專利名稱：自動縫制縫紉機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動縫制縫紉機，其具有使布料保持機構(gòu)向任 意位置移動的驅(qū)動機構(gòu)。
背景技術(shù)：
當前已知一種自動縫制縫紉機(例如電子循環(huán)縫紉機)，其通在基于縫制圖案數(shù)據(jù)而使布料沿X、 Y方向移動的同時形成線跡，從 而形成規(guī)定的線跡圖案。該電子循環(huán)縫紉機，按順序參考縫制圖案數(shù) 據(jù)中規(guī)定的每個針沿X、 Y軸方向的移動量，通過由該數(shù)據(jù)驅(qū)動控制 脈沖電動機，在形成每個線跡時沿X軸方向和Y軸方向移動保持布 料的布料壓腳，從而實現(xiàn)規(guī)定線跡圖案的形成。
在上述現(xiàn)有的電子循環(huán)縫紉機中，已知以開環(huán)控制驅(qū)動各脈沖 電動機。
在以開環(huán)控制進行縫制的現(xiàn)有縫紉機中，縫紉機的控制裝置在 形成每個線跡時，與縫制圖案數(shù)據(jù)對應，在縫針處于從針板上的布料 中拔出的狀態(tài)(針上位置)的上軸角度的角度范圍內(nèi)，向脈沖電動機 順序輸出指令脈沖。并且，此時調(diào)整輸出定時，以使得在縫針下降而 即將刺入布料之前結(jié)束必要數(shù)量的指令脈沖的輸出(例如，參照專利 文獻l)。由于如果在縫針刺入布料之前沒有結(jié)束布料壓腳的移動， 則刺入布料的縫針會沿布料移動方向被拉拽而偏離針孔，有時會產(chǎn)生 縫針折斷或彎曲等，所以通過上述定時調(diào)整而避開所述情況。
另外，在通常的縫紉機中，天秤以比縫針到達上死點稍晚的時 間到達上死點，進行縫線的提升。這樣，如果在縫線提升完成之前(天 秤到達上死點之前)就開始并結(jié)束布料移動，則沒有被完全提升而剩 余的縫線被針板和由保持框保持的布料之間夾持而產(chǎn)生對提升的阻 力，從而線跡變松。在進行布料移動動作的時間充裕的縫紉機低速驅(qū)
動時，上述的現(xiàn)象比較顯著。
因此，如上述所示，以使指令脈沖的輸出在縫針即將刺入布料 的定時之前結(jié)束的方式調(diào)整輸出定時，以使得布料移動盡量在天秤到 達上死點之后進行。
上述開環(huán)控制，通常只要與驅(qū)動脈沖的輸出定時對應而使脈沖 電動機動作，就可以可靠地執(zhí)行預定的縫制。但是，在近來的縫紉機 的高速化或縫制斜紋布料等厚布料或硬布料的情況下，由于脈沖電動 機無法追隨脈沖輸出，扭矩負載變大，從而產(chǎn)生所謂失調(diào)的問題。
因此，已知取代開環(huán)控制而進行半閉環(huán)控制的縫紉機。在該半 閉環(huán)控制中，脈沖電動機裝備與其旋轉(zhuǎn)量對應而進行脈沖輸出的編碼 器，在每次從控制裝置輸出指令脈沖時，求出指令脈沖數(shù)和編碼器檢 測的脈沖數(shù)之間的偏差，以該偏差不大于設(shè)定數(shù)的方式順序輸出指令 脈沖(例如，參照專利文獻2)。
脈沖電動機的失調(diào)，在指令脈沖數(shù)和編碼器檢測的脈沖數(shù)之間 的偏差變大時發(fā)生，通過如上述使指令脈沖的輸出定時延遲而使偏差 不會變大，從而防止失調(diào)。
專利文獻1:特開2000 — 279666號公報 專利文獻2:特開2004 — 321771號公報

發(fā)明內(nèi)容
但是，在上述專利文獻2記述的發(fā)明中，通過監(jiān)視指令脈沖數(shù) 和編碼器的檢測脈沖數(shù)之間的偏差，能夠防止失調(diào)，但是另一方面， 由于指令脈沖的輸出定時會與脈沖電動機的實際動作速度對應而變 動，所以無法預測在形成各線跡時應輸出的指令脈沖數(shù)的輸出所需的 時間。
其結(jié)果，在半閉環(huán)控制中，無法調(diào)整輸出定時以使得在縫針下 降而即將刺入布料之前結(jié)束輸出必要數(shù)量的指令脈沖。即，在半閉環(huán) 控制中，由于無法預測輸出必要指令脈沖數(shù)所需要的時間，所以無法 調(diào)整定時以使得指令脈沖的輸出在縫針即將刺入布料的定時之前結(jié) 束。
另外，作為電子循環(huán)縫紉機，考慮進行如下的閉環(huán)控制，即不 檢測脈沖電動機的電動機動作量，而是檢測沿X軸方向和Y軸方向 的實際布料移動量，進行將其與基于指令脈沖的移動量之間的偏差抑 制在規(guī)定范圍內(nèi)的動作控制，但是由于在該情況下，也無法預測輸出 必要指令脈沖數(shù)所需要的時間，所以產(chǎn)生相同問題。
本發(fā)明的目的在于，抑制進行布料移動的脈沖電動機的失調(diào)， 同時通過由天秤適當?shù)剡M行縫線提升，進而防止針彎曲或針折斷。
技術(shù)方案1技術(shù)的發(fā)明采取如下構(gòu)成，即具有縫針(108)， 其利用上軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動而上下移動；布料保持部件(111),其保持被 縫制物；脈沖電動機(76a、 77a)，其使該布料保持部件向任意位置 移動；動作量檢測單元(76c、 77c)，其檢測該脈沖電動機或上述布 料保持部件的動作量；天秤(103)，其與上述縫針的上下移動連動 而進行縫線的提升；針位置檢測單元(2b)，其檢測上述縫針的上下 方向的針位置；圖案存儲單元(72a)，其對于由多次運針而進行的 一系列縫制，存儲縫制圖案數(shù)據(jù)，該縫制圖案數(shù)據(jù)是表示針對每一針 的上述布料保持部件的動作量；動作控制單元(1000)，其基于上述 縫制圖案數(shù)據(jù)的位置數(shù)據(jù)，將與針對每一針的動作量對應的脈沖數(shù)的 指令脈沖，在維持與上述動作量檢測單元的輸出之間為規(guī)定偏差的同 時，向上述脈沖電動機以單個脈沖逐個輸出；以及所需時間存儲單元 (72b)，其對于多個動作量中的每一個，存儲所必需的上述所需時 間。
