ミシン
【課題】糸払いのミスを低減する。
【解決手段】糸切り装置と糸払い機構７０とそれらの制御手段１００とを備えるミシン１０において、縫い針１１の上下動と同じ周期で回転を行う駆動軸の軸角度の検出手段２２を備え、制御手段が、検出手段の検出に基づいて、糸切り装置により上糸が切断されるより先に初期位置から動作位置へのワイパの前進動作が行われるように駆動手段７３を制御することを特徴とする。
【解決手段】糸切り装置と糸払い機構７０とそれらの制御手段１００とを備えるミシン１０において、縫い針１１の上下動と同じ周期で回転を行う駆動軸の軸角度の検出手段２２を備え、制御手段が、検出手段の検出に基づいて、糸切り装置により上糸が切断されるより先に初期位置から動作位置へのワイパの前進動作が行われるように駆動手段７３を制御することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切断後の上糸を払うワイパを備えるミシンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のミシンは、針板の下方において上糸の切断を行う糸切り装置と、上糸の切断後に糸払いを行って切断後の上糸の端部を布地の上方に引き出すためのワイパ装置を備えている（例えば、特許文献１参照）。
このワイパ装置は、フック状の屈曲部を有するワイパと、糸払い動作の駆動源である糸払いソレノイドとを備えており、縫い針が針板より上方に位置する時にワイパの先端の屈曲部が縫い針の上下動経路を横切るように往復動作を行うことにより、ワイパの先端の屈曲部が上糸を捕捉して引き出しを行っていた。糸払いソレノイドは、常時、バネ圧を受けてプランジャが一定方向に押圧保持されており、ワイパ駆動時には動作電流がONされてバネ圧に抗してプランジャを作動させ、ワイパをその初期位置から動作位置まで前進回動させる。この時、ワイパは、縫い針の上下動経路を通過するが、ワイパの先端の屈曲部は、上糸をワイパ先端の屈曲部の側方に逃がして捕捉することなく通過する。そして、糸払いソレノイドの動作電流がOFFされるとバネ圧によりプランジャが元の位置に戻され、これに伴い、ワイパも動作位置から後退回動して元の初期位置に戻される。この時もワイパの先端の屈曲部は針上下動経路を通過することとなるが、その際には、上糸を捕捉して布地から引き抜く糸払い動作を実行する。即ち、ワイパの先端の屈曲部は、その形状が方向性を持っており、前進回動時には上糸をワイパ先端の屈曲部の側方に逃がして捕捉せず、後退回動時に捕捉可能な形状となっている。
【０００３】
さらに、上記ワイパと糸切り装置との動作タイミングについて説明する。糸切り装置は、縫製の駆動源となるミシンモータにより回転を行う溝カムと、溝カムに切断動作の伝達機構が係合することにより往復回動を行う動メスと、溝カムと伝達機構の係合動作を付与する糸切りソレノイドとから主に構成されている。かかる糸切り装置の動メスは、前進回動時に切断する糸と切断しない糸との振り分け動作を行い、後退回動時に振り分けた切断対象となる糸のみを切断する。
ミシンの主軸には、糸切り装置の伝達機構が溝カムに係合するための適正なタイミングを検出する下位置検出器と上位置検出器とが設けられている。そして、下位置検出器の検出信号により糸切りソレノイドが駆動して溝カムとの係合を行い、溝カムの溝形状に従って動メスが往復回動の動作を行って上糸を切断する。
また、上位置検出器は、糸切り装置の切断終了後のタイミングで所定の信号出力を行い、上位置検出器の検出信号により、糸払いソレノイドが駆動を開始してワイパが往復回動を行い、糸払い動作が実行される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５６−１５１０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のミシンでは、糸切り装置による糸切断の完了後にワイパが駆動を開始して糸払い動作を実行する。このため、ワイパの前進回動時に上糸を横に逃がして通過する際に、上糸は既に切断されて上糸と下糸は絡んでおらず糸張力が生じない状態であるため、ワイパによって横に逃がされて弛んだままの状態となり、ワイパが後退回動した時にワイパの屈曲部が上糸を捕捉することができず、糸払い動作を失敗する場合があるという問題が生じていた。特に、薄い布地や滑りのよい布地の場合には切断後の上糸は布地による抵抗が少ないため保持されにくいので、上記の問題が生じやすかった。
また、上記のミシンは、糸切り装置による糸切断の完了後にワイパが往復回動動作を行うので、糸切りの実行後、糸払いソレノイドの動作電流がＯＮされることによるワイパの前進回動と、糸払いソレノイドがＯＦＦされることによるワイパの後退回動の二つの動作完了を待ってから次の縫製を開始することが必要となり、作業効率の低下を生じるという問題も生じていた。
【０００６】
本発明は、ワイパによる糸払い動作をより確実に行うことを可能とすることをその目的とし、さらには、連続の縫製をより迅速に行うことを可能とすることをさらなる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、信号に基づいて所定時期に動作し上糸を切断する糸切り装置と、前記糸切り装置に前記信号を発生する操作入力手段と、初期位置から動作位置までの前後の往復動作を行うワイパとその駆動手段とを備え、前記ワイパの前記動作位置から前記初期位置への復帰動作時に縫い針から被縫製物に渡る上糸を払って被縫製物から引き抜く糸払い機構と、前記糸払い機構の駆動手段を制御する制御手段と、縫い針の上下動に同期回転する駆動軸の所定の軸角度を検出する検出手段とを備えるミシンにおいて、前記操作入力手段による前記糸切り装置への前記信号の発生後、前記制御手段が、前記検出手段の検出に基づいて、前記糸切り装置により上糸が切断される前に前記初期位置から前記動作位置への前記ワイパの前進動作が行われるように前記駆動手段を制御することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記制御手段は、前記縫い針と針板の間を前記ワイパの屈曲部が通過可能となる所定の駆動軸の軸角度となってから、前記初期位置から前記動作位置への前記ワイパの前進回動動作が行われるように前記駆動手段を制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記検出手段は、前記糸切り装置の動作開始を規定する下位置信号を予め定めた駆動軸の軸角度で出力する針位置検出器と、前記駆動軸の角度変化を検出する角度検出器又は時間を計時する計時手段とを有し、前記制御手段は、前記針位置検出器の下位置信号を検出してから、前記角度検出器による規定の角度変化の検出又は前記計時手段による規定の経過時間を計時すると、前記ワイパの前進動作が行われるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明は、糸切り装置により上糸が切断されるより前にワイパの前進回動動作を行うので、当該ワイパの前進回動時にワイパの屈曲部が上糸を逸らすように通過した場合でも、上糸と下糸が絡んでいる状態のため糸張力により上糸は逃がされた状態から元の位置に戻り、後退回動する際にワイパの屈曲部が上糸を確実に捕捉することが可能となり、糸払いの動作をより確実に行うことが可能となる。
また、上糸が切断されるより前にワイパの前進動作が行われているので、上糸の切断後にワイパの前進回動動作と後退回動動作とを行う従来のミシンに比べて、本願のミシンの場合は上糸の切断後は後退回動動作の完了のみを待つだけで次の縫製作業に入ることができ、待ち時間を低減して連続する縫製作業の迅速化を図ることが可能となる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、縫い針の下方と針板の間をワイパの屈曲部が通過可能となる所定の駆動軸の軸角度以降にワイパの前進動作が行われるので、縫い針の影響を受けることなく確実なワイパ動作を実現することが可能となる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、検出手段として、針位置検出器と角度検出器又は計時手段を組み合わせて使用するので、アブソリュート型エンコーダのような高度な検出装置を用いることなく簡易な構成により正確にワイパの制御を行うことが可能となる。
また、基準となる針位置検出器による下位置信号からワイパの動作開始までのタイミングを適宜変更して調整することが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態である本縫いミシンの全体構成を示す斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は糸払い機構を布送り方向上流側から見た正面図、図２（Ｂ）は布送り方向下流側から見た背面図である。
