(57)【要約】【課題】下糸張力の検出を精度良く行う。【解決手段】縫い針２の上下動経路上に片持ち状態で針板９０に支持された第一の測定子２０と、これに隣接して片持ち状態で針板に支持された第二の測定子３０と、各測定子に設けられた第一及び第二の撓み荷重検出手段５１，５２とを備え、第一の測定子を下糸に接触するように設け、第二の測定子を下糸に接触しないように設け、第二の測定子を、第一の測定子と固有振動数が等しくなるように同一形状且つ同一支持構造とし、第一の撓み荷重検出手段の検出結果から第二の撓み荷重検出手段の検出結果を減じて下糸の張力を算出する張力算出手段７０を備えている。【選択図】図１
2010201109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミシンの下糸張力を検出する下糸張力検出装置において、
縫い針の上下動経路上に片持ち状態で針板又はミシンフレームに支持された第一の測定子と、
前記第一の測定子に隣接して片持ち状態で針板又はミシンフレームに支持された第二の測定子と、
前記各測定子に設けられ、それぞれの撓み荷重を検出する第一及び第二の撓み荷重検出手段とを備え、
前記第一の測定子を下糸に接触するように設けると共に前記第二の測定子を下糸に接触しないように設け、
前記第二の測定子は、前記第一の測定子と固有振動数が等しくなるように同一形状且つ同一支持構造とされ、
前記第一の撓み荷重検出手段の検出結果から前記第二の撓み荷重検出手段の検出結果を減じて下糸の張力を算出する張力算出手段を備えることを特徴とするミシンの下糸張力検出装置。
【請求項２】
前記第一の測定子に、下糸が挿通される貫通穴を設け、
前記第二の測定子に同一の貫通穴を設けたことを特徴とする請求項１記載のミシンの下糸張力検出装置。
【請求項３】
前記縫い針が通過する針板の開口部の周縁に設けられ、被縫製物を介して針落ちの際に受ける押圧力により撓みを生じる撓み構造部と、
前記撓み構造部の撓み荷重を検出する第三の撓み荷重検出手段とを備え、
前記張力算出手段は、前記第一の撓み荷重検出手段の検出結果から前記第三の撓み荷重検出手段の検出結果をも減じて下糸の張力を算出することを特徴とする請求項１又は２記載のミシンの下糸張力検出装置。
【請求項４】
前記各撓み荷重検出手段は、歪みゲージ、圧電素子、静電容量センサ、磁気センサ、超音波センサ又は光学式センサのいずれかとすることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のミシンの下糸張力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下糸を用いるミシンの下糸張力検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は従来の下糸張力検出装置としての下糸張力センサ１００の一例を示している。この下糸張力センサ１００は、厚く形成された基端部側がミシンの針板１０１の裏側に固定された片持ち梁状の金属板１０２の自由端側に下糸挿通穴１０３を形成すると共に、金属板１０２の下面に歪ゲージ１０４を貼り付けて構成されている。下糸１０５は、金属板１０２と接触するように下糸挿通穴１０３に通され、下糸１０５の張力によって生じる金属板１０２の歪が歪ゲージ１０４の抵抗値変化として検出されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図７は従来の下糸張力検出装置としての下糸張力センサの他の例を示している。この下糸張力センサ２００は、針板２１０の下面と外釜２１１との間に図示しないミシンベッドにその一端が固定された片持ち梁構成の検出部材２０１を備えている。この検出部材２０１は、外釜２１１の回転面とほぼ平行に設置された平行部２０２と、その平行部２０２に対して下糸２１２の経路側に屈曲した屈曲部２０３と有し、当該屈曲部２０３が下糸２１２に常に接触するように設置されている。また、平行部２０２には、圧電素子２０４が固着されており、ミシン主軸２１３の回転角度に対応して上糸２１４及び下糸２１２のうち少なくとも一方の張力を検出するようになっている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
