缝纫机的制作方法

专利名称：缝纫机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有通过致动器可升降地控制的布料压脚机构的缝纫机。
背景技术：
已知一种具有布料压脚的缝纫机，该布料压脚设置为可以通过步进电动机的驱动 进行升降，通过该布料压脚下降而按压位于针板上的布料(被缝制物)(例如，参照专利文 献l)。 在利用布料压脚机构按压布料时，在将布料设置在针板上的正确位置上之后，使 布料压脚下降。在使布料压脚下降而按压布料的情况下，因为载置于针板上的布料厚度未 知，所以布料压脚的移动目标被设定为位于针板上表面的最下降位置。
专利文献1 :日本国特开2006-102400号公报

发明内容
但是，如果按照上述方法进行布料按压，则布料厚度越大，通过对布料压脚的位置
控制而从布料压脚作用在布料上的按压力越大。另外，对于柔软的布料，布料压脚按压布料
而使其变形，与其相对，对于较硬的布料，可以按压布料而基本不会使其变形。 因此，存在由于布料厚度或布料材质不同而产生过度按压布料使其损伤，或作用
于布料的按压力不同的问题。 因此，本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种缝纫机，其可
以与布料厚度或布料材质无关地以稳定的按压力按压布料，防止布料损伤。 技术方案1记载的发明为一种缝纫机，其具有 布料压脚机构，其具有下降至针板上方而按压布料的布料压脚，可升降地支撑该 布料压脚； 压脚电动机，其作为使前述布料压脚机构动作的驱动源；
检测单元，其检测前述布料压脚的位置；以及
控制单元，其控制前述压脚电动机的驱动，
该缝纫机的特征在于，
前述控制单元具有 位置控制单元，其以通常电流控制前述压脚电动机的驱动； 压力控制单元，其通过使向前述压脚电动机通电的驱动电流小于通常电流，而使 前述布料压脚按压布料的按压力减小；
存储单元，其存储切换位置；以及 切换控制单元，其在通过操作驱动压脚电动机而使布料压脚下降时，由前述位置 控制单元以通常电流使布料压脚下降，在布料压脚到达存储于前述存储单元中的切换位置 时，将前述布料压脚的下降控制从前述位置控制单元切换为前述压力控制单元，以小电流 使布料压脚下降。
技术方案2记载的发明为，在技术方案1记载的缝纫机中，其特征在于， 前述布料压脚可以移动至最上升位置、中间位置、及按压布料的最下降位置，该缝
纫机具有计算单元，其根据在使前述布料压脚以小电流下降至前述最下降位置而按压前述
布料时的前述压脚的高度，检测布料厚度，并根据该布料厚度计算前述中间位置， 在通过操作使布料压脚从最下降位置或最上升位置向中间位置移动时，移动至前
述计算出的中间位置。 技术方案3记载的发明为，在技术方案1记载的缝纫机中，其特征在于， 前述切换控制单元，在以小电流使前述布料压脚按压前述布料之后，使缝纫机电
动机启动而进行缝制时，以通常电流驱动前述压脚电动机，对前述布料进行按压。 技术方案4记载的发明为，在技术方案2记载的缝纫机中，其特征在于， 前述切换控制单元，在以小电流使前述布料压脚按压前述布料后，使布料压脚从
最下降位置向中间位置移动时，以通常电流驱动前述压脚电动机。 技术方案5记载的发明为，在技术方案4记载的缝纫机中，其特征在于， 前述切换控制单元，在以小电流使前述布料压脚按压前述布料，使布料压脚从最
下降位置移动至中间位置之后，在使布料压脚再次从中间位置向最下降位置移动时，以通
常电流驱动前述压脚电动机，对前述布料进行按压。 技术方案6记载的发明为，在技术方案1至5中任意一项记载的缝纫机中，其特征 在于， 具有压力设定输入单元，其设定输入在由前述压力控制单元使前述布料压脚下降 时由前述布料压脚对布料的按压力， 前述压力控制单元将与从前述压力设定输入单元输入的压力对应的驱动电流向 前述压脚电动机通电。 技术方案7记载的发明为，在技术方案1至5中任意一项记载的缝纫机中，其特征 在于， 具有切换位置设定输入单元，其设定输入前述切换位置， 前述切换控制单元在从前述切换位置设定输入单元输入的切换位置处，将前述布
料压脚的下降控制从前述位置控制单元切换为前述压力控制单元。 发明的效果 根据技术方案1记载的发明，如果使布料压脚下降，则首先通过位置控制单元以 通常电流驱动控制压脚电动机。 如果布料压脚下降至到达切换位置，则切换控制单元将压脚电动机的驱动控制切 换为压力控制单元。 压力控制单元使向压脚电动机通电的驱动电流为小于通常电流的小电流。如果向 压脚电动机通电的驱动电流减小，则压脚电动机的驱动扭矩也减小，使布料压脚的下降速 度减小。此外，在按压布料时的按压力也减小。 S卩，在布料压脚处于远离布料的位置时，通过以通常的驱动电流驱动压脚电动机， 不减小布料压脚的下降速度，在到达接近布料的切换位置时，通过使驱动电流减小而可以 使按压布料的按压力变小，同时可以使布料压脚的下降速度减小。
由此，可以尽量减小布料压脚直至按压布料为止花费的时间，同时在按压布料时
