JPH04105687A - ミシンの布送り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、ステッピングモータにより布送り機構を直
接駆動するようにしたミシンにおいて。

ミシン上軸の回転速度が遅くなっても、在来の機械駆動
式の布送りと近い感触で縫製をなし得ると共に、モータ
音を静粛に抑えることのできる布送り装置に関するもの
である。

従来技術 直線縫いゃジグザグ縫い、その他各種の模様縫いを行な
うミシンにおいて、送り歯を前後動させて加工布を所望
の方向に送る布送り機構を、主軸駆動用モータとは別に
設けたステッピングモータにより駆動するようにしたミ
シンが提案されている。例えば、本件出願人の既出願に
係る特開昭６２−１３９６９４号公報には、送り歯の上
′Ｆ動機構は主軸駆動用のモータで駆動し、該送り歯の
前後動機構は独立したステッピングモータで駆動するよ
うにした構成が開示されている。

このようにステッピングモータで布送り機構を直接駆動
するミシンでは、該ステッピングモータを駆動する方式
として、以下の２つが知られている。１つは、ミシン上
軸の回転数とは全く関係なく、ステッピングモータを一
定の周波数で回転させる方式である。また後の１つは、
ミシン上軸の回転数に対して、ステッピングモータの駆
動周波数を変化させる方式である。

発明が解決しようとする課題 先に述べた如く、ステッピングモータの駆動周波数を一
定にして回転させる場合に、中・高速で縫製している際
には、縫針の上下動に対し加工布の送りは比較的良好に
追従する。しかし縫製速度が低速になった場合に、本来
は加工布の送り速度も追従的に低下するのが理想的であ
るところ、布送り機構は一定速で駆動されているために
、加工布は送られていると云うよりも、むしろ引張りれ
でいくような感じとなる。このため、従来の機械的に送
り歯の前後動を駆動するミシンを使用していた操作者に
は、違和感と使い難い操作感とを与えるものであった。

そこで、ミシン上軸の回転数に対してステッピングモー
タの駆動周波数を変化させる前記の方式が提案されてい
る。これによれば、上軸の回転数が低下すれば、加工布
の送り速度も追従的に低下するので、従来の機械送りに
近い操作感が得られるものである。しかし駆動周波数を
変化させると、低速域における駆動周波数も低くなるた
め、ステッピングモータの特性上、大きなモータ騒音を
生じてしまうという別の欠点があった。

発明の目的 本発明は、先に述べたステッピングモータで布送りを直
接駆動する従来のミシンに内在している欠点を好適に解
決するべく提案されたものであって、当該ステッピング
モータの回転をミシン上軸の回転速度に追従させて、機
械送りに近い操作感を与えると共に、低速域になっても
モータ騒音の発生を阻止し得る布送り装置を提供するこ
とを目的とする。

１ｄｌＩ！Ｉを解決するための手段 前記課題を克服し、所期の目的を達成するため本発明は
、縫針を備えミシンモータによる上軸の駆動により上下
に往復動される針棒と、前記針棒と略調時して加工布を
所要の方向に移送する送り機構と、前記送り機構を駆動
する送り用ステッピングモータと、少くとも１つの縫目
模様に関する送り量データを発生するデータ発生手段と
、前記データ発生手段からの送り量データに基いて前記
送り用ステッピングモータを駆動する送り駆動手段とを
備えたミシンにおいて、 前記上軸またはその上軸と調時して回転する部材の回転
速度を検出する速度検出手段と。

前記速度検出手段により検出された上軸またはその上軸
と調時して回転する部材の回転速度が遅くなるに従って
、前記送り用ステッピングモータのステップ角を小さく
する励磁方式に段階的に切換えると共に、前記送り量デ
ータに従って前記送り駆動手段を制御する制御手段とを
備えたことを特徴とする。

作用 本発明によれば、ミシンの上軸等の回転速度が遅くなる
に従って、送り用ステッピングモータにおけるステップ
角を、段階的に小さくする励磁方式に切換えられる。

実施例 次に、本発明に係るミシンの布送り装置につき、好適な
実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する
。第２図で符号１０は、電子制御式のジグザグミシンを
示し、ベツド部１２の右端から立設した脚柱部１４には
、上端から左方に水平に延在するアーム１６が設けられ
ている。このアーム１６の左端部に設けた頭部１８には
、先端に縫針２０を取付けた針棒２２が配設されている
。

