(57)【要約】【課題】複数のヘッド毎に針棒、天秤、布押え等の機械要素をそれぞれ個別に駆動するための個別のモータを具備する刺繍用ミシンにおいて、モータの回転速度の変化や回転方向の変化が頻繁になっても応答性に支障がなく、また、上糸に対するテンションの大きさを制御し、特に、天秤が下降する際に上糸に付与されるテンションの大きさを制御することができる刺繍用ミシンを提供する。【解決手段】針棒、天秤、布押えの各機械要素は、位置偏差算出工程（Ｓ２１）、速度偏差算出工程（Ｓ２４）、トルク偏差算出工程（Ｓ３１）を経て各モータを制御するが、天秤については、天秤上死点から針棒下死点までの特定期間においては、天秤用モータの角度に応じて予め定められたトルクデータとモータに供給される電流値に基づくトルクの値とからトルク偏差（第２トルク偏差）の値を算出し、第２トルク偏差の値に従い天秤用モータを制御する。【選択図】図１８
2010178785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
刺繍用ミシンであって、
縫い針を備えた針棒（２２ｂ）と、加工布に縫い針を挿針する際に加工布を押さえる布押え（２２ｃ）と、縫い針に挿通される上糸を挿通する糸通し部を先端に有し回転中心を中心に揺動する天秤で、上糸が垂下した状態で糸通し部を通る下死点と揺動範囲における下死点とは反対側の上死点間を揺動し、上死点の位置おいては上糸を鉛直方向に対して迂回させるように引っ張る天秤（２２ａ）の各機械要素からなる機械要素群と、
針棒を駆動する針棒駆動部で、針棒用モータ（３２ｂ）と針棒用モータの回転力に従い針棒を上下動させる針棒駆動機構と（１５０）を有する針棒駆動部と、
布押えを駆動する布押え駆動部で、布押え用モータ（３２ｃ）と布押え用モータの回転力に従い布押えを上下動させる布押え駆動機構（１６０）とを有する布押え駆動部と、
天秤を回転中心を中心に揺動させる正逆回転可能な天秤用モータ（３２ａ）と、
針棒用モータの角度を検出する針棒用モータ角度検出部（３４ｂ）と、
布押え用モータの角度を検出する布押え用モータ角度検出部（３４ｃ）と、
天秤用モータの角度を検出する天秤用モータ角度検出部（３４ａ）と、
仮想的な主軸である仮想主軸の角度を時間ごとに規定する仮想主軸データにおける仮想主軸の角度に対応した針棒用モータの角度を規定する針棒用角度対応データと、該仮想主軸データの角度に対応した布押え用モータの角度を規定する布押え用角度対応データ、該仮想主軸データの角度に対応した天秤用モータの角度とトルクデータとを規定する天秤用角度対応データの各角度対応データが記憶された記憶部（６０）と、
各機械要素の動作を制御し、針棒上死点、天秤上死点、針棒下死点の順に針棒と天秤との動作を行なう制御部で、
天秤以外の機械要素については、動作制御工程であって、
各機械要素について、ステッチごとのステッチ幅及びステッチ方向のデータである刺繍データに対応して作成された仮想主軸データにおける時間ごとの仮想主軸の角度に対応したモータの角度データを角度対応データから読み出す読出し工程と、
読出し工程で読み出された角度データの単位時間当たりの変化量を算出して速度データを算出する速度データ算出工程と、
速度データ算出工程において算出された速度データの単位時間当たりの変化量を検出してトルクデータを算出するトルクデータ算出工程と、
読出し工程で読み出された角度データと、該角度検出部により検出されたモータ角度のデータとから位置偏差の値を算出する位置偏差算出工程と、
算出された位置偏差の値と、算出された速度データと、該角度検出部により検出されたモータの角度の単位時間当たりの変化量とから速度偏差の値を算出する速度偏差算出工程と、
算出された速度偏差の値と、算出されたトルクデータと、モータに供給される電流値に基づくトルクの値とからトルク偏差の値を算出するトルク偏差算出工程と、
算出されたトルク偏差の値に従いモータに電流を供給する電流供給工程と、からなる動作制御工程に従い制御を行い、
天秤については、天秤上死点から針棒下死点までの期間又は該期間の少なくとも一部の期間で天秤が下降中の位置から縫い針が加工布に挿針するまでの期間を含む期間である特定期間においては、上記トルク偏差算出工程の代わりに、天秤用角度対応データにおけるトルクデータとモータに供給される電流値に基づくトルクの値とからトルク偏差（第２トルク偏差）の値を算出し、算出された第２トルク偏差の値に従いモータに電流を供給し、該特定期間以外の期間においては、上記動作制御工程に従い制御を行なう制御部（４０）と、
該特定期間において、天秤に挿通された上糸の天秤よりも上流位置で上糸の引き出しを停止させる上糸テンション付与機構部（１３０、１１３０、１８５）と、
を有することを特徴とする刺繍用ミシン。
【請求項２】
上記上糸テンション付与機構部が、一対のテンション皿（１３２、１１３２）を有する上糸テンション付与機構本体（１３１、１１３１）と、一対のテンション皿における一方を他方に対して押圧する上糸テンション付与用駆動部（１４２、１１４２）を有し、上糸テンション付与用駆動部が一対のテンション皿の一方を押圧することにより一対のテンション皿間の上糸にテンションが掛かり上糸の引き出しを防止することを特徴とする請求項１に記載の刺繍用ミシン。
【請求項３】
刺繍用ミシンにおける刺繍ヘッドの筐体を構成するアーム（１１２）と該アームの一方の側面である正面側に設けられアームに対して左右方向にスライド可能に形成された針棒ケース（１１４）とを有し、複数の針棒が針棒ケースに設けられ、上記上糸テンション付与機構本体（１３１、１１３１）は、複数の針棒における各針棒に対応して針棒ケースに設けられ、上糸テンション付与用駆動部はアームに設けられ、針棒ケースがスライドすることにより選択された上糸テンション付与機構本体（１３１、１１３１）において上糸テンション付与駆動部により一対のテンション皿間の上糸にテンションが付与されること特徴とする請求項２に記載の刺繍用ミシン。
【請求項４】
刺繍用ミシンにおける刺繍ヘッドの筐体を構成するアーム（１１２）と該アームの一方の側面である正面側に設けられアームに対して左右方向にスライド可能に形成された針棒ケース（１１４）とを有し、複数の針棒が針棒ケースに設けられ、布押えと針棒駆動部と布押え駆動部とはアームに設けられ、上記天秤は、該アーム内に設けられ、天秤用モータにおける該左右方向に設けられたモータ軸に接続されたアーム状の天秤アーム部（２４）と、該天秤アーム部の先端に天秤アーム部に対して着脱可能に形成され、上糸を挿通する糸通し部を有する天秤先端部（２６）とを有し、該天秤先端部は、複数の針棒における各針棒に対応して針棒ケースに配設され、針棒ケースがスライドすることにより選択された先端部がアーム部と接続して天秤が構成され、天秤用モータが回転することにより天秤が前後方向に揺動することを特徴とする請求項１に記載の刺繍用ミシン。
【請求項５】
上記上糸テンション付与機構部が、一対のテンション皿（１３２、１１３２）を有する上糸テンション付与機構本体で、複数の針棒における各針棒に対応して針棒ケースに設けられた上糸テンション付与機構本体（１３１、１１３１）と、一対のテンション皿における一方を他方に対して押圧する上糸テンション付与用駆動部で、アームに設けられた上糸テンション付与用駆動部（１４２、１１４２）とを有し、針棒ケースがスライドすることにより選択された上糸テンション付与機構本体（１３１、１１３１）において上糸テンション付与駆動部により一対のテンション皿間の上糸にテンションが付与されることにより上糸の引き出しを防止することを特徴とする請求項４に記載の刺繍用ミシン。
【請求項６】
上記上糸テンション付与機構部が、一対のテンション皿（１３２、１１３２）と、左右方向に対して直角の前後方向の軸部を有し該一対のテンション皿を該軸部に回転可能に軸支する支持部（１３６）と、該一対のテンション皿における正面側の第１テンション皿を刺繍用ミシンの正面側から背面側に付勢するバネ部でバネ部の正面側の端部が該支持部に支持されたバネ部（１３８）と、該一対のテンション皿における背面側の第２テンション皿の背面側に設けられた駆動軸（１４０）とを有し、複数の針棒における各針棒に対応して針棒ケースに設けられた上糸テンション付与機構本体（１３１）と、アームにおける該駆動軸（１４０）の背面側の位置に設けられ駆動時に正面側に突出する軸部を有する上糸テンション付与用駆動部（１４２）と、を有し、針棒ケースがスライドすることにより選択された上糸テンション付与機構本体（１３１、１１３１）において、上糸テンション付与用駆動部が駆動すると、駆動軸により第２テンション皿が正面側に押されて、一対のテンション皿間の上糸にテンションが掛かり上糸の引き出しを防止することを特徴とする請求項４に記載の刺繍用ミシン。
【請求項７】
刺繍用ミシンにおける刺繍ヘッドの筐体を構成するアーム（１１２）と該アームの一方の側面である正面側に設けられアームに対して左右方向にスライド可能に形成された針棒ケース（１１４）とを有し、複数の針棒が針棒ケースに設けられ、布押えと針棒駆動部と布押え駆動部とはアームに設けられ、上記天秤は、該アーム内に設けられ、天秤用モータにおける該左右方向に設けられたモータ軸に接続されたアーム状の天秤アーム部（２４）と、該天秤アーム部の先端に天秤アーム部に対して着脱可能に形成され、上糸を挿通する糸通し部を有する天秤先端部（２６）とを有し、該天秤先端部は、複数の針棒における各針棒に対応して針棒ケースに配設され、針棒ケースがスライドすることにより選択された先端部がアーム部と接続して天秤が構成され、天秤用モータが回転することにより天秤が前後方向に揺動し、
上記上糸テンション付与機構部が、刺繍用ミシンにおける略前後方向に設けられた一対の板状部（１８６ａ、１８８ａ）を有し、該一対の板状部間の隙間が刺繍用ミシンの正面側から背面側にいくほど狭くなるように形成され、上記特定期間においては、天秤が上死点側にあって上糸が一対の板状部間に挟まれることにより上糸の引き出しを防止することを特徴とする請求項１に記載の刺繍用ミシン。
【請求項８】
刺繍用ミシンであって、
縫い針を備えた針棒（２２ｂ）と、加工布に縫い針を挿針する際に加工布を押さえる布押え（２２ｃ）と、縫い針に挿通される上糸が沿うための上糸通路で、円弧状の第１通路と、直線状の第２通路と、第１通路と第２通路間を接続し、第１通路の円弧の径よりも小さい径に形成された円弧状の第３通路とからなる上糸通路を有し、第１通路がなす円弧の中心位置に円筒状部を有し、該円筒状部の中心軸を中心に揺動する天秤で、第３通路を下側にして第２通路が上糸に沿って鉛直方向を向いた状態を天秤の下死点とし、天秤が下死点から第２通路が上方を向くように回転して第３通路が回転中心よりも上側に到達した状態を天秤の上死点とし、天秤が上死点の状態では、上糸は、円筒状部の周面と第３通路と第１通路に沿って接する天秤（２００、３００）の各機械要素からなる機械要素群と、
針棒を駆動する針棒駆動部で、針棒用モータ（３２ｂ）と針棒用モータの回転力に従い針棒を上下動させる針棒駆動機構と（１５０）を有する針棒駆動部と、
布押えを駆動する布押え駆動部で、布押え用モータ（３２ｃ）と布押え用モータの回転力に従い布押えを上下動させる布押え駆動機構（１６０）とを有する布押え駆動部と、
天秤を回転中心を中心に揺動させる正逆回転可能な天秤用モータ（３２ａ）と、
針棒用モータの角度を検出する針棒用モータ角度検出部（３４ｂ）と、
布押え用モータの角度を検出する布押え用モータ角度検出部（３４ｃ）と、
天秤用モータの角度を検出する天秤用モータ角度検出部（３４ａ）と、
仮想的な主軸である仮想主軸の角度を時間ごとに規定する仮想主軸データにおける仮想主軸の角度に対応した針棒用モータの角度を規定する針棒用角度対応データと、該仮想主軸データの角度に対応した布押え用モータの角度を規定する布押え用角度対応データ、該仮想主軸データの角度に対応した天秤用モータの角度とトルクデータとを規定する天秤用角度対応データの各角度対応データが記憶された記憶部（６０）と、
各機械要素の動作を制御し、針棒上死点、天秤上死点、針棒下死点の順に針棒と天秤との動作を行なう制御部で、
天秤以外の機械要素については、動作制御工程であって、
各機械要素について、ステッチごとのステッチ幅及びステッチ方向のデータである刺繍データに対応して作成された仮想主軸データにおける時間ごとの仮想主軸の角度に対応したモータの角度データを角度対応データから読み出す読出し工程と、
読出し工程で読み出された角度データの単位時間当たりの変化量を算出して速度データを算出する速度データ算出工程と、
速度データ算出工程において算出された速度データの単位時間当たりの変化量を検出してトルクデータを算出するトルクデータ算出工程と、
読出し工程で読み出された角度データと、該角度検出部により検出されたモータ角度のデータとから位置偏差の値を算出する位置偏差算出工程と、
算出された位置偏差の値と、算出された速度データと、該角度検出部により検出されたモータの角度の単位時間当たりの変化量とから速度偏差の値を算出する速度偏差算出工程と、
算出された速度偏差の値と、算出されたトルクデータと、モータに供給される電流値に基づくトルクの値とからトルク偏差の値を算出するトルク偏差算出工程と、
算出されたトルク偏差の値に従いモータに電流を供給する電流供給工程と、からなる動作制御工程に従い制御を行い、
天秤については、天秤上死点から針棒下死点までの期間又は該期間の少なくとも一部の期間で天秤が下降中の位置から縫い針が加工布に挿針するまでの期間を含む期間である特定期間においては、上記トルク偏差算出工程の代わりに、天秤用角度対応データにおけるトルクデータとモータに供給される電流値に基づくトルクの値とからトルク偏差（第２トルク偏差）の値を算出し、算出された第２トルク偏差の値に従いモータに電流を供給し、該特定期間以外の期間においては、上記動作制御工程に従い制御を行なう制御部（４０）と、
を有し、