図８は下糸張力検出装置ではないが、下糸張力検出が可能な貫通抵抗特性測定装置３００の例を示している。この貫通抵抗特性測定装置３００は、針が縫製物を貫通する際の針貫通抵抗を測定することで、縫製条件の設定に必要な布の厚さ、種類、重合状態、密度、復元性などの特性データを得る事を目的としている。
貫通抵抗特性測定装置３００は、測定子３０１が針板３１０に片持ち支持されており、測定子３０１の基部３０２は、測定子固定ねじ３０３による針板３１０の下面側に固定され、当該基部３０２を支点として揺動端部３０４側が上下方向に変位可能に構成されている。測定子３０１の板ばね部３０５の下面には、測定子３０１の板ばね部３０５を歪ませる力を検出するための歪みゲージ３０６が固着されている。この歪みゲージ３０６は、ミシンの所定位置に配置されているミシンの制御をつかさどる制御部３０７に電気的に接続されており、歪みゲージ３０６で検出した測定子３０１の板ばね部３０５を歪ませる力を制御部３０７に送出できるようになっている（例えば、特許文献３参照）。
この貫通抵抗特性測定装置３００の測定子３０１には、その揺動端部３０４に縫い針の挿通穴３０８が形成されており、針下降時において縫製物が揺動端部３０４を押圧し、その際の歪みを検出することで貫通抵抗特性を測定している。そして、貫通抵抗特性測定装置３００は、上記構造により測定子３０１の挿通穴３０８に下糸が挿通されることから、針上昇時には測定子３０１に下糸からその張力に応じた力が付与されるので、その際の歪みゲージ３０６の出力を測定することで、下糸張力測定装置に転用することが可能となっている。
【０００５】
図９は下糸張力検出装置ではないが、下糸張力検出が可能な異常張力検出装置４００の例を示している。この異常張力検出装置４００は、布地の厚み、布質、縫いの粗密など、縫製上の糸調子を左右する要素を一括して情報として入手できる自動糸調子付与装置を提供することを目的としたものである。
異常張力検出装置４００は、針板４１０の下面に基端部が固定された弾性を備えた片持ち梁４０１を備え、その先端部には、針板４１０に設けられた貫通孔４１１に上下動可能に挿通される布支持体としての糸道４０２が一体に固定されている。
そして、糸道４０２は、針４１２が加工布Ｎを貫通する時以外の影響を受け難くするため、その上端面が前記針板４１０の上端面に対して同一面または若干下方に位置した状態で配置されると共に、上下に貫通する孔４０３が形成され、前記針４１２が貫通可能になっている。前記片持ち梁４０１の基端部下面には移動量検出体としての歪みゲージ４０４が固定されている（例えば、特許文献４参照）。
上記片持ち梁４０１、糸道４０２及び歪みゲージ４０４とから圧力センサ４０５が構成されている。この圧力センサ４０５は針４１２が加工布Ｎを貫通するときに抵抗力を生ずるが、針４１２がさらに下方へ移動して糸道４０２に貫通した時に前記抵抗力は加工布Ｎを媒介として糸道４０２に伝播され同糸道４０２は下方へ移動する。この時、糸道４０２に伝播された力は片持ち梁４０１には曲げモーメントとして働き、片持ち梁４０１は自身の弾性力に抗して下方へ移動される。すると、歪みゲージ４０４がその片持ち梁４０１の移動量に基づいて電位変動が生じる事により検出信号を出力するようになっている。
かかる異常張力検出装置４００も糸道４０２の孔４０３に下糸が挿通されることから、針上昇時には片持ち梁４０１に下糸からその張力に応じた力が付与されるので、その際の歪みゲージ４０４の出力を測定することで、下糸張力測定装置に転用することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４０７９９６号公報
【特許文献２】特開平１１−０５７２６５号公報
【特許文献３】特開平１５−３８８７３号公報
