JP6680539B2

JP6680539B2 - ミシン

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Publication number: JP6680539B2
Application number: JP2016004906A
Authority: JP
Inventors: 純一吉田; 俊貴杉山
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2016-01-14
Filing date: 2016-01-14
Publication date: 2020-04-15
Anticipated expiration: 2036-01-14
Also published as: US10465321B2; CN106995986A; CN106995986B; JP2017124023A; US20170204547A1

Description

本発明は、一定の縫いピッチで縫いを行うミシンに関する。

従来より、ミシンのフレームに固定装備された光学素子により針板上の被縫製物を撮像し、撮像データから被縫製物の移動量を求め、一定の移動量で針落ちを行うようにミシンモーターを制御することにより、縫いピッチを設定値に維持するミシンが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特許第４７２４９３８号公報特表２００６−５１７４４９号公報

しかしながら、上記従来のミシンは、被縫製物の移動量を求め、設定された縫いピッチの移動が行われると針落ちを行うようにミシンモーターを制御するので、実際に形成された縫い目が設定された縫いピッチに対して誤差を生じている場合でもこれを修正することができず、誤差が生じたまま縫製が継続されてしまうおそれがあった。

本発明は、縫いピッチの誤差を修正可能とすることをその目的とする。

請求項１記載の発明は、ミシンにおいて
針棒の上下動駆動源となるミシンモーターと、
縫いピッチが設定値となる様に前記ミシンモーターを制御する制御部とを備えるミシンにおいて、
針落ち位置において被縫製物に形成された縫い目を撮像する撮像部を備え、
前記制御部が、
前記撮像部により撮像された直近の縫い目の撮像画像から、前記縫い目が撮像画像内において占めるドット数により当該直近の縫い目の長さを求めると共に、
当該直近の縫い目の長さと前記縫いピッチの設定値とを比較してミシンモーターの回転数を修正する制御を行うことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のミシンにおいて
針棒の上下動駆動源となるミシンモーターと、
縫いピッチが設定値となる様に前記ミシンモーターを制御する制御部とを備えるミシンにおいて、
針落ち位置において被縫製物に形成された縫い目を撮像する撮像部を備え、
前記制御部が、
前記撮像部により撮像された直近の縫い目の撮像画像から当該直近の縫い目の長さを求めると共に、
当該直近の縫い目の長さと前記縫いピッチの設定値とを比較してミシンモーターの回転数を修正する制御を行い、
複数の前記撮像部が前記針棒の周囲に設けられており、
前記制御部は、
複数の前記撮像部により撮像された前記被縫製物の撮像画像から当該被縫製物の移動方向を求め、
当該移動方向に基づいて、複数の前記撮像部の内から一つの撮像部を選択し、
当該選択された撮像部により撮像された撮像画像から当該直近の縫い目の長さを求めると共に、
当該直近の縫い目の長さと前記縫いピッチの設定値とを比較してミシンモーターの回転数を修正する制御を行うことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、ミシンにおいて
針棒の上下動駆動源となるミシンモーターと、
縫いピッチが設定値となる様に前記ミシンモーターを制御する制御部とを備えるミシンにおいて、
針落ち位置において被縫製物に形成された縫い目を撮像する撮像部を備え、
前記制御部が、
前記撮像部により撮像された直近の縫い目の撮像画像から当該直近の縫い目の長さを求めると共に、
当該直近の縫い目の長さと前記縫いピッチの設定値とを比較してミシンモーターの回転数を修正する制御を行い、
前記制御部は、
前記撮像部により撮像された前記被縫製物の撮像画像から当該被縫製物の移動方向を求め、
当該移動方向に基づいて、前記撮像部により撮像された複数の縫い目の中から前記移動方向に沿って延びる縫い目を直近の縫い目として特定し、
当該特定された直近の縫い目の長さと前記縫いピッチの設定値とを比較してミシンモーターの回転数を修正する制御を行うことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１又は３記載のミシンにおいて、
複数の前記撮像部が前記針棒の周囲に設けられていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載のミシンにおいて、
前記制御部は、
複数の前記撮像部により撮像された前記被縫製物の撮像画像から当該被縫製物の移動方向を求め、
複数の前記撮像部により撮像された直近の縫い目の撮像画像を複合して処理して当該直近の縫い目の長さを求めると共に、
当該直近の縫い目の長さと前記縫いピッチの設定値とを比較してミシンモーターの回転数を修正する制御を行うことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項２，４又は５記載のミシンにおいて
前記制御部は、
複数の前記撮像部の内、いずれか一つの撮像部により撮像された前記被縫製物の撮像画像から当該被縫製物の移動方向を求めることを特徴とする。

