缝纫机的控制方法以及缝纫机的控制装置
技术领域
本发明涉及一种缝纫机的控制方法以及缝纫机的控制装置。
背景技术
缝纫机在以缝制为首的各部的动作中将马达作为驱动源，若在从马达至到达负载为止的传递系统中产生异常，则存在缝纫质量下降、或产生动作不良的担忧。
例如，在传递系统为传动带机构的情况下，若传动带因经年劣化等而产生延长，则存在成为预定的正确的动作的妨碍的担忧。
因此，现有的缝纫机进行了如下的设计：以传动带的带宽方向变成与缝纫机的上下方向平行的方式配设，由此容易从缝纫机的侧面测定张力(例如，专利文献1)。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开平09-192378号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
在缝纫机的情况下，动力的传递系统通常设置在缝纫机架的内部。因此，所述现有的缝纫机中，在对传动带等对象物进行检查的情况下，需要卸下缝纫机架的盖子、或放倒缝纫机架来从开口部进入等工夫，存在作业负担大这一问题。
本发明的目的在于容易地进行马达的动力的传递系统的检查。
[解决问题的技术手段]
技术方案1记载的发明是一种缝纫机的控制方法，是如下的缝纫机的控制方法，所述缝纫机包括：
马达，对成为负载的对象物赋予动力；
传递部，从所述马达朝所述对象物传递动力；以及
编码器，设置在所述马达与所述对象物之间，所述缝纫机的控制方法中
根据所述马达的指令值与所述编码器的输出，算出由所述对象物与从所述马达至所述对象物为止的传递系统所产生的反作用力的推断值，且
根据所述反作用力的推断值，判定所述传递部有无异常。
技术方案2记载的发明根据技术方案1记载的缝纫机的控制方法，其中
求出所述反作用力的推断值的频率特性，根据所述频率特性来判定所述传递部有无异常。
技术方案3记载的发明根据技术方案1记载的缝纫机的控制方法，其中
根据所述反作用力的推断值的大小来判定所述传递部有无异常。
技术方案4记载的发明是一种缝纫机的控制装置，是如下的缝纫机的控制装置，所述缝纫机包括：
马达，对成为负载的对象物赋予动力；
传递部，从所述马达朝所述对象物传递动力；以及
编码器，设置在所述马达与所述对象物之间，所述缝纫机的控制装置中所述控制装置包括：
反作用力算出部，根据所述马达的指令值与所述编码器的输出，算出由所述对象物与从所述马达至所述对象物为止的传递系统所产生的反作用力的推断值；以及
判定部，根据所述反作用力的推断值，判定所述传递部有无异常。
技术方案5记载的发明根据技术方案4记载的缝纫机的控制装置，其中
所述判定部求出所述反作用力的推断值的频率特性，根据所述频率特性来判定所述传递部有无异常。
技术方案6记载的发明根据技术方案4记载的缝纫机的控制装置，其中
所述判定部根据所述反作用力的推断值的大小来判定所述传递部有无异常。
[发明的效果]
本发明可容易地进行马达的动力的传递系统的检查。
附图说明
图1是搭载有控制装置的缝纫机的立体图。
图2是缝纫机的移动机构的立体图。
图3是包含控制装置的缝纫机的控制系统的框图。
图4是包含控制装置的缝纫机的Y轴马达的控制系统的框线图。
图5是将对在保持框的可动范围的中央附近沿着Y轴方向往返时的反作用力扭矩的推断值的监视值进行傅里叶变换而成者加以图表化的线图。
[符号的说明]
2：主轴马达
3：编码器
20：移动机构
21：保持框
22：下板
23：基台
24：第一可动部
25：第二可动部
100：电子循环缝纫机(缝纫机)
120：控制装置
122：程序用存储器
123：数据用存储器
124：缝制图案数据
242、252：正时皮带
243：滑轮
244：花键轴
245：X轴马达
246、256：编码器
253：滑轮
254：齿轮机构
255：Y轴马达
256：编码器
300：操作面板
301：显示部
302：触摸传感器
410：观测器部
420：马达部
430：机械系统
