JP2013188262A - ミシン - Google Patents

Abstract

【課題】縫製を行う加工布上の位置をユーザが容易に設定できるミシンを提供する。
【解決手段】加工布の布厚が検出される（Ｓ１１）。ユーザが、超音波ペンを用いて加工布上の任意の位置を指定する。超音波ペンは、超音波と発信し、同時に、超音波の発信が開始されたことを示す発信開始信号をミシンに出力する。ミシンは、超音波を受信する２つの受信器を備えている。ミシンで発信開始信号が検出された場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、発信タイミングＴ１が特定される（Ｓ１４）。超音波ペンから発信された超音波が、受信器で検出されると（Ｓ１５：ＹＥＳ）、超音波の検出タイミングＴ２が特定される（Ｓ１８）。２つの受信器への超音波の到達時間が算出される（Ｓ２０）。加工布の布厚が考慮され、加工布上にある超音波の発信源、すなわち、ユーザが超音波ペンで指定した位置が特定される（Ｓ２２）。
【選択図】図９

Description

本発明は、加工布における指定された位置に縫製を行うことが可能なミシンに関する。

従来、所望の刺繍模様を縫製する縫製位置及び縫製角度を、加工布上に容易に設定することができるミシンが公知である。例えば特許文献１に記載されたミシンは、撮影手段を備えており、ユーザは加工布の指定位置に標識を貼付した後、撮影手段で標識を撮影する。そして、ミシンは、撮影された標識の画像に基づいて、刺繍模様の縫製位置及び縫製角度を自動で設定する。

特開２００９−１７２１２３号公報

しかしながら上述のミシンでは、加工布に標識を貼付する必要があり、更に、ミシンが刺繍模様の縫製位置及び縫製角度を設定した後、加工布に貼付した標識を剥離しなければ縫製を行うことができないので、操作が煩わしいという問題点がある。

本発明の目的は、縫製を行う加工布上の位置をユーザが容易に設定できるミシンを提供することである。

本発明に係るミシンは、超音波を検出する超音波検出手段と、加工布の布厚を検出する布厚検出手段と、前記超音波検出手段によって検出された前記超音波と、前記布厚検出手段によって検出された前記布厚とに基づいて、前記加工布上にある前記超音波の発信源の位置を特定する特定手段と、前記特定手段によって特定された前記発信源の位置に基づいて前記加工布に縫製を行うための制御を行う制御手段とを備えている。

この場合、例えば、ユーザが超音波を発信する装置で加工布上の位置を指定することで、超音波検出手段によって検出された超音波と、布厚検出手段によって検出された加工布の布厚とに基づいて、加工布上の位置が特定される。よって、縫製を行う加工布上の位置をユーザが容易に設定できる。また、特定された加工布上の位置に基づいて、加工布に縫製を行うための制御が行われるので、ユーザが設定した加工布上の位置に縫製を行うことができる。よって、縫製を行う際のユーザの利便性が向上する。

ここで、加工布には複数の種類があって布厚も様々である。この為、仮に、超音波の発信源を特定する際に布厚が考慮されない場合、布厚の変化によって、特定される発信源の位置に誤差が生じる。しかし、本発明では加工布の布厚が検出され、検出された布厚が用いられて超音波の発信源の位置が特定される。このため、加工布の布厚が変化しても発信源の位置を精度良く特定することができる。言い換えると、布厚が種々異なる加工布を使用した場合であっても、発信源の位置を精度良く特定することができる。

前記ミシンは、前記加工布を押圧する押え足と、前記押え足を下端部に装着する押え棒とを備え、前記布厚検出手段は、前記押え足で前記加工布を押圧したときの前記押え棒の位置を検出することで、前記布厚を検出してもよい。この場合、押え足と押え棒は、上下方向に一体的に移動して位置（高さ）が変化する。つまり、加工布を押圧する押え足の位置（高さ）の変化に伴って、押え棒の位置（高さ）も変化する。従って、押え棒の位置（高さ）の変化を検出すれば、加工布の布厚を検出できることになる。このように、押え棒の位置を検出することで、加工布の布厚を精度よく検出することができる。

前記ミシンは、ミシンベッド又はミシンベッドに設けられる針板と前記超音波検出手段との間の、前記ミシンベッド又は前記針板に直交する直交方向の距離と、前記布厚検出手段によって検出された前記布厚とにより、前記加工布の上面と前記超音波検出手段との間の前記直交方向における距離である第一距離値を算出する第一算出手段を備え、前記特定手段は、前記第一算出手段によって算出された前記第一距離値と、前記超音波検出手段によって検出された前記超音波とに基づいて、前記加工布上にある前記発信源の位置を特定してもよい。この場合、第一距離値を用いて、加工布上にある超音波の発信源の位置を特定することができ、布厚の影響による発信源の位置の誤差を補正することができる。よって、発信源の位置を高精度に特定できる。

前記ミシンは、それぞれ異なる位置に設けられた少なくとも２つの前記超音波検出手段の位置である第一設置位置を記憶する第一記憶手段と、前記超音波が発信された発信タイミングを取得する取得手段と、前記取得手段によって取得された前記発信タイミングと、前記超音波検出手段によって前記超音波が検出された検出タイミングとに基づいて、前記超音波の発信源と前記超音波検出手段との間の距離である第二距離値を算出する第二算出手段とを備え、前記特定手段は、前記第一算出手段によって算出された前記第一距離値と、前記第二算出手段によって算出された前記第二距離値と、前記第一記憶手段に記憶された前記第一設置位置とから、前記加工布上にある前記超音波の発信源の位置を特定してもよい。この場合、発信タイミングと検出タイミングとから第二距離値を算出することができ、算出した第二距離値、第一距離値、及び第一設置位置を用いて加工布上にある超音波の発信源の位置を特定することができる。このため、布厚の影響による発信源の位置の誤差を補正することができ、発信源の位置を高精度に特定できる。

前記ミシンは、前記超音波の発信源である超音波発信手段と、前記超音波発信手段が発信した超音波の発信タイミングを通知する通知手段とを有する指定手段を備え、前記取得手段は、前記通知手段によって通知された前記発信タイミングを取得してもよい。この場合、ユーザが指定手段を使用して加工布上の位置を指定すると、指定手段から超音波が発信されると共に、通知手段によって発信タイミングが通知される。この結果、特定手段によって、加工布上における超音波の発信源の位置を特定することができる。ユーザが指定手段を用いて、加工布上の位置を指定できるので、ユーザの利便性が向上する。

前記ミシンは、それぞれ異なる位置に設けられた少なくとも３つの前記超音波検出手段の位置である第二設置位置を記憶する第二記憶手段と、前記少なくとも３つの前記超音波検出手段によって前記超音波が検出された検出タイミングに基づいて、前記超音波の発信源と前記超音波検出手段との間の距離である第三距離値を算出する第三算出手段とを備え、前記特定手段は、前記第一算出手段によって算出された前記第一距離値と、前記第三算出手段によって算出された前記第三距離値と、前記第二記憶手段に記憶された前記第二設置位置とから、前記加工布上にある前記超音波の発信源の位置を特定してもよい。この場合、少なくとも３つの超音波検出手段によって超音波が検出された検出タイミングから、第三距離値を算出することができ、算出した第三距離値、第一距離値、及び第二設置位置を用いて加工布上にある超音波の発信源の位置を特定することができる。このため、布厚の影響による発信源の位置の誤差を補正することができ、発信源の位置を高精度に特定できる。

ミシン１の正面図である。 押え足３０が加工布１００から離間した状態の押え足上下動機構２０の正面図である。 押え足３０が加工布１００を押えた状態の押え足上下動機構２０の正面図である。 受信器９４の斜視図である。 受信器９４の正面図である。 受信器９４の図５に示すＩ−Ｉ線矢視方向断面図である。 ミシン１と超音波ペン９１との電気的構成を示す図である。 指定座標Ｅの算出方法を説明するための各座標の位置関係を示す、針板２２に載置された加工布１００の平面図である。 第一メイン処理のフローチャートである。 第二実施形態におけるミシン１の正面図である。 第二実施形態におけるミシン１と超音波ペン９２との電気的構成を示す図である。 第二実施形態における指定座標Ｅの算出方法を説明するための各座標の位置関係を示す、針板２２に載置された加工布１００の平面図である。 第二実施形態における第二メイン処理のフローチャートである。

