(57)【要約】【課題】電磁石とボビンケースとの距離が変化しても、下糸の張力を適正に付与することのできるミシンの下糸張力制御装置を提供する。【解決手段】釜４に収納されたボビンケース１４の前面に配設された電磁石１２と、糸調子ばね２７の糸押圧部２７ａをボビンケース１４の外周面１４ａに押し付けるための磁力によって可動な糸調子ばね押圧手段３０と、磁力により糸調子ばね押圧手段３０を駆動させて糸調子ばね２７の糸押圧部２７ａをボビンケース１４の外周面１４ａに押し付けることによって下糸に付与する張力を制御する制御部４１とを設けるとともに、制御部４１は、縫製動作に先だって電磁石１２を駆動して、その駆動交流電圧によって通電した電流を検出し、検出電流の検出電流振幅と駆動交流電圧に対する位相差との少なくとも一方に基づいて、縫製動作時に電磁石１２に通電する電流値を補正するように形成する。【選択図】図９
2010179013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボビンを保持するボビンケースと、
前記ボビンケースの外側に引き出される下糸を押圧して下糸に張力を付与する糸調子ばねと、
前記ボビンケースを収納する釜と、
前記釜に収納された前記ボビンケースの前面に配設された電磁石と、
前記糸調子ばねの糸押圧部を前記ボビンケースの外周面に押し付けるための磁性体により形成された可動な糸調子ばね押圧手段と、
前記電磁石に通電することにより前記電磁石と前記糸調子ばね押圧手段との間に磁力を発生させ、この磁力により前記糸調子ばね押圧手段を駆動させて前記糸調子ばねの糸押圧部を前記ボビンケースの外周面に押し付けることによって下糸に付与する張力を制御する制御部と、
を備えているミシンの下糸張力制御装置において、
前記制御部は、縫製動作に先だって前記電磁石を駆動して、その駆動交流電圧によって通電した電流を検出し、検出電流の検出電流振幅と駆動交流電圧に対する位相差との少なくとも一方に基づいて、縫製動作時に前記電磁石に通電する電流値を補正することを特徴とするミシンの下糸張力制御装置。
【請求項２】
ミシンの異常を操作者に認識させるための警告手段が設けられており、
前記制御部は、前記検出電流振幅および前記位相差のうちの少なくとも一方をその基準値と比較し、その差が予め設定された閾値の範囲を越える場合には異常と判断し、前記警告手段を駆動することを特徴とする請求項１に記載のミシンの下糸張力制御装置。
【請求項３】
ボビンを保持するボビンケースと、
前記ボビンケースの外側に引き出される下糸を押圧して下糸に張力を付与する糸調子ばねと、
前記ボビンケースを収納する釜と、
前記釜に収納された前記ボビンケースの前面に配設された電磁石と、
前記糸調子ばねの糸押圧部を前記ボビンケースの外周面に押し付けるための磁性体により形成された可動な糸調子ばね押圧手段と、
前記電磁石に通電することにより前記電磁石と前記糸調子ばね押圧手段との間に磁力を発生させ、この磁力により前記糸調子ばね押圧手段を駆動させて前記糸調子ばねの糸押圧部を前記ボビンケースの外周面に押し付けることによって下糸に付与する張力を制御する制御部と、
を備えているミシンの下糸張力制御装置において、
前記制御部は、縫製動作に先だって前記電磁石を駆動して、その駆動交流電圧を検出し、検出電圧の検出電圧振幅と通電する電流に対する位相差との少なくとも一方に基づいて、縫製動作時に前記電磁石に通電する電流値を補正することを特徴とするミシンの下糸張力制御装置。
【請求項４】
ミシンの異常を操作者に認識させるための警告手段が設けられており、
前記制御部は、前記検出電圧振幅および前記位相差のうちの少なくとも一方をその基準値と比較し、その差が予め設定された閾値の範囲を越える場合には異常と判断し、前記警告手段を駆動することを特徴とする請求項３に記載のミシンの下糸張力制御装置。
【請求項５】
ボビンを保持するボビンケースと、
前記ボビンケースの外側に引き出される下糸を押圧して下糸に張力を付与する糸調子ばねと、
前記ボビンケースを収納する釜と、
前記釜に収納された前記ボビンケースの前面に配設された電磁石と、
前記糸調子ばねの糸押圧部を前記ボビンケースの外周面に押し付けるための磁性体により形成された可動な糸調子ばね押圧手段と、
前記電磁石に通電することにより前記電磁石と前記糸調子ばね押圧手段との間に磁力を発生させ、この磁力により前記糸調子ばね押圧手段を駆動させて前記糸調子ばねの糸押圧部を前記ボビンケースの外周面に押し付けることによって下糸に付与する張力を制御する制御部と、
を備えているミシンの下糸張力制御装置において、
前記制御部は、縫製動作に先だって前記電磁石を駆動して、その駆動交流電圧および駆動交流電圧によって通電した電流を検出し、検出電圧の検出電圧振幅、検出電流の検出電流振幅、および、検出電圧の位相に対する検出電流の位相の位相差の少なくともいずれか１つに基づいて、縫製動作時に前記電磁石に通電する電流値を補正することを特徴とするミシンの下糸張力制御装置。
【請求項６】
ミシンの異常を操作者に認識させるための警告手段が設けられており、
前記制御部は、前記検出電圧振幅、検出電流振幅および前記位相差のうちの少なくとも１つをその基準値と比較し、その差が予め設定された閾値の範囲を越える場合には異常と判断し、前記警告手段を駆動することを特徴とする請求項５に記載のミシンの下糸張力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、布地などの縫製を行うミシンのボビンから引き出される下糸の張力を制御するのに好適なミシンの下糸張力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、工業用ミシンなどのミシンには、縫い針を上下方向に往復移動させる針駆動機構と、ミシンフレームのベッド内において縫い針と協働して縫い目を形成する釜機構とが設けられている。そして、釜機構の釜は、回転駆動される外釜と、この外釜の内部に回転止めされた状態で保持される中釜と、この中釜に装着されるボビンケースとを備えており、ボビンケースには、下糸が巻回されたボビンが収容されている。
