JP6552233B2 - ミシン - Google Patents

Description

本発明は、刺繍用のミシンに関する。

ミシンは布地を押さえ足で押えながら縫製する。第１に、押さえ足は、布から針を引き抜くときに該針に追従した布の浮き上がりを抑制する。第２に、押さえ足は、送り歯とともに布を挟持し、円滑に布送りする。これら機能を有効に発揮させるには、布の厚みや柔軟性に基づき、押さえ足が布に与える押圧力を適切に管理する必要がある。

ミシンは上糸と下糸を交絡して縫い目を形成する。縫い目がきつければ、ジャージやニット生地のような伸縮性の高い生地は布縮みが発生し、縫い目が弱ければ、糸がほぐれ易くなる。従って、布地の厚みや伸縮性に基づき、糸の張力（糸調子）等を管理する必要がある。

布に刺繍を施すためには、送り歯ではなく、刺繍枠に布を保持させて、枠駆動装置にて布を縦横に水平移動させる。そのため、ミシンを刺繍用途で使用する際は、刺繍縫製動作前に押さえ足を布表面から所定距離浮かせておき、刺繍縫製動作を開始させている（例えば特許文献１参照）。刺繍において押さえ足の機能を有効に発揮させるには、布の厚みに基づき、押さえ足と布との位置関係を適切に管理する必要がある。

また、キルトの様な伸縮性の高い布地に対して刺繍する場合には、押さえ足の布地に対する設定距離よりも実際の押さえ足の高さが低くなってしまい縫い不良が発生する虞がある。そのため、伸縮性の高い布地に対しては、布の厚みと伸縮量に基づき、押さえ足と布との位置関係を適切に管理する必要がある。

このように、従来は、特許文献１の発明のように、布厚みを検知し、布厚みに応じた縫製条件を設定していた。布地の厚みは、押さえ足を布地に降ろし、押さえ足が布地の反発力に抗しきれずに停止すると、その時点での押さえ足の高さを布厚みとみなしていた。

特開２００６−２０７５７号公報

しかしながら、布地は当然ながら伸縮性を有する。押さえ足の停止高さを布厚みとすると、押さえ足で圧縮された布地の厚さを検知することになり、無負荷時の布厚みを検知できない。また、布の伸縮性は、布種に応じてまちまちである。すなわち、押さえ足による布の圧縮量は布種に応じて異なり、圧縮された後の厚みに基づいて、無負荷時の布厚みを設定することはできない。

そのため、従来の布厚検知方法によれば、無負荷時の布厚みに応じて縫製条件を設定することができず、縫製品質及び刺繍品質を高めているとはいえなかった。それどころか、無負荷時の布厚みと従来の布厚検知による布厚みとは実際との乖離が大きい場合、設定した縫製条件がむしろ縫製品質及び刺繍品質の低下をまねきかねなかった。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたもので、布の無負荷時の厚みや伸縮性を検知でき、これら厚み及び伸縮性に基づく縫製条件の設定によって縫製品質及び刺繍品質を高めることのできるミシンを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係るミシンは、ミシン機枠に上下動可能に支持された押さえ棒の下端に装着され、縫製する布地を押える押さえ足と、前記押さえ足を布地に対して昇降可能にする押さえ上げレバーと、前記押さえ上げレバーを一定下降量で降下させて前記布地を圧縮させるアクチュエータと、前記アクチュエータと前記押さえ足との間に介在し、前記押さえ上げレバーの一定下降量の下降によって縮み、前記布地の反発力を相殺する付勢力を前記押さえ足に付与するバネ体と、前記押さえ足の下降量を検出するエンコーダと、前記押さえ足が前記布地を圧縮しながら尚も下降する過程の２つのタイミングにおける、前記エンコーダが検出する前記下降量に基づき、前記布地の厚さを演算する演算部と、を備え、前記演算部は、前記押さえ上げレバーの前記一定下降量と前記押さえ足の前記下降量とに基づく前記バネ体の収縮量から、前記反発力に等しい前記付勢力を算出し、算出された前記付勢力がゼロとなるタイミングでの前記押さえ足の高さを算出し、算出された前記押さえ足の高さを前記布地の厚さとし、前記押さえ足の初期高さＤｏ、前記バネ体のバネ定数をｋｓ、２つのタイミングｔ１、ｔ２における前記押さえ足の下降量ｄｃ（ｔ１）、ｄｃ（ｔ２）、及び２つのタイミングｔ１、ｔ２における前記押さえ上げレバーの振り下げ量ｄｏ（ｔ１）、ｄｏ（ｔ２）とに基づき、以下式からＡとＬｏを未知数とする２式の連立方程式を生成して解き、前記布地の厚みＬｏを求めること、を特徴とする。
（Ｄｏ−ｄｃ（ｔ））＝Ａ×［ｋｓ×（ｄｏ（ｔ）−ｄｃ（ｔ））］＋Ｌｏ

