图案缝制缝纫机的制作方法

专利名称：图案缝制缝纫机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图案缝制缝纫机，其通过按照缝制图案数据使被缝制物相对于缝
针进行相对定位，从而形成线迹。
背景技术：
现有的图案缝制缝纫机具有布料压脚；进给台，其支撑布料压脚；以及X轴、Y轴 步进电动机，其经由进给台，使布料压脚分别向同一平面上的两个轴方向移动，该图案缝制 缝纫机可以在各线迹形成时，按照用于确定使针下降的布料位置(落针位置)的缝制数据， 依照任意的图案进行缝制。 在图7中表示该现有的图案缝制缝纫机的驱动方法。在图7中，横轴是主轴的旋 转相位，S是表示针上下运动的正弦波状曲线。H表示布料的上表面高度，曲线S中的高度H 的上侧表示缝针前端从布料拔出的状态，下侧表示缝针的前端位于布料下方。另外，斜线部 分K表示从控制装置向各步进电动机输出驱动指令(向步进电动机驱动器发送的脉冲列) 的期间。另外，图7的曲线J表示确定上述移动指令输出开始定时的主轴定时信号，此外， 曲线D表示布料压脚的位置变化。 向各步进电动机的移动指令，在从主轴定时信号上升沿延迟时间t0后开始的输 出期间K内输出。实际上，布料压脚因步进电动机的动作延迟、X-Y机构的动作延迟，从相 对于移动指令的脉冲输出稍微延迟后开始动作，并在脉冲输出结束前停止。
为了进行正确的形状缝制，必须使布料压脚在正确的位置停止，要求阻尼小的间 歇移动。因此，在图7的输出期间K(斜线部)所示的布料进给期间内，以布料压脚的阻尼 减小的驱动图案P(图8)驱动步进电动机。另外，确定从主轴定时信号J的上升沿开始的 启动时间t0，以使在布料压脚停止时，缝针剌入布料中。该启动时间t0针对与一针移动距 离相对应的各脉冲数而准备。 例如，如图8所示，在驱动图案P中，如果由11个脉冲列构成的移动指令被发送至 步进电动机驱动器，则步进电动机进行相当于11步的旋转。例如，在最小分辨率为0. lmm 的情况下，布料压脚进行1. lmm的移动。该移动指令对每一个脉冲的间隔(输出时间)进 行时间分配，以减小布料压脚阻尼。 并且，由前述启动时间t0及脉冲列的各脉冲的输出时间间隔构成的驱动图案P， 作为图9所示的表格T，存储在存储器内部。S卩，如果布料压脚的移动间距确定，则参照表 格T而读取驱动图案，同时，以由该驱动图案P确定的间隔一个一个进行脉冲输出，从而进 行步进电动机的适当的驱动(例如，参照专利文献1)。
专利文献1 :日本国特开平05-007675号公报

发明内容
在实际缝制作业时，因为存在下述情况，即，因缝制材料或布料压脚重量，使缝纫 机的缝制速度降低而使用，所以在现有的图案缝制缝纫机中，使用上述驱动图案而采用两
3种驱动方法。
作为其一，如图io所示，是下述类型，S卩，即使缝纫机速度降低，也在布料进给的
驱动图案所示的定时使脉冲列输出，作为其二，如图ll所示，是下述类型，即，脉冲的输出
期间K与缝纫机速度成反比地延长，为此，使布料进给驱动图案的各脉冲列输出时间成正 比地延长。在后者的情况下，在存储于用于确定脉冲列输出时间的表格中的值上，乘以时间 增加比例的系数，增大脉冲间隔，进行步进电动机驱动。 但是，如果布料进给的驱动图案伸长，则因为按照与为了尽量减小布料压脚阻尼 而确定的原来的驱动图案不同的驱动图案进行动作，所以例如存在下述情况，即，发生在原 有的图案中不会产生的共振等，从而布料压脚会产生阻尼。 另一方面，在尽管缝纫机速度的降低，仍然依照原有的驱动图案进行脉冲输出的