【特許文献４】特開昭６２−１２０８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記各従来技術は、いずれも下糸張力の測定に際し、ミシンの振動の影響を受け、精度良く下糸張力の検出を行うことができないという問題があった。
さらに、下糸張力センサ１００では、縫製時に下糸が金属板１０２の下糸挿通穴１０３の内周面に接触することとなるが、金属板１０２が薄いので内周面における接触範囲が短くなる結果、下糸との摩擦力が小さくなり、検出される撓み量が非常に小さくなるので、ノイズに埋もれ易くなってしまって低い張力が精度良く検出できないという問題があった。
【０００８】
また、下糸張力センサ２００では、検出部材２０１が棒状であるため、縫製中に検出部材２０１の長手方向に沿って下糸が移動してしまい、支点から下糸の接触位置までの距離が変わってしまい、これにより検出される下糸張力が変動して、精度良く検出することができないという問題があった。
【０００９】
また、貫通抵抗特性測定装置３００や異常張力検出装置４００の場合には、もともとの検出対象である針貫通時の荷重による影響が大きく、その結果、下糸張力の検出を精度良く行うことができないという問題があった。
本発明は、下糸張力の検出を精度良く行うことをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明は、ミシンの下糸張力を検出する下糸張力検出装置において、縫い針の上下動経路上に片持ち状態で針板又はミシンフレームに支持された第一の測定子と、前記第一の測定子に隣接して片持ち状態で針板又はミシンフレームに支持された第二の測定子と、前記各測定子に設けられ、それぞれの撓み荷重を検出する第一及び第二の撓み荷重検出手段とを備え、前記第一の測定子を下糸に接触するように設けると共に前記第二の測定子を下糸に接触しないように設け、前記第二の測定子は、前記第一の測定子と固有振動数が等しくなるように同一形状且つ同一支持構造とされ、前記第一の撓み荷重検出手段の検出結果から前記第二の撓み荷重検出手段の検出結果を減じて下糸の張力を算出する張力算出手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記第一の測定子に下糸が挿通される貫通穴を設け、前記第二の測定子に同一の貫通穴を設けたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記縫い針が通過する針板の開口部の周縁に設けられ、被縫製物を介して針落ちの際に受ける押圧荷重により撓みを生じる撓み構造部と、前記撓み構造部の撓み荷重を検出する第三の撓み荷重検出手段とを備え、前記張力算出手段は、前記第一の撓み荷重検出手段の検出結果から前記第三の撓み荷重検出手段の検出結果をも減じて下糸の張力を算出することを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記各撓み荷重検出手段は、歪みゲージ、圧電素子、静電容量センサ、磁気センサ、超音波センサ又は光学式センサのいずれかとすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の発明は、第一の測定子が下糸と接するので、縫製中の下糸の張力に応じて撓みを生じ、その際の撓みを第一の撓み荷重検出手段により検出することができる。撓みと荷重とは互いに一定の対応関係にあるので、撓み量から第一の測定子の受けている荷重を求めることができる。
一方、第二の測定子は、第一の測定子と同一構造であって同じように片持ち構造であることから、ミシンの縫製中には、これらの測定子は同じような振動を生じることとなる。
従って、張力算出手段は、第一の撓み荷重検出手段から第二の撓み荷重検出手段の検出結果を減算することにより、振動の影響を除いた下糸張力を得ることが可能となる。これにより、高精度の下糸張力の検出が可能となる。
また、振動の影響を排除できるので、張力が低い場合であっても振動に埋もれずに精度良く検出することが可能となる。