Iref：电流指令值
T＾reac：反作用力扭矩的推断值
Treac：反作用力扭矩
具体实施方式
[发明的实施方式的概略]
作为发明的实施方式，例示搭载有控制装置120的缝纫机100。
图1是缝纫机100的立体图，图2是后述的缝纫机100的移动机构的立体图。
缝纫机100是所谓的电子循环缝纫机，其具有保持被缝制物的保持框21，通过所述保持框21相对于缝针相对地移动，而在已由保持框21保持的被缝制物形成基于规定的缝制数据的接缝。
此处，将后述的缝针108进行上下移动的方向设为Z轴方向(上下方向)，将与其正交的一个方向设为X轴方向(左右方向)，将与Z轴方向及X轴方向两者正交的方向定义为Y轴方向(前后方向)。
如图1所示，电子循环缝纫机100(以下，称为缝纫机100)包括：缝纫机本体101，设置在缝纫机台板T的上表面；踏板R，设置在缝纫机台板T的下部，用于对缝纫机本体101进行操作；以及操作面板300等，设置在缝纫机台板T的上部，用于使用者进行输入操作。
[缝纫机架及主轴]
如图1、图2所示，缝纫机本体101包括在侧视时外形呈大致コ字状的缝纫机架102。所述缝纫机架102具有：缝纫机臂部102a，形成缝纫机本体101的上部，在Y轴方向上延长；缝纫机基座部102b，形成缝纫机本体101的下部，在Y轴方向上延长；以及纵向机体部102c，将缝纫机臂部102a与缝纫机基座部102b连结。
所述缝纫机本体101在缝纫机架102内配置有动力传递机构，具有转动自如地在Y轴方向上延长的主轴及下轴(均省略图示)。主轴在缝纫机臂部102a的内部可旋转地得到支撑，下轴(省略图示)在缝纫机基座部102b的内部可旋转地得到支撑。
主轴与主轴马达2(参照图3)连接，由所述主轴马达2来赋予旋转力。另外，下轴(省略图示)经由正时皮带(timing belt)及皮带轮(belt pulley)(省略图示)而与主轴连结，若主轴进行旋转，则主轴的动力经由正时皮带及皮带轮而朝下轴侧传递，下轴以主轴的二倍速进行旋转。
[下轴及釜机构]
在下轴(省略图示)的前端设置有釜机构(省略图示)的外釜。若下轴与主轴一同进行旋转，则外釜进行旋转，通过与缝针108的协作来形成接缝。
釜机构包括外釜、及在外釜的内侧环抱绕线筒的内釜。釜机构的构成与众所周知的构成相同，因此此处不进行详述。
[针上下移动机构]
在下端部保持缝针108的针棒108a可上下移动地支撑在缝纫机臂部102a的前端部。在缝纫机臂部102a的前端部内侧，设置有固定配备在主轴的前端的针棒曲柄、固定配备在针棒108a的针棒抱、以及将针棒曲柄与针棒抱连结的曲柄杆。
针棒曲柄与主轴一同进行旋转。曲柄杆的一端部可环绕Y轴进行旋转地连结在针棒曲柄的旋转圆周上，另一端部环绕Y轴而与针棒抱连结。因此，若主轴通过主轴马达2而进行旋转，则曲柄杆的一端部进行旋转运动，另一端部仅被传递成为旋转运动的Z轴方向成分的上下移动，可对针棒108a赋予上下移动。
即，所述主轴马达2、主轴、针棒曲柄、针棒抱、曲柄杆、针棒108a构成使缝针108上下移动的针上下移动机构。
另外，针上下移动机构是与众所周知的构成相同者，因此各构成均省略图示。
另外，在缝针108的附近设置有使所述缝针108游动插入的中间按压部29。中间按压部29用于与缝针108同步地以微小的振幅进行上下移动，以使缝针108容易从被缝制物脱离的方式按压被缝制物的晃动。
[移动机构]
如图1、图2所示，在缝纫机基座部102b上配设有针板110，在针板110上设置有移动机构20。
移动机构20包括：保持框21及下板22，重叠配置在针板110的上侧；基台23，可升降地支撑保持框21；第一可动部24，沿着X轴方向可滑动地支撑基台23及下板22；以及第二可动部25，经由第一可动部24而沿着Y轴方向可滑动地支撑基台23及下板22。
保持框21是俯视时为矩形的框体，其内侧宽广地开口成矩形。
下板22在俯视时为与保持框21大致相同的大小，与保持框21同样地宽广地开口成矩形。