类型的情况下，存在因布料运动而使缝线的拉紧状态在高速和低速时变化的问题。 本发明的目的在于，在改变缝纫机电动机速度的情况下，也可以进行良好的布料进给。 技术方案1所述的发明为一种图案缝制缝纫机，其具有缝针，其利用缝纫机电动 机的驱动进行上下移动；布料输送单元，其保持布料，并通过步进电动机的驱动使布料移 动，以使布料相对于前述缝针进行相对定位；以及缝制控制单元，其根据包含位置信息在内 的缝制图案数据，进行前述步进电动机的动作控制，前述位置信息对于一种缝制图案，针对 每个线迹确定布料相对于前述缝针的相对位置，该图案缝制缝纫机，使由前述缝纫机电动 机驱动的缝制速度对应于设定而可变， 其特征在于，具有图案存储部，其对于多个定位动作量及多种缝制速度，分别存储 驱动图案，该驱动图案用于确定每个定位动作中前述步进电动机的驱动脉冲列的各脉冲的 输出间隔，前述缝制控制单元根据定位动作量和前述设定的缝制速度选择前述驱动图案， 进行前述步进电动机的动作控制，前述定位动作量基于由前述缝制图案数据确定的位置信 息。 技术方案2记载的发明具有与技术方案1记载的发明相同的结构，同时，其特征在 于，具有速度设定单元，其进行前述缝制速度的设定输入。 技术方案3记载的发明具有与技术方案1记载的发明相同的结构，同时，其特征在
于，按照在前述缝制图案数据中确定的缝制速度，进行前述缝纫机电动机的速度控制。
发明的效果 技术方案1所述的发明，分别对于多种定位动作量及多个缝制速度，准备驱动图 案。即，在定位动作量可以以m级设定，缝制速度可以以n级设定的情况下，驱动图案准备 mXn个。另外，在使用大于或等于2台的步进电动机的情况下，也可以对于各个步进电动机 设置驱动图案。 并且，在缝制时，根据由缝制图案数据确定的定位动作量和设定的缝制速度，选择 某一个驱动图案，根据该驱动图案进行步进电动机的动作控制。 因此，因为以上述个数准备驱动图案，并进行适当选择，所以可以对于可以设定 的全部移动量，设置与可以设定的缝纫机电动机的全部转速相对应的驱动图案，从而在因 与包含皮革在内的布料材质相对应等的原因，而改变缝纫机电动机驱动的缝制速度的情况 下，也可以实现抑制产生阻尼等的驱动，同时，实现抑制产生拉线不良等的布料进给，实现
4缝制品质的提高。 技术方案2记载的发明，可以通过速度设定单元设定适合于缝制的缝纫机电动机 的速度，与此伴随，可以以适当的驱动图案使步进电动机驱动，从而可以实现更适当的缝 制，实现缝制品质的提高。 技术方案3记载的发明，可以根据缝制图案数据，设定适合于缝制的缝纫机电动 机的速度，与此伴随，可以以适当的驱动图案使步进电动机驱动，从而可以实现更适当的缝 制，实现缝制品质的提高。


图1是表示本发明涉及的图案缝制缝纫机的斜视图。 图2是图案缝制缝纫机的布料输送单元的放大斜视图。 图3是表示本发明涉及的图案缝制缝纫机的控制装置的框图。 图4是表示缝制图案数据的数据结构的说明图。 图5是表示图案存储器内的驱动图案的表格的存储状态的示意图。 图6是表示由控制装置进行的缝制时的处理的流程图。 图7是表示现有的图案缝制缝纫机中的相对于主轴角度变化的缝针上下位置变
化、主轴定时信号输出及布料抑制框移动量变化的线图。 图8是表示按照驱动图案输出的脉冲列的输出时间间隔的说明图。 图9是表示每个布料移动量的驱动图案的表格的说明图。 图10是使横轴为缝纫机主轴的旋转相位，表示相对于缝制速度降低而直接应用 原始驱动图案的情况下的例子的线图。 图11是使横轴为缝纫机主轴的旋转相位，表示对应于因缝制速度降低引起的时 间延长，而使原始驱动图案伸长后应用的情况下的例子的线图。
具体实施例方式
下面，参照附图，对于本发明涉及的图案缝制缝纫机的实施方式详细地进行说明。
此外，在本实施方式中，作为图案缝制缝纫机，以电子循环缝纫机为例进行说明。
电子循环缝纫机是下述的缝纫机，S卩，具有保持进行缝制的被缝制物即布料的保 持框，通过使该保持框相对于缝针相对移动，在由保持框保持的布料上，形成基于规定的缝 制图案数据(缝制图案)的线迹。 在这里，将后述的缝针108进行上下移动的方向定义为Z轴方向(上下方向)，将 与其正交的一个水平方向定义为X轴方向(左右方向)，将与X轴方向正交的水平方向定义 为Y轴方向(前后方向)。 此外，虽然称之为布料，但也包含皮革等织物以外的材质。 电子循环缝纫机100 (以下称为缝纫机100)如图1所示，具有缝纫机主体101，