上述動作控制單元，對于上述縫制圖案數(shù)據(jù)的各針，由上述所 需時間存儲單元求出所需時間，以上述縫針到達針板上的被縫制物時
上述指令脈沖的輸出完成的定時，開始輸出該指令脈沖。
另外，上述針位置檢測單元也可以是與針同步而進行動作的其 他結(jié)構(gòu)，例如是從上軸或縫紉機電動機的旋轉(zhuǎn)角度檢測針位置的單 元。
另外，動作量檢測單元也可以檢測脈沖電動機的動作量，也可 以檢測布料保持部件的動作量。
另外，在縫制圖案數(shù)據(jù)中至少包括下述信息，即針對用于在由
多次運針的一系列縫制(例如縫制樣式等的縫制圖案)而進行縫制時 所需的全部針數(shù)的每一針，決定脈沖電動機的動作量的信息。所謂決 定脈沖電動機的動作量的信息，可以是每一針中的脈沖電動機的動作 量本身，也可以是在原點固定的坐標系中，將每一針的目標位置以位 置坐標表示的信息。
技術(shù)方案2記述的發(fā)明在具有與技術(shù)方案1記述的發(fā)明相同的 結(jié)構(gòu)的同時，具有速度控制單元(70c)，其進行上述縫紉機電動機 的旋轉(zhuǎn)速度限制，以使其低于或等于以下的旋轉(zhuǎn)速度，即，該旋轉(zhuǎn)速 度使上述縫針位于上述針板上的被縫制物的上方的期間、和用于輸出 與上述針對每一針的移動量對應的脈沖數(shù)的指令脈沖的所需時間相 等。
技術(shù)方案3記述的發(fā)明在具有與技術(shù)方案1或2記述的發(fā)明相
同的結(jié)構(gòu)的同時，具有測量處理單元(70b)，其在通過各個脈沖數(shù)
的指令脈沖實際驅(qū)動上述脈沖電動機時，測量上述所需時間，并且將 其存儲在上述所需時間存儲單元中。
技術(shù)方案4記述的發(fā)明在具有與技術(shù)方案3記述的發(fā)明相同的 結(jié)構(gòu)的同時，具有執(zhí)行選擇單元(74m)，其輸入是否執(zhí)行由測量處 理單元進行的上述所需時間的測量及存儲的選擇。
發(fā)明的效果
在技術(shù)方案1技術(shù)的發(fā)明中，在縫針處于上下方向的規(guī)定位置 時，從動作控制單元輸出與縫制圖案數(shù)據(jù)中規(guī)定的針對每一針的動作 量對應的指令脈沖。
并且，上述指令脈沖必須在下降的縫針到達被縫制物之前結(jié)束 輸出，但由于即使指令脈沖高速地輸出，脈沖電動機也會因為電動機 自身的特性或與用于移動被縫制物的扭矩負載對應，無法追隨指令扭 矩，成為產(chǎn)生失調(diào)的情況。
因此，在動作控制單元中，進行如下的脈沖輸出控制，即一個 脈沖一個脈沖地輸出指令脈沖，在確認其與由動作量檢測單元檢測的 脈沖電動機的動作量之間的偏差維持在一定范圍內(nèi)后，輸出下一個脈沖。
其結(jié)果，雖然難以通過運算求出輸出各脈沖數(shù)的指令脈沖所必 需的所需時間，但由于各脈沖數(shù)輸出的所需時間存儲在所需時間存儲 單元中，所以能夠參考上述所需時間而得知各脈沖數(shù)的所需時間。
然后，由于在進行各種運針時，預先從所需時間存儲單元可知 必要的用于輸出脈沖數(shù)的所需時間，所以通過由針位置檢測單元的檢 測監(jiān)視旋轉(zhuǎn)速度和針位置，同時適當?shù)卣{(diào)整驅(qū)動脈沖開始輸出的定 時，能夠以在縫針即將到達被縫制物之前的定時結(jié)束驅(qū)動脈沖的輸 出。
由此，在每一針中，都能夠在從天秤結(jié)束提升(上死點)至縫 針到達被縫制物之前的期間盡可能地進行布料移動，而且能夠在縫針 刺入被縫制物的狀態(tài)下避免布料移動。
因此，能夠抑制進行布料移動的脈沖電動機的失調(diào)，同時適當 地進行在正確位置上落針和由天秤提升縫線，能夠?qū)崿F(xiàn)縫制品質(zhì)的提 高。
技術(shù)方案2記述的發(fā)明，由于通過速度控制單元控制縫紉機電 動機的旋轉(zhuǎn)速度，以使縫針位于被縫制物上方的時間，大于用于輸出 與縫制圖案數(shù)據(jù)中規(guī)定的針對每一針的移動量對應的脈沖數(shù)的指令 脈沖的所需時間，所以能夠防止在縫針刺入被縫制物的狀態(tài)下移動被 縫制物，更正確地進行落針，同時能夠防止針折斷，能夠進而實現(xiàn)縫 制品質(zhì)的提高。
技術(shù)方案3記述的發(fā)明，由于利用測量處理單元，通過實際驅(qū) 動布料保持部件而測量各脈沖數(shù)輸出的所需時間，所以能夠在實際的 縫制作業(yè)時實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集，效率高。進而，通過在保持被縫制物的狀 態(tài)下執(zhí)行測量，能夠在所需時間存儲單元中準備更正確地數(shù)據(jù)，通過 基于該數(shù)據(jù)驅(qū)動脈沖電動機而進行縫制，能夠進而實現(xiàn)縫制品質(zhì)的提
在技術(shù)方案4記述的發(fā)明中，能夠任意切換測量處理單元是否
執(zhí)行測量及存儲所需時間，能夠執(zhí)行與各種狀況對應的縫制。


圖1是表示本發(fā)明所涉及的縫紉機的斜視圖。
圖2是表示本發(fā)明所涉及的縫紉機的保持框及針棒附近的放大 斜視圖。