本発明は、制御部が、撮像部により撮像された直近の縫い目の撮像画像から当該直近の縫い目の長さを求めると共に、当該直近の縫い目の長さと縫いピッチの設定値とを比較してミシンモーターの回転数を増速又は減速により修正する制御を行うので、実際に形成された縫い目に生じた誤差が縫いピッチの形成制御に反映され、より実際的に縫いピッチの設定値に近づけるように縫製を行うことができ、縫い品質の向上を図ることが可能となる。

発明の実施形態であるミシンの斜視図である。ミシンの制御系を示すブロック図である。縫いピッチ調整制御のフローチャートである。布地の移動方向と選択されるカメラの撮像範囲との関係を示す説明図である。布地の移動方向と直近の縫い目の形成位置との関係を示す説明図である。

［発明の実施形態の概略］
以下、図面を参照して、本発明にかかるミシンについて説明する。図１はミシン１００の斜視図である。
なお、本実施形態のミシン１００はミシンの操作者が針板上の被縫製物としての布地Ｃを手で任意に送るいわゆるフリーモーション縫いを行うことが可能なミシンである。

ミシン１００は、縫い針１２を下端部に保持する針棒１３を上下動させる針棒上下動機構と、縫い針に通された上糸を捕捉して下糸に絡める釜機構と、上糸を引き上げて結節を形成する天秤機構と、上糸に所定の張力を付与する糸調子器と、これらを格納又は保持するミシンフレーム１１と、各部の動作制御を行う制御部としての制御装置９０とを備えている。
上記針棒上下動機構、釜機構、天秤機構、糸調子器及びミシンフレーム１１は、ミシンにおける周知の構成と同一であることから詳細な説明は省略する。

ミシンフレーム１１は、ミシン本体下部に位置するミシンベッド部と、ミシンベッド部の一端部から立設された立胴部と、立胴部からミシンベッド部に同じ方向に延出されたミシンアーム部とからなる。
以下の説明では、水平であってミシンベッド部の長手方向に沿った方向をＸ軸方向、水平方向であってＸ軸方向に直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する鉛直上下方向をＺ軸方向とする。

また、ミシン１００は、縫い針１２の上昇時に布地Ｃから円滑に抜けるように布地Ｃを押さえる中押さえ１４を備えている。この中押さえ１４は中押さえ棒１４１の下端部に支持されている。そして、中押さえ１４は、縫い針１２を遊挿可能な枠体であり、針棒１３を上下動させる駆動源であるミシンモーター３０（図２参照）から周知の伝達機構を介して動力を得て、針棒１３と等しい周期且つ針棒１３よりも小さい振幅で上下動を行う。なお、この中押さえ１４は、針棒１３とは位相がずれており、縫い針１２の上昇時に中押さえ１４が下降する。また、中押さえ１４は、布地Ｃの移動を妨げないようにその下死点位置において針板に対して幾分隙間ができるように設定されている。

また、ミシン１００は、図２に示すように、縫製終了時に縫い糸を切断する糸切り装置４３を備えている。この糸切り装置４３は、針板の下側において針穴の真下を通過するように往復回動を行うことが可能な動メスと、動メスとの協働により縫い糸を切断する固定メスと（何れも図示略）、動メスを往復回動させる糸切りモーター４３１と、制御装置９０の指令に従って糸切りモーター４３１を駆動させる駆動回路４３２とを備えている。