【０００３】
ところで、ボビンから引き出される下糸は、上糸（針糸）と比較して必要以上に引き出されても、また、必要量が引き出されなくても好ましくなく、縫製条件に応じて適切な量が供給されることが望ましい。
【０００４】
そこで、ボビンケースには、下糸の張力を調整可能な下糸張力制御機能が設けられている。
【０００５】
図１７は、従来の下糸張力制御機能を備えた通常のボビンケース１０１を示すものであり、このボビンケース１０１の外周面１０１ａには、糸調子ばね１０２（板ばね）を固定ねじ１０３により取り付け、この糸調子ばね１０２とボビンケース１０１との間に下糸（図１９の符号Ｔ参照）を配置し、糸調子ばね１０２で下糸を押圧することにより、下糸に一定の張力を付与するように構成されている。また、このボビンケース１０１においては、糸調子ばね１０２を締め付ける調整ねじ１０４の締め加減、すなわち調節ねじ１０４のねじ込み量をドライバーなどで調整することにより、糸調子ばね１０２のたわみを調整し、糸調子ばね１０２とボビンケース１０１の外周面１０１ａとの間に挟まれた下糸の摩擦力を可変して下糸に付与する初期張力を調整するようになっている。
【０００６】
また、下糸張力制御機能の一種として、下糸に付与する張力を自動的に調整することのできるミシンの下糸張力制御装置が提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
【０００７】
図１８は、特許文献１に開示されている張力を自動的に調整することのできるミシンの下糸張力制御装置（以下、単に、下糸張力制御装置と記す。）を示すものであり、この下糸張力制御装置１１１は、電磁石１１２をボビンケース１１３に近接せしめた状態において、電磁石１１２のコイルに、縫製速度に対応する電流を流し、電磁石１１２を付勢することにより、電磁石１１２が永久磁石１１４を反発するように作用するので、この永久磁石１１４が押圧されてボビン１１５を圧迫し、この結果、縫製速度に対応する制動力がボビン１１５に作用し、これにより、下糸に所定の張力を与えることができるようになっている。
【０００８】
すなわち、従来の下糸張力制御装置１１１では、釜の外部に電磁石１１２を設け、通電した電磁石１１２から発生した磁力によって、ボビンケース１１３の内部に設けられた永久磁石１１４を反発させて、この永久磁石１１４がボビン１１５を釜１１６の中釜１１７へ押し付けて、中釜１１７とボビン１１５の摩擦を増加させることによって、縫製速度に対応する制動力がボビン１１５に作用し、これにより、下糸に所定の張力を付与する方法である。
【０００９】
図１９は、特許文献２に開示されている張力を自動的に調整することのできる下糸張力制御装置を示すものであり、この下糸張力制御装置１２１は、図示しない釜の中釜に遊嵌され、図示しないボビンを保持するボビンケース１２２の外周面１２２ａに、磁性体により形成された可撓性を有する糸調子ばね１２３（板ばね）を備えており、この糸調子ばね１２３の端部（挟持部）とボビンケース１２２の外周面１２２ａとで下糸Ｔを直接挟持することにより、下糸Ｔに所定の張力を付与するように構成されている。また、ボビンケース１２２の外側であって糸調子ばね１２３と近接する位置としての外釜に接触しない釜（図示せず）の外部側面には電磁石１２４の一端が配設されており、この電磁石１２４には、縫製速度に応じた電流が流される。そして、電磁石１２４に電流が流れると、この電磁石１２４によって発生した磁力によって糸調子ばね１２３が電磁石１２４に向かって吸引され、ボビンケース１２２の外周面１２２ａに対する付勢力が低下する方向、つまり図１９の２点鎖線にて示すようにボビンケース１２２の外周面１２２ａから離隔される方向に移動される。これにより、初期張力の範囲内で下糸Ｔの張力をリアルタイムに調整することができるようになっている。すなわち、縫製中においてもボビンから引き出される下糸Ｔの張力を調整することができるようになっている。
【００１０】
すなわち、従来の下糸張力制御装置１２１では、釜の外部に電磁石１２４を設け、通電した電磁石１２４から発生した磁力によって、ボビンケース１２２の外周面１２２ａに配設した磁性体により形成した糸調子ばね１２３（板ばね）を吸引し、ボビンケース１２２の外周面１２２ａに対する糸調子ばね１２３の付勢力を低下させることで、下糸Ｔを圧接する力を可変して下糸Ｔの張力を制御する方法である。
【００１１】
なお、従来の下糸張力制御装置１１１、１２１は、縫製速度に対応させて磁力を変化させることにより下糸に付与する張力を制御するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平０５−０６８７６４号公報
【特許文献２】特開２００８−０２３０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来の下糸張力制御装置１１１、１２１においては、電磁石１１２とボビンケース１１３内の永久磁石１１４との距離、あるいは、電磁石１２４と糸調子ばね１２３との距離が変化して、下糸の張力が変動してしまい、同じ設定（縫製速度に対応した磁力）であるにもかかわらず、糸締り率が変化して縫製品質がばらついてしまうという問題点があった。
【００１４】
特に、下糸の張力が低張力の場合は、距離の変化による下糸の張力の変動が縫製品質に対して非常に悪影響を及ぼす。
【００１５】
ここで、距離の変動は、電磁石１１２、１２４を含む電磁石ユニットの部品精度や組付け位置のばらつき、釜の外釜と中釜との摺動面であるレース面の摩耗による中釜のガタ量、外釜の回転によるボビンケース１１３、１２２の振動などによって発生する。そして、距離が変化すると、磁気吸引力や反発力が変化して下糸の張力が変動することになる。
【００１６】