圖3是表示縫紉機的控制裝置的框圖。 圖4是表示縫紉機的操作面板的平面圖。 圖5是表示所需時間表的概念圖。
圖6是表示針位置和指令脈沖輸出期間的關(guān)系的說明圖。 圖7是表示限制速度表的概念圖。
圖8是表示針位置和指令脈沖輸出開始定時的關(guān)系的說明圖。
圖9是表示輸出開始角度表的概念圖。
圖IO是表示本發(fā)明所涉及的縫紉機的縫制動作的流程圖。
具體實施例方式
(電子循環(huán)縫紉機的整體結(jié)構(gòu)) 基于圖1至圖IO說明本發(fā)明的實施方式。
在本實施方式中，以作為自動縫制縫紉機的電子循環(huán)縫紉機為
例進行說明。電子循環(huán)縫紉機是如下所述的縫紉機其具有作為布料 保持部件的保持框，該保持框保持進行縫制的被縫制物即布料，通過 該保持框相對于縫針進行相對移動，在被保持在保持框上的布料上， 形成基于規(guī)定的縫制數(shù)據(jù)(縫制圖案)的線跡。
在這里，將后述的縫針108進行上下移動的方向定義為Z軸方 向(上下方向)，將與其正交的一個方向定義為X軸方向(左右方 向)，將與Z軸方向和Y軸方向這兩者正交的方向定義為Y軸方向 (前后方向)。
電子循環(huán)縫紉機100 (下面稱為縫紉機100)如圖1所示，具有 以下等部分縫紉機主體101，其安裝在縫紉機工作臺T的上表面上； 以及踏板R，其安裝在縫紉機工作臺T的下部，用于操作縫紉機主體 101。
(縫紉機架及上軸)
如圖1所示，縫紉機主體101具有縫紉機架102，其外形在側(cè)面
觀察下呈大致〕字狀。該縫紉機架102具有縫紉機臂部102a，其
形成縫紉機主體101的上部，向前后方向延伸；以及縫紉機底座部
102b，其形成縫紉機主體101的下部，向前后方向延伸。
該縫紉機主體101在縫紉機架102中配置有動力傳遞機構(gòu)，具 有可自由轉(zhuǎn)動地向前后方向延伸的上軸及下軸(均未圖示)。上軸配 置在縫紉機臂部102a的內(nèi)部，下軸配置在縫紉機底座部102b的內(nèi)部。
上軸與縫紉機電動機2a (參考圖3)連接，由該縫紉機電動機 2a施加旋轉(zhuǎn)力。另外，下軸(省略圖示)經(jīng)由未圖示的縱軸與上軸 連結(jié)，如果上軸轉(zhuǎn)動，則上軸的動力經(jīng)由縱軸(省略圖示)向下軸側(cè) 傳遞，使下軸旋轉(zhuǎn)。
在上軸的前端連接針棒108a，該針棒108a利用上軸的旋轉(zhuǎn)而沿 Z軸方向上下移動，如圖2所示，在該針棒108a的下端具有縫針108。 由所述上軸、縫紉機電動機2a、針棒108a、以及從上軸向針棒108a 施加上下移動的驅(qū)動力的未圖示的傳遞機構(gòu)，構(gòu)成針上下移動單元。
另外，在針上下移動機構(gòu)上并排設(shè)置未圖示的天秤機構(gòu)。該天 秤機構(gòu)具有天秤103，其進行上下擺動而進行縫線的提升；以及天 秤曲柄，其將上軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動變換為往復擺動動作而傳遞至天秤 103。在該天秤機構(gòu)中，通過從上軸得到使天秤103上下擺動的動力， 從而使該天秤103與縫針108的上下移動同步。另外，該天秤103 的上死點被調(diào)整為晚于縫針108的上死點若干相位(例如60 70°)。
另外，在上軸中設(shè)置編碼器2b (參考圖3)。編碼器2b是檢測 縫紉機電動機2a的上軸旋轉(zhuǎn)角度的部件，例如在由縫紉機電動機2a 使上軸每旋轉(zhuǎn)1°時，使脈沖信號輸出至控制裝置1000。另外，伴隨 著上軸的一次旋轉(zhuǎn)，針棒108a進行一次往復運動。g卩，通過由編碼 器2b檢測上軸的旋轉(zhuǎn)角度，能夠檢測縫針在上下方向中的針位置， 該編碼器2b作為針位置檢測單元起作用。另外，在下述說明中，設(shè) 定為在上軸角度為O度時，縫針108位于上死點。
另外，在下軸(省略圖示)的前端設(shè)有釜(省略圖示)。如果 下軸與上軸一起旋轉(zhuǎn)，則通過縫針108和釜(省略圖示)的協(xié)同動作
形成線跡。
另外，由于縫紉機電動機2a、上軸、針棒108a、縫針108、下 軸(省略圖示)、釜(省略圖示)等的連接結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有公知的結(jié)構(gòu)相 同，所以這里并不詳述。
另外，在縫紉機臂102a中，為了防止由于縫針108的上下移動 導致的布料浮起，設(shè)有中間壓腳機構(gòu)(省略圖示)，其具有中間壓腳 29，該中間壓腳29與針棒108a的上下移動連動而上下移動，將縫針 108周圍的布料向下方按壓。所述的中間壓腳機構(gòu)從上軸得到中間壓 腳29的上下驅(qū)動力。
此外，電子循環(huán)縫紉機IOO具有作為定位單元的布料移動裝置， 該布料移動裝置具有作為布料保持部件的保持框111，其位于縫針 108的下方，保持被縫制物即布料；安裝部件113，其支撐保持框111; 作為脈沖電動機的X軸電動機76a及Y軸電動機77a (參考附圖)， 其經(jīng)由安裝部件113而使保持框lll沿與縫針108的上下移動方向正 交的X—Y軸平面移動至任意位置；作為動作量檢測單元的編碼器 76c、 77c (參考附圖)，其檢測該各X軸電動機76a及Y軸電動機 77a的動作量；以及布料壓腳壓力缸(省略圖示)，其經(jīng)由安裝部件 113使保持框111升降，用于放開布料。