なお、張力算出手段による減算は、各撓み荷重検出手段の直接的な出力同士を減じても良いし、各出力から求まる撓み量を減算しても良いし、各出力から求まる荷重を減算しても良い。つまり、各撓み荷重検出手段の出力が同次元で変換されていれば、いずれの処理段階で減算を行っても良い。
なお、第一の測定子と第二の測定子とは同一素材とすることがより望ましい。
【００１５】
請求項２記載の発明は、第一の測定子に下糸が挿通される貫通穴を設けたので、下糸が第一の測定子に沿って移動することを防止することが可能となる。さらに、第二の測定子に同一の貫通穴を設けたので、各測定子の固有振動数をより等しくすることが可能となる。
これらにより、さらなる高精度の下糸張力の検出が可能となる。
なお、「同一の貫通穴」とは、同一の寸法、形状、配置であることを意味するものである。
【００１６】
請求項３記載の発明は、被縫製物を介して針落ちの際に受ける押圧力により撓みを生じる撓み構造部に第三の撓み荷重検出手段を設けたので、針落ちにおける撓み荷重を求めることが可能となる。
このため、第一の測定子が被縫製物を介して針落ちの際に押圧力を受ける場合に、第三の撓み荷重検出手段による検出結果を減じることにより、縫い針の下降による布を介して押圧される押圧荷重の影響を排除することができ、さらなる高精度の下糸張力の検出が可能となる。
なお、各減算の際には、相互の検出結果の次元（荷重）を等しく揃えることを前提とする。
【００１７】
請求項４記載の発明は、各撓み荷重検出手段を、歪みゲージ、圧電素子、静電容量センサ、磁気センサ、超音波センサ又は光学式センサのいずれかとしたので、各センサの特性に応じた検出結果を得ることが可能となる。
また、いずれのセンサも広く流通するものであることから、装置の生産性の向上を図ることが可能となる。
なお、第一から第三の撓み荷重検出手段は、センサの種類を均一なものとすることが望ましい。これにより、張力算出手段の処理や回路構成の簡略化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ミシンの下糸張力検出装置の分解斜視図である。
【図２】下糸張力検出装置の要部の斜視図である。
【図３】下糸張力検出装置の平面図である。
【図４】下糸張力検出装置の側面視の断面図であって、図４（Ａ）は針下降前の状態を示し、図４（Ｂ）は針下降中の状態を示す。
【図５】下糸張力検出装置の制御構成を示すブロック図である。
【図６】従来の下糸張力検出装置を示す側面視断面図である。
【図７】従来の他の下糸張力検出装置を示す斜視図である。
【図８】従来の下糸張力検出が可能な貫通抵抗特性測定装置を示す側面視断面図である。
【図９】従来の下糸張力検出が可能な異常張力検出装置を示す側面視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施形態の全体構成）
本発明の実施形態であるミシンの下糸張力検出装置１０を図１乃至図５に基づいて説明する。図１はミシンの下糸張力検出装置１０の分解斜視図、図２は要部の斜視図、図３は下糸張力検出装置１０の平面図、図４は側面視の断面図、図５は制御構成を示すブロック図である。
図１において、符号Ｆは布送り方向を示している。図１に示すように、ミシンの下糸張力検出装置１０は、ミシンベッド部１に設けられた針板９０に装備されている。
かかる下糸張力検出装置１０は、縫い針２の上下動経路上に片持ち状態で針板９０に支持された第一の測定子２０と、第一の測定子２０に隣接して片持ち状態で針板９０に支持された第二の測定子３０と、各測定子２０，３０に設けられ、それぞれの撓み荷重を検出する第一及び第二の撓み荷重検出手段としての第一及び第二の歪みゲージ５１，５２と、縫製時に縫い針２が挿通される針板９０の開口部９１の周縁部に形成された撓み構造部１１と、撓み構造部１１の撓み荷重を検出する第三の撓み荷重検出手段としての第三の歪みゲージ５３と、各歪みゲージの検出出力から下糸張力を算出する張力算出手段としての制御装置７０とを備えている。
【００２０】
（第一及び第二の測定子）
図１及び図２に示すように、第一の測定子２０と第二の測定子３０とは、平面視略Ｕ字状の測定子構成体４０により一体的に形成されている。かかる測定子構成体４０は、例えば、針板９０と同じ金属材料から一体的に形成しても良いが、金属に限らずより撓みの生じやすい素材を使用しても良い。