この針棒２２は、機枠にピン２４を介して左右に所要中
心角だけ揺動自在に枢支した支持体２６に、上下動自在
に設けられている。アーム１６にはミシン上軸２８が水
平に枢支され、謹上＃１２８の左端部に設けたクランク
３０が、前記針棒２２に設けた針棒抱き３２に連結され
ている。ミシン上軸２８の右端部にはプーリ３４が設け
られ、脚柱部１４に配設したミシンモータ３６の回転を
、ベルト３８および前記プーリ３４を介して上軸２８に
伝達するようになっている。従ってミシンモータ３６を
駆動すれば、前記上軸２８が所要方向に回転し、クラン
ク３０を介して前記針棒２２に上下動運動が付与される
。

また脚柱部１４には、セクターギヤ４０が垂直に枢支さ
れ、このセクターギヤ４０は針棒揺動用ステッピングモ
ータ４２に設けたピニオン４４に噛合して、所要中心角
で左右に揺動し得るようになっている。そして前記針棒
２２の支持体２６と前記セクターギヤ４０とは、アーム
１６の内部に水平に延在する連杆４６により連結されて
いる。

従って、針棒揺動用ステッピングモータ４２を正逆転さ
せれば、セクターギヤ４０の揺動に伴い前記支持体２６
は、連杆４６を介して左右に揺動駆動される。これによ
り針棒２２には、ジグザグ縫いのための左右揺動運動が
与えられる。

ベツド部１２の針板４８に形成したスリット５０には、
加工布（図示せず）を上下および前後方向に送るための
送り歯５２が臨み、該送り歯５２は、前記針棒２２と略
調時して作動する送り機構５４に接続されている。この
送り機構５４は、送り歯５２を支持する送り台５６と、
該送り台５６に上下運動を与える上下送り軸５８と、該
送り台５６に前後運動を与える水平送り−６０とから基
本的に構成される。すなわち送り歯５２を支持した送り
台５６は、ベツド部１２に前後方向に水平配置され、そ
の前端部および後端部に夫々フォーク５６ａおよび１字
部５６ｂが形成されている。

前記ベツド部１２の手前側には、−周りに揺動自在に上
下送り軸５８が水平に枢支され、該送り軸５８に固定さ
れて直交方向に延出するアーム６２が、前記送り台５６
のフォーク５６ａに対しピン６３を介して嵌合している
。またベツド部１２の後方側には、軸周りに揺動自在に
水平送り軸６０が水平に枢支され、該送り−６０から直
交方向に延出する２つのアーム６４．６４に、前記送り
台５６の１字部５６ｂが枢着されている。

上下送り軸５８の後方側には、軸周りに揺動自在な揺動
輪６６が配設され、該揺動軸６６に固定したカム６８が
、前記上下送り軸５８に直交方向に設けた２股アーム７
０に係合している。この揺動４６６は、上軸２８に形成
したクランク部２８ａにロッド７２を介して連結されて
いる。従ってミシンモータ３６を駆動すれば、前記上棚
２８が回転して針棒２２に上下動運動を付与すると共に
、ロッド７２を介して揺動軸６６が揺動回転し、カム６
８→２股アーム７０→上下送り軸５８→送り台５６の経
路で送り歯５２が上下に駆動される。

また水平送り軸６０の右端部には、セクターギヤ７４が
固定され、このセクターギヤ７４は、脚柱部１４に設け
た送り用ステッピングモータ７６のビニオン−３Ｉ−噛
合している６そして、前記送り歯５２の上下動に同期し
て送り用ステッピングモータ７６を駆動することにより
、該送り歯５２はその上昇位置および下降位置において
夫々前方および後方に駆動される。

更にミシン上軸２８には、多数のスリットを放射状に穿
設してなる円板８０とフォトインタラプタ８２とからな
る速度検出器８４が設けられている。この速度検出器８
４は、円板８０のスリットを透過する光を検出し、第１
図に示す後述のＣＰＵ８６に、上軸２８の回転速度に関
する信号を供給するものである。図示例の速度検出器８
４は、上軸２８の回転速度を検出しているが、この上軸
２８に調時して回転する部材の回転速度を検出するよう
にしてもよい。

またミシン上軸２８には、該上軸２８の回転位相を検出
して、布送りのタイミングを決定する位相検出器８８が
設けられている。すなわち上軸２８には、前記スリット
円板８０と同軸に、半径方向に１本のスリットを形成し
た円板９ｏが設けられ、このスリット円板９０を挟んで
フォトインタラプタ９２が配設されている。このフォト
インタラブタ９２は、スリット円板９０と上４１１２８
の回転位相とが約３６０°のときに、該スリットを透過
する光を検出し、第１図に示すＣＰＵ８６に、布送り基
準信号を供給する。なお第２図において。