保持框111通過下降而保持布料，隨著X軸電動機76a及Y軸 電動機77a的驅(qū)動，使保持的布料連同保持框111 一起向前后左右方 向移動。并且，通過保持框111的移動和縫針108及釜(省略圖示) 的動作連動，在布料上形成基于規(guī)定的縫制圖案數(shù)據(jù)的線跡數(shù)據(jù)的線 跡。
此外，保持框111由布料壓腳(省略圖示)和下板(省略圖示) 構(gòu)成，安裝部件113能夠通過配置在縫紉機臂102a內(nèi)的布料壓腳壓 力缸(省略圖示)的驅(qū)動而被上下驅(qū)動，在布料壓腳下降時，將布料 夾持在其與下板之間進行保持。
踏板R作為操作踏板而進行動作，其用于驅(qū)動縫紉機電動機2a， 使針棒108a (縫針108)上下移動，或使保持框111進行動作。艮P， 在踏板R中組裝用于檢測踏板R踩下后的踏下操作位置的、例如由
可變電阻等構(gòu)成的傳感器(踩下量檢測單元)，來自傳感器的輸出信 號作為踏板R的操作信號，輸出至后述的控制裝置1000中，控制裝
置1000與該操作位置、操作信號對應，開始縫紉機電動機2a的驅(qū)動。
(縫紉機的控制系統(tǒng)整體概要)
此外，縫紉機100 (縫紉機主體101)如圖1、圖3所示，具有 操作面板74a，其用于使作業(yè)者對縫紉機進行各種設(shè)定操作以及各種 數(shù)據(jù)等的輸入操作。該操作面板74a和縫紉機主體101之間由未圖示 的有線或無線的線路進行連接。
操作面板74a具有多個操作鍵組，其能夠進行縫紉機的各種 設(shè)定、各種數(shù)據(jù)的輸入操作；以及數(shù)據(jù)顯示部74d，其顯示各種設(shè)定 狀態(tài)等。
如圖4所示，在操作面板74a上，設(shè)有數(shù)據(jù)顯示部74d、準備鍵 74e、復位鍵74f、屮/前進鍵74g、 一/后退鍵74h、圖案序號鍵74i、 X放大縮小率鍵74j、 Y放大縮小率鍵74k、速度鍵741、調(diào)整模式鍵 74m及顯示縫紉機或各鍵的動作狀態(tài)等的LED 90、 91等。
在數(shù)據(jù)顯示部74d中，顯示LED91點亮的位置、與鍵對應的各 種數(shù)據(jù)編號、數(shù)據(jù)數(shù)值等。
準備鍵74e是用于對由+/前進鍵74g及一/后退鍵74h等變更后 的數(shù)據(jù)及數(shù)值進行確定操作等的鍵。
復位鍵74f是用于對由+/前進鍵74g及一/后退鍵74h等變更后 的數(shù)據(jù)及數(shù)值進行復位操作等的鍵。
+ /前進鍵74g、 一/后退鍵74h是用于對各種數(shù)據(jù)編號或數(shù)據(jù)數(shù) 值進行變更(正進給+，反進給 一)操作的鍵。
圖案序號鍵74i是用于下述操作的鍵，即例如在利用預先設(shè)定并 存儲的縫制圖案數(shù)據(jù)72a進行縫制時，為了選擇期望的縫制圖案，調(diào) 出與該縫制圖案對應的縫制圖案數(shù)據(jù)72a,或者顯示該縫制圖案的序 號。另外，關(guān)于縫制圖案數(shù)據(jù)72a在后面敘述。
X放大縮小率鍵74j、 Y放大縮小率鍵74k是用于在執(zhí)行縫制圖 案時，對該圖案的X軸分量及Y軸分量分別進行放大縮小率的設(shè)定 輸入及顯示的鍵。
速度鍵741是用于對縫制時的縫紉機速度進行設(shè)定輸入及顯示 的鍵。
調(diào)整模式鍵74m是用于對后述的普通模式和調(diào)整模式的執(zhí)行選 進行切換的鍵。每次按壓該鍵就在普通模式和調(diào)整模式之間切換。所 述調(diào)整模式鍵74m作為執(zhí)行選擇單元起作用，g卩，輸入是否執(zhí)行測 量及存儲X軸電動機76a及Y軸77a的所需時間的選擇，以用于控 制縫紉機的旋轉(zhuǎn)速度、或調(diào)整向X軸電動機76a及Y軸電動機77a 輸出指令脈沖的開始定時。
另外，在操作面板74a中經(jīng)由各種鍵而設(shè)定輸入的縫制數(shù)據(jù)等 各種數(shù)據(jù)，輸出至后述的控制裝置1000，存儲在后述的EEPROM72 中。
(縫紉機的控制系統(tǒng)控制裝置)
另外，縫紉機100如圖3所示，具有作為動作控制單元的控制 裝置1000，其用于控制上述各部分、各部件。而且，該控制裝置1000 如圖3所示，具有ROM70、 RAM 71、 EEPROM 72以及CPU 73。
在ROM70 (PROM)中，存儲用于控制縫紉機IOO (縫紉機主 體101)的追隨控制程序70a、測量處理程序70b、速度控制程序70c、 輸出定時調(diào)整程序70d及與各種縫制相關(guān)的數(shù)據(jù)。
在RAM 71中，設(shè)有各種工作存儲器或計數(shù)器等，用作縫制動 作中或數(shù)據(jù)處理中的工作區(qū)域，暫時存儲從ROM 70或EEPROM 72 中讀取出的程序或數(shù)據(jù)等。
EEPROM 72存儲輸入的各種縫制圖案數(shù)據(jù)72a、 X放大縮小率 或Y放大縮小率的數(shù)據(jù)、縫紉機速度數(shù)據(jù)、所需時間表72b、限制速 度表72c、輸出開始角度表72d。
上述縫制圖案數(shù)據(jù)72a是迸行縫制時的運針圖案，是為了執(zhí)行 該運針圖案，使針對每一針的保持框111移動時的X方向移動量、Y 方向移動量的數(shù)據(jù)(指令脈沖數(shù))按縫制順序組合后形成的數(shù)據(jù)。與 各種縫制圖案對應而將多個縫制圖案數(shù)據(jù)72a存儲在EEPROM 72 中。
在縫制時，在上軸角度位于數(shù)據(jù)讀取定時的時候，讀取縫制圖