以下、本発明を具現化した実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、ミシン１の物理的構成について、図１を参照して説明する。以下の説明では、図１における紙面の手前側、奥行き側、上側、下側、左側、右側を、それぞれミシン１の前側、後側、上側、下側、左側、右側と定義して説明する。

図１に示すように、ミシン１は、左右方向に長いミシンベッド１１と、ミシンベッド１１の右端部から上方へ立設された脚柱部１２と、脚柱部１２の上端から左方へ延びるアーム部１３と、アーム部１３の左方に設けられた頭部１４とを有する。ミシンベッド１１には、ミシンベッド１１上面に配設された針板２２（図２参照）と、この針板２２の下側に設けられ、縫製に供する加工布１００（図２参照）を所定の送り量で移送するための送り歯３４と、この送り歯３４を駆動する布送り機構（図示外）と、送り量を調整する送り量調整用モータ８３（図７参照）と、釜機構（図示外）とが設けられている。頭部１４には、縫針２９が装着された針棒（図示外）を上下方向に駆動させる針棒機構（図示外）と、この針棒を左右方向に揺動させる針振りモータ８０（図７参照）と、天秤機構（図示外）とが設けられている。また、頭部１４の下端の後部には、２つの受信器９４，９５が左右に離間して設けられている。受信器９４，９５は、超音波ペン９１（後述）から発信された超音波を検出する。なお、ミシンベッド１１上面と針板２２上面は、略同一高さであるとする。

脚柱部１２の前面には、縦長の長方形形状を有する液晶ディスプレイ１５が設けられている。この液晶ディスプレイ１５には、例えば、縫製作業に必要な各種の機能を実行するためのキー、各種のメッセージ、及び種々の模様等が表示される。

液晶ディスプレイ１５の表面（前面）には、透明なタッチパネル２６が設けられている。液晶ディスプレイ１５に表示された各種キーなどに対応するタッチパネル２６上の位置を、指や専用のタッチペンを用いて押圧操作することにより、模様の選択や各種の設定等を実行することができる（以下、この操作を「パネル操作」と言う。）。

また、脚柱部１２の右側面には、コネクタ３９とコネクタ４０とが設けられている。コネクタ３９には、メモリーカード等の外部記憶装置（図示外）を接続可能である。ミシン１は、コネクタ３９を介して、外部記憶装置から模様のデータや、各種プログラムをミシン１の内部に取り込んだり、ミシン１の外部に出力することが可能である。コネクタ４０には、超音波ペン９１（後述）から延びるケーブル９１５の端部に設けられたコネクタ９１６が接続されている。ミシン１は、コネクタ４０を介して、超音波ペン９１に電力を供給したり、超音波ペン９１から出力される各種信号（後述する発信開始信号等）を検出する。

次に、アーム部１３の構成について説明する。アーム部１３には、その上部側を開閉する開閉カバー１６が取り付けられている。この開閉カバー１６はアーム部１３の長手方向に設けられ、アーム部１３の上後端部に左右方向向きの軸回りに開閉可能に軸支されている。この開閉カバー１６の下側のアーム部１３の内部には、ミシン１に糸を供給する糸駒が装着される糸立棒（図示略）が設けられている。図示しないが、該糸駒から延びる上糸は、頭部１４に設けられた糸調子器、糸取バネ、及び天秤等の複数の糸掛部を経由して、針棒に装着された縫針２９に供給される。

また、アーム部１３には、ミシンモータ７９（図７参照）が設けられる。ミシンモータ７９は、アーム部１３の長手方向に延設されるミシン主軸（図示外）を回転させる。ミシン主軸の回転により針棒機構と天秤機構とが駆動される。

アーム部１３の前面下部には、スイッチ群２１が設けられている。スイッチ群２１は、縫製開始・停止スイッチ、返し縫いスイッチ、針上下スイッチ、及び押え足昇降スイッチ等を備えている。

また、針棒の後側には、押え棒５２（図２参照）、及びこの押え棒５２を上下方向に移動させる押え足上下動機構２０が配設されている。押え棒５２の下端部には、加工布を押圧するための押え足３０が装着されている。

押え足上下動機構２０の構成について図２及び図３を参照しながら説明する。押え足上下動機構２０は、押え棒５２、押え足３０、ラック部材５４、止め輪５５、押え足昇降モータ５６、駆動ギヤ５６１、中間ギヤ５７、ピニオン５８、押え棒抱き５９、押えバネ５３、押え上げレバー５０、ポテンショメータ５１などを備えている。

押え棒５２は、上下方向に延び、ミシン機枠（図示外）に上下移動可能に支持されている。押え足３０は、押え棒５２の下端部分に着脱可能（交換可能）に装着されている。ラック部材５４は、後述するピニオン５８に噛合する歯部を有し、押え棒５２の上端部分に摺動可能に外装されている。止め輪５５は、押え棒５２の上端に固定されている。押え棒抱き５９は、押え棒５２の上下方向略中央に固定されている。押えバネ５３は、ラック部材５４と押え棒抱き５９に挟まれる位置に、押え棒５２に外装されている。押え足昇降モータ５６は、ラック部材５４の右方位置にミシン機枠に固定されている。駆動ギヤ５６１は、押え足昇降モータ５６の出力軸に固定され、出力軸と一体的に回転する。中間ギヤ５７は、ミシン機枠に回転可能に支持され、駆動ギヤ５６１に噛合し、駆動ギヤ５６１の回転に応じて回転する。ピニオン５８は、中間ギヤ５７に一体的に形成され、ラック部材５４の歯部と噛合している。

押え足昇降モータ５６を駆動して駆動ギヤ５６１を反時計回り方向に回転させると、その回転が中間ギヤ５７、ピニオン５８に伝達されてラック部材５４を上方に移動させる。図２に示すように、ラック部材５４を上昇させたときには、ラック部材５４の上端面が押え棒５２の上端に固定された止め輪５５に当接し、押え棒５２を上昇させるので、押え足３０も上昇する。また、押え足３０が上昇した状態（図２参照）から、押え足昇降モータ５６を駆動して駆動ギヤ５６１を時計回り方向に回転させると、ラック部材５４が下降する。ラック部材５４が下降すると、図３に示すように、ラック部材５４の下端面に当接する押えバネ５３が下方に押圧される。そのため、押え棒抱き５９が下方に押圧され、押え足３０は、針板２２の上に載置された加工布１００を下方に押圧する。

押え上げレバー５０は、押え足昇降モータ５６による押え棒５２の上下移動（昇降）動作とは独立して、押え棒５２を昇降させる操作（ユーザによる手動操作）を行う為の周知のレバーである。詳しくは説明しないが、押え上げレバー５０は、ミシン機枠に揺動可能に枢支されており、ユーザによる昇降操作に伴って、押え棒抱き５９に下方から当接することで、押え棒５２を上下方向に移動させる。

布厚検出手段としてのポテンショメータ５１は、押え棒５２の左方に設けられている。ポテンショメータ５１は、回転式ポテンショメータであり、その回転量に応じて変化する抵抗値に基づいて、押え棒５２の上下位置を検出する。ポテンショメータ５１の回動軸には右方向に延びるレバー部５１１が設けられている。レバー部５１１の先端部は、押え棒抱き５９の左方に突出する突出部５９１の上面に当接する。レバー部５１１の先端部は、図示しないコイルバネによって、常に突出部５９１の上面に当接する状態を維持するように付勢されている。

押え棒抱き５９が上下移動すると、レバー部５１１が回動し、このレバー部５１１の回動角度に応じてポテンショメータ５１の抵抗値が変化する。後述するＣＰＵ５０（図７参照）は、その抵抗値に応じた電圧に基づいて、押え棒５２（押え足３０）の上下位置を検出する。ここで、加工布１００が無い状態の押え足３０の位置、即ち、押え足３０が針板２２の上面に当接する位置を基準位置とする。この基準位置におけるポテンショメータ５１の抵抗値に応じた電圧を、ＣＰＵ６１は基準値として設定している。ＣＰＵ６１は、この基準値と、押え足３０が加工布１００を押圧している状態でのポテンショメータ５１の抵抗値に応じた電圧とを比較することにより、押え足３０の高さ位置を検出する。このように、ＣＰＵ６１は、押え足３０の高さ位置を検出することによって、精度よく加工布１００の布厚を検出することができる。