【図３】ミシンの制御系を示すブロックである。
【図４】糸切り制御実行時の各部のタイミングチャートである。
【図５】糸切り制御の際における各部の動作タイミングと主軸角度との関係を示す説明図である。
【図６】ソレノイドに対する駆動電流の通電からの経過時間の変化を示す線図である。
【図７】比較例における糸切り制御実行時の各部のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて詳しく説明する。図１は本実施形態である本縫いミシン１０の全体構成を示す斜視図である。なお、以下の説明では、後述する縫い針１１が上下動を行う方向をＺ軸方向（上下方向）とし、これと直交するミシンアーム部の長手方向をＹ軸方向（前後方向）とし、Ｚ軸方向とＹ軸方向の両方に直交する方向をＸ軸方向（左右方向）とし、Ｘ軸方向とＹ軸方向とはいずれも水平であるものとする。
【００１５】
（実施の形態の全体構成）
図１に示すように、本縫いミシン１０（以下、ミシン１０）は、全体構成を支持するミシンフレーム２と、縫い針１１を保持する針棒１２を上下動させる針駆動手段たる針上下動機構（図示略）と、上糸に張力を付与する糸調子装置５０と、上糸を切断する図示しない糸切り装置と、縫い針１１の上下動経路を横切るワイパ７１を有する糸払い手段たる糸払い機構７０と、布移動手段３０の動作制御を行う制御手段としての制御部１００とを主に備えている。
【００１６】
（ミシンフレーム）
ミシンフレーム２は、外形が側面視にて略コ字状を呈している。このミシンフレーム２は、該ミシンフレーム２の上部をなし前後方向に延びるミシンアーム部２ａと、ミシンフレーム２の下部をなし前後方向に延びるミシンベッド部２ｂと、ミシンアーム部２ａとミシンベッド部２ｂとを連結する縦胴部２ｃとを備えている。
【００１７】
また、ミシンフレーム２内にはＹ軸方向に沿って延在する図示しない駆動軸としての主軸及び下軸を備えている。
主軸は、ミシンアーム部２ａの内部に配設されるとともにその一端（後端）がミシンモータ５により回転駆動される。また、主軸は、図示しないタイミングベルトを介して下軸と連結されており、主軸が回転すると、主軸の動力が下軸側へ伝達され、下軸が回転するようになっている。
下軸（図示省略）はミシンベッド部２ｂの内部に配されている。下軸の前端には、図示しない釜が設けられており、釜に回転力の伝達を行う。そして、主軸とともに下軸が回動すると、縫い針１１と釜（図示省略）との協働により縫い目が形成されるようになっている。
なお、ミシンモータ５、主軸（図示省略）、針棒１２、縫い針１１、下軸（図示省略）、釜（図示省略）等の接続構成は従来公知のものと同様であるため、ここでは詳述しない。
また、ミシンベッド部２ｂの上面における縫い針１１の上下動位置には針板１３が装備されている。この針板１３には縫い針１１が挿入される針穴が形成されており、針板１３の下側には前述した釜が配置され、針板１３と釜の間には後述する糸切り装置の動メスが配置されている。
【００１８】
（針上下動機構）
ミシンアーム部２ａには、針駆動機構が内蔵されている。すなわち、主軸の前端にはミシンアーム部２ａの先端の内部から下方側に突出される針棒１２が具備されており、針棒１２の下端には図２に示すように縫い針１１が設けられている。そして、図示しない偏心カムやクランクロッド等を介して主軸の回転が往復の上下動に変換されて伝達され、針棒１２がＺ軸方向に上下動を行うことで、縫い針１１が針板１３上の布地に対して針落ちを行うようになっている。
【００１９】
また、ミシンアーム部２ａには、針棒１２に隣接して布押さえ１４が設けられている。この布押さえ１４は、上下動可能に支持されており、下降時には針板１３上の布地を上方から押さえ付け、上昇時には布地を解放するようになっている。そして、この布押さえ１４は、押さえ上げソレノイド１５により上下動動作が付与される、
【００２０】
（糸切り装置）
また、ミシン１０は、縫製動作終了時に操作入力手段による上糸切断の指示信号を受けると上糸の切断を行う糸切り装置を備えている。
この糸切り装置は、針板１３の下側に設けられた回動可能な動メスと、固定メスと、動メスに回動動作を付与する動力伝達機構とから構成される。動力伝達機構は、下軸により回転する溝カムと、溝カムに形成されたカム溝に対して係合と非係合の状態を切り替え可能なカムコロ（従節）と、カムコロを保持し、カム溝に従ってカムコロが移動することにより回動動作を行うカム腕と、カム腕から動メスに往復の回動動作を伝達する伝達部材と、カムコロを溝カムの入り口に案内してカム溝に係合させる糸切りソレノイド１６とを備えている。
上記溝カムは、主軸及び下軸の位相が一定の範囲の時にカムコロが挿入可能であり、糸切りソレノイド１６は、上記位相のタイミングで駆動するよう制御部１００に制御され、カムコロを係合させる。
【００２１】
また、動メスは、針板水平方向に沿って針穴の真下を通過するように前後に往復回動を行い、前進回動時に切断対象となる糸のみの選り分けを行い、後退回動時に糸の切断を行うようになっている。
【００２２】
（糸払い機構）
図２（Ａ）は糸払い機構７０を布送り方向（Ｘ軸方向）上流側から見た正面図、図２（Ｂ）は布送り方向下流側から見た背面図である。
図示のように、糸払い機構７０は、縫い針１１の下方でその上下動経路を横切って往復回動を行うワイパ７１と、ワイパ先端に設けられた屈曲部７６と、ワイパ７１を保持する回動腕７２と、ワイパ７１の駆動源となる糸払いソレノイド７３と、糸払いソレノイド７３により回動を行うベルクランク７４と、ベルクランク７４と回動腕７２とを連結するリンク体７５とを備えている。
【００２３】
糸払いソレノイド７３は、そのプランジャが通常は内部に後退した状態を維持するよう内部のバネにより保持されており、駆動電流が流されるとプランジャがバネに抗して下方に突出する。かかるプランジャの上下動作をベルクランク７４とリンク体７５と回動腕７２とが回動動作に変換してワイパ７１に伝えている。
【００２４】
糸払いソレノイド７３の非通電時にはプランジャが後退しているので、ワイパ７１は、その屈曲部７６が縫い針よりも離間した位置にあり（初期位置とする、図２において二点鎖線で表示）、糸払いソレノイド７３のプランジャが突出した時にはワイパ７１の屈曲部７６は縫い針１１の上下動経路に向かって回動し、縫い針１１と針板１３の間を通過して縫い針近傍の所定の位置まで回動する（動作位置とする、図２において実線で表示）。
そして、糸払い動作の実行時には、糸払いソレノイド７３に駆動電流をONしてワイパ７１を初期位置から動作位置まで前進回動させ（図２の点線矢印）、その後、糸払いソレノイド７３への駆動電流をOFFして動作位置から初期位置に後退回動させる（図２の実線矢印）。
【００２５】
ワイパ７１の先端の屈曲部７６は略Ｕ字のフック形状に形成されており、屈曲部内側には糸捕捉部７６ａ、屈曲部外側には糸逃がし部７６ｂが形成されている。ワイパ７１の前進回動時には、ワイパの先端の屈曲部外側である糸逃がし部７６ｂ側が縫い針１１の上下動経路に向かって前進移動する。これにより、縫い針１１の上下動経路を通過する際にはワイパ７１の先端の屈曲部外側である糸逃がし部７６ｂが上糸に接触し、上糸は屈曲部７６に捕捉されることなくワイパ回動半径方向の外側に逃がされることとなる。また、ワイパ７１後退回動時には、ワイパ先端の屈曲部内側である糸捕捉部７６ａ側が縫い針１1上下方向に向かって後退移動するのでその屈曲部内側である糸捕捉部７６ａに上糸が捕捉され、布地から引き出されることとなる。
【００２６】
（ミシンの制御系）
図３は上記ミシン１０の制御系を示すブロックである。
図示のように、ミシン１０の制御部１００は、ミシンの各部に対する制御を実行するＣＰＵ１０１と、各種の制御に関する設定データや実行プログラムを記憶するメモリ１０２とを備えている。
また、制御部１００には、ミシンモータ５、糸切りソレノイド１６、糸払いソレノイド７３、押さえ上げソレノイド１５がそれぞれ図示しない駆動回路を介して接続されている。
さらに、制御部１００には、主軸が所定の角度範囲にあるときにONとOFFとが切り替わる下位置信号と上位置信号とを出力する針位置検出器２１と、ミシンモータ５の出力軸の軸角度を検出する角度センサ２２と、オペレータが糸切りの実行を指示入力する操作入力手段である糸切りスイッチ２３と、縫製の開始又は停止とミシン回転数を入力するペダル２４と、縫製における各種の設定を入力する操作パネル２５とが図示しないインターフェイスを介して接続されている。
【００２７】
