JPH08196770A - ミシンの騒音制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ミシンの機械的強度を低下させることなく、
ミシンの上軸の回転や針棒の上下往復運動等により生じ
たミシンの騒音を能動的に低減するようにしたミシンの
騒音制御装置を提供することである。 【構成】 ミシン本体２０１の振動を検出する振動セン
サ２０２の信号と、騒音を検出するマイク２０４の信号
と、伝達関数記憶手段から読み出した伝達関数とに基づ
き、騒音マイク２０４の検出値が最小となるように、制
御部２２０が騒スピーカ２０３を制御する。このため、
前記スピーカ２０３から発生した制御音が前記騒音を打
ち消すように働き、依って、その騒音を能動的に低減す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ミシンの駆動によりそ
の上軸の回転や針棒の上下往復運動等により生じたミシ
ンの騒音を能動的に低減するようにしたミシンの騒音制
御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のミシンにおいては、ミシンの駆動
によって発生した騒音を低減するために、ミシンの運動
系機械部品の軽量化や回転系機械部品のバランスを取る
ことにより、振動等を減らし、騒音の静音化を図ってい
た。

【０００３】また、ミシンの騒音を予め検出蓄積し、そ
れと逆位相の波形を生成し、その逆位相の波形を用いて
ミシンの騒音を抑制するようにした簡易騒音制御装置も
提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ミシン
の運動系の軽量化を図ることは、運動系全体の機械的強
度を低下させることになるので、この方法には限界があ
り、それに伴って騒音の静音化にも限界がある。

【０００５】また、ミシンの回転系においては、各々の
部品が互いに複雑な相互運動を行っているので、ミシン
を静音化するように、そのバランスを取ることは非常に
困難である。

【０００６】さらに、前記の簡易騒音抑制装置によれ
ば、ミシンの高速回転によって生じた騒音に対し、それ
と正確に同振幅、逆位相の波形を生成することは非常に
困難である。また、実際には、ミシンの騒音に外乱の影
響及び騒音伝達系の時間遅れ等による影響を与えるた
め、その騒音に追従しながらその騒音を抑制することは
困難であると考えられる。

【０００７】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、ミシンの機械的強度を低下させ
ることなく、ミシンの上軸の回転や針棒の上下往復運動
等により生じたミシンの騒音を能動的に低減するように
したミシンの騒音制御装置を提供することを目的として
いる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のミシンの騒音制御装置は、ミシンの駆動に
よって発生する振動を検出する振動検出手段と、前記ミ
シンの駆動によって発生した騒音を検出する騒音検出手
段と、前記ミシンの駆動によって発生した騒音を打ち消
すための制御音を発生可能な制御音発生手段と、前記ミ
シンの機械系部品や電気系部品等の特性を示す伝達関数
を記憶する伝達関数記憶手段と、前記振動検出手段によ
って検出した信号と、前記騒音検出手段によって検出し
た信号と、前記伝達関数記憶手段から読み出した伝達関
数とに基づいて、前記騒音検出手段が検出する騒音が最
小となるように前記制御音発生手段を制御する制御手段
とを備えている。

【０００９】また、前記振動検出手段を、ミシン本体上
に設けることが望ましい。

【００１０】さらに、前記振動検出手段を前記ミシン本
体上の複数箇所に設置し、それ等振動検出手段の各信号
を同時に前記制御手段に入力するようにしてもよい。

【００１１】

【作用】前記の構成を有する本発明のミシンの騒音制御
装置によれば、ミシンの運転によって発生する振動が前
記振動信号検出手段によって検出されると共に、同運転
によって発生する騒音が騒音検出手段によって検出され
る。そして、前記振動検出手段が検出した信号と、前記
騒音検出手段が検出した信号と、前記伝達関数記憶手段
から読み出した伝達関数とに基づいて、前記制御手段
は、前記騒音検出手段が検出した騒音が最小となるよう
に、前記制御音発生手段を制御する。したがって、その
制御音発生手段から発生した制御音が前記ミシンの騒音
を打ち消すように働き、依って、その騒音を能動的に低
減させることができる。

【００１２】また、前記振動検出手段をミシン本体上に
設けることにより、そのミシン本体の振動を直に検出す
ることができる。この場合、直に検出した信号を前記制
御手段に入力するようにしているので、前記制御音発生
手段の制御をより確実なものとすることができる。

【００１３】さらに、前記振動検出手段を前記ミシン本
体上の複数箇所に設置して、それ等各振動検出手段の各
信号を同時に前記制御手段に入力することができる。こ
の場合、比較的大きな振動が発生する複数箇所に前記振
動検出手段を配置しておけば、それ等複数箇所の振動に
基づく騒音をミシン全体に亙って効率よく低減すること
ができる。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明を具体化した一実施例を図面
を参照して説明する。

