玉縁縫いミシン
【課題】間欠送りを良好に行う。
【解決手段】 ミシンモータ１６により上下動を行う左右一対の針棒と、各針棒を上下動させる針上下動機構と、載置台１１上の身頃生地Ｃと玉布とを保持する大押さえ４１と、大押さえをパルスモータ４５により布送り方向に沿って移動させる大押さえ送り機構４０と、大押さえを間欠的に送りながら縫製を行う玉縁縫いミシンにおいて、大押さえ送り機構は、パルスモータの間欠的な駆動を補助するサーボモータ４６を有し、サーボモータが、パルスモータの間欠駆動における立ち上がりの加速時に加速トルクを付与し、停止前の減速時に減速トルクを付与するように制御するサーボ制御手段６０を備えている。
【解決手段】 ミシンモータ１６により上下動を行う左右一対の針棒と、各針棒を上下動させる針上下動機構と、載置台１１上の身頃生地Ｃと玉布とを保持する大押さえ４１と、大押さえをパルスモータ４５により布送り方向に沿って移動させる大押さえ送り機構４０と、大押さえを間欠的に送りながら縫製を行う玉縁縫いミシンにおいて、大押さえ送り機構は、パルスモータの間欠的な駆動を補助するサーボモータ４６を有し、サーボモータが、パルスモータの間欠駆動における立ち上がりの加速時に加速トルクを付与し、停止前の減速時に減速トルクを付与するように制御するサーボ制御手段６０を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、間欠送りを行う玉縁縫いミシンに関する。
【背景技術】
【０００２】
玉縁縫いミシンは、衣類のポケットの開口部に縫いを施すためのミシンであり、四角いスリット状のポケットの開口部を形成すると共に当該開口部に沿ってその両側に二本針で縫い目を形成し、これにより、ポケット開口部の端縁に沿って袋状に玉布の縫いつけを行う。
上述の玉縁縫いを行うために、玉縁縫いミシンは、身生地を上から押さえる一対の大押さえと、各大押さえの間で玉布を所定の形状に保持するバインダーと、ポケット開口部を形成するメス機構と、ポケット開口部に沿って二本の縫い目を形成する針上下動機構と、身生地及び玉布が縫い針の針落ち点を通過するように大押さえを所定の送り方向に移動させる大押さえ送り機構とを備え、メス機構によりポケット開口部を形成しながら、身生地及び玉布の送りを行い、玉縁縫いを行っている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−２５９９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、従来の玉縁縫いミシンには、大押さえ送り機構に、パルスモータを駆動源としてベルト駆動により大押さえの送りを行う方式を採用することで、間欠送り縫い動作を行うものが存在する。
かかる玉縁縫いミシンでは、縫い針の上下動に同期してモータの駆動を行い、縫い針が布地に刺さっていない期間のみ間欠的に布地を送る制御を行っている。
【０００４】
一方、上記大押さえは身生地全体を上方から押さえる構造のために大型であり、さらに、大押さえには玉布等の保持機構等も搭載されるため、総重量がかなり重くなっていた。このため、大押さえの重量化により大押さえ送り機構のイナーシャは大きくなり、タイミングベルトの伸縮の発生なども生じやすいという問題があり、静止トルクが大きく間欠送りに好適なパルスモータを使用しても、短い周期で停止と駆動を繰り返す動作を安定的に行うことができず、高速化にも対応できないという不都合があった。
特に、仮にパルスモータの出力を上げたとしても、加速・停止時の制御精度（振動等）は改善するとは限らず、オーバーシュートが大きくなり逆に振動等が増す場合もあった。
【０００５】
本発明は、良好な間欠送りを行うことをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、個別に縫い針を保持し、ミシンモータにより上下動を行う左右一対の針棒と、前記各針棒を上下動させる針上下動機構と、載置台上の身頃生地を玉布とともに保持する左右一対の大押さえと、前記一対の大押さえをパルスモータの駆動により所定の布送り方向に沿って移動させる大押さえ送り機構と、前記大押さえを縫い針の上下動に同期させて間欠的に送りながら縫製を行う玉縁縫いミシンにおいて、前記大押さえ送り機構は、前記パルスモータの間欠的な駆動を補助するサーボモータを有し、前記サーボモータが、前記パルスモータの間欠駆動における立ち上がりの加速時に加速トルクを付与し、停止前の減速時に減速トルクを付与するように制御するサーボ制御手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
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、前記サーボ制御手段は、サーボモータを、前記パルスモータの立ち上がりの加速直前に加速トルク付与を開始し、停止前の減速直前に減速トルク付与を開始するように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の発明では、大押さえ送り機構がパルスモータを補助するサーボモータを備え、パルスモータの間欠駆動における立ち上がり時と停止時とにそれぞれ加速の補助トルクと減速の補助トルクとを付与するので、パルスモータの駆動によるオーバーシュートを抑制し、ダンピングなどの振動を効果的に低減し、安定した間欠送りを実現することが可能となる。そして、その結果、高速の間欠送りの際にも、同様にして振動を防ぎ、動作の安定化を図ることができるので、高速間欠送り駆動の実現も可能となる。
【０００９】
なお、ここでいう「サーボモータ」とは、サーボ制御が可能なブラシレスＤＣモータ、ＡＣモータ（同期モータ、誘導機モータ）、ＤＣモータ（ブラシ式）等をいうものとし、軸角度検出が行われるパルスモータは含まれないものとする。
【００１０】
請求項２記載の発明では、サーボモータによる加速及び減速の補助トルクの付与を、パルスモータの立ち上がりの加速又は減速に先行して開始させるので、加減速開始時におけるパルスモータによるトルク変動を低減することができ、さらなるオーバーシュートの抑制、振動の低減を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（発明の実施形態の全体構成）
以下、本発明の実施の形態である玉縁縫いミシン１０について図１乃至図８に基づいて説明する。図１は玉縁縫いミシン１０の全体の概略構成を示す斜視図を示し、図２は玉縁縫いミシン１０の正面図である。なお、本実施の形態においては、各図中に示したＸＹＺ軸を基準にしてミシン１０の各部の方向を定めるものとする。ミシン１０を水平面に設置した状態において、Ｚ軸方向は鉛直方向となる方向を示し、Ｘ軸方向は水平且つ布送り方向Ｅと一致する方向を示し、Ｙ軸方向は水平且つＸ軸方向に直交する方向を示す。
【００１２】
玉縁縫いミシン１０は、身頃生地Ｃと玉布とを重ねて二本の縫い針１３，１３で所定の長さで縫着すると共に、二本の縫い目の間を縫い方向に沿って直線状の切れ目を形成し、さらに、当該切れ目の両端部にＶ字状の切れ目を形成するミシンである。
かかる玉縁縫いミシン１０は、縫製の作業台となる載置台としてのテーブル１１と、身頃生地Ｃの布送り方向に延設された左右一対の大押さえ４１，４１によりテーブル１１上の身頃生地Ｃを玉布と共に上方から保持すると共に大押さえ４１，４１を布送り方向Ｅに移動させることで身頃生地Ｃ及び玉布の搬送を行う大押さえ送り機構としての大押さえ送り機構４０と、身頃生地Ｃに縫着する玉布にバインダー１２を当てて当該玉布の両側縁部を折り返すバインダー機構と、大押さえ送り機構４０によりＸ軸方向に沿って送られる身頃生地Ｃと玉布に二本の縫い針１３，１３により縫製を行う縫製手段としての針上下動機構と、縫い針１３，１３よりも布送り方向下流側で動メス１４を昇降させて身頃生地Ｃと玉布に切れ目Ｌを形成するメス機構と、テーブル１１上に設置されて針上下動機構とメス機構とを格納保持するミシンフレーム８０と、直線状の切れ目の両端となる位置に略Ｖ字状の切れ目Ｖ，Ｖを形成するコーナーメス機構９０と、上記各構成の動作制御を行う縫製制御手段としての動作制御手段６０を備えている。