そこで、電磁石とボビンケースとの距離が変化しても、下糸の張力を適正に付与することのできる下糸張力制御装置が求められている。
【００１７】
なお、従来の下糸張力制御装置においては、ボビンの交換時に、電磁石（電磁石ユニット）が邪魔になるので、ボビンの交換時には、電磁石を釜から離隔した退避位置に移動させる機構が必要となるが、電磁石の位置が退避位置と動作位置とのいずれにあるかを検知する機能をもっておらず、操作者が気づかずに縫製してしまう可能性があった。
【００１８】
また、従来の下糸張力制御装置においては、ボビンの交換時に操作者が下糸に付与する張力を自動的に調整することのできない通常のボビンケース１０１を誤装着した場合、誤装着を検知する機能をもっておらず、操作者が気づかずに縫製してしまう可能性もあった。
【００１９】
本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、電磁石とボビンケースとの距離が変化しても、下糸の張力を適正に付与することのできるミシンの下糸張力制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前述した目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項１に記載の本発明のミシンの下糸張力制御装置の特徴は、ボビンを保持するボビンケースと、前記ボビンケースの外側に引き出される下糸を押圧して下糸に張力を付与する糸調子ばねと、前記ボビンケースを収納する釜と、前記釜に収納された前記ボビンケースの前面に配設された電磁石と、前記糸調子ばねの糸押圧部を前記ボビンケースの外周面に押し付けるための磁性体により形成された可動な糸調子ばね押圧手段と、前記電磁石に通電することにより前記電磁石と前記糸調子ばね押圧手段との間に磁力を発生させ、この磁力により前記糸調子ばね押圧手段を駆動させて前記糸調子ばねの糸押圧部を前記ボビンケースの外周面に押し付けることによって下糸に付与する張力を制御する制御部とを備えているミシンの下糸張力制御装置において、前記制御部は、縫製動作に先だって前記電磁石を駆動して、その駆動交流電圧によって通電した電流を検出し、検出電流の検出電流振幅と駆動交流電圧に対する位相差との少なくとも一方に基づいて、縫製動作時に前記電磁石に通電する電流値を補正する点にある。そして、このような構成を採用したことにより、磁力が作用する電磁石とボビンケースとの距離を検出電流の検出電流振幅と駆動交流電圧に対する位相差との少なくとも一方により検出して、電磁石に通電する電流値を適正に制御することができるので、磁力が作用する電磁石とボビンケースとの距離が変化しても、下糸の張力を適正に付与することができる。
【００２１】
請求項２に記載の本発明のミシンの下糸張力制御装置の特徴は、請求項１において、ミシンの異常を操作者に認識させるための警告手段が設けられており、前記制御部は、前記検出電流振幅および前記位相差のうちの少なくとも一方をその基準値と比較し、その差が予め設定された閾値の範囲を越える場合には異常と判断し、前記警告手段を駆動する点にある。そして、このような構成を採用したことにより、縫製動作に先だって異常のあることを操作者に容易に認識させることができる。
【００２２】
請求項３に記載の本発明のミシンの下糸張力制御装置の特徴は、ボビンを保持するボビンケースと、前記ボビンケースの外側に引き出される下糸を押圧して下糸に張力を付与する糸調子ばねと、前記ボビンケースを収納する釜と、前記釜に収納された前記ボビンケースの前面に配設された電磁石と、前記糸調子ばねの糸押圧部を前記ボビンケースの外周面に押し付けるための磁性体により形成された可動な糸調子ばね押圧手段と、前記電磁石に通電することにより前記電磁石と前記糸調子ばね押圧手段との間に磁力を発生させ、この磁力により前記糸調子ばね押圧手段を駆動させて前記糸調子ばねの糸押圧部を前記ボビンケースの外周面に押し付けることによって下糸に付与する張力を制御する制御部とを備えているミシンの下糸張力制御装置において、前記制御部は、縫製動作に先だって前記電磁石を駆動して、その駆動交流電圧を検出し、検出電圧の検出電圧振幅と通電する電流に対する位相差との少なくとも一方に基づいて、縫製動作時に前記電磁石に通電する電流値を補正する点にある。そして、このような構成を採用したことにより、磁力が作用する電磁石とボビンケースとの距離を検出電圧の検出電圧振幅と通電する電流に対する位相差との一方により検出して、電磁石に通電する電流値を適正に制御することができるので、磁力が作用する電磁石とボビンケースとの距離が変化しても、下糸の張力を適正に付与することができる。
【００２３】
請求項４に記載の本発明のミシンの下糸張力制御装置の特徴は、請求項３において、ミシンの異常を操作者に認識させるための警告手段が設けられており、前記制御部は、前記検出電圧振幅および前記位相差のうちの少なくとも一方をその基準値と比較し、その差が予め設定された閾値の範囲を越える場合には異常と判断し、前記警告手段を駆動する点にある。そして、このような構成を採用したことにより、縫製動作に先だって異常のあることを操作者に容易に認識させることができる。
【００２４】