特定期間においては、上糸が天秤の円筒状部の周面と第３通路と第１通路に接することにより天秤に挿通された上糸の天秤よりも上流位置で上糸の引き出しを規制することを特徴とする刺繍用ミシン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミシン（特に、刺繍用ミシン）に関するものであり、特に、針棒、天秤等の機械要素を有するミシンヘッドを備えた刺繍用ミシンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の多頭刺繍ミシンにおいては、特許文献１に示すように、複数のヘッド毎に針棒、天秤、布押え等の機械要素をそれぞれ個別に駆動するための個別のモータを具備するものが存在する。この特許文献１の多頭刺繍ミシンにおいては、各モータの駆動を制御する回路群や、各モータに対応して設けられた回転位置検出器の検出を制御する回路群を有し、モータの駆動制御に当たっては、回転位置検出器の検出信号が利用される。
【０００３】
また、刺繍ミシン等のミシンにおいては、縫い針が布に挿針することにより直前のステッチにおける上糸と下糸を締めているが、特許文献２等に示すように、天秤の上死点は針棒の上死点よりも後のタイミングにあり、縫い針が布に挿針される直前においては、天秤も下降するのが一般的である。また、上糸に対するテンション付与の方法としては、ヘッドに設けられたテンション皿や回転調子皿により行なうのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３０１２９９号公報
【特許文献２】特開平５−２１２１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１の刺繍ミシンにおいては、回転位置検出器の検出信号に基づきモータの駆動が制御する、いわば、位置制御のみによる制御であるため、モータの回転速度の変化や回転方向の変化が頻繁になると応答が悪くなり、刺繍データに基づく正確な刺繍を行なうことができないという問題がある。
【０００６】
また、縫い針を挿針する際に、天秤を下降させる場合に、単に天秤を下降させるのみであるので、上糸に対するテンションの大きさを制御することができず、例えば、上糸に付与されるテンションを大きくして固い仕上げの刺繍にしたり、上糸に付与されるテンションを小さくして柔らかい仕上げの刺繍にしたりすることができない。また、ヘッドに設けられたテンション皿や回転調子皿により上糸にテンションを付与する方法によっても、テンション皿や回転調子皿により上糸に付与するテンションを調整することはできるが、一旦調整すればその調整されたテンションで引き続き上糸にテンションが付与され、天秤を下降する際に上糸へ付与されるテンションの大きさを制御することはできない。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする問題点は、複数のヘッド毎に針棒、天秤、布押え等の機械要素をそれぞれ個別に駆動するための個別のモータを具備する刺繍用ミシンにおいて、モータの回転速度の変化や回転方向の変化が頻繁になっても応答性に支障がなく、また、上糸に対するテンションの大きさを制御し、特に、天秤が下降する際に上糸に付与されるテンションの大きさを制御することができる刺繍用ミシンを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するために創作されたものであって、第１には、刺繍用ミシンであって、縫い針を備えた針棒（２２ｂ）と、加工布に縫い針を挿針する際に加工布を押さえる布押え（２２ｃ）と、縫い針に挿通される上糸を挿通する糸通し部を先端に有し回転中心を中心に揺動する天秤で、上糸が垂下した状態で糸通し部を通る下死点と揺動範囲における下死点とは反対側の上死点（「該回転中心を挟んで該下死点に対して反対側の上死点」としてもよい）間を揺動し、上死点の位置おいては上糸を鉛直方向に対して迂回させるように引っ張る天秤（２２ａ）の各機械要素からなる機械要素群と、針棒を駆動する針棒駆動部で、針棒用モータ（３２ｂ）と針棒用モータの回転力に従い針棒を上下動させる針棒駆動機構と（１５０）を有する針棒駆動部と、布押えを駆動する布押え駆動部で、布押え用モータ（３２ｃ）と布押え用モータの回転力に従い布押えを上下動させる布押え駆動機構（１６０）とを有する布押え駆動部と、天秤を回転中心を中心に揺動させる正逆回転可能な天秤用モータ（３２ａ）と、針棒用モータの角度を検出する針棒用モータ角度検出部（３４ｂ）と、布押え用モータの角度を検出する布押え用モータ角度検出部（３４ｃ）と、天秤用モータの角度を検出する天秤用モータ角度検出部（３４ａ）と、仮想的な主軸である仮想主軸の角度を時間ごとに規定する仮想主軸データにおける仮想主軸の角度に対応した針棒用モータの角度を規定する針棒用角度対応データと、該仮想主軸データの角度に対応した布押え用モータの角度を規定する布押え用角度対応データ、該仮想主軸データの角度に対応した天秤用モータの角度とトルクデータとを規定する天秤用角度対応データの各角度対応データが記憶された記憶部（６０）と、各機械要素の動作を制御し、針棒上死点、天秤上死点、針棒下死点の順に針棒と天秤との動作を行なう制御部で、天秤以外の機械要素については、動作制御工程であって、各機械要素について、ステッチごとのステッチ幅及びステッチ方向のデータである刺繍データに対応して作成された仮想主軸データにおける時間ごとの仮想主軸の角度に対応したモータの角度データを角度対応データから読み出す読出し工程と、読出し工程で読み出された角度データの単位時間当たりの変化量を算出して速度データを算出する速度データ算出工程と、速度データ算出工程において算出された速度データの単位時間当たりの変化量を検出してトルクデータを算出するトルクデータ算出工程と、読出し工程で読み出された角度データと、該角度検出部により検出されたモータ角度のデータとから位置偏差の値を算出する位置偏差算出工程と、算出された位置偏差の値と、算出された速度データと、該角度検出部により検出されたモータの角度の単位時間当たりの変化量とから速度偏差の値を算出する速度偏差算出工程と、
算出された速度偏差の値と、算出されたトルクデータと、モータに供給される電流値に基づくトルクの値とからトルク偏差の値を算出するトルク偏差算出工程と、算出されたトルク偏差の値に従いモータに電流を供給する電流供給工程と、からなる動作制御工程に従い制御を行い、天秤については、天秤上死点から針棒下死点までの期間又は該期間の少なくとも一部の期間で天秤が下降中の位置から縫い針が加工布に挿針するまでの期間を含む期間である特定期間においては、上記トルク偏差算出工程の代わりに、天秤用角度対応データにおけるトルクデータとモータに供給される電流値に基づくトルクの値とからトルク偏差（第２トルク偏差）の値を算出し、算出された第２トルク偏差の値に従いモータに電流を供給し、該特定期間以外の期間においては、上記動作制御工程に従い制御を行なう制御部（４０）と、該特定期間において、天秤に挿通された上糸の天秤よりも上流位置で上糸の引き出しを停止させる上糸テンション付与機構部（１３０、１１３０、１８５）と、を有することを特徴とする。
【０００９】
上記第１の構成の刺繍用ミシンにおいては、制御部（４０）が、針棒（２２ｂ）、布押え（２２ｃ）、天秤（２２ａ）の各機械要素の動作を制御するが、天秤以外の機械要素については、上記読出し工程と速度データ算出工程とトルクデータ算出工程と位置偏差算出工程と速度偏差算出工程とトルク偏差算出工程と電流供給工程とを経て各モータの動作を制御することにより、機械要素の動作を制御する。一方、天秤については、天秤上死点から針棒下死点までの期間又は該期間の少なくとも一部である特定期間においては、上記トルク偏差算出工程の代わりに、天秤用角度対応データにおけるトルクデータとモータに供給される電流値に基づくトルクの値とからトルク偏差（第２トルク偏差）の値を算出し、算出された第２トルク偏差の値に従いモータに電流を供給し、該特定期間以外の期間においては、上記動作制御工程に従い制御を行なう。また、特定期間においては、上糸テンション付与機構部（１３０、１１３０、１８５）が、天秤に挿通された上糸の天秤よりも上流位置で上糸の引き出しを停止させる。よって、縫い針が加工布に挿針することにより、縫い動作中のステッチと該ステッチの直前のステッチ間における上糸と下糸の係止部分を締めるのであるが、その際には、特定期間として天秤をトルク制御を行なうので、上糸に対するテンションの大きさを制御することができ、固い仕上げの刺繍や柔らかい仕上げの刺繍等の刺繍の仕上げの固さを調整することができる。また、特定期間においては、上糸テンション付与機構部が、天秤に挿通された上糸の天秤よりも上流位置で上糸の引き出しを停止させるので、針棒と天秤が下降する際に上糸が巻き糸から繰り出されることがなく、天秤をトルク制御することによる上糸へ付与されるテンション制御の支障になることがない。また、針棒等の天秤以外の機械要素については、上記動作制御工程、すなわち、モータ角度とモータ速度とモータトルクに基づく制御を行ない、また、天秤については、非特定期間では上記通常制御を行い、特定期間ではトルク制御を行なうので、モータの回転速度の変化や回転方向の変化が頻繁になっても応答性に支障がないものとすることができる。
【００１０】
また、第２には、上記第１の構成の刺繍用ミシンにおいて、上記上糸テンション付与機構部が、一対のテンション皿（１３２、１１３２）を有する上糸テンション付与機構本体（１３１、１１３１）と、一対のテンション皿における一方を他方に対して押圧する上糸テンション付与用駆動部（１４２、１１４２）を有し、上糸テンション付与用駆動部が一対のテンション皿の一方を押圧することにより一対のテンション皿間の上糸にテンションが掛かり上糸の引き出しを防止することを特徴とする。
【００１１】
また、第３には、上記第２の構成において、刺繍用ミシンにおける刺繍ヘッドの筐体を構成するアーム（１１２）と該アームの一方の側面である正面側に設けられアームに対して左右方向にスライド可能に形成された針棒ケース（１１４）とを有し、複数の針棒が針棒ケースに設けられ、上記上糸テンション付与機構本体（１３１、１１３１）は、複数の針棒における各針棒に対応して針棒ケースに設けられ、上糸テンション付与用駆動部はアームに設けられ、針棒ケースがスライドすることにより選択された上糸テンション付与機構本体（１３１、１１３１）において上糸テンション付与駆動部により一対のテンション皿間の上糸にテンションが付与されること特徴とする。以上のようにして、針棒が複数設けられた刺繍ヘッドに対応することができ、また、１つの刺繍ヘッドにおいて、上糸テンション付与機構部を構成するソレノイドを１つのみ設ければよく、部品点数を少なくすることができる。
【００１２】
また、第４には、上記第１の構成において、刺繍用ミシンにおける刺繍ヘッドの筐体を構成するアーム（１１２）と該アームの一方の側面である正面側に設けられアームに対して左右方向にスライド可能に形成された針棒ケース（１１４）とを有し、複数の針棒が針棒ケースに設けられ、布押えと針棒駆動部と布押え駆動部とはアームに設けられ、上記天秤は、該アーム内に設けられ、天秤用モータにおける該左右方向に設けられたモータ軸に接続されたアーム状の天秤アーム部（２４）と、該天秤アーム部の先端に天秤アーム部に対して着脱可能に形成され、上糸を挿通する糸通し部を有する天秤先端部（２６）とを有し、該天秤先端部は、複数の針棒における各針棒に対応して針棒ケースに配設され、針棒ケースがスライドすることにより選択された先端部がアーム部と接続して天秤が構成され、天秤用モータが回転することにより天秤が前後方向に揺動すること特徴とする。以上のようにして、針棒が複数設けられた刺繍ヘッドに対応することができ、また、１つの刺繍ヘッドにおいて、天秤用モータを１つのみ設ければよく、部品点数を少なくすることができる。
【００１３】
また、第５には、上記第４の構成において、上記上糸テンション付与機構部が、一対のテンション皿（１３２、１１３２）を有する上糸テンション付与機構本体で、複数の針棒における各針棒に対応して針棒ケースに設けられた上糸テンション付与機構本体（１３１、１１３１）と、一対のテンション皿における一方を他方に対して押圧する上糸テンション付与用駆動部で、アームに設けられた上糸テンション付与用駆動部（１４２、１１４２）とを有し、針棒ケースがスライドすることにより選択された上糸テンション付与機構本体（１３１、１１３１）において上糸テンション付与駆動部により一対のテンション皿間の上糸にテンションが付与されることにより上糸の引き出しを防止することを特徴とする。以上のようにして、針棒が複数設けられた刺繍ヘッドに対応することができ、また、１つの刺繍ヘッドにおいて、上糸テンション付与機構部を構成するソレノイドを１つのみ設ければよく、部品点数を少なくすることができる。
【００１４】
また、第６には、上記第４の構成において、上記上糸テンション付与機構部が、一対のテンション皿（１３２、１１３２）と、左右方向に対して直角の前後方向の軸部を有し該一対のテンション皿を該軸部に回転可能に軸支する支持部（１３６）と、該一対のテンション皿における正面側の第１テンション皿を刺繍用ミシンの正面側から背面側に付勢するバネ部でバネ部の正面側の端部が該支持部に支持されたバネ部（１３８）と、該一対のテンション皿における背面側の第２テンション皿の背面側に設けられた駆動軸（１４０）とを有し、複数の針棒における各針棒に対応して針棒ケースに設けられた上糸テンション付与機構本体（１３１）と、アームにおける該駆動軸（１４０）の背面側の位置に設けられ駆動時に正面側に突出する軸部を有する上糸テンション付与用駆動部（１４２）と、を有し、針棒ケースがスライドすることにより選択された上糸テンション付与機構本体（１３１、１１３１）において、上糸テンション付与用駆動部が駆動すると、駆動軸により第２テンション皿が正面側に押されて、一対のテンション皿間の上糸にテンションが掛かり上糸の引き出しを防止することを特徴とする。以上のようにして、針棒が複数設けられた刺繍ヘッドに対応することができ、また、１つの刺繍ヘッドにおいて、上糸テンション付与機構部を構成するソレノイドを１つのみ設ければよく、部品点数を少なくすることができる。