針位置検出器２１は、前述した主軸に固定して設けられた遮蔽板により主軸が所定角度の範囲にある場合に受光が遮蔽される受光センサとからなる。
かかる針位置検出器２１は、遮蔽板と受光センサを二組備え、これにより、主軸が所定の角度範囲になると下位置信号がOFFからONとなり、また、主軸が他の所定の角度範囲になると上位置信号がOFFからONとなるようになっている。
【００２８】
角度センサ２２は、周期的に変化する縫い針の位相又は主軸角度を検出する。即ち、この角度センサ２２は、エンコーダであり、ミシンモータ５の出力軸の回転角度の変化量に応じてパルス信号を出力する。制御部１００は、かかるパルス信号をカウントするカウンタ１０３を備えている。そして、制御部１００は、このカウンタ１０３によるカウント値と、ミシンモータ５の出力軸からミシンの主軸に対する減速比とから主軸の軸角度を算出するようになっている。なお、カウンタ１０３は、ミシンの主軸一回転分のカウントを行うとカウント値がリセットされるようになっている。
なお、かかる角度センサ２２と針位置検出器２１とが協働して、「縫い針の上下動と同じ周期で回転を行う駆動軸の軸角度の検出手段」として機能することとなる。
【００２９】
ペダル２４は、オペレータの踏み込み操作による踏み込み量に応じたミシンの回転速度信号を制御部１００に入力する。かかる回転速度信号に応じて制御部１００では、ミシンモータ５の速度制御を実行する。
また、糸切りスイッチ２３は、オペレータからの入力操作により糸切り信号を制御部１００に入力する。この糸切り信号によって、制御部１００は、後述する糸切り制御を開始する。
また、操作パネル２５は、制御部１００に対して各種の設定入力を行い、制御部１００は、メモリ１０２にそれらの設定データを記憶する。
【００３０】
（糸切り制御）
図４は糸切り制御実行時の各部のタイミングチャートであり、図５は糸切り制御の際における各部の動作タイミングと主軸角度との関係を示す説明図である。
上記ＣＰＵ１０１はメモリ１０２内の制御プログラムを実行することにより、下記のタイミングチャートに従った動作制御を実行するようになっている。
まず、糸切りスイッチ２３による糸切り信号を検出すると（図４：Ｔ１）、ＣＰＵ１０１は、ミシンモータ５の減速制御を開始する。そして、ミシンモータ５が糸切り可能な速度まで減速し且つ下位置検出信号がOFFからONに切り替わったか否かを判定し、両方の条件を満たすことにより（図４：Ｔ２）、ＣＰＵ１０１は、糸切りソレノイド１６を駆動させる。これにより、糸切り装置では、カムコロが溝カムに係合する。従って、カムコロが主軸の回転に伴い徐々に溝カムの溝内を移動し、動メスが徐々に往復回動動作を開始する。
【００３１】
図４において、Ｔ４は溝カムにより設定された糸切断タイミングである。この糸切断タイミングは、おおよそ、主軸角度0°から目標停止位置までの間に設定されている。
このミシン１０では、糸切断タイミングＴ４よりも先にワイパ７１が前進回動を行うように糸払いソレノイド７３の駆動開始のタイミングＴ３が設定されていることを特徴としている。
また、ワイパ７１の回動の際には、縫い針１１が針板１３よりも上方であってワイパ７１が通過可能な高さより上に位置することが必須となる。
従って、図５に示すように、縫い針上昇時におけるワイパ７１の通過が可能な針高さの下限高さとなる主軸角度から糸切断が行われる主軸角度までの主軸角度範囲Ｈｓの範囲内でワイパ７１が前進回動を行えば良いこととなる。
【００３２】
ここで、糸払いソレノイド７３の駆動開始のタイミングＴ３の設定範囲について補足的に説明する。
ソレノイドは一般に、図６に示すように、駆動電流が流されると、移動動作を行うために必要な出力を得られる値まで電流が立ち上がるのにＮ１の時間を要し、Ｎ１からＮ２の間でプランジャが移動動作を行い、Ｎ２からＮ３の間で動作位置を保持し、Ｎ３でOFFされてプランジャが元の位置に戻される。
従って、糸払いソレノイド７３に駆動電流を流しても、ワイパ７１が縫い針１１と針板１３の間を通過するまでには、Ｎ１の遅れが生じることとなる（厳密にはＮ１とＮ２の間の値の遅れも生じるがその誤差はＮ１に比べて十分に小さいのでＮ１と見なして説明する）。
さらに、ソレノイドには、その遅れＮ１がソレノイドの温度変化と供給電圧の変化とにより影響を受けるという性質がある。即ち、ソレノイドの温度が高くなると、遅れＮ１は大きくなり、また、供給電圧が低下すると、やはり遅れ時間Ｎ１が大きくなるという性質がある。
従って、ミシンの使用環境温度及び使用時に生じうる低下電圧値（電圧の低下は使用環境が電力を消費する機材が多数存在する状況において、機材の稼働数が多くなる場合等に生じる）に基づく遅れ時間Ｎ１を考慮して、糸払いソレノイド７３の駆動開始のタイミングＴ３が設定される。仮に、求められた遅れ時間Ｎ１に相当する主軸角度変化をθｎ１とすると、前述したワイパ７１が前進回動を開始すべき主軸角度範囲Ｈｓの全体を主軸回転方向上流側にθｎ１だけオフセットした主軸角度範囲Ｈａｓの範囲内で糸払いソレノイド７３の駆動電流の通電を開始すればよい。
【００３３】
なお、ワイパ７１が前進回動を開始すべき主軸角度範囲Ｈｓは、ミシンの仕様により決まっているので、予めメモリ１０２内に登録されている。
また、遅れ時間Ｎ１に相当する主軸角度変化θｎ１と糸払いソレノイド７３の駆動電流の通電を開始するタイミング（主軸角度）Ｔ３の値は操作パネル２５から設定することが可能となっており、設定されるとメモリ１０２内に記録される。
【００３４】
なお、制御部１００については、糸払いソレノイド７３の駆動電流の通電を開始するタイミングＴ３の設定入力時において、予め適正範囲である主軸角度範囲ＨａｓをＨｓとθｎ１の設定値から算出し、操作パネル２５から入力されるＴ３の値が、主軸角度範囲Ｈａｓの範囲内であるか否かを判定する機能を有する構成としても良い。
またさらには、判定結果が範囲外となる場合にはその旨を報知したり、主軸角度範囲Ｈａｓ外の設定入力を拒否する機能を有する構成としても良い。
【００３５】
糸切り制御に説明を戻すと、図４に示すように、糸切りソレノイド１６が駆動されるとＣＰＵ１０１は、角度センサ２２の検出に基づくカウンタの値から現在の主軸角度を算出し、上記のようにして定められた糸払いソレノイド７３の駆動開始タイミングＴ３の到達を監視する。
そして、主軸角度がＴ３に到達すると、ＣＰＵ１０１は、糸払いソレノイド７３の駆動電流をONしてワイパ７１の前進回動を実行させる。この時点では、動メスはまだ上糸を切断していないので、ワイパ７１の前進回動により糸逃がし部７６ｂが上糸を横に押し退けても、上糸と下糸が絡んでいるため上糸はその張力によって縫い針１１の上下動位置に復帰することができる。
その後、糸払いソレノイド７３は、ワイパ７１を動作位置で保持し、主軸角度Ｔ４を経て動メスにより上糸が切断される。
【００３６】
そして、ＣＰＵ１０１は、針位置検出器２１における上位置検出信号を監視して、OFFからONに切り替わると（図４：Ｔ５）、ミシンモータ５の停止判定を開始する。かかる停止判定は、角度センサ２２のカウント１０３によるカウントアップの停止状態から検出する。
【００３７】
さらに、ＣＰＵ１０１は、停止判定と並行して、角度センサ２２の出力から、糸切り終了角度に到達したか否かの判定を行い、到達すると（図４：Ｔ６）、糸切りソレノイド１６及び糸払いソレノイド７３の駆動電流をOFFする。
この時点では、糸切り装置のカムコロは溝カムの溝の出口まで移動しているので、糸切りソレノイド１６のOFFにより、溝カムを離れて初期位置に戻される。
また、ワイパ７１は、糸払いソレノイド７３のOFFにより動作位置から初期位置に向かって後退回動を行う。この時点では、既に切断タイミングとなる主軸角度Ｔ４は通過しているので上糸は切断されており、上糸はワイパ７１の糸捕捉部７６aに捕捉されて払われ、布地から上糸が抜き取られることとなる。
【００３８】
なお、糸払いソレノイド７３の駆動電流をOFFする主軸角度Ｔ６は、上糸を切断する主軸角度Ｔ４を通過し、且つ、縫い針１１と針板１３の間をワイパ７１の通過が可能な針高さとなる主軸角度の範囲内であれば良い。また、この主軸角度Ｔ６の場合には、ソレノイドをOFFすればよいので、前述した主軸角度Ｔ３の場合のように、ソレノイドに駆動電流が流されてから、移動動作をするために必要な出力の電流が立ち上がるまでに要する時間を考慮する必要はない。
【００３９】
その後、停止判定によりミシンモータ５の停止が検出され、さらに、予め定められた所定の待ち時間が経過すると、押さえ上げソレノイド１５がONされ（縫製中はＯＦＦ）、布地が保持状態から解放されて、糸切り制御が終了となる。
【００４０】
（実施形態の効果説明）
ここで、図７に示す比較例の糸切り制御と上記ミシン１０における糸切り制御とを比較して、その技術的効果を説明する。