また、ミシン１００は、針棒１３の周囲に第一と第二のカメラ２１，２２が設けられている。これらのカメラ２１，２２は、ミシンアーム部により下方に向けられた状態で固定支持されており、何れのカメラ２１，２２も針落ち位置（針穴）が撮像範囲に含まれるように配置されている。
さらに、第一と第二のカメラ２１，２２は、何れも光軸がＺ軸方向に並行であって、針棒１３の中心線及び中押さえ棒１４１の中心線を含む平面を基準に対称となるように配置されている。
これにより、第一のカメラ２１及び第二のカメラ２２のそれぞれは、針板上の布地Ｃを撮像する場合に、その撮像範囲の一部が針棒１３及び中押さえ１４等に遮蔽されるが、一方のカメラ２１又は２２が遮蔽される範囲は、他方のカメラ２２又は２１が撮像することができ、相補的に針棒１３の周囲全体を撮像することができる。

［ミシンの制御系］
図２はミシン１００の制御系を示している。
ミシン１００は、その各構成の動作制御を行う制御装置９０を備え、当該制御装置９０に対して、縫製動作の駆動源となるミシンモーター３０及びその出力軸角度（上軸角度）を検出するエンコーダー３１が駆動回路３２を介して接続されている。
また、制御装置９０に対して、前述した糸切り装置４３の糸切りモーター４３１が駆動回路４３２を介して接続されている。
また、制御装置９０には、前述した第一及び第二のカメラ２１，２２による撮像画像データに対して所定の画像処理を行う画像処理装置２３が接続されている。

さらに、制御装置９０に対して、ミシンの操作者がミシンに対する操作入力を行う操作手段としての操作パネル４１と、縫製を開始するスタートボタン４２とが、それぞれ図示しないインターフェイスを介して接続されている。
操作パネル４１からは、例えば、一針ごとの縫い目の長さである縫いピッチの設定が行われる。

制御装置９０は、主に、ミシンモーター３０の制御を行うＣＰＵ９１と、ＣＰＵ９１の作業エリアとなるＲＡＭ９２と、ＣＰＵ９１が処理するプログラムが記憶されたＲＯＭ９３と、演算処理に用いられるデータが記憶されるとともに当該データを書き換え可能に構成された記憶部としてのＥＥＰＲＯＭ９４とを備えている。

［縫いピッチ調整制御］
ミシン１００の制御装置９０が行う縫いピッチ調整制御について説明する。
この縫いピッチ調整制御では、ミシン操作者の手によって任意にミシンベッド部上を移動操作される布地Ｃに対して、操作パネル４１から設定された設定縫いピッチを維持して縫いが行われるようにミシンモーター３０を制御する。

図３に制御装置９０が行う縫いピッチ調整制御のフローチャートを示す。これにより、制御装置９０が行う処理を順番に説明する。

まず、制御装置９０のＣＰＵ９１は、ミシンモーター３０の駆動を開始する（ステップＳ１）。
そして、第一及び第二のカメラ２１，２２による針板上の布地Ｃの撮像を開始する（ステップＳ３）。これら第一及び第二のカメラ２１，２２による布地Ｃの撮像は、針棒１３の上下動の周期よりも十分に短い周期で繰り返し実行され、逐次、撮像画像信号が画像処理装置２３に入力される。

画像処理装置２３は、撮像画像信号から撮像画像データを生成すると共に、当該撮像画像データとその直前に取得された撮像画像データとについて、撮像範囲内の特徴的な部分を抽出し、二つの撮像画像データにおける特徴的な部分の移動方向を検出する（ステップＳ５）。
この移動方向は布地Ｃの移動方向と一致する。

そして、ＣＰＵ９１は、布地の移動方向から第一のカメラ２１と第二のカメラ２２のいずれによる撮像画像データから、これから形成される縫い目の縫いピッチを求めるべきかを決定する（ステップＳ７）。
図４に第一のカメラ２１の撮像範囲Ａ１と第二のカメラ２２の撮像範囲Ａ２と針落ち位置Ｈとの関係を示す。図示のように、第一のカメラ２１の撮像範囲Ａ１と第二のカメラ２２の撮像範囲Ａ２は、それぞれ針落ち位置Ｈに向かって楔状に切り欠かれた形状となっているが、これは、前述したように、針棒１３や中押さえ１４によって遮蔽される部分を示している。
この図４のように、布地Ｃの移動方向ｄが針落ち位置Ｈからいずれか一方のカメラ側（例えば、第一のカメラ２１側とする）に寄る方向である場合には、上記遮蔽部分を避けるために、針棒１３や中押さえ１４に遮蔽されずに縫い目を撮像可能な第一のカメラ２１が選択される。