其设置在缝纫机工作台T的上表面；踏板R，其设置在缝纫机工作台T的下部，用于对缝制
的开始和停止进行操作；以及操作面板74等，其设置在缝纫机工作台T的上部，用于由用户
进行输入操作。(缝纫机架及主轴)
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如图1、图2所示，缝纫机主体101具有缝纫机架102，其外形在侧面观察呈大致 -字状。该缝纫机架102具有缝纫机臂部102a、缝纫机底座部102b、以及连结缝纫机臂部 102a和缝纫机底座部102b的纵向机体部102c。 该缝纫机主体101在缝纫机架102内配置动力传递机构，具有可自由转动且沿前 后方向延伸的主轴(图示略)，以及未图示的下轴。主轴配置在缝纫机臂部102a的内部，下 轴(图示省略)配置在缝纫机底座部102b的内部。 主轴与缝纫机电动机2a(参照图3)连接，由该缝纫机电动机2a施加转动力。另 外，下轴经由纵轴(图示省略)与主轴连结，如果主轴转动，则主轴的动力经由纵轴向下轴 侧传递，使下轴转动。 在通过主轴的转动而上下移动的针棒108a的下端安装缝针108。 由该主轴、缝纫机电动机2a、针棒108a和未图示的传递机构构成针上下移动机
构，前述传递机构从主轴向针棒108a施加上下移动的驱动力。 此外，在主轴上设置作为主轴角度检测单元的编码器2b (参照图3)。编码器2b是 检测缝纫机电动机2a的主轴旋转角度的装置，例如，每当利用缝纫机电动机2a使主轴旋转 1°时，将脉冲信号输出至控制装置IOOO。另外，伴随主轴旋转l周，针棒108a进行l次往
复运动。 另外，设置在下轴上的釜(图示省略)，通过与主轴联动的下轴的转动，与缝针108 协同动作而形成线迹。 此外，缝纫机电动机2a、主轴、针棒108a、缝针108、下轴、釜等的连接结构，因为与 现有公知的结构相同，所以在这里不详细说明。 在缝纫机臂102a上，为了防止由缝针108的上下移动引起的布料的鼓起，设置具 有中压脚29的中压脚装置(图示略)，前述中压脚29与针棒108a的上下移动联动而上下 移动，将缝针108周围的布料向下方按压。此外，中压脚装置的主体配置在缝纫机臂部102a 的内部，缝针108插入形成于中压脚29前端侧的通孔中。
(布料输送单元) 如图1及图2所示，在缝纫机底座部102b上方配置针板IIO，在该针板110的上方 配置作为布料保持部的保持框111及缝针108。 保持框111安装在配置于缝纫机架部102a的前端部的安装部件113上，另外，保 持框lll由布料压脚116和下板117构成。并且，布料压脚116可以通过配置于缝纫机臂 102a内的布料压脚气缸79c的驱动而进行上下驱动，在布料压脚116下降时，在其与下板 117之间夹持布料而进行保持。 前述安装部件113经由滑动单元(图示略)支撑在被收容保持于缝纫机架102内 的X轴滑轨105上方，X轴滑轨105经由滑动单元(图示略)支撑在Y轴滑轨106上方。通 过该构造，保持框111可经由安装部件113在X-Y平面上任意移动。 另外，在缝纫机底座部102b内，设置作为步进电动机的X轴电动机76a及Y轴电 动机77a作为驱动单元，X轴电动机76a可经由齿轮使进给轴107旋转，使与安装部件113 连结的同步带114输送。另外，Y轴电动机77a可以经由锥齿轮使进给轴108旋转，使与X 轴滑轨105连结的同步带115输送。S卩，通过使各电动机76a、77a驱动，可以通过这些装置 的协同动作，将安装部件113及保持框111定位在X-Y平面的任意位置。