ミシン１０に付帯される天＃８１の駆動機構や、押え足
８３の連繋機構等については、詳細な図示および説明は
省略する。

次に、ミシン１０の制御系につき、第１図に示すブロッ
ク図を参照して説明する。制御回路ＣのＩ１０インター
フェイス１１には、所望の模様を選択する模様選択スイ
ッチ１３、ミシン１０の起動・停止を選択的に指令する
起動・停止スイッチ１５、上軸２８の回転速度を検出す
る前記速度検出器８４、上軸２８の回転位相を検出し、
布送り基準タイミング信号を発生する前記位相検出器８
８が接続されている。またミシンモータ３６は駆動回路
１７、針棒揺動用ステッピングモータ４２は駆動回路１
９、送り用ステッピングモータ７６は駆動回路２１を介
して、夫々Ｉ１０インターフェイス１１に接続されてい
る。なおＩ１０インターフェイス１１には、ミシン１０
を作動させるに必要な他の要素、例えば針棒の揺動量を
調節するボリュームや、加工布の送り量を調節するボリ
ュームその他各可動部の同期をとるためのクロックパル
ス発生手段等が設けられるが、図示および説明は省略す
る。

前記Ｉ１０インターフェイス１１は、バス２３を介して
、ＣＰＵ８６、ＲＯＭ２５、ＲＡＭ２７等に接続されて
いる。このＲＯＭ２５は１文字や記号等の多数の模様の
夫々に関して、各縫い動作毎の針位置データすなわち送
り量データおよび針振りデータを記憶した模様データを
格納すると共に、選択された縫目模様データを読み出し
、送り開始信号を受けた際に、送り量データに基いて送
り用ステッピングモータ７６を制御する制御プログラム
を格納している。なお前記ＲＯＭ２５は、ミシンモータ
３６の駆動を制御する制御プログラムや、布送り動作の
開始タイミングを送り量データと速度信号とに基づいて
決定する送り動作開始制御の制御プログラム等も格納し
ている。またＲＡＭ２７は、ＣＰＵ８６で演算処理した
結果等を一時的に記憶する各種のメモリを備えている。

更に工／○インターフェイス１１には、前記送り用ステ
ッピングモータ７６の励磁方式を段階的に切換えると共
に、該モータ７６の駆動回路２１（送り駆動手段）を制
御する制御手段２９が接続されている。すなわちこの制
御手段２９は、前記速度検出器８４で検出された上軸２
８（または該上軸２８と調時して回転する部材）の回転
速度が遅くなるに従って、前記送り用ステッピングモー
タ７６のステップ角を小さくする励磁方式に段階的に切
換えると共に、前記ＲＯＭ２５に格納した模様データ中
の送り量データに従って、前記駆動回路２１を制御する
ようになっている。

本願では、上棚２８の回転速度が遅くなるにつれ、送り
用ステッピングモータ７６のステップ角を小さくする励
磁方式に段階的に切換える点に重点を有しているので、
この励磁方式の概略につき説明する。ステッピングモー
タは、固定子巻線に、ステップ状に変化する直流電流を
与え、この電流を順次切換えることにより、構造および
励磁方式で決まる一定の角度θずつステップ状の回転を
続行するものである。該モータの励磁方式には、モータ
の相数や、同時に励磁する相数に応じて種々の方式が知
られている。２相または３相のステッピングモータにつ
いて述べると、１相励磁力式は常に１つの相だけを励磁
するものであるが、回転子がステップする際の制動力が
ないため振動が大きく乱調を生じ易い。実際には１相ず
つ励磁することはなく、相隣り合う２相を同時に、また
３相を同時に励磁する等の方式が採用される。

例えば２相励磁力式は、Ａ相とＢ相との２つのコイルを
同時に励磁するもので、相切換え時も必ず他の１つの相
が励磁されているので、ステップ時のエネルギーが２つ
の巻線をＩｉ環し急速に消費されて制動が加えられる。

従って乱調が減じて、広い周波数範囲で使用し得る。ま
た隣接する２つの相の組合せで、順次次の相にシフトし
つつ励磁して行く方式を、２−２相励磁力式という。例
えば、時計廻りにＡ相、Ｂ相、Ｃ相、Ｄ相の４相を有す
るステッピングモータにおいて、Ａ相とＢ相の組→Ｂ相
とＣ相の組→Ｃ相とＤ相の組→Ｄ相とＡ相の組・・・の
順で励磁するのがこれである。