5以小于通常的较小的力缓慢地进行按压。 由此，可以与布料厚度或布料材质无关地，以稳定的按压力按压布料，可以防止由 于布料压脚急剧下降产生冲击而导致布料损伤。 另外，可以提高布料厚度的计算精度，同时可以提高作业效率。 根据技术方案2记载的发明，通过以小于通常的较小的按压力缓慢按压布料，即 使对于柔软的布料，也可以根据此时的布料压脚的位置正确地检测布料厚度。通过在该检 测到的布料厚度数据上加上校正值而计算中间位置，将布料压脚移动至该计算出的中间位 置上，而具有可以不会损伤布料而正确地修正布料的位置偏移的效果。 根据技术方案3记载的发明，在使布料压脚向最下降位置移动时，通过成为小电 流而以缓慢的速度下降，并以较小的按压力按压布料之后，在缝制开始时，通过切换控制单 元使压脚电动机的驱动电流恢复为通常电流，从而具有在缝制时可以牢固地按压布料而防 止偏移的效果。 根据技术方案4或5记载的发明，在使布料压脚向最下降位置移动时，通过成为小 电流而以缓慢的速度下降，并以较小的按压力按压布料之后，在使布料压脚再次移动时，通 过切换控制单元使压脚电动机的驱动电流恢复为通常电流，从而具有可以迅速驱动布料压 脚的效果。 根据技术方案6记载的发明，压力控制单元将与从压力设定输入单元输入的压力 对应的驱动电流向压脚电动机通电。 由此，通过作业者与布料的材质对应而输入所期望的布料按压力，可以将为了实 现该按压力的最适当驱动电流向压脚电动机通电。 根据技术方案7记载的发明，切换控制单元在从切换位置设定输入单元输入的切
换位置处，将布料压脚的下降控制从位置控制单元切换为压力控制单元。 由此，通过作业者与布料厚度对应而输入所期望的切换位置，可以将为了实现该
按压力的最适当的驱动电流向压脚电动机通电。


图1是表示缝纫机的布料压脚机构的结构的斜视图。 图2是图1中的布料压脚附近的放大图。 图3是图1中的压脚电动机附近的放大图。 图4是图1中的压脚板附近的放大图。 图5是表示缝纫机的控制系统的结构的框图。 图6是说明对各操作踏板进行操作的情况下的布料压脚的动作的一览图。 图7是表示压脚电动机反馈控制部的处理功能的框图。 图8是表示从设定中间位置至进行缝制为止的处理的流程图。 图9是表示从设定中间位置至向中间位置移动为止的处理的流程图。
具体实施例方式
下面，参照附图，详细说明本发明所涉及的缝纫机的布料压脚装置的最佳实施方 式。
缝纫机1具有未图示的缝纫机架，其保持或收容各结构，该缝纫机架具有底座 部，其位于缝纫机1的整体的下部位置；纵向机体部，其位于底座部的长度方向的一端部， 向上方直立设置；以及臂部，其从纵向机体部的上端部开始向与底座部相同的方向延伸设置。 在以下的说明中，在将缝纫机1置于水平面的状态下，将水平且与底座部的长度 方向平行的方向作为Y轴方向，将水平且与Y轴方向正交的方向作为X轴方向，将与X轴及 Y轴方向正交的方向作为Z轴方向。
〈缝纫机的结构〉 如图1至图5所示，缝纫机1具有布料压脚机构20，其可升降地支撑布料压脚21， 该布料压脚21下降至针板10上，保持被缝制物即布料(包括皮革、无纺布等)；压脚电动 机(步进电动机)11，其成为布料压脚21的下降动作的驱动源；动力传递机构50，其将压脚 电动机11的旋转驱动力向布料压脚机构20施加；操作踏板70，其通过踏入操作使踏板电 动机11驱动，使布料压脚21下降；以及控制装置IOO，其进行缝纫机各部分的驱动控制。
并且，缝纫机1具有缝制所需的各种机构，包括上下移动机构，其保持缝针，进行 上下移动；釜机构，其在针板的下方，使下线缠绕在插入缝针中的上线上；以及布料移动机 构等，其经由布料压脚机构20，使布料压脚21沿针板10上表面移动，使落针位置位于任意 位置，由于这些都是公知的机构，所以省略图示及其说明。
(布料压脚机构) 如图1至图4所示，布料压脚机构20具有支撑框架22，其基端部保持在布料移 动机构上，同时将其前端部侧定位在沿X-Y平面的任意位置上；下板23，其位于布料压脚21 的下侧，在其与布料压脚21之间保持布料；压脚保持部件24，其在布料压脚21的一端部直 立设置；导轨架25，其设置在支撑框架22的前端部，同时经由压脚保持部件24，可升降地支 撑布料压脚21 ;—对摆动杆26，它们可摆动地被支撑在支撑框架22上，通过摆动， 一端部向 压脚保持部件24施加升降的移动力；按压板27，其可上下移动地被缝纫机架支撑；摆动部 件28，其可摆动地被支撑在支撑框架22的上部，同时一端部与按压板27的下表面接触；以 及第一及第二连杆体29、30，它们使摆动部件28的另一端和各摆动杆26的另一端在上下方 向的同一个方向上联动。 布料压脚21是长方形状的框体，四边的内侧较大地开口。相对于在该开口部内侧 保持的布料进行落针而进行缝制。 与其相对应，下板23也具有与布料压脚21大致相同大小的长方形状的框部，与布
料压脚21同样较大地开口。并且，下板23具有延伸设置部，其从相当于其长边的中间的部
位开始，与短边平行地延伸，该延伸设置部的前端部保持在布料移动机构上。并且，与支撑
框架22的前端部一起，长方形状的框部侧定位在沿X-Y平面的任意的位置上。 支撑框架22配置在缝纫机底座部的上面，如上所述，其基端部保持在布料移动机
构上，其前端部延伸设置，以使得相对于基端部从上方开始逐渐朝向前方。此外，该支撑框
架22以长度方向(延伸设置方向)沿Y轴方向的方式，设置在底座部上。 压脚保持部件24形成为大致L字状，其一端部与布料压脚21固定连结，其另一端