并且，通过使保持框111的移动和缝针108或釜的动作联动，可以在布料上形成基 于规定缝制图案数据的线迹数据的线迹。 并且，这些保持框111、安装部件113、X轴电动机76a及Y轴电动机77a，作为将缝 针和布料在X轴方向及Y轴方向上相对地进行定位的布料输送单元120起作用。
踏板R作为操作踏板而动作，其用于使缝纫机100驱动而使针棒108a (缝针108) 上下移动，或使保持框111动作。即，在踏板R上安装用于检测踏板R被踏入的踏入操作位 置的传感器，来自传感器的输出信号作为踏板R的操作信号，输出至后述的控制装置1000， 控制装置1000构成为，对应于该操作位置、操作信号，驱动缝纫机100而使其动作。
另外，在缝纫机100上设置用于由用户进行操作输入的操作面板74，输入至操作 面板74的各种数据或操作信号，被输出至后述的控制装置1000。 此外，操作面板74具有液晶显示面板和设置在该液晶显示面板的显示画面上的 触摸面板而构成，通过触摸操作液晶显示面板上的各种操作键等，检测触摸面板触摸指示 的位置，将与检测到的位置相对应的操作信号输出至后述的控制装置1000。 [OO61](缝纫机的控制系统控制装置) 另外，缝纫机IOO如图3所示，具有控制上述各部分、各部件的动作的控制装置 1000。并且，控制装置1000具有程序存储器70，其存储用于执行缝制的程序或用于进行 各种设定输入的设定程序等；作为存储单元的数据存储器71，其存储缝制图案数据71a及 各种设定信息(图示略)；作为图案存储部的图案存储器72，其存储驱动图案P，该驱动图 案P用于确定进行相当于一针的定位动作的X轴电动机76a及Y轴电动机77a各自的驱动 脉冲列的各脉冲的输出间隔；以及CPU 73，其执行程序存储器70内的各程序。
另外，CPU 73经由接口 74a与操作面板74连接。该操作面板74作为各种信息的 输入输出单元起作用，其具有显示部74b，其显示各种画面或输入按钮；以及触摸传感器 74c，其设置在显示部74b上，检测其接触位置。操作面板74中使用的输入按钮或输入开关 均在显示部74b上显示，通过由触摸传感器74c检测输入，与按下式按钮或开关同样地起作 用。 另外，从该操作面板74还可以进行用于任意地变更缝制速度的设定输入，前述缝 制速度是由缝制时的缝纫机电动机2a的驱动引起的针的上下移动速度，由此，操作面板74 作为速度设定单元起作用。 另外，CPU 73经由接口 75与驱动缝纫机电动机2a的缝纫机电动机驱动电路75b 连接，控制缝纫机电动机2a的旋转。 此外，缝纫机电动机2a具有编码器2b ，驱动缝纫机电动机2a的缝纫机电动机驱动 电路75b，将缝纫机电动机2a每旋转一周时从编码器2b输出的Z相信号，经由接口 75输入 至CPU 73，根据该信号，CPU 73可以得到确定X轴电动机76a及Y轴电动机77a的驱动开 始定时的主轴定时信号J(参照图7)。另外，从编码器2b，在缝纫机电动机2a每旋转r时 输出的A相信号，经由接口 75输入至CPU73，以前述Z相信号为基准，对A相信号的脉冲数 进行计数，CPU 73可以识别主轴的当前旋转角度。
此外，缝纫机电动机2a可以使用例如伺服电动机。 另外，CPU 73经由接口 76及接口 77，连接分别驱动X轴电动机76a及Y轴电动机 77a的X轴电动机驱动电路76b及Y轴电动机驱动电路77b，以控制保持框111的X轴方向及Y轴方向的动作，前述X轴电动机76a及Y轴电动机77a设置在保持应缝制的布料的保 持框lll上。 另外，CPU 73经由接口 79，连接驱动电磁阀79a的气缸驱动电路79b，控制布料压 脚116的上下移动动作，该电磁阀79a切换使布料压脚116上下移动的布料压脚气缸79c 的动作。 在存储于上述数据存储器71中的缝制图案数据71a中，如图4所示，为了执行进 行缝制时的运针图案，存储有缝制命令，该缝制命令表示对应于运针顺序，对于每一针使保 持框111移动时的X方向移动量、Y方向移动量的数据(表示落针位置的线迹数据)。