かかる測定子構成体４０は、片持ち状態で針板９０の下面に支持される構造であり、その支持端部４１は、平板状であってネジ穴４２，４２が貫通形成され、ボルト４３，４３により針板９０に固定されるようになっている。また、支持端部４１の逆側の端部には、片持ち梁状に布送り方向Ｆに沿って二本平行に並んで第一及び第二の測定子２０，３０が延出されている。また、各測定子は、布送り方向下流側が自由端となるように延出されている。
【００２１】
各測定子２０，３０は、互いに同一形状且つ同一寸法で形成されている。即ち、各測定子２０，３０は、いずれも、支持端部４１から同一方向に延出された梁部２１，３１と、梁部２１，３１の先端に設けられた上下方向に貫通する孔部２２，３２が形成された揺動端部２３，３３とを備えている。
各測定子２０，３０の梁部２１，３１は、支持端部４１よりも上下方向の厚さが薄く形成された板状をなしており、測定子構成体４０が針板９０に取り付けられた状態において、各梁部２１，３１の上面は支持端部４１の上面より下となり、各梁部２１，３１の下面は支持端部４１の下面より上となるように形成されている。そして、各梁部２１，３１と支持端部４１との境界には上面、下面共に段差が形成されている。
【００２２】
各測定子２０，３０の揺動端部２３，３３は、立方体に近いブロック状に形成されており、上下方向について梁部２１，３１よりも厚くなっている。そして、各揺動端部２３，３３の下面は梁部２１，３１の下面と連なる同一平面となっており、各揺動端部２３，３３の上面は各梁部２１，３１の上面に対して段差を介して上方に凸となっている。
また、各揺動端部２３，３３は、前述したように、その上面中央に上下方向に貫通して孔部２２，３２が形成されている。かかる孔部２２，３２は、測定子構成体４０が針板９０に取り付けられた状態において、鉛直上下方向に沿うように形成されている。
【００２３】
一方、図３に示すように、針板９０には、針落ち位置を含むようにして大きく上下に貫通した開口部９１が形成されている。かかる開口部９１は、布Ｎを搬送する送り歯の上端を針板９０の上面から出没させる機能を有している。また、開口部９１には、上述した第一の測定子２０の揺動端部２３が周囲に広く隙間をもって嵌合されるようになっており、当該嵌合状態において、第一の測定子２０の揺動端部２３の上面と針板９０の上面とがほぼ同一高さ（或いは幾分揺動端部２３の上面が低くなる）となるように揺動端部２３の厚さが設定されている。
そして、第一の測定子２０の揺動端部２３に形成された孔部２２はその中心が針落ち位置に一致するように針板９０に対する取り付け位置が定められている。これにより、縫製時には上下動を行う縫い針２が孔部２２に侵入し、測定子構成体４０の下側に位置する図示しない釜から繰り出される下糸Ｄと縫い針２に挿通された上糸Ｕとを絡める作業が行われるので、毎針ごとに引き上げられた下糸Ｄが孔部２２を下から上に向かって挿通された状態となる。これにより、第一の測定子２０の孔部２２の内面は下糸Ｄの張力に応じて接触圧を受けることとなる。
また、図４に示すように、針板９０の下面における測定子構成体４０の取付位置には、第一の測定子２０の梁部２１に対応する位置に上方に凹となる段差９２が形成されており、当該段差９２と梁部２１と支持端部４１との境界に設けられた段差との協働の作用により、測定子構成体４０が針板９０に取り付けられた状態において、梁部２１の上面と針板９０の下面とに広く隙間が確保され、上下に十分に撓むことを可能としている。
従って、第一の測定子２０は、揺動端部２３が下糸Ｄから接触圧を受けると梁部２１を円滑且つ自在に撓ませることができるようになっている。つまり、第一の測定子２０は、その撓みから下糸張力を検出するための下糸張力検出用測定子ということができる。
【００２４】
また、第二の測定子３０については、図３に示すように、針板９０の下面における第二の測定子３０の全体（梁部３１と揺動端部３３）が対向する範囲について上方に向かって長円形状に貫通した予備開口部９４により、梁部３１が十分に撓み、揺動端部３３が上下に揺動すること可能とされている。