前記演算部は、前記布地の厚みと前記押さえ足の高さから所定タイミングの前記布地の縮みを算出し、前記バネ体の前記付勢力と前記布地の縮みから前記布地の伸縮性を算出するようにしてもよい。

前記布地の厚さと伸縮性の少なくとも一方に基づき、縫製条件を変更する制御部を備えるようにしてもよい。

本発明によれば、布の無負荷時の厚みや伸縮性を検知できる。そのため、適切な縫製条件が設定でき、縫製品質及び刺繍品質を高めることができる。

ミシンの構成を示し、（ａ）は外観図、（ｂ）は内部構成図である。 押さえ足の詳細構成を示す図である。 ミシン内蔵のコンピュータの機能構成を示すブロック図である。 布に押さえ足が接触する以前において、押さえ足へ付与される力を示す模式図である。 押さえ足による布の圧縮段階において、押さえ足へ付与される力を示す模式図である。 押さえ足の下降量ｄｃ（ｔ）と、圧縮バネの収縮量ｄｓ（ｔ）を示す時系列グラフである。 押さえ足の高さＤ（ｔ）と反発力Ｆｃの関係を示すグラフである。 制御部と布厚演算部の動作を示すフローチャートである。

（ミシンの全体構成）
図１に示すように、ミシン１は、針板２に載置された布１００を押さえ足８で押さえながら、針３を落とし、上糸２００と下糸３００とを交絡させて縫い目を形成する家庭用、職業用又は工業用の装置である。このミシン１は、針棒４と釜５を有する。針棒４は、針板２に対して垂直に延び、垂直方向に上下動可能に取り付けられる。この針棒４は、針板２側の先端で、上糸２００を保持する針３を支持している。釜５は、一平面が開口した内部中空のドラム形状を有し、針板２に対して水平又は垂直に取り付けられ、円周方向に回転可能となっている。本実施形態では、釜５は水平に取り付けられる。この釜５は、下糸３００を巻いたボビンを内部に収容する。

このミシン１において、針棒４の上下動によって、針３が上糸２００を伴って布１００を貫通し、針３の上昇時に布１００と上糸２００との摩擦に起因した上糸ループが形成される。そして、回転する釜５によって上糸ループが捕捉され、下糸３００を繰り出したボビンが釜５の回転に伴って上糸ループをくぐることによって、上糸２００と下糸３００とが交絡し、縫い目が形成される。

針棒４と釜５は、共通のミシンモータ６を動力源として、各々の伝達機構を介して駆動する。針棒４には、水平に延びた上軸６１がクランク機構６２を介して連結されている。上軸６１の回転をクランク機構６２が直線運動に変換して針棒４に伝達することで、針棒４は上下動する。釜５には、水平に延びた下軸６３が歯車機構６４を介して連結されている。釜５が水平に設置されている場合、歯車機構６４は、例えば軸角を９０度とする円筒ウォームギアである。下軸６３の回転を歯車機構６４が９０度変換して釜５に伝えることで、釜５は水平回転する。