保持框21可通过基台23而相对于下板22升降，可在下降状态下通过下板22与保持框21以夹住状态来保持被缝制物。而且，在保持框21与下板22的开口部分的内侧对被缝制物进行缝制作业。
基台23与下板22一体地连结，相对于下板22可升降地支撑保持框21。而且，在基台23设置有成为保持框21的升降动作的驱动源的气缸231。
第一可动部24包括：一对导轨241，沿着X轴方向可滑动地支撑基台23及下板22；正时皮带242，与导轨241平行地并设；滑轮243，搬送正时皮带242；以及X轴马达245，经由花键轴244而旋转驱动滑轮243。
X轴马达245可经由花键轴244而旋转驱动滑轮243，并经由正时皮带242而将基台23及下板22在X轴方向上任意地移动定位。
花键轴244在通过第二可动部25来对基台23及下板22赋予了沿着Y轴方向的移动动作的情况下，可使滑轮243沿着花键轴244滑动，容许基台23及下板22的沿着Y轴方向的移动。
第二可动部25包括：一对导轨251，沿着Y轴方向可滑动地支撑第一可动部24的导轨241；一对正时皮带252，与导轨251平行地并设；滑轮253，搬送正时皮带252；以及Y轴马达255，经由齿轮机构254而旋转驱动滑轮253。
Y轴马达255可经由齿轮机构254而旋转驱动滑轮253，并经由正时皮带252而将基台23及下板22与第一可动部24的导轨241一同在Y轴方向上任意地移动定位。
通过第一可动部24与第二可动部25的协作，可将保持框21及下板22定位在X-Y平面上的任意的位置上。因此，可按照X-Y平面上的任意的图案，对已由保持框21及下板22保持的被缝制物进行缝制。
[踏板]
踏板R是执行缝纫机100的启动、缝制的开始、保持框21的升降动作等的操作踏板。
在踏板R装入用于检测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的操作信号而被输入后述的控制装置120。
控制装置120通过对应于踏板R的操作位置的操作信号，进行执行缝纫机100的启动、其它各动作的控制。
[控制装置]
图3是包含控制装置120的缝纫机100的控制系统的框图。
缝纫机100包括用于控制其整体构成的控制装置120。
控制装置120包括：中央处理器(Central Processing Unit，CPU)121，总括地控制缝纫机100整体；程序用存储器122，存放有用于进行各种处理或控制的程序；数据用存储器123，存放有各种数据、缝制图案数据124等；主轴马达驱动电路125，控制主轴马达2；X轴马达驱动电路126，驱动X轴马达245；以及Y轴马达驱动电路127，驱动Y轴马达255。
主轴马达驱动电路125连接有主轴马达2及检测其轴角度的编码器3。所述主轴马达驱动电路125内置CPU，所述主轴马达驱动电路125进行主轴马达2的控制。
X轴马达驱动电路126根据CPU 121的指令来驱动X轴马达245。
为了对成为负载的对象物即保持框21、下板22及基台23赋予移动力，正时皮带242、滑轮243及花键轴244等作为传递部而介于X轴马达245与所述对象物之间。
而且，在从X轴马达245至到达对象物为止之间设置有编码器246。另外，此处在X轴马达245的输出轴设置有编码器246，检测其轴角度。编码器246将检测信号输入CPU 121。
Y轴马达驱动电路127根据CPU 121的指令来驱动Y轴马达255。
为了对成为负载的对象物即保持框21、下板22及基台23赋予移动力，正时皮带252、滑轮253、齿轮机构254及第一可动部24的导轨241等作为传递部而介于Y轴马达255与所述对象物之间。
而且，在从Y轴马达255至到达对象物为止之间设置有编码器256。另外，此处在Y轴马达255的输出轴设置有编码器256，检测其轴角度。编码器256将检测信号输入CPU 121。
另外，在CPU 121连接有操作面板300。
操作面板300由使用者进行操作输入，已从操作面板300输入的各种数据或操作信号被输入控制装置120。