また、この第二の測定子３０の揺動端部３３の孔部３２は、針落ち位置から外れるように取付位置が定められており、第二の測定子３０全体は下糸Ｄには全く接触しないように位置設定されている。かかる第二の測定子３０は、第一の測定子２０の近傍にあって、第一の測定子２０と同じようにミシンの各部から振動が伝達されて、下糸Ｄの接触による影響以外については全く同じように振動するよう構成されている。貫通穴３２も、第一の測定子２０と構造を等しくするためのダミーである。
つまり、第二の測定子３０は、その撓みからミシンから発生する振動を検出するための振動検出用測定子ということができる。
また、第二の測定子３０は、第一の測定子２０と振動発生条件を等しくしていることにより、下糸Ｄの影響を除いた場合の第一の測定子２０に発生する振動を検出するための振動検出用測定子ともいうことができる。
なお、第二の測定子３０は、第一の測定子２０とより振動発生条件を等しくするために、第一の測定子２０と構造を等しくするだけでなく、取り付け向きも同じとし、なるべく第一の測定子２０の近傍に配置することが望ましい。
【００２５】
（第一及び第二の歪みゲージ）
第一及び第二の歪みゲージ５１，５２は、長尺状であって、それぞれ第一の測定子２０の梁部２１の上面と第二の測定子３０の梁部３１の上面に長手方向を揃えて接着固定されている。第一の測定子２０の揺動端部２３側は下糸Ｄの張力と外部振動の影響で上下に揺動を行い、第二の測定子３０の揺動端部３３は外部振動の影響で上下に揺動を行う。これら各揺動端部２３，３３の上下の揺動により梁部２１，３１の上面では伸び歪みを生じるので、各歪みゲージ５１，５２はこれらの伸び歪みを検出することにより、ミシンから発生する振動や下糸張力を検出することを可能としている。
【００２６】
（撓み構造部及び第三の歪みゲージ）
撓み構造部１１は、針板９０の開口部９１の内縁部９１ａから布送り方向Ｆの下流側に向かって針落ち位置の近傍まで延出され、針板９０と一体的に形成された片持ち梁構造となっている。また、撓み構造部１１は、平面視で第一の測定子２０とほぼ同じ位置に配置される共に、前述した第一の測定子２０の梁部２１に対向して設けられた段差９２により針板９０の他の部分と比較して薄肉となっており、撓み構造部１１の針落ち位置側となる先端部を上下方向に撓ませ易くなっている。
この撓み構造部１１は、前述した第一の測定子２０の揺動端部２３と若干の隙間を介して近接配置されている。そして、第一の測定子２０の揺動端部２３の上面は、針板９０の上面とほぼ等しい高さに設定されていることから、縫製時において、下降する縫い針２が布Ｎを貫通する際に布Ｎを介して第一の測定子２０の揺動端部２３を下方に押圧することとなる。このとき、撓み構造部１１も揺動端部２３のすぐ隣に位置するため、下降する縫い針２が布Ｎを介して撓み構造部１１の先端部も押圧することとなる。
つまり、この撓み構造部１１は、針貫通時の押圧荷重検出用測定子ということができる。
【００２７】
また、この撓み構造部１１の上面においてその延出方向に沿って長尺の第三の歪みゲージ５３が接着固定されている。撓み構造部１１の先端部は、縫い針２の貫通時の押圧荷重の影響で上下に揺動を行う。かかる先端部の上下の揺動により撓み構造部１１の上面では伸び歪みを生じるので、第三の歪みゲージ５３はこの伸び歪みを検出することにより、針貫通時の押圧荷重を検出することを可能としている。
【００２８】
なお、針板９０は、下糸張力検出装置１０の構成を設けるための各種の構造が設けられている点を除けば、従来からあるミシンの針板と変わるところはなく、通常の配置でミシンベッド１にネジ止め固定される。
【００２９】
（制御装置）