図１を参照して、超音波ペン９１について説明する。ユーザは、例えば、加工布１００上の縫製を実行する位置を、超音波ペン９１を用いて指定する。ミシン１は、超音波ペン９１から発信された超音波と、発信開始信号（後述）とに基づいて、ユーザによって指定された位置を特定し、指定された位置に縫製を行う。

超音波ペン９１の先端には、ペン先９１１が超音波ペン９１の本体内に向かう方向（以下、超音波ペン９１の後方向という。）に移動可能に設けられている。通常、ペン先９１１はペン本体から外側に僅かに突出した突出位置にある。一方、ペン先９１１に対して後方向の力が作用すると、ペン先９１１はペン本体に入り込む。そして、ペン先９１１に作用している力が無くなると、ペン先９１１は元の突出位置に戻る。超音波ペン９１の内部には、電気基板（図示外）が設けられている。該電気基板は、超音波ペン９１の後端から延びるケーブル９１５を介して、ミシン１の制御部６０（図７参照）に接続されている。

該電気基板には、スイッチ９１２、超音波発信器９１３、及び信号出力回路９１４等が実装されている（図７参照）。スイッチ９１２は、ペン先９１１の後端に対向して設けられている。超音波発信器９１３は、超音波の発信源であり、スイッチ９１２が押下された場合に超音波を発信する。超音波発信器９１３は、ペン先９１１に非常に近接した位置に設けられている。信号出力回路９１４は、通常は、「Ｈｉｇｈ信号」を、ケーブル９１５を介してミシン１に出力している。そして、スイッチ９１２が押下されると、「Ｌｏｗ信号」を、ケーブル９１５を介してミシン１に出力する。該Ｌｏｗ信号の出力のタイミングは、超音波発信器９１３による超音波の発信と同じタイミングとなる。つまり、該Ｌｏｗ信号は、超音波発信器９１３による超音波の発信が開始されたことを示す信号（以下、「発信開始信号」という。）となる。このように、信号出力回路９１４は、超音波発信器９１３が発信した超音波の発信タイミングを、発信開始信号を出力することによってミシン１に通知する。

ユーザが超音波ペン９１を手で握り、加工布１００上の任意の位置にペン先９１１を当てると、ペン先９１１が後方向に移動する。ペン先９１１が超音波ペン９１の後方向に移動すると、ペン先９１１の後端がスイッチ９１２に当たり、スイッチ９１２を押下する。スイッチ９１２が押下されると、超音波発信器９１３から超音波が発信される。また、信号出力回路９１４から発信開始信号（Ｌｏｗ信号）が出力される。超音波発信器９１３から発信された超音波は、受信器９４，９５（図１参照）で受信される。

図４〜図６を参照して、受信器９４，９５について説明する。受信器９４，９５の構成は同じであるため、以下、受信器９５の説明は省略し、受信器９４について説明する。以下の説明では、図４の紙面左下側、右上側、左上側、右下側、上側、下側を、それぞれ受信器９４の前側、後側、左側、右側、上側、下側と定義して説明する。

図４〜図６に示すように、受信器９４は、上下方向にやや長い長方体形状を有している。受信器９４の前面の下端部の中央には、左右方向に長い楕円形の開口部９４１が設けられている。開口部９４１の周囲の壁部９４２は、外側程拡大するテーパ面（傾斜面）である。開口部９４１の後方の受信器９４の内部には、電気基板９４３に実装されたマイク９４４が設けられている。電気基板９４３の上端の後面には、コネクタ９４５が実装されている。コネクタ９４５がミシン１に設けられたコネクタ（図示外）に接続されることで、受信器９４がミシン１に電気的に接続される。

超音波発信器９１３から超音波が発信されると、受信器９４のマイク９４４によって超音波が受信される。受信器９４は、コネクタ９４５を介して、受信した超音波を電気信号としてミシン１に出力する。このように、ミシン１は、超音波を検出する。

図７を参照して、ミシン１の電気的構成について説明する。図７に示すように、ミシン１の制御部６０は、ＣＰＵ６１，ＲＯＭ６２，ＲＡＭ６３，ＥＥＰＲＯＭ６４、及び入出力インターフェース６５を備え、これらはバス６７により相互に接続されている。ＲＯＭ６２には、ＣＰＵ６１が処理を実行するためのプログラム、データ等が記憶されている。ＥＥＰＲＯＭ６４には、ミシン１が縫製を実行するための複数種類の縫製模様のデータが記憶されている。

入出力インターフェース６５には、スイッチ群２１、タッチパネル２６、タイマ２７、ポテンショメータ５１、及び駆動回路７１，７２，７３，７４，７５，７６，７７が電気的に接続されている。タイマ２７は、時刻を計測する。駆動回路７１は、送り量調整用モータ８３を駆動させる。駆動回路７２は、ミシンモータ７９を駆動させる。駆動回路７３は、押え足昇降モータ５６を駆動させる。駆動回路７４は、針振りモータ８０を駆動させる。駆動回路７５は、液晶ディスプレイ１５を駆動させる。駆動回路７６は、受信器９４を駆動する。駆動回路７７は、受信器９５を駆動する。なお、駆動回路７６，７７には、受信器９４，９５から出力された電気信号を増幅してＣＰＵ６１に伝達するための増幅回路が含まれる。

前述したように、超音波ペン９１の内部の電気基板には、スイッチ９１２、超音波発信器９１３、及び信号出力回路９１４が実装されている。スイッチ９１２は、超音波発信器９１３と信号出力回路９１４とに接続されている。信号出力回路９１４は、入出力インターフェース６５を介してＣＰＵ６１に接続されている。信号出力回路９１４は、発信開始信号をＣＰＵ６１に対して出力する。

加工布１００上の超音波の発信源の位置、すなわち、ユーザが超音波ペン９１で指定した位置を算出するための計算方法について説明する。以下の説明では、ミシン１の左右方向をＸ方向（Ｘ座標）、前後方向をＹ方向（Ｙ座標）、及び上下方向をＺ方向（Ｚ座標）として説明する。前述したように、ミシン１は、ユーザが超音波ペン９１で指定した加工布１００上の位置に縫製を行うことができる。ここで、仮に、超音波の発信源を特定する際に加工布１００の布厚が考慮されない場合、特定される発信源の位置（Ｘ座標、Ｙ座標）の位置に誤差が生じる。特に、布厚が大きい程、超音波の発信源の位置（Ｘ座標、Ｙ座標）の誤差が大きくなる。このため、ユーザが指定した位置から誤差分ずれた位置に縫製が行われる虞がある。このため、本実施形態では、布厚を考慮して、超音波の発信源の位置（Ｘ座標、Ｙ座標）を算出し、誤差の発生を防止する。以下、超音波の発信源の位置（Ｘ座標、Ｙ座標）を算出するための計算方法について説明する。

以下の説明において、Ｘ座標、Ｙ座標、及びＺ座標の「１」が「１ｍｍ」の距離に相当するとする。また、図８に示すように、縫針２９が挿通する針板２２の針穴（図示外）の中心位置の座標を原点（０，０，０）であるとする。また、受信器９４が位置する座標Ｂを（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）とし、受信器９５が位置する座標Ｃを（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）とする。また、ユーザが超音波ペン９１で指定した加工布１００上の位置の座標Ｅ（以下、「指定座標Ｅ」という。）を（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）とする。また、指定座標Ｅと受信器９４の座標Ｂとの間の距離を「ＥＢ」と表わし、指定座標Ｅと受信器９５の座標Ｃとの間の距離を「ＥＣ」と表わす。