另外，操作面板300包括包含液晶显示面板的显示部301、及设置在所述显示部301的显示画面上的触摸传感器302来构成，对显示在液晶显示面板的各种操作键等进行触摸操作，由此检测触摸面板已被触摸指示的位置，并将对应于经检测的位置的操作信号输出至控制装置120。
图4是包含控制装置120的缝纫机100的Y轴马达255的控制系统的框线图。另外，在图4中，例示Y轴马达255的控制系统，但关于X轴马达245，虽然各种扭矩常数、增益、惯量值的具体的数值不同，但其构成也相同，因此对X轴马达245的控制系统省略说明。
Y轴马达255的控制系统主要包含马达部420、机械系统430、及观测器部410。
马达部420表示Y轴马达255的系统，机械系统430表示从Y轴马达255至包含传递部的保持框21等对象物的系统。
图4的符号Iref表示电流指令值。所述电流指令值Iref经由未图示的位置环及速度环而生成。
在传递元件404中，将电流指令值Iref与Y轴马达255的扭矩常数Kt相乘，输出Y轴马达255的输出扭矩的值。
在求和点(summing point)405中，针对Y轴马达255的输出扭矩，减去基于Y轴马达255、成为负载的对象物及传递部的综合的负载的反作用力扭矩Treac。
在马达部420的传递元件421中，使从求和点405输出的扭矩值除以马达惯量Jm以及传递部及对象物的负载惯量Jl，并且进行积分，输出马达速度θ·m。
在传递元件423中，将马达速度θ·m进一步进行积分，输出马达轴位置θm。另外，马达速度θ·m由编码器246检测，也被从传递元件421与传递元件423之间的引出点422输入观测器部410。
在机械系统430中，在求和点431中，使马达轴位置θm减去负载位置θl，进而，在传递元件432中，乘以传递部及对象物的扭矩常数Kf后输出反作用力扭矩Treac。
在传递元件434中，将反作用力扭矩Treac与传递部及对象物的负载惯量Jl相乘，输出对象物的加速度θ··l。
另外，反作用力扭矩Treac也被从传递元件432与传递元件434之间的引出点433输入所述求和点405。
在传递元件436中，对对象物的加速度θ··l进行二阶积分，将负载位置θl输入所述求和点431。
观测器部410的各构成实际上通过控制装置120的CPU 121的处理来实现。
观测器部410的传递元件412将从引出点403输入的电流指令值Iref与Y轴马达255的扭矩常数推断值Ktn相乘，输出Y轴马达255的输出扭矩的值。
另外，观测器部410的传递元件413将从引出点422输入的由编码器246的检测所得的马达速度θ·m与Y轴马达255的马达惯量的推断值Jmn(公称值)相乘，并进行微分。
而且，在求和点414中，相对于传递元件412的输出求出传递元件413的输出的差分值，并输入低速滤波器415。
低速滤波器415是所谓的低通滤波器，针对已从求和点414输出的差分值，去除机械频率、摇摆频率、其它噪声成分，输出反作用力扭矩的推断值T＾reac
传递元件416将反作用力扭矩的推断值T＾reac与反作用力反馈增益Kn相乘，并输入求和点402。在求和点402中，相对于电流指令值Iref，反馈并减去反作用力扭矩的推断值T＾reac与反作用力反馈增益Kn的相乘值。
如此，控制装置120在观测器部410中，将电流指令值Iref与由编码器246检测的马达速度θ·m进行比较，算出对Y轴马达255承受的难以实际测定的反作用力扭矩Treac进行推断的推断值T＾reac，并反馈至电流指令值Iref中，减少倾倒等来谋求抑制振动。
[异常检测处理]
此处，对所述控制装置120的CPU 121所执行的移动机构20的异常检测处理进行说明。
在移动机构20中，如上所述，从第一可动部24的X轴马达245经由作为传递部的正时皮带242等而对成为负载的对象物(保持框21、下板22及基台23等)进行移动的动力传递。