以下各部を詳説する。
【００１３】
（テーブル及びミシンフレーム）
テーブル１１はその上面がＸ−Ｙ平面に平行であって、水平な状態で使用される。そして、テーブル１１における縫い針１３，１３による針落ち位置には針板１５が装着されている。針板１５には、二本の縫い針１３，１３が個別に挿入される針穴と、メス機構の動メス１４が挿通されるスリットが形成されている。
また、テーブル１１上には、ミシンフレーム８０のベッド部８１を格納する凹部が形成されており、ミシンフレーム８０は当該凹部に設置されている。さらに、テーブル１１には、ミシンフレーム８０の布送り方向下流側に大押さえ送り機構４０とコーナーメス機構９０とが配置され、布送り方向上流側にはバインダー機構（バインダー１２以外は図示略）が配置されている。
【００１４】
ミシンフレーム８０は、主に、テーブル１１に設置されるベッド部８１とそこから立設された縦胴部８２とその上部から水平に延設されたアーム部８３とから構成されている。
そして、ミシンフレーム８０の下部にはミシンモータ１６が配設され、ベッド部８１の内部にはミシンモータ１６から図示しないベルトを介してミシンフレーム８０に伝達される回転駆動力を釜機構に伝える下軸がＹ軸方向に沿った状態で支持されており、アーム部８３の内部には針上下動機構７０の上下動駆動力をミシンモータ１６から伝達する上軸がＹ軸方向に沿った状態で支持されている。
上軸と下軸にはそれぞれプーリが固定装備されると共に、ミシンフレーム８０の縦胴部８２内を通されたタイミングベルトで連結されている。
【００１５】
（針上下動機構）
針上下動機構は、各縫い針１３，１３を個別に下端部に保持する二本の針棒と、二本の針棒の保持と解除を個別に切り換え可能な針棒抱きと、ミシンモータ１６の回転駆動を上下駆動に変換して針棒抱きに付与するクランク機構とを備えており、左右両方の縫い針１３により縫いを行う状態といずれか片針のみで縫いを行う状態とを切り換え可能としている。
【００１６】
（メス機構）
メス機構は、直線状の切れ目を形成する動メス１４と、動メス１４を上下動させるメスモータ１７と、メスモータ１７による動力伝達と動力切断とを切り換えるエアシリンダ１４ａとを備えている。
上記動メス１４は、二本針１３，１３に隣接すると共に当該二本針１３，１３よりも布送り方向下流側（図２における左方）に配置されている。
メスモータ１７は、身頃生地Ｃの送り動作と共に回転駆動を行い、伝達機構により動メス１４を上下動させて、メス幅に応じた切れ目を繰り返し形成して直線状の切れ目を形成する。
【００１７】
（バインダー機構）
バインダー機構は、断面形状が逆Ｔ字状であって玉布を巻き付けるようにセットして長手方向に沿って送り出すバインダー１２と、バインダー１２を昇降可能に支持する支持機構（図示略）とを有している。
支持機構は、バインダー１２の昇降動作の駆動源となる図示しないエアシリンダと、当該エアシリンダを駆動する電磁弁１８（図３参照）と、エアシリンダの駆動力を上下方向の移動力に替えてバインダー１２に付与する複数のリンク体とを備えている。そして、縫製時には、バインダー機構は、エアシリンダによりバインダー１２の先端部が二本針１３，１３の針落ち位置の間となるように当該バインダー１２を下降させる。そして、後述する大押さえ送り機構４０の一対の大押さえ部材４１，４１との協働によりバインダー１２の断面形状となるように玉布をバインダー１２に巻き付けるように保持した状態で長手方向に玉布を送り出し、身頃生地Ｃへの縫着が行われる。
【００１８】
（大押さえ送り機構）
大押さえ送り機構４０は、縫い針１３，１３を挟んだ両側の位置において上方から身頃生地Ｃを押さえる一対の大押さえ４１，４１と、各大押さえ４１，４１の下側に個別配置されると共に布送りの際に身頃生地Ｃを載置する二つの敷き板４７（図１参照）と、二つの大押さえ４１，４１を昇降可能に支持する支持体４２と、支持体４２に対して大押さえ４１，４１を上下に移動させるエアシリンダ４３と、エアシリンダ４３の駆動を制御する電磁弁４４（図３参照）と、大押さえ４１，４１により押さえた身頃生地Ｃを布送り方向Ｅに移動させる駆動手段としてのパルスモータ４５（図２参照）と、パルスモータ４５の駆動をアシストするサーボモータ４６と、パルスモータ４５の出力により回転するプーリ４８と、サーボモータ４６の出力により回転するプーリ４９と、各プーリ４８，４９間に掛け渡されたタイミングベルト５０とを備えている。
【００１９】
各大押さえ４１，４１は長方形状の平板であって、二本針１３，１３を挟んでＹ軸方向に並んで配置されると共に、それぞれ長手方向がＸ軸方向に沿うように支持体４２に支持されている。そして、各大押さえ４１，４１には、図示しないエアシリンダにより作動する玉布の押さえ板が格納されている。こられ各押さえ板により玉布の両端部をバインダー１２に巻き付けるように折りたたみ、且つその状態を維持することを可能としている。
【００２０】
タイミングベルト５０は、Ｘ軸方向に沿って設けられ、その一端部がプーリ４８に、他端部がプーリ４９に掛け渡されている。また、タイミングベルト５０は支持体４２に連結されており、パルスモータ４５の駆動により、二つの大押さえ４１，４１をＸ軸方向について任意に位置決めすることを可能としている。
さらに、上記のように、一方のプーリ４８がパルスモータ４５により回転駆動され、他方のプーリ４９がサーボモータ４６により回転駆動されるので、パルスモータ４５と回転方向を一致させてサーボモータ４６を駆動することで、パルスモータ４５による大押さえ４１の移動時のトルク付与をサーボモータ４６によりアシストすることを可能としている。
なお、パルスモータ４５のみが駆動を行う非アシスト時には、サーボモータ４６の通電が絶たれ、サーボモータ４６からトルク負荷が生じないようにされる。
【００２１】
（コーナーメス機構）
コーナーメス機構９０は、テーブル１１の下方であって大押さえ送り機構４０による大押さえ４１，４１の通過経路における動メス１４よりも布送り方向下流側（図２における左方）に配置されており、大押さえ送り機構４０によりコーナーメス９１の作業位置に搬送された身頃生地Ｃを下方からコーナーメス９１を突き通すことで直線状の切れ目の両端となる位置に略Ｖ字状の切れ目Ｖを形成する。
即ち、コーナーメス機構９０は、コーナーメス９１とコーナーメス９１を上下動させるエアシリンダ９２とを備えるコーナーメスユニットを縫い開始端部側と縫い終了端部側とに一つずつ備えており、さらに、固定された縫い終了側のコーナーメスユニットに対して縫い開始端部側のコーナーメスユニットをＸ軸方向に沿って移動位置決めする駆動モータ９４と各エアシリンダ９２の駆動を行う電磁弁９３と備えている。
上記コーナーメス９１は、上方から見たその断面形状がＶ字状に形成され、下方から各布地を突き通すことでＶ字状の切れ目Ｖを形成する。
【００２２】
（玉縁縫いミシンの制御系）
図３は玉縁縫いミシン１０の制御系を示すブロック図である。この図に示すように、動作制御手段６０には、各種の制御の状態情報を表示する表示パネル６４と、縫製に関する各種の設定を入力する設定スイッチ６５と、縫製の開始を入力する起動スイッチ６６とが図示しない入出力回路を介して接続されている。
【００２３】
また、動作制御手段６０には、その制御の対象となるミシンモータ１６、パルスモータ４５、サーボモータ４６、メスモータ１７、コーナーメスの駆動モータ９４がそれぞれドライバ１６ａ、４５ａ、４６ａ、１７ａ、９４ａを介して接続されている。
また、動作制御手段６０には、バインダー１２の上下動を行うエアシリンダ、大押さえ４１、４１の昇降を行うエアシリンダ４３、コーナーメス９１の昇降を行うエアシリンダ９２及び動メス１４の待機状態と使用可能状態と切り替えるエアシリンダのそれぞれの作動を制御する電磁弁１８、４４、９３、２０がドライバ１８ａ、４４ａ、９３ａ、２０ａを介して接続されている。