【００１５】
また、第７には、上記第１の構成において、刺繍用ミシンにおける刺繍ヘッドの筐体を構成するアーム（１１２）と該アームの一方の側面である正面側に設けられアームに対して左右方向にスライド可能に形成された針棒ケース（１１４）とを有し、複数の針棒が針棒ケースに設けられ、布押えと針棒駆動部と布押え駆動部とはアームに設けられ、上記天秤は、該アーム内に設けられ、天秤用モータにおける該左右方向に設けられたモータ軸に接続されたアーム状の天秤アーム部（２４）と、該天秤アーム部の先端に天秤アーム部に対して着脱可能に形成され、上糸を挿通する糸通し部を有する天秤先端部（２６）とを有し、該天秤先端部は、複数の針棒における各針棒に対応して針棒ケースに配設され、針棒ケースがスライドすることにより選択された先端部がアーム部と接続して天秤が構成され、天秤用モータが回転することにより天秤が前後方向に揺動し、上記上糸テンション付与機構部が、刺繍用ミシンにおける略前後方向に設けられた一対の板状部（１８６ａ、１８８ａ）を有し、該一対の板状部間の隙間が刺繍用ミシンの正面側から背面側にいくほど狭くなるように形成され、上記特定期間においては、天秤が上死点側にあって上糸が一対の板状部間に挟まれることにより上糸の引き出しを防止することを特徴とする。よって、天秤が上糸が垂下した状態で糸通し部を通る下死点と該回転中心を挟んで該下死点に対して反対側の上死点間を前後方向に揺動する構成である点を利用して、一対の板状部間の隙間が刺繍用ミシンの正面側から背面側にいくほど狭くなるように形成することにより、簡単な構成で天秤が上死点側にあって上糸が一対の板状部間に挟まれることにより上糸の引き出しを防止することができる。
【００１６】
また、第８には、刺繍用ミシンであって、縫い針を備えた針棒（２２ｂ）と、加工布に縫い針を挿針する際に加工布を押さえる布押え（２２ｃ）と、縫い針に挿通される上糸が沿うための上糸通路で、円弧状の第１通路と、直線状の第２通路と、第１通路と第２通路間を接続し、第１通路の円弧の径よりも小さい径に形成された円弧状の第３通路とからなる上糸通路を有し、第１通路がなす円弧の中心位置に円筒状部を有し、該円筒状部の中心軸を中心に揺動する天秤で、第３通路を下側にして第２通路が上糸に沿って鉛直方向を向いた状態を天秤の下死点とし、天秤が下死点から第２通路が上方を向くように回転して第３通路が回転中心よりも上側に到達した状態を天秤の上死点とし、天秤が上死点の状態では、上糸は、円筒状部の周面と第３通路と第１通路に沿って接する天秤（２００、３００）の各機械要素からなる機械要素群と、針棒を駆動する針棒駆動部で、針棒用モータ（３２ｂ）と針棒用モータの回転力に従い針棒を上下動させる針棒駆動機構と（１５０）を有する針棒駆動部と、布押えを駆動する布押え駆動部で、布押え用モータ（３２ｃ）と布押え用モータの回転力に従い布押えを上下動させる布押え駆動機構（１６０）とを有する布押え駆動部と、天秤を回転中心を中心に揺動させる正逆回転可能な天秤用モータ（３２ａ）と、針棒用モータの角度を検出する針棒用モータ角度検出部（３４ｂ）と、布押え用モータの角度を検出する布押え用モータ角度検出部（３４ｃ）と、天秤用モータの角度を検出する天秤用モータ角度検出部（３４ａ）と、仮想的な主軸である仮想主軸の角度を時間ごとに規定する仮想主軸データにおける仮想主軸の角度に対応した針棒用モータの角度を規定する針棒用角度対応データと、該仮想主軸データの角度に対応した布押え用モータの角度を規定する布押え用角度対応データ、該仮想主軸データの角度に対応した天秤用モータの角度とトルクデータとを規定する天秤用角度対応データの各角度対応データが記憶された記憶部（６０）と、各機械要素の動作を制御し、針棒上死点、天秤上死点、針棒下死点の順に針棒と天秤との動作を行なう制御部で、天秤以外の機械要素については、動作制御工程であって、各機械要素について、ステッチごとのステッチ幅及びステッチ方向のデータである刺繍データに対応して作成された仮想主軸データにおける時間ごとの仮想主軸の角度に対応したモータの角度データを角度対応データから読み出す読出し工程と、読出し工程で読み出された角度データの単位時間当たりの変化量を算出して速度データを算出する速度データ算出工程と、速度データ算出工程において算出された速度データの単位時間当たりの変化量を検出してトルクデータを算出するトルクデータ算出工程と、読出し工程で読み出された角度データと、該角度検出部により検出されたモータ角度のデータとから位置偏差の値を算出する位置偏差算出工程と、算出された位置偏差の値と、算出された速度データと、該角度検出部により検出されたモータの角度の単位時間当たりの変化量とから速度偏差の値を算出する速度偏差算出工程と、算出された速度偏差の値と、算出されたトルクデータと、モータに供給される電流値に基づくトルクの値とからトルク偏差の値を算出するトルク偏差算出工程と、算出されたトルク偏差の値に従いモータに電流を供給する電流供給工程と、からなる動作制御工程に従い制御を行い、天秤については、天秤上死点から針棒下死点までの期間又は該期間の少なくとも一部の期間で天秤が下降中の位置から縫い針が加工布に挿針するまでの期間を含む期間である特定期間においては、上記トルク偏差算出工程の代わりに、天秤用角度対応データにおけるトルクデータとモータに供給される電流値に基づくトルクの値とからトルク偏差（第２トルク偏差）の値を算出し、算出された第２トルク偏差の値に従いモータに電流を供給し、該特定期間以外の期間においては、上記動作制御工程に従い制御を行なう制御部（４０）と、を有し、特定期間においては、上糸が天秤の円筒状部の周面と第３通路と第１通路に接することにより天秤に挿通された上糸の天秤よりも上流位置で上糸の引き出しを規制することを特徴とする。
【００１７】
上記第８の構成の刺繍用ミシンにおいては、制御部（４０）が、針棒（２２ｂ）、布押え（２２ｃ）、天秤（２２ａ）の各機械要素の動作を制御するが、天秤以外の機械要素については、上記読出し工程と速度データ算出工程とトルクデータ算出工程と位置偏差算出工程と速度偏差算出工程とトルク偏差算出工程と電流供給工程とを経て各モータの動作を制御することにより、機械要素の動作を制御する。一方、天秤については、天秤上死点から針棒下死点までの期間又は該期間の少なくとも一部である特定期間においては、上記トルク偏差算出工程の代わりに、天秤用角度対応データにおけるトルクデータとモータに供給される電流値に基づくトルクの値とからトルク偏差（第２トルク偏差）の値を算出し、算出された第２トルク偏差の値に従いモータに電流を供給し、該特定期間以外の期間においては、上記動作制御工程に従い制御を行なう。また、特定期間においては、上糸テンション付与機構部（１３０、１１３０、１８５）が、天秤に挿通された上糸の天秤よりも上流位置で上糸の引き出しを停止させる。よって、縫い針が加工布に挿針することにより、縫い動作中のステッチと該ステッチの直前のステッチ間における上糸と下糸の係止部分を締めるのであるが、その際には、特定期間として天秤をトルク制御を行なうので、上糸に対するテンションの大きさを制御することができ、固い仕上げの刺繍や柔らかい仕上げの刺繍等の刺繍の仕上げの固さを調整することができる。また、本発明の天秤においては、第３通路を下側にして第２通路が上糸に沿って鉛直方向を向いた状態を天秤の下死点とし、天秤が下死点から第２通路が上方を向くように回転して第３通路が回転中心よりも上側に到達した状態を天秤の上死点とする構成であり、上死点の位置では、上糸は、円筒状部の周面と第３通路と第１通路に沿って接することから、上糸を引き上げる構造となっていて、刺繍用ミシンにおける天秤として機能させることができる。また、特定期間においては、上糸が天秤の円筒状部の周面と第３溝部と第１溝部に接することにより天秤に挿通された上糸の天秤よりも上流位置で上糸の引き出しを規制するので、針棒と天秤が下降する際に上糸が巻き糸から繰り出されることがなく、天秤をトルク制御することによる上糸へ付与されるテンション制御の支障になることがない。また、針棒等の天秤以外の機械要素については、上記動作制御工程、すなわち、モータ角度とモータ速度とモータトルクに基づく制御を行ない、また、天秤については、非特定期間では上記通常制御を行い、特定期間ではトルク制御を行なうので、モータの回転速度の変化や回転方向の変化が頻繁になっても応答性に支障がないものとすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に基づく刺繍用ミシンによれば、縫い針が加工布に挿針することにより、縫い動作中のステッチと該ステッチの直前のステッチ間における上糸と下糸の係止部分を締めるのであるが、その際には、特定期間として天秤をトルク制御を行なうので、上糸に対するテンションの大きさを制御することができ、固い仕上げの刺繍や柔らかい仕上げの刺繍等の刺繍の仕上げの固さを調整することができる。また、特定期間においては、上糸テンション付与機構部が、天秤に挿通された上糸の天秤よりも上流位置で上糸の引き出しを停止させるので、針棒と天秤が下降する際に上糸が巻き糸から繰り出されることがなく、天秤をトルク制御することによる上糸へ付与されるテンション制御の支障になることがない。また、針棒等の天秤以外の機械要素については、上記動作制御工程、すなわち、モータ角度とモータ速度とモータトルクに基づく制御を行ない、また、天秤については、非特定期間では上記通常制御を行い、特定期間ではトルク制御を行なうので、モータの回転速度の変化や回転方向の変化が頻繁になっても応答性に支障がないものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１及び実施例２における刺繍用ミシンの構成を示す説明図である。
【図２】実施例１及び実施例２における刺繍用ミシンの要部説明図である。
【図３】実施例１及び実施例２における刺繍用ミシンの要部説明図である。
【図４】実施例１における刺繍用ミシンの要部側面図である。
【図５】実施例１及び実施例２における刺繍用ミシンの要部斜視図である。
【図６】実施例１及び実施例２における天秤の要部断面図である。
【図７】実施例１における刺繍用ミシンの要部側面図である。
【図８】実施例１における刺繍用ミシンの要部断面図である。
【図９】仮想主軸データを示す説明図である。
【図１０】仮想主軸データを示す説明図である。
【図１１】天秤用データを示す説明図である。
【図１２】針棒用データを示す説明図である。
【図１３】布押え用データを示す説明図である。
【図１４】刺繍用ミシンの動作を示すフローチャートである。
【図１５】刺繍用ミシンの動作を示すフローチャートである。
【図１６】刺繍用ミシンの動作を示すフローチャートである。
【図１７】天秤以外の機械要素についての動作を示す機能ブロック図である。
【図１８】天秤についての動作を示す機能ブロック図である。
【図１９】刺繍用ミシンの動作を示す説明図である。
【図２０】刺繍用ミシンの動作を示す説明図である。
【図２１】実施例１における他の例の繍用ミシンの要部断面図である。
【図２２】実施例２における刺繍用ミシンの要部側面図である。
【図２３】実施例２の繍用ミシンの要部断面図である。
【図２４】実施例２における刺繍用ミシンの要部斜視図である。
【図２５】実施例３における刺繍用ミシンの構成を示す説明図である。
【図２６】実施例３における刺繍用ミシンの要部側面図である。
【図２７】実施例３における刺繍用ミシンの要部斜視図である。
【図２８】実施例３における天秤の斜視図である。
【図２９】実施例３における天秤の構成を示す説明図である。
【図３０】実施例３における天秤の動作を示す説明図である。
【図３１】実施例３における天秤の動作を示す説明図である。
【図３２】実施例３における他の例の天秤の斜視図である。
【図３３】図３２におけるＴ−Ｔ断面図である。
【図３４】実施例３における他の例の天秤の背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明においては、モータの回転速度の変化や回転方向の変化が頻繁になっても応答性に支障がなく、また、上糸に対するテンションの大きさを制御し、特に、天秤が下降する際に上糸に付与されるテンションの大きさを制御することができる刺繍用ミシンを提供するという目的を以下のようにして実現した。なお、図面において、Ｙ１−Ｙ２方向は、Ｘ１−Ｘ２方向に直角な方向であり、Ｚ１−Ｚ２方向は、Ｘ１−Ｘ２方向及びＹ１−Ｙ２方向に直角な方向である。
【実施例１】
【００２１】
本発明に基づく刺繍用ミシン５−１は、図１〜図１３に示すように構成され、刺繍ヘッド１０−１〜１０−ｎと、釜２２ｄと、縫製枠（保持枠、刺繍枠としてもよい）２２ｅと、釜用モータ３２ｄと、枠駆動用モータ３２ｅと、演算装置５０と、記憶装置６０とを有している。
【００２２】
ここで、刺繍ヘッド１０−１〜１０−ｎは、略平板状のミシンテーブル（図示せず）の上方に設けられ、刺繍ヘッド１０−１〜１０−ｎにおける各刺繍ヘッドは、所定の間隔を介して略直線状に配列されている。つまり、ミシンテーブルの上面からはフレーム１００（図４参照）が立設して設けられ、このフレーム１００の正面側（Ｙ１側）に各刺繍ヘッドが設けられている。
【００２３】
刺繍ヘッド１０−１〜１０−ｎにおける各刺繍ヘッドは同様の構成であるので、刺繍ヘッド１０−１を例にとって説明すると、刺繍ヘッド１０−１は、図１〜図４に示すように構成され、機械要素群２０と、制御装置３０と、ケース部１１０と、巻き糸１２０と、上糸テンション付与機構部１３０と、を有している。
【００２４】
この機械要素群２０は、刺繍ヘッドにおいて駆動される各機械要素であり、機械要素としては、天秤２２ａと、針棒２２ｂと、布押え２２ｃとが設けられている。
【００２５】
ここで、天秤２２ａは、ケース部１１０に対して左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）の軸線を中心に揺動可能に形成されている。つまり、天秤２２ａにおいては、図４に示すように、その基端部分に天秤用モータ３２ａの回転軸（モータ軸）３２ａ−１が挿通され、この回転軸３２ａ−１を中心に回動する。