なお、Ｚ座標「０」は、針板２２の上面と同じ高さである。このため、各受信器９４，９５のＺ座標は、針板２２と受信器９４，９５との間の、針板２２の上面に直交する直交方向（上下方向）の距離を表している。なお、前述のようにミシンベッド１１上面と針板２２の上面は略同一高さなので、ミシンベッド１１上面からの距離としてもよい。また、受信器９４の座標Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）と受信器９５の座標Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）とは、ＲＯＭ６２に予め記憶されている。

以上のような条件の場合、以下の式（１）（２）の関係が成り立つ。
（Ｘｂ−Ｘｅ）^２＋（Ｙｂ−Ｙｅ）^２＋（Ｚｂ−Ｚｅ）^２＝（ＥＢ）^２・・・（１）
（Ｘｃ−Ｘｅ）^２＋（Ｙｃ−Ｙｅ）^２＋（Ｚｃ−Ｚｅ）^２＝（ＥＣ）^２・・・（２）

式（１）（２）は、それぞれ、球面の方程式である。本実施形態では、超音波ペン９１から発信された超音波（指定座標Ｅから発信された超音波）を座標Ｂと座標Ｃに設けられた受信器９４，９５で受信することができる。ここで、超音波が進行する速度を音速Ｖとする。また、超音波が指定座標Ｅから発信されてから受信器９４に到達（受信器９４で検出）するまでに要する時間を到達時間Ｔｂとし、超音波が指定座標Ｅから発信されてから受信器９５に到達（受信器９５で検出）するまでに要する時間を到達時間Ｔｃとする。この場合、距離は、（速さ×時間）で表すことができるので、式（１）（２）における、指定座標Ｅと各受信器９４，９５との間の距離ＥＢ、ＥＣは、以下の式（３）（４）で表すことができる。
ＥＢ＝Ｖ×Ｔｂ・・・（３）
ＥＣ＝Ｖ×Ｔｃ・・・（４）

そして、上記式（１）（２）に式（３）（４）を代入して、以下のように表わすことができる。
（Ｘｂ−Ｘｅ）^２＋（Ｙｂ−Ｙｅ）^２＋（Ｚｂ−Ｚｅ）^２＝（Ｖ×Ｔｂ）^２・・・（１´）
（Ｘｃ−Ｘｅ）^２＋（Ｙｃ−Ｙｅ）^２＋（Ｚｃ−Ｚｅ）^２＝（Ｖ×Ｔｃ）^２・・・（２´）

式（１´）（２´）において、受信器９４の座標Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）、受信器９５の座標Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）、及び音速Ｖは既知の値であり、ＲＯＭ６２に記憶されている。また、到達時間Ｔｂと到達時間Ｔｃとは、後述する超音波の発信タイミングＴ１と検出タイミングＴ２との差から算出できる。また、指定座標Ｅは、ユーザが指定した加工布１００上の座標であるので、指定座標Ｅ（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）のうち、Ｚｅは、加工布１００の布厚と同一である。このため、ＸｅとＹｅは、上記式（１´）と式（２´）との連立方程式を解くことによって算出できる。すなわち、ユーザが超音波ペン９１で指定した加工布１００上の指定座標ＥのＸ座標「Ｘｅ」とＹ座標「Ｙｅ」を算出できる。なお、上記式（１´）（２´）は、ＲＯＭ６２に記憶されている。

以下の説明では、式（１´）（２´）のうち、加工布１００の上面と受信器９４，９５との間の上下方向における距離である（Ｚｂ−Ｚｅ）と（Ｚｃ−Ｚｅ）とをそれぞれ、「第一距離値」という。また、超音波の発信源（すなわち、指定座標Ｅ）と、受信器９４，９５との間の距離である（Ｖ×Ｔｂ）と（Ｖ×Ｔｃ）とをそれぞれ「第二距離値」という。

図９のフローチャートを参照して、第一メイン処理について説明する。第一メイン処理はミシン１のＣＰＵ６１によって実行される。第一メイン処理は、例えば、押え足３０が加工布１００を押圧した状態で、ユーザのパネル操作によって、縫製模様が選択され、縫製を実行する指示が入力された場合に開始される。以下の説明では、具体例として、受信器９４の座標Ｂが（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）、受信器９５の座標Ｃが（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）であるとする（図８参照）。

図９に示すように、第一メイン処理では、ポテンショメータ５１の抵抗値に応じた電圧が検出され、前述した方法によって、加工布１００の布厚（ミシンベッド１１（針板２２）からの高さ）である「Ｚｅ」が検出される（Ｓ１１）。次いで、加工布１００の上面と受信器９４，９５との間の上下方向における距離である第一距離値が算出される（Ｓ１２）。Ｓ１２では、ＲＯＭ６２に記憶されている受信器９４，９５のＺ座標「Ｚｂ」「Ｚｃ」が読み出される。そして、読み出されたＺ座標と、Ｓ１１で検出された布厚「Ｚｅ」が用いられ、受信器９４についての第一距離値（Ｚｂ−Ｚｅ）と、受信器９５についての第一距離値（Ｚｃ−Ｚｅ）が算出される。なお、後述するＳ２２では、Ｓ１２で算出された第一距離値（Ｚｂ−Ｚｅ）、（Ｚｃ−Ｚｅ）が上述の式（１´）（２´）に代入される。

次いで、超音波ペン９１からの発信開始信号が検出されたか否かが判断される（Ｓ１３）。発信開始信号が検出されていない場合（Ｓ１３：ＮＯ）、処理はＳ１３に戻る。ユーザが、加工布１００上の任意の位置を超音波ペン９１で指定すると、超音波ペン９１から発信開始信号（Ｌｏｗ信号）が出力（発信タイミングが通知）され、ＣＰＵ６１によって検出される。なお、発信開始信号と同時に超音波ペン９１から超音波が発信されるが、超音波の速度（すなわち、音速）は、発信開始信号の伝達速度より遅いため、発信開始信号に遅れて超音波が受信器９４，９５に到達する。

発信開始信号が検出された場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、タイマ２７（図７参照）が参照され、発信開始信号が検出された時刻が、超音波が発信された発信タイミングＴ１として特定される（Ｓ１４）。特定された発信タイミングＴ１は、ＲＡＭ６３に記憶される。次いで、受信器９４又は受信器９５で、超音波ペン９１から発信された超音波が検出されたか否かが判断される（Ｓ１５）。超音波が検出されていない場合（Ｓ１５：ＮＯ）、所定時間（例えば、１秒）が経過したか否かが判断される（Ｓ１６）。所定時間が経過していない場合（Ｓ１６：ＮＯ）、処理はＳ１５に戻る。つまり、ミシン１は超音波が検出されるまで１秒間の間待機する。

例えば、障害物等に遮られたことなどによって、超音波が受信器９４，９５に届かなかった場合、所定時間が経過する。所定時間が経過した場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、超音波が検出できなかった旨を示すエラーメッセージが液晶ディスプレイ１５に表示される（Ｓ１７）。これによって、ユーザに、エラーが発生したことを報知できる。次いで、処理はＳ１３に戻る。

所定時間内に、超音波が検出された場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、タイマ２７が参照され、超音波が検出された時刻が、超音波が検出された検出タイミングＴ２として特定（取得）される（Ｓ１８）。特定された検出タイミングＴ２は、ＲＡＭ６３に記憶される。Ｓ１８では、超音波を検出した受信器９４，９５毎に、検出タイミングＴ２が特定される。次いで、全ての受信器９４，９５で、超音波が検出されたか否かが判断される（Ｓ１９）。超音波が検出されていない受信器９４，９５が存在する場合、全ての受信器９４，９５で超音波が検出されていないと判断され（Ｓ１９：ＮＯ）、処理はＳ１５に戻る。以下の説明では、受信器９４における検出タイミングＴ２を、検出タイミングＴ２ｂとし、受信器９５における検出タイミングＴ２を、検出タイミングＴ２ｃとする。

全ての受信器９４，９５で超音波が検出された場合（Ｓ１９：ＹＥＳ）、超音波が発信されてから各受信器９４，９５に到達するのに要した到達時間Ｔｂ，Ｔｃが算出される（Ｓ２０）。到達時間Ｔｂ，Ｔｃは、検出タイミングＴ２から発信タイミングＴ１を減算することで算出される。すなわち、受信器９４における到達時間Ｔｂは（Ｔ２ｂ−Ｔ１）である。また、受信器９５における到達時間Ｔｃは（Ｔ２ｃ−Ｔ１）である。