案數(shù)據(jù)72a的XY移動量，根據(jù)與由X放大縮小率鍵74j或Y放大 縮小率鍵74k得到的指定倍率對應的脈沖數(shù)，向X軸電動機76a及Y 軸電動機77a輸出指令脈沖。
CPU 73將RAM 71作為工作區(qū)域而基于存儲在ROM 70中的各 種程序，進行各種動作處理、運算處理等。
另外，CPU 73經(jīng)由接口 74而與操作面板74a連接，基于從操 作面板74a輸入的數(shù)據(jù)進行縫制圖案數(shù)據(jù)的選擇及變更等。
另外，CPU 73經(jīng)由接口 74而與布料壓腳開關(guān)74b及踏板R連 接，在從布料壓腳開關(guān)74b及踏板R輸入指示信號的情況下，基于 上述縫制圖案數(shù)據(jù)，進行使縫紉機100的各部分進行縫制的處理。
另外，CPU 73經(jīng)由接口 75與驅(qū)動縫紉機電動機2a的縫紉機電 動機驅(qū)動電路75b連接，通過控制縫紉機電動機2a的旋轉(zhuǎn)，控制針 上下移動機構(gòu)的動作。
而且，縫紉機電動機2a具有作為針位置檢測單元的編碼器2b， 在驅(qū)動縫紉機電動機2a的縫紉機電動機驅(qū)動電路75b中，對于縫紉 機電動機2a的每一次旋轉(zhuǎn)從編碼器2b輸出的Z相位信號，經(jīng)由接 口75輸入至CPU73，根據(jù)該信號，CPU 73能夠識別上軸的一次旋 轉(zhuǎn)中的原點(0°位置)。另外，對于每次縫紉機電動機2a的旋轉(zhuǎn)角 度為1。時從編碼器2b輸出的A相位信號及B相位信號，經(jīng)由接口 75輸入至CPU73，以上述Z相位信號為基準，統(tǒng)計A相位信號及B 相位信號的脈沖數(shù)，從而CPU 73能夠識別上軸的當前旋轉(zhuǎn)角度及旋 轉(zhuǎn)方向。
此外，縫紉機電動機2 a例如可以使用伺服電動機。 另外，CPU73經(jīng)由接口 76及接口 77，與X軸電動機驅(qū)動電路 76b及Y軸電動機驅(qū)動電路77b連接，該X軸電動機驅(qū)動電路76b 及Y軸電動機驅(qū)動電路77b分別驅(qū)動保持需要縫制的布料的保持框 111所具有的X軸電動機76a及Y軸電動機77a，從而，控制保持框 111沿X軸方向及Y軸方向的動作，。
另外，X軸電動機76a及Y軸電動機77a分別具有作為動作量 檢測單元的編碼器76c、 77c，在驅(qū)動各電動機76a、 77a的驅(qū)動電路
76b、 77b中，對于在各電動機76a、 77a的每一次旋轉(zhuǎn)而從各編碼器 76c、 77c輸出的Z相位信號，經(jīng)由接口76、 77輸入至CPU 73，根 據(jù)該信號，CPU 73能夠識別各電動機76a、 77a的一次旋轉(zhuǎn)中的原點 (0°位置)。另外，對于每次各電動機76a、 77a的旋轉(zhuǎn)角度為1°時 從編碼器76c、 77c輸出的A相位信號及B相位信號，經(jīng)由接口76、 77輸入至CPU73,以上述Z相位信號為基準，統(tǒng)計A相位信號及B 相位信號的脈沖數(shù)，從而CPU 73能夠識別各電動機76a、 77a的當 前旋轉(zhuǎn)角度及旋轉(zhuǎn)方向。
另外，CPU 73經(jīng)由接口 79與電磁閥驅(qū)動電路79b連接，該電 磁閥驅(qū)動電路79b控制使布料壓腳壓力缸動作的布料壓腳壓力缸用 電磁閥79a，從而控制布料壓腳的升降動作。 (縫紉機的控制系統(tǒng)追隨控制程序)
CPU 73通過執(zhí)行存儲在ROM 70中的追隨控制程序70a，在對 X軸電動機76a和Y軸電動機77a輸出指令脈沖時，對于每一個脈 沖，監(jiān)視來自編碼器76b、 77b的響應脈沖的響應， 一邊以指令脈沖 和響應脈沖之間的偏差小于規(guī)定數(shù)(例如2個脈沖)的方式調(diào)整輸出 間隔， 一邊從接口76、 77輸出指令脈沖。上述偏差設(shè)定為小于或等 于響應脈沖無法對指令脈沖進行追隨的界限的脈沖數(shù)。由此，防止各 電動機76a、 77a的失調(diào)。
(縫紉機的控制系統(tǒng)測量處理程序)
如果在選擇了調(diào)整模式的狀態(tài)下，分別對X軸電動機76a、 Y 軸電動機77a，基于上述追隨控制程序70a輸出指令脈沖，則CPU 73 通過執(zhí)行存儲在ROM70中的測量處理程序70b，測量其所需時間， 將每一個脈沖數(shù)的所需時間累計后存儲。然后，基于此，進行生成表 示指令脈沖數(shù)和其輸出所需時間之間的關(guān)系的所需時間表72b并存 儲在EEPROM 72中的處理。所需時間表72b及EEPROM 72構(gòu)成所
需時間存儲單元。
艮卩，CPU 73通過執(zhí)行測量處理程序70b，作為測量處理單元起作用。
在圖5中表示所需時間表72b的一個例子。所述的所需時間表
72b針對X軸電動機76a、 Y軸電動機77a單獨地生成。另外，如圖 所示，也可以是不對全部脈沖數(shù)求出所需時間，而是僅對一部分脈沖 數(shù)存儲所需時間的狀態(tài)。
(縫紉機的控制系統(tǒng)速度控制程序)
CPU 73通過執(zhí)行存儲在ROM 70中的速度控制程序70c，在縫 制時，分別針對X軸電動機7a、 Y軸電動機77a，與每一個針的指 令脈沖數(shù)對應而計算縫紉機電動機2a的限制旋轉(zhuǎn)速度，在當前旋轉(zhuǎn) 速度高于該限制旋轉(zhuǎn)速度的情況下，進行將縫紉機電動機2a的轉(zhuǎn)速 抑制為小于或等于限制旋轉(zhuǎn)速度的控制。