【００２６】
つまり、天秤２２ａは、上糸１２２を引っ張る機能を有するものであり、図５、図６に示すように、天秤用モータ３２ａの回転軸３２ａ−１に取り付けられた天秤アーム部２４と、複数の針棒における各針棒に対応して設けられた天秤先端部２６とを有し、これら複数の天秤先端部２６は、針棒ケース１１４に配設され、針棒ケース１１４が左右方向にスライドすることにより天秤アーム部２４と係合した天秤先端部２６が、天秤アーム部２４に支持されて回転することになる。
【００２７】
すなわち、天秤アーム部２４は、弓状の板状を呈し、先端に行くほど下方に湾曲した板状を呈している。この天秤アーム部２４の基端部分には、左右方向に穴部が形成され、回転軸３２ａ−１が挿通されて回転軸３２ａ−１に固定されている。つまり、天秤アーム部２４の基端部分に設けられた穴部と回転軸３２ａ−１の軸線Ｊ１は、左右方向を向いている。また、天秤アーム部２４の先端側は、天秤先端部２６と係合可能に形成され、図５の例では、側面視において凸状に形成されている。
【００２８】
なお、天秤用モータ３２ａは、ケース部１１０におけるアーム１１２側に設けられている。つまり、天秤用モータ３２ａや天秤アーム部２４は、針棒ケース１１４が左右方向にスライドしてもスライドすることはない。
【００２９】
また、複数の天秤先端部２６における各天秤先端部２６は同一の構成であり、天秤先端部２６は、糸通し部２６ａと、糸通し部２６ａと一体に形成された接続部２６ｂとを有している。
【００３０】
ここで、糸通し部２６ａは、略円筒状を呈し、内部には略円柱状の空間が形成されている。この糸通し部２６ａの上端と下端は、円弧状に面取りされ、角部が形成されてないようになっている。これにより、上糸が糸通し部２６ａの上端と下端の接触しても糸切れが生じないようになっている。この糸通し部２６ａの軸線Ｊ２は、穴部２４ａの軸線Ｊ１と直角に構成されており、これにより、糸通し部２６ａの内部の糸通し空間の軸線Ｊ２は、回転軸３２ａ−１の方向（つまり、軸線Ｊ１の方向）に対して直角に形成されている。
【００３１】
また、接続部２６ｂは、糸通し部２６ａの背面側（Ｙ２側）の側部に設けられ、天秤アーム部２４と係合可能に形成され、図５の例では、側面視において凹状に形成されている。
【００３２】
複数の天秤先端部２６は、天秤アーム部２４に係合されて駆動されない状態では、針棒ケース１１４における左右方向に設けられた支持板部１１６に配設され、針棒ケース１１４が左右方向にスライドすることにより天秤アーム部２４と係合した天秤先端部２６が天秤アーム部２４に支持された状態で回転する。
【００３３】
なお、通常の刺繍用ミシンにおける天秤が上下方向に揺動するのに対して、本実施例の場合には、図４、図５、図８に示すように、天秤２２ａは、前後方向に揺動し、天秤２２ａの揺動範囲において、最も正面側の位置においては、上糸テンション付与機構部１３０におけるテンション皿１３２ａとテンション皿１３２ｂ間の上糸１２２がそのまま垂直に垂下した状態で天秤２２ａの糸通し部２６ａに挿通するようになっている。つまり、天秤２２ａの揺動範囲における最も正面側の位置（糸通し部２６ａが最も正面側にある位置）においては、上糸１２２は、途中で折れ曲がることなく垂下して、天秤２２ａの糸通し部２６ａ内を挿通する。この天秤２２ａの揺動範囲における最も正面側の位置が下死点となる。一方、天秤２２ａがこの下死点以外の位置にある場合には、上糸１２２は天秤２２ａの糸通し部２６ａの位置で折れ曲がることになり、天秤２２ａの揺動範囲における最も背面側の位置（糸通し部２６ａが最も背面側にある位置）、すなわち、揺動範囲における下死点とは反対側の端部位置が天秤２２ａの上死点となる。つまり、上死点は、天秤２２ａの回転中心を挟んで下死点に対して反対側にある。また、天秤２２ａが上死点の位置にある場合には、上糸１２２は鉛直方向に対して略くの字状に迂回するように天秤２２ａにより引っ張られる。
【００３４】
また、針棒２２ｂは、上下動可能に設けられ、針棒２２ｂには、下端に縫い針２２ｂ−１（この縫い針２２ｂ−１の針穴２２ｂ−２に上糸を挿通される）が固定して設けられ、上端には針棒抱き２２ｂ−３が固定して設けられている。針棒２２ｂについては、実際には、針棒２２ｂが１つの刺繍ヘッドにおいて複数設けられていて、該複数の針棒２２ｂは、針棒ケース１１４に支持され、針棒ケース１１４を左右方向にスライドすることにより選択された針棒が上下動駆動される。つまり、図４に示すように、針棒用モータ３２ｂのモータ軸には、駆動レバー１５２が設けられ、さらに、駆動レバー１５２のモータ軸側とは反対側の端部には連結アーム１５４の端部が回転可能に軸支され、連結アーム１５４の他方の端部には、針棒駆動部材１５６が回転可能に軸支されている。この駆動レバー１５２と連結アーム１５４はクランク機構を構成する。この針棒駆動部材１５６には、上下方向に設けられた基針棒１５８が挿通されて、針棒駆動部材１５６は、基針棒１５８に沿って上下動可能に形成され、針棒抱き２２ｂ−３と係合するように構成されている。つまり、針棒ケース１１４がスライドして所定の針棒を選択した際に、その針棒の針棒抱き２２ｂ−３が針棒駆動部材１５６と係合する。これにより、針棒用モータ３２ｂが駆動すると、駆動レバー１５２が回転し、これにより連結アーム１５４を介して針棒駆動部材１５６が上下動することにより、針棒２２ｂが上下動することになる。上記駆動レバー１５２と、連結アーム１５４と、針棒駆動部材１５６と、基針棒１５８とで、針棒駆動機構１５０が構成される。針棒駆動機構１５０を構成する各部は、アーム１１２内に設けられている。また、針棒用モータ３２ｂと針棒駆動機構１５０とで上記針棒駆動部が構成される。
【００３５】
また、布押え２２ｃは、図７に示すように、昇降ロッド１６８の下端に固定され、この昇降ロッド１６８が上下動することにより布押えが上下動するようになっている。すなわち、図７に示すように、布押え用モータ３２ｃのモータ軸には、駆動レバー１６２が設けられ、さらに、駆動レバー１６２のモータ軸側とは反対側の端部には連結アーム１６４の端部が回転可能に軸支され、連結アーム１６４の他方の端部には、固定部材１６６が回転可能に軸支されていて、昇降ロッド１６８は、固定部材１６６に固定されている。この駆動レバー１６２と連結アーム１６４はクランク機構を構成する。なお、昇降ロッド１６８は、アーム１１２に固定された案内部材（図示せず）により上下動可能に支持されている。つまり、昇降ロッド１６８の上側と下側が案内部材により支持されている。これにより、布押え用モータ３２ｃが回転することにより布押え２２ｃが上下動することになる。駆動レバー１６２と連結アーム１６４と固定部材１６６と昇降ロッド１６８と案内部材とで、布押え駆動機構１６０が構成される。この布押え駆動機構１６０は、針棒駆動機構１５０と左右方向に隣接して設けられている。また、布押え用モータ３２ｃと布押え駆動機構１６０で上記布押え駆動部が構成される。なお、布押え２２ｃは、刺繍ヘッドごとに１つ設けられている。
【００３６】
また、制御装置３０は、図２に示すように、天秤用モータ３２ａと、針棒用モータ３２ｂと、布押え用モータ３２ｃと、エンコーダ３４ａ、３４ｂ、３４ｃと、制御回路４０とを有している。
【００３７】
ここで、天秤用モータ３２ａは、天秤２２ａを揺動させるためのモータであり、その回転軸は正逆回転し、回転軸の軸線は左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）を向いている。また、針棒用モータ３２ｂは、針棒２２ｂを上下動させるためのモータである。また、布押え用モータ３２ｃは、布押え２２ｃを上下動させるためのモータである。また、エンコーダ３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、各モータの位置（回転方向の位置）を検出するためのもので、エンコーダ（天秤用モータ角度検出部）３４ａは、天秤用モータ３２ａに接続され、天秤用モータ３２ａの位置を検出し、エンコーダ（針棒用モータ角度検出部）３４ｂは、針棒用モータ３２ｂに接続され、針棒用モータ３２ｂの位置を検出し、エンコーダ（布押え用モータ角度検出部）３４ｃは、布押え用モータ３２ｃに接続され、布押え用モータ３２ｃの位置を検出する。
【００３８】
また、制御回路４０は、天秤用モータ３２ａと針棒用モータ３２ｂと布押え用モータ３２ｃの各モータの動作を制御する回路で、演算装置５０からのデータに従い、各モータの動作を制御する。つまり、制御回路４０は、演算装置５０から送信された仮想主軸データと天秤用データ（図１１参照）とに基づき、天秤用モータ３２ａの動作を制御し、演算装置５０から送信された仮想主軸データと針棒用データ（図１２参照）とに基づき、針棒用モータ３２ｂの動作を制御し、演算装置５０から送信された仮想主軸データと布押え用データ（図１３参照）とに基づき、布押え用モータ３２ｃの動作を制御する。
【００３９】
さらに、制御回路４０は、釜用モータ３２ｄと枠駆動用モータ３２ｅの動作を制御する。つまり、制御回路４０は、演算装置５０から送信された仮想主軸データと釜用データ（図示せず）とに基づき、釜用モータ３２ｄの動作を制御し、演算装置５０から送信された仮想主軸データと枠用データ（図示せず）とに基づき、枠駆動用モータ３２ｅの動作を制御する。
【００４０】
この制御回路４０は、図３に示すように、ＣＰＵ４２と、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）回路４４と、電流センサ４６とを有している。ここで、ＣＰＵ４２は、演算装置５０からのデータに基づいてモータに供給する電流値のデータをＰＷＭ回路４４に出力する。ＰＷＭ回路４４は、ＣＰＵ４２からの電流値の振幅を振幅が一定のパルス信号に変換して該パルス信号を天秤用モータ３２ａに供給する。また、電流センサ４６は、ＰＷＭ回路４４から出力されるパルス信号を電流値に変換し、電流値に定数を乗算してトルク値を算出してＣＰＵ４２に出力する。
【００４１】
より具体的には、制御回路４０は、図１４〜図１６に示すフローチャートや、図１７、図１８に示す機能ブロック図に示すように制御を行なう。詳しくは後述する。
【００４２】
また、制御回路４０は、上糸テンション付与機構部１３０の動作も制御するが、詳しくは後述する。
【００４３】
また、ケース部１１０は、刺繍ヘッド１０−１の筐体を構成し、フレーム１００に固定されたアーム１１２と、アーム１１２の正面側に設けられアーム１１２に対して左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に摺動する針棒ケース１１４とを有している。天秤用モータ３２ａ、針棒用モータ３２ｂ、布押え用モータ３２ｃ、エンコーダ３４ａ〜３４ｃ、制御回路４０は、アーム１１２内に設けられている。
【００４４】
また、巻き糸１２０は、上糸を巻き付けて構成したものであり、ケース部１１０の上端に回転可能に支持されている。
【００４５】
また、上糸テンション付与機構部１３０は、天秤２２ａに挿通された上糸１２２の天秤２２ａよりも上流位置で上糸１２２の引き出しを停止させるものであり、図８に示すように、刺繍ヘッド１０−１における天秤２２ａの上方位置に設けられ、上糸テンション付与機構本体１３１と、ソレノイド（上糸テンション付与用駆動部）１４２とを有している。
【００４６】
上糸テンション付与機構本体１３１は、テンション皿群１３２と、支持部１３６と、バネ部１３８と、駆動軸１４０とを有しており、これらは針棒ケース１１４の上部に設けられている。なお、上糸テンション付与機構本体１３１は、針棒ごとに設けられている。
【００４７】
テンション皿群１３２は、テンション皿１３２ａとテンション皿１３２ｂとが互いに対向して設けられ、一対のテンション皿１３２ａ、１３２ｂ間に上糸を挟むことができるようになっている。つまり、各テンション皿１３２ａ、１３２ｂは、ともに略円形板状（具体的には、円形板状の中央部分が外側に突出した形状）で中心に軸部１３６ｃを挿通する穴部を有する本体部１３３と、本体部１３３の周端から斜めに立設したテンション皿フレーム部１３４とを有し、テンション皿フレーム部１３４が外側になるようにしてテンション皿１３２ａとテンション皿１３２ｂとが互いに対向している。
【００４８】
また、支持部１３６は、テンション皿群１３２を回転可能に軸支するものであり、板状部１３６ａと、ロッド１３６ｂと、軸部１３６ｃとを有している。すなわち、板状部１３６ａは、四角形状（その一辺がテンション皿１３２ａ、１３２ｂの直径よりも大きい四角形状）の板状を呈し、また、ロッド１３６ｂは、板状部１３６ａの４つの角部にそれぞれ固定して設けられ、各ロッド１３６ｂの板状部１３６ａとは反対側の端部は、針棒ケース１１４の正面側に固着されている。また、軸部１３６ｃは、板状部１３６ａの背面側の略中央位置に固定して設けられ、前後方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に形成されている。
【００４９】
また、バネ部１３８は、テンション皿１３２ａと板状部１３６ａとの間に設けられ、テンション皿１３２ａをテンション皿１３２ｂ側に付勢している。
【００５０】
また、駆動軸１４０は、軸部１３６ｃと同一軸線上に設けられ、軸部１３６ｃと、接続端部１４０ｂと、端部１４０ｃとを有している。軸部１４０ａは、針棒ケース１１４の正面側と背面側にそれぞれ形成された穴部に挿通して支持されている。また、軸部１４０ａは、アーム１１２に形成された穴部１１２ａにも挿通されているが、針棒ケース１１４が左右方向にスライドすることから、針棒ケース１１４がスライドすることにより駆動軸１４０がスライドしても穴部１１２ａが邪魔とならないように穴部１１２ａは左右方向に長穴状に形成されている。接続端部１４０ｂは、軸部１３６ｃの背面側の端部と摺動可能に接続され、円筒状部１４０ｂ−１と、円筒状部１４０ｂ−１の背面側を封止する円形板状部１４０ｂ−２を有し、この円形板状部１４０ｂ−２の背面側に軸部１４０ａの正面側が固着されている。軸部１３６ｃの背面側の端部は、円筒状部１４０ｂ−１内に配置されている。なお、ソレノイド１４２が駆動しない状態では、軸部１３６ｃの背面側の端部と円形板状部１４０ｂ−２間には隙間が形成されている。また、端部１４０ｃは、軸部１４０ａの背面側の端部に固着され、略円形板状を呈している。