更に、１相励磁と２相励磁とを交互に組合わせた励磁方
式を、１−２相励磁力式という。例えば先の４相ステツ
ピングモータで、Ａ相とＢ相の組→Ｂ相単独→Ｂ相とＣ
相の組→Ｃ相単独・・・の如く、隣接する２つの相の励
磁と次の単独の相の励磁とを、順次シフトさせて行く方
式がこれである。またＡ相、Ｂ相に流す相電流を半分と
し、磁界の強さを半減させた中間ステップを加えること
によって、前記の１−２相励磁を更に２倍のステップと
したものをダブル１−２相励磁力式という。このように
、ステッピングモータの構造は同じでも、各相に流す電
流の順序を変えたり、相電流値のレベルを分割して各相
での磁界の強さを変化させる各種の励磁方式に採用する
ことにより、微小ステップ角を得ることができる。すな
わち記述の順序で、回転子のステップ角θが徐々に小さ
くなり。

ステップする際の回転子の慣性モーメントが減少して、
静粛な回転音となるが、回転速度もこの順序で低下する
ものである。

またステッピングモータの機械的構造と相数とで決まる
ステップ角θを電気的に細分割して駆動し、モータ軸の
振動や騒音その他始動・停止時のオーバシュート量を低
減させるマイクロステップ駆動（ミニステップ駆動）方
式による制御も可能である。

実施例の作用 次に、本実施例に係るミシンの布送り装置に関して、そ
の使用の実際を説明する。実施例では、送り用ステッピ
ングモータ７６の励磁方式を、上棚２８の回転速度に応
じて、■２−２相励磁方式、■１−２相励磁方式および
■ダブル１−２相励磁方式の何れかに段階的に切換える
ものする。

第３図のフローチャートにおいて、第１図に示す起動・
停止スイッチ１５が操作されて起動信号がＣＰＵ８６に
入力されると、ミシン１０での制御が開始され、ステッ
プ１で初期設定がなされる。

これによりＲＯＭ２５に格納した制御プログラムに従い
、ミシンモータ３６が駆動されて上軸２８が回転する。

ステップ２で、この上軸２８が回転中であるかを確認し
、否定（ＮＯ）であれば該ステップ２に戻って再確認す
ると共に、肯定（ＹＥＳ）であればステップ３に移行す
る。このステップ３で、前記速度検出器８４が検出して
いる上軸２８の回転速度が、例えば５００　Ｒ，Ｐ、Ｍ
、以上か否かを確認する。ここで回転速度が、５００　
Ｒ，Ｐ、Ｍ。

以上の比較的高速であると肯定（ＹＥＳ）されると。

ステップ６に移って２−２相励磁力式が選択される。

また、５００　Ｒ，Ｐ、Ｍ、以上ではない、として否定
（Ｎｏ）されると、次のステップ５に移行し、上軸２８
の回転速度が、例えば２００　Ｒ，Ｐ、Ｍ、以上か否か
を確認する。ここで回転速度が、２００Ｒ，Ｐ、Ｍ、以
上（でかつ５００　Ｒ，Ｐ、Ｍ、以下）の中速であると
肯定（ＹＥＳ）されると、ステップ７に移って１−２相
励磁力式が選択される。該ステップ５で、２００　Ｒ，
Ｐ、Ｍ、以上でない（すなわち２００　Ｒ，Ｐ、Ｍ、以
下の低速）トシテ否定（ＮＯ）されると、ステップ８に
移ってダブル１−２相励磁力式が選択される。

このように上軸２８の回転速度が、５００Ｒ，Ｐ、Ｍ、
以上の高速か、５００　Ｒ，Ｐ、Ｍ、以下で２０　ＯＲ
，Ｐ、Ｍ、以上の中速か、２０ＯＲ，Ｐ、Ｍ。

以下の低速か、によって送り用ステッピングモータ７６
の励磁方式が段階的に選択される。但し、前記位相検出
ｌ１１８８からの布送り指令が出るまで、該モータ７６
は駆動されず、ステップ３〜８までの動作が繰り返され
る。すなわち、前記何れかの励磁方式が選択された後に
、ステップ９で前記位相検出器８８から布送り指令が出
ているか、そのタイミングを確認する。このステップ９
で、布送り指令が否定（ＮＯ）されると、前記ステップ
３にまで戻って再確認を行ない、また布送り指令が肯定
（ＹＥＳ）されるとステップ１０に移行する。このステ
ップ１０では、その時点で選択されている励磁方式に従
い、第１図における駆動回路２１を介して送り用ステッ
ピングモータ７６を駆動する。