請求項５に記載の本発明のミシンの下糸張力制御装置の特徴は、ボビンを保持するボビンケースと、前記ボビンケースの外側に引き出される下糸を押圧して下糸に張力を付与する糸調子ばねと、前記ボビンケースを収納する釜と、前記釜に収納された前記ボビンケースの前面に配設された電磁石と、前記糸調子ばねの糸押圧部を前記ボビンケースの外周面に押し付けるための磁性体により形成された可動な糸調子ばね押圧手段と、前記電磁石に通電することにより前記電磁石と前記糸調子ばね押圧手段との間に磁力を発生させ、この磁力により前記糸調子ばね押圧手段を駆動させて前記糸調子ばねの糸押圧部を前記ボビンケースの外周面に押し付けることによって下糸に付与する張力を制御する制御部とを備えているミシンの下糸張力制御装置において、前記制御部は、縫製動作に先だって前記電磁石を駆動して、その駆動交流電圧および駆動交流電圧によって通電した電流を検出し、検出電圧の検出電圧振幅、検出電流の検出電流振幅、および、検出電圧の位相に対する検出電流の位相の位相差の少なくともいずれか１つに基づいて、縫製動作時に前記電磁石に通電する電流値を補正する点にある。そして、このような構成を採用したことにより、磁力が作用する電磁石とボビンケースとの距離を検出電圧の検出電圧振幅、検出電流の検出電流振幅、および、検出電圧の位相に対する検出電流の位相の位相差のいずれか１つにより検出して、電磁石に通電する電流値を適正に制御することができるので、磁力が作用する電磁石とボビンケースとの距離が変化しても、下糸の張力を適正に付与することができる。
【００２５】
請求項６に記載の本発明のミシンの下糸張力制御装置の特徴は、請求項５において、ミシンの異常を操作者に認識させるための警告手段が設けられており、前記制御部は、前記検出電圧振幅、検出電流振幅および前記位相差のうちの少なくとも１つをその基準値と比較し、その差が予め設定された閾値の範囲を越える場合には異常と判断し、前記警告手段を駆動する点にある。そして、このような構成を採用したことにより、縫製動作に先だって異常のあることを操作者に容易に認識させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１に記載の本発明のミシンの下糸張力制御装置によれば、縫製速度に対応させて磁力を変化させることにより下糸に付与する張力を制御することに加えて、磁力が作用する電磁石とボビンケースとの距離を検出電流の検出電流振幅と駆動交流電圧に対する位相差との少なくとも一方により検出して、電磁石に通電する電流値を適正に制御することができるので、電磁石とボビンケースとの距離が変化しても、下糸の張力を適正に付与することができるなどの優れた効果を奏する。
【００２７】
請求項２に記載の本発明のミシンの下糸張力制御装置によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、縫製動作に先だって異常のあることを操作者に容易に認識させることができるなどの優れた効果を奏する。
【００２８】
請求項３に記載の本発明のミシンの下糸張力制御装置によれば、磁力が作用する電磁石とボビンケースとの距離を検出電圧の検出電圧振幅と通電する電流に対する位相差との一方により検出して、電磁石に通電する電流値を適正に制御することができるので、電磁石とボビンケースとの距離が変化しても、下糸の張力を適正に付与することができるなどの優れた効果を奏する。
【００２９】
請求項４に記載の本発明のミシンの下糸張力制御装置によれば、請求項３に記載の発明の効果に加えて、縫製動作に先だって異常のあることを操作者に容易に認識させることができるなどの優れた効果を奏する。
【００３０】
請求項５に記載の本発明のミシンの下糸張力制御装置によれば、磁力が作用する電磁石とボビンケースとの距離を検出電圧の検出電圧振幅、検出電流の検出電流振幅、および、検出電圧の位相に対する検出電流の位相の位相差のいずれか１つにより検出して、電磁石に通電する電流値を適正に制御することができるので、電磁石とボビンケースとの距離が変化しても、下糸の張力を適正に付与することができるなどの優れた効果を奏する。
【００３１】
請求項６に記載の本発明のミシンの下糸張力制御装置によれば、請求項５に記載の発明の効果に加えて、縫製動作に先だって異常のあることを操作者に容易に認識させることができるなどの優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るミシンの下糸張力制御装置の実施形態をミシンに設置した状態の要部を示す外観図
【図２】図１の電磁石ユニットが動作位置にある状態における要部を示す一部切断正面図
【図３】図２のＸ−Ｘ線に沿った要部の一部切断図
【図４】図１の電磁石ユニットが退避位置にある状態における要部を示す図２と同様の図
【図５】図４のＹ−Ｙ線に沿った断面図
【図６】図２のボビンケースの要部を示す拡大正面図
【図７】図６のボビンケースの非通電状態におけるＡ−Ａ線に沿った要部を示す断面図
【図８】図６のボビンケースの通電状態におけるＡ−Ａ線に沿った要部を示す図７と同様の図
【図９】下糸張力制御装置の要部を示す電装ブロック図
【図１０】図９の電磁石ユニットと電磁石駆動回路の要部を示す回路図
【図１１】本発明に係るミシンの下糸張力制御装置の実施形態における電磁石ユニットが動作位置にある状態の磁気回路を簡略化して示す模式図
【図１２】本発明に係るミシンの下糸張力制御装置の実施形態における電磁石ユニットが退避位置にある状態の磁気回路を簡略化して示す図１１と同様の図
【図１３】本発明に係るミシンの下糸張力制御装置の実施形態における通常のボビンケースを中釜に装着した状態の磁気回路を簡略化して示す図１１と同様の図
【図１４】本発明に係るミシンの下糸張力制御装置の実施形態における電磁石コイルに通電する電流値と通電により発生する磁束密度の関係の一例を示す図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は（ａ）のＥ部の拡大図
【図１５】本発明に係るミシンの下糸張力制御装置の実施形態における３つの状態別のそれぞれのインダクタンスの関係を示す説明図
【図１６】本発明に係るミシンの下糸張力制御装置の実施形態における駆動交流電圧と電磁石コイルに流れる電流との関係を示す図
【図１７】通常のボビンケースの要部を示す外観斜視図
【図１８】従来の下糸の張力を自動的に調整することのできる下糸張力制御装置の一例を示す断面図
【図１９】従来の下糸の張力を自動的に調整することのできる下糸張力制御装置の他例の要部を示す外観斜視図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明を図面に示す実施形態により説明する。