部被支撑在导轨架25上。 导轨架25固定安装在支撑框架22的前端部，具有导轨槽，其可滑动地支撑压脚保持部件24的另一端部。导轨架25安装在支撑框架22上，以使得该导轨槽沿Z轴方向(上
下方向)。由此，相对于支撑框架22，布料压脚21可以进行升降动作。 各摆动杆26设置为，隔着支撑框架22，分别以大致沿Y轴方向的状态，支撑在支撑
框架22。并且，各摆动杆26，以在其长度方向中间部的沿X轴方向的轴作为中心，可摆动地
支撑在支撑框架22上，进行该摆动的一端部，插入到在导轨架25上支撑的压脚保持部件24
的另一端上设置的贯通孔中。由此，如果通过摆动杆26的摆动，其一端部上下摆动，则经由
压脚保持部件24，布料压脚21也上下摆动。并且，各摆动杆26，在其轴支撑部分上，通过未
图示的扭转螺旋弹簧，将布料压脚21持续向朝向上方移动的方向预紧。 按压板27为长方形状的平板，具有支撑轴27a，其在按压板的上表面的中央垂直
地固定并直立设置。该支撑轴27a为圆棒状，插入到在缝纫机架上固定安装的圆筒状的金
属轴承32中，经由该支撑轴27a，按压板27沿Z轴方向可升降地被支撑。 并且，支撑轴27a，其上端部从金属轴承32向上方突出，在该支撑轴27a的上端部
上，在其半径方向的两侧上设置销27b。各销27b与动力传递机构50卡合，用于接受向下方
的按压力的输入。 摆动部件28以沿Y轴方向的状态，配置在支撑框架22上部。摆动部件28，以其长度方向中间部的沿X轴方向的轴为中心，可摆动地支撑在支撑框架22上，通过其摆动而上下移动的一端部配置为，与按压板27的下表面的中央部抵接。 另一方面，摆动部件28的另一端部，经由两个连杆体29、30，与各摆动杆26的另一端部(与布料压脚21相反侧的端部)连结。由于各摆动杆26利用扭转螺旋弹簧将其另一端部向下方预紧，所以经由两个连杆体29、30，摆动部件28的另一端部也被向下方预紧。由此，摆动部件28的一端部受到扭转螺旋弹簧的弹性而向上方预紧，其结果，按压板27总是保持被向上方推起的状态。 此外，上述的连杆体29被支撑框架22可摆动地支撑，第二连杆体30，与第一连杆体29的摆动端部和摆动部件28的另一端部连结。并且，第一连杆体29的摆动端部利用拉伸弹簧31，与摆动杆26的另一端部以压接的方式连结。该拉伸弹簧31与所述扭转螺旋弹簧相比更有力，在抵抗该扭转螺旋弹簧而第一连杆体29的摆动端部向上方摆动的情况下，摆动杆26的另一端部也被向上方拉起。 布料压脚机构20，通常其摆动杆26被扭转螺旋弹簧向使布料压脚21向上方拉起
的方向预紧。即，只要不施加外力，布料压脚21和下板23就维持分离的状态。 并且，如果通过动力传递机构50将按压板27的支撑轴27a向下方按压，则摆动部
件28的一端部下降而另一端部上升，经由各连杆部件29、30，摆动杆26的另一端部也向上
方拉起。由此，布料压脚21向下方按压，在布料压脚21和下板23之间成为保持布料的状态。(动力传递机构) 如图1至图4所示，动力传递机构50具有凸轮51，其设置在压脚电动机11的输出轴lla上，随输出轴11a的旋转一起旋转；压脚驱动连杆53，其形成为大致L字状，被插入到压脚驱动连杆的弯曲部中的摆动轴52轴支撑；凸轮从动件54，其设置在压脚驱动连杆53的一端，与凸轮51的外周抵接；压脚连结连杆56，其可自由旋转地与压脚驱动连杆53的另一端连结，随压脚驱动连杆53的摆动一起进行动作；摆动连杆57，其一端与压脚连结连杆56连结；压脚连杆轴58，其插入到摆动连杆57的另一端，固定在摆动连杆57上；以及两个压脚腕59、59，它们轴支撑在压脚连杆轴58上。 凸轮51固定在压脚电动机11的输出轴lla上，从输出轴lla的轴心到外周的距离顺滑地变化。其外周的形状以与压脚驱动连杆53的摆动定时配合的方式形成。
摆动轴52可自由旋转地固定在缝纫机架上。 压脚驱动连杆53固定在摆动轴52上，以摆动轴52为摆动中心进行摆动。压脚驱
动连杆53的摆动，是因凸轮51的旋转而凸轮从动件54沿凸轮51外周移动的结果。由于
凸轮从动件54固定在压脚驱动连杆53的一端上，所以如果凸轮从动件54随着凸轮51的
旋转而移动，则该移动变换为以摆动轴52为中心的压脚驱动连杆53的摆动。 压脚连结连杆56大致沿Y方向配置。由于压脚连结连杆56与压脚驱动连杆53
的另一端连结，所以如果压脚驱动连杆53摆动，则压脚连结连杆56也与其另一端的摆动一
起向同一方向摆动。 摆动连杆57配置为，其长度方向与压脚连结连杆56的延伸方向相交叉。