次いで、超音波の発信源（すなわち、指定座標Ｅ）と、受信器９４，９５との間の第二距離値が算出される（Ｓ２１）。Ｓ２１では、Ｓ２０で算出された到達時間Ｔｂ、Ｔｃと、ＲＯＭ６２に記憶されている音速Ｖとが用いられ、受信器９４についての第二距離値（Ｖ×Ｔｂ）と、受信器９５についての第二距離値（Ｖ×Ｔｃ）が算出される。

次いで、加工布１００上にある超音波の発信源の位置、すなわち、ユーザが超音波ペン９１で指定した指定座標Ｅ（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）が特定される（Ｓ２２）。Ｓ２２では、上述の式（１´）（２´）の連立方程式を解くことによって、（Ｘｅ，Ｙｅ）が算出される。これによって、指定座標Ｅ（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）が特定される。

ここで、式（１´）（２´）において、第一距離値（Ｚｂ−Ｚｅ）、（Ｚｃ−Ｚｅ）は、Ｓ１２で算出されている。第二距離値（Ｖ×Ｔｂ）、（Ｖ×Ｔｃ）は、Ｓ２１で算出されている。また、Ｘｂ、Ｙｂ、Ｘｃ、Ｙｃは、ＲＯＭ６２に記憶されている。このため、上記の式（１´）（２´）の連立方程式によって、Ｘｅ、Ｙｅを算出することができる。これによって、指定座標Ｅ（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）が特定される。

次いで、特定した座標（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）（すなわち、超音波の発信源の位置）が液晶ディスプレイ１５に表示される（Ｓ２３）。これによって、ユーザが指定した位置の指定座標Ｅがユーザに報知される。なお、指定座標Ｅが、針落ち点（針板２２の針穴中心）に移動させることができない座標である場合には、エラーメッセージを液晶ディスプレイ１５に表示してもよい。

次いで、スイッチ群２１に含まれる縫製開始・停止スイッチが押下されたか否かが判断される（Ｓ２４）。縫製開始・停止スイッチが押下されていない場合（Ｓ２４：ＮＯ）、Ｓ２４の処理が繰り返される。縫製開始・停止スイッチが押下された場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、送り歯３４が駆動され、Ｓ２２で算出された指定座標ＥのＸ座標「Ｘｅ」Ｙ座標「Ｙｅ」、すなわち加工布１００上の超音波の発信源の位置が針落ち点に位置するように加工布１００が搬送される（Ｓ２５）。次いで、加工布１００に縫製が実行される（Ｓ２６）。Ｓ２５及びＳ２６の処理によって、ユーザが指定した位置（指定座標Ｅ）から、縫製が開始される。縫製が終了すると、第一メイン処理が終了される。

以上のように、本実施形態における処理が行われる。本実施形態では、ユーザが超音波ペン９１で加工布１００上の位置を指定すると、受信器９４，９５によって検出された超音波と、ポテンショメータ５１によって検出された加工布１００の布厚「Ｚｅ」とに基づいて、加工布１００上にある超音波の発信源の位置（ユーザが指定した位置）が特定される（Ｓ２２）。つまり、ユーザは、超音波ペン９１を使用して縫製を行う加工布１００上の位置を容易に設定できる。また、特定された超音波の発信源の位置に基づいて、加工布１００におけるユーザが超音波ペン９１で指定した位置に縫製が行われる（Ｓ２５及びＳ２６）。よって、ユーザが設定した加工布１００上の位置に縫製を行うことができ、ユーザの利便性が向上する。

また、前述したように、超音波の発信源を特定する際に加工布１００の布厚「Ｚｅ」を考慮しなければ、特定される加工布１００上の発信源の位置（Ｘ座標，Ｙ座標）に誤差が生じる。特に、布厚「Ｚｅ」が大きくなる程、超音波の発信源の位置（Ｘ座標，Ｙ座標）の誤差も大きくなる。本発明では、加工布１００の布厚「Ｚｅ」が検出され、検出された布厚「Ｚｅ」が用いられて超音波の発信源の位置（Ｘｅ，Ｙｅ）が特定される（Ｓ２２）。このため、加工布１００の布厚「Ｚｅ」が変化しても、発信源の位置を正確に特定することができる。言い換えると、布厚「Ｚｅ」が種々異なる加工布を使用した場合であっても、発信源の位置を精度良く特定することができる。発信源の位置を高精度に特定できるので、ユーザが指定した位置（指定座標Ｅ）に正確に縫製を行うことができる。

また、本実施形態では、発信タイミングＴ１と検出タイミングＴ２とから第二距離値を算出することができる。そして、第一距離値、第二距離値、受信器９４の座標Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）、及び受信器９５の座標Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を用いて、加工布１００上にある超音波の発信源の位置を特定することができる。このため、布厚「Ｚｅ」の影響による発信源の位置の誤差を補正することができ、発信源の位置を高精度に特定できる。よって、ユーザが指定した位置に正確に縫製を行うことができる。

また、ユーザが超音波ペン９１を使用して加工布１００上の位置を指定すると、超音波発信器９１３から超音波が発信され、信号出力回路９１４から発信開始信号が出力されることによって発信タイミングが通知される。この結果、Ｓ２２によって、加工布１００上における超音波の発信源の位置を特定することができる。ユーザが超音波ペン９１を用いて、簡単に加工布１００上の位置を指定できるので、ユーザの利便性が向上する。

第二実施形態について説明する。第一実施形態では、超音波ペン９１は超音波と発信開始信号を発信する構成であった。しかし第二実施形態は、超音波ペンは超音波を発信するが、発信開始信号は発信しない構成である。

第二実施形態では、図１０に示すように、第一実施形態における受信器９４，９５に加えて、受信器９４，９５と同一構成の受信器９６がミシン１に設けられている。すなわち、３つの受信器９４，９５，９６が設けられている。受信器９４，９５の位置は、第一実施形態の場合と同一である。また、受信器９６は、開口部９４１が左方を向く姿勢で脚柱部１２の左側面に設けられている。

また、第二実施形態における超音波ペン９２は、ミシン１に接続するケーブルを有していない。超音波ペン９２の内部には電池（図示外）が備えられており、超音波ペン９２は、電池の電力によって動作する。従って、超音波ペン９２は、ケーブルが邪魔にならないので、第一実施形態における超音波ペン９１よりも使い勝手が良い。また、超音波ペン９２は、超音波発信器９１３は有するが、信号出力回路は有していない。

図１１を参照して、第二実施形態におけるミシン１及び超音波ペン９２の電気的構成について説明する。図１１に示すように、第二実施形態におけるミシン１は、第一実施形態の場合（図７参照）と比較して、受信器９６と駆動回路８１とが追加されている。駆動回路８１は、入出力インターフェース６５に接続されている。駆動回路８１は受信器９６を駆動する。超音波ペン９２は、第一実施形態の場合（図７参照）と比較して、信号出力回路９１４が削除されている。また、超音波ペン９２は、ミシン１本体と電気的には接続されていない。

図１２を参照して、第二実施形態における、超音波の発信源の位置、すなわち、ユーザが超音波ペン９２で指定した位置を算出するための計算方法について説明する。以下の説明において、図１２に示すように、受信器９６の座標Ｄを（Ｘｄ，Ｙｄ，Ｚｄ）とする。また、指定座標Ｅと受信器９６の座標Ｄとの間の距離を「ＥＤ」で表す。その他の条件（原点、座標Ｂ，座標Ｃ、及び指定座標Ｅ等）は、第一実施形態の場合（図８参照）と同じであるとする。この場合、以下の式（５）（６）（７）の関係が成り立つ。
（Ｘｂ−Ｘｅ）^２＋（Ｙｂ−Ｙｅ）^２＋（Ｚｂ−Ｚｅ）^２＝（ＥＢ）^２・・・（５）
（Ｘｃ−Ｘｅ）^２＋（Ｙｃ−Ｙｅ）^２＋（Ｚｃ−Ｚｅ）^２＝（ＥＣ）^２・・・（６）
（Ｘｄ−Ｘｅ）^２＋（Ｙｄ−Ｙｅ）^２＋（Ｚｄ−Ｚｅ）^２＝（ＥＤ）^２・・・（７）