また、動作制御手段６０には、ミシンモータ１６により回転駆動が行われる主軸の軸角度を検出するための主軸センサ６７がインターフェイス６７ａを介して接続されている。
【００２４】
動作制御手段６０は、各種の制御を行うＣＰＵ６１と、制御プログラムが記憶されているＲＯＭ６２と、ＣＰＵ６１の処理に関する各種データをワークエリアに格納するＲＡＭ６３と、縫製を行うための各種設定データ（例えば、送りピッチ、主軸回転数（回転速度）等）を書き換え可能に記憶する記憶手段としてのＥＥＰＲＯＭ６９とを備えている。
【００２５】
（間欠送りとアシスト制御）
玉縁縫いミシン１０は、縫製において、連続的に一定速度で大押さえ４１を移動しつつ針落ちを行う連続送りと縫い針１３の上下動に同期して縫い針１３が身生地Ｃから抜けている間に大押さえ４１の移動を行う間欠送りとを行うことが可能である。連続送りは周知であるので、ここでは、間欠送りについて説明することとする。
図４はミシンモータ１６により回転駆動が行われる主軸の角度変化と大押さえ４１を送るパルスモータ４５の駆動タイミングとの関係を示す線図であり、Ｇ１が主軸の角度変化を示し、Ｇ２はパルスモータ４５の駆動タイミングを示す。図４において横軸は時間であり、帯域Ｂは縫い針１３が身生地Ｃに刺さっている期間を示している。間欠送りでは、図示のように、連続的に回転を行う主軸に対して、パルスモータ４５は身生地Ｃに刺さっている期間を回避した所定の主軸角度期間で駆動が行われる。
【００２６】
図５（Ａ）は間欠送りにおけるパルスモータ４５の一回の駆動における速度指令Ｖ１とこれをアシストするサーボモータ４６の速度指令Ｖ２を示す線図であり、図５（Ｂ）は間欠送りにおけるパルスモータ４５の一回の駆動の際の必要トルクＴ１とこれをアシストするサーボモータ４６の補助トルクＴ２を示す線図である。
【００２７】
間欠送りの実行の際には、ミシンモータ１６の設定回転速度（設定主軸回転数）と設定送りピッチとに従って図５（Ａ）の速度指令Ｖ１に示すようなパルスモータ４５の速度パターンが算出される。即ち、前述したＣＰＵ６１は、設定スイッチ６５から主軸回転数と送りピッチの設定入力を受けると、これに基づいて、間欠送りが可能な主軸角度区間を設定し、当該区間内で送りピッチ分の動作量だけパルスモータ４５が駆動を行うための速度パターンを算出する。かかる速度パターンの決定方法は周知のものであり、例えば、加速期間、定速期間、減速期間の長さと定速期間の速度とを、主軸回転数により定められる時間内に送りピッチ分の動作量だけ駆動するという条件を満たすように決定する処理が行われる。
そして、縫製時には、ＣＰＵ６１は、主軸センサ６７により主軸角度を監視して、縫い針１３が身生地Ｃから抜けた主軸角度になると、所定周期で速度パターンに従う指令値をドライバ４５ａに順次出力し、パルスモータ４５が速度パターンに従って駆動するよう動作制御を行う。なお、かかる動作制御は毎針ごとに行われる。
【００２８】
次に、サーボモータ４６によるパルスモータ４５のアシスト制御について説明する。
パルスモータ４５は、前述した速度指令Ｖ１に従って動作するためには図５（Ｂ）に示す必要トルクＴ１のトルクが必要となる。即ち、加速期間Ｐ１で正方向の高トルクを必要とし、定速期間では正方向の中程度のトルクを必要とし、減速期間Ｐ２では減速させる方向への高トルクを必要とする。なお、図５（Ｂ）において、停止期間には必要トルクが０となるように図示されているが、実際には、大押さえ４１の停止状態を維持するためにパルスモータ４５は静止トルクを付与している状態にある。
サーボモータ４６は、上記パルスモータ４５の加速期間Ｐ１の開始に先行してトルク付与を開始し、加速期間Ｐ１の終了よりも遅れてトルク付与を終了するよう動作制御が行われる。また、同様に、サーボモータ４６は、上記パルスモータ４５の減速期間Ｐ２の開始に先行してトルク付与を開始し、減速期間Ｐ２の終了よりも遅延してトルク付与を終了するよう動作制御が行われる。なお、加速の場合において、どの程度先行させてアシストトルク付与を開始するかは、例えば、パルスモータ４５の加速又は減速トルク付与の開始の瞬間には既にアシストトルクが付与されている状態が常に確保されるのであれば開始タイミング差はわずかであっても良い。また、減速の場合も同様である。
そして、加速期間Ｐ１において、サーボモータ４６により付与されるアシストトルクは、図５（Ｂ）に示すように、その付与期間を通じて均一のトルク値となるように付与され、且つ、そのトルク値はパルスモータ４５の静止トルク未満となるように設定される。つまり、サーボモータ４６はパルスモータ４５よりも先行してアシストトルクの付与を開始するが、静止トルク未満のトルク値なので、パルスモータ４５が加速を開始しない限り、大押さえ４１は移動しないようになっている。
また、減速期間Ｐ２も、サーボモータ４６のアシストトルクは付与期間を通じて均一となるように付与される。
【００２９】
図６（Ａ）は加速開始時においてアシストトルク付与がない場合のパルスモータ４５の指令値（実線）と実際にタイミングベルト５０にかかるトルク値（点線）とを示す線図であり、図６（Ｂ）は加速開始時においてアシストトルク付与が行われた場合のパルスモータ４５の指令値（実線）と実際にタイミングベルト５０にかかるトルク値（点線）とを示す線図である。アシストトルク付与がない場合には、図６（Ａ）のように、立ち上がりの指令値を大きくする必要があるため、オーバーシュートが大きく発生するが、アシストトルク付与が行われると、図６（Ｂ）に示すように、立ち上がりの指令値を小さくすることができ、オーバーシュートを抑制することが可能となる。
【００３０】
図７は図５（Ｂ）に示すアシストトルクの付与を実現するためのサーボモータ４６の制御ブロック図を示している。
サーボモータ４６はその出力軸の軸角度検出（位置検出）を行うエンコーダ４６ｂを備えており、サーボモータ４６の制御系は、エンコーダ４６ｂの検出位置を所定周期で微分して検出速度を求める微分器５１と、ＣＰＵ６１からの速度指令と検出速度との偏差を求めてトルク指令を出力する速度アンプ５２と、サーボモータ４６の電流制御によりトルクを制御するドライバ４６ａと、トルク指令とドライバ４６ａからの帰還電流との偏差に応じてモータドライバ４６ａへの指令を出力する電流アンプ５３とを備えている。
【００３１】
一方、ＣＰＵ６１は、前述した間欠送りにおけるパルスモータ４５の一回の駆動における速度指令Ｖ１を算出すると、図５（Ｂ）の補助トルクＴ２のトルク付与を実現するためのサーボモータ４６の速度指令Ｖ２を算出する。パルスモータ４５の加速期間に対応するサーボモータの速度指令Ｖ２は、図５（Ａ）に示すように、加速度をパルスモータ４５と等しくしてパルスモータ４５の加速開始よりも先行して開始させると共に、パルスモータ４５の定速期間の速度よりも若干高い所定速度に到達した地点で当該速度を維持し、パルスモータ４５の加速期間終了から所定期間が経過してから終了するパターンが算出される。なお、この加速時におけるサーボモータ４６の速度指令Ｖ２では、パルスモータ４５の定速期間の速度よりも高速まで加速する指令を算出しているが、これに限らず、パルスモータ４５の定速期間の速度と等しいかそれよりも幾分低速までしか加速を行わなくとも良い。
また、パルスモータ４５の減速期間に対応する速度指令Ｖ２は、図５（Ａ）に示すように、加速度をパルスモータ４５と等しくしてパルスモータ４５の減速開始よりも先行して開始させてパルスモータ４５よりも常に低速を維持し、停止速度（速度0）に到達するとさらに逆回転の速度指令となり、逆回転の所定速度を維持して、パルスモータ４５の減速期間終了から所定期間が経過してから終了するパターンが算出される。
【００３２】