【００５１】
また、ソレノイド１４２は、アーム１１２の内部に支持されており、ソレノイド１４２を駆動することによりソレノイド１４２の軸部１４２ａを正面側に移動させる。これにより、駆動軸１４０が正面側に押されて、テンション皿群１３２をバネ部１３８側に押すことにより、一対のテンション皿１３２ａ、１３２ｂ間の上糸にテンションを付与するようになっている。なお、複数の上糸テンション付与機構本体１３１のうち、針棒ケース１１４が左右方向にスライドすることにより、選択された上糸テンション付与機構本体１３１の駆動軸１４０がソレノイド１４２により押されることになる。以上のようにして、１つの刺繍ヘッドにおいて、上糸テンション付与機構部１３０を構成するソレノイド１４２を１つのみ設ければよく、部品点数を少なくすることができる。
【００５２】
上記構成の上糸テンション付与機構部１３０においては、巻き糸１２０から引き出された上糸１２２が一対のテンション皿１３２ａ、１３２ｂ間に挟んだ状態で設けられ、ソレノイド１４２を駆動しない状態では、バネ部１３８の付勢力により一対のテンション皿１３２ａ、１３２ｂ間の上糸に対して軽くテンションが掛けられている。一方、ソレノイド１４２を駆動した場合には、バネ部１３８の付勢力に抗して駆動軸１４０がテンション皿群１３２をバネ部１３８側に押すので、テンション皿１３２ｂがテンション皿１３２ａに対して強く押された状態となり、上糸１２２がテンション皿１３２ａとテンション皿１３２ｂ間に固定された状態となる。つまり、この状態では、一対のテンション皿１３２ａ、１３２ｂ間のテンションは、天秤２２ａが上糸１２２を巻き糸１２０から引き出すことができないように設定されている。
【００５３】
なお、天秤２２ａの制御における下記で説明する特定期間においては、ソレノイド１４２を駆動して、上糸１２２をテンション皿１３２ａとテンション皿１３２ｂ間に固定し、特定期間以外の期間（以下「非特定期間」とする）場合には、ソレノイド１４２の駆動をオフとする。上糸テンション付与機構部１３０の動作の制御は、制御回路４０により行われる。
【００５４】
また、ケース部１１０には、各所に上糸１２２の引き出しを円滑とするためのローラ部が設けられている。つまり、アーム１１２の上端の巻き糸１２０と上糸テンション付与機構部１３０間（アーム１１２の上端における巻き糸１２０の正面側）には、ローラ１７０ａが設けられ、針棒ケース１１４における上糸テンション付与機構部１３０と天秤２２ａの間には、ローラ１７０ｂが設けられ、天秤２２ａと針棒２２ｂの間には、ローラ１７０ｃが設けられている。
【００５５】
また、釜２２ｄは、刺繍ヘッド１０−１〜１０−ｎの下方でミシンテーブルの上面よりも下側の位置に各刺繍ヘッドごとに設けられている。具体的には、ミシンテーブルの下側に設けられた釜土台（図示せず）に支持されている。
【００５６】
また、縫製枠２２ｅは、加工布を張設保持するための枠状部材であり、ミシンテーブルの上方（上面としてもよい）に設けられている。
【００５７】
また、釜用モータ３２ｄは、釜２２ｄを駆動させるためのモータであり、例えば、釜２２ｄを支持する釜土台に設けられている。また、枠駆動用モータ３２ｅは、縫製枠２２ｅを駆動するためのモータである。また、釜用モータ３２ｄには、釜用モータ３２ｄの位置を検出するエンコーダ３４ｄが接続され、また、枠駆動用モータ３２ｅには、枠駆動用モータ３２ｅの位置を検出するエンコーダ３４ｅが接続されている。
【００５８】
また、エンコーダ３４ａ〜３４ｅは、制御回路４０と接続され、各エンコーダにより検出された位置情報が制御回路に送られる。
【００５９】
また、演算装置５０は、主として、記憶装置６０に記憶されている刺繍データに従い、仮想主軸データを作成する。この仮想主軸データは、図９に示すように、時間と主軸角度との対応を示すデータである。本実施例の刺繍用ミシン５−１においては、従来の刺繍用ミシンとは異なり、各刺繍ヘッドにおける機械要素と機械的に連結した１本の主軸は設けられていないが、各機械要素の動作を同期させるために仮想の主軸としての主軸データを用意し、この仮想主軸データと機械要素に対応した対応データ（例えば、天秤用データ、針棒用データ、布押え用データ）に従い各機械要素の動作を制御するのである。ここで、主軸角度とは、仮想主軸の角度、すなわち、回転方向の位置を示すものである。
【００６０】
また、記憶装置６０には、刺繍を行なうための刺繍データが記憶されている。この刺繍データは、例えば、ステッチ幅、ステッチ方向、糸種類についてのデータが各ステッチごとに設けられたものである。また、この記憶装置６０には、各機械要素ごとに、主軸角度と該機械要素の角度との対応を規定する角度対応データ（位置パターンデータとしてもよい）（例えば、天秤用データ、針棒用データ、布押え用データ）が記憶されている。
【００６１】
例えば、天秤用データ（天秤用角度対応データ）（図１１）においては、主軸角度と、主軸角度に対応した天秤角度とが規定されている。ここでいう天秤角度とは、天秤用モータ３２ａの回転方向の位置を示すものである。また、天秤用データにおいては、後述するように、天秤の動作に際して、所定の区間である特定期間においては、トルク制御を行なうので、そのためのトルク情報が設けられている。つまり、主軸角度に応じて、トルクデータが記憶されている。なお、該トルクデータは、主軸角度に対応して定められているが、天秤角度も主軸角度に対応して定められているので、トルクデータは、天秤角度に対応して定められているともいえる。
【００６２】
また、針棒用データ（針棒用角度対応データ）（図１２）においては、主軸角度と、主軸角度に対応した針棒角度とが規定されている。ここでいう針棒角度とは、針棒用モータ３２ｂの回転方向の位置を示すものである。
【００６３】
また、布押え用データ（布押え用角度対応データ）（図１３）においては、主軸角度と、主軸角度に対応した布押え角度とが規定されている。ここでいう布押え角度とは、布押え用モータ３２ｃの回転方向の位置を示すものである。
【００６４】
なお、図示されていないが、釜用のデータ（主軸角度と、主軸角度に対応した釜角度とが規定されたデータで、釜角度とは、釜用モータ３２ｄの回転方向の位置を示すものである）も記憶装置６０に記憶されている。
【００６５】
なお、仮想主軸データにおける角度データは、実際には角度に対応した数値が格納され、また、角度対応データ（天秤用データ、針棒用データ、布押え用データ、釜用データ）における角度データは、実際には角度に対応した数値が格納されている。また、上記天秤用データ、針棒用データ、布押え用データ、釜用データは、ともに所定の回転数（例えば、１０００回転）を基準として作成されたものである。
【００６６】
次に、上記構成の刺繍用ミシン５−１の動作について、図１４〜図２０を使用して説明する。なお、天秤２２ａ以外の機械要素（針棒、布押え、釜等）については、図１４、図１５に示すフローチャートが適用され、天秤については、図１４のフローチャートと、図１５のフローチャートにおけるステップＳ２１〜Ｓ２５までの工程と、図１６に示すフローチャートが適用される。また、図１７、図１８は、機能ブロック図であるが、天秤以外の機械要素（針棒、布押え、釜等）については、図１７が適用され、天秤については、図１８が適用される。
【００６７】
なお、図１４に示すステップＳ１１から図１５に示すステップＳ２５までは天秤と天秤以外の機械要素については同じ制御を行なうので、以下にまとめて説明する。また、以下に説明する制御方法は、当然各機械要素ごとに行なう。
【００６８】
まず、演算装置５０は、記憶装置６０に記憶されている刺繍データに従い、仮想主軸データを作成する。記憶装置６０には、作成する刺繍についてステッチごとにステッチ幅、ステッチ方向、糸種類等の情報が記憶されているので、各ステッチのステッチ幅、ステッチ方向、糸種類に応じて仮想主軸データを作成する。この仮想主軸データは、時間ごとの仮想主軸角度のデータであり、例えば、ステッチ幅が大きい場合には、仮想主軸の角度変化を小さくし、ステッチ幅が小さい場合には、仮想主軸の角度変化を大きくする。また、ステッチの方向が前回のステッチの方向と逆の方向となる場合には、仮想主軸の角度変化を小さくする。
【００６９】
この演算装置５０による仮想主軸データの作成は、実際に各機械要素（針棒、天秤、釜、布押え等）により刺繍縫いを行なうステッチよりも数ステッチ前の仮想主軸データを作成することにより、仮想主軸データを作成しながら実際の刺繍縫いを行なう。なお、予め演算装置５０により、ある刺繍データの全体について仮想主軸データを作成しておいてもよい。
【００７０】
仮想主軸データの一例としては、図１０に示すものが挙げられる。図１０に示す仮想主軸データは、等速で回転しつづけるものであるが、各ステッチのステッチ幅が同じで、ステッチの角度も同じ方向である場合には、このような仮想主軸データとすればよい。なお、あるステッチのステッチ幅が大きい場合には、１ステッチの時間を長くし、ステッチ幅が小さい場合には、１ステッチの時間を短くする。
【００７１】
仮想主軸データを作成したら、仮想主軸の回転速度を検出する（図１４のＳ１１）。つまり、仮想主軸データを各時刻において微分し、各時刻における回転速度を検出する。
【００７２】
次に、検出された仮想主軸の回転速度に基づき、回転速度比率を算出する（図１４のＳ１２）。つまり、主軸角度と各モータの角度の対応を規定するデータ（天秤用データ、針棒用データ、布押え用データ、釜用データ）は、所定の回転数を基準として作成されていることから、検出された回転速度と所定の回転数との比率を算出するのである。
【００７３】
次に、角度対応データから角度データ（位置データとしてもよい）を読み出す（図１４のＳ１３、図１７、図１８のＳ１３、読出し工程）。つまり、仮想主軸データにおいて処理の対象となる時間に対応する角度（主軸角度）に対応する角度を各角度対応データから検出してその角度のデータを読み出す。例えば、天秤用データにおいては、仮想主軸データにおいて処理の対象となる時間に対応する角度（主軸角度）に対応する天秤角度を読み出す。
【００７４】
次に、角度対応データから検出された角度データの単位時間当たりの変化量を検出して速度データを算出する（図１４のＳ１４、図１７、図１８のＳ１４、速度データ算出工程）。つまり、角度データの変化量を時間で除算することにより速度データを算出する。例えば、時間ｔ１における速度データを算出する場合には、仮想主軸データにおける時間ｔ０の角度がａ０、時間ｔ１の角度がａ１で、主軸角度ａ０に対応する天秤角度がｂ０、主軸角度ａ１に対応する天秤角度がｂ１とした場合に、（ｂ１−ｂ０）／（ｔ１−ｔ０）を算出する。なお、上記のように時間的に隣接する時間の変化量ではなく、時間的に離れた時間の変化量により算出してもよい。以上のように、角度データを微分することにより速度データを算出する。
【００７５】
次に、速度データの単位時間当たりの変化量を検出してトルクデータを算出する（図１４のＳ１５、図１７、図１８のＳ１５、トルクデータ算出工程）。つまり、速度データの変化量を時間で除算することによりトルクデータを算出する。例えば、直前に算出した速度データがｓ１で直前の１つ前に算出した速度データがｓ０である場合に、（ｓ１−ｓ０）／１によりトルクデータを算出する。なお、上記のように時間的に隣接する時間の変化量ではなく、時間的に離れた時間の変化量により算出してもよい。以上のように、速度データを微分することにより速度データを算出する。なお、速度の変化量を算出するために必要な速度データは予めＣＰＵ４２が保持しておく。
【００７６】
次に、ステップＳ１４で算出された速度データにステップＳ１２で算出された回転速度比率を乗算して、速度補償データを算出する（図１４のＳ１６、図１７、図１８のＳ１６）。
【００７７】
次に、ステップＳ１５で算出されたトルクデータからトルク補償データを算出する（図１４のＳ１７、図１７、図１８のＳ１７）。すなわち、トルクデータに対して慣性比率を乗算し（図１７、図１８のＳ１７−１）、慣性比率を乗算して得た値に回転速度比率を乗算し（図１７、図１８のＳ１７−２）、回転速度比率を乗算して得た値にメカロスに基づくトルクを加算してトルク補償データを算出する（図１７、図１８のＳ１７−３）。ここで、慣性比率とは、各機械要素の質量等に応じて予め定められた定数であり、回転速度比率は、ステップＳ１２で算出された値である。また、メカロスに基づくトルクは、各機械要素に応じて予め定められた値である。
【００７８】
次に、ステップＳ１３において読み出された角度データからエンコーダ３４ａ等からのデータ（エンコーダのカウント値）を減算する（図１５のＳ２１、図１７、図１８のＳ２１、位置偏差算出工程）。このステップＳ２１で算出された値は、位置偏差の値といえる。なお、当然エンコーダは、制御対象の機械要素に対応するエンコーダであり、例えば、天秤の場合には、エンコーダ３４ａからのデータが用いられる。
【００７９】
次に、ステップＳ２１で算出された算出値に対して、予め定められた定数を乗算して、速度値を算出する（図１５のＳ２２、図１７、図１８のＳ２２）。
【００８０】
次に、エンコーダ３４ａ等からの出力を微分してモータ現在速度値を算出する（図１５のＳ２３、図１７、図１８のＳ２３）。つまり、エンコーダのカウント値の単位時間当たりの変化量を算出して、モータ現在速度値を算出する。
【００８１】
次に、ステップＳ２２で算出された速度値からステップＳ２３で算出されたモータ現在速度値を減算し、さらに、ステップＳ１６で算出された速度補償データを加算する（図１５のＳ２４、図１７、図１８のＳ２４、速度偏差算出工程）。このステップＳ２４で算出された値は、速度偏差の値であるといえる。
【００８２】
次に、ステップＳ２４で算出された算出値に対して、予め定められた定数を乗算して、トルク値を算出する（図１５のＳ２５、図１７、図１８のＳ２５）。