式（５）（６）（７）は、それぞれ、球面の方程式である。本実施形態では、超音波ペン９２から発信された超音波（指定座標から発信された超音波）を座標Ｂ、座標Ｃ、及び座標Ｄに設けられた受信器９４，９５，９６で受信することができる。ここで、超音波が指定座標Ｅから発信されてから受信器９６に到達（受信器９６で検出）するまでに要する時間を到達時間Ｔｄとする。なお、到達時間Ｔｂ，Ｔｃは、第一実施形態と同様である。距離は、（速さ×時間）で表すことができるので、指定座標Ｅと、各受信器９４，９５，９６との間の距離ＥＢ、ＥＣ、ＥＤは、以下の式（８）（９）（１０）で表すことができる。
ＥＢ＝Ｖ×Ｔｂ・・・（８）
ＥＣ＝Ｖ×Ｔｃ・・・（９）
ＥＤ＝Ｖ×Ｔｄ・・・（１０）

さらに、式（９）（１０）は、以下の式（９´）（１０´）のように変形できる。
ＥＣ＝Ｖ×Ｔｃ＝Ｖ×（Ｔｃ−Ｔｂ）＋Ｖ×Ｔｂ・・・（９´）
ＥＤ＝Ｖ×Ｔｄ＝Ｖ×（Ｔｄ−Ｔｂ）＋Ｖ×Ｔｂ・・・（１０´）

本実施形態の超音波ペン９２は発信開始信号を発信しないので、ミシン１のＣＰＵ６１は、第一実施形態とは異なり、発信タイミングＴ１を取得することができない。このため、ＣＰＵ６１が取得できるのは、各受信器９４，９５，９６が超音波を検出する検出タイミングＴ２ｂ，Ｔ２ｃ，Ｔ２ｄ（Ｔ２ｄは、受信器９６の検出タイミング）のみである。発信タイミングＴ１を取得することができないので、各受信器９４，９５，９６への超音波の到達時間Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄを算出することができない。よって、到達時間Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄは未知の値である。しかし、式（９´）中の到達時間の差（Ｔｃ−Ｔｂ）は、検出タイミングＴ２ｃと検出タイミングＴ２ｂとの差に等しい。また、式（１０´）中の到達時間の差（Ｔｄ−Ｔｂ）は、検出タイミングＴ２ｄと検出タイミングＴ２ｂとの差に等しい。よって、上記式（９´）（１０´）は、以下の式（１１）（１２）のように変形することができる。
ＥＣ＝Ｖ×（Ｔ２ｃ−Ｔ２ｂ）＋Ｖ×Ｔｂ・・・（１１）
ＥＤ＝Ｖ×（Ｔ２ｄ−Ｔ２ｂ）＋Ｖ×Ｔｂ・・・（１２）

そして、上記式（８）（１１）（１２）を、式（５）（６）（７）に代入して、以下の式（５´）（６´）（７´）ように表わすことができる。
（Ｘｂ−Ｘｅ）^２＋（Ｙｂ−Ｙｅ）^２＋（Ｚｂ−Ｚｅ）^２＝（Ｖ×Ｔｂ）^２・・・（５´）
（Ｘｃ−Ｘｅ）^２＋（Ｙｃ−Ｙｅ）^２＋（Ｚｃ−Ｚｅ）^２
＝｛Ｖ×（Ｔ２ｃ−Ｔ２ｂ）＋Ｖ×Ｔｂ｝^２・・・（６´）
（Ｘｄ−Ｘｅ）^２＋（Ｙｄ−Ｙｅ）^２＋（Ｚｄ−Ｚｅ）^２
＝｛Ｖ×（Ｔ２ｄ−Ｔ２ｂ）＋Ｖ×Ｔｂ｝^２・・・（７´）

上記式（５´）（６´）（７´）において、受信器９４の座標Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）、受信器９５の座標Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）、及び受信器９６の座標Ｄ（Ｘｄ，Ｙｄ，Ｚｄ）は、ＲＯＭ６２に予め記憶されている。また、音速Ｖは、ＲＯＭ６２に記憶されている。また、検出タイミングＴ２ｂ，Ｔ２ｃ，Ｔ２ｄは、後述するＳ１８１（図１３参照）の処理で取得できる。また、指定座標Ｅは、加工布１００上の座標であるので、指定座標Ｅ（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）のうち、Ｚｅは、加工布１００の布厚と同一である。このため、上記式（５´）（６´）（７´）のうち、未知の値は、Ｘｅ、Ｙｅ、及びＴｂである。そして、Ｘｅ、Ｙｅ、及びＴｂは、上記式（５´）（６´）（７´）の連立方程式を解くことによって算出できる。すなわち、ユーザが超音波ペン９１で指定した加工布１００上の指定座標ＥのＸ座標「Ｘｅ」とＹ座標「Ｙｅ」を算出できる。なお、上記式（５´）（６´）（７´）は、ＲＯＭ６２に記憶されている。

以下の説明では、式（５´）（６´）（７´）のうち、加工布１００の上面と受信器９４，９５，９６との間の上下方向における距離である（Ｚｂ−Ｚｅ）、（Ｚｃ−Ｚｅ）、及び（Ｚｄ−Ｚｅ）をそれぞれ、「第一距離値」という。また、超音波の発信源（すなわち、指定座標Ｅ）と、受信器９４，９５，９６との間の距離である（Ｖ×Ｔｂ）、｛Ｖ×（Ｔ２ｃ−Ｔ２ｂ）＋Ｖ×Ｔｂ｝、及び｛Ｖ×（Ｔ２ｄ−Ｔ２ｂ）＋Ｖ×Ｔｂ｝をそれぞれ「第三距離値」という。

図１３のフローチャートを参照して、第二メイン処理について説明する。第二メイン処理において、第一メイン処理（図９参照）と同様の処理は同じ符号で示し、詳細な説明は省略する。また、以下の説明では、受信器９４の座標Ｂが（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）、受信器９５の座標Ｃが（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）、受信器９６の座標Ｄが（Ｘｄ，Ｙｄ，Ｚｄ）であるとする（図１２参照）。

図１３に示すように、第二メイン処理では、第一メイン処理と同様に、布厚「Ｚｅ」が検出される（Ｓ１１）。次いで、加工布１００の上面と受信器９４，９５，９６との間の上下方向における第一距離値が算出される（Ｓ１２１）。Ｓ１２１では、ＲＯＭ６２に記憶されている受信器９４，９５，９６のＺ座標「Ｚｂ」「Ｚｃ」「Ｚｄ」が読み出される。そして、読み出されたＺ座標と、Ｓ１１で検出された布厚「Ｚｅ」とが用いられ、受信器９４についての第一距離値（Ｚｂ−Ｚｅ）、受信器９５についての第一距離値（Ｚｃ−Ｚｅ）、及び受信器９６についての第一距離値（Ｚｄ−Ｚｃ）が算出される。なお、後述するＳ２２１では、Ｓ１２１で算出された第一距離値（Ｚｂ−Ｚｅ）、（Ｚｃ−Ｚｅ）、（Ｚｄ−Ｚｅ）が上述の式（５´）（６´）（７´）に代入される。

次いで、受信器９４、受信器９５、又は受信器９６で、超音波ペン９２から発信された超音波が検出されたか否かが判断される（Ｓ１５１）。超音波が検出されていない場合（Ｓ１５１：ＮＯ）、Ｓ１５１の処理が繰り返される。つまり、ミシン１は、ユーザによって指定座標Ｅが指定され、超音波ペン９２から発信される超音波が検出されるまでの間待機する。