この比較例では、角度センサを使用せず、針位置検出器の上下の位置信号の検出と検出からの経過時間から各部の制御を行うものである。
即ち、糸切りスイッチ２３の糸切り信号を受信し（図７：Ｔ０１）、下位置検出信号ONにより糸切りソレノイド１６がONされる（図７：Ｔ０２）までは上記ミシン１０と同一であり、その後、溝カムに規定された主軸角度Ｔ０３で糸の切断が実行される。
そして、上位置検出信号ONが検出されると（図７：Ｔ０４）、予め設定された所定時間の経過を待ってから糸切りソレノイド１６がOFFされ、同時に糸払いソレノイド７３がONされる（図７：Ｔ０５）。これによりワイパ７１は前進回動を行う。
さらに、糸払いソレノイド７３がONされてから予め設定された所定時間の経過を待ってから、糸払いソレノイド７３をOFFする（図７：Ｔ０６）。これにより、ワイパ７１は後退回動を行い、上糸の糸払いを実行する。
そして、糸払いソレノイド７３がOFFされてから予め設定された所定時間の経過を待ってから、押さえ上げソレノイド１５をONして（図７：Ｔ０７）、布地を解放して糸切り制御が終了する。
【００４１】
上述のように、比較例では、上糸の切断が完全に終わったタイミングで糸払いソレノイド７３をONするので、ワイパの前進回動時に切断された上糸にワイパ７１の糸逃がし部７６ｂが触すると、上糸と下糸が絡んでいないため張力が発生せず上糸が縫い針１１の上下動経路位置から逃げて撓んだままとなりやすく、後退回動時にワイパ７１の糸捕捉部７６ａが上糸を捕捉できずに糸払いがうまく行えない状態を発生しやすい。特に、薄布や滑りやすい布の縫製時には、上糸が布を貫通する際の摩擦抵抗が低いため切断された上糸が布から引き出され易く、糸逃がし部７６ｂの接触による上糸の撓みがより顕著となる。
一方、ミシン１０の糸切り制御の場合には、ワイパ７１の前進回動時には上糸がまだ切断されていないので、上糸と下糸が絡んだ状態のため張力を維持し、ワイパ７１から逃げたとしてもすぐに元の縫い針１１の上下動経路位置に戻ることができる。従って、ワイパ７１の後退回動時には上糸がワイパ７１の糸捕捉部７６ａに捕捉されて、より確実に糸払いを実行することが可能である。
【００４２】
また、糸切り制御の所要時間について比較すると、比較例の場合には、上糸の切断（Ｔ０３）、上位置信号ONが検出されてから（Ｔ０４）、糸払いソレノイド７３のONによるワイパの前進回動とOFFによる後退回動とが行われるので、これら二つの動作の完了を待ってから押さえ上げにより糸切り制御の完了となる。
一方、ミシン１０の糸切り制御の場合には、上糸の切断（Ｔ４）より前の時点で既に糸払いソレノイド７３がONされており、上糸の切断（Ｔ４）以降は、糸払いソレノイド７３のOFFによる後退回動のみが行われてから押さえ上げにより糸切り制御の完了となる。
従って、上糸の切断後の糸払い動作時間は短縮されるため、次の縫製をすぐに開始することが可能となり。作業効率の向上を図ることが可能となる。
【００４３】
（その他）
なお、上記実施形態では本縫いミシンを例示したが、ミシンの種類はこれに限定されるものではなく、縫い針下方をワイパの往復動作で払うものであれば他の形式のミシンにも発明の特徴を適用することは可能である。
【００４４】
また、ミシン１０は、針位置検出器２１と角度センサ２２とを備えているが、針位置検出器２１で検出する主軸角度をメモリ内に記憶しておけば、全て角度センサ２２によって検出することが可能であり、その場合には、角度センサ２２のみを搭載する構成としても良い。その場合は、角度センサ２２のみが「主軸角度の検出手段」として機能することとなる。
また、角度センサ２２は、主軸又は下軸に設けてそれらの角度を直接的に検出する構成としても良い。
【００４５】
また、上記ミシン１０では、主軸の３６０°全ての角度を検出可能な角度センサ２２により糸払いソレノイド７３のONとOFFのタイミングを検出しているが、ソレノイド７３の好適なONとOFFのタイミングが予め分かっている場合には、針位置検出器２１のような所定の主軸角度のみを検出可能な検出手段を用いて糸払いソレノイド７３のONとOFFのタイミングを検出してもよい。その場合は、針位置検出器２１のみが「主軸角度の検出手段」として機能することとなる。
【００４６】
（糸切り制御の他の例）
図４に示す糸切り制御の例では、糸切りスイッチ２３による糸切り信号の検出後（Ｔ１）、ミシンモータ５が所定速度まで減速し且つ下位置検出信号がONに切り替わった後に（Ｔ２）、糸切りソレノイド１６を駆動させ、糸切り装置のカムを動作させて動メスによる往復回動動作を開始させる。そして、動メスが上糸を切断するタイミングは、カムの溝形状により一定の主軸角度となるタイミングＴ４で実行されるようになっている。従って、Ｔ４より前となる所定の主軸角度のタイミングＴ３を角度センサ２２で検出し、糸払いソレノイド７３の駆動を開始する制御を行っている。
しかしながら、下位置検出信号がONに切り替わってから所定の主軸角度のタイミングＴ３に達するまでの経過時間は、常にほぼ一定であるため、タイミングＴ３の検出は角度センサ２２に替えて、例えば、時間を計測するためのタイマにより検出しても良い。
即ち、制御装置１００にタイマを設け、下位置検出信号のONが検出されると、タイマにより計時を開始し、Ｔ２からＴ３に到達するまでの所定時間が計時されると、ＣＰＵ１０１は糸払いソレノイド７３の駆動電流をONしてワイパ７１の前進回動を実行させる。
これにより、動メスが上糸を切断する前にワイパ７１を動作位置に前進回動させることができる。
【００４７】
また、図４に示す糸切り制御の例では、上位置検出信号のONを検出すると（Ｔ５）、ＣＰＵ１０１は、糸切り終了角度の到達を角度センサ２２で検出してから（Ｔ６）、糸払いソレノイド７３の駆動電流をOFFしているが、これも、角度センサ２２に替えて、所定時間の経過を待ってから糸払いソレノイド７３の駆動電流をOFFするように制御しても良い。
即ち、上位置検出信号のONの検出から糸切り終了角度の到達までの経過時間もだいたい一定であることから、ＣＰＵ１０１は、上位置検出信号のONを検出すると、タイマにより計時を開始し、前記経過時間が計時されると、ＣＰＵ１０１は糸払いソレノイド７３の駆動電流をOFFしてワイパ７１後退回動を実行させる。
このように、糸払いソレノイド７３のONとOFFのタイミングを時間の計時に、基づいて行うことにより、角度センサ２２を不要としつつ、当該角度センサ２２を用いる場合と同様の動作制御を実現することが可能である。
【００４８】
なお、糸払いソレノイド７３をONする計時タイミングＴ３の時間は、予めメモリ１０２に記憶させておく必要があるが、そのタイミングは、縫い針１１と針板１３との間をワイパ７１が通過可能であって、温度変化及び供給電圧の低下によるソレノイドの動作遅れを考慮したタイミングとすることが望ましい。
【符号の説明】
【００４９】
１０ ミシン
１１ 縫い針
１２ 針棒
１３ 針板
７０ 糸払い機構
７１ ワイパ
７３ 糸払いソレノイド（駆動手段）
１００ 制御部（制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切断後の上糸を払うワイパを備えるミシンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のミシンは、針板の下方において上糸の切断を行う糸切り装置と、上糸の切断後に糸払いを行って切断後の上糸の端部を布地の上方に引き出すためのワイパ装置を備えている（例えば、特許文献１参照）。
このワイパ装置は、フック状の屈曲部を有するワイパと、糸払い動作の駆動源である糸払いソレノイドとを備えており、縫い針が針板より上方に位置する時にワイパの先端の屈曲部が縫い針の上下動経路を横切るように往復動作を行うことにより、ワイパの先端の屈曲部が上糸を捕捉して引き出しを行っていた。糸払いソレノイドは、常時、バネ圧を受けてプランジャが一定方向に押圧保持されており、ワイパ駆動時には動作電流がONされてバネ圧に抗してプランジャを作動させ、ワイパをその初期位置から動作位置まで前進回動させる。この時、ワイパは、縫い針の上下動経路を通過するが、ワイパの先端の屈曲部は、上糸をワイパ先端の屈曲部の側方に逃がして捕捉することなく通過する。そして、糸払いソレノイドの動作電流がOFFされるとバネ圧によりプランジャが元の位置に戻され、これに伴い、ワイパも動作位置から後退回動して元の初期位置に戻される。この時もワイパの先端の屈曲部は針上下動経路を通過することとなるが、その際には、上糸を捕捉して布地から引き抜く糸払い動作を実行する。即ち、ワイパの先端の屈曲部は、その形状が方向性を持っており、前進回動時には上糸をワイパ先端の屈曲部の側方に逃がして捕捉せず、後退回動時に捕捉可能な形状となっている。
【０００３】