压脚连杆轴58，轴线大致沿X方向配置。 压脚腕59、59的一端轴支撑在压脚连杆轴58上并固定，以使得其面方向互相平行。压脚腕59、59的另一端分别向销27b的上方延伸而形成，通过压脚连杆轴58的转动，使压脚腕59、59的另一端下降而可以向下方按压销27b。[OOSS](操作踏板) 如图5、图6所示，操作踏板70设置三个(70A、70B、70C)，分别与控制装置100连接。踏入操作踏板70而产生的操作信号向控制装置100发送，控制装置100，基于接收到的操作信号，使压脚电动机11驱动，使布料压脚21升降。并且，在操作踏板70中还具有使缝制开始的开关。 如图6所示，操作踏板70A，如果在布料压脚21位于最上升位置(上死点)时进行操作，则布料压脚21下降至中间位置。操作踏板70A，如果在布料压脚21位于中间位置时进行操作，则布料压脚21下降至最下降位置(按压布料的位置)。操作踏板70A，如果在布料压脚21位于最下降位置时进行操作，则布料压脚上升至中间位置。 如图6所示，操作踏板70B，如果在布料压脚21位于最上升位置时进行操作，则布料压脚21下降至最下降位置。操作踏板70B，如果在布料压脚21位于中间位置时进行操作，则布料压脚21下降至最下降位置。操作踏板70B，如果在布料压脚21位于最下降位置时进行操作，则布料压脚21上升至最上升位置。 如图6所示，操作踏板70C是指示缝制开始的开始踏板，在布料压脚21位于最上升位置或者中间位置时即使进行操作，布料压脚21也不升降。操作踏板70C，如果在布料压脚21位于最下降位置时进行操作，则开始缝制。
(中间位置的计算和自动移动) 在后述的中间位置设定模式时，操作踏板70A成为用于启动下述连续控制的操作部件，B卩，检测载置于缝纫机工作台上的被缝制物的布料厚度，计算中间位置，使布料压脚自动移动至该中间位置处。
(控制装置) 如图5所示，控制装置100具有CPU 101，其进行缝纫机1的各种处理、驱动控制；RAM 102，其成为CPU 101的工作区域；R0M103，其存储缝制数据和程序；以及EEPROM 104，其存储随时更新的数据。 在控制装置100上连接有压脚电动机11和压脚编码器12，该压脚编码器12作为检测压脚电动机ll的旋转角度而检测布料压脚21的高度(位置)的检测单元。由压脚编码器12检测到的压脚电动机11的旋转角度发送至控制装置IOO，计算出布料压脚21的下降量或上升量。此外，检测单元并不限定于压脚编码器12，例如，也可以由滑动电位器(未图示)构成，其对作为使布料压脚21上下移动的部件的支撑轴27a的高度(位置)进行电气检测。 控制装置100与缝纫机电动机13及主轴编码器14连接，该缝纫机电动机使缝纫机1的主轴旋转，该主轴编码器检测缝纫机电动机13的旋转角度。 控制装置100与在X方向上驱动布料移动机构的X轴电动机15、及检测X轴电动机15的旋转角度的X轴编码器16连接。 控制装置100与在Y方向上驱动布料移动机构的Y轴电动机17、及检测Y轴电动机17的旋转角度的Y轴编码器18连接。 控制装置100与操作面板80连接，其进行来自作业者的操作输入及指示输入，同时显示应向作业者报告的信息。 在ROM 103中，存储与针对布料压脚21的位置操作各操作踏板70时的布料压脚21的升降、停止位置相关的程序。 在ROM 103中存储有位置控制程序，其由CPU 101执行而实现下述功能，即，在布料压脚21下降时，将作为目标的下降位置的指令信号向压脚电动机11发送，同时将根据由压脚编码器12检测到的压脚电动机11的实际旋转角度而计算出的布料压脚21的位置进行反馈，从而以通常电流控制压脚电动机11的驱动。即，控制装置100作为位置控制单元起作用。此外，该位置控制单元并不限定于如上所述那样的反馈布料压脚位置而进行控制，只要是通过以通常电流驱动压脚电动机ll，与以后述的小电流进行驱动的情况相比，布料压脚以较快速度进行移动的情况，就都包含在控制范围内。 在ROM 103中存储有压力控制程序，其由CPU 101执行而实现下述功能，即，通过使向压脚电动机11通电的驱动电流成为小于通常电流的小电流，使布料压脚21按压布料的按压力减小。B卩，控制装置IOO作为压力控制单元起作用。 在EEPROM 104中存储有切换位置，其用于在布料压脚21下降时，将下降控制从位置控制切换为压力控制。即，EEPROM 104作为存储单元起作用。 在通过后述的作业者操作使布料压脚21从最上升位置向最下降位置移动时，在布料压脚21位于切换位置上方的情况下，通过位置控制利用通常电流使布料压脚21下降，但在布料压脚21位于切换位置下方的情况下，使得向压脚电动机21进行通电的驱动电流小于通常电流，而以压力控制使布料压脚21下降。 在这里，如果向压脚电动机11通电的驱动电流减小，则压脚电动机11的驱动扭矩减小，因此布料压脚21的下降速度降低。另外，如果压脚电动机11的驱动扭矩减小，则由布料压脚21对布料进行按压的按压力减小。因此，如果布料压脚21下降而与布料抵接，则成为布料压脚21压入布料的扭矩不足的状态，布料压脚21在与布料抵接的时刻停止下降。
