようにＥＥＰＲＯＭ５４が本発明に係るカウンタである。

第二及び第三原点検索プログラムでは、前述のＥＥＰＲＯＭ５４で記憶されたカウント値を基に原点検索を行う。この際、単純にカウント値が０となる地点に保持台３１を復帰させたとしても、モータの脱調等の不具合によりカウント値が０となる地点と原点位置とにずれが生じているおそれもある。このずれを解消すべく、第二及び第三原点検索プログラムでは、ＥＥＰＲＯＭ５４のカウント値及び原点センサ３７の検出結果を基に原点検索を行うようになっている。

第二原点検索プログラムは、原点検索時になると、Ｘ送りモータ３２若しくはＹ送りモータ３３を所定時間駆動させて自起動周波数速度から高周波数速度まで加速させた後に、ＥＥＰＲＯＭ５４のカウント値が０となるまで、高周波数で駆動させるようになっている。そして、カウント値が０となる地点では、Ｘ送りモータ３２若しくはＹ送りモータ３３は高周波数で駆動されているので、保持台３１はカウント値が０となる地点を通過することになる。このため、第二原点検索プログラムにおいては原点検出後に自起動周波数速度まで減速させながら、自起動周波数速度になった地点で、保持台３１が原点位置にあると原点センサ３７によって検出される位置にくるように、Ｘ送りモータ３２若しくはＹ送りモータ３３を駆動させるようになっている。

第三原点検索プログラムは、原点検索時になると、Ｘ送りモータ３２若しくはＹ送りモータ３３を所定時間駆動させて自起動周波数速度から高周波数速度まで加速させた後に、ＥＥＰＲＯＭ５４のカウント値が０となるまでに高周波数速度が自起動周波数速度に減速可能なカウント値まで高周波数で駆動させてから、原点センサが保持台３１を検出するまで自起動周波数速度で駆動させるようになっている。

なお、第二及び第三原点検索プログラムによる原点検索後においても、ＣＰＵ５１が、Ｘ送りモータ３２及びＹ送りモータ３３の駆動パルス数を基にしたカウント値を０にリセットして、ＥＥＰＲＯＭ５４に記憶させるために、ＥＥＰＲＯＭ５４には直近の原点復帰が反映されたカウント値が記憶されることになる。

次に、本実施形態のミシンにおける作用について説明する。
以下の説明では、自起動周波数が５００ｐｐｓ、最大駆動周波数が１００００ｐｐｓ、自起動周波数から最大駆動周波数まで加減速する際に必要な加減速時間（所定時間）０．１秒、１パルスあたりの移動量が０．０５ｍｍのＸ送りモータ３２、Ｙ送りモータ３３及び応答速度が１ｋＨｚの原点センサ３７を使用して、原点までの距離が１００ｍｍの位置から原点検索を開始した場合について説明する。なお、各原点検索プログラムは操作パネル３５からの指示により選択されて、選択された原点検索プログラムを制御部４０が実行するようになっている。

まず、第一原点検索プログラムが実行された場合について説明する。
第一原点検索プログラムを実行すると、制御部４０は駆動回路４３，４４を制御して、Ｘ送りモータ３２及びＹ送りモータ３３を加減速時間（０．１秒）駆動させて、自起動周波数（５００ｐｐｓ）から高周波数（１００００ｐｐｓ）まで加速させる。この段階では、保持台３１は、２６．２５ｍｍだけ移動している（移動距離＝１パルスあたりの移動量×自起動周波数から高周波数まで加速する際に必要な駆動パルス数＝１パルスあたりの移動量×加減速時間×（自起動周波数＋高周波数）／２＝（自起動周波数×１パルスあたりの移動量＋高周波数×１パルスあたりの移動量）×加減速時間／２＝（自起動周波数速度＋高周波数速度）×加減速時間／２＝（０．０５×５００＋０．０５×１００００）×０．１／２＝２６．２５）。なお、自起動周波数速度は、２５ｍｍ／ｓであり、高周波数速度は５００ｍｍ／ｓである。