并且，通过按照排列顺序执行各种命令，执行任意图案(样式)的缝制。
上述"缝制"的命令，记录使保持框111移动时的X方向移动量、Y方向移动量的 数据(参数)，作为第一设定值和第二设定值，由这些值确定X轴电动机76a和Y轴电动机 77a的旋转驱动量。 此外，图4的X移动量、Y移动量、中压脚高度的数值数据表示的是10倍的数值， 例如"15"表示"1. 5mm"。
(驱动图案) 上述控制装置1000，在基于缝制图案数据71a的缝制执行时，CPU 73在规定的主 轴角度时读入相当于一针的缝制数据，将对应于X轴及Y轴方向的各自的移动动作量的脉 冲列，输出至各电动机76a、77a的驱动电路76b、77b，并对应于脉冲列的脉冲数使各电动机 76a、77a驱动。另外，该脉冲列以在规定的主轴角度输出的主轴定时信号J为基准开始输 出，以使得在缝针108从布料拔出之后开始布料进给，直至缝针108穿入布料为止结束布料 进给。 驱动图案P如前面说明，是以从编码器2a输出的前述主轴定时信号J的上升沿为 基准，确定与一个线迹(落针位置之间)的移动量(间距)相当的驱动脉冲列(脉冲输出 期间K)的输出间隔tO tn(n是脉冲数)的数据，分别对应于各电动机76a、77a而设置。 另外，驱动图案P对于从相当于一针的移动量的最小间距至最大间距(0. 1 12. 7[mm])的 范围，每隔作为设定单位的1个间距(0. l[mm])而准备。 并且，各驱动图案P如前述图8所示，作为确定上述各移动量的各脉冲的输出间隔 的表格T，存储在图案存储器72内部。 驱动图案P用于通过确定驱动脉冲列的各脉冲的输出间隔，使相当于一针的各电
动机76a、77a的动作中的加减速状态产生变化，从而抑制阻尼，稳定地进行布料进给，其通
过进给动作的解析、模拟或动作试验等，计算或估计各间隔时间而确定。 另一方面，缝纫机100可以在100 2500[rpm]范围内，每隔100[rpm]设定缝纫
机电动机2a驱动的缝制速度，以与布料缝制材料或布料压脚重量(变更框体的尺寸的情况
或被保持的布料的重量的大小)的影响相对应。 因此，如果仅按照与恒定缝制速度相对应的方式确定驱动图案P，则存在无法与伴 随缝制速度变更的缝针108相对于布料的上升时间的变化相对应的情况，另外，如果相对 于缝针上下移动的速度，布料进给的移动速度过快或过慢，则存在拉线状态变化等问题。
因此，控制装置IOOO，如图5所示，对于各电动机76a、77a，在缝制速度100 2500[rpm]范围内每隔100[rpm]，分别准备驱动图案P的表格T，并将其存储在图案存储器
872内。S卩，求出所有适合于布料移动量和缝制速度这二者的驱动图案，以表格为单位而汇 总，按照与缝制速度相对应的缝纫机电动机2a的各旋转速度，存储在图案存储器72内。
(缝制处理) 下面，对于由缝制控制装置1000进行的缝纫机100在缝制时的处理，根据图6的 流程图进行说明。 在保持框111上放置布料而处于可缝制状态时，如果踏板R被踏入，则缝纫机电动 机2a的旋转驱动开始，开始缝制动作。 此时，CPU 73根据编码器2b的输出，判断是否是读取缝制图案数据71a的每一针 数据的主轴角度(步骤SI)，如果达到读取主轴角度，则执行相当于一针的X方向移动量、Y 方向移动量的数据读取(步骤S2)。 并且，根据所读取的X方向移动量、Y方向移动量的数据和当前设定的缝制速度， 对于X轴电动机76a和Y轴电动机77a，分别选择适当的驱动图案P (步骤S3)。
并且，CPU 73等待来自编码器2b的主轴定时信号J的输出(步骤S4)，如果输出 主轴定时信号J，则从t0开始依次进行时间测量，每当经过各X轴、Y轴的输出时间，将电动 机驱动脉冲输出至X轴电动机驱动电路76b和Y轴电动机驱动电路77b (步骤S5)。