そして、カメラが選択されると、ＣＰＵ９１は、エンコーダー３１の出力から、新しい縫い目が形成される上軸角度（例えば、縫い針１２が下降して布地Ｃに突き刺さる上軸角度）の到達を監視する（ステップＳ９）。

そして、エンコーダー３１により新しい縫い目が形成される上軸角度の到達が検出されると、ＣＰＵ９１は、画像処理装置２３により、第一のカメラ２１による新しい縫い目形成直後の撮像画像データから直近の縫い目を特定し、当該直近の縫い目の長さを検出する。
縫製が進んで既に布地Ｃに複数の縫い目が形成されている場合、図５に示すように、撮像範囲Ａ１内には直近の縫い目Ｓ１以外にも複数の縫い目Ｓが撮像され得る。
従って、ＣＰＵ９１は、ステップＳ５で取得した布地Ｃの移動方向に基づいて、撮像範囲内の針落ち位置Ｈから布地Ｃの移動方向ｄに沿って延びる縫い目を直近の縫い目Ｓ１として特定する。
さらに、特定された直近の縫い目Ｓ１が撮像画像データの撮像画像内において占めるドット数（画素数）からその長さを検出する（ステップＳ１１）。

次に、ＣＰＵ９１は、検出された直近の縫い目Ｓ１の長さが縫いピッチの設定値に基づく許容範囲（±10％）より長いか否かを判定し（ステップＳ１３）、直近の縫い目Ｓ１の長さが長い場合にはミシンモーター３０が加速するように制御して（ステップＳ１５）、ステップＳ２３に処理を進める。
なお、ミシンモーター３０の加速度は一定値としても良いが、直近の縫い目Ｓ１の長さと縫いピッチの設定値との差を求め、当該差の大きさに応じて加速度を決定しても良い。

また、検出された直近の縫い目Ｓ１の長さが縫いピッチの設定値に基づく許容範囲より長くないと判定した場合には、ＣＰＵ９１は、検出された直近の縫い目Ｓ１の長さが縫いピッチの設定値に基づく許容範囲より短いか否かを判定し（ステップＳ１７）、直近の縫い目Ｓ１の長さが短い場合にはミシンモーター３０が減速するように制御して（ステップＳ１９）、ステップＳ２３に処理を進める。
この場合も、ミシンモーター３０の加速度を減じる値は一定値としても良いが、直近の縫い目Ｓ１の長さと縫いピッチの設定値の差を求め、当該差の大きさに応じて加速度を減じる値を決定しても良い。

また、検出された直近の縫い目Ｓ１の長さが縫いピッチの設定値に基づく許容範囲内より短くないと判定した場合には、ＣＰＵ９１は、縫い目Ｓ１の長さが縫いピッチの設定値に基づく許容範囲内にあり、ミシンモーター３０の回転速度が適正値であると判断して現在の速度を維持する（ステップＳ２１）。

次に、ＣＰＵ９１は、操作パネル４１から糸切りの実行が入力されたか否かを判定し（ステップＳ２３）、糸切りの実行が入力されていない場合にはステップＳ５に処理を戻して、再び、第一と第二のカメラの撮像画像データから布地Ｃの移動方向を検出し、新たな直近の縫い目Ｓ１の長さを求めてミシンモーター３０の回転速度を調節する制御を実行する。
一方、操作パネル４１から糸切りの実行が入力された場合には、ＣＰＵ９１は、糸切りモーター４３１を駆動させて糸切りを実行する（ステップＳ２５）。

その後、第一及び第二のカメラ２１，２２による撮像を停止し（ステップＳ２７）、ミシンモーター３０の駆動を停止させて（ステップＳ２９）、縫製を終了する。

［発明の実施形態の技術的効果］
上記構成からなるミシン１００は、制御装置９０が、第一又は第二のカメラ２１，２２により撮像された直近の縫い目Ｓ１の撮像画像から当該直近の縫い目Ｓ１の長さを求めると共に、当該直近の縫い目Ｓ１の長さの長さと縫いピッチの設定値とを比較してミシンモーター３０の回転数を増速又は減速により修正する制御を行っている。
このため、実際に形成された縫い目Ｓ１に生じた誤差が縫いピッチの形成制御に反映され、より実際的に縫いピッチの設定値に近づけるように縫製を行うことができ、縫い品質の向上を図ることが可能となる。