【００３４】
図１から図１０は、本発明に係るミシンの下糸張力制御装置の実施形態を示すものであり、図１はミシンに設置した状態の要部の外観図、図２は図１の電磁石ユニットが動作位置にある状態における要部の一部切断正面図、図３は図２のＸ−Ｘ線に沿った要部の一部切断図、図４は電磁石ユニットが退避位置にある状態における要部の図２と同様の図、図５は図４のＹ−Ｙ線に沿った図３と同様の図、図６はボビンケースの拡大正面図、図７は図６のボビンケースの非通電状態におけるＡ−Ａ線に沿った要部の断面図、図８は図６のボビンケースの通電状態における図７と同様の図、図９は下糸制御装置の要部の電装ブロック図、図１０は電磁石駆動回路の回路図である。
【００３５】
本実施形態は、本縫いミシンなどの垂直釜を備えたミシンに用いられる下糸張力制御装置を例示している。
【００３６】
図１に示すように、本実施形態のミシン１は、周知の針駆動機構（図示せず）を備えたミシンアーム２ａと、周知の釜駆動機構（図示せず）を備えたミシンベッド２ｂとを有するミシン本体２（ミシン頭部）を備えている。そして、ミシンアーム２ａの縫い針３の下方で、かつミシンベッド２ｂの図１の左側には、釜としての垂直全回転釜などからなる垂直釜４が配置されており、縫い針３の上下動に同期して垂直釜４の外釜５が回転駆動されるようになっている。
【００３７】
本実施形態のミシン１には、縫製中においても下糸（図１９の符号Ｔ参照）に付与する張力を制御するためのミシンの下糸張力制御装置１１（以下、単に、下糸張力制御装置と記す。）が取り付けられている。この下糸張力制御装置１１は、下糸の張力を制御するために磁気吸引力を制御する電磁石としての電磁石ユニット１２を有しており、この電磁石ユニット１２は、垂直釜４の外釜５に対向した前面に配置されている。また、電磁石ユニット１２は、電磁石ケーブル１３によって、後述するミシン１の可動部の動作の制御を司る制御部４１に接続されており、制御部４１は、電磁石ユニット１２を駆動（電磁石を励磁）して、下糸に付与する張力を制御することができるようになっている。
【００３８】
図２および図３に示すように、垂直釜４は、周知の如く、水平に延在する回転軸心ＲＬを中心として回転駆動される外釜５と、この外釜５の内部に回転止めされた状態で保持される中釜６とを具備している。なお、中釜６は、ミシンフレームに取り付けられた中釜回り止め部材（ともに図示せず。）により、外釜５が回転した際に、中釜６が外釜５の回転に従動するのを防止して、中釜６の回転の停止が行われている。
【００３９】
前記中釜６には、下糸に張力を付与する機能を具備するボビンケース１４が着脱自在に装着されている。このボビンケース１４は、下糸張力制御装置１１の他の一部を構成するものであり、ボビンケース１４には、下糸が巻回されたボビン（図１８の符号１１５参照）が着脱自在に収納されている。
【００４０】
前記電磁石ユニット１２は、起磁力を発生させるために２個のコイルで構成された左右１対の電磁石コイル１６と、これらの電磁石コイル１６で発生させた起磁力によってボビンケース１４に効率よく磁束を生成して磁気回路を構成するために、磁性体、好ましくは鉄などの強磁性体により形成され、ボビンケース１４の付近に設けられた１対の電磁石ヨーク１７と、１対のヨーク軸１８と、１対の電磁石コイルヨーク軸１９（図２に一方のみ図示）と、２つの電磁石コイル１６の間の磁束を繋げるための電磁石コイルヨーク板２０とを有している。
【００４１】
前記電磁石ユニット１２は、ボビン交換を実行する際に、ボビンケース１４の前面に配置されている両電磁石ヨーク１７をボビンケース１４から下方に離れた位置に退避させるために、両電磁石コイルヨーク軸１９は、それぞれ上部が開口の有底筒状に形成されており、両ヨーク軸１８の下部がそれぞれの電磁石コイルヨーク軸１９の内孔に嵌合された状態で上下方向にスライドして移動可能な構造とされている。また、両電磁石ヨーク１７は、ねじ２１によってヨーク固定板２２に固定されており、上下方向への移動の際には、両電磁石ヨーク１７を同時に移動させることができるように構成されている。なお、ヨーク固定板２２の部分では、磁気回路を構成してはいけないので、ヨーク固定板２２は、アルミニウム、オーステナイト系ステンレス、樹脂などの非磁性体により形成されている。また、両電磁石ヨーク１７を図２および図３に示す動作位置から図４および図５に示す退避位置に移動させる退避動作および退避位置から動作位置へ復帰させる復帰動作は、図示しないアクチュエータや操作レバーなどで行われるようになっている。
【００４２】
すなわち、本実施形態の電磁石ユニット１２は、少なくとも図２および図３に示す動作位置と、図４および図５に示す退避位置との２位置を選択的に取り得るように構成されている。
【００４３】
したがって、ボビンの交換時には、電磁石ユニット１２の可動部（電磁石ヨーク１７、ヨーク軸１８、ねじ２１、ヨーク固定板２２）が図示しないアクチュエータや操作レバーなどによって、図２および図３に示す動作位置から、図４および図５の下向き太矢印にて示す退避方向へ下降し、この状態で、ボビンケース１４の前面から作業者の操作にてボビンケース１４と図示しないボビンを取り出し、さらにボビンケース１４の中に装着されている下糸が無くなったボビンを取り出し、糸が巻かれたボビンを再びボビンケース１４へ装着し、ボビンケース１４とボビンを中釜６へセットすることにより、ボビン交換が行われるようになっている。その後、図示しないアクチュエータや操作レバーなどによって、電磁石ユニット１２の可動部が図２および図３に示す動作位置へ復帰され、その後縫製が再開されるようになっている。
【００４４】
なお、退避位置としては、ボビンの交換時に、電磁石ユニット１２がボビン交換作業の邪魔にならない位置であればよい。また、電磁石ユニット１２を動作位置と退避位置との２位置を取るように移動させる機構としては、種々のものから選択することができる。