さらに、上記ワイパと糸切り装置との動作タイミングについて説明する。糸切り装置は、縫製の駆動源となるミシンモータにより回転を行う溝カムと、溝カムに切断動作の伝達機構が係合することにより往復回動を行う動メスと、溝カムと伝達機構の係合動作を付与する糸切りソレノイドとから主に構成されている。かかる糸切り装置の動メスは、前進回動時に切断する糸と切断しない糸との振り分け動作を行い、後退回動時に振り分けた切断対象となる糸のみを切断する。
ミシンの主軸には、糸切り装置の伝達機構が溝カムに係合するための適正なタイミングを検出する下位置検出器と上位置検出器とが設けられている。そして、下位置検出器の検出信号により糸切りソレノイドが駆動して溝カムとの係合を行い、溝カムの溝形状に従って動メスが往復回動の動作を行って上糸を切断する。
また、上位置検出器は、糸切り装置の切断終了後のタイミングで所定の信号出力を行い、上位置検出器の検出信号により、糸払いソレノイドが駆動を開始してワイパが往復回動を行い、糸払い動作が実行される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５６−１５１０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のミシンでは、糸切り装置による糸切断の完了後にワイパが駆動を開始して糸払い動作を実行する。このため、ワイパの前進回動時に上糸を横に逃がして通過する際に、上糸は既に切断されて上糸と下糸は絡んでおらず糸張力が生じない状態であるため、ワイパによって横に逃がされて弛んだままの状態となり、ワイパが後退回動した時にワイパの屈曲部が上糸を捕捉することができず、糸払い動作を失敗する場合があるという問題が生じていた。特に、薄い布地や滑りのよい布地の場合には切断後の上糸は布地による抵抗が少ないため保持されにくいので、上記の問題が生じやすかった。
また、上記のミシンは、糸切り装置による糸切断の完了後にワイパが往復回動動作を行うので、糸切りの実行後、糸払いソレノイドの動作電流がＯＮされることによるワイパの前進回動と、糸払いソレノイドがＯＦＦされることによるワイパの後退回動の二つの動作完了を待ってから次の縫製を開始することが必要となり、作業効率の低下を生じるという問題も生じていた。
【０００６】
本発明は、ワイパによる糸払い動作をより確実に行うことを可能とすることをその目的とし、さらには、連続の縫製をより迅速に行うことを可能とすることをさらなる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、信号に基づいて所定時期に動作し上糸を切断する糸切り装置と、前記糸切り装置に前記信号を発生する操作入力手段と、初期位置から動作位置までの前後の往復動作を行うワイパとその駆動手段とを備え、前記ワイパの前記動作位置から前記初期位置への復帰動作時に縫い針から被縫製物に渡る上糸を払って被縫製物から引き抜く糸払い機構と、前記糸払い機構の駆動手段を制御する制御手段と、縫い針の上下動に同期回転する駆動軸の所定の軸角度を検出する検出手段とを備えるミシンにおいて、前記操作入力手段による前記糸切り装置への前記信号の発生後、前記制御手段が、前記検出手段の検出に基づいて、前記糸切り装置により上糸が切断される前に前記初期位置から前記動作位置への前記ワイパの前進動作が行われるように前記駆動手段を制御することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記制御手段は、前記縫い針と針板の間を前記ワイパの屈曲部が通過可能となる所定の駆動軸の軸角度となってから、前記初期位置から前記動作位置への前記ワイパの前進回動動作が行われるように前記駆動手段を制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記検出手段は、前記糸切り装置の動作開始を規定する下位置信号を予め定めた駆動軸の軸角度で出力する針位置検出器と、前記駆動軸の角度変化を検出する角度検出器又は時間を計時する計時手段とを有し、前記制御手段は、前記針位置検出器の下位置信号を検出してから、前記角度検出器による規定の角度変化の検出又は前記計時手段による規定の経過時間を計時すると、前記ワイパの前進動作が行われるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明は、糸切り装置により上糸が切断されるより前にワイパの前進回動動作を行うので、当該ワイパの前進回動時にワイパの屈曲部が上糸を逸らすように通過した場合でも、上糸と下糸が絡んでいる状態のため糸張力により上糸は逃がされた状態から元の位置に戻り、後退回動する際にワイパの屈曲部が上糸を確実に捕捉することが可能となり、糸払いの動作をより確実に行うことが可能となる。
また、上糸が切断されるより前にワイパの前進動作が行われているので、上糸の切断後にワイパの前進回動動作と後退回動動作とを行う従来のミシンに比べて、本願のミシンの場合は上糸の切断後は後退回動動作の完了のみを待つだけで次の縫製作業に入ることができ、待ち時間を低減して連続する縫製作業の迅速化を図ることが可能となる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、縫い針の下方と針板の間をワイパの屈曲部が通過可能となる所定の駆動軸の軸角度以降にワイパの前進動作が行われるので、縫い針の影響を受けることなく確実なワイパ動作を実現することが可能となる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、検出手段として、針位置検出器と角度検出器又は計時手段を組み合わせて使用するので、アブソリュート型エンコーダのような高度な検出装置を用いることなく簡易な構成により正確にワイパの制御を行うことが可能となる。
また、基準となる針位置検出器による下位置信号からワイパの動作開始までのタイミングを適宜変更して調整することが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態である本縫いミシンの全体構成を示す斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は糸払い機構を布送り方向上流側から見た正面図、図２（Ｂ）は布送り方向下流側から見た背面図である。
【図３】ミシンの制御系を示すブロックである。
【図４】糸切り制御実行時の各部のタイミングチャートである。
【図５】糸切り制御の際における各部の動作タイミングと主軸角度との関係を示す説明図である。
【図６】ソレノイドに対する駆動電流の通電からの経過時間の変化を示す線図である。
【図７】比較例における糸切り制御実行時の各部のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて詳しく説明する。図１は本実施形態である本縫いミシン１０の全体構成を示す斜視図である。なお、以下の説明では、後述する縫い針１１が上下動を行う方向をＺ軸方向（上下方向）とし、これと直交するミシンアーム部の長手方向をＹ軸方向（前後方向）とし、Ｚ軸方向とＹ軸方向の両方に直交する方向をＸ軸方向（左右方向）とし、Ｘ軸方向とＹ軸方向とはいずれも水平であるものとする。
【００１５】
（実施の形態の全体構成）
図１に示すように、本縫いミシン１０（以下、ミシン１０）は、全体構成を支持するミシンフレーム２と、縫い針１１を保持する針棒１２を上下動させる針駆動手段たる針上下動機構（図示略）と、上糸に張力を付与する糸調子装置５０と、上糸を切断する図示しない糸切り装置と、縫い針１１の上下動経路を横切るワイパ７１を有する糸払い手段たる糸払い機構７０と、布移動手段３０の動作制御を行う制御手段としての制御部１００とを主に備えている。
【００１６】
（ミシンフレーム）
ミシンフレーム２は、外形が側面視にて略コ字状を呈している。このミシンフレーム２は、該ミシンフレーム２の上部をなし前後方向に延びるミシンアーム部２ａと、ミシンフレーム２の下部をなし前後方向に延びるミシンベッド部２ｂと、ミシンアーム部２ａとミシンベッド部２ｂとを連結する縦胴部２ｃとを備えている。
【００１７】
また、ミシンフレーム２内にはＹ軸方向に沿って延在する図示しない駆動軸としての主軸及び下軸を備えている。
主軸は、ミシンアーム部２ａの内部に配設されるとともにその一端（後端）がミシンモータ５により回転駆動される。また、主軸は、図示しないタイミングベルトを介して下軸と連結されており、主軸が回転すると、主軸の動力が下軸側へ伝達され、下軸が回転するようになっている。
下軸（図示省略）はミシンベッド部２ｂの内部に配されている。下軸の前端には、図示しない釜が設けられており、釜に回転力の伝達を行う。そして、主軸とともに下軸が回動すると、縫い針１１と釜（図示省略）との協働により縫い目が形成されるようになっている。