その後、制御部４０は、原点センサ３７からの検出信号があるまで、駆動回路４３，４４を制御して、Ｘ送りモータ３２及びＹ送りモータ３３を高周波数速度で駆動させる。具体的には、７３．７５ｍｍ（-＝原点までの距離−加速時における移動距離＝１００ｍｍ−２６．２５ｍｍ）だけ高周波数速度で駆動されるので、高周波数速度で駆動し始めてから原点センサ３７の検出信号があるまでの時間は、０．１４７５秒（＝原点までの残り距離×１パルスあたりの移動量／高周波数＝７３．７５×０．０５／１００００）となる。

原点センサ３７からの検出信号が入力されると、制御部４０は、駆動回路４３，４４を制御して、高周波数速度から自起動周波数速度に減速するようにＸ送りモータ３２及びＹ送りモータ３３を駆動させて、原点位置に対して保持台３１を通過させる。この際の移動時間及び移動距離は、加速時と同じく０．１秒、２６．２５ｍｍであるが、原点センサ３７には応答速度があるので、高周波数速度での駆動では１０パルス（＝高周波数／応答速度＝１００００／１０００）だけ遅れが生じる。このため、実際には０．５ｍｍ（＝１０パルス×０．０５ｍｍ（１パルスあたりの移動量））を加えた２６．７５ｍｍが原点位置通過後の移動量となり、応答時間として０．００１秒（＝１０パルス／１００００（高周波パルス））だけ余分にかかることになる。

その後制御部４０は、駆動回路４３，４４を制御して、原点センサ３７が検出信号を出力するまで、自起動周波数速度でＸ送りモータ３２及びＹ送りモータ３３を駆動させる。これにより原点復帰が完了することになる。なお、このときの時間は、１．０７秒（＝原点位置までの残り距離／（１パルスあたりの距離×自起動周波数）＝２６．７５／（０．０５×５００））である。
結果として、原点検索開始から終了までの通算時間は１．４１８５秒（＝０．１＋０．１４７５＋０．１＋０．００１＋１．０７）となる。

原点復帰後においては、ＣＰＵ５１が、Ｘ送りモータ３２及びＹ送りモータ３３の駆動パルス数を基にしたカウント値を０にリセットして、ＥＥＰＲＯＭ５４に記憶させており、その後の保持台３１の移動に対するＸ送りモータ３２及びＹ送りモータ３３の駆動パルス数は、ＥＥＰＲＯＭ５４によりカウントされている。

次に、第二原点検索プログラムが実行された場合について説明する。なお、この場合においても前述の第一原点検索プログラムの場合と同条件にしているが、カウント値が０となる地点と原点位置とのずれが−２ｍｍであること、つまり原点検索開始時の位置から仮想原点（カウント値が０となる位置）までの距離が例えば９８ｍｍであることとする。
また、第二及び第三原点検索プログラムの実行時においても、保持台３１の移動に対するＸ送りモータ３２及びＹ送りモータ３３の駆動パルス数はＥＥＰＲＯＭ５４によりカウントされるが、原点位置に近づくことになるので、カウント値はほとんどの場合カウントダウンされることになる。

第二原点検索プログラムを実行すると、制御部４０は駆動回路４３，４４を制御して、Ｘ送りモータ３２及びＹ送りモータ３３を所定時間（０．１秒）駆動させて、自起動周波数（５００ｐｐｓ）から高周波数（１００００ｐｐｓ）まで加速させる。この段階では、保持台３１は、２６．２５ｍｍだけ移動している（移動距離＝１パルスあたりの移動量×加減速時間×（自起動周波数＋高周波数）／２＝０．０５×０．１×（５００＋１００００）／２＝２６．２５）。