超音波が検出された場合（Ｓ１５１：ＹＥＳ）、タイマ２７が参照され、超音波が検出された時刻が、超音波が検出された検出タイミングＴ２として特定（取得）される（Ｓ１８１）。特定された検出タイミングＴ２は、ＲＡＭ６３に記憶される。Ｓ１８１では、超音波を検出した受信器９４，９５，９６毎に、検出タイミングＴ２が特定される。次いで、全ての受信器９４，９５，９６で、超音波が検出されたか否かが判断される（Ｓ１９１）。超音波が検出されていない受信器９４，９５，９６が存在する場合、全ての受信器９４，９５，９６で超音波が検出されていないと判断され（Ｓ１９１：ＮＯ）、処理はＳ１５１に戻る。以下の説明では、受信器９４，９５，９６における検出タイミングＴ２を、それぞれ検出タイミングＴ２ｂ，Ｔ２ｃ，Ｔ２ｄとする。

全ての受信器９４，９５，９６で超音波が検出された場合（Ｓ１９１：ＹＥＳ）、検出タイミングＴ２の差である、（Ｔ２ｃ−Ｔ２ｂ）と、（Ｔ２ｄ−Ｔ２ｂ）とが算出される（Ｓ３１）。

次いで、超音波の発信源（すなわち、指定座標Ｅ）と、受信器９４，９５，９６との間の第三距離値が算出される（Ｓ２１１）。Ｓ２１１では、Ｓ１８１で特定された検出タイミングＴ２ｂ、Ｓ３１で算出された（Ｔ２ｃ−Ｔ２ｂ）、（Ｔ２ｄ−Ｔ２ｂ）、及びＲＯＭ６２に記憶されている音速Ｖが用いられ、受信器９４についての第三距離値（Ｖ×Ｔｂ）と、受信器９５についての第三距離値｛Ｖ×（Ｔ２ｃ−Ｔ２ｂ）＋Ｖ×Ｔｂ｝と、受信器９６についての第三距離値｛Ｖ×（Ｔ２ｄ−Ｔ２ｂ）＋Ｖ×Ｔｂ｝が算出される。ここで、到達時間Ｔｂの値は未知であるので、到達時間Ｔｂは未知の値として置かれたままである

次いで、加工布１００上にある超音波の発信源の位置、すなわち、ユーザが超音波ペン９２で指定した指定座標（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）が特定される（Ｓ２２１）。Ｓ２２１では、上述の式（５´）（６´）（７´）の連立方程式を解くことによって、（Ｘｅ，Ｙｅ）とＴｂとが算出され、指定座標Ｅ（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）が特定される。

ここで、式（５´）（６´）（７´）において、第一距離値（Ｚｂ−Ｚｅ）、（Ｚｃ−Ｚｅ）、（Ｚｄ−Ｚｅ）は、Ｓ１２１で算出されている。第三距離値（Ｖ×Ｔｂ）、｛Ｖ×（Ｔ２ｃ−Ｔ２ｂ）＋Ｖ×Ｔｂ｝、｛Ｖ×（Ｔ２ｄ−Ｔ２ｂ）＋Ｖ×Ｔｂ｝は、Ｓ２１１で算出されている。ただし、到達時間Ｔｂは未知である。音速Ｖは、ＲＯＭ６２に記憶されている。また、Ｘｂ、Ｙｂ、Ｘｃ、Ｙｃ、Ｘｄ、Ｙｄは、ＲＯＭ６２に記憶されている。このため、未知の値は、Ｘｅ、Ｙｅ、及びＴｂのみである。よって、上記の式（５´）（６´）（７´）の連立方程式によって、Ｘｅ、Ｙｅ、及びＴｂを算出することができる。これによって、指定座標Ｅ（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｘｅ）が特定される。次いで、第一実施形態と同様に、Ｓ２２〜Ｓ２６の処理が行われる。

以上のように、第二実施形態における処理が行われる。本実施形態では、第一実施形態と同様に、ユーザが、超音波ペン９２を使用して縫製を行う加工布１００上の位置を容易に設定でき、ユーザが設定した加工布１００上の位置に縫製を行うことができる。よって、ユーザの利便性が向上する。また、加工布１００の布厚「Ｚｅ」が変化しても、超音波の発信源の位置（ユーザが指定した位置）を正確に特定することができる。言い換えると、布厚「Ｚｅ」が種々異なる加工布１００であっても、発信源の位置を精度良く特定することができる。よって、ミシン１は、発信源の位置を高精度に特定できるので、ユーザが指定した位置（指定座標Ｅ）に正確に縫製を行うことができる。

また、本実施形態では、３つの受信器９４，９５，９６によって超音波が検出された検出タイミングＴ２から、第三距離値を算出することができる。そして、第一距離値、第三距離値、受信器９４の座標Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）、受信器９５の座標Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）、及び受信器９６の座標Ｄ（Ｘｄ，Ｙｄ，Ｚｄ）を用いて、加工布１００上に超音波の発信源の位置を特定することができる。このため、布厚「Ｚｅ」の影響による発信源の位置の誤差を補正することができ、発信源の位置を高精度に特定できる。よって、ユーザが指定した位置に正確に縫製を行うことができる。

上記第一、第二実施形態において、受信器９４，９５，９６が本発明の「超音波検出手段」に相当し、ポテンショメータ５１が本発明の「布厚検出手段」に相当する。Ｓ２２及びＳ２２１の処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「特定手段」に相当し、Ｓ２５及びＳ２６の処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「制御手段」に相当する。Ｓ１２及びＳ１２１の処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「第一算出手段」に相当し、ＲＯＭ６２が本発明の「第一記憶手段」及び「第二記憶手段」に相当する。第一実施形態における受信器９４の座標Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）と、受信器９５の座標Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）とが本発明の「第一設置位置」に相当し、第一実施形態におけるＳ１３及びＳ１４の処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「取得手段」に相当する。

第一実施形態におけるＳ２１の処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「第二算出手段」に相当し、超音波ペン９１，９２が本発明の「指定手段」に相当する。超音波発信器９１３が本発明の「超音波発信手段」に相当し、信号出力回路９１４が本発明の「通知手段」に相当する。第二実施形態における受信器９４の座標Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）と、受信器９５の座標Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）と、受信器９６の座標Ｄ（Ｘｄ，Ｙｄ，Ｚｄ）とが本発明の「第二設置位置」に相当する。第二実施形態におけるＳ２１１の処理を行うＣＰＵ６１が本発明の「第三算出手段」に相当する。

ここで、極めて厳密に言えば、特定される位置は、ペン先９１１が押し当てられた加工布１００上の位置ではなく、超音波ペン９１（又は超音波ペン９２）に設けられた超音波発信器９１３の位置である。しかしながら、ペン先９１１と超音波発信器９１３とは非常に近接して配置されている。このため、超音波発信器９１３の位置を、ペン先９１１が押し当てられた加工布１００上の位置として見做してもよい。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、布厚「Ｚｅ」を検出するために、ポテンショメータ５１が使用されていたが、これに限定されない。例えば、光又は超音波を加工布１００に向けて発射し、加工布１００で反射した光又は超音波を検出することによって、布厚「Ｚｅ」を検出してもよい。また、ミシン１にカメラを設けて、該カメラで加工布１００を撮像し、撮像画像に基づいて布厚「Ｚｅ」を検出してもよい。

また、第一実施形態において、Ｓ１２で第一距離値を算出し、Ｓ２１で第二距離値を算出し、Ｓ２２でこれらの値を式（１´）（２´）に代入して、指定座標Ｅにおける（Ｘｅ，Ｙｅ）を算出していたが、これに限定されない。例えば、Ｓ１２及びＳ２１の処理を行わず、Ｓ２２で式（１´）（２´）に直接、Ｘｂ、Ｙｂ，Ｚｂ、Ｚｅ，Ｖ、Ｔｂ、Ｘｃ、Ｙｃ、Ｚｃ、Ｔｃを代入して、指定座標Ｅにおける（Ｘｅ，Ｙｅ）を算出してもよい。この場合でも、Ｓ１２で実行された第一距離値（Ｚｂ−Ｚｅ）、（Ｚｃ−Ｚｅ）の算出は、Ｓ２２において行われる。また、Ｓ２３で実行された第二距離値（Ｖ×Ｔｂ）、（Ｖ×Ｔｃ）の算出は、Ｓ２２において行われる。この場合、Ｓ２２の処理を行うＣＰＵ６１が、本発明の「第一算出手段」、「第二算出手段」、及び「特定手段」に相当する。