なお、ミシンモータ５、主軸（図示省略）、針棒１２、縫い針１１、下軸（図示省略）、釜（図示省略）等の接続構成は従来公知のものと同様であるため、ここでは詳述しない。
また、ミシンベッド部２ｂの上面における縫い針１１の上下動位置には針板１３が装備されている。この針板１３には縫い針１１が挿入される針穴が形成されており、針板１３の下側には前述した釜が配置され、針板１３と釜の間には後述する糸切り装置の動メスが配置されている。
【００１８】
（針上下動機構）
ミシンアーム部２ａには、針駆動機構が内蔵されている。すなわち、主軸の前端にはミシンアーム部２ａの先端の内部から下方側に突出される針棒１２が具備されており、針棒１２の下端には図２に示すように縫い針１１が設けられている。そして、図示しない偏心カムやクランクロッド等を介して主軸の回転が往復の上下動に変換されて伝達され、針棒１２がＺ軸方向に上下動を行うことで、縫い針１１が針板１３上の布地に対して針落ちを行うようになっている。
【００１９】
また、ミシンアーム部２ａには、針棒１２に隣接して布押さえ１４が設けられている。この布押さえ１４は、上下動可能に支持されており、下降時には針板１３上の布地を上方から押さえ付け、上昇時には布地を解放するようになっている。そして、この布押さえ１４は、押さえ上げソレノイド１５により上下動動作が付与される、
【００２０】
（糸切り装置）
また、ミシン１０は、縫製動作終了時に操作入力手段による上糸切断の指示信号を受けると上糸の切断を行う糸切り装置を備えている。
この糸切り装置は、針板１３の下側に設けられた回動可能な動メスと、固定メスと、動メスに回動動作を付与する動力伝達機構とから構成される。動力伝達機構は、下軸により回転する溝カムと、溝カムに形成されたカム溝に対して係合と非係合の状態を切り替え可能なカムコロ（従節）と、カムコロを保持し、カム溝に従ってカムコロが移動することにより回動動作を行うカム腕と、カム腕から動メスに往復の回動動作を伝達する伝達部材と、カムコロを溝カムの入り口に案内してカム溝に係合させる糸切りソレノイド１６とを備えている。
上記溝カムは、主軸及び下軸の位相が一定の範囲の時にカムコロが挿入可能であり、糸切りソレノイド１６は、上記位相のタイミングで駆動するよう制御部１００に制御され、カムコロを係合させる。
【００２１】
また、動メスは、針板水平方向に沿って針穴の真下を通過するように前後に往復回動を行い、前進回動時に切断対象となる糸のみの選り分けを行い、後退回動時に糸の切断を行うようになっている。
【００２２】
（糸払い機構）
図２（Ａ）は糸払い機構７０を布送り方向（Ｘ軸方向）上流側から見た正面図、図２（Ｂ）は布送り方向下流側から見た背面図である。
図示のように、糸払い機構７０は、縫い針１１の下方でその上下動経路を横切って往復回動を行うワイパ７１と、ワイパ先端に設けられた屈曲部７６と、ワイパ７１を保持する回動腕７２と、ワイパ７１の駆動源となる糸払いソレノイド７３と、糸払いソレノイド７３により回動を行うベルクランク７４と、ベルクランク７４と回動腕７２とを連結するリンク体７５とを備えている。
【００２３】
糸払いソレノイド７３は、そのプランジャが通常は内部に後退した状態を維持するよう内部のバネにより保持されており、駆動電流が流されるとプランジャがバネに抗して下方に突出する。かかるプランジャの上下動作をベルクランク７４とリンク体７５と回動腕７２とが回動動作に変換してワイパ７１に伝えている。
【００２４】
糸払いソレノイド７３の非通電時にはプランジャが後退しているので、ワイパ７１は、その屈曲部７６が縫い針よりも離間した位置にあり（初期位置とする、図２において二点鎖線で表示）、糸払いソレノイド７３のプランジャが突出した時にはワイパ７１の屈曲部７６は縫い針１１の上下動経路に向かって回動し、縫い針１１と針板１３の間を通過して縫い針近傍の所定の位置まで回動する（動作位置とする、図２において実線で表示）。
そして、糸払い動作の実行時には、糸払いソレノイド７３に駆動電流をONしてワイパ７１を初期位置から動作位置まで前進回動させ（図２の点線矢印）、その後、糸払いソレノイド７３への駆動電流をOFFして動作位置から初期位置に後退回動させる（図２の実線矢印）。
【００２５】
ワイパ７１の先端の屈曲部７６は略Ｕ字のフック形状に形成されており、屈曲部内側には糸捕捉部７６ａ、屈曲部外側には糸逃がし部７６ｂが形成されている。ワイパ７１の前進回動時には、ワイパの先端の屈曲部外側である糸逃がし部７６ｂ側が縫い針１１の上下動経路に向かって前進移動する。これにより、縫い針１１の上下動経路を通過する際にはワイパ７１の先端の屈曲部外側である糸逃がし部７６ｂが上糸に接触し、上糸は屈曲部７６に捕捉されることなくワイパ回動半径方向の外側に逃がされることとなる。また、ワイパ７１後退回動時には、ワイパ先端の屈曲部内側である糸捕捉部７６ａ側が縫い針１1上下方向に向かって後退移動するのでその屈曲部内側である糸捕捉部７６ａに上糸が捕捉され、布地から引き出されることとなる。
【００２６】
（ミシンの制御系）
図３は上記ミシン１０の制御系を示すブロックである。
図示のように、ミシン１０の制御部１００は、ミシンの各部に対する制御を実行するＣＰＵ１０１と、各種の制御に関する設定データや実行プログラムを記憶するメモリ１０２とを備えている。
また、制御部１００には、ミシンモータ５、糸切りソレノイド１６、糸払いソレノイド７３、押さえ上げソレノイド１５がそれぞれ図示しない駆動回路を介して接続されている。
さらに、制御部１００には、主軸が所定の角度範囲にあるときにONとOFFとが切り替わる下位置信号と上位置信号とを出力する針位置検出器２１と、ミシンモータ５の出力軸の軸角度を検出する角度センサ２２と、オペレータが糸切りの実行を指示入力する操作入力手段である糸切りスイッチ２３と、縫製の開始又は停止とミシン回転数を入力するペダル２４と、縫製における各種の設定を入力する操作パネル２５とが図示しないインターフェイスを介して接続されている。
【００２７】
針位置検出器２１は、前述した主軸に固定して設けられた遮蔽板により主軸が所定角度の範囲にある場合に受光が遮蔽される受光センサとからなる。
かかる針位置検出器２１は、遮蔽板と受光センサを二組備え、これにより、主軸が所定の角度範囲になると下位置信号がOFFからONとなり、また、主軸が他の所定の角度範囲になると上位置信号がOFFからONとなるようになっている。
【００２８】
角度センサ２２は、周期的に変化する縫い針の位相又は主軸角度を検出する。即ち、この角度センサ２２は、エンコーダであり、ミシンモータ５の出力軸の回転角度の変化量に応じてパルス信号を出力する。制御部１００は、かかるパルス信号をカウントするカウンタ１０３を備えている。そして、制御部１００は、このカウンタ１０３によるカウント値と、ミシンモータ５の出力軸からミシンの主軸に対する減速比とから主軸の軸角度を算出するようになっている。なお、カウンタ１０３は、ミシンの主軸一回転分のカウントを行うとカウント値がリセットされるようになっている。
なお、かかる角度センサ２２と針位置検出器２１とが協働して、「縫い針の上下動と同じ周期で回転を行う駆動軸の軸角度の検出手段」として機能することとなる。
【００２９】
ペダル２４は、オペレータの踏み込み操作による踏み込み量に応じたミシンの回転速度信号を制御部１００に入力する。かかる回転速度信号に応じて制御部１００では、ミシンモータ５の速度制御を実行する。
また、糸切りスイッチ２３は、オペレータからの入力操作により糸切り信号を制御部１００に入力する。この糸切り信号によって、制御部１００は、後述する糸切り制御を開始する。
また、操作パネル２５は、制御部１００に対して各種の設定入力を行い、制御部１００は、メモリ１０２にそれらの設定データを記憶する。
【００３０】
（糸切り制御）
図４は糸切り制御実行時の各部のタイミングチャートであり、図５は糸切り制御の際における各部の動作タイミングと主軸角度との関係を示す説明図である。
上記ＣＰＵ１０１はメモリ１０２内の制御プログラムを実行することにより、下記のタイミングチャートに従った動作制御を実行するようになっている。
まず、糸切りスイッチ２３による糸切り信号を検出すると（図４：Ｔ１）、ＣＰＵ１０１は、ミシンモータ５の減速制御を開始する。そして、ミシンモータ５が糸切り可能な速度まで減速し且つ下位置検出信号がOFFからONに切り替わったか否かを判定し、両方の条件を満たすことにより（図４：Ｔ２）、ＣＰＵ１０１は、糸切りソレノイド１６を駆動させる。これにより、糸切り装置では、カムコロが溝カムに係合する。従って、カムコロが主軸の回転に伴い徐々に溝カムの溝内を移動し、動メスが徐々に往復回動動作を開始する。