上軸６１には、所定の歯数を有するプーリ６５が設けられている。また、下軸６３には、上軸６１のプーリ６５と同数の歯数を有するプーリ６６が設けられている。両プーリ６５，６６は、歯付きベルト６７によって連結されている。ミシンモータ６の回転に伴って上軸６１が回転すると、プーリ６５、６６と歯付きベルト６７を介して下軸６３が回転する。これによって、針棒４と釜５は同期して作動する。

押さえ足８は、押さえ棒８１の先端に取り付けられ、針板２に載置された布１００を介して針板２に臨む。押さえ棒８１は、針板２に向かって垂直に延び、棒軸方向に上下動可能にミシン機枠に備え付けられている。押さえ棒８１が上下動することで、押さえ足８が布１００に対して接離可能となっている。

（押さえ足詳細）
図２に示すように、押さえ棒８１は、ミシン１に内蔵されたステッピングモータ８２をアクチュエータとする。ステッピングモータ８２は回転軸に駆動歯車８３を有する。駆動歯車８３には、二重歯車８４が噛合している。二重歯車８４は、大径歯車と小径歯車を同軸上に一体化して成る減速用の中間歯車であり、大径歯車が駆動歯車８３と噛合する。

小径歯車には、外周に沿って歯山が並ぶカムディスク８５が噛合している。カムディスク８５は、押さえ棒８１の軸と平行な表面を有し、該表面には、半径方向に拡大する螺旋状のカム溝８５ａが穿設されている。カム溝８５ａは、カムディスク８５の回転中心を螺旋中心とする。カム溝８５ａには、従動突起８６ａが嵌合している。

従動突起８６ａは、押え上げレバー８６に突設されている。従動突起８６ａは、押さえ棒８１のスライド可能方向と平行に遥動可能に規制されている。押え上げレバー８６は、一端が回動可能に軸支され、軸点を基端に押さえ棒８１に向けて該押さえ棒８１と直交して延び、先端部で押さえ棒８１と接続している。

ステッピングモータ８２が駆動すると、駆動歯車８３と二重歯車８４を介してカムディスク８５が回転する。カムディスク８５の回転方向に応じて、従動突起８６ａが従動するカム溝８５ａがカムディスク８５の半径方向に拡大し、またはカムディスク８５の半径方向に縮小する。カム溝８５ａが半径方向に拡大すると、従動突起８６ａは、針板２側に向けて降り、従動突起８６ａが従動するカム溝８５ａが半径方向に縮小すると、従動突起８６ａは、針板２から離れるように上昇する。

従動突起８６ａが降りると、押え上げレバー８６は基端を中心に押さえ棒８１との連結点を振り下げ、押さえ棒８１が押し下げられる。従動突起８６ａが上がると、押え上げレバー８６は基端を中心に押さえ棒８１との連結点を振り上げ、押さえ棒８１が押し上げられる。

押さえ棒８１には、途中に棒半径方向に拡がるフランジ８１ａが形成されており、このフランジ８１ａを座面として圧縮バネ８１ｂが嵌入している。押え上げレバー８６の先端は、リング状となっており、押さえ棒８１に嵌め込まれ、圧縮バネ８１ｂを押圧している。圧縮バネ８１ｂは、押さえ足８が浮動の状態では押え上げレバー８６の降下力によっては縮小しない程度にバネ定数が高く設定されている。そのため、押さえ棒８１は、圧縮バネ８１ｂを介してフランジ８１ａで押え付けられ、押え上げレバー８６により降下する。

また、押さえ棒８１には、押え上げレバー８６の先端直上に棒半径方向に拡がるフランジ８１ｃが形成されている。押え上げレバー８６が振り上げられると、その先端がフランジ８１ｃを押し上げ、押さえ棒８１は上昇する。