在ROM 103中存储有切换控制程序，其由CPU 101执行，而在进行下降的布料压脚21到达存储在EEPROM 104中的切换位置时，将布料压脚21的下降控制从通过执行位置控 制程序而进行的位置控制、切换为通过执行压力控制程序而进行的压力控制。并且，存储有 与上述相反的切换控制程序，其如后述所示，将布料压脚21的驱动控制从通过执行压力控 制程序而进行的压力控制、切换为通过执行位置控制程序而进行的位置控制。即，控制装置 100作为切换控制单元起作用，其对压脚电动机的驱动电流在通常电流和小电流之间进行 切换。 此外，控制装置100将由压脚编码器12检测到的压脚电动机11的旋转角度停止 时的布料压脚21的位置，识别为与布料抵接的位置。即，将压脚电动机11使布料压脚21下 降至下死点的指令信号、和由压脚编码器12检测到的实际旋转角度之间产生偏差的定时， 识别为布料压脚21与布料抵接的位置。这是由于，因为通过布料压脚21与布料抵接，而阻 止布料压脚21下降，所以虽然继续向压脚电动机11输出指令信号，但由压脚编码器12检 测到的旋转角度不会增加。 在ROM 103中存储有中间位置计算程序，其由CPU 101执行而实现下述功能(计 算单元)，即，在通过执行布料厚度计算程序而计算出的布料厚度上，加上存储在EEPROM 104中的校正值，而计算中间位置。 在这里，计算出的中间位置被存储在EEPROM 104中。即，EEPROM 104作为中间位 置存储单元起作用。 在EEPROM 104中存储有与布料厚度进行加法运算的校正值，该布料厚度是由CPU 101执行布料厚度计算程序而计算出的。在这里，所谓校正值，是为了使布料压脚21停止在 与检测出的布料厚度的高度相比稍微靠上方的位置上而设定的值，根据布料的柔软度、布 料的厚度等预先由作业者设定，通过使布料压脚在该计算出 的中间位置上停止，可以准确 地修正布料的位置偏移，而不会损伤布料。当然，可以通过操作面板80设定，以使得可以在 中途变更校正值。 因此，所谓中间位置，是在检测出的布料厚度的高度上加上校正值后得到的距离 针板上表面的高度，或者，是在相对于检测出的布料厚度以不与布料抵触的方式稍微上浮 的高度上加上校正值后得到的距离针板上表面的高度。 在操作面板80上设置有作为压力设定输入单元的压力设定开关81，其设定输入 由布料压脚21对布料的按压力。压力设定开关81由触摸面板构成，通过触摸操作面板80 上的压力设定开关81，可以输入期望的压力。 CPU 101通过执行压力控制程序，将与从压力设定开关81输入的压力相对应的驱 动电流向压脚电动机11通电。 在操作面板80上设置有作为切换位置设定输入单元的切换位置设定开关82，其 设定输入切换位置。切换位置设定开关82由触摸面板构成，通过触摸操作面板80上的切 换位置设定开关82，可以输入期望的切换位置。 CPU 101通过执行切换控制程序，在从切换位置设定开关82输入的切换位置处， 将布料压脚11的下降控制从位置控制切换为压力控制。
〈压脚电动机的控制〉 压脚电动机11通过由控制装置100进行反馈控制而被控制驱动。 如图7所示，控制装置100具有位置指令部72，其发出通过压脚电动机11进行升降的布料压脚21应停止的位置的指令P2 ;压脚电动机反馈控制部73，其在压脚电动机11 的驱动中进行反馈控制；压脚压力指令部74，其对布料压脚21下降时布料压脚对布料的按 压力进行指令；以及控制切换指令部75，其进行切换为以下控制的指令，S卩，布料压脚21的 下降控制、和缝制模式中的压脚21的下降控制。 位置指令部72是作为位置控制单元起作用的部分，其将使布料压脚21下降至针 板10上的驱动脉冲输出至压脚电动机反馈控制部73。另外，位置指令部72计算上升至中 间位置所需的压脚电动机11的驱动指令脉冲，并输出至压脚电动机反馈控制部73，其中， 该中间位置为在计算出的布料厚度上加上校正值后得到的高度。 压脚电动机反馈控制部73 ，在压脚电动机11的驱动控制中，基于压脚编码器12检 测出的压脚电动机11的旋转角度，进行反馈控制。 压脚电动机反馈控制部73具有位置运算部73a，其计算压脚电动机11的指令速 度V2 ;速度控制部73c，其计算压脚电动机11必要的扭矩T2 ;速度检测部73d，其根据压脚 编码器12检测出的压脚电动机11的旋转角度A2，计算检测速度S2 ;以及扭矩管理部73e， 其根据速度控制部73c计算出的必要扭矩T2和压脚编码器12检测出的电动机相位e 2，计 算压脚电动机11的输出扭矩Te2。 位置运算部73a根据中间位置指令P2和压脚编码器12检测到的压脚电动机11 的旋转角度A2之间的偏差，计算以下述旋转速度驱动压脚电动机11的指令速度V2，该旋转 速度是使压脚电动机11的成为最下降位置、或成为中间位置的指令P2所示的旋转角度的 速度。 速度检测部73d，根据上一个检测出的压脚电动机11的旋转角度A2和最新的旋转 角度A2之间的偏差，计算压脚电动机11的实际的驱动速度即检测速度S2，向速度控制单元 73c输出。 速度控制部73c基于从位置运算部73a输出的指令速度V2和检测速度S2之间的 偏差，计算压脚电动机11的必要扭矩T2，向扭矩管理部73e输出。 转扭矩管理部73e进行以下控制，即，为了产生从速度控制部73c输出的必要扭矩 T2，基于压脚编码器12检测出的电动机相位9 2，进行输出相位校正，在此基础上调整输出 电流，从驱动电路25输出输出扭矩Te2。这是一般公知的脉冲电动机的驱动方式。