また、ミシン１００では、撮像部として第一と第二のカメラ２１，２２が針棒１３の周囲に設けられているが、これにより、針棒１３や中押さえ１４により視界が遮られた場合であっても、カメラごとに視界が遮られる範囲が異なるので、相補的に針落ち位置の周囲全体を撮像することができ、布地Ｃが何れの方向に移動させられても、直近の縫い目Ｓ１をより確実に撮像することができ、ミシンモーター３０を常に適正な速度に調整することができ、縫い品質のさらなる向上を図ることが可能となる。

また、ミシン１００の制御装置９０は、第一又は第二のカメラ２１，２２により撮像された布地Ｃの撮像画像からその移動方向ｄを求め、当該移動方向ｄに基づいて、第一又は第二のカメラ２１，２２のいずれか一方を選択し、当該選択されたカメラ２１又は２２により撮像された直近の縫い目Ｓ１の撮像画像から求められた当該直近の縫い目Ｓ１の長さと縫いピッチの設定値とを比較してミシンモーター３０の回転数を修正する制御を行う。
このため、直近の縫い目を針棒１３等に遮蔽されることなく適正に撮像することができ、ミシンモーター３０を常に適正な速度に調整することができ、縫い品質のさらなる向上を図ることが可能となる。

また、ミシン１００の制御装置９０は、第一又は第二のカメラ２１，２２により撮像された布地Ｃの撮像画像からその移動方向ｄを求め、当該移動方向に基づいて、第一又は第二のカメラ２１，２２により撮像された複数の縫い目Ｓの中から直近の縫い目Ｓ１を特定し、当該特定された直近の縫い目Ｓ１の長さと縫いピッチの設定値とを比較してミシンモーター３０の回転数を修正する制御を行う。
このため、複数の縫い目Ｓが撮像された場合でも、直近の縫い目Ｓ１を的確に特定することができ、ミシンモーター３０を常に適正な速度に調整することができ、縫い品質のさらなる向上を図ることが可能となる。

［その他］
ミシン１０００の制御装置８０は、第一又は第二のカメラ２１，２２により撮像された布地Ｃの撮像画像からその移動方向ｄを求め、第一のカメラ２１の撮像画像と第二のカメラ２２の撮像画像の両方を使用することを選択しても良い。
その場合、第一のカメラ２１と第二のカメラ２２により撮像された直近の縫い目Ｓ１の撮像画像を複合することによって直近の縫い目Ｓ１の長さを求め、当該縫い目Ｓ１の長さと縫いピッチの設定値とを比較してミシンモーター３０の回転数を修正する制御を行う。撮像画像の複合は、例えば、第一のカメラ２１の撮像画像中の針落ち位置と第二のカメラ２２の撮像画像中の針落ち位置とを位置合わせすると共に、それぞれの撮像画像における針棒１３や中押さえ１４によって布地Ｃが遮蔽された部分を含まないように合成して一つの撮像画像を形成することが望ましい。
これにより、直近の縫い目Ｓ１が針棒１３等に遮蔽され、第一又は第二のカメラ２１，２２のいずれか一方のみでは適正な撮像が行えない場合でも、直近の縫い目Ｓ１の長さを求め、ミシンモーター３０を常に適正な速度に調整することができ、縫い品質のさらなる向上を図ることが可能となる。

また、実施例としてカメラ２１，２２を二台有する場合を例示したが、台数はより多くとも良い。その場合、針棒１３の中心線を中心とする円周上に均一の角度間隔で各カメラを配置し、何れも視線（光軸）を鉛直下方に向けて針落ち位置Ｈが含まれるように配置することが望ましい。

また、撮像された直近の縫い目Ｓ１の長さからミシンモーター３０の速度を調整する制御は、フリーモーション縫いを行うミシン以外に適用しても良い。例えば、直近の縫い目Ｓ１を撮像可能なミシンであれば何れのミシンの場合でも適用可能である。