押さえ棒８１の上昇及び下降の量は、エンコーダ８７により検出可能となっている。エンコーダ８７は、フォトインタラプタと長尺リニアスケール８７ｃにより成る。フォトインタラプタは、発光ダイオード８７ａとフォトトランジスタ８７ｂを対向させて位置不動で固定されている。長尺リニアスケール８７ｃは、長手方向にスリットが並設され、発光ダイオード８７ａとフォトトランジスタ８７ｂとの間に介入している。長尺リニアスケール８７ｃは、押さえ棒８１に固定された押さえ棒抱きに固定され、押さえ棒８１の上下動方向と平行に延びている。

押さえ棒８１が上昇又は下降すると、押さえ棒抱きによって長尺リニアスケール８７ｃは連動して上昇又は下降する。エンコーダ８７が発光ダイオード８７ａとフォトトランジスタ８７ｂとの間を通過するスリット数をカウントすることで、押さえ棒８１の上昇量と下降量が検出される。

（布厚検知）
図３は、ミシン１の各構成を制御するコンピュータの機能構成を示すブロック図である。コンピュータ９は、ミシン１に内蔵され、ＣＰＵ、メモリ、押さえ棒８１の動力源であるステッピングモータ８２とミシン１の他の構成の動力源であるミシンモータ６のモータドライバ、及び押さえ足８のエンコーダ８７と接続されるインターフェースで構成される。このコンピュータ９は、制御部９１と布厚演算部９２を備える。

制御部９１は、ミシンモータ６にパルス信号を出力して、ミシン１の各構成を駆動させる。また、制御部９１は、ステッピングモータ８２に一定パルス間隔のパルス信号を出力して押え上げレバー８６を定速で振り上げ又は振り下げる。これによって、制御部９１は、押さえ足８を布１００に対して昇降させる。

布厚演算部９２は、押さえ足８を布厚検出センサとして用い、布１００の無負荷時の厚みと伸縮性を演算する。図４は、布１００に押さえ足８が接触する以前において、押さえ足８へ付与される力を示す模式図である。図５は、押さえ足８による布１００の圧縮段階において、押さえ足８へ付与される力を示す模式図である。

図４に示すように、制御部９１は、ステッピングモータ８２を定速回転させている。押さえ上げレバー８６は、ステッピングモータ８２の回転量と同量の振り下げ量ｄｏ（ｔ）で振り下げられる。布１００に押さえ足８が接触する以前は、押さえ足８には、この振り下げ量ｄｏ（ｔ）の全てが振り向けられ、押さえ足８は、ステッピングモータ８２の回転量と同量の下降量ｄｏ（ｔ）で下降する。

図５に示すように、押さえ足８が布１００を押し込み始めると、布１００から反発力Ｆｃを受ける。圧縮バネ８１ｂは、この反発力Ｆｃを付勢力Ｆｓで相殺するまで、押さえ上げレバー８６により押し縮められる。このとき、押さえ上げレバー８６は、ステッピングモータ８２の回転量と同量の振り下げ量ｄｏ（ｔ）で振り下げられるが、この振り下げ量ｄｏ（ｔ）のうち、収縮量ｄｓ（ｔ）が圧縮バネ８１ｂの収縮に振り分けられ、押さえ足８は下降量ｄｃ（ｔ）だけ押し下げられる。下降量ｄｃ（ｔ）は、エンコーダ８７によりスリット数として検出される。

図６は、押さえ足８の下降量ｄｃ（ｔ）と、圧縮バネ８１ｂの収縮量ｄｓ（ｔ）を示す時系列グラフである。図６に示すように、布１００に押さえ足８が接触する以前は、押さえ足８は一定速度で降下する。布１００を押さえ足８が押し込み始め、なおも押さえ足８が下降を続けると、押さえ足８の下降に応じて布１００の反発力Ｆｃが強くなる。そのため、圧縮バネ８１ｂは、反発力Ｆｃを相殺するように縮み、徐々に収縮量ｄｓ（ｔ）を増していく。一方、収縮量ｄｓ（ｔ）に振り分けられた分、押さえ足８の下降量ｄｃ（ｔ）は徐々に小さくなり、ついには停止する。各時間において、下降量ｄｃ（ｔ）と収縮量ｄｓ（ｔ）の和は、振り下げ量ｄｏ（ｔ）に等しい。