驱动电路76是由FET等构成的电动机驱动器。驱动电路76基于输出扭矩Te2驱 动压脚电动机ll。 压脚压力指令部74是作为压力控制单元起作用的部分，其将为了控制布料压脚 21对布料的按压力而向压脚电动机11通电的电流值的指令值，输出至扭矩管理部73e。具 体地说，在压脚电动机11达到与预先存储在EEPR0M 104中的切换位置对应的旋转角度的 情况下，发出指令，以将比缝制模式中的通常电流小的小电流向压脚电动机ll通电。由此， 在切换位置下方，压脚电动机11产生的驱动扭矩减小。 控制切换指令75是作为切换控制单元起作用的部分，其在布料压脚21位于切换 位置上方的情况下，根据来自位置指令部72的指令进行反馈控制(位置控制单元)，以通常 电流迅速驱动压脚电动机ll，在布料压脚21位于切换位置下方的情况下，根据来自压脚压 力指令部74的指令进行反馈控制(压力控制单元)，以小电流驱动压脚电动机11。因此， 可以仅在从切换位置向下方下降时，减小布料压脚21对布料的按压力。
此外，位置指令部72、压脚电动机反馈控制部73、压脚压力指令部74，通过CPU 101执行存储在图5所示的控制装置100的R0M103中的、对缝纫机1各部分进行控制的软 件而起作用。〈布料压脚的下降动作〉 如图1至4所示，通过压脚电动机11的驱动，输出轴lla向A方向旋转，如果与凸 轮51的外周抵接的凸轮从动件54移动，则压脚驱动连杆53以摆动轴52为中心向B方向 旋转。通过摆动轴52向B方向旋转，压脚连结连杆56向C方向移动。通过压脚连结连杆 56向C方向移动，压脚连杆轴58旋转，压脚腕59、59的前端沿D方向向下方移动。通过压 脚腕59 、59的移动，压下销27b被压脚腕59 、59向下方按压，压脚轴27a也向下方移动。通 过压脚轴27a的下降，摆动部件28被按压，第一连杆体29的前端也下降。由此，压脚保持 部件24也下降，布料压脚21下降。
〈布料压脚的下降控制〉 如图8所示，在缝制模式和中间位置设定专用模式之间切换的过程中，如果作业 者在缝制模式下使准备键为0N(步骤Sl)，则控制装置100在操作面板80上显示缝制画面 (步骤S2)。然后，由作业者将布料设置在针板上(步骤S3)。在布料设置完成后，如果对 操作踏板70B进行操作(步骤S4)，则控制装置100驱动压脚电动机11，使布料压脚21下 降(步骤S5)。此时，控制装置100作为位置控制单元其作用，将通常操作中使用的驱动电 流(通常电流)向压脚电动机11通电，使布料压脚迅速下降，使布料压脚21下降至存储 在EEPR0M 104中的切换位置处(步骤S5)。在下降过程中，控制装置100由压脚编码器12 检测压脚电动机11的旋转角度，判断压脚电动机11是否到达与切换位置相当的旋转角度 (步骤S6)。 在这里，在控制装置(切换控制单元)100判断为压脚电动机11到达与切换位置 相当的旋转角度的情况下(步骤S6 :是)，控制装置100进行布料压脚21的下降控制的切 换。即，控制装置100作为压力控制单元起作用，使向压脚电动机11通电的驱动电流减小， 在使驱动电流减小的状态下，使布料压脚21缓慢地下降至与布料抵接为止(步骤S7)。
然后，控制装置100判断布料压脚21的下降是否停止(步骤S8)。在这里，因为向 压脚电动机11通电的驱动电流变小，所以压脚电动机11的驱动扭矩减小，布料压脚21对 布料的按压力减小，在布料压脚21的下降停止时不会过度按压布料。
布料压脚21的下降是否停止的判断按照下述步骤进行。 如果布料压脚21与布料抵接，则布料压脚21无法继续下降，虽然继续向压脚电动 机11输出使布料压脚21下降的指令，但由压脚编码器12检测到的实际的压脚电动机11 的旋转角度已停止不变，所以在两者之间产生偏差。控制装置ioo将该偏差开始产生的定 时判断为布料压脚21与布料抵接的位置。 在控制装置100判断为布料压脚21下降停止的情况下(步骤S8 :是)，控制装置 100通过计算布料压脚21的下降量、和下降前布料压脚21距离针板10的上表面的高度之 间的差值，计算布料厚度，其中，该布料压脚21的下降量与由压脚编码器12检测到的压脚 电动机11的旋转角度对应(步骤S9)。 然后，控制装置100在计算出的布料厚度上加上存储于EEPROM 104中的校正值， 而计算中间位置，将计算出的中间位置存储在EEPROM 104中(步骤S10)。
13
在计算并存储中间位置后，控制装置100判断是否对操作踏板70A进行了操作 (步骤Sll)。 在这里，在控制装置(切换控制单元)100判断为对操作踏板70A进行了操作的情 况下(步骤Sll :是)，控制装置100以通常电流驱动压脚电动机ll，使布料压脚21迅速上 升，使其在存储于EEPROM 104中的中间位置处停止(步骤S12)。 然后，控制装置100判断是否对操作踏板70B进行了操作(步骤S13)。在这里， 在控制装置100判断为对操作踏板70B进行了操作的情况下(步骤S13 :是)，控制装置 IOO(切换控制单元)以通常电流驱动压脚电动机ll，使布料压脚21下降，以通常的按压力 按压布料(步骤S14)。另一方面，在步骤S13中，在控制装置100判断为没有对操作踏板 70B进行操作的情况下(步骤S13 :否)，控制装置100判断是否对操作踏板70A进行了操 作(步骤S15)。 在步骤S15中，在控制装置100判断为对操作踏板70A进行了操作的情况下(步 骤S15 :是)，控制装置100使布料压脚21下降而按压布料(步骤S14)。另一方面，在步骤 S15中，在控制装置100判断为没有对操作踏板70A进行操作的情况下(步骤S15 :否)，控 制装置100返回步骤S8。 在步骤Sll中，在控制装置100判断为没有对操作踏板70A进行操作的情况下(步 骤Sll :否)，控制装置100判断是否对操作踏板70C进行了操作(步骤S16)。