【００１５】ミシンの騒音制御装置は、図１に示すよう
に、ミシン本体２０１の針棒の下方に対応するベッド部
分には、ミシン本体２０１から発生する騒音と相関のあ
る振動を検出するための振動検出手段としての振動検出
センサ２０２が設置されている。また、ミシン本体２０
１の近傍には、ミシンの駆動によって発生した騒音を検
出する騒音検出手段としての騒音検出マイク２０４と、
その騒音検出マイク２０４の近傍においてミシンの騒音
を打ち消すための制御音を発生する制御音発生手段とし
てのスピーカ２０３とが配置されている。それ等騒音検
出マイク２０４及びスピーカ２０３は、図１において便
宜上ミシン本体２０１から離れた位置に図示したが、実
際には、ミシン本体の特に大きな騒音が発生する部分、
例えば、針棒の近辺や釜機構の近辺等の空間において、
ミシン本体２０１に固定された支持部材（図示せず）上
に固定的に配置されている。

【００１６】制御部分は、主として、アンプ２０５、Ａ
／Ｄ変換部２０８、Ｄ／Ａ変換部２０９、高周波数成分
を除去するフィルタＬＰＦ２０７、直流成分を除去する
フィルタＨＰＦ２０６、適応フィルタ２１０及び制御部
２２０によって構成されている。その制御部２２０は、
本発明の制御手段を構成するものであって、所謂ＣＰＵ
によって構成されている。前記振動検出センサ２０２の
振動信号と、前記騒音検出マイク２０４の騒音信号と、
後記伝達関数とに基づき、前記騒音検出マイク２０４の
検出騒音を最小にするように、前記制御部２２０が適応
フィルタ２１０の係数を調整し、それらを適応フィルタ
２１０に伝送し、さらに、適応フィルタが制御音を発生
するスピーカ２０３に駆動制御信号を出力する。

【００１７】即ち、ミシン本体２０１の稼動時の振動信
号が振動検出センサ２０２で検出されると、その振動信
号はアンプ２０５、フィルタＨＰＦ２０６、フィルタＬ
ＰＦ２０７、Ａ／Ｄ変換部２０８を介して適応フィルタ
２１０及び制御部２２０にそれぞれ入力される。一方、
ミシンの騒音が騒音検出マイク２０４によって検出さ
れ、その騒音信号はアンプ２０５、フィルタＬＰＦ２０
７及びＡ／Ｄ変換部２０８を介して制御部２２０に入力
される。制御部２２０には、騒音検出マイク２０４から
制御音を発生するスピーカ２０３までの音響経路及び各
電気部品、アンプ２０５、Ａ／Ｄ変換部２０８、Ｄ／Ａ
変換部２０９、フィルタＬＰＦ２０７等の特性を考慮し
てこれらの特性を示す伝達関数を記憶している伝達関数
記憶手段としてのＲＡＭ（図示せず）を有し、このＲＡ
Ｍより呼び出された伝達関数と制御部２２０に入力され
た振動及び騒音検出信号に基づいて、制御部２２０が適
応フィルタ２１０に付与すべき制御信号を決定する。

【００１８】次に、振動検出センサ２０２によって検知
された振動信号は、アンプ２０５、フィルタＨＰＦ２０
６、フィルタＬＰＦ２０７及びＡ／Ｄ変換部２０８を介
して適応フィルタ２１０に入力され、その入力信号は制
御部２２０から与えられた伝達関数に基づいて所定の振
幅特性及び位相特性を有するデジタル信号に変換され
る。そのデジタル信号はＤ／Ａ変換部２０９、フィルタ
ＬＰＦ２０７及びアンプ２０５によりＤ／Ａ変換及び増
幅され、スピーカ２０３の駆動信号として印加され、ス
ピーカ２０３からはミシン本体２０１の稼動による騒音
を打ち消すための制御音が発生される。この結果、騒音
検出マイク２０４の設置位置の近傍においてミシン本体
２０１の稼動による騒音が減衰される。

【００１９】振動検出センサ２０２で検出された振動信
号からスピーカ２０３を駆動する制御音を合成するに
は、任意の特性を持たせることが容易という理由で、図
１の適応フィルタ２１０は図２のような有限インパルス
レスポンスフィルタ（ＦＩＲフィルタとも呼ぶ）によっ
て構成されている。入力信号x(n)３００は図１における
振動検出センサ２０２の振動信号、記号３０１は遅延要
素、記号３０３のw_0n, w_1n, w_2n, ・・・, w_Mnは図１の制
御部２２０から伝送される可変フィルタ係数、記号３０
２は加算機、記号３０６はフィルタのタップ数Ｍをそれ
ぞれ示している。即ち、適応フィルタ２１０の出力y(n)
３０５は次式で与えられる。

【００２０】

【数１】

【００２１】このような可変係数を逐次的に推定するた
めに、図１の制御部２２０が構成されている。図３は制
御部２２０の構成を示したものである。ここでは、図１
の振動検出センサ２０２で検出された振動信号x(n)が遅
延フィルタ４０２を通すことにより、リファレンス信号
c(n)が生成される。このリファレンス信号c(n)と騒音検
出マイク２０４の検出信号e(n)は適応アルゴリズム４０
１に入力され、次式で与えられるＬＭＳアルゴリズムと
いう適応式を用いて可変フィルタ係数w_1n, w_2n, ・・・, w
_Mnを更新していく。