このとき前記駆動回路２１は、制御手段２９によリ、Ｒ
ＯＭ２５に格納されている送り量データに従った制御が
なされる。

すなわち、上軸２８の回転速度が１例えば５００　Ｒ，
Ｐ、Ｍ、以上の高速の場合は、加工布の送りもこれに見
合った大きい速度が要求される。そして本実施例によれ
ば、送り用ステッピングモータ７６の励磁方式として、
比較的高速で充分なトルクの得られる２−２相励磁力式
が選択されるので、先に述べた機械送りに近い操作感を
与えることができる。また上軸２８の回転速度が、５０
０Ｒ，Ｐ、Ｍ、以下で２０　ＯＲ，Ｐ、Ｍ、以上の中速
または２０ＯＲ，Ｐ、Ｍ、以下の低速では、加工布の送
りもその回転速度に見合った中・低速度でよい、そこで
実施例では、中速では１−２相励磁力式、低速ではダブ
ル１−２相励磁力式の如く、ステップ角が徐々に小さく
なる方式が選択される。従って。

上軸２８の回転速度に見合った速度で、加工布を送るこ
とができると共に、送り用ステッピングモータ７６が発
生する音も静粛に抑えることができる。

なお実施例では、ミシン上＃２８の回転速度が遅くなる
につれ、２−２相励磁力式→１−２相励磁方式→ダブル
１−２相励磁力式の順でこれを選択する場合を説明した
が、ステップ角を次第に小さくする励磁方式に段階的に
切換え得るものであれば、他の励磁方式であっても好適
に採用し得ることは勿論である。また速度検出器８４は
、ミシン上軸２８の回転速度を直接検出するものに関し
て説明したが、これ以外に、例えば該上軸２８と調時し
て回転する部材の回転速度を検出するようにしてもよい
。

発明の詳細 な説明した如く１本発明に係る布送り装置によれば、ス
テッピングモータによって布送り機構を直接駆動するよ
うにしたミシンにおいて、ミシン上軸の回転速度が遅く
なった場合は、送り用ステッピングモータにおける回転
子のステップ角が徐々に小さくなるモータ励磁方式に段
階的に切換えるものである。このステップ角が徐々に小
さくなる励磁方式では、ステップ時における回転子の慣
性モーメントが抑えられるので、回転が円滑でモータ音
を静粛に抑えることができる。また送り用ステッピング
モータの速度も、上軸の速度に同調して抑えられるので
、従来の如く上軸の速度が遅くなっても、加工布が大き
い速度で引張られるように送られることがない、従って
、在来の機械駆動式の布送りと近い感触で縫製をなし得
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が好適に実施されるミシンの制御系の
ブロック図、第２図は１本実施例に係るミシンの概略構
成図、第３図は、実施例に係るミシンにおけるフローチ
ャート図である。 ７６・・・送り用ステッピングモータ ８４・・・速度検出手段（速度検出器）８８・・・位相
検出手段（位相検出器）特許出願人　ブラザー工業株式
会社 出願人代理人　弁理士　山　本　喜　幾０・・・ミシン
　　　　２０・・・縫針１・・・送り駆動手段（駆動回
路） ２・・・針棒 ５・・・データ発生手段（ＲＯＭ） ８・・・上軸　　　　　２９・・・制御手段６・・・ミ
シンモータ　５４・・・送り機構ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、３　（後図面なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 縫針（２０）を備えミシンモータ（３６）による上軸（
   ２８）の駆動により上下に往復動される針棒（２２）と
   、前記針棒（２２）と略調時して加工布を所要の方向に
   移送する送り機構（５４）と、前記送り機構（５４）を
   駆動する送り用ステッピングモータ（７６）と、少くと
   も１つの縫目模様に関する送り量データを発生するデー
   タ発生手段（２５）と、前記データ発生手段（２５）か
   らの送り量データに基いて前記送り用ステッピングモー
   タ（７６）を駆動する送り駆動手段（２１）とを備えた
   ミシン（１０）において、 前記上軸（２８）またはその上軸（２８）と調時して回
   転する部材の回転速度を検出する速度検出手段（８４）
   と、 前記速度検出手段（８４）により検出された上軸（２８
   ）またはその上軸（２８）と調時して回転する部材の回
   転速度が遅くなるに従って、前記送り用ステッピングモ
   ータ（７６）のステップ角を小さくする励磁方式に段階
   的に切換えると共に、前記送り量データに従って前記送
   り駆動手段（２１）を制御する制御手段（２９）と を備えたことを特徴とするミシンの布送り装置。