その後、制御部４０は、ＥＥＰＲＯＭ５４のカウント値が０となる地点まで、駆動回路４３，４４を制御して、Ｘ送りモータ３２及びＹ送りモータ３３を高周波数速度で駆動させる。具体的には、７１．７５ｍｍ（-＝原点検索開始時の仮想原点までの距離−加速時における移動距離＝９８ｍｍ−２６．２５ｍｍ）だけ高周波数速度で駆動されるので、高周波数速度で駆動し始めてから原点センサ３７の検出信号があるまでの時間は、０．１４３５秒（＝原点までの残り距離／（１パルスあたりの移動量×高周波数）＝７１．７５／（０．０５×１００００））となる。

ＥＥＰＲＯＭ５４のカウント値が０となると、制御部４０は、駆動回路４３，４４を制御して、高周波数速度から自起動周波数速度に減速するようにＸ送りモータ３２及びＹ送りモータ３３を駆動させて、仮想原点に対して保持台３１を通過させる。この際の移動時間及び移動距離は、加速時と同じく０．１秒、２６．２５ｍｍである。つまり、仮想原点とのずれ−２ｍｍを加算すれば、原点位置までの残り距離は、２４．２５ｍｍとなる。

その後制御部４０は、駆動回路４３，４４を制御して、原点センサ３７が検出信号を出力するまで、自起動周波数でＸ送りモータ３２及びＹ送りモータ３３を駆動させる。これにより原点復帰が完了することになる。なお、このときの時間は、０．９７秒（＝原点位置までの残り距離／（１パルスあたりの距離×自起動周波数）＝２４．２５／（０．０５×５００））となる。
結果として、原点検索開始から終了までの通算時間は１．３１３５秒（＝０．１＋０．１４３５＋０．１＋０．９７）となる。

さらに、第三原点検索プログラムが実行された場合について説明する。なお、この場合においても前述の第一原点検索プログラムの場合と同条件にし、カウント値が０となる地点が原点位置となるずれのない状態を例示して説明する。
第三原点検索プログラムを実行すると、制御部４０は駆動回路４３，４４を制御して、Ｘ送りモータ３２及びＹ送りモータ３３を所定時間（０．１秒）駆動させて、自起動周波数（５００ｐｐｓ）から高周波数（１００００ｐｐｓ）まで加速させる。この段階では、保持台３１は、２６．２５ｍｍだけ移動している（移動距離＝１パルスあたりの移動量×所定時間×（自起動周波数＋高周波数）／２＝０．０５×０．１×（５００＋１００００）／２＝２６．２５）。原点位置までの残り距離は、７３．７５ｍｍ（＝１００−２６．２５）となる。

その後、制御部４０は、ＥＥＰＲＯＭ５４のカウント値が０となるまでに高周波数速度から自起動周波数速度に減速可能なカウント値まで、駆動回路４３，４４を制御して、Ｘ送りモータ３２及びＹ送りモータ３３を高周波数で駆動させる。高周波数から自起動周波数まで減速するのに必要な駆動パルス数は、５２５パルス（＝加減速時間×（自起動周波数＋高周波数）／２＝０．１×（５００＋１００００）／２＝５２５）であるので、カウント値が５２５となるまでは、Ｘ送りモータ３２及びＹ送りモータ３３を高周波数速度で駆動させることができる。なお、本実施形態では、原点位置を通過する前に確実に自起動周波数速度となるように、所定の余裕値を設けてある（例えば１０パルス分）。この１０パルスを加えたカウント値が５３５となる地点から減速を開始することにする。カウント値が５３５となる地点からカウント値が０となる地点までの距離は２６．７５ｍｍ（＝カウント値５３５×１パルスあたりの移動量＝５３５×０．０５）である。このため、高周波数速度で駆動する際の時間は、０．０９４秒（＝（原点位置までの残り距離−カウント値５３５からの残り距離）／（１パルスあたりの移動量×高周波数）＝（７３．７５−２６．７５）／（０．０５×１００００））となる。