【００８３】
上記ステップＳ２５以降の工程は、天秤２２ａ以外の機械要素と、天秤２２ａとに分けて説明する。
【００８４】
まず、天秤以外の機械要素については、ステップＳ２５で算出されたトルク値から電流センサ４６からのトルク値を減算し、さらに、ステップＳ１７で算出されたトルク補償データを加算する（図１５のＳ２６、図１７のＳ２６、トルク偏差算出工程）。このステップＳ２６で算出された値は、トルク偏差の値といえる。
【００８５】
次に、ステップＳ２６で算出された算出値に対して、予め定められた定数を乗算して、ＰＷＭ回路４４に出力する電圧値（ＰＷＭ回路への電圧指令）を算出し（図１５のＳ２７、図１７のＳ２７）、ＰＷＭ回路４４に出力する（図１５のＳ２８、図１７のＳ２８）。
【００８６】
ＰＷＭ回路４４は、入力された信号に基づき電圧信号としてのパルス信号を出力して、各モータ３２ｂ〜３２ｅに対して電流を供給する（図１５のＳ２９、図１７のＳ２９、電流供給工程）。
【００８７】
一方、天秤２２ａの場合には、特定期間（特定区間、特定範囲としてもよい）であるか否かの判定が行われる（図１６のＳ３０）。ここで、特定期間とは、天秤２２ａの上死点から針棒２２ｂの下死点までの期間であり、通常刺繍用ミシンにおいては、天秤が上死点から下死点に向かう期間においては、針棒が下死点に向かってすでに下降しており、天秤が下死点に到達する前に針棒の下死点が到達するので、天秤の上死点から針棒の下死点までの期間を特定期間とする。特定期間の判定の方法としては、主軸角度に応じた天秤角度が増加から減少に転じた場合に特定期間に入ったと判定し、主軸角度に応じた針棒角度が減少から増加に転じた場合に特定期間を脱したと判定する。また、天秤上死点の場合の天秤角度の値と針棒下死点の場合の針棒角度の値を予め定めておき、天秤角度が減少中にその値になった場合に特定期間に入ったと判定し、針棒角度が減少中にその値になった場合に特定期間を脱したと判定してもよい。なお、「角度が減少中に」としたのは、角度が上昇中にもその値になることがあるが、その場合は、特定期間の始点や終点とは無関係だからである。
【００８８】
なお、天秤の上死点から針棒の下死点までの区間における一部の期間（少なくとも天秤が下降中の位置から縫い針２２ｂ−１が挿針するまでの期間）を特定期間としてもよい。その場合にも、特定期間の始点となる機械要素の角度（例えば、天秤角度又は針棒角度）と特定期間の終点となる機械要素の角度（例えば、天秤角度又は針棒角度）を定めておき、天秤角度が減少中にその値になった場合に特定期間に入ったと判定し、針棒角度が減少中にその値になった場合に特定期間を脱したと判定してもよい。
【００８９】
そして、特定期間以外の期間、すなわち、非特定期間の場合には、他の機械要素の場合と同様に、ステップＳ２５で算出されたトルク値にステップＳ１７で算出されたトルク補償データを加算し（図１６のＳ３１、図１８のＳ３１）、さらに、電流センサ４６からのトルク値を減算する（図１６のＳ３２、図１８のＳ３２）。すなわち、他の機械要素と同様に、トルク値＋トルク補償データ−モータトルク値を算出する。
【００９０】
一方、特定期間である場合には、天秤用データにおけるトルクデータ（天秤トルクデータ）を読み出し（図１６のＳ３３、図１８のＳ３３）（つまり、天秤用データにおいて、主軸角度に対応するトルクデータを読み出す。）、そのトルクデータ値から電流センサ４６からのトルク値を減算する（図１６のＳ３４、図１８のＳ３４）。
【００９１】
次に、ステップＳ３２で算出された算出値又はステップＳ３４で算出された算出値に対して、予め定められた定数を乗算して（つまり、特定期間でない場合には、ステップＳ３２で算出された算出値に対して定数を乗算し、特定期間である場合には、ステップＳ３４で算出された算出値に対して定数を乗算する）、ＰＷＭ回路４４に出力する電圧値を算出し（図１６のＳ３５、図１８のＳ３５）、ＰＷＭ回路４４に出力する（図１６のＳ３６、図１８のＳ３６）。その後、ＰＷＭ回路４４は、入力された電圧値に従い天秤用モータ３２ａに対して電流を供給する（図１６のＳ３７、図１８のＳ３７）。
【００９２】
なお、上記の処理（天秤以外の機械要素の場合には、ステップＳ１１〜Ｓ２９、天秤の場合には、Ｓ１１〜Ｓ２５、Ｓ３０〜Ｓ３７）は、仮想主軸データにおいて規定された時間ごとに繰り返して行われることになる。つまり、ステップＳ１１〜Ｓ２９（天秤の場合には、Ｓ１１〜Ｓ２５、Ｓ３０〜Ｓ３７）の一連の処理は、仮想主軸データにおいて規定された時間ごとに繰り返して行われることになる。
【００９３】
以上のように、天秤の制御においては、特定期間以外の期間においては、モータ角度とモータ速度とモータトルクに基づく制御（以下「通常制御」とする）を行い、特定期間においては、モータトルクに基づく制御、すなわち、トルク制御を行なう。この通常制御の一連の工程が、特許請求の範囲における「動作制御工程」に当たる。
【００９４】
なお、上記の天秤の制御における上記特定期間においては、上糸テンション付与機構部１３０のソレノイド１４２をオン状態としてソレノイド１４２を駆動し、上糸１２２をテンション皿１３２ａとテンション皿１３２ｂ間に固定した状態とし、特定期間以外の場合には、ソレノイド１４２をオフの状態とする。
【００９５】
図１９は、天秤と針棒と釜の１ステッチ分の期間のモーションダイヤグラムと、１ステッチにおける上糸消費量を示す一例であり、天秤の上死点から針棒の下死点までの間の期間は、トルク制御を行なう。
【００９６】
また、図２０は、１ステッチ分の期間の動作を模式的に示すものであり、針棒２２ｂ（特に、縫い針２２ｂ−１の針穴２２ｂ−２）と、釜２２ｄと、上糸１２２と、下糸１２４の様子を示すものである。この図２０において、針穴２２ｂ−２は点により示している。図２０（ａ）においては、釜２２ｄが上糸１２２を引き込んで回転することにより下死点にあり、このように釜２２ｄが上糸１２２を引き込むことにより、上糸テンション付与機構部１３０を経由して上糸１２２が巻き糸１２０から引き出される。また、図２０（ａ）に示す状態においては、天秤もほぼ下死点にある。この図２０（ａ）は、図１９においては釜が下死点となる２９０度の当たりの様子を示しており、この場合には、非特定期間であるので、上糸テンション付与機構部１３０におけるソレノイド１４２は駆動していないので、テンション皿１３２ａ、１３２ｂを通過して上糸１２２を引き出すことができる。また、天秤の制御においても、非特定期間であるので、上記通常制御が行われる。
【００９７】
また、図２０（ｂ）においては、釜２２ｄから上糸１２２が外れて針棒２２ｂ及び天秤２２ａにより上糸１２２を積極的に上方に引き上げており、図２０（ｂ）は図１９における３３０度当たりの様子を示している。
【００９８】
また、図２０（ｃ）においては、針棒２２ｂが上死点から下降しているとともに、天秤２２ａが上死点にあり、図２０（ｃ）は図１９における７０度当たりの様子を示している。天秤２２ａが上死点にあるので、ここから特定期間になり、トルク制御に切り換えられる。また、図２０（ｄ）においては、天秤２２ａが下死点に向けて回動中であるとともに、針棒２２ｂが下降中であり、図２０（ｄ）は図１９における１１０度当たりの様子を示している。この場合には特定期間にあるので、上記のようにトルク制御が行われる。
【００９９】
また、図２０（ｅ）は、縫い針２２ｂ−１が加工布Ｎに挿針して、針棒２２ｂが下死点に到達する直前の状態を示しており、釜２２ｄが上糸１２２を引き込む直前の様子を示しており、図１９における１７０度当たりの様子を示している。この場合には特定期間にあるので、上記のようにトルク制御が行われる。その後、針棒２２ｂが下死点になると、特定期間は終了し、トルク制御から通常制御に切り換えられる。なお、図２０において、７は針板であり、ミシンテーブルの上面に配置され、縫い針が通る穴が形成されている。
【０１００】
なお、縫製枠２２ｅは、縫い針２２ｂ−１が加工布に挿針されていない区間（例えば、２６５度〜７０度の区間）の間に送り制御される。
【０１０１】
なお、特定期間が完了すると、通常制御に切り換えるわけであるが、その際には、切換え時における天秤２２ａの動作を円滑にするために以下のようなスムージング処理を行なう。すなわち、上記ステップＳ２１においては、ステップＳ１３で読み出された角度データの代わりに、エンコーダ３４ａのカウント値（つまり、現在値）を用いて、現在値−現在値（＝０）を算出値とし、次のステップＳ２１（仮想主軸データにおける次の時間における一連の処理のステップＳ２１）においては、ステップＳ１３で読み出された角度データの代わりに、現在値＋（読み出された角度データ−現在値）／２（＝代替角度データ）の代替角度データ算出式により算出された値として、代替角度データ−現在値をステップＳ２１の算出値とし、読み出された角度データ−現在値が所定の値以下になるまで該代替角度データ算出式による処理（代替角度データ−現在値をステップＳ２１の算出値とする処理）を繰り返す。
【０１０２】
このようにすることにより、天秤の動作を円滑にして制御することができる。つまり、トルク制御から通常制御に切り換える際には、それまではトルク制御により天秤を制御しているので、読み出された角度データと現在値との差が大きい場合があり、即座に通常制御に切り換えると、天秤の動作が円滑とならないおそれがあり、特に、位置偏差が大きいほど動作が円滑にならないが、上記のようにスムージング処理を行なうことにより、トルク制御から通常制御に切り換える際に、天秤の動作を円滑に行なうことができる。
【０１０３】
なお、通常制御からトルク制御に切り換える際には、上記のような問題が生じないので、上記のようなスムージング処理を行わない。
【０１０４】
本実施例においては、図２０（ｄ）から（ｅ）に示すように、縫い針２２ｂ−１が加工布Ｎに挿針することにより、縫い動作中のステッチＷ１とステッチＷ１の直前のステッチＷ２間における上糸１２２と下糸１２４の係止部分１２５を締めるのであるが、その際には、特定期間として天秤についてトルク制御を行なうので、上糸に対するテンションの大きさを制御することができる。これにより、例えば、上記特定期間における天秤に付与されるトルクを大きくすることにより、上糸に付与されるテンションを大きくして固い仕上げの刺繍にすることができ、一方、上記特定期間における天秤に付与されるトルクを小さくすることにより、上糸に付与されるテンションを小さくして柔らかい仕上げの刺繍にしたりすることができる。
【０１０５】
また、その特定期間においては、上糸テンション付与機構部１３０におけるソレノイド１４２を駆動して、上糸１２２の引き出しを規制しているので、針棒２２ｂと天秤２２ａが下降する際に上糸１２２が巻き糸１２０から繰り出されることがなく、天秤２２ａをトルク制御することによる上糸へ付与されるテンション制御の支障になることがない。つまり、上記の特定期間におけるトルク制御においては、針棒２２ｂが下降する際に天秤２２ａも下死点側（つまり、正面側）に回動するが、針棒２２ｂの下降に伴い下方に移動する上糸１２２が天秤２２ａを引っ張るのに抗して天秤２２ａが上記のように算出されたトルク値に従い上糸１２２にテンションを掛ける。その際、上糸１２２が巻き糸１２０から繰り出されるのを規制しないと、所定のトルク値に従い上糸１２２にテンションを掛けることができないので、上糸１２２が巻き糸１２０から繰り出されるのを防ぐのである。なお、上糸テンション付与機構部１３０を駆動して上糸１２０の繰り出しを停止しても、天秤２２ａが上死点にある際に背面側に上糸１２２を引き出しているので、針棒２２ｂが下降するに伴い上糸１２２が下降しても、下降するための上糸１２２の長さが不足することはない。
【０１０６】
また、本実施例の刺繍用ミシンにおいては、上記のように、針棒等の天秤以外の機械要素については、上記通常制御、すなわち、モータ角度とモータ速度とモータトルクに基づく制御を行ない、また、天秤については、非特定期間では上記通常制御を行い、特定期間ではトルク制御を行なうので、モータの回転速度の変化や回転方向の変化が頻繁になっても応答性に支障がないものとすることができる。
【０１０７】
また、上糸テンション付与機構部１３０の代わりに、図２１に示す上糸テンション付与機構部１１３０としてもよい。
【０１０８】
この上糸テンション付与機構部１１３０は、刺繍ヘッド１０−１における天秤２２ａの上方位置に設けられ、上糸テンション付与機構本体１１３１と、ソレノイド（上糸テンション付与用駆動部）１１４２とを有している。
【０１０９】
上糸テンション付与機構本体１１３１は、テンション皿群１１３２と、支持部１１３６と、駆動軸１１４０とを有しており、これらは針棒ケース１１４の上部に設けられている。なお、上糸テンション付与機構本体１１３１は、針棒ごとに設けられている。
【０１１０】
テンション皿群１１３２は、テンション皿１１３２ａとテンション皿１１３２ｂとが互いに対向して設けられ、一対のテンション皿１１３２ａ、１１３２ｂ間に上糸を挟むことができるようになっている。つまり、各テンション皿１１３２ａ、１１３２ｂは、ともに略円形板状（具体的には、円形板状の中央部分が外側に突出した形状）の本体部１１３３と、本体部１１３３の周端から斜めに立設したテンション皿フレーム部１１３４とを有し、テンション皿フレーム部１１３４が外側になるようにしてテンション皿１１３２ａとテンション皿１１３２ｂとが互いに対向している。
【０１１１】
また、支持部１１３６は、テンション皿群１１３２を支持するものであり、板状部１１３６ａと、ロッド１１３６ｂとを有している。すなわち、板状部１１３６ａは、四角形状（その一辺がテンション皿１１３２ａ、１１３２ｂの直径よりも大きい四角形状）の板状を呈している。テンション皿１１３２ａは、この板状部１１３６ａの背面側に固定して設けられている。つまり、この例では、テンション皿１１３２ａは回転するようには取り付けられていない。また、ロッド１１３６ｂは、板状部１１３６ａの４つの角部にそれぞれ固定して設けられ、各ロッド１１３６ｂの板状部１１３６ａとは反対側の端部は、針棒ケース１１４の正面側に固着されている。