【００３１】
図４において、Ｔ４は溝カムにより設定された糸切断タイミングである。この糸切断タイミングは、おおよそ、主軸角度0°から目標停止位置までの間に設定されている。
このミシン１０では、糸切断タイミングＴ４よりも先にワイパ７１が前進回動を行うように糸払いソレノイド７３の駆動開始のタイミングＴ３が設定されていることを特徴としている。
また、ワイパ７１の回動の際には、縫い針１１が針板１３よりも上方であってワイパ７１が通過可能な高さより上に位置することが必須となる。
従って、図５に示すように、縫い針上昇時におけるワイパ７１の通過が可能な針高さの下限高さとなる主軸角度から糸切断が行われる主軸角度までの主軸角度範囲Ｈｓの範囲内でワイパ７１が前進回動を行えば良いこととなる。
【００３２】
ここで、糸払いソレノイド７３の駆動開始のタイミングＴ３の設定範囲について補足的に説明する。
ソレノイドは一般に、図６に示すように、駆動電流が流されると、移動動作を行うために必要な出力を得られる値まで電流が立ち上がるのにＮ１の時間を要し、Ｎ１からＮ２の間でプランジャが移動動作を行い、Ｎ２からＮ３の間で動作位置を保持し、Ｎ３でOFFされてプランジャが元の位置に戻される。
従って、糸払いソレノイド７３に駆動電流を流しても、ワイパ７１が縫い針１１と針板１３の間を通過するまでには、Ｎ１の遅れが生じることとなる（厳密にはＮ１とＮ２の間の値の遅れも生じるがその誤差はＮ１に比べて十分に小さいのでＮ１と見なして説明する）。
さらに、ソレノイドには、その遅れＮ１がソレノイドの温度変化と供給電圧の変化とにより影響を受けるという性質がある。即ち、ソレノイドの温度が高くなると、遅れＮ１は大きくなり、また、供給電圧が低下すると、やはり遅れ時間Ｎ１が大きくなるという性質がある。
従って、ミシンの使用環境温度及び使用時に生じうる低下電圧値（電圧の低下は使用環境が電力を消費する機材が多数存在する状況において、機材の稼働数が多くなる場合等に生じる）に基づく遅れ時間Ｎ１を考慮して、糸払いソレノイド７３の駆動開始のタイミングＴ３が設定される。仮に、求められた遅れ時間Ｎ１に相当する主軸角度変化をθｎ１とすると、前述したワイパ７１が前進回動を開始すべき主軸角度範囲Ｈｓの全体を主軸回転方向上流側にθｎ１だけオフセットした主軸角度範囲Ｈａｓの範囲内で糸払いソレノイド７３の駆動電流の通電を開始すればよい。
【００３３】
なお、ワイパ７１が前進回動を開始すべき主軸角度範囲Ｈｓは、ミシンの仕様により決まっているので、予めメモリ１０２内に登録されている。
また、遅れ時間Ｎ１に相当する主軸角度変化θｎ１と糸払いソレノイド７３の駆動電流の通電を開始するタイミング（主軸角度）Ｔ３の値は操作パネル２５から設定することが可能となっており、設定されるとメモリ１０２内に記録される。
【００３４】
なお、制御部１００については、糸払いソレノイド７３の駆動電流の通電を開始するタイミングＴ３の設定入力時において、予め適正範囲である主軸角度範囲ＨａｓをＨｓとθｎ１の設定値から算出し、操作パネル２５から入力されるＴ３の値が、主軸角度範囲Ｈａｓの範囲内であるか否かを判定する機能を有する構成としても良い。
またさらには、判定結果が範囲外となる場合にはその旨を報知したり、主軸角度範囲Ｈａｓ外の設定入力を拒否する機能を有する構成としても良い。
【００３５】
糸切り制御に説明を戻すと、図４に示すように、糸切りソレノイド１６が駆動されるとＣＰＵ１０１は、角度センサ２２の検出に基づくカウンタの値から現在の主軸角度を算出し、上記のようにして定められた糸払いソレノイド７３の駆動開始タイミングＴ３の到達を監視する。
そして、主軸角度がＴ３に到達すると、ＣＰＵ１０１は、糸払いソレノイド７３の駆動電流をONしてワイパ７１の前進回動を実行させる。この時点では、動メスはまだ上糸を切断していないので、ワイパ７１の前進回動により糸逃がし部７６ｂが上糸を横に押し退けても、上糸と下糸が絡んでいるため上糸はその張力によって縫い針１１の上下動位置に復帰することができる。
その後、糸払いソレノイド７３は、ワイパ７１を動作位置で保持し、主軸角度Ｔ４を経て動メスにより上糸が切断される。
【００３６】
そして、ＣＰＵ１０１は、針位置検出器２１における上位置検出信号を監視して、OFFからONに切り替わると（図４：Ｔ５）、ミシンモータ５の停止判定を開始する。かかる停止判定は、角度センサ２２のカウント１０３によるカウントアップの停止状態から検出する。
【００３７】
さらに、ＣＰＵ１０１は、停止判定と並行して、角度センサ２２の出力から、糸切り終了角度に到達したか否かの判定を行い、到達すると（図４：Ｔ６）、糸切りソレノイド１６及び糸払いソレノイド７３の駆動電流をOFFする。
この時点では、糸切り装置のカムコロは溝カムの溝の出口まで移動しているので、糸切りソレノイド１６のOFFにより、溝カムを離れて初期位置に戻される。
また、ワイパ７１は、糸払いソレノイド７３のOFFにより動作位置から初期位置に向かって後退回動を行う。この時点では、既に切断タイミングとなる主軸角度Ｔ４は通過しているので上糸は切断されており、上糸はワイパ７１の糸捕捉部７６aに捕捉されて払われ、布地から上糸が抜き取られることとなる。
【００３８】
なお、糸払いソレノイド７３の駆動電流をOFFする主軸角度Ｔ６は、上糸を切断する主軸角度Ｔ４を通過し、且つ、縫い針１１と針板１３の間をワイパ７１の通過が可能な針高さとなる主軸角度の範囲内であれば良い。また、この主軸角度Ｔ６の場合には、ソレノイドをOFFすればよいので、前述した主軸角度Ｔ３の場合のように、ソレノイドに駆動電流が流されてから、移動動作をするために必要な出力の電流が立ち上がるまでに要する時間を考慮する必要はない。
【００３９】
その後、停止判定によりミシンモータ５の停止が検出され、さらに、予め定められた所定の待ち時間が経過すると、押さえ上げソレノイド１５がONされ（縫製中はＯＦＦ）、布地が保持状態から解放されて、糸切り制御が終了となる。
【００４０】
（実施形態の効果説明）
ここで、図７に示す比較例の糸切り制御と上記ミシン１０における糸切り制御とを比較して、その技術的効果を説明する。
この比較例では、角度センサを使用せず、針位置検出器の上下の位置信号の検出と検出からの経過時間から各部の制御を行うものである。
即ち、糸切りスイッチ２３の糸切り信号を受信し（図７：Ｔ０１）、下位置検出信号ONにより糸切りソレノイド１６がONされる（図７：Ｔ０２）までは上記ミシン１０と同一であり、その後、溝カムに規定された主軸角度Ｔ０３で糸の切断が実行される。
そして、上位置検出信号ONが検出されると（図７：Ｔ０４）、予め設定された所定時間の経過を待ってから糸切りソレノイド１６がOFFされ、同時に糸払いソレノイド７３がONされる（図７：Ｔ０５）。これによりワイパ７１は前進回動を行う。
さらに、糸払いソレノイド７３がONされてから予め設定された所定時間の経過を待ってから、糸払いソレノイド７３をOFFする（図７：Ｔ０６）。これにより、ワイパ７１は後退回動を行い、上糸の糸払いを実行する。
そして、糸払いソレノイド７３がOFFされてから予め設定された所定時間の経過を待ってから、押さえ上げソレノイド１５をONして（図７：Ｔ０７）、布地を解放して糸切り制御が終了する。
【００４１】
上述のように、比較例では、上糸の切断が完全に終わったタイミングで糸払いソレノイド７３をONするので、ワイパの前進回動時に切断された上糸にワイパ７１の糸逃がし部７６ｂが触すると、上糸と下糸が絡んでいないため張力が発生せず上糸が縫い針１１の上下動経路位置から逃げて撓んだままとなりやすく、後退回動時にワイパ７１の糸捕捉部７６ａが上糸を捕捉できずに糸払いがうまく行えない状態を発生しやすい。特に、薄布や滑りやすい布の縫製時には、上糸が布を貫通する際の摩擦抵抗が低いため切断された上糸が布から引き出され易く、糸逃がし部７６ｂの接触による上糸の撓みがより顕著となる。
一方、ミシン１０の糸切り制御の場合には、ワイパ７１の前進回動時には上糸がまだ切断されていないので、上糸と下糸が絡んだ状態のため張力を維持し、ワイパ７１から逃げたとしてもすぐに元の縫い針１１の上下動経路位置に戻ることができる。従って、ワイパ７１の後退回動時には上糸がワイパ７１の糸捕捉部７６ａに捕捉されて、より確実に糸払いを実行することが可能である。
【００４２】
また、糸切り制御の所要時間について比較すると、比較例の場合には、上糸の切断（Ｔ０３）、上位置信号ONが検出されてから（Ｔ０４）、糸払いソレノイド７３のONによるワイパの前進回動とOFFによる後退回動とが行われるので、これら二つの動作の完了を待ってから押さえ上げにより糸切り制御の完了となる。