かかる速度指令Ｖ２により、間欠送りの際には、主軸センサ６７を監視して、パルスモータ４５の速度指令Ｖ１より先行する速度指令Ｖ２の出力開始位相となった時点でＣＰＵ６１から速度指令Ｖ２が出力される。これによりサーボモータ４６が駆動しプーリ４９に補助トルクが付与される。しかしながら、補助トルクはパルスモータ４５の静止トルク未満であるためタイミングベルト５０に張力が付与されるがプーリ４９はほとんど回転を生じない。このため、エンコーダ４６ｂの位置検出がフィードバックされてトルク指令値は増加するが、モータドライバ４６ａにはトルクリミッタが内蔵されており、定められた補助トルク（パルスモータ４５の静止トルク未満の所定値）を超えないようサーボモータ４６は通電制御され、大押さえ４１が停止したまま補助トルクのみがタイミングベルト５０に付与された状態が維持される。
そして、パルスモータ４５の速度指令Ｖ１の出力開始位相が検出されると、当該速度指令Ｖ１が出力されてパルスモータ４５の駆動が開始される。この時、タイミングベルト５０には既に補助トルクが付与されているので図６（Ｂ）に示すようにパルスモータ４５の駆動開始によるベルトに対する付与トルクの変動幅は低減され、オーバーシュートも低減される。
そして、加速期間において、速度指令Ｖ２はＶ１よりも常に高速となるように指令出力が行われるので、図５（Ｂ）に示すように、補助トルクＴ２は一定となり、大押さえ４１の加速開始から定速に至るまでの動作が安定的に行われる。
以上のように、動作制御手段６０及びサーボモータ４６の制御系の構成は、サーボ制御手段として機能する。
【００３３】
次に、減速期間において、パルスモータ４５の速度指令Ｖ１より先行する速度指令Ｖ２の出力開始位相となった時点でＣＰＵ６１から速度指令Ｖ２が再び出力される。これによりサーボモータ４６が駆動しプーリ４９に補助トルクが付与される。この時、パルスモータ４５は速度指令Ｖ２よりも高速な速度指令Ｖ１に従って駆動しているので、プーリ４９にはそれに抗するように減速トルクが作用する。この場合も、エンコーダ４６ｂの位置検出がフィードバックされてトルク指令値は逆回転側に増加するが、この場合もモータドライバ４６ａのトルクリミッタによって定められた逆回転側への補助トルクを超えないようサーボモータ４６は通電制御される。
そして、パルスモータ４５の速度指令Ｖ１が減速期間に到達すると、パルスモータ４５の減速が開始される。この時、タイミングベルト５０には既に補助トルクが付与されているので、パルスモータ４５の減速開始によるベルトに対する付与トルクの変動幅は低減される。そして、減速期間において、速度指令Ｖ２はＶ１よりも常に低速となるように指令出力が行われるので、図５（Ｂ）に示すように、補助トルクＴ２は一定となり、大押さえ４１の減速開始から停止に至るまでの動作が安定的に行われる。
【００３４】
（玉縁縫いミシンにおける間欠送り動作）
図８は玉縁縫いミシン１０の間欠送り動作の制御フローチャートである。これに従って動作制御手段６０による間欠送り動作を説明する。
まず、起動スイッチ６６が押下されると（ステップＳ１）、パルスモータ４５の駆動により大押さえ４１が縫い送り方向上流側に向かってセット位置まで搬送される（ステップＳ２）。
大押さえ４１に身生地Ｃ及び玉布がセットされると、ミシンモータ１６の駆動が開始される。そして、所定の主軸位相において速度指令Ｖ２によりサーボモータ４６の駆動が開始され、加速の補助トルクの付与が行われる（ステップＳ４）。これに続いて所定の針上位相で速度指令Ｖ１によりパルスモータ４５の駆動が行われる（ステップＳ５）。次いで、パルスモータ４５の減速期間に先行してサーボモータ４６による減速の補助トルクの付与が行われる（ステップＳ６）。
そして、パルスモータ４５の停止により大押さえが停止する（ステップＳ７）。そして、針落ちによる縫い目形成、動メスの駆動による直線切れ目形成等が行われると共に、針上下動機構が、バックタック縫い等の針振り機能を備える場合には、針振りも行われ（ステップＳ８）、縫い針１３の上昇を待って（ステップＳ９）、縫い終了位置に到達したかを主軸回転数のカウントにより判定し（ステップＳ１０）、未到達であればステップＳ４に処理を戻して送りと縫い目形成を繰り返し、縫い終了位置に到達していればパルスモータ４５を駆動して大押さえ４１をコーナーメスの切断位置までに移動させる（ステップＳ１１）。そして、直線切れ目の両側にコーナーメスによる切れ目を形成し、再びパルスモータ４５を駆動して、停止位置まで大押さえ４１を移動させて縫製作業を終了する（ステップＳ１２）。
【００３５】
（実施の形態の効果）
玉縁縫いミシン１０では、大押さえ送り機構４０が駆動源であるパルスモータ４５を補助するサーボモータ４６を備え、パルスモータ４５の間欠駆動における立ち上がり時と停止時とにそれぞれ加速の補助トルクと減速の補助トルクとを付与するので、パルスモータ４５の駆動によるオーバーシュートを抑制し、ダンピング等の振動を効果的に低減し、安定した間欠送りを実現することが可能となる。そして、その結果、高速の間欠送りの際にも、同様にして振動を防ぎ、動作の安定化を図ることができるので、高速間欠送り駆動の実現も可能となる。
【００３６】
また、玉縁縫いミシン１０は、サーボモータ４６による加速及び減速の補助トルクの付与を、パルスモータ４５の立ち上がりの加速又は減速に先行して開始させるので、加減速開始時におけるパルスモータのトルク変動を低減することができ、さらなるオーバーシュートの抑制、ダンピング等の振動の低減を図ることが可能となる。
さらに、サーボモータ４６による加速及び減速の補助トルクの付与を、パルスモータ４５の加速期間又は減速期間の完了以後まで続けることにより、当該かく期間完了時のダンピング等の振動をより効果的に抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】発明に実施形態にかかる玉縁縫いミシンの全体の概略構成を示す斜視図を示す。
【図２】玉縁縫いミシンの正面図を示す。
【図３】玉縁縫いミシンの制御系を示すブロック図である。
【図４】主軸の角度変化と大押さえを送るパルスモータの駆動タイミングとの関係を示す線図である。
【図５】図５（Ａ）はパルスモータの間欠送り一回の駆動における速度指令とサーボモータの速度指令を示す線図であり、図５（Ｂ）はパルスモータの一回の駆動の必要トルクとサーボモータの補助トルクを示す線図である。
【図６】図６（Ａ）は加速時に補助トルク付与がない場合のパルスモータの指令値とタイミングベルトにかかるトルク値とを示す線図であり、図６（Ｂ）は加速時に補助トルク付与がある場合のパルスモータの指令値とタイミングベルトにかかるトルク値とを示す線図である。
【図７】補助トルクの付与を実現するためのサーボモータの制御ブロック図である。
【図８】玉縁縫いミシンの間欠送り動作の制御フローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１０ 玉縁縫いミシン
１１ テーブル（載置台）
１３ 縫い針
１６ ミシンモータ
４０ 大押さえ送り機構
４１ 大押さえ
４５ パルスモータ
４６ サーボモータ
６０ 動作制御手段（サーボ制御手段）
６１ ＣＰＵ
６２ ＲＯＭ
Ｃ 身頃生地
【技術分野】
【０００１】
本発明は、間欠送りを行う玉縁縫いミシンに関する。
【背景技術】
【０００２】
玉縁縫いミシンは、衣類のポケットの開口部に縫いを施すためのミシンであり、四角いスリット状のポケットの開口部を形成すると共に当該開口部に沿ってその両側に二本針で縫い目を形成し、これにより、ポケット開口部の端縁に沿って袋状に玉布の縫いつけを行う。