另外，同样地，在移动机构20中，从第二可动部25的Y轴马达255经由作为传递部的正时皮带252等而对成为负载的对象物(保持框21、下板22及基台23等)进行移动的动力传递。
若使用者踩踏板R来输入缝制开始的指令，则CPU 121从数据用存储器123读出符合使用者事先从操作面板300选择的缝制图案数据编号的缝制图案数据124，并沿着X-Y平面驱动保持框21及下板22，而使已被保持框21及下板22夹入的被缝制物(未图示)沿着X-Y平面移动。
此时，驱动保持框21及下板22的X轴马达245及Y轴马达255的驱动时机遵从通过规定的数学式所算出的驱动模式。
驱动模式根据间距(缝纫长度)及主轴马达2的速度来算出。
驱动模式以如下方式设定：在从被缝制物拔针之后保持框21及下板22进行动作，在对被缝制物落针之前保持框21及下板22的动作完成。
但是，正时皮带242、正时皮带252等传递部存在张力因由经年劣化所引起的松弛等而减少，无法高精度地传递动作的情况。在此情况下，系统的弹性变化，产生保持框21的动作精度的下降。进而，在相对于正时皮带242、正时皮带252等的规定张力，实际的张力显著下降的情况下，存在导致跳齿或启动扭矩的增大，而导致更大的精度下降的担忧。
例如，在根据缝纫机的设计条件，相对于Y轴的规定张力400N，实际的张力下降100N而为300N的情况下，落针位置最大也产生0.4mm的偏移。0.2mm以上的偏移是能够以目视容易地确认的水平，而产生缝纫质量的显著的下降。
因此，控制装置120的CPU 121在控制X轴马达245、Y轴马达255的过程中，执行检测正时皮带242、正时皮带252的张力下降的异常检测处理。
即，CPU 121在异常检测处理中，监视由观测器部410所求出的反作用力扭矩的推断值T＾reac，并根据其结果来检测正时皮带242、正时皮带252的张力下降。
图5是将对在保持框21的可动范围的中央附近沿着Y轴方向往返时，由观测器部410所求出的反作用力扭矩的推断值T＾reac的监视值进行傅里叶变换而成者加以图表化的线图。
在图5中，横轴表示频率[Hz]，纵轴表示乘以了反作用力扭矩的推断值T＾reac与反作用力反馈增益Kn的相乘值的电流振幅(单位[A])。
在图5中，线l1是Y轴马达255的正时皮带252的张力为适当张力(300N)时的监视值，线l2是Y轴马达255的正时皮带252的张力为低张力(200N)时的监视值。
当将所述线l1、线l2进行比较时，存在电流振幅[A]的值对应于频率[Hz]而产生背离的情况。
例如，箭头K1表示适当张力300N的共振频率236[Hz]，箭头K2表示低张力200N的共振频率194[Hz]。
在适当张力300N的共振频率236[Hz]的频带中，适当张力300N的电流振幅(线l1)变得比低张力200N大。
另外，在低张力200N的共振频率194[Hz]的频带中，低张力200N的电流振幅(线l2)反而超过适当张力300N。
另外，共振频率根据正时皮带252的线密度、张力、振动的长度而变动，振动的长度以从基台23的安装部分至滑轮253为止的长度来计算。
因此，控制装置120的CPU 121例如可在适当张力300N的共振频率236[Hz]或其周边的频带中，设定电流振幅[A]的阈值，当与所述阈值相比电流振幅[A]产生了下降时，判定正时皮带252的张力产生了下降。
另外，也可以针对电流振幅[A]的值因张力下降而产生变动的其它频率设定阈值。另外，例示了阈值决定下限值的情况，但也可以将上限值定为阈值。
具体而言，作为异常检测处理，控制装置120的CPU 121在规定的时机进行保持框21及下板22的移动动作，并分别针对X轴马达245及Y轴马达255，监视由观测器部410所求出的反作用力扭矩的推断值T＾reac。