また、第二実施形態において、Ｓ１２１で第一距離値を算出し、Ｓ３１で算出した値を用いてＳ２１１で第三距離値を算出し、Ｓ２１１でこれらの値を式（５´）（６´）（７´）に代入して、指定座標Ｅにおける（Ｘｅ，Ｙｅ）とＴｂとを算出していたが、これに限定されない。例えば、Ｓ１２１及びＳ２１１の処理を行わず、Ｓ２２１で式（５´）（６´）（７´）に直接、Ｘｂ、Ｙｂ，Ｚｂ、Ｚｅ，Ｖ、Ｘｃ、Ｙｃ、Ｚｃ、Ｔ２ｃ、Ｔ２ｂ、Ｔ２ｄを代入して、指定座標Ｅにおける（Ｘｅ，Ｙｅ）とＴｂとを算出してもよい。この場合でも、Ｓ１２１で実行された第一距離値（Ｚｂ−Ｚｅ）、（Ｚｃ−Ｚｅ）、（Ｚｄ−Ｚｃ）の算出は、Ｓ２２１において行われる。また、Ｓ２１１で実行された第二距離値（Ｖ×Ｔｂ）、｛Ｖ×（Ｔ２ｃ−Ｔ２ｂ）＋Ｖ×Ｔｂ｝、｛Ｖ×（Ｔ２ｄ−Ｔ２ｂ）＋Ｖ×Ｔｂ｝の算出は、Ｓ２２１において行われる。この場合、Ｓ２２１の処理を行うＣＰＵ６１が、本発明の「第一算出手段」、「第三算出手段」、及び「特定手段」に相当する。

また、第一実施形態において、超音波ペン９１からの電気的な発信開始信号（Ｌｏｗ信号）を検出することで、発信タイミングＴ１が取得されていた（Ｓ１３及びＳ１４）。しかし、これに限定されない。例えば、超音波ペン９１に、赤外線発信器を設け、超音波を発信すると同時に赤外線を発信するように構成する。そして、超音波ペン９１から発信された赤外線を検出する赤外線検出器をミシン１に設ける。赤外線は光速であるので、超音波の発信開始と略同時に赤外線検出器に到達する。このため、ミシン１は、超音波ペン９１から発信された赤外線を、赤外線検出器で検出した時点を発信タイミングＴ１とすることができる。

また、音速Ｖは、環境温度によって変化するので、例えば、サーミスタ等の温度検出器をミシン１に設けて温度を測定し、環境温度に対応した音速Ｖを用いてもよい。

また、Ｓ２５における加工布１００の搬送には、送り歯３４を使用したが、これに限定されない。例えば、公知の刺繍装置をミシン１に装着し、刺繍枠に加工布１００を保持させ、該刺繍枠をＸ方向及びＹ方向に移動させることで、Ｓ２２で算出された指定座標ＥのＸ座標「Ｘｅ」及びＹ座標「Ｙｅ」、すなわち加工布１００上の超音波の発信源の位置が針落ち点となるように加工布１００を搬送してもよい。

また、第一、第二実施形態における受信器９４，９５，９６の位置は限定されない。例えば、ミシン１上の受信器９４，９５，９６の位置を変更してもよいし、受信器９４，９５，９６をミシン１の外側に配置してもよい。また、受信器９４，９５，９６をミシン１に取り付けられる刺繍装置に設けてもよい。

また、第一実施形態において、発信開始信号が検出された時刻を発信タイミングＴ１とし（図９のＳ１４）、超音波が検出された時刻を検出タイミングＴ２として（図９のＳ１８）、その差分を算出して、到達時間Ｔｂ，Ｔｃを算出していた（図９のＳ２０）。しかし、これに限定されない。例えば、発信開始信号が検出された時点、すなわち発信タイミングＴ１を０秒とし、発信開始信号が検出された時点からの経過時間を計測し、超音波が検出された時点の経過時間を検出タイミングＴ２としてもよい。この場合、検出タイミングＴ２の時間が到達時間Ｔｂ，Ｔｃとなる。

また、第一実施形態では、２つの受信器９４，９５が設けられていたが、これに限定されない。第一実施形態では、少なくとも２つの受信器が設けられていればよく、例えば、受信器が３つ以上あってもよい。また、第二実施形態では、３つの受信器９４，９５，９６が設けられていたが、これに限定されない。第二実施形態では、少なくとも３つの受信器が設けられていればよく、例えば、受信器が４つ以上あってもよい。

また、ユーザが位置を指定する場合に、超音波ペン９１，９２を用いたが、ペンという形態でなくてもよい。また、超音波を発信することが可能な他の装置であってもよい。

１ ミシン
１１ ミシンベッド
３０ 押え足
５２ 押え棒
６１ ＣＰＵ
６２ ＲＯＭ
９１，９２ 超音波ペン
９４，９５，９６ 受信器
１００ 加工布
９１３ 超音波発信器
９１４ 信号出力回路

Claims (6)

1. 超音波を検出する超音波検出手段と、
   加工布の布厚を検出する布厚検出手段と、
   前記超音波検出手段によって検出された前記超音波と、前記布厚検出手段によって検出された前記布厚とに基づいて、前記加工布上にある前記超音波の発信源の位置を特定する特定手段と、
   前記特定手段によって特定された前記発信源の位置に基づいて前記加工布に縫製を行うための制御を行う制御手段と
   を備えたことを特徴とするミシン。
2. 前記加工布を押圧する押え足と、前記押え足を下端部に装着する押え棒とを備え、
   前記布厚検出手段は、前記押え足で前記加工布を押圧したときの前記押え棒の位置を検出することで、前記布厚を検出することを特徴とする請求項１に記載のミシン。
3. ミシンベッド又はミシンベッドに設けられる針板と前記超音波検出手段との間の、前記ミシンベッド又は前記針板の上面に直交する直交方向の距離と、前記布厚検出手段によって検出された前記布厚とにより、前記加工布の上面と前記超音波検出手段との間の前記直交方向における距離である第一距離値を算出する第一算出手段を備え、
   前記特定手段は、前記第一算出手段によって算出された前記第一距離値と、前記超音波検出手段によって検出された前記超音波とに基づいて、前記加工布上にある前記発信源の位置を特定することを特徴とする請求項１又は２に記載のミシン。
4. それぞれ異なる位置に設けられた少なくとも２つの前記超音波検出手段の位置である第一設置位置を記憶する第一記憶手段と、
   前記超音波が発信された発信タイミングを取得する取得手段と、
   前記取得手段によって取得された前記発信タイミングと、前記超音波検出手段によって前記超音波が検出された検出タイミングとに基づいて、前記超音波の発信源と前記超音波検出手段との間の距離である第二距離値を算出する第二算出手段と
   を備え、
   前記特定手段は、前記第一算出手段によって算出された前記第一距離値と、前記第二算出手段によって算出された前記第二距離値と、前記第一記憶手段に記憶された前記第一設置位置とから、前記加工布上にある前記超音波の発信源の位置を特定することを特徴とする請求項３に記載のミシン。
5. 前記超音波の発信源である超音波発信手段と、前記超音波発信手段が発信した前記超音波の発信タイミングを通知する通知手段とを有する指定手段を備え、
   前記取得手段は、前記通知手段によって通知された前記発信タイミングを取得することを特徴とする請求項４に記載のミシン。
6. それぞれ異なる位置に設けられた少なくとも３つの前記超音波検出手段の位置である第二設置位置を記憶する第二記憶手段と、
   前記少なくとも３つの前記超音波検出手段によって前記超音波が検出された検出タイミングに基づいて、前記超音波の発信源と前記超音波検出手段との間の距離である第三距離値を算出する第三算出手段と
   を備え、
   前記特定手段は、
   前記第一算出手段によって算出された前記第一距離値と、前記第三算出手段によって算出された前記第三距離値と、前記第二記憶手段に記憶された前記第二設置位置とから、前記加工布上にある前記超音波の発信源の位置を特定することを特徴とする請求項３に記載のミシン。

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