上述の玉縁縫いを行うために、玉縁縫いミシンは、身生地を上から押さえる一対の大押さえと、各大押さえの間で玉布を所定の形状に保持するバインダーと、ポケット開口部を形成するメス機構と、ポケット開口部に沿って二本の縫い目を形成する針上下動機構と、身生地及び玉布が縫い針の針落ち点を通過するように大押さえを所定の送り方向に移動させる大押さえ送り機構とを備え、メス機構によりポケット開口部を形成しながら、身生地及び玉布の送りを行い、玉縁縫いを行っている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−２５９９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、従来の玉縁縫いミシンには、大押さえ送り機構に、パルスモータを駆動源としてベルト駆動により大押さえの送りを行う方式を採用することで、間欠送り縫い動作を行うものが存在する。
かかる玉縁縫いミシンでは、縫い針の上下動に同期してモータの駆動を行い、縫い針が布地に刺さっていない期間のみ間欠的に布地を送る制御を行っている。
【０００４】
一方、上記大押さえは身生地全体を上方から押さえる構造のために大型であり、さらに、大押さえには玉布等の保持機構等も搭載されるため、総重量がかなり重くなっていた。このため、大押さえの重量化により大押さえ送り機構のイナーシャは大きくなり、タイミングベルトの伸縮の発生なども生じやすいという問題があり、静止トルクが大きく間欠送りに好適なパルスモータを使用しても、短い周期で停止と駆動を繰り返す動作を安定的に行うことができず、高速化にも対応できないという不都合があった。
特に、仮にパルスモータの出力を上げたとしても、加速・停止時の制御精度（振動等）は改善するとは限らず、オーバーシュートが大きくなり逆に振動等が増す場合もあった。
【０００５】
本発明は、良好な間欠送りを行うことをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、個別に縫い針を保持し、ミシンモータにより上下動を行う左右一対の針棒と、前記各針棒を上下動させる針上下動機構と、載置台上の身頃生地を玉布とともに保持する左右一対の大押さえと、前記一対の大押さえをパルスモータの駆動により所定の布送り方向に沿って移動させる大押さえ送り機構と、前記大押さえを縫い針の上下動に同期させて間欠的に送りながら縫製を行う玉縁縫いミシンにおいて、前記大押さえ送り機構は、前記パルスモータの間欠的な駆動を補助するサーボモータを有し、前記サーボモータが、前記パルスモータの間欠駆動における立ち上がりの加速時に加速トルクを付与し、停止前の減速時に減速トルクを付与するように制御するサーボ制御手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
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、前記サーボ制御手段は、サーボモータを、前記パルスモータの立ち上がりの加速直前に加速トルク付与を開始し、停止前の減速直前に減速トルク付与を開始するように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の発明では、大押さえ送り機構がパルスモータを補助するサーボモータを備え、パルスモータの間欠駆動における立ち上がり時と停止時とにそれぞれ加速の補助トルクと減速の補助トルクとを付与するので、パルスモータの駆動によるオーバーシュートを抑制し、ダンピングなどの振動を効果的に低減し、安定した間欠送りを実現することが可能となる。そして、その結果、高速の間欠送りの際にも、同様にして振動を防ぎ、動作の安定化を図ることができるので、高速間欠送り駆動の実現も可能となる。
【０００９】
なお、ここでいう「サーボモータ」とは、サーボ制御が可能なブラシレスＤＣモータ、ＡＣモータ（同期モータ、誘導機モータ）、ＤＣモータ（ブラシ式）等をいうものとし、軸角度検出が行われるパルスモータは含まれないものとする。
【００１０】
請求項２記載の発明では、サーボモータによる加速及び減速の補助トルクの付与を、パルスモータの立ち上がりの加速又は減速に先行して開始させるので、加減速開始時におけるパルスモータによるトルク変動を低減することができ、さらなるオーバーシュートの抑制、振動の低減を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（発明の実施形態の全体構成）
以下、本発明の実施の形態である玉縁縫いミシン１０について図１乃至図８に基づいて説明する。図１は玉縁縫いミシン１０の全体の概略構成を示す斜視図を示し、図２は玉縁縫いミシン１０の正面図である。なお、本実施の形態においては、各図中に示したＸＹＺ軸を基準にしてミシン１０の各部の方向を定めるものとする。ミシン１０を水平面に設置した状態において、Ｚ軸方向は鉛直方向となる方向を示し、Ｘ軸方向は水平且つ布送り方向Ｅと一致する方向を示し、Ｙ軸方向は水平且つＸ軸方向に直交する方向を示す。
【００１２】
玉縁縫いミシン１０は、身頃生地Ｃと玉布とを重ねて二本の縫い針１３，１３で所定の長さで縫着すると共に、二本の縫い目の間を縫い方向に沿って直線状の切れ目を形成し、さらに、当該切れ目の両端部にＶ字状の切れ目を形成するミシンである。
かかる玉縁縫いミシン１０は、縫製の作業台となる載置台としてのテーブル１１と、身頃生地Ｃの布送り方向に延設された左右一対の大押さえ４１，４１によりテーブル１１上の身頃生地Ｃを玉布と共に上方から保持すると共に大押さえ４１，４１を布送り方向Ｅに移動させることで身頃生地Ｃ及び玉布の搬送を行う大押さえ送り機構としての大押さえ送り機構４０と、身頃生地Ｃに縫着する玉布にバインダー１２を当てて当該玉布の両側縁部を折り返すバインダー機構と、大押さえ送り機構４０によりＸ軸方向に沿って送られる身頃生地Ｃと玉布に二本の縫い針１３，１３により縫製を行う縫製手段としての針上下動機構と、縫い針１３，１３よりも布送り方向下流側で動メス１４を昇降させて身頃生地Ｃと玉布に切れ目Ｌを形成するメス機構と、テーブル１１上に設置されて針上下動機構とメス機構とを格納保持するミシンフレーム８０と、直線状の切れ目の両端となる位置に略Ｖ字状の切れ目Ｖ，Ｖを形成するコーナーメス機構９０と、上記各構成の動作制御を行う縫製制御手段としての動作制御手段６０を備えている。
以下各部を詳説する。
【００１３】
（テーブル及びミシンフレーム）
テーブル１１はその上面がＸ−Ｙ平面に平行であって、水平な状態で使用される。そして、テーブル１１における縫い針１３，１３による針落ち位置には針板１５が装着されている。針板１５には、二本の縫い針１３，１３が個別に挿入される針穴と、メス機構の動メス１４が挿通されるスリットが形成されている。
また、テーブル１１上には、ミシンフレーム８０のベッド部８１を格納する凹部が形成されており、ミシンフレーム８０は当該凹部に設置されている。さらに、テーブル１１には、ミシンフレーム８０の布送り方向下流側に大押さえ送り機構４０とコーナーメス機構９０とが配置され、布送り方向上流側にはバインダー機構（バインダー１２以外は図示略）が配置されている。
【００１４】
ミシンフレーム８０は、主に、テーブル１１に設置されるベッド部８１とそこから立設された縦胴部８２とその上部から水平に延設されたアーム部８３とから構成されている。
そして、ミシンフレーム８０の下部にはミシンモータ１６が配設され、ベッド部８１の内部にはミシンモータ１６から図示しないベルトを介してミシンフレーム８０に伝達される回転駆動力を釜機構に伝える下軸がＹ軸方向に沿った状態で支持されており、アーム部８３の内部には針上下動機構７０の上下動駆動力をミシンモータ１６から伝達する上軸がＹ軸方向に沿った状態で支持されている。
上軸と下軸にはそれぞれプーリが固定装備されると共に、ミシンフレーム８０の縦胴部８２内を通されたタイミングベルトで連結されている。
【００１５】
（針上下動機構）
針上下動機構は、各縫い針１３，１３を個別に下端部に保持する二本の針棒と、二本の針棒の保持と解除を個別に切り換え可能な針棒抱きと、ミシンモータ１６の回転駆動を上下駆動に変換して針棒抱きに付与するクランク機構とを備えており、左右両方の縫い針１３により縫いを行う状態といずれか片針のみで縫いを行う状態とを切り換え可能としている。