カウント値が５３５となると、制御部４０は、駆動回路４３，４４を制御して、高周波数速度から自起動周波数速度に減速するようにＸ送りモータ３２及びＹ送りモータ３３を駆動させる。この際の移動時間及び移動距離は、加速時と同じく０．１秒、２６．２５ｍｍである。減速完了後から原点位置までの距離は０．５ｍｍ（＝１０パルス分の移動距離）であり、この地点から制御部４０は、駆動回路４３，４４を制御して、原点センサ３７が検出信号を出力するまで、自起動周波数でＸ送りモータ３２及びＹ送りモータ３３を駆動させる。これにより原点復帰が完了することになる。なお、このときの時間は、０．０２秒（＝原点位置までの残り距離／（１パルスあたりの距離×自起動周波数）＝０．５／（０．０５×５００））となる。
結果として、原点検索開始から終了までの通算時間は０．３１４秒（＝０．１＋０．０９４＋０．１＋０．０２）となる。

以上のように本実施形態のミシン１によれば、いずれの原点検索プログラムを使用したとしても、従来の原点復帰よりも大幅に時間を短縮することができる。具体的にいうと従来では同条件で４秒かかっていた検索時間が、いずれの原点検索プログラムでも半分以下となっている。これは、原点検索時に高周波数速度でＸ送りモータ３２及びＹ送りモータ３３を駆動させることで可能となったことである。このような短縮化により、ユーザビリティが向上されるのである。

また、ＥＥＰＲＯＭ５４は電力供給が停止した際においても記憶内容を保存するものであるので、カウント値の記憶を継続している。このため、電源投入後であっても前回の原点検索によるカウント値を反映させることができる。
なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。

本実施形態のミシンの要部構成を表す斜視図である。 図１のミシンの主制御構成を表すブロック図である。

符号の説明

１ ミシン
２ ミシンテーブル
３ ミシン本体
４ ミシンアーム
５ 縫い針
６ 針棒
３０ 移動機構
３１ 保持台
３２ Ｘ送りモータ（ステッピングモータ）
３３ Ｙ送りモータ（ステッピングモータ）
３４ ミシンモータ
３５ 操作パネル
３６ 起動ペダル
３７ 原点センサ（センサ）
３８ 押さえ板
４０ 制御部
４１ 載置板
４１，４２ 入力回路
４３，４４，４５ 駆動回路
５１ ＣＰＵ
５２ ＲＯＭ
５３ ＲＡＭ
５４ ＥＥＰＲＯＭ（カウンタ）

Claims (2)

1. 縫製物を保持してＸ−Ｙ方向に移動させる保持台と、
   前記保持台を移動させるためのステッピングモータと、
   前記保持台が原点位置にあるか否かを検出するセンサと、
   前記センサからの入力信号に基づいて、前記保持台が原点位置にある場合を前記センサが検出して直ちに停止可能な自起動周波数速度に前記ステッピングモータを速度制御する制御部と、
   原点検索後の前記保持台の移動に対する前記ステッピングモータの駆動パルス数のうち、正方向の移動に対しての前記駆動パルス数を加算し、負方向の移動に対しての前記駆動パルス数を減算することでカウント値をカウントするカウンタとを備え、
   前記制御部は、
   原点検索時に前記カウンタのカウント値を減算させながら、前記ステッピングモータを所定時間駆動させて前記自起動周波数速度から、当該自起動周波数速度を超える高周波数速度まで加速させ、
   次に、前記カウンタのカウント値が０となるまで、前記ステッピングモータを前記高周波数速度で駆動させて、前記カウンタのカウント値が０となる地点を前記保持台が通過した後、
   さらに、前記センサが前記保持台を検出するまで前記自起動周波数速度で前記ステッピングモータを駆動させることを特徴とするミシン。
2. 請求項１記載のミシンにおいて、
   前記カウンタは、電力供給が停止した際においても前記カウント値の記憶を継続していることを特徴とするミシン。

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