【００４５】
図６に示すように、ボビンケース１４は、従来と同様に、ラッチレバー２５、ラッチ２６、糸調子ばね２７、調整ねじ２８、固定ねじ２９を備えている。また、ボビンケース１４には、下糸の張力を可変制御するために、糸調子ばね２７の押し込み量（糸調子ばね２７の糸押圧部２７ａをボビンケース１４の外周面１４ａに押し付ける力）を可変するための糸調子ばね押圧手段としての可動子３０、この可動子３０を回転支持するための支持軸３１が組み込まれている。また、下糸は、糸調子ばね２７の糸押圧部２７ａによってボビンケース１４の外周部に押し付けられて張力が付与される。この下糸は、ボビンケース１４の外周面１４ａに設けられた図示しない糸孔から引き出される。
【００４６】
前記可動子３０は、磁性体、好ましくは鉄などの強磁性体により形成されており、支持軸３１を回転軸として、図６の前面に可動できるように構成されている。また、可動子３０には、糸調子ばね２７を挟んで、調整ねじ２８が取り付けられている。さらにラッチレバー２５およびラッチ２６は、図示しないラッチバネ（ボビンケース１４の内部に収納）によって、ラッチ２６を図６の右方向へ戻す力が付与されている。
【００４７】
前記可動子３０は、ほぼ中央部に支持軸３１で回転支持されており、図６の左側には、糸調子ばね２７が調整ねじ２８によって可動子３０へ取り付けられている。そして、可動子３０は、支持軸３１によって回転可能に支持されているので、可動子３０は支持軸３１を中心にして回転することによって、糸調子ばね２７をボビンケース１４の内側へ押し込めるように構成されている。この可動子３０は、ボビンケース１４に設けられ第１ストッパ３３と第２ストッパ３４とにより、支持軸３１を中心として回動するときの回動範囲が制限されている。
【００４８】
すなわち、第１ストッパ３３は、図７に示すように、可動子３０が支持軸３１を中心として糸調子ばね２７をボビンケース１４の内側へ押し込む方向である時計方向に回転したときの最大位置を拘束するようになっており、第２ストッパ３４は、図８に示すように、可動子３０が支持軸３１を中心として糸調子ばね２７の糸押圧部２７ａがボビンケース１４の外周面１４ａへ近づく方向である図８の矢印Ｄ方向である反時計方向に回転したときの最大位置を拘束するようになっている。なお、可動子３０は、ボビンケース１４の一部を代替するように構成されている。
【００４９】
前記可動子３０は、電磁石ユニット１２が非通電状態にある常時は、糸調子ばね２７のばね力によって第１ストッパ３３に当接した状態を保持するように形成されている。そして、可動子３０は、電磁石ユニット１２への通電状態において、図８の太矢印にて示す磁気吸引力Ｆによって、図８の矢印Ｄにて示す反時計方向に回転するように構成されている。これにより、電磁石ユニット１２への通電状態において、可動子３０が支持軸３１を中心として糸調子ばね２７をボビンケース１４の内側へ押し込む方向、すなわち、糸調子ばねの糸押圧部２７ａがボビンケース１４の外周面１４ａへ近づく方向に回転するようになっている。
【００５０】
図９に示すように、制御部４１には、縫製操作などの各種の情報の入力および動作状態などの各種の情報の表示を行う機能を備えた操作パネル４２が接続されている。この操作パネル４２の図示しない表示部は、ミシン１の異常を操作者に認識させるための警告手段４３として機能する。なお、警告手段４３としては、ブザーや、各種表示灯（ＬＥＤなど）を用いてもよい。勿論、操作パネル４２、ブザー、各種表示灯を組み合わせて用いてもよい。
【００５１】
前記制御部４１には、電源スイッチ、縫製スタート／ストップスイッチなどの各種スイッチ４４、ミシン主軸の回転位相角度の検出に用いる位置センサなどの各種センサ４５、ミシンモータなどの各種モータ４６が接続されている。
【００５２】
前記制御部４１は、各種の演算処理を行う演算部として機能するＣＰＵ４８と、プログラムやデータを記憶する記憶部として機能するメモリ４９と、各種のドライバ５０と、各種の機器との接続に用いるＩ／Ｏ５１と、電磁石ユニット１２を駆動（電磁石を励磁）するための電磁石ユニット駆動部５２とを有している。また、メモリ４９は、適宜な容量のＲＯＭ、ＲＡＭおよび電気的にデータの消去と書き込みとを行うことのできるＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリなどの不揮発性メモリなどにより形成されている。なお、不揮発性メモリとしては、着脱可能なものであってもよい。
【００５３】
前記メモリ４９には、少なくともミシン本体２の縫製動作時の可動部の動作制御をするためのプログラムおよびデータと、本実施形態の下糸張力制御装置１１の可動部の動作制御をするためのプログラムおよびデータとが記憶されている。
【００５４】
すなわち、本実施形態の制御部４１は、ミシン本体２の動作制御を実行する機能と、下糸張力制御装置１１の動作制御を実行する機能とを併せ持つように構成されており、下糸張力制御装置１１のさらに他の一部を構成している。
【００５５】
前記下糸張力制御装置１１の可動部の動作制御をするためのプログラムおよびデータとしては、下糸に付与する張力を可変制御するためのプログラムおよびデータ、縫製動作時に電磁石ユニット１２の電磁石コイル１６に通電する電流値を補正するためのプログラムおよびデータを挙げることができる。
【００５６】
前記下糸に付与する張力を可変制御するためのプログラムおよびデータとしては、縫製動作時における縫製速度の変化に対応できるように、縫製速度に応じて下糸の張力を可変制御するために、縫製速度毎に電磁石ユニット１２の電磁石コイル１６に通電する電流値を制御するものを挙げることができる。
【００５７】
前記縫製動作時に電磁石コイル１６に通電する電流値を補正するためのプログラムおよびデータとしては、縫製動作時に、電磁石ユニット１２の電磁石コイル１６に通電する電流値を補正するためのものを挙げることができる。
【００５８】