【００２２】

【数２】

【００２３】上式のパラメータμはステップサイズと呼
ばれた定数であり、これはフィルタ係数W(n)の収束速度
と収束精度を左右するパラメータである。

【００２４】即ち、収束速度を追求するには、収束可能
な範囲にパラメータμを大きくすればよいが、収束後の
精度を考慮に入れると、パラメータμを総合的に選択す
る必要がある。特に、ミシンの往復回転運動による騒音
に対しては、短時間の間に騒音を抑えなければならない
ので、収束速度が要求されると考えられる。

【００２５】h₀, h₁, ・・・ h_pは電気回路，騒音検出セン
サ２０４及び制御音を発生するスピーカ２０３も含めた
騒音伝搬経路の伝達関数であり、これらは予め伝達関数
記憶部に記憶されている。

【００２６】以上のように、推定したフィルタ係数w_1n
w_2n ・・・ w_Mnを図２の適応フィルタ２１０に伝送して、
出力デジタル信号y(n)３０５を生成する。このデジタル
信号y(n)はＤ／Ａ変換部２０９、フィルタＬＰＦ２０７
及びアンプ２０５によりＤ／Ａ変換及び増幅され、スピ
ーカ２０３の駆動信号として印加され、スピーカ２０３
からはミシン本体２０１の稼動から生じた騒音検出マイ
ク２０４付近の騒音を打ち消すための制御音が発生され
る。

【００２７】図４には前記したミシンの騒音制御装置に
基づいて、実際のミシンの騒音を制御した結果を示して
いる。図４の点線と実線はそれぞれ３０００rpm回転時
の制御ＯＦＦと制御ＯＮの場合において、騒音検出マイ
ク２０４近傍で測定した騒音の周波数特性である。制御
の効果は十分に実証されたことが判る。

【００２８】このように、前記実施例のミシンの騒音制
御装置においては、従来から使用している部品を使用し
て構成されているので、ミシンの機械的強度を低下させ
ることなく、ミシンの回転により生じた騒音を能動的に
低減する騒音制御装置を提供することができるものであ
る。

【００２９】なお、前記実施例のミシンの騒音制御装置
においては、振動検出用の振動検出センサ２０２はミシ
ン本体下部のベッド部上に固定配置したが、可動式にし
てミシン本体上の任意位置に配置変更できるようにして
もよい。

【００３０】さらに、前記実施例のミシンの騒音制御装
置においては、振動検出センサ２０２はミシン本体２０
１上に１個だけ設けたが、この振動検出センサ２０２を
複数箇所に設置し、これらの出力となる振動信号を同時
に適応フィルタ２１０と制御部２２０に入力する構成と
してもよい。この場合、その複数の振動検出センサ２０
２をミシン本体２０１の特に発生振動の大きな部分に分
散設置することにより、騒音の低減をミシン本体全体に
亙ってきめ細かく制御することができ、これによって、
大きな騒音低減効果が得られる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のミシンの騒音制御装置によれば、ミシンを駆動し
たとき、振動及び騒音が発生するが、この振動を検出す
る振動検出手段の信号と、騒音を検出する騒音検出手段
の信号と、伝達関数記憶手段から読み出した伝達関数と
に基づいて、制御手段は、前記騒音検出手段が検出した
騒音が最小となるように、前記制御音発生手段を制御す
るようにしたので、その制御音発生手段から発生した制
御音が前記ミシンの騒音を打ち消すように働き、依っ
て、その騒音を能動的に低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ミシンの騒音制御装置の概要を示す構成図であ
る。

【図２】適応フィルタの構成図である。

【図３】ミシンの騒音制御装置の制御部の構成図であ
る。

【図４】実際のミシンの騒音制御の結果をグラフ形式に
よって示した図である。

【符号の説明】

２０１ ミシン本体 ２０２ 振動検出センサ ２０３ スピーカ ２０４ 騒音検出マイク ２１０ 適応フィルタ ２２０ 制御部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ミシンの駆動によって発生する振動を検
   出する振動検出手段と、 前記ミシンの駆動によって発生した騒音を検出する騒音
   検出手段と、 前記ミシンの駆動によって発生した騒音を打ち消すため
   の制御音を発生可能な制御音発生手段と、 前記ミシンの機械系部品や電気系部品等の特性を示す伝
   達関数を記憶する伝達関数記憶手段と、 前記振動検出手段によって検出した信号と、前記騒音検
   出手段によって検出した信号と、前記伝達関数記憶手段
   から読み出した伝達関数とに基づいて、前記騒音検出手
   段が検出する騒音が最小となるように前記制御音発生手
   段を制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とするミシンの騒音制御装置。
2. 【請求項２】 前記振動検出手段を、ミシン本体上に設
   けたことを特徴とする請求項１に記載のミシンの騒音制
   御装置。
3. 【請求項３】 前記振動検出手段を前記ミシン本体上の
   複数箇所に設置し、それ等振動検出手段の各信号を同時
   に前記制御手段に入力するようにしたことを特徴とする
   請求項１に記載のミシンの騒音制御装置。