在这里，在控制装置IOO判断为对操作踏板(启动操作踏板)70C进行了操作的情 况下(步骤S16 :是)，控制装置100以通常电流驱动压脚电动机ll，使布料压脚21下降而 以通常的按压力按压布料，以使得在缝制过程中不产生缝制偏差(步骤S17)，启动缝纫机 电动机，开始缝制(步骤S18)。 另一方面，在步骤S16中，在控制装置100判断为没有对操作踏板70C进行操作的 情况下(步骤S16 :否)，控制装置100判断是否对操作踏板70B进行了操作(步骤S19)。
在步骤S19中，在控制装置100判断为对操作踏板70B进行了操作的情况下(步 骤S19 :是)，控制装置100以通常电流迅速驱动压脚电动机ll，使布料压脚21上升至下降 前的上死点(步骤S20)。 在步骤S18或步骤S20的处理后，如果控制装置100判断为缝制结束(步骤21)， 则结束本处理。(中间位置的计算和自动移动) 下面，如图9所示，针对在缝制模式和中间位置设定专用模式之间切换的过程中， 作业者在中间位置设定专用模式中使准备键为ON的情况的控制进行说明。
在变更为厚度不同的布料的情况下，需要重新设定中间位置。该重新设定，在中间 位置设定专用模式中进行，与在缝制模式中进行相比，可以使操作简单化。即，如果对操作 踏板中的操作踏板70A进行操作，则如在缝制模式中说明的那样，布料压脚21下降并与布
料抵接后停止。 在缝制模式和中间位置设定专用模式之间切换的过程中，如果作业者在缝制模式 中使准备键为ON(步骤S31)，则控制装置100在操作面板80上显示缝制画面(步骤S32)。 然后，由作业者将布料设置在针板上(步骤S33)。在布料设置完成后，如果对操作踏板70A 进行操作(步骤S34)，则控制装置100驱动压脚电动机11而使布料压脚21下降(步骤S35)。此时，控制装置100将在通常操作中使用的驱动电流(通常电流)向压脚电动机ll 通电，使布料压脚迅速下降至存储在EEPROM 104中的切换位置处。 在下降中，控制装置100利用压脚编码器12检测压脚电动机11的旋转角度，判断 压脚电动机11是否到达与切换位置相当的旋转角度(步骤S36)。 在这里，在控制装置IOO判断为压脚电动机11到达与切换位置相当的旋转角度的 情况下(步骤S36 :是)，控制装置100进行布料压脚21的下降控制的切换。S卩，使向压脚 电动机11通电的驱动电流减小，在使驱动电流减小的状态下，使布料压脚21下降至与布料 抵接为止(步骤S37)。 然后，控制装置100判断布料压脚21的下降是否停止(步骤S38)。在这里，因为 向压脚电动机11通电的驱动电流变小，所以压脚电动机11的驱动扭矩减小，布料压脚21 对布料的按压力减小，在布料压脚21的下降停止时不会过度按压布料。
在控制装置100判断为布料压脚21的下降停止的情况下(步骤S38 :是)，控制装 置100通过计算布料压脚21的下降量、和下降前布料压脚21距离针板10的上表面的高度 之间的差值，计算布料厚度，其中，该布料压脚21的下降量与由压脚编码器12检测到的压 脚电动机11的旋转角度对应(步骤S39)。 然后，控制装置100在计算出的布料厚度上加上存储于EEPROM 104中的校正值， 而计算中间位置，将计算出的中间位置存储在EEPROM 104中(步骤S40)。
然后，控制装置100在计算出中间位置之后，自动以通常电流驱动压脚电动机11， 使布料压脚21迅速上升，并使其停止在存储于EEPROM 104的中间位置处(步骤S41)。
然后，如果踩踏操作踏板70B (步骤S42)，则控制装置100使布料压脚21下降至最 下降位置(步骤S43)。 在使布料压脚21下降至最下降位置之后，如果踩踏操作踏板70C (步骤S44)，则控 制装置100开始缝制(步骤S45)。在缝制过程中，如果控制装置100判断为缝制结束(步 骤S46 :是)，则结束本处理。
〈作用*效果> 根据上述缝纫机1，由于如果使布料压脚21下降，开始时未到达存储于EEPROM 104中的切换位置处，所以控制装置100的CPU101执行位置控制程序进行控制，以将布料压 脚21的位置进行反馈，以通常电流驱动压脚电动机11而使布料压脚迅速下降，其中，该布 料压脚21的位置是根据由压脚编码器12检测到出的压脚电动机11的实际旋转角度而计 算出的。 布料压脚21继续下降，如果布料压脚21到达切换位置，则CPU101通过执行切换 控制程序，将压脚电动机11的驱动控制切换为通过压力控制程序进行。
CPU 101通过执行压力控制程序，在从切换位置向下方下降时，使向压脚电动机 11通电的驱动电流减小。如果向压脚电动机11通电的驱动电流减小，则压脚电动机11的 驱动转矩也减小，布料压脚21的下降速度减小。并且，在按压布料时的按压力也减小。
S卩，在布料压脚21处于远离布料的位置时，通过以通常的驱动电流驱动压脚电动 机11，可以不减小布料压脚21的下降速度而迅速下降，在到达接近布料的切换位置时，通 过使驱动电流减小而可以使按压布料的按压力减小，同时使布料压脚21的下降速度减小。