図７は、押さえ足８の高さＤ（ｔ）と反発力Ｆｃ（ｔ）の関係を示すグラフである。図７に示すように、押さえ足８が布１００に接触するまでは、反発力Ｆｃはゼロである、押さえ足８が布１００に接触してからは、押さえ足８の高さＤが下がるほど、反発力Ｆｃ（ｔ）が増していく。布１００をバネと見立てると、押さえ足８の降下量に比例して反発力Ｆｃは増す。

以上を踏まえると、押さえ足８による布１００への接触以降は、押さえ足８の高さＤ（ｔ）と反発力Ｆｃ（ｔ）の関係は以下式（１）で表される。Ａは定数である。
Ｄ（ｔ）＝Ａ×Ｆｃ（ｔ）＋Ｌｏ ・・・（１）

上記式（１）において、Ｌｏは反発力Ｆｃがゼロのときの押さえ足８の高さであり、すなわち無負荷時の布１００の厚みである。そして、反発力Ｆｃと圧縮バネ８１ｂの付勢力Ｆｓは常に釣り合うから、圧縮バネ８１ｂのバネ定数をｋｓとし、時間ｔの圧縮バネ８１ｂの収縮量をｄｓ（ｔ）とすると、上記式（１）は以下式（２）に変形できる。
Ｄ（ｔ）＝Ａ×（ｋｓ×ｄｓ（ｔ））＋Ｌｏ ・・・（２）

ここで、収縮量ｄｓ（ｔ）は、振り下げ量ｄｏ（ｔ）から押さえ足８の降下量ｄｃ（ｔ）を差分した結果である。また、押さえ足８の高さＤ（ｔ）は、降下開始前の初期高さＤｏから押さえ足８の降下量ｄｃ（ｔ）を差分した結果である。従って、上記式（２）は以下式（３）に書き換えることができる。
（Ｄｏ−ｄｃ（ｔ））＝Ａ×［ｋｓ×（ｄｏ（ｔ）−ｄｃ（ｔ））］＋Ｌｏ ・・・（３）

初期高さＤｏ及び振り下げ量ｄｏ（ｔ）は既知であり、押さえ足８の下降量ｄｃ（ｔ）はエンコーダ８７により検出可能であるから、圧縮バネ８１ｂのバネ定数ｋｓを予め計測しておくと、未知数はＡとＬｏの２つである。従って、時間の異なる２つのタイミングｔ１、ｔ２で、押さえ足８の下降量ｄｃ（ｔ１）、ｄｃ（ｔ２）を測定しておくことで、無負荷時の布１００の厚みＬｏを導くことができる。

また、押さえ足８が布１００に接地したタイミングをタイミングｔｐとし、布１００のバネ定数をｋｃとして、押さえ足８の下降中は常に付勢力Ｆｓと反発力Ｆｃは釣り合うこと、及び縮み量ｄｓ（ｔｐ＋ｔ）が振り下げ量ｄｏ（ｔｐ＋ｔ）から下降量ｄｃ（ｔｐ＋ｔ）の差分であることから、以下式（４）が成立する。以下式（４）において未知数はバネ定数ｋｃのみであるから、バネ定数ｋｃを求め、布１００の伸縮性とすることができる。
ｋｓ×（ｄｏ（ｔｐ＋ｔ）−ｄｃ（ｔｐ＋ｔ））＝ｋｃ×（ｄｃ（ｔｐ＋ｔ）−ｄｃ（ｔｐ）） ・・・（４）

布厚演算部９２は、制御部９１からステッピングモータ８２へのパルス信号の情報を受けて、単位時間当たりの振り下げ量ｄｏ（ｔ）Δｔを積分していき、タイミングｔ１における振り下げ量ｄｏ（ｔ１）とタイミングｔ２における振り下げ量ｄｏ（ｔ２）を計算する。