図５は下糸張力検出装置の制御装置の構成を示したブロック図である。制御装置７０は、ミシン全体の制御も兼ねて行う制御装置であって、各種の制御に要する演算処理行う処理部８０と、第一〜第三の歪みゲージ５１，５２，５３より検出された信号を増幅するアンプ７１と、ミシンを操作するための入力や情報を表示する為の操作パネル７２と、各種の入力を行うスイッチ７３とを備え、処理部８０は、ドライバ７４を介して縫製動作の駆動源となるミシンモータ３と接続され、また、ミシンの操作ペダルなど各種状態を検出するためのセンサ４とも接続されている。
また、処理部８０は、アンプ７２によって増幅された各歪みゲージ５１，５２，５３のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器８１と、ミシン全体の制御及びＡ／Ｄ変換器８１によってデジタル信号に変換された各歪みゲージ５１，５２，５３の信号の演算処理を行うＣＰＵ８２と、ＣＰＵ８２の演算処理の際に作業メモリとして利用されるＲＡＭ８３と、ＣＰＵ８２が実行する演算処理のプログラムを格納しているＲＯＭ８４と、ＣＰＵ８２と各種の外部装置との各種信号を入出力するＩ／Ｏ８５とにより構成されている。
【００３０】
上記制御装置７０では、第一〜第三の歪みゲージ５１，５２，５３により検出された信号は、アンプ７１によって増幅し、Ａ／Ｄ変換器８１によってアナログ信号からデジタル信号へ変換し、Ｉ／Ｏ８５を介してＣＰＵ８２に入力される。
各歪みゲージ５１，５２，５３は歪み量に応じた検出信号を出力し、歪みは各測定子２０，３０又は撓み構造部１１に加わる荷重と一定の関係にあるので、ＣＰＵ８２は、歪みゲージ５１，５２，５３の検出歪み量から演算を行い、荷重値に変換する処理を実行する。なお、歪みゲージ５１，５２，５３の検出歪み量と荷重との対応関係を記憶したテーブルをＲＯＭ８４内に予め用意しておき、これを参照して荷重を求めても良い。
そして、ＣＰＵ８２は、各歪みゲージ５１，５２，５３の検出出力に基づく荷重値から下糸張力を演算処理により算出し（算出方法は後述する）、演算処理された下糸張力信号は、操作パネル７２に表示する。また、デジタル信号をアナログ信号へ変換する図示しないＤ／Ａ変換器によって外部の観測装置（オシロスコープなど）へ出力してもよい。
【００３１】
（下糸張力検出処理）
縫製時における下糸張力検出装置１０の下糸検出動作及び上記制御装置７０の処理部８０による下糸検出処理について以下に説明する。
ミシンモータ３の駆動中である縫製時において、各歪みゲージ５１，５２，５３による検出は、一針の周期よりも微小な所定のサンプリング周期で行われるものとする。
縫製時には、第一の測定子２０の揺動端部２３の上面には下糸Ｕの張力による押し込み荷重Ｋ１が発生する。第一の測定子２０は支持端部４１を支点とした片持ち梁構造となっている為、押し込み荷重Ｋ１が発生すると第一の測定子２０にはモーメントＭ１が発生し、梁部２１に撓みを生じてモーメントＭ１に応じた歪みが生じる。そして、当該歪みは第一の歪みゲージ５１により検出され、その検出信号が制御装置７０に出力される。
制御装置７０のＣＰＵ８２は、前述したように第一の歪みゲージ５１の検出信号から第一の測定子２０の揺動端部２３に加わる荷重を算出する。
この時に第一の歪みゲージ５１により求めたモーメント荷重は、下糸張力以外にミシン駆動時に発生する振動による荷重と、上下動を行う縫い針２が布Ｎを介して付加する押圧荷重が加わっている為、検出したモーメント荷重から分離する必要がある。
【００３２】
一方、縫製時において、第二の測定子３０の揺動端部３３は、ミシンの振動により上下動を行い、第二の測定子３０も支持端部４１を支点とする片持ち梁の形状になっている為、揺動端部３３の上下振動が発生すると第二の測定子３０には第一の測定子２０と同様にモーメントが発生する。そして、その際のモーメント荷重を第二の歪みゲージ５２により検出する。
このとき、第二の測定子３０には下糸Ｕが挿通されることはなく、針落ち位置からもずれて配置されているので、第二の歪みゲージ５２の検出信号に基づく荷重は、ミシン駆動時に発生する振動のみによる荷重がほとんどを占めることとなる。
また、撓み構造部１１も片持ち梁の形状になっており、その延出端部は針落ち位置近傍まで伸びている為、縫い針２の下降により布Ｎを介して押圧され押圧加重によるモーメントＭ２が第一の測定子２０と同様に発生する。そして、その際のモーメント荷重を第三の歪みゲージ５３により検出する。