在這里，基于圖6說明由速度控制程序70c進行的限制旋轉(zhuǎn)速 度的計算方法。
該速度控制程序70c是如下的程序用于進行縫紉機電動機2a 的旋轉(zhuǎn)速度控制，以使得縫針108位于針板110上的布料的上方的期 間不小于用于輸出作為目標移動量的脈沖數(shù)量的指令脈沖的所需時 間。
如圖6所示，在縫紉機電動機2a的轉(zhuǎn)速為SMn[rpm]的情況下， 1個周期的期間為60/SMn[s]。如果考慮到將其乘以與布料的厚度對 應而設(shè)定的最大進給比率RM的值作為l個周期中縫針108位于布料 上方的期間，則成為RM*60/SMn[s]。在這里，最大進給比率RM是 在0.4 0.6左右的范圍內(nèi)，與布料的種類對應而預先從操作面板74a 設(shè)定輸入的值。
為了使縫針108位于針板110上的布料上方的期間不小于用于 輸出必要脈沖數(shù)的指令脈沖的所需時間，如果使脈沖數(shù)n的所需時間 為TMn，則只要使RM*60/SMn大于或等于TMn即可，由此，限制 旋轉(zhuǎn)速度Mn只要滿足下式(1)的條件即可。
SMn〇RM*60/TMn …(1)
因此，利用速度控制程序70c，在所需時間表72b被生成(或被 順序更新)后，隨之分別針對X軸電動機76a、 Y軸電動機77a，單 獨生成限制速度表72c，該限制速度表72c表示滿足算式(1)的條 件的指令脈沖的脈沖數(shù)n和限制旋轉(zhuǎn)速度SMn之間的關(guān)系。圖7是
限制速度表72C的概念圖。另外，由于為了與布料厚度對應，對于每 個最大進給比率RM，調(diào)整保持框111的進給開始的上軸角度及進給
結(jié)束的上軸角度，所以指令脈沖的脈沖數(shù)n和限制旋轉(zhuǎn)速度SMn之 間的關(guān)系根據(jù)每個最大進給比例RM而生成。另外，在限制速度表 72c中，以100[rmp]為單位設(shè)定限制旋轉(zhuǎn)速度SMn，但如果能夠?qū)⒖p 紉機電動機驅(qū)動電路75b的分辨率更加細分，也可以對各指定脈沖數(shù) 設(shè)定更細的限制旋轉(zhuǎn)速度。
此外，在縫制時，如果從縫制圖案數(shù)據(jù)72a中讀出每一針沿X 方向、Y方向的指令脈沖數(shù)n，則參考X方向、Y方向的各限制速度 表72c，將較低的旋轉(zhuǎn)速度指定為限制旋轉(zhuǎn)速度SMn，在當前旋轉(zhuǎn)速 度超過SMn的情況下，以使縫紉機電動機2a的旋轉(zhuǎn)速度成為SMn 的方式進行控制。
艮卩，CPU73作為速度控制單元起作用，其通過執(zhí)行速度控制程 序70c，對縫紉機電動機的旋轉(zhuǎn)速度進行限制。 (縫紉機的控制系統(tǒng)輸出定時調(diào)整程序)
CPU73進行以下控制，即，通過執(zhí)行存儲在ROM70中的輸出 定時調(diào)整程序70d,在縫制時，分別針對X軸電動機76a、 Y軸電動 機77a，以在縫針108到達針板110上的布料時完成指令脈沖輸出的 定時，開始輸出該指令脈沖。
在這里，基于圖8說明由輸出定時調(diào)整程序70d計算脈沖輸出 開始定時的方法。
實際的縫紉機電動機2a的旋轉(zhuǎn)速度SCn，采用在由速度控制程 序70c產(chǎn)生的限制旋轉(zhuǎn)速度SMn、由操作面板74a的速度鍵741設(shè)定 的旋轉(zhuǎn)速度、以及符合縫紉機頭部特性的縫紉機電動機加減速時的平 均旋轉(zhuǎn)速度之中，最低的值。
因此，在SCn<SMn的情況下，如圖8所示，縫針108位于布 料上方的期間長于脈沖輸出的所需時間TMn。
在旋轉(zhuǎn)速度SCn中，在脈沖輸出的所需時間為TMn的情況下， 如果將脈沖輸出的所需上軸角度設(shè)為AFn[。]，則下式(2)成立。
AFn = 360* (TMn/ (60/SCn) ) ... (2)
因此，如果將布料的進給結(jié)束的上軸角度設(shè)為AE[°]，則縫針 108到達針板110上的布料時，用于完成指令脈沖的輸出的輸出開始
上軸角度如下式(3)所示，為ASn[。]。另外，布料進給結(jié)束的上軸 角度AE如上述的限制速度表72c所示，與最大進給比率RM對應地 進行設(shè)定。
ASn = AE —AFn …(3)
因此，在輸出定時調(diào)整程序70d中，如果生成所需時間表72b 及限制速度表72c (或順序更新)，則根據(jù)各脈沖數(shù)的輸出所需時間 TMn、各脈沖數(shù)的縫紉機電動機2a的限制旋轉(zhuǎn)速度SMn、以及小于 或等于限制旋轉(zhuǎn)速度SMn的實際旋轉(zhuǎn)速度SCn，按照算式(3)，相 對于每個從例如400[rpm]至實際旋轉(zhuǎn)速度SCn的最低轉(zhuǎn)速，分別針 對X軸電動機76a、 Y軸電動機77a，生成表示指令脈沖的脈沖數(shù)n 和輸出開始上軸角度ASn之間的關(guān)系的輸出開始角度表72d。圖9 是輸出開始角度表72d的概念圖。另外，由于為了與布料的厚度對應， 對于每個最大進給比例RM，設(shè)定保持框lll的進給結(jié)束的上軸角度， 所以表示指令脈沖的脈沖數(shù)n和輸出開始上軸角度ASn之間的關(guān)系 的輸出開始角度表72d根據(jù)每個最大進給比率RM生成。另外，在輸 出開始角度表72d中，以100[rpm]為單位設(shè)定限制旋轉(zhuǎn)速度SMn， 但如果能夠?qū)⒖p紉機電動機驅(qū)動電路75b的分辨率更加細分，則也可 以對各指定脈沖數(shù)設(shè)定更細的限制旋轉(zhuǎn)速度。