また、布厚演算部９２は、エンコーダ８７からスリット数の入力を受けて、スリット数を積分し、タイミングｔ１における押さえ足８の下降量ｄｃ（ｔ１）とタイミングｔ２における押さえ足８の下降量ｄｃ（ｔ２）を計算する。

そして、布厚演算部９２は、上記式（３）から連立方程式を生成して、その連立方程式を解き、布１００の無負荷時における布厚Ｌｏを演算する。また、布厚Ｌｏより押さえ足８が布１００に接地したときのスリット数から、タイミングｔｐの押さえ足８の下降量ｄｃ（ｔｐ）を計算し、上記式（４）から布１００の伸縮性ｋｃを演算する。

尚、布１００に押さえ足８が接触する以前は単位時間当たりのスリット数が一定であり、布１００の伸縮限界以降は単位時間当たりのスリット数がゼロである。従って、布厚演算部９２は、スリット数を監視し、単位時間当たりのスリット数が変化したタイミング後にタイミングｔ１を設定し、単位時間当たりのスリット数がゼロとなる前にタイミングｔ２を設定することで、タイミングｔ１とタイミングｔ２を十分に異なったタイミングとして連立方程式を解くための各種パラメータを入手できる。

（布厚検知に基づく制御）
制御部９１は、ミシンモータ６にパルス信号を出力して、ミシン１の各構成を駆動させる。この制御部９１は、布厚演算部９２から布厚を示す情報を受けて、押さえ足８が無負荷時の高さの布１００の表面に接地するように、ステッピングモータ８２を駆動させる。または、この制御部９１は、布厚演算部９２から布厚と伸縮性を示す情報を受けて、押さえ足８が布１００を所定圧力で押さえつけるように、ステッピングモータ８２を駆動させる。または、この制御部９１は、布厚演算部９２から布厚を示す情報を受けて、押さえ足８が布１００から所定距離だけ浮かされるように、ステッピングモータ８２を駆動させる。

更に、この制御部９１は、布厚演算部９２から布１００の伸縮性を示す情報を受けて、上糸２００の引き上げ若しくは調子、下糸３００の引き下げ若しくは調子を調整し、又は縫製速度を調整し、布縮み等の不良が発生しない程度のきつさの縫い目を形成させる。

更には、この制御部９１は、布１００の伸縮性及び厚みの情報を受けて、布１００の布種を判定する。そして、制御部９１は、布種を加味して、押さえ足８の押さえ圧、上糸２００の引き上げ、上糸２００の調子、下糸３００の引き下げ、下糸３００の調子、縫製速度等の縫製条件を可変する。この際、例えば、ミシン１は、布種を画像認識するＣＣＤカメラを備え、制御部９１は、画像処理による布１００の布種判定を併用するようにすることができる。

（動作）
このような制御部９１と布厚演算部９２の動作を図８のフローチャートに示す。制御部９１は、押さえ足８を降下させる（ステップＳ０１）。押さえ足８の降下が発生すると、布厚演算部９２は、パルス信号のパルス数の積分値から押さえ上げレバー８６の振り下げ量ｄｏ（ｔ）を時系列順に記録していく。また、押さえ足８の降下が発生すると、布厚演算部９２は、スリット数の積分値から押さえ足８の下降量ｄｃ（ｔ）を時系列順に記録していく（ステップＳ０２）。

布厚演算部９２は、単位時間Δｔあたりのスリット数を監視し、単位時間Δｔあたりのスリット数が変化すると（ステップＳ０３，Ｙｅｓ）、その変化のタイミングから単位時間Δｔ後のタイミングｔ１における押さえ足８の下降量ｄｃ（ｔ１）と押さえ上げレバー８６の振り下げ量ｄｏ（ｔ１）を算出する（ステップＳ０４）。