また、直近の縫い目Ｓ１の長さの検出は、撮像画像データの撮像画像内において占めるドット数による検出以外の方法でも良い。例えば、撮像画像データの撮像画像より縫い目における特徴点を複数検出し、当該特徴点間の長さを求めることでも可能である。

１１ミシンフレーム
１２縫い針
１３針棒
１４中押さえ
２１第一のカメラ（撮像部）
２２第二のカメラ（撮像部）
２３画像処理装置
３０ミシンモーター
３１エンコーダー
９０制御装置（制御部）
１００ミシン
Ａ１撮像範囲
Ａ２撮像範囲
Ｃ布地（被縫製物）
ｄ移動方向
Ｈ針落ち位置
Ｓ縫い目
Ｓ１直近の縫い目

Claims

針棒の上下動駆動源となるミシンモーターと、
縫いピッチが設定値となる様に前記ミシンモーターを制御する制御部とを備えるミシンにおいて、
針落ち位置において被縫製物に形成された縫い目を撮像する撮像部を備え、
前記制御部が、
前記撮像部により撮像された直近の縫い目の撮像画像から、前記縫い目が撮像画像内において占めるドット数により当該直近の縫い目の長さを求めると共に、
当該直近の縫い目の長さと前記縫いピッチの設定値とを比較してミシンモーターの回転数を修正する制御を行うことを特徴とするミシン。
針棒の上下動駆動源となるミシンモーターと、
縫いピッチが設定値となる様に前記ミシンモーターを制御する制御部とを備えるミシンにおいて、
針落ち位置において被縫製物に形成された縫い目を撮像する撮像部を備え、
前記制御部が、
前記撮像部により撮像された直近の縫い目の撮像画像から当該直近の縫い目の長さを求めると共に、
当該直近の縫い目の長さと前記縫いピッチの設定値とを比較してミシンモーターの回転数を修正する制御を行い、
複数の前記撮像部が前記針棒の周囲に設けられており、
前記制御部は、
複数の前記撮像部により撮像された前記被縫製物の撮像画像から当該被縫製物の移動方向を求め、
当該移動方向に基づいて、複数の前記撮像部の内から一つの撮像部を選択し、
当該選択された撮像部により撮像された撮像画像から当該直近の縫い目の長さを求めると共に、
当該直近の縫い目の長さと前記縫いピッチの設定値とを比較してミシンモーターの回転数を修正する制御を行うことを特徴とするミシン。
針棒の上下動駆動源となるミシンモーターと、
縫いピッチが設定値となる様に前記ミシンモーターを制御する制御部とを備えるミシンにおいて、
針落ち位置において被縫製物に形成された縫い目を撮像する撮像部を備え、
前記制御部が、
前記撮像部により撮像された直近の縫い目の撮像画像から当該直近の縫い目の長さを求めると共に、
当該直近の縫い目の長さと前記縫いピッチの設定値とを比較してミシンモーターの回転数を修正する制御を行い、
前記制御部は、
前記撮像部により撮像された前記被縫製物の撮像画像から当該被縫製物の移動方向を求め、
当該移動方向に基づいて、前記撮像部により撮像された複数の縫い目の中から前記移動方向に沿って延びる縫い目を直近の縫い目として特定し、
当該特定された直近の縫い目の長さと前記縫いピッチの設定値とを比較してミシンモーターの回転数を修正する制御を行うことを特徴とするミシン。
複数の前記撮像部が前記針棒の周囲に設けられていることを特徴とする請求項１又は３記載のミシン。
前記制御部は、
複数の前記撮像部により撮像された前記被縫製物の撮像画像から当該被縫製物の移動方向を求め、
複数の前記撮像部により撮像された直近の縫い目の撮像画像を複合して処理して当該直近の縫い目の長さを求めると共に、
当該直近の縫い目の長さと前記縫いピッチの設定値とを比較してミシンモーターの回転数を修正する制御を行うことを特徴とする請求項４記載のミシン。
前記制御部は、
複数の前記撮像部の内、いずれか一つの撮像部により撮像された前記被縫製物の撮像画像から当該被縫製物の移動方向を求めることを特徴とする請求項２，４又は５に記載のミシン。