【０１１２】
また、駆動軸１１４０は、軸部１１４０ａと、接続端部１１４０ｂと、端部１１４０ｃとを有している。軸部１１４０ａは、針棒ケース１１４の正面側と背面側にそれぞれ形成された穴部に挿通して支持され、正面視又は背面視において、軸部１１４０ａの軸線とテンション皿１１３２ａ、１１３２ｂの中心とが略一致するように設けられている。また、軸部１１４０ａは、アーム１１２に形成された穴部１１２ａにも挿通されているが、針棒ケース１１４が左右方向にスライドすることから、針棒ケース１１４がスライドすることにより駆動軸１１４０がスライドしても穴部１１２ａが邪魔とならないように穴部１１２ａは左右方向に長穴状に形成されている。接続端部１１４０ｂは、軸部１１４０ａの正面側の端部に固着され、略円形板状を呈していて、テンション皿１１３２ｂの本体部１１３３に固着されている。また、端部１１４０ｃは、軸部１１４０ａの背面側の端部に固着され、略円形板状を呈している。
【０１１３】
また、ソレノイド１１４２は、アーム１１２の内部に支持されており、ソレノイド１１４２を駆動することによりソレノイド１１４２の軸部１１４２ａを正面側に移動させる。これにより、駆動軸１１４０が正面側に押されて、テンション皿１１３２ｂをテンション皿１１３２ａ側に押すことにより、一対のテンション皿１１３２ａ、１１３２ｂ間の上糸にテンションを付与するようになっている。なお、複数の上糸テンション付与機構本体１１３１のうち、針棒ケース１１４が左右方向にスライドすることにより、選択された上糸テンション付与機構本体１１３１の駆動軸１１４０がソレノイド１１４２により押されることになる。
【０１１４】
上記構成の上糸テンション付与機構部１１３０においては、巻き糸１２０から引き出された上糸１２２が一対のテンション皿１１３２ａ、１１３２ｂ間に挟んだ状態で設けられ、ソレノイド１１４２を駆動しない状態では、一対のテンション皿１１３２ａ、１１３２ｂ間の上糸に対してはテンションが掛けられていない。一方、ソレノイド１１４２を駆動した場合には、駆動軸１１４０がテンション皿１１３２ｂをテンション皿１１３２ａ側に押すので、上糸１２２がテンション皿１１３２ａとテンション皿１１３２ｂ間に固定された状態となる。つまり、この状態では、一対のテンション皿１１３２ａ、１１３２ｂ間のテンションは、天秤２２ａが上糸１２２を巻き糸１２０から引き出すことができないように設定されている。
【実施例２】
【０１１５】
次に、実施例２の刺繍用ミシンについて説明する。実施例２の刺繍用ミシン５−２は、図２２〜図２４に示すように構成され、上記実施例１の刺繍用ミシン５−１と同様の構成であるが、上糸テンション付与機構部１３０の構成が異なる。
【０１１６】
すなわち、実施例２における上糸テンション付与機構部１８０は、針棒ケース１１４の上部の正面側に設けられ、テンション皿機構部１８１と、テンション制御部１８５とを有している。
【０１１７】
このテンション皿機構部１８１は、一対のテンション皿を回転自在に支持するものであり、図２２に示すように、テンション皿群１８２と、テンション皿群１８２を支持する支持部１８４とを有している。
【０１１８】
テンション皿群１８２は、テンション皿１８２ａとテンション皿１８２ｂとが互いに対向して設けられ、一対のテンション皿１８２ａ、１８２ｂ間に上糸を挟むことができるようになっている。テンション皿１８２ａ、１８２ｂの構成は、実施例１におけるテンション皿１３２ａ、１３２ｂと同様であるので、詳しい説明を省略する。
【０１１９】
また、支持部１８４は、正面側に頭部１８４ｂが形成された軸部１８４ａと、頭部１８４ｂとの間でテンション皿群１８２が前後方向に移動するのを規制するリング状の規制部１８４ｃとを有し、テンション皿群１８２は、軸部１８４ａに回転可能に軸支されている。
【０１２０】
また、テンション制御部１８５は、一対の板状部を対向させて、一対の板状部間の間隔が正面側から背面側にいくほど狭くなる構成となっていて、略Ｌ字板状部１８６と略Ｌ字板状部１８８とから構成されている。この略Ｌ字板状部１８６は、方形状の板状部１８６ａと方形状の板状部１８６ｂとを有し、板状部１８６ａと板状部１８６ｂとが略直角（厳密には、直角よりも小さい角度）をなしている。同様に、略Ｌ字状部１８８は、方形状の板状部１８８ａと方形状の板状部１８８ｂとを有し、板状部１８８ａと板状部１８８ｂとが略直角（厳密には、直角よりも小さい角度）をなしている。板状部１８６ａの背面側の位置には、ネジ部１８９ａを挿通するための穴部１８６ａ−１が設けられ、板状部１８８ａの背面側の位置（穴部１８６ａ−１と対応する位置）にも、ネジ部１８９ａを挿通するための穴部（図示せず）が設けられている。
【０１２１】
また、板状部１８６ｂには、針棒ケース１１４に取り付けるためのネジ部１９０ａを挿通するための穴部１８６ｂ−１が設けられ、板状部１８８ｂには、針棒ケース１１４に取り付けるためのネジ部１９１ａを挿通するための穴部１８８ｂ−１が設けられている。
【０１２２】
略Ｌ字状部１８６と略Ｌ字状部１８８とを板状部１８６ｂと板状部１８８ｂとを外側にして対向させて、ネジ部１８９ａを穴部１８６ａ−１等に挿通して、ボルト１８９ｂにネジ部１８９ａを通して一体とし、さらに、ネジ部１９０ａとボルト１９０ｂにより板状部１８６ｂを針棒ケース１１４に取り付けるとともに、ネジ部１９１ａとボルト１９１ｂにより板状部１８８ｂを針棒ケース１１４に取り付けることにより、板状部１８６ａと板状部１８８ａ間の隙間が、正面側から背面側にいくほど狭く形成される。これにより、上糸１２２を板状部１８６ａと板状部１８８ａ間に通すことにより、天秤２２ａが下死点側にある場合には、上糸１２２にはテンションが掛からず、天秤２２ａが上死点側にある場合に板状部１８６ａ、１８８ａ間の隙間が狭くなって、上糸１２２にテンションが掛かり、天秤２２ａが上死点側に近いほど板状部１８６ａ、１８８ａ間の隙間が狭くなってテンションが大きくなる。具体的には、図１９における特定期間において上糸１２２の引き出しができないように板状部１８６ａ、１８８ａ間の隙間が設定されていて、特定期間は図１９によると約７０度（天秤上死点）〜約１８０度（針棒下死点）の範囲であり、天秤２２ａの上死点は約７０度の位置であるので、天秤２２ａが上死点となる位置を挟んで約１１０度の範囲（約３２０度〜約１８０度）の範囲にある場合に、上糸１２２の引き出しができないように板状部１８６ａ、１８８ａ間の隙間が調整されている。
【０１２３】
なお、特定期間を天秤上死点から針棒下死点までの区間の一部とする場合には、その一部の区間において上糸１２２の引き出しができないように板状部１８６ａ、１８８ａ間の隙間を調整する。つまり、図１９における特定期間の一部における針棒の最下点の位置をα度とした場合に、天秤上死点の位置の角度とα度の間の範囲を天秤上死点の位置を中心として前側と後ろ側の区間にわたって上糸１２２の引き出しができないようにする。例えばα度を１４０度の位置とした場合には、天秤上死点を７０度として、０度〜１４０度の範囲において上糸１２２の引き出しができないようにする。
【０１２４】
本実施例においては、天秤２２ａが前後方向に揺動することから、板状部１８６ａ、１８８ａ間の隙間を背面側にいくほど小さくすることにより、天秤２２ａが上死点に近い側（背面側）にある場合には、上糸１２２が板状部１８６ａ、１８８ａに挟まれて引き出し不能に構成できるのである。
【０１２５】
なお、このテンション制御部１８５は、針棒ごとに設けられていて、針棒ケース１１４には、複数の針棒に応じて複数のテンション制御部１８５が設けられている。
【０１２６】
上記以外の構成及び作用は、上記実施例１と同様であるの詳しい説明を省略する。なお、実施例１と同様に、天秤については、特定期間においてトルク制御を行なうので、上糸に対するテンションの大きさを制御することができる。また、針棒等の天秤以外の機械要素については、上記通常制御、すなわち、モータ角度とモータ速度とモータトルクに基づく制御を行ない、また、天秤については、非特定期間では上記通常制御を行い、特定期間ではトルク制御を行なうので、モータの回転速度の変化や回転方向の変化が頻繁になっても応答性に支障がないものとすることができる。
【０１２７】
本実施例においては、上糸テンション付与機構部１８０により実施例１における上糸テンション付与機構部１３０と同様の機能を果たすことができ、簡単な構成で特定期間における上糸１２２へのテンション付与を行なうことができる。
【０１２８】
なお、実施例１とは異なり、針棒ケース１１４には、ローラ１７０ｂは設けられていない。
【実施例３】
【０１２９】
次に、実施例３の刺繍用ミシンについて説明する。実施例３の刺繍用ミシン５−３は、上記実施例１の刺繍用ミシン５−１と略同様の構成であるが、天秤の構成が異なるとともに、実施例１における上糸テンション付与機構部１３０が設けられていない点が異なる。
【０１３０】
すなわち、刺繍用ミシン５−３は、図２５〜図２８に示すように構成され、刺繍ヘッド１０−１〜１０−ｎと、釜２２ｄと、縫製枠（保持枠、刺繍枠としてもよい）２２ｅと、釜用モータ３２ｄと、枠駆動用モータ３２ｅと、演算装置５０と、記憶装置６０とを有している。
【０１３１】
ここで、刺繍ヘッド１０−１〜１０−ｎの構成は、実施例１における刺繍ヘッド１０−１〜１０−ｎと略同様の構成であり、各刺繍用ヘッドは、機械要素群２０と、制御装置３０と、ケース部１１０と、巻き糸１２０と、を有している。
【０１３２】
この機械要素群２０は、天秤２００と、針棒２２ｂと、布押え２２ｃとを有し、天秤２００の構成が実施例１における天秤２２ａと異なる。
【０１３３】
ここで、天秤２００は、図２６〜図２９に示すように、略半円状の板状を呈し、上糸１２２が当接する溝部がその周囲に設けられている。
【０１３４】
すなわち、天秤２００の詳細を図２８、図２９を使用して説明すると、天秤２００は、全体に略半円状で半円状の直線状部の中央が小さな半円状に突出した形状の板状を呈し、本体部２０２と筒状部２２０とを有している。つまり、天秤２００における円筒状の筒状部２２０以外の部分が本体部２０２となり、本体部２０２の形状としては、側面視（図２８におけるＸ１側又はＸ２側から見た状態（図２８では、天秤２００が針棒ケース１１４に取り付けられた状態を考慮して、その平面が形成されている側（Ｘ１側、Ｘ２側）を側面とし、筒状部２００が設けられている側（Ｙ１）を正面側とする））では、半円状の直線部分の中央に半円状の凹部が形成されたものとなる。
【０１３５】
そして、この本体部２０２の周囲には、溝部２１０が形成されている。この溝部２１０は、図２９に示すように、断面略Ｖ字状の溝部であり、本体部２０２における円弧状の外周に沿って円弧状に形成された溝部（第１通路）２１０ａと、本体部２０２における略直線状の外周に沿って直線状に形成された溝部（第２通路）２１０ｃと、溝部２１０ａと溝部２１０ｃの一対の接続部分のうち下側（Ｚ１側）の接続部分に形成された円弧状の溝部（第３通路）２１０ｂとを有しており、溝部２１０ａ、溝部２１０ｃはともに断面が略直角の溝部であり、溝部２１０ｂも図示されていないが同様に断面が略直角の溝部となっている。
【０１３６】
なお、溝部２１０ａは、本体部２０２の周方向の端部から断面略Ｖ字状に形成されているが、溝部２１０ｂや溝部２１０ｃにおいては、本体部２０２の周方向の端部から溝部の底部までの深さが溝部２１０ａに比べて深いので、断面略Ｖ字状の溝部の手前側（周方向の端部側）は断面略四角形状に形成され、その両側面側には板状部２１２が形成されている。また、溝部２１０ｃについては、筒状部２２０の箇所では、溝部２１０ｃが筒状部２２０に塞がれた状態となるので、図２９の（ａ）Ｐ−Ｐ断面図に示すように、溝部２１０ｃは開口部の状態となっている。
【０１３７】
また、筒状部２２０は、本体部２０２の正面側の凹部の位置に本体部２０２と一体に形成されていて、略円筒状に形成され、内側に略円柱状の貫通穴２２２が形成されている。すなわち、貫通穴２２２は、円柱状の貫通穴本体２２２ａと、貫通穴本体２２２ａの内周面の相対する位置に形成された略コ字状の縦断面を有する係合溝２２２ｂ、２２２ｃとを有した形状を呈している。つまり、貫通穴２２２には、天秤用モータ３２ａの軸部（出力軸）３２ａ−１が挿通されるが、この軸部３２ａ−１には、図２７に示すように、一対の突部３３ａ、３３ｂが設けられ、この突部３３ａ、３３ｂの一方が係合溝２２２ｂ、２２２ｃの一方に挿脱可能に係合し、この突部３３ａ、３３ｂの他方が係合溝２２２ｂ、２２２ｃの他方に挿脱可能に係合するようになっている。この突部３３ａ、３３ｂの軸部３２ａ−１の軸線方向（Ｘ１−Ｘ２方向）の長さは、１つの天秤２００の同方向の幅以下に形成されている。これにより、針棒ケース１１４が左右方向にスライドすることにより、突部３３ａ、３３ｂが係合溝２２２ｂ、２２２ｃに嵌合した１つの天秤２００が、軸部３２ａ−１の回転に伴い回転するようになっている。なお、天秤用モータ３２ａは、アーム１１２側に設けられていて、針棒ケース１１４には設けられていない。また、天秤２００は、針棒ケース１１４に設けられた規制部材（図示せず）によって左右方向には移動しないように構成されている。この規制部材としては、天秤２００の左右方向の両側に接することにより左右方向への移動を規制するものが考えられる。
【０１３８】
以上のように溝部２１０が形成されることにより、溝部２１０に沿って上糸１２２が引き出されることになる。
【０１３９】
機械要素群２０における天秤２００以外の構成は、実施例１と同様であるので詳しい説明を省略する。
【０１４０】
刺繍ヘッド１０−１〜１０−ｎにおいては、図２６に示すように、実施例１の天秤２２ａの代わりに天秤２００がケース１１０に設けられ、図３０（ａ）に示すように、天秤２００は、溝部２１０ｃが垂直方向になった状態では、巻き糸１２０から引き出された上糸１２２が溝部２１０ｃに沿って垂下し、特に、該上糸１２２が溝部２１０ｃと筒状部２２０間を通るように設けられている。なお、天秤２００においては、図３０（ａ）に示すように、溝部２１０ｃが垂直方向になった状態が下死点となり、図３０（ｃ）に示すように、溝部２１０ｂが上方を向いた状態（下死点に対して１５０〜１７０度回転した状態）が上死点となる。