由此，可以尽量减小布料压脚21直至按压布料为止花费的时间，同时在按压布料
15时，以小于通常的较小的力缓慢地进行按压。 由此，由于即使是柔软的易损伤的布料，也可以提高布料厚度的计算精度，并根据 该计算出的布料厚度数据计算中间位置，所以通过使布料压脚停止在该计算出的中间位置 处，可以与布料厚度或布料材质无关地，一边使布料压脚与布料轻柔地接触而不损伤布料， 一边准确地修正布料的位置偏移。 另外，通过在由切换控制单元利用通常电流迅速下降后，执行压力控制程序而切 换至小电流，可以提高作业效率。 另外，通过CPU 101执行压力控制程序，而将与从压力设定开关81输入的压力对 应的驱动电流向压脚电动机11通电。 由此，通过作业者与布料材质相对应而输入所期望的布料按压力，可以将为了实 现该按压力的最适当的驱动电流向压脚电动机11通电。 另外，通过CPU 101执行切换控制程序，可以在从切换位置设定开关82输入的切 换位置处，将布料压脚21的下降控制从通过执行位置控制程序进行的控制切换为通过执 行压力控制程序进行的控制。 由此，通过作业者与布料厚度对应而输入所期望的切换位置，可以将为了实现该 按压力的最适当的驱动电流向压脚电动机通电。
(其它) 此外，本发明不限于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，对位置控制单元和 压力控制单元进行切换而控制布料压脚的升降，但并不限于布料压脚，只要是进行升降动 作的部件都可以应用。
1权利要求
一种缝纫机，其具有布料压脚机构，其具有下降至针板上方而按压布料的布料压脚，可升降地支撑该布料压脚；压脚电动机，其作为使前述布料压脚机构动作的驱动源；检测单元，其检测前述布料压脚的位置；以及控制单元，其控制前述压脚电动机的驱动，该缝纫机的特征在于，前述控制单元具有位置控制单元，其以通常电流控制前述压脚电动机的驱动；压力控制单元，其通过使向前述压脚电动机通电的驱动电流小于通常电流，而使前述布料压脚按压布料的按压力减小；存储单元，其存储切换位置；以及切换控制单元，其在通过操作驱动压脚电动机而使布料压脚下降时，由前述位置控制单元以通常电流使布料压脚下降，在布料压脚到达存储于前述存储单元中的切换位置时，将前述布料压脚的下降控制从前述位置控制单元切换为前述压力控制单元，以小电流使布料压脚下降。
2. 如权利要求l所述的缝纫机，其特征在于，前述布料压脚可以移动至最上升位置、中间位置、及按压布料的最下降位置， 该缝纫机具有计算单元，其根据在使前述布料压脚以小电流下降至前述最下降位置而按压前述布料时的前述压脚的高度，检测布料厚度，并根据该布料厚度计算前述中间位置， 在通过操作使布料压脚从最下降位置或最上升位置向中间位置移动时，移动至前述计算出的中间位置。
3. 如权利要求l所述的缝纫机，其特征在于，前述切换控制单元，在以小电流使前述布料压脚按压前述布料之后，使缝纫机电动机 启动而进行缝制时，以通常电流驱动前述压脚电动机，对前述布料进行按压。
4. 如权利要求2所述的缝纫机，其特征在于，前述切换控制单元，在以小电流使前述布料压脚按压前述布料后，使布料压脚从最下 降位置向中间位置移动时，以通常电流驱动前述压脚电动机。
5. 如权利要求4所述的缝纫机，其特征在于，前述切换控制单元，在以小电流使前述布料压脚按压前述布料，使布料压脚从最下降 位置移动至中间位置之后，在使布料压脚再次从中间位置向最下降位置移动时，以通常电 流驱动前述压脚电动机，对前述布料进行按压。
6. 如权利要求1至5中任意一项所述的缝纫机，其特征在于，具有压力设定输入单元，其设定输入在由前述压力控制单元使前述布料压脚下降时由 前述布料压脚对布料的按压力，前述压力控制单元将与从前述压力设定输入单元输入的压力对应的驱动电流向前述 压脚电动机通电。
7. 如权利要求1至5中任意一项所述的缝纫机，其特征在于， 具有切换位置设定输入单元，其设定输入前述切换位置，前述切换控制单元在从前述切换位置设定输入单元输入的切换位置处，将前述布料压 脚的下降控制从前述位置控制单元切换为前述压力控制单元。
全文摘要
本发明提供一种缝纫机，其与布料厚度等无关，可以以稳定的按压力按压布料，防止损伤。该缝纫机具有位置控制单元，其在布料压脚下降时，将作为目标的下降位置的指令信号向压脚电动机发送，同时将由检测单元检测到的布料压脚的位置进行反馈而以通常电流控制压脚电动机的驱动；压力控制单元，其通过使向压脚电动机通电的驱动电流小于通常电流，而使布料压脚缓慢下降，使按压被缝制物的按压力减小；存储单元，其存储将布料压脚的下降控制从位置控制单元切换为压力控制单元的布料压脚的切换位置；以及切换控制单元，其在进行下降的布料压脚到达存储在存储单元中的切换位置处时，将布料压脚的下降控制从位置控制单元切换为压力控制单元。
文档编号D05B19/02GK101713130SQ20091018012
公开日2010年5月26日 申请日期2009年9月29日 优先权日2008年10月3日
发明者山平敦史, 春日俊明, 相泽明幸, 近藤耕一 申请人:Juki株式会社