本実施形態においては、縫製動作に先だって電磁石を駆動、すなわち後述する電磁石駆動回路５５の出力端の電圧である駆動交流電圧と、この駆動交流電圧によって電磁石コイル１６に通電した電流を検出し、検出電圧の検出電圧振幅、検出電流の検出電流振幅、および、検出電圧の位相に対する検出電流の位相の位相差の少なくともいずれか１つに基づいて、縫製動作時に電磁石に通電する電流値を補正するものを挙げることができる。
【００５９】
さらに、検出電圧振幅、検出電流振幅および位相差のうちの少なくとも１つをその基準値と比較し、その差が予め設定された閾値の範囲を越える場合には異常と判断し、警告手段４３を駆動するものを挙げることができる。
【００６０】
前記縫製動作時に電磁石である電磁石ユニット１２の電磁石コイル１６に通電する電流値を補正するためのプログラムおよびデータとしては、縫製動作に先だって電磁石を駆動して、その駆動交流電圧によって通電した電流を検出し、検出電流の検出電流振幅と駆動交流電圧に対する位相差との少なくとも一方に基づいて、縫製動作時に電磁石に通電する電流値を補正するものであってもよい。この場合、出電流振幅および位相差のうちの少なくとも一方をその基準値と比較し、その差が予め設定された閾値の範囲を越える場合には異常と判断し、警告手段４３を駆動するプログラムおよびデータを挙げることができる。
【００６１】
前記縫製動作時に電磁石である電磁石ユニット１２の電磁石コイル１６に通電する電流値を補正するためのプログラムおよびデータとしては、縫製動作に先だって電磁石を駆動して、その駆動交流電圧を検出し、検出電圧の検出電圧振幅と通電する電流に対する位相差との少なくとも一方に基づいて、縫製動作時に電磁石に通電する電流値を補正するものであってもよい。この場合、検出電圧振幅および位相差のうちの少なくとも一方をその基準値と比較し、その差が予め設定された閾値の範囲を越える場合には異常と判断し、警告手段４３を駆動するプログラムおよびデータを挙げることができる。
【００６２】
前記電磁石ユニット駆動部５２には、電磁石駆動回路５５が設けられている。この電磁石駆動回路５５は、図１０に示すように、ＣＰＵ４８（図９）に接続された制御信号入出力回路５６（図１０にＩ／Ｏと記す。）、この制御信号入出力回路５６に接続されたＤ／Ａ変換器５７（図１０にＤ／Ａと記す。）および２つのＡ／Ｄ変換器５８、５９（図１０にＡ／Ｄと記す。）、２つのインターフェース回路６０、６１（図１０にＩ／Ｆと記す。）、駆動交流電圧を出力するアンプ６２（図１０にＡＭＰと記す。）、および、電流検出用抵抗Ｒｓを有している。そして、電磁石駆動回路５５の出力端には、電磁石ユニット１２の１対の電磁石コイル１６が接続されている。なお、電磁石ユニット１２の両電磁石コイル１６は、図１０に示すように、抵抗Ｒ１、Ｒ２とインダクタンスＬ１、Ｌ２を有する電気回路としてあらわすことができる。また、制御信号入出力回路５６は、ＣＰＵ４８に接続されている。さらに、アンプ６２から電磁石ユニット１２に通電される電流は、図１０の上方に示す一方の電磁石コイル１６の抵抗Ｒ１およびインダクタンスＬ１、図１０の下方に示す他方の電磁石コイル１６のインダクタンスＬ２および抵抗Ｒ１をこの順に通過し、その後、電流検出用抵抗Ｒｓを介してＧＮＤを通過する電路を流れるようになっている。
【００６３】
前記２つの電磁石コイル１６を駆動する駆動交流電圧は、電磁石駆動回路５５の出力端の電圧により容易に検出できるようになっている。また、電磁石コイル１６に通電した電流は、電流検出用抵抗Ｒｓを設けることにより、容易に検出できるようになっている。
【００６４】
ここで、本実施形態の下糸張力制御装置１１における磁気回路について図１１から図１３により説明する。
【００６５】
図１１は本発明に係るミシンの下糸張力制御装置の実施形態における電磁石ユニットが動作位置にある状態の磁気回路を簡略化して示す模式図であり、図１２は電磁石ユニットが退避位置にある状態の磁気回路を簡略化して示す図１１と同様の図であり、図１３は通常のボビンケースを中釜に装着した状態の磁気回路を簡略化して示す図１１と同様の図である。
【００６６】
図１１に示すように、電磁石ユニット１２が動作位置にある場合には、電磁石コイル１６に通電した電流により起磁力が発生し、磁力線ＭＦ１が発生する。この磁力線ＭＦ１は、図１１の右側に示す電磁石ヨーク１７から、ボビンケース１４の可動子３０を通り、図１１の左側に示す電磁石ヨーク１７、ヨーク軸１８、電磁石コイルヨーク軸１９、電磁石コイルヨーク板２０、図１１の右側に示す電磁石コイルヨーク軸１９、ヨーク軸１８、再び電磁石ヨーク１７へ磁界が回って磁気回路を構成するようになっている。なお、磁力線ＭＦ１の方向は、電磁石コイル１６へ通電する極性で決定され、極性を変更すると逆方向となる。ここで、電磁石ユニット１２が動作位置にある状態の電磁石ヨーク１７とボビンケース１４の可動子３０との基準となる距離をＧとする（図３）。
【００６７】
図１２に示すように、ボビン交換の為に、電磁石ユニット１２が退避位置にある場合には、電磁石ヨーク１７とボビンケース１４の可動子３０との距離Ｇ’が、退避動作前（動作位置）に比べて、移動した距離ΔＧ分が増加することになる。また、電磁石ユニット１２が退避位置にある状態で電磁石コイル１６に通電した場合には、図１２の破線にて示す磁力線ＭＦ２が発生することになる。
【００６８】
図１３に示すように、中釜６に、通常のボビンケース１０１が装着されて電磁石ユニット１２が動作位置にある場合、電磁石コイル１６に通電すると、図１１と同様に、磁力線ＭＦ３が発生する。但し、通常のボビンケース１０１には、可動子３０が無いので通常のボビンケース１０１の内部を磁界が通過するように磁力線ＭＦ３が発生することになる。
【００６９】
なお、通常のボビンケース１０１にくらべて、本実施形態のボビンケース１４の可動子３０の方が電磁石ユニット１２に近く、可動子３０と、ボビンケース１４の本体は、別部品なので、可動子３０とボビンケース１３の本体は一体化されておらず、隙間があるために磁気抵抗が高くなるので、本実施形態のボビンケース１４においては主に可動子３０を磁界が通ることになる。