【０１４１】
また、実施例１の場合とは異なり、天秤２００の上方には上糸テンション付与機構部１３０は設けられていない。これは、天秤２００により上糸テンション付与機構１３０と同様の作用を果たすことができるためである。
【０１４２】
また、ケース部１１０には、各所に上糸１２２の引き出しを円滑とするためのローラ部が設けられていて、アーム１１２の上端における巻き糸１２０の正面側には、ローラ１７０ａが設けられ、針棒ケース１１４における天秤２００の上方にはローラ１７０ｂが設けられ、このローラ１７０ｂによりローラ１７０ａからの上糸１２２が垂直に天秤２００に導かれる。また、針棒ケース１１４における天秤２００と針棒２２ｂの間には、ローラ１７０ｃが設けられている。なお、ローラ１７０ｂ、１７０ｃは、天秤２００が図３０（ａ）に示す状態の場合には、上方から垂下した上糸１２２がそのまま垂下した状態で針棒２２ｂに至るように配設されていて、天秤２００が図３０（ａ）の状態の場合には、上方から垂下した上糸１２２がローラ１７０ｂやローラ１７０ｃにより折れ曲がることがない。
【０１４３】
また、制御装置３０と、釜２２ｄと、縫製枠２２ｅと、釜用モータ３２ｄと、枠駆動用モータ３２ｅと、演算装置５０と、記憶装置６０の構成は実施例１と同様であるので、詳しい説明を省略する。
【０１４４】
なお、実施例１と異なり、上糸テンション付与機構部１３０が設けられていないので、制御装置３０における制御回路４０は、上糸テンション付与機構部１３０の動作を制御する機能は有していない。
【０１４５】
実施例３の刺繍用ミシン５−３の動作は、上記実施例１の刺繍用ミシン５−１と略同様であり、天秤２００以外の機械要素（針棒、布押え、釜等）については、図１４、図１５に示すフローチャートに従い制御され、天秤２００については、図１４、図１５のフローチャートにおけるステップＳ２１〜Ｓ２５までの工程と、図１６に示すフローチャートに従い制御される。また、天秤２００以外の機械要素については、図１７に示す機能ブロック図が適用され、天秤２００については、図１８に示す機能ブロック図が適用される。
【０１４６】
また、実施例１の場合と同様に、天秤２００が特定期間においてはトルク制御を行い、非特定期間においては上記通常制御を行なう。なお、特定期間とは、実施例１の場合と同様に、天秤２００の上死点から針棒２２ｂの下死点までの期間であるが、天秤２００の上死点から針棒２２ｂの下死点までの区間における一部の期間を特定期間としてもよい。
【０１４７】
天秤と針棒と釜の１ステッチ分の期間のモーションダイヤグラムと、１ステッチにおける上糸消費量を示す一例としては、実施例１と同様に図１９に示すものが挙げられ、また、１ステッチ分の期間の動作を模式的に示す図２０も実施例３に適用される。
【０１４８】
天秤２００の具体的な動作を図３０、図３１を使用して説明すると、釜２２ｄがほぼ下死点にある状態では、天秤２００が図３０（ａ）に示すように下死点にあり、天秤２００が下死点にある場合には、溝部２１０ｃは鉛直方向に垂下した上糸１２２と略平行となる。すると、上糸１２２が溝部２１０にほとんど接触せず、上糸１２２は溝部２１０によりテンションが掛からないので、釜２２ｄが上糸１２２を引き込む際に上糸１２２を支障なく引き出すことができる。この図３０（ａ）の状態は、実施例１における図２０（ａ）の状態に対応しているといえる。図３０（ａ）の状態においては、非特定期間であるので上記通常制御が行われる。
【０１４９】
また、釜２２ｄから上糸１２２が外れて針棒２２ｂ及び天秤２２ａにより上糸１２２を積極的に上方に引き上げる状態では、図３０（ｂ）に示すように、天秤２００の下端が正面側に回転し、これにより、上糸１２２が、筒状部２２０の外周面と溝部２１０の一部（特に、溝部２１０ｂ）に接触した状態となっている。図３０（ｂ）は、図１９における３３０度当たりの様子を示していて、実施例１の図２０（ｂ）に対応している。
【０１５０】
また、針棒２２ｂが上死点から下降しているとともに、天秤２２ａが上死点にある状態では、図３０（ｃ）に示す状態となり、上糸１２２は、筒状部２２０の外周面と溝部２１０の一部（特に、溝部２１０ｂと溝部２１０ａ）に接触した状態となっている。図３０（ｃ）は、図１９における７０度当たりの様子を示しており、実施例１の図２０（ｃ）に対応している。天秤２００が上死点にあるので、ここから特定期間になり、トルク制御に切り換えられる。天秤２００が上死点の位置では、上糸１２２は、筒状部２２０の周面と溝部２１０ｂと溝部２１０ａに沿って接することから、上糸１２２を引き上げる構造となっていて、刺繍用ミシンにおける天秤として機能させることができる。
【０１５１】
また、天秤２００が下死点に向けて回転中であるとともに、針棒２２ｂが下降中においては、図３１（ｄ）に示す状態となり、上糸１２２は、筒状部２２０の外周面と溝部２１０の一部（特に、溝部２１０ｂと溝部２１０ａ）に接触した状態となっている。図３１（ｄ）は、図１９における１１０度当たりの様子を示しており、実施例１の図２０（ｄ）に対応している。この場合には特定期間にあるので、上記のようにトルク制御が行われる。
【０１５２】
また、縫い針２２ｂ−１が加工布Ｎに挿針して、針棒２２ｂが下死点に到達する直前の状態では、図３１（ｅ）に示す状態となり、上糸１２２は、筒状部２２０の外周面と溝部２１０の一部（特に、溝部２１０ｂと溝部２１０ａ）に接触した状態となっている。図３１（ｅ）は、図１９における１７０度当たりの様子を示しており、実施例１の図２０（ｅ）に対応している。この場合には特定期間にあるので、上記のようにトルク制御が行われる。その後、針棒２２ｂが下死点になると、特定期間は終了し、トルク制御から通常制御に切り換えられる。
【０１５３】
また、天秤２００が下死点に近くなると、図３１（ｆ）に示す状態となり、上糸１２２は、筒状部２２０の外周面と溝部２１０の一部（特に、溝部２１０ｂ）に接触した状態となっている。図３１（ｆ）は、図１９における２５０度当たりの様子を示している。
【０１５４】
上記のように、特定期間においては、図３０（ｃ）、図３１（ｄ）、図３１（ｅ）に示すように、上糸１２２において天秤２００の溝部２１０に接する長さが長くなっていて、上糸１２２に対してテンションを付加することができ、上糸１２２の引き出しを規制することができ、実施例１において上糸テンション付与機構部１３０と同様の機能を果たすことができる。
【０１５５】
本実施例においては、図２０（ｄ）から（ｅ）に示すように、縫い針２２ｂ−１が加工布Ｎに挿針することにより、縫い動作中のステッチＷ１とステッチＷ１の直前のステッチＷ２間における上糸１２２と下糸１２４の係止部分１２５を締めるのであるが、その際には、特定期間として天秤をトルク制御を行なうので、上糸に対するテンションの大きさを制御することができる。これにより、例えば、上記特定期間における天秤に付与されるトルクを大きくすることにより、上糸に付与されるテンションを大きくして固い仕上げの刺繍にすることができ、一方、上記特定期間における天秤に付与されるトルクを小さくすることにより、上糸に付与されるテンションを小さくして柔らかい仕上げの刺繍にしたりすることができる。
【０１５６】
また、特定期間においては、上糸１２２において天秤２００の溝部２１０に接する長さが長くなり、上糸１２２に対してテンションを付加することができ、上糸１２２の引き出しを規制することができ、実施例１において上糸テンション付与機構部１３０と同様の機能を果たすことができことから、針棒２２ｂと天秤２００が下降する際に必要以上に上糸１２２が繰り出されることがなく、天秤をトルク制御することによる上糸へ付与されるテンションの制御の支障になることがない。
【０１５７】
また、本実施例の刺繍用ミシンにおいては、上記のように、針棒等の天秤以外の機械要素については、上記通常制御、すなわち、モータ角度とモータ速度とモータトルクに基づく制御を行ない、また、天秤については、非特定期間では上記通常制御を行い、特定期間ではトルク制御を行なうので、モータの回転速度の変化や回転方向の変化が頻繁になっても応答性に支障がないものとすることができる。
【０１５８】
なお、天秤２００の代わりに、図３２〜図３４に示す天秤３００を用いてもよい。この天秤３００は、天秤２００と略同様の構成であるが、天秤の円弧状の周縁部を折曲された板状部３１０ａ、３１０ｂを交互に配設することにより上糸への摩擦力を向上させたものである。
【０１５９】
すなわち、天秤３００は、本体部３０２と、筒状部３２０とを有し、本体部３０２は、基端部３０４と、扇状部３０６ａ、３０６ｂと、フレーム部３０８ａ、３０８ｂと、折曲板状部３１０ａ、３１０ｂと、円柱状部３１２とを有している。
【０１６０】
ここで、基端部３０４は、半円状の板状の一部に筒状部３２０を設けるための凹部を有する形状を呈している。また、基端部３０４の正面側（Ｙ１側）には、Ｖ字状の溝部３０４ａが形成されていて、筒状部３２０の位置では穴状になっている。
【０１６１】
扇状部３０６ａは、基端部３０４の正面視右側（Ｘ２側）の端部の上方と下方に連設された板状部材で、その正面側（Ｙ１側）の辺部は、基端部３０４の正面側の面の延長線上にある。また、扇状部３０６ｂは、扇状部３０６ａと対称に形成され、基端部３０４の正面視左側（Ｘ１側）の端部の上方と下方に連設された板状部材で、その正面側（Ｙ１側）の辺部は、基端部３０４の正面側の面の延長線上にある。
【０１６２】
また、フレーム部３０８ａは、細長板状部材を円弧状に形成したものであり、一対の扇状部３０６ａ間に設けられている。また、同様に、フレーム部３０８ｂは、細長板状部材を円弧状に形成したものであり、一対の扇状部３０６ｂ間に設けられている。フレーム部３０８ａとフレーム部３０８ｂは、図３３に示すように、外側にいくに従い互いの距離が離れるように傾斜して設けられている。
【０１６３】
また、折曲板状部３１０ａは、基端部３０４の円弧状の周縁における正面視右側の端部から連設され、基端部３０４から連設された平板部３１０ａ−１と該平板部３１０ａ−１の端部から連設された平板部３１０ａ−２とを有している。平板部３１０ａ−１は正面視左側（Ｘ１側）に傾斜し、平板部３１０ａ−２は正面視右側（Ｘ２側）に傾斜して形成されている。また、平板部３１０ａ−２の平板部３１０ａ−１と反対側の端部は、フレーム部３０８ａに接続されている。また、折曲板状部３１０ｂは、基端部３０４の円弧状の周縁における正面視左側の端部から連設され、基端部３０４から連設された平板部３１０ｂ−１と該平板部３１０ｂ−１の端部から連設された平板部３１０ｂ−２とを有している。平板部３１０ｂ−１は正面視右側（Ｘ２側）に傾斜し、平板部３１０ｂ−２は正面視左側（Ｘ１側）に傾斜して形成されている。また、平板部３１０ｂ−２の平板部３１０ｂ−１と反対側の端部は、フレーム部３０８ｂに接続されている。折曲板状部３１０ａと折曲板状部３１０ｂとは、基端部３０４の周縁に沿って交互に配設されている。
【０１６４】
なお、折曲板状部３１０ａにおける平板部３１０ａ−１と平板部３１０ａ−２の境界位置は、折曲板状部３１０ｂにおける平板部３１０ｂ−１と平板部３１０ｂ−２の境界位置よりもＸ１側にあり、図３３に示すように、平板部３１０ａ−２と平板部３１０ｂ−２とは互いに交差するようになっている。これにより、平板部３１０ａ−２と平板部３１０ｂ−２により溝部Ｍが形成され、この溝部Ｍに上糸を沿わせることにより上糸に摩擦力を与えることが可能となる。
【０１６５】
また、円柱状部３１２は、下側（Ｚ１側）に設けられた扇状部３０６ａと扇状部３０６ｂ間に設けられていて、上糸を湾曲状に沿わせるためのものである。この円柱状部３１２は、上記円弧状の溝部２１０ｂと同様の機能を果たす。
【０１６６】
また、筒状部３２０は、基端部３０４の正面側の凹部の位置に基端部３０４と一体に形成されていて、略円筒状に形成され、内側に略円柱状の貫通穴３２２が形成されている。この貫通穴３２２の構成は、上記貫通穴２２２と同様であり、円柱状の貫通穴本体３２２ａと、貫通穴本体３２２ａの内周面の相対する位置に形成された略コ字状の縦断面を有する係合溝３２２ｂ、３２２ｃとを有している。
【０１６７】
上記構成の天秤３００の作用・効果は上記天秤２００の作用・効果と同様であるので、詳しい説明を省略する。なお、天秤３００においては、折曲板状部３１０ａと折曲板状部３１０ｂとが交互に配設されることによって上糸との摩擦力を大きくすることができ、この折曲板状部３１０ａ、３１０ｂが形成された領域に上糸がある場合に上糸へのテンションを大きくすることができる。
【符号の説明】
【０１６８】
５−１、５−２、５−３  刺繍用ミシン
１０−１〜１０−ｎ  刺繍ヘッド
２０  機械要素群
２２ａ、２００、３００  天秤
２２ｂ  針棒
２２ｃ  布押え
２２ｄ  釜
２２ｅ  縫製枠
２４  天秤アーム部
２６  天秤先端部
３０  制御装置
３２ａ  天秤用モータ
３２ｂ  針棒用モータ
３２ｃ  布押え用モータ
３２ｄ  釜用モータ
３２ｅ  枠駆動用モータ
４０  制御回路
４２  ＣＰＵ
４４  ＰＷＭ回路
４６  電流センサ
５０  演算装置
６０  記憶装置
１００  フレーム
１１０  ケース部
１１２  アーム
１１４  針棒ケース
１２０  巻き糸
１２２  上糸
１３０、１１３０、１８０  上糸テンション付与機構部
１３１、１１３１  上糸テンション付与機構本体
１３２、１８２、１１３２  テンション皿群
１３６、１８４、１１３６  支持部
１３８  バネ部
１４０、１１４０  駆動軸
１４２、１１４２  ソレノイド
１８１  テンション皿機構部
１８５  テンション制御部
１８６、１８８  略Ｌ字板状部
１８６ａ、１８６ｂ、１８８ａ、１８８ｂ  板状部
２００、３００  天秤
２０２  本体部
２２０  筒状部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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