【００１６】
（メス機構）
メス機構は、直線状の切れ目を形成する動メス１４と、動メス１４を上下動させるメスモータ１７と、メスモータ１７による動力伝達と動力切断とを切り換えるエアシリンダ１４ａとを備えている。
上記動メス１４は、二本針１３，１３に隣接すると共に当該二本針１３，１３よりも布送り方向下流側（図２における左方）に配置されている。
メスモータ１７は、身頃生地Ｃの送り動作と共に回転駆動を行い、伝達機構により動メス１４を上下動させて、メス幅に応じた切れ目を繰り返し形成して直線状の切れ目を形成する。
【００１７】
（バインダー機構）
バインダー機構は、断面形状が逆Ｔ字状であって玉布を巻き付けるようにセットして長手方向に沿って送り出すバインダー１２と、バインダー１２を昇降可能に支持する支持機構（図示略）とを有している。
支持機構は、バインダー１２の昇降動作の駆動源となる図示しないエアシリンダと、当該エアシリンダを駆動する電磁弁１８（図３参照）と、エアシリンダの駆動力を上下方向の移動力に替えてバインダー１２に付与する複数のリンク体とを備えている。そして、縫製時には、バインダー機構は、エアシリンダによりバインダー１２の先端部が二本針１３，１３の針落ち位置の間となるように当該バインダー１２を下降させる。そして、後述する大押さえ送り機構４０の一対の大押さえ部材４１，４１との協働によりバインダー１２の断面形状となるように玉布をバインダー１２に巻き付けるように保持した状態で長手方向に玉布を送り出し、身頃生地Ｃへの縫着が行われる。
【００１８】
（大押さえ送り機構）
大押さえ送り機構４０は、縫い針１３，１３を挟んだ両側の位置において上方から身頃生地Ｃを押さえる一対の大押さえ４１，４１と、各大押さえ４１，４１の下側に個別配置されると共に布送りの際に身頃生地Ｃを載置する二つの敷き板４７（図１参照）と、二つの大押さえ４１，４１を昇降可能に支持する支持体４２と、支持体４２に対して大押さえ４１，４１を上下に移動させるエアシリンダ４３と、エアシリンダ４３の駆動を制御する電磁弁４４（図３参照）と、大押さえ４１，４１により押さえた身頃生地Ｃを布送り方向Ｅに移動させる駆動手段としてのパルスモータ４５（図２参照）と、パルスモータ４５の駆動をアシストするサーボモータ４６と、パルスモータ４５の出力により回転するプーリ４８と、サーボモータ４６の出力により回転するプーリ４９と、各プーリ４８，４９間に掛け渡されたタイミングベルト５０とを備えている。
【００１９】
各大押さえ４１，４１は長方形状の平板であって、二本針１３，１３を挟んでＹ軸方向に並んで配置されると共に、それぞれ長手方向がＸ軸方向に沿うように支持体４２に支持されている。そして、各大押さえ４１，４１には、図示しないエアシリンダにより作動する玉布の押さえ板が格納されている。こられ各押さえ板により玉布の両端部をバインダー１２に巻き付けるように折りたたみ、且つその状態を維持することを可能としている。
【００２０】
タイミングベルト５０は、Ｘ軸方向に沿って設けられ、その一端部がプーリ４８に、他端部がプーリ４９に掛け渡されている。また、タイミングベルト５０は支持体４２に連結されており、パルスモータ４５の駆動により、二つの大押さえ４１，４１をＸ軸方向について任意に位置決めすることを可能としている。
さらに、上記のように、一方のプーリ４８がパルスモータ４５により回転駆動され、他方のプーリ４９がサーボモータ４６により回転駆動されるので、パルスモータ４５と回転方向を一致させてサーボモータ４６を駆動することで、パルスモータ４５による大押さえ４１の移動時のトルク付与をサーボモータ４６によりアシストすることを可能としている。
なお、パルスモータ４５のみが駆動を行う非アシスト時には、サーボモータ４６の通電が絶たれ、サーボモータ４６からトルク負荷が生じないようにされる。
【００２１】
（コーナーメス機構）
コーナーメス機構９０は、テーブル１１の下方であって大押さえ送り機構４０による大押さえ４１，４１の通過経路における動メス１４よりも布送り方向下流側（図２における左方）に配置されており、大押さえ送り機構４０によりコーナーメス９１の作業位置に搬送された身頃生地Ｃを下方からコーナーメス９１を突き通すことで直線状の切れ目の両端となる位置に略Ｖ字状の切れ目Ｖを形成する。
即ち、コーナーメス機構９０は、コーナーメス９１とコーナーメス９１を上下動させるエアシリンダ９２とを備えるコーナーメスユニットを縫い開始端部側と縫い終了端部側とに一つずつ備えており、さらに、固定された縫い終了側のコーナーメスユニットに対して縫い開始端部側のコーナーメスユニットをＸ軸方向に沿って移動位置決めする駆動モータ９４と各エアシリンダ９２の駆動を行う電磁弁９３と備えている。
上記コーナーメス９１は、上方から見たその断面形状がＶ字状に形成され、下方から各布地を突き通すことでＶ字状の切れ目Ｖを形成する。
【００２２】
（玉縁縫いミシンの制御系）
図３は玉縁縫いミシン１０の制御系を示すブロック図である。この図に示すように、動作制御手段６０には、各種の制御の状態情報を表示する表示パネル６４と、縫製に関する各種の設定を入力する設定スイッチ６５と、縫製の開始を入力する起動スイッチ６６とが図示しない入出力回路を介して接続されている。
【００２３】
また、動作制御手段６０には、その制御の対象となるミシンモータ１６、パルスモータ４５、サーボモータ４６、メスモータ１７、コーナーメスの駆動モータ９４がそれぞれドライバ１６ａ、４５ａ、４６ａ、１７ａ、９４ａを介して接続されている。
また、動作制御手段６０には、バインダー１２の上下動を行うエアシリンダ、大押さえ４１、４１の昇降を行うエアシリンダ４３、コーナーメス９１の昇降を行うエアシリンダ９２及び動メス１４の待機状態と使用可能状態と切り替えるエアシリンダのそれぞれの作動を制御する電磁弁１８、４４、９３、２０がドライバ１８ａ、４４ａ、９３ａ、２０ａを介して接続されている。
また、動作制御手段６０には、ミシンモータ１６により回転駆動が行われる主軸の軸角度を検出するための主軸センサ６７がインターフェイス６７ａを介して接続されている。
【００２４】
動作制御手段６０は、各種の制御を行うＣＰＵ６１と、制御プログラムが記憶されているＲＯＭ６２と、ＣＰＵ６１の処理に関する各種データをワークエリアに格納するＲＡＭ６３と、縫製を行うための各種設定データ（例えば、送りピッチ、主軸回転数（回転速度）等）を書き換え可能に記憶する記憶手段としてのＥＥＰＲＯＭ６９とを備えている。
【００２５】
（間欠送りとアシスト制御）
玉縁縫いミシン１０は、縫製において、連続的に一定速度で大押さえ４１を移動しつつ針落ちを行う連続送りと縫い針１３の上下動に同期して縫い針１３が身生地Ｃから抜けている間に大押さえ４１の移動を行う間欠送りとを行うことが可能である。連続送りは周知であるので、ここでは、間欠送りについて説明することとする。
図４はミシンモータ１６により回転駆動が行われる主軸の角度変化と大押さえ４１を送るパルスモータ４５の駆動タイミングとの関係を示す線図であり、Ｇ１が主軸の角度変化を示し、Ｇ２はパルスモータ４５の駆動タイミングを示す。図４において横軸は時間であり、帯域Ｂは縫い針１３が身生地Ｃに刺さっている期間を示している。間欠送りでは、図示のように、連続的に回転を行う主軸に対して、パルスモータ４５は身生地Ｃに刺さっている期間を回避した所定の主軸角度期間で駆動が行われる。
【００２６】
図５（Ａ）は間欠送りにおけるパルスモータ４５の一回の駆動における速度指令Ｖ１とこれをアシストするサーボモータ４６の速度指令Ｖ２を示す線図であり、図５（Ｂ）は間欠送りにおけるパルスモータ４５の一回の駆動の際の必要トルクＴ１とこれをアシストするサーボモータ４６の補助トルクＴ２を示す線図である。
【００２７】