而且，分别针对X轴马达245及Y轴马达255，对已获取的反作用力扭矩的推断值T＾reac(或乘以各自的反作用力反馈增益Kn所得的值)进行傅里叶变换，将分别针对X轴马达245及Y轴马达255所决定的频率(例如，各自的正时皮带242、正时皮带252的适当张力时的共振频率)的反作用力扭矩值或电流值(作为电流振幅等)与事先决定的阈值进行比较，当显示比所述阈值低的值时，判断正时皮带242或正时皮带252产生了张力的下降。
而且，控制装置120的CPU 121在判断正时皮带242或正时皮带252产生了张力的下降的情况下，例如在操作面板300的显示部301中，以确定正时皮带242或正时皮带252的任一者并显示表示产生了张力下降的报告画面的方式进行报告处理。
异常检测处理的执行时机也可以在缝制中进行，但理想的是在保持框21未保持被缝制物的非缝制时执行。另外，理想的是在一日之中，开始缝制前检测正时皮带242或正时皮带252的张力，因此理想的是在缝纫机100的主电源的接通后且缝制的开始之前的期间，例如紧随X轴马达245及Y轴马达255的原点检索动作之后执行。
另外，控制装置120的CPU 121可事先通过测定等而在数据用存储器123等中准备在决定了所述阈值的频率中，针对阶段性的各张力的电流振幅等的值，并根据在决定了阈值的频率中所获得的电流振幅等的值来推断正时皮带242或正时皮带252的张力。
另外，控制装置120也能够以如下方式构成：事先在数据用存储器123内准备用于针对阶段性的各张力，适当地进行保持框21及下板22的移动动作的控制参数，CPU 121在获得了正时皮带242或正时皮带252的张力的推断值的情况下，将其变更成适合于所述张力的推断值的控制参数，进行X轴马达245及Y轴马达255的控制。
由此，即便在产生了正时皮带242或正时皮带252的张力下降的情况下，也可以抑制保持框21的移动动作的精度下降，而谋求缝制质量的提升。
另外，在此情况下，当张力下降已脱离通过控制参数的变更而可弥补的范围时，也能够以在显示部301报告张力下降的方式进行控制。此处，所谓可弥补的范围，是指变成事先决定的保持框21的精度基准内的范围。
[发明的实施方式的技术效果]
在所述缝纫机100中，控制装置120根据X轴马达或Y轴马达255的指令值与编码器246或编码器256的输出，算出由对象物所产生的反作用力及由从马达至对象物为止的传递系统所产生的反作用力的推断值T＾reac，并根据所述反作用力的推断值T＾reac，判定作为传递部有无异常的正时皮带242、正时皮带252的张力下降。
由此，针对动力的传递系统的异常的产生，可不进行负担大的检查作业而容易地检测。
另外，由于检测动力的传递系统的异常的产生，因此可使保持框21等高精度地进行动作，可将缝纫质量维持得高。
另外，控制装置120针对正时皮带242、正时皮带252的张力下降等动力的传递系统的异常的产生，求出反作用力的推断值T＾reac的频率特性，并根据所述频率特性来判定传递部有无异常，因此在具有用于抑制保持框21等的振动的观测器部410的情况下，可利用观测器部410的输出，可根据原有的构成而容易地实现。
[其它]
作为异常检测处理的对象，例示了X轴马达245、Y轴马达255，但并不限定于这些马达，只要在马达与对象物之间设置编码器，则也可以将缝纫机马达或用于其它用途的马达作为异常检测处理的对象。
另外，由此，执行异常检测处理的缝纫机也可以适用于未包括X轴马达245、Y轴马达255的电子循环缝纫机以外的所有缝纫机。
另外，在异常检测处理中，反作用力扭矩值或电流值变成比阈值低的值的主要原因是正时皮带242或正时皮带252的张力的下降，但也可能偶尔产生对象物或传递部的破损或零件的脱落等异常的产生成为原因的情况。异常检测处理可将此种异常也包含在内进行检测。另外，在此情况下，当报告时，也可以报告不确定为正时皮带242或正时皮带252的张力的下降，而显示对象物或传递部的异常的产生的内容。
另外，在异常检测处理中，例示了通过反作用力的推断值的频率特性来判定正时皮带等传递部有无异常的情况，但并不限定于此，也可以根据规定特定的条件来驱动马达时的反作用力的推断值的大小，判定正时皮带等传递部有无异常。