また、布厚演算部９２は、単位時間Δｔあたりのスリット数がゼロになると（ステップＳ０５，Ｙｅｓ）、その変化のタイミングから単位時間Δｔ前のタイミングｔ２における押さえ足８の下降量ｄｃ（ｔ２）と押さえ上げレバー８６の振り下げ量ｄｏ（ｔ２）を算出する（ステップＳ０６）。

そして、布厚演算部９２は、上記式（３）に下降量ｄｃ（ｔ１）と振り下げ量ｄｏ（ｔ１）を代入して方程式を生成し（ステップＳ０７）、上記式（３）に下降量ｄｃ（ｔ２）と振り下げ量ｄｏ（ｔ２）を代入して方程式をもう１つ生成し（ステップＳ０８）、連立方程式を解いて布１００の無負荷時の布厚Ｌｏを算出する（ステップＳ０９）。

更に、布厚演算部９２は、布厚ｋｃまで押さえ足８が降りたタイミングｔｐにおける押さえ足８の下降量ｄｃ（ｔｐ）を算出する（ステップＳ１０）。そして、下降量ｄｃ（ｔｐ）、振り下げ量ｄｃ（ｔ１）及び下降量ｄｃ（ｔ１）を上記式（４）に代入して方程式を解いて布１００の伸縮性ｋｃを求める（ステップＳ１１）。

（作用効果）
以上のように、このミシン１は、布１００を押える押さえ足８を押さえ上げレバー８６によって布１００に対して昇降させ、布１００を圧縮させる。押さえ上げレバー８６は、ステッピングモータ８２等のアクチュエータによって一定下降量で降下させる。アクチュエータと押さえ足８との間には、圧縮バネ８１ｂ等のバネ体を介在させる。バネ体は、押さえ上げレバー８６の一定下降量のうちの一部が振り分けられて縮み、布１００の反発力Ｆｃを相殺する付勢力Ｆｓを押さえ足８に付与する。

そして、押さえ足８の下降量をエンコーダ８７で検出し、布厚演算部９２によって布１００の厚さを演算する。布厚演算部９２は、押さえ足８が布地を圧縮しながら尚も下降する最中の２つのタイミングにおける、ステッピングモータ８２に対する指令パルス数とエンコーダ８７の検出値に基づき演算する。

これにより、布の無負荷時の厚みを精度良く検知できる。そのため、適切な縫製条件が設定でき、縫製品質及び刺繍品質を高めることができる。尚、圧縮バネ８１ｂが反発力Ｆｃに対して高応答となるように、押さえ棒８１を例えば引っ張りバネで吊り、引っ張りバネのバネ定数を圧縮バネ８１ｂのバネ定数ｋｓよりも若干小さい程度とするようにしてもよい。アクチュエータとしては、ステッピングモータ８２に限らず、押さえ棒８１を上下動させることが可能な公知の何れを適用しても良い。例えば、押さえ棒８１を直接上下動させるリニアモータであってもよい。

布厚演算部９２は、押さえ上げレバー８６の一定下降量と押さえ足８の下降量とに基づくバネ体の収縮量から、反発力Ｆｃに等しい付勢力Ｆｓを算出し、算出された付勢力Ｆｓがゼロとなるタイミングでの押さえ足８の高さを算出し、算出された押さえ足８の高さを布１００の厚さとした。

例えば、押さえ足８の単位時間当たりの下降量が変化するタイミングを捉え、布１００の無負荷時の厚みを検出することも理論的には可能であるが、布１００の反発力Ｆｃの小ささから、明確な変化点を見極めることは困難である。一方、このミシン１によれば、布１００の反発力Ｆｃの代わりに既知のバネ体の付勢力Ｆｓを利用して布１００の厚さを演算しているので、簡便且つ高精度である。

また、布厚演算部９２は、布１００の厚みと押さえ足８の高さから所定タイミングの布１００の縮みを算出し、バネ体の付勢力Ｆｓと布Ｆｃの縮みから布１００の伸縮性ｋｃを算出するようにした。これにより、布の無負荷時の厚みや伸縮性を精度良く検知できる。そのため、適切な縫製条件が設定でき、縫製品質及び刺繍品質を高めることができる。