間欠送りの実行の際には、ミシンモータ１６の設定回転速度（設定主軸回転数）と設定送りピッチとに従って図５（Ａ）の速度指令Ｖ１に示すようなパルスモータ４５の速度パターンが算出される。即ち、前述したＣＰＵ６１は、設定スイッチ６５から主軸回転数と送りピッチの設定入力を受けると、これに基づいて、間欠送りが可能な主軸角度区間を設定し、当該区間内で送りピッチ分の動作量だけパルスモータ４５が駆動を行うための速度パターンを算出する。かかる速度パターンの決定方法は周知のものであり、例えば、加速期間、定速期間、減速期間の長さと定速期間の速度とを、主軸回転数により定められる時間内に送りピッチ分の動作量だけ駆動するという条件を満たすように決定する処理が行われる。
そして、縫製時には、ＣＰＵ６１は、主軸センサ６７により主軸角度を監視して、縫い針１３が身生地Ｃから抜けた主軸角度になると、所定周期で速度パターンに従う指令値をドライバ４５ａに順次出力し、パルスモータ４５が速度パターンに従って駆動するよう動作制御を行う。なお、かかる動作制御は毎針ごとに行われる。
【００２８】
次に、サーボモータ４６によるパルスモータ４５のアシスト制御について説明する。
パルスモータ４５は、前述した速度指令Ｖ１に従って動作するためには図５（Ｂ）に示す必要トルクＴ１のトルクが必要となる。即ち、加速期間Ｐ１で正方向の高トルクを必要とし、定速期間では正方向の中程度のトルクを必要とし、減速期間Ｐ２では減速させる方向への高トルクを必要とする。なお、図５（Ｂ）において、停止期間には必要トルクが０となるように図示されているが、実際には、大押さえ４１の停止状態を維持するためにパルスモータ４５は静止トルクを付与している状態にある。
サーボモータ４６は、上記パルスモータ４５の加速期間Ｐ１の開始に先行してトルク付与を開始し、加速期間Ｐ１の終了よりも遅れてトルク付与を終了するよう動作制御が行われる。また、同様に、サーボモータ４６は、上記パルスモータ４５の減速期間Ｐ２の開始に先行してトルク付与を開始し、減速期間Ｐ２の終了よりも遅延してトルク付与を終了するよう動作制御が行われる。なお、加速の場合において、どの程度先行させてアシストトルク付与を開始するかは、例えば、パルスモータ４５の加速又は減速トルク付与の開始の瞬間には既にアシストトルクが付与されている状態が常に確保されるのであれば開始タイミング差はわずかであっても良い。また、減速の場合も同様である。
そして、加速期間Ｐ１において、サーボモータ４６により付与されるアシストトルクは、図５（Ｂ）に示すように、その付与期間を通じて均一のトルク値となるように付与され、且つ、そのトルク値はパルスモータ４５の静止トルク未満となるように設定される。つまり、サーボモータ４６はパルスモータ４５よりも先行してアシストトルクの付与を開始するが、静止トルク未満のトルク値なので、パルスモータ４５が加速を開始しない限り、大押さえ４１は移動しないようになっている。
また、減速期間Ｐ２も、サーボモータ４６のアシストトルクは付与期間を通じて均一となるように付与される。
【００２９】
図６（Ａ）は加速開始時においてアシストトルク付与がない場合のパルスモータ４５の指令値（実線）と実際にタイミングベルト５０にかかるトルク値（点線）とを示す線図であり、図６（Ｂ）は加速開始時においてアシストトルク付与が行われた場合のパルスモータ４５の指令値（実線）と実際にタイミングベルト５０にかかるトルク値（点線）とを示す線図である。アシストトルク付与がない場合には、図６（Ａ）のように、立ち上がりの指令値を大きくする必要があるため、オーバーシュートが大きく発生するが、アシストトルク付与が行われると、図６（Ｂ）に示すように、立ち上がりの指令値を小さくすることができ、オーバーシュートを抑制することが可能となる。
【００３０】
図７は図５（Ｂ）に示すアシストトルクの付与を実現するためのサーボモータ４６の制御ブロック図を示している。
サーボモータ４６はその出力軸の軸角度検出（位置検出）を行うエンコーダ４６ｂを備えており、サーボモータ４６の制御系は、エンコーダ４６ｂの検出位置を所定周期で微分して検出速度を求める微分器５１と、ＣＰＵ６１からの速度指令と検出速度との偏差を求めてトルク指令を出力する速度アンプ５２と、サーボモータ４６の電流制御によりトルクを制御するドライバ４６ａと、トルク指令とドライバ４６ａからの帰還電流との偏差に応じてモータドライバ４６ａへの指令を出力する電流アンプ５３とを備えている。
【００３１】
一方、ＣＰＵ６１は、前述した間欠送りにおけるパルスモータ４５の一回の駆動における速度指令Ｖ１を算出すると、図５（Ｂ）の補助トルクＴ２のトルク付与を実現するためのサーボモータ４６の速度指令Ｖ２を算出する。パルスモータ４５の加速期間に対応するサーボモータの速度指令Ｖ２は、図５（Ａ）に示すように、加速度をパルスモータ４５と等しくしてパルスモータ４５の加速開始よりも先行して開始させると共に、パルスモータ４５の定速期間の速度よりも若干高い所定速度に到達した地点で当該速度を維持し、パルスモータ４５の加速期間終了から所定期間が経過してから終了するパターンが算出される。なお、この加速時におけるサーボモータ４６の速度指令Ｖ２では、パルスモータ４５の定速期間の速度よりも高速まで加速する指令を算出しているが、これに限らず、パルスモータ４５の定速期間の速度と等しいかそれよりも幾分低速までしか加速を行わなくとも良い。
また、パルスモータ４５の減速期間に対応する速度指令Ｖ２は、図５（Ａ）に示すように、加速度をパルスモータ４５と等しくしてパルスモータ４５の減速開始よりも先行して開始させてパルスモータ４５よりも常に低速を維持し、停止速度（速度0）に到達するとさらに逆回転の速度指令となり、逆回転の所定速度を維持して、パルスモータ４５の減速期間終了から所定期間が経過してから終了するパターンが算出される。
【００３２】
かかる速度指令Ｖ２により、間欠送りの際には、主軸センサ６７を監視して、パルスモータ４５の速度指令Ｖ１より先行する速度指令Ｖ２の出力開始位相となった時点でＣＰＵ６１から速度指令Ｖ２が出力される。これによりサーボモータ４６が駆動しプーリ４９に補助トルクが付与される。しかしながら、補助トルクはパルスモータ４５の静止トルク未満であるためタイミングベルト５０に張力が付与されるがプーリ４９はほとんど回転を生じない。このため、エンコーダ４６ｂの位置検出がフィードバックされてトルク指令値は増加するが、モータドライバ４６ａにはトルクリミッタが内蔵されており、定められた補助トルク（パルスモータ４５の静止トルク未満の所定値）を超えないようサーボモータ４６は通電制御され、大押さえ４１が停止したまま補助トルクのみがタイミングベルト５０に付与された状態が維持される。
そして、パルスモータ４５の速度指令Ｖ１の出力開始位相が検出されると、当該速度指令Ｖ１が出力されてパルスモータ４５の駆動が開始される。この時、タイミングベルト５０には既に補助トルクが付与されているので図６（Ｂ）に示すようにパルスモータ４５の駆動開始によるベルトに対する付与トルクの変動幅は低減され、オーバーシュートも低減される。
そして、加速期間において、速度指令Ｖ２はＶ１よりも常に高速となるように指令出力が行われるので、図５（Ｂ）に示すように、補助トルクＴ２は一定となり、大押さえ４１の加速開始から定速に至るまでの動作が安定的に行われる。
以上のように、動作制御手段６０及びサーボモータ４６の制御系の構成は、サーボ制御手段として機能する。
【００３３】
次に、減速期間において、パルスモータ４５の速度指令Ｖ１より先行する速度指令Ｖ２の出力開始位相となった時点でＣＰＵ６１から速度指令Ｖ２が再び出力される。これによりサーボモータ４６が駆動しプーリ４９に補助トルクが付与される。この時、パルスモータ４５は速度指令Ｖ２よりも高速な速度指令Ｖ１に従って駆動しているので、プーリ４９にはそれに抗するように減速トルクが作用する。この場合も、エンコーダ４６ｂの位置検出がフィードバックされてトルク指令値は逆回転側に増加するが、この場合もモータドライバ４６ａのトルクリミッタによって定められた逆回転側への補助トルクを超えないようサーボモータ４６は通電制御される。