このとき、撓み構造部１１は下糸と接してはなく、針板９０と一体構造なので、第三の歪みゲージ５３の検出信号に基づく荷重は、縫い針２からの押圧荷重がほとんどを占めることとなる。
【００３３】
従って、ＣＰＵ８２は、第一〜第三の歪みゲージ５１，５２，５３の検出信号に基づく荷重から以下の式（１）により下糸張力を算出する。 
（下糸張力）＝（第一の歪みゲージ５１に基づく荷重）−（第二の歪みゲージ５２に基づく荷重）−（第三の歪みゲージ５３に基づく荷重）    …（１）
なお、第三の歪みゲージ５３に基づく荷重を上記式（１）から除いて第一の歪みゲージ51に基づく荷重から第二の歪みゲージ５２に基づく荷重を減算するようにしてもよい。
【００３４】
ＣＰＵは、サンプリングごとに上式（１）により下糸張力を算出し記憶する。また、算出結果は、操作パネル７２により、サンプリング順に表形式で表示しても良いし、サンプリング順に一方の軸を計測時間とし、他方の軸を下糸張力とするグラフ形式で表示しても良い。
また、演算処理された下糸張力信号は、前述したように、図示しないＤ／Ａ変換器によりアナログに変換して、図示しない外部のオシロスコープによって縫製中の下糸張力値を観測する事もできる。
【００３５】
（発明の実施形態の効果）
上記下糸張力検出装置１０の制御装置７０では、第一の歪みゲージ５１の検出結果から第二の歪みゲージ５２の検出結果を減算することにより、振動の影響を除いた下糸張力に基づく荷重を得ることが可能となる。
さらに、制御装置７０では、第三の歪みゲージ５３の検出結果も減算するので、縫い針の下降による布を介して押圧される押圧荷重の影響を排除することができる。
従って、縫製時におけるミシンの振動と縫い針の押圧荷重の影響を排除した精度の高い下糸張力の検出が可能となる。
【００３６】
また、第一の測定子２０の揺動端部２３に下糸Ｕが挿通される孔部２２を設けたので、下糸Ｕが第一の測定子２０に沿って移動することを防止することが可能となる。さらに、第二の測定子３０に同一の孔部３３を設けたので、各測定子の固有振動数をより等しくすることが可能となる。
これらにより、さらなる高精度の下糸張力の検出が可能となる。
【００３７】
（その他）
上記各荷重検出手段は歪みゲージに限るものではなく、例えば、圧電素子、静電容量センサ、磁気センサ、超音波センサ又は光学式センサ等を使用しても良い。
例えば、圧電素子を荷重検出手段として用いた場合には、引っ張りによる歪みではなく縮みによる歪みを検出するため、各測定子２０，３０又は撓み構造部１１における上面ではなく下面に接着固定することとなり、圧電素子と布等の接触を回避することができ、より精度の高い検出を行うことが可能となる。
また、静電容量センサ、磁気センサ、超音波センサ又は光学式センサ等を用いる場合には、これらは非接触状態の相互間距離を求めるものであるため、歪みゲージよりもその検出配置の自由度を得ることが可能となる。
例えば、各測定子２０，３０又は撓み構造部１１における上面ではなく下面側において当該下面と対向する対向面との相互間距離の変化を検出すれば、センサと布等の接触を回避することができ、より精度の高い検出を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００３８】
２  ミシンベッド部
１０  下糸張力検出装置
１１  撓み構造部
２０  第一の測定子
２２，３２  孔部（貫通穴）
３０  第二の測定子
４０  測定子構成体
５１  第一の歪みゲージ（第一の撓み荷重検出手段）
５２  第二の歪みゲージ（第二の撓み荷重検出手段）
５３  第三の歪みゲージ（第三の撓み荷重検出手段）
７０  制御装置（張力算出手段）
９０  針板
９１  開口部
【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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