并且，如果对于各X方向移动量和Y方向移动量，输出驱动图案P的全部脉冲，则 CPU 73判断由缝制图案数据71a确定的全部针数的运针是否结束，在未结束的情况下，返 回步骤SI进行处理，在结束的情况下，使缝制动作结束。 CPU 73通过按照上述方式执行各电动机76a、77a的动作控制，而作为缝制控制单 元起作用。(发明的实施方式的效果) 上述缝纫机100的控制装置1000，对于各X轴电动机76a及Y轴电动机77a，分别 对应设定动作量及各缝制速度而准备驱动图案P，在缝制时，根据由缝制图案数据71a确定 的定位动作量和设定的缝制速度，选择某一个驱动图案P，根据该驱动图案P，进行X轴电动 机76a及Y轴电动机77a的动作控制。 因此，对于各电动机76a、77a，因为可以对于可设定的全部移动量，设置与可设定 的缝纫机电动机2a的全部转速相对应的驱动图案P，所以即使在因与布料材质相对应等原 因而改变速度的情况下，也可以实现抑制产生阻尼等的驱动，同时实现抑制产生拉线等的 布料进给，从而实现缝制品质提高。 另外，可以通过操作面板74设定适合于缝制的缝制速度，与其相伴，可以以适当
的驱动图案使步进电动机驱动，从而可以实现更适合的缝制，实现缝制品质提高。(其它) 在上述缝纫机100中，对于缝制速度，从操作面板74进行设定，但对于缝制速度， 也可以存储在缝制图案数据71a内，据此进行缝纫机电动机2a的速度控制。在这种情况 下，还可以对应于针数而设定缝制速度，可以在缝制过程中也实现速度变化，从而可以与布 料厚度变化或中途缝制其它材质布料等更多种缝制相对应。
权利要求
一种图案缝制缝纫机，其具有缝针，其利用缝纫机电动机的驱动进行上下移动；布料输送单元，其保持布料，并通过步进电动机的驱动使布料移动，以使布料相对于前述缝针进行相对定位；以及缝制控制单元，其根据包含位置信息在内的缝制图案数据，进行前述步进电动机的动作控制，前述位置信息对于一种缝制图案，针对每个线迹确定布料相对于前述缝针的相对位置，该图案缝制缝纫机，使由前述缝纫机电动机驱动的缝制速度对应于设定而可变，其特征在于，具有图案存储部，其对于多个定位动作量及多种缝制速度，分别存储驱动图案，该驱动图案用于确定每个定位动作中前述步进电动机的驱动脉冲列的各脉冲的输出间隔，前述缝制控制单元根据定位动作量和前述设定的缝制速度选择前述驱动图案，进行前述步进电动机的动作控制，前述定位动作量基于由前述缝制图案数据确定的位置信息。
2. 如权利要求1所述的图案缝制缝纫机，其特征在于， 具有速度设定单元，其进行前述缝制速度的设定输入。
3. 如权利要求1所述的图案缝制缝纫机，其特征在于，按照在前述缝制图案数据中确定的缝制速度，进行前述缝纫机电动机的速度控制。
全文摘要
本发明提供一种图案缝制缝纫机，其可以进行与图案缝制缝纫机的缝制速度变化也对应的步进电动机的控制。图案缝制缝纫机具有布料输送单元，其利用步进电动机进行被缝制物的移动定位；以及缝制控制单元，其根据缝制图案数据，进行步进电动机的动作控制，其中，使缝纫机的缝制速度对应于设定而可变。图案缝制缝纫机具有图案存储部，其分别对于多种定位动作量及多种缝制速度存储驱动图案P，该驱动图案P确定进行相当于一针的定位动作的步进电动机的驱动脉冲列的各脉冲的输出时间间隔。缝制控制单元根据基于由缝制图案数据确定的位置信息的定位动作量和设定的缝制速度，选择驱动图案，进行步进电动机的动作控制。
文档编号D05B9/00GK101713124SQ20091018012
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9月30日
发明者富田洋平, 森岛伸行, 植田昌彦, 皆川忠义, 立川修 申请人:Juki株式会社