一方、ミシン１０の糸切り制御の場合には、上糸の切断（Ｔ４）より前の時点で既に糸払いソレノイド７３がONされており、上糸の切断（Ｔ４）以降は、糸払いソレノイド７３のOFFによる後退回動のみが行われてから押さえ上げにより糸切り制御の完了となる。
従って、上糸の切断後の糸払い動作時間は短縮されるため、次の縫製をすぐに開始することが可能となり。作業効率の向上を図ることが可能となる。
【００４３】
（その他）
なお、上記実施形態では本縫いミシンを例示したが、ミシンの種類はこれに限定されるものではなく、縫い針下方をワイパの往復動作で払うものであれば他の形式のミシンにも発明の特徴を適用することは可能である。
【００４４】
また、ミシン１０は、針位置検出器２１と角度センサ２２とを備えているが、針位置検出器２１で検出する主軸角度をメモリ内に記憶しておけば、全て角度センサ２２によって検出することが可能であり、その場合には、角度センサ２２のみを搭載する構成としても良い。その場合は、角度センサ２２のみが「主軸角度の検出手段」として機能することとなる。
また、角度センサ２２は、主軸又は下軸に設けてそれらの角度を直接的に検出する構成としても良い。
【００４５】
また、上記ミシン１０では、主軸の３６０°全ての角度を検出可能な角度センサ２２により糸払いソレノイド７３のONとOFFのタイミングを検出しているが、ソレノイド７３の好適なONとOFFのタイミングが予め分かっている場合には、針位置検出器２１のような所定の主軸角度のみを検出可能な検出手段を用いて糸払いソレノイド７３のONとOFFのタイミングを検出してもよい。その場合は、針位置検出器２１のみが「主軸角度の検出手段」として機能することとなる。
【００４６】
（糸切り制御の他の例）
図４に示す糸切り制御の例では、糸切りスイッチ２３による糸切り信号の検出後（Ｔ１）、ミシンモータ５が所定速度まで減速し且つ下位置検出信号がONに切り替わった後に（Ｔ２）、糸切りソレノイド１６を駆動させ、糸切り装置のカムを動作させて動メスによる往復回動動作を開始させる。そして、動メスが上糸を切断するタイミングは、カムの溝形状により一定の主軸角度となるタイミングＴ４で実行されるようになっている。従って、Ｔ４より前となる所定の主軸角度のタイミングＴ３を角度センサ２２で検出し、糸払いソレノイド７３の駆動を開始する制御を行っている。
しかしながら、下位置検出信号がONに切り替わってから所定の主軸角度のタイミングＴ３に達するまでの経過時間は、常にほぼ一定であるため、タイミングＴ３の検出は角度センサ２２に替えて、例えば、時間を計測するためのタイマにより検出しても良い。
即ち、制御装置１００にタイマを設け、下位置検出信号のONが検出されると、タイマにより計時を開始し、Ｔ２からＴ３に到達するまでの所定時間が計時されると、ＣＰＵ１０１は糸払いソレノイド７３の駆動電流をONしてワイパ７１の前進回動を実行させる。
これにより、動メスが上糸を切断する前にワイパ７１を動作位置に前進回動させることができる。
【００４７】
また、図４に示す糸切り制御の例では、上位置検出信号のONを検出すると（Ｔ５）、ＣＰＵ１０１は、糸切り終了角度の到達を角度センサ２２で検出してから（Ｔ６）、糸払いソレノイド７３の駆動電流をOFFしているが、これも、角度センサ２２に替えて、所定時間の経過を待ってから糸払いソレノイド７３の駆動電流をOFFするように制御しても良い。
即ち、上位置検出信号のONの検出から糸切り終了角度の到達までの経過時間もだいたい一定であることから、ＣＰＵ１０１は、上位置検出信号のONを検出すると、タイマにより計時を開始し、前記経過時間が計時されると、ＣＰＵ１０１は糸払いソレノイド７３の駆動電流をOFFしてワイパ７１後退回動を実行させる。
このように、糸払いソレノイド７３のONとOFFのタイミングを時間の計時に、基づいて行うことにより、角度センサ２２を不要としつつ、当該角度センサ２２を用いる場合と同様の動作制御を実現することが可能である。
【００４８】
なお、糸払いソレノイド７３をONする計時タイミングＴ３の時間は、予めメモリ１０２に記憶させておく必要があるが、そのタイミングは、縫い針１１と針板１３との間をワイパ７１が通過可能であって、温度変化及び供給電圧の低下によるソレノイドの動作遅れを考慮したタイミングとすることが望ましい。
【符号の説明】
【００４９】
１０ ミシン
１１ 縫い針
１２ 針棒
１３ 針板
７０ 糸払い機構
７１ ワイパ
７３ 糸払いソレノイド（駆動手段）
１００ 制御部（制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号に基づいて所定時期に動作し上糸を切断する糸切り装置と、
前記糸切り装置に前記信号を発生する操作入力手段と、
初期位置から動作位置までの前後の往復動作を行うワイパとその駆動手段とを備え、前記ワイパの前記動作位置から前記初期位置への復帰動作時に縫い針から被縫製物に渡る上糸を払って被縫製物から引き抜く糸払い機構と、
前記糸払い機構の駆動手段を制御する制御手段と、
縫い針の上下動に同期回転する駆動軸の所定の軸角度を検出する検出手段とを備えるミシンにおいて、
前記操作入力手段による前記糸切り装置への前記信号の発生後、前記制御手段が、前記検出手段の検出に基づいて、前記糸切り装置により上糸が切断される前に前記初期位置から前記動作位置への前記ワイパの前進動作が行われるように前記駆動手段を制御することを特徴とするミシン。
【請求項２】
前記制御手段は、前記縫い針と針板の間を前記ワイパが通過可能な所定の軸角度となってから、前記初期位置から前記動作位置への前記ワイパの前進動作が行われるように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項１記載のミシン。
【請求項３】
前記検出手段は、
前記糸切り装置の動作開始を規定する下位置信号を予め定めた駆動軸の軸角度で出力する針位置検出器と、
前記駆動軸の角度変化を検出する角度検出器又は時間を計時する計時手段とを有し、
前記制御手段は、前記針位置検出器の下位置信号を検出してから、前記角度検出器による規定の角度変化の検出又は前記計時手段による規定の経過時間を計時すると、前記ワイパの前進動作が行われるように制御することを特徴とする請求項１又は２記載のミシン。
【請求項１】
信号に基づいて所定時期に動作し上糸を切断する糸切り装置と、
前記糸切り装置に前記信号を発生する操作入力手段と、
初期位置から動作位置までの前後の往復動作を行うワイパとその駆動手段とを備え、前記ワイパの前記動作位置から前記初期位置への復帰動作時に縫い針から被縫製物に渡る上糸を払って被縫製物から引き抜く糸払い機構と、
前記糸払い機構の駆動手段を制御する制御手段と、
縫い針の上下動に同期回転する駆動軸の所定の軸角度を検出する検出手段とを備えるミシンにおいて、
前記操作入力手段による前記糸切り装置への前記信号の発生後、前記制御手段が、前記検出手段の検出に基づいて、前記糸切り装置により上糸が切断される前に前記初期位置から前記動作位置への前記ワイパの前進動作が行われるように前記駆動手段を制御することを特徴とするミシン。
【請求項２】
前記制御手段は、前記縫い針と針板の間を前記ワイパが通過可能な所定の軸角度となってから、前記初期位置から前記動作位置への前記ワイパの前進動作が行われるように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項１記載のミシン。
【請求項３】
前記検出手段は、
前記糸切り装置の動作開始を規定する下位置信号を予め定めた駆動軸の軸角度で出力する針位置検出器と、
前記駆動軸の角度変化を検出する角度検出器又は時間を計時する計時手段とを有し、
前記制御手段は、前記針位置検出器の下位置信号を検出してから、前記角度検出器による規定の角度変化の検出又は前記計時手段による規定の経過時間を計時すると、前記ワイパの前進動作が行われるように制御することを特徴とする請求項１又は２記載のミシン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１０５８９６（Ｐ２０１２−１０５８９６Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５８４２９（Ｐ２０１０−２５８４２９）
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【出願人】（０００００３３９９）ＪＵＫＩ株式会社 (1,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【出願人】（０００００３３９９）ＪＵＫＩ株式会社 (1,557)
【Ｆターム（参考）】
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