（他の実施形態）
以上のように本発明の実施形態を説明したが、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。そして、この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、布１００の厚み及び伸縮性の検出のために、レーザ計測や画像判定の処理を併用するようにしてもよい。押さえ足８にレーザ計測器を取り付けておき、押さえ足８の布１００への接近距離を計測することで、この押さえ足８の布１００への接地を検知し、押さえ足８の高さから布１００の厚みを判定する。また、押さえ足８と布１００の位置関係を捉えるＣＣＤカメラをミシン１に取り付けておき、押さえ足８の布１００への接地を画像処理によって検知し、押さえ足８の高さから布１００の厚みを判定する。

１ ミシン
２ 針板
３ 針
４ 針棒
５ 釜
６ ミシンモータ
６１ 上軸
６２ クランク機構
６３ 下軸
６４ 歯車機構
６５ プーリ
６６ プーリ
６７ 歯付きベルト
８ 押さえ足
８１ 押さえ棒
８１ａ フランジ
８１ｂ 圧縮バネ
８１ｃ フランジ
８２ ステッピングモータ
８３ 駆動歯車
８４ 二重歯車
８５ カムディスク
８５ａ カム溝
８６ 押え上げレバー
８６ａ 従動突起
８７ エンコーダ
８７ａ 発光ダイオード
８７ｂ フォトトランジスタ
８７ｃ 長尺リニアスケール
９ コンピュータ
９１ 制御部
９２ 布厚演算部
１００ 布
２００ 上糸
３００ 下糸

Claims (3)

1. ミシン機枠に上下動可能に支持された押さえ棒の下端に装着され、縫製する布地を押える押さえ足と、
   前記押さえ足を布地に対して昇降可能にする押さえ上げレバーと、
   前記押さえ上げレバーを一定下降量で降下させて前記布地を圧縮させるアクチュエータと、
   前記アクチュエータと前記押さえ足との間に介在し、前記押さえ上げレバーの一定下降量の下降によって縮み、前記布地の反発力を相殺する付勢力を前記押さえ足に付与するバネ体と、
   前記押さえ足の下降量を検出するエンコーダと、
   前記押さえ足が前記布地を圧縮しながら尚も下降する過程の２つのタイミングにおける、前記エンコーダが検出する前記下降量に基づき、前記布地の厚さを演算する演算部と、
   を備え、
   前記演算部は、
   前記押さえ上げレバーの前記一定下降量と前記押さえ足の前記下降量とに基づく前記バネ体の収縮量から、前記反発力に等しい前記付勢力を算出し、
   算出された前記付勢力がゼロとなるタイミングでの前記押さえ足の高さを算出し、
   算出された前記押さえ足の高さを前記布地の厚さとし、
   前記押さえ足の初期高さＤｏ、前記バネ体のバネ定数をｋｓ、２つのタイミングｔ１、ｔ２における前記押さえ足の下降量ｄｃ（ｔ１）、ｄｃ（ｔ２）、及び２つのタイミングｔ１、ｔ２における前記押さえ上げレバーの振り下げ量ｄｏ（ｔ１）、ｄｏ（ｔ２）とに基づき、以下式からＡとＬｏを未知数とする２式の連立方程式を生成して解き、前記布地の厚みＬｏを求めること、
   （Ｄｏ−ｄｃ（ｔ））＝Ａ×［ｋｓ×（ｄｏ（ｔ）−ｄｃ（ｔ））］＋Ｌｏ
   を特徴とするミシン。
2. 前記演算部は、
   前記布地の厚みと前記押さえ足の高さから所定タイミングの前記布地の縮みを算出し、
   前記バネ体の前記付勢力と前記布地の縮みから前記布地の伸縮性を算出すること、
   を特徴とする請求項１記載のミシン。
3. 前記布地の厚さと伸縮性の少なくとも一方に基づき、縫製条件を変更する制御部を備えること、
   を特徴とする請求項２記載のミシン。
   

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