另外，也可以不使用表72c或表72d，而是在縫制時從縫制圖案 數(shù)據(jù)中讀取每個布料移動量而求出實際旋轉(zhuǎn)速度SCn，在每次運針 時，由算式(2) 、 (3)計算輸出開始上軸角度ASn而調(diào)整指令脈 沖的開始定時。
(電子循環(huán)縫紉機的整體動作說明)
下面，針對本發(fā)明所涉及的電子循環(huán)縫紉機100的縫制動作， 基于圖10所示的流程圖進行說明。另外，下述處理是通過CPU 73 執(zhí)行上述各程序70a 70d而實現(xiàn)的，與縫紉機電動機2a的編碼器
2b的分辨率對應而在上軸角度每變化r時重復執(zhí)行。
首先，在縫紉機100的縫紉機電動機2a被驅(qū)動的縫制時，由編
碼器2b判斷當前的上軸角度是否是布料移動的脈沖輸出開始定時的
計算位置(例如，上軸角度為180°)(步驟S110)。該布料移動的
脈沖輸出開始定時的計算位置在事前預先設(shè)定。
在上軸角度不是布料移動的脈沖輸出開始定時的計算位置的情
況下，處理進入步驟S112 (步驟S110:否)，在上軸角度是脈沖輸 出開始定時的計算位置的情況下(步驟S110:是)，對于X軸電動
機76a、 Y軸電動機77a，分別參考輸出開始角度表72d，根據(jù)指令 脈沖數(shù)和最大進給比率而求出輸出開始上軸角度ASn (步驟Slll)。
然后，判斷當前的上軸角度是否為由步驟Slll求出的X軸電動 機76a的輸出開始上軸角度ASn (步驟S112)。該輸出開始上軸角 度ASn根據(jù)輸出開始角度表72d預先指定。
在上軸角度不是X軸電動機76a的輸出開始上軸角度ASn的情 況下，處理進入步驟S15 (步驟S112:否)，在上軸角度是輸出開 始上軸角度ASn的情況下(步驟S112:是)，存儲對X軸電動機76a 的指令脈沖開始輸出的時間(步驟S113),開始驅(qū)動X軸電動機76a (步驟S114)。
然后，判斷當前的上軸角度是否為由步驟Slll求出的Y軸電動 機77a的輸出開始上軸角度ASn (步驟S115)。該輸出開始上軸角 度ASn根據(jù)輸出開始角度表72d預先指定。
在上軸角度不是Y軸電動機77a的輸出開始上軸角度ASn的情 況下，處理迸入步驟S118 (步驟S115:否)，在上軸角度是輸出開 始上軸角度ASn的情況下(步驟S115:是)，存儲對Y軸電動機77a 的指令脈沖開始輸出的時間(步驟S116)，開始驅(qū)動Y軸電動機77a (步驟S117)。
然后，判斷當前的上軸角度是否是縫紉機電動機轉(zhuǎn)速切換位置 (例如，上軸角度為90。)(步驟S118)。該縫紉機電動機轉(zhuǎn)速切換 位置是預先指定的。
在上軸角度不是縫紉機電動機轉(zhuǎn)速切換位置的情況下，處理進 入步驟S121 (步驟S118:否)。
另外，在上軸角度是縫紉機電動機轉(zhuǎn)速切換位置的情況下(步
驟S118:是)，從縫制圖案數(shù)據(jù)72a讀取下一次運針沿X、 Y軸方 向的布料移動量，根據(jù)各電動機76a、 77a的指令脈沖數(shù)，從各限制 速度表72c指定限制旋轉(zhuǎn)速度SMn。然后，針對各電動機76a、 77a， 從限制旋轉(zhuǎn)速度SMn、由操作面板74a的速度鍵741設(shè)定的旋轉(zhuǎn)速度、 以及符合縫紉機頭部特性的縫紉機電動機加減速時的平均旋轉(zhuǎn)速度 之中，選擇最低的速度，將其作為縫紉機電動機2a的旋轉(zhuǎn)速度SCn (步驟S119)。
然后，將縫紉機電動機2a的速度調(diào)整為旋轉(zhuǎn)速度SCn (步驟 S120)。
然后，利用CPU73判斷當前的模式設(shè)定是否為調(diào)整模式，在不 是調(diào)整模式的情況下，處理結(jié)束(步驟S121:否)，在是調(diào)整模式 的情況下，處理進入步驟S122。
在步驟S122中，判斷對X軸電動機76a的指令脈沖的輸出是否 完成，在沒有完成的情況下，處理進入步驟S124 (步驟S122:否)。
另外，在指令脈沖輸出完成的情況下，求出從步驟S113中存儲 的指令脈沖的輸出開始時間開始的經(jīng)過時間，基于此求出該脈沖數(shù)中 的X軸電動機76a的指令脈沖的輸出所需時間，在所需時間表中對 其進行更新而存儲(步驟S123)。
在步驟S124中，判斷對Y軸電動機77a的指令脈沖的輸出是否 完成，在沒有完成的情況下，結(jié)束處理(步驟S124:否)。
另外，在指令脈沖輸出完成的情況下，求出從步驟S116中存儲 的指令脈沖的輸出開始時間開始的經(jīng)過時間，基于此求出該脈沖數(shù)中 的Y軸電動機77a的指令脈沖的輸出所需時間，在所需時間表中對 其進行更新而存儲(步驟S125)。
然后，結(jié)束處理。 (電子循環(huán)縫紉機的效果)
如上述所示，由于本發(fā)明所涉及的縫紉機100具有表示指令脈 沖數(shù)和其輸出所需時間之間的關(guān)系的所需時間表72b，所以在對X軸 電動機76a、 Y軸電動機77a進行半閉環(huán)控制的情況下，能夠從所需 時間表72b中得知不實際驅(qū)動電動機就無法正確把握的所需時間。并
且，由此能夠預先生成表示指令脈沖數(shù)和輸出開始角度之間關(guān)系的輸
出開始角度表72d，根據(jù)輸出開始角度表72d，能夠使驅(qū)動脈沖的輸 出開始定時成為，在縫針108即將到達布料之前的定時結(jié)束驅(qū)動脈沖 的輸出。