そして、パルスモータ４５の速度指令Ｖ１が減速期間に到達すると、パルスモータ４５の減速が開始される。この時、タイミングベルト５０には既に補助トルクが付与されているので、パルスモータ４５の減速開始によるベルトに対する付与トルクの変動幅は低減される。そして、減速期間において、速度指令Ｖ２はＶ１よりも常に低速となるように指令出力が行われるので、図５（Ｂ）に示すように、補助トルクＴ２は一定となり、大押さえ４１の減速開始から停止に至るまでの動作が安定的に行われる。
【００３４】
（玉縁縫いミシンにおける間欠送り動作）
図８は玉縁縫いミシン１０の間欠送り動作の制御フローチャートである。これに従って動作制御手段６０による間欠送り動作を説明する。
まず、起動スイッチ６６が押下されると（ステップＳ１）、パルスモータ４５の駆動により大押さえ４１が縫い送り方向上流側に向かってセット位置まで搬送される（ステップＳ２）。
大押さえ４１に身生地Ｃ及び玉布がセットされると、ミシンモータ１６の駆動が開始される。そして、所定の主軸位相において速度指令Ｖ２によりサーボモータ４６の駆動が開始され、加速の補助トルクの付与が行われる（ステップＳ４）。これに続いて所定の針上位相で速度指令Ｖ１によりパルスモータ４５の駆動が行われる（ステップＳ５）。次いで、パルスモータ４５の減速期間に先行してサーボモータ４６による減速の補助トルクの付与が行われる（ステップＳ６）。
そして、パルスモータ４５の停止により大押さえが停止する（ステップＳ７）。そして、針落ちによる縫い目形成、動メスの駆動による直線切れ目形成等が行われると共に、針上下動機構が、バックタック縫い等の針振り機能を備える場合には、針振りも行われ（ステップＳ８）、縫い針１３の上昇を待って（ステップＳ９）、縫い終了位置に到達したかを主軸回転数のカウントにより判定し（ステップＳ１０）、未到達であればステップＳ４に処理を戻して送りと縫い目形成を繰り返し、縫い終了位置に到達していればパルスモータ４５を駆動して大押さえ４１をコーナーメスの切断位置までに移動させる（ステップＳ１１）。そして、直線切れ目の両側にコーナーメスによる切れ目を形成し、再びパルスモータ４５を駆動して、停止位置まで大押さえ４１を移動させて縫製作業を終了する（ステップＳ１２）。
【００３５】
（実施の形態の効果）
玉縁縫いミシン１０では、大押さえ送り機構４０が駆動源であるパルスモータ４５を補助するサーボモータ４６を備え、パルスモータ４５の間欠駆動における立ち上がり時と停止時とにそれぞれ加速の補助トルクと減速の補助トルクとを付与するので、パルスモータ４５の駆動によるオーバーシュートを抑制し、ダンピング等の振動を効果的に低減し、安定した間欠送りを実現することが可能となる。そして、その結果、高速の間欠送りの際にも、同様にして振動を防ぎ、動作の安定化を図ることができるので、高速間欠送り駆動の実現も可能となる。
【００３６】
また、玉縁縫いミシン１０は、サーボモータ４６による加速及び減速の補助トルクの付与を、パルスモータ４５の立ち上がりの加速又は減速に先行して開始させるので、加減速開始時におけるパルスモータのトルク変動を低減することができ、さらなるオーバーシュートの抑制、ダンピング等の振動の低減を図ることが可能となる。
さらに、サーボモータ４６による加速及び減速の補助トルクの付与を、パルスモータ４５の加速期間又は減速期間の完了以後まで続けることにより、当該かく期間完了時のダンピング等の振動をより効果的に抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】発明に実施形態にかかる玉縁縫いミシンの全体の概略構成を示す斜視図を示す。
【図２】玉縁縫いミシンの正面図を示す。
【図３】玉縁縫いミシンの制御系を示すブロック図である。
【図４】主軸の角度変化と大押さえを送るパルスモータの駆動タイミングとの関係を示す線図である。
【図５】図５（Ａ）はパルスモータの間欠送り一回の駆動における速度指令とサーボモータの速度指令を示す線図であり、図５（Ｂ）はパルスモータの一回の駆動の必要トルクとサーボモータの補助トルクを示す線図である。
【図６】図６（Ａ）は加速時に補助トルク付与がない場合のパルスモータの指令値とタイミングベルトにかかるトルク値とを示す線図であり、図６（Ｂ）は加速時に補助トルク付与がある場合のパルスモータの指令値とタイミングベルトにかかるトルク値とを示す線図である。
【図７】補助トルクの付与を実現するためのサーボモータの制御ブロック図である。
【図８】玉縁縫いミシンの間欠送り動作の制御フローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１０ 玉縁縫いミシン
１１ テーブル（載置台）
１３ 縫い針
１６ ミシンモータ
４０ 大押さえ送り機構
４１ 大押さえ
４５ パルスモータ
４６ サーボモータ
６０ 動作制御手段（サーボ制御手段）
６１ ＣＰＵ
６２ ＲＯＭ
Ｃ 身頃生地
【特許請求の範囲】
【請求項１】
個別に縫い針を保持し、ミシンモータにより上下動を行う左右一対の針棒と、
前記各針棒を上下動させる針上下動機構と、
載置台上の身頃生地を玉布とともに保持する左右一対の大押さえと、
前記一対の大押さえをパルスモータの駆動により所定の布送り方向に沿って移動させる大押さえ送り機構と、
前記大押さえを縫い針の上下動に同期させて間欠的に送りながら縫製を行う玉縁縫いミシンにおいて、
前記大押さえ送り機構は、前記パルスモータの間欠的な駆動を補助するサーボモータを有し、
前記サーボモータが、前記パルスモータの間欠駆動における立ち上がりの加速時に加速トルクを付与し、停止前の減速時に減速トルクを付与するように制御するサーボ制御手段を備えることを特徴とする玉縁縫いミシン。
【請求項２】
前記サーボ制御手段は、サーボモータを、前記パルスモータの立ち上がりの加速直前に加速トルク付与を開始し、停止前の減速直前に減速トルク付与を開始するように制御することを特徴とする請求項１記載の玉縁縫いミシン。
【請求項１】
個別に縫い針を保持し、ミシンモータにより上下動を行う左右一対の針棒と、
前記各針棒を上下動させる針上下動機構と、
載置台上の身頃生地を玉布とともに保持する左右一対の大押さえと、
前記一対の大押さえをパルスモータの駆動により所定の布送り方向に沿って移動させる大押さえ送り機構と、
前記大押さえを縫い針の上下動に同期させて間欠的に送りながら縫製を行う玉縁縫いミシンにおいて、
前記大押さえ送り機構は、前記パルスモータの間欠的な駆動を補助するサーボモータを有し、
前記サーボモータが、前記パルスモータの間欠駆動における立ち上がりの加速時に加速トルクを付与し、停止前の減速時に減速トルクを付与するように制御するサーボ制御手段を備えることを特徴とする玉縁縫いミシン。
【請求項２】
前記サーボ制御手段は、サーボモータを、前記パルスモータの立ち上がりの加速直前に加速トルク付与を開始し、停止前の減速直前に減速トルク付与を開始するように制御することを特徴とする請求項１記載の玉縁縫いミシン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−６８９１３（Ｐ２０１０−６８９１３Ａ）
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３７９１２（Ｐ２００８−２３７９１２）
【出願日】平成２０年９月１７日（２００８．９．１７）
【出願人】（０００００３３９９）ＪＵＫＩ株式会社 (1,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１７日（２００８．９．１７）
【出願人】（０００００３３９９）ＪＵＫＩ株式会社 (1,557)
【Ｆターム（参考）】
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