由此，在每一針中，能夠在從天秤103提升完成(上死點)至 縫針108到達布料的期間內(nèi)進行布料移動，且能夠避免在縫針108 刺入布料的狀態(tài)下的布料移動。
因此，能夠抑制進行布料移動的X軸電動機76a、 Y軸電動機 77a的失調(diào)，同時適當?shù)剡M行在正確的位置落針和由天秤103進行的 縫線提升，能夠?qū)崿F(xiàn)縫制品質(zhì)的提高。
另外，由于在縫紉機100中，通過CPU 73執(zhí)行速度控制程序 70c而生成限制速度表72c，由此，能夠控制縫紉機電動機2a的旋轉(zhuǎn) 速度，以使縫針108位于布料上方的時間，長于用于輸出與縫制圖案 數(shù)據(jù)72a規(guī)定的針對每一針的移動量對應的脈沖數(shù)的指令脈沖的所 需時間，所以能夠防止在縫針108刺入布料的狀態(tài)下的布料移動，能 夠更正確地落針，能夠在防止斷針的同時進一步實現(xiàn)縫制品質(zhì)的提 高。
另外，由于在縫紉機100中，通過CPU 73執(zhí)行測量處理程序 70b,從而根據(jù)實際驅(qū)動保持框111而求出各脈沖數(shù)輸出的所需時間， 所以能夠通過在保持布料的狀態(tài)下執(zhí)行測量而生成更正確的所需時 間表72b，通過基于此生成限制速度表72c、輸出開始角度表72d而 驅(qū)動X軸電動機76a、 Y軸電動機77a進行縫制，能夠進一步實現(xiàn)縫 制品質(zhì)的提高。
另外，在操作面板74上設(shè)置調(diào)整模式鍵74m，通過進行調(diào)整模 式的選擇而任意切換測量處理的執(zhí)行和不執(zhí)行狀態(tài)，能夠執(zhí)行與各種 狀況對應的縫制。 (其他)
另外，布料移動也可以不是沿X — Y方向驅(qū)動的機構(gòu)，而是進 行圓弧驅(qū)動(R—e系統(tǒng))等的驅(qū)動機構(gòu)。
另外，也可以不準備限制速度表72c或輸出開始角度表72d，而是在每一針中運算而求出縫紉機電動機2a的限制旋轉(zhuǎn)速度或脈沖的 輸出開始角度。
另外，當然也可以對其他具體的細節(jié)構(gòu)造等適當?shù)剡M行變更。
權(quán)利要求
1.一種自動縫制縫紉機，其特征在于，具有縫針，其利用上軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動而上下移動；布料保持部件，其保持被縫制物；脈沖電動機，其使該布料保持部件向任意位置移動；動作量檢測單元，其檢測該脈沖電動機或上述布料保持部件的動作量；天秤，其與上述縫針的上下移動連動而進行縫線的提升；針位置檢測單元，其檢測上述縫針的上下方向的針位置；圖案存儲單元，其對于由多次運針而進行的一系列縫制，存儲縫制圖案數(shù)據(jù)，該縫制圖案數(shù)據(jù)是表示針對每一針的上述布料保持部件的動作量；動作控制單元，其基于上述縫制圖案數(shù)據(jù)的位置數(shù)據(jù)，將與針對每一針的動作量對應的脈沖數(shù)的指令脈沖，在維持與上述動作量檢測單元的輸出之間為規(guī)定偏差的同時，向上述脈沖電動機以單個脈沖逐個輸出；以及所需時間存儲單元，其對于多個動作量中的每一個，存儲所必需的上述所需時間，上述動作控制單元，對于上述縫制圖案數(shù)據(jù)的各針，由上述所需時間存儲單元求出所需時間，以上述縫針到達針板上的被縫制物時上述指令脈沖的輸出完成的定時，開始輸出該指令脈沖。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動縫制縫紉機，其特征在于， 具有速度控制單元，其進行上述縫紉機電動機的旋轉(zhuǎn)速度限制，以使其低于或等于以下的旋轉(zhuǎn)速度，S卩，該旋轉(zhuǎn)速度使上述縫針位于 上述針板上的被縫制物的上方的期間、和用于輸出與上述針對每一針 的移動量對應的脈沖數(shù)的指令脈沖的所需時間相等。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動縫制縫紉機，其特征在于， 具有測量處理單元，其在通過各個脈沖數(shù)的指令脈沖實際驅(qū)動 上述脈沖電動機時，測量上述所需時間，并且將其存儲在上述所需時 間存儲單元中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動縫制縫紉機，其特征在于， 具有執(zhí)行選擇單元，其輸入是否執(zhí)行由測量處理單元進行的上 述所需時間的測量及存儲的選擇。
全文摘要
本發(fā)明的自動縫制縫紉機，實現(xiàn)由半閉環(huán)控制進行將布料壓腳向任意方向的XY驅(qū)動時的縫紉機轉(zhuǎn)速和進給定時的最優(yōu)化。其具有縫針；定位單元，其具有動作量檢測單元，檢測使布料保持部件向任意位置移動的脈沖電動機的動作量；針位置檢測單元，其檢測上下方向的針位置；圖案存儲單元，其存儲縫制圖案數(shù)據(jù)；動作控制單元，其使指令脈沖維持與實際動作之間的規(guī)定偏差，同時對脈沖電動機以單個脈沖逐個輸出指令脈沖；以及所需時間存儲單元，其存儲用于輸出指令脈沖的所需時間，并且，動作控制單元參考所需時間，以縫針到達針板上的被縫制物時指令脈沖輸出完成的定時，開始輸出該指令脈沖。
文檔編號D05B69/00GK101100789SQ20071012296
公開日2008年1月9日 申請日期2007年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月4日
發(fā)明者洼田次勇 申請人:Juki株式會社