【００７０】
なお、ミシン本体を含むその他の構成については、従来周知のものと同様に構成されているので、その詳しい説明については省略する。
【００７１】
つぎに、前述した構成からなる本実施形態の作用について説明する。
【００７２】
本実施形態の下糸張力制御装置１１の電磁石ユニット１２に通電されていない非通電状態では、図７に示すように、可動子３０には糸調子ばね２７のばね力が作用して、可動子３０が第１ストッパ３３に当接した状態を保持している。このとき、糸調子ばね２７は、従来と同様に、ボビンケース１４の外周面１４ａを押圧することにより、糸調子ばね２７とボビンケース１４との間に挟まれた下糸を糸押圧部２７ａで押圧して、図示しないボビンから引き出される下糸Ｔに対して一定の初期張力を付与している。ここで、初期張力は、通常のボビンケース１０１と同様に、調節ねじ２８の締め込み量に応じて増減できる。また、ボビンケース１４に可動子３０を設けること、および、可動子３０に調節ねじ２８を螺着させること以外は、通常のボビンケース１０１の構成と同様とされているので、調節ねじ２８の締め込み量の設定には、通常の糸調子ばね１０２を有するボビンケース１０１で行われた下糸の張力の調節経験を活用することができる。
【００７３】
本実施形態の下糸張力制御装置１１の電磁石ユニット１２に通電された通電状態では、可動子３０には糸調子ばね２７のばね力が作用しているが、図８に示すように、電磁石ユニット１２と可動子３０の間には図８の太矢印方向に磁気吸引力Ｆが作用し、この磁気吸引力Ｆが糸調子ばね２７のばね力を上回ると可動子３０は、支持軸３１を回転中心として図８の矢印Ｄにて示す反時計方向へ回転して糸調子ばね２７をボビンケース１４の中心方向へ押込む。
【００７４】
そして、糸調子ばね２７がボビンケース１４の中心方向へ押込まれると、下糸は糸調子ばね２７とボビンケース１４に挟まれているので、糸調子ばね２７が下糸をボビンケース１４へ押圧する力が増大して、摩擦力が増加し、下位置に付与する張力（糸張力）も増加することになる。
【００７５】
また、電磁石ユニット１２へ通電する電流値を可変すると、電磁石ユニット１２と可動子３０の間の磁気吸引力Ｆも可変するので、下糸の糸張力も同様に可変することができる。
【００７６】
前記電磁石ユニット１２へ通電する電流値を減少させた場合は、電磁石ユニット１２と可動子３０の間の磁気吸引力Ｆも減少し、糸調子ばね２７のばね力の作用によって速やかに下糸の張力も減少する。
【００７７】
すなわち、可動子３０は、磁力によって動作し、磁力の強さに応じた張力をボビンから引き出される下糸に付与する。
【００７８】
なお、電磁石ユニット１２へ通電する電流値が増大しすぎた場合、可動子３０は、図８に示すように、第２ストッパ３４に接触して回転が停止されるので、可動子３０が回転しすぎてボビンケース１４の内部に収容されている図示しないボビンに接触することを防止している。
【００７９】
したがって、ミシン稼働中、すなわち縫製中であっても電磁石ユニット１２のコイル１６に通電する電流値を増減することで、下糸の張力を増減することができる。この下糸の張力の増減は、縫製中に実行することもできる。そこで、縫製速度に対応した電流値を縫製データの１つとしてメモリ４９に予め記憶させておくことで、縫製速度が変化する毎に、下糸の張力も変更することができる。その結果、縫製速度が変化する縫製動作であっても、縫製中に下糸の張力を制御することができるので、縫いむらが発生しない高い縫製品質を確保できる。
【００８０】
ここで、作業者が、可動子３０（下糸張力可変機能）が無い通常のボビンケース１０１を誤って中釜６へ装着して電磁石ユニット１２を動作位置に位置させた状態（以下、単に、誤装着状態と記す。）と、本実施形態の可動子３０を有するボビンケース１４で電磁石ユニット１２を動作位置に位置させて下糸の張力を可変制御している状態（以下、動作状態と記す。）と、本実施形態の可動子３０を有するボビンケース１４でボビン交換のために、電磁石ユニット１２を退避位置に移動して退避させた状態（以下、退避状態と記す。）との３つの状態について、図１１から図１６により説明する。
【００８１】
ここで、電磁石コイル１６に通電する電流値ｉ（磁界Ｈ）と通電により発生する磁束量（磁束密度Ｂ）の関係について図１４により説明する。
【００８２】
図１４は、電磁石コイル１６に通電する電流値（磁界）と通電により発生する磁束量（磁束密度）の関係を示す図である。
【００８３】
前記誤装着状態において電磁石コイル１６に通電すると、図１３に示すように、ボビンケース１０１を磁束が通る際に、磁性体であるボビンケース１０１を通る。この時の磁界Ｈと磁束密度Ｂの特性は、図１４の細線（誤装着状態）に示すように、３つの状態の中で最も高い磁束が得られる。
【００８４】
前記動作状態において電磁石コイル１６に通電すると、図１１に示すように、通常のボビンケース１０１と同様に、ボビンケース１４を通るが、可動子３０が電磁石ユニット１２に近く、可動子３０と、ボビンケース１４の本体は、別部品なので、可動子３０とボビンケース１３の本体は一体化されておらず、隙間があるために磁気抵抗が高くなるので、主に可動子３０を磁界が通る。
【００８５】
なお、ボビンケース１４が非磁性体で形成されている場合、磁束が通る断面積が少ないので、磁界が増えるにつれて、可動子３０の磁気回路断面が磁束飽和し、通常のボビンケース１０１に比べると全磁束量が低下する。
【００８６】
また、ボビンケース１４が磁性体で構成されている場合でも、可動子３０がボビンケース１４とは別部品であるために隙間があるので、磁気抵抗があり、磁気回路全体の磁気抵抗が通常のボビンケース１０１より増加するので、同様に通常のボビンケース１０１に比べると全磁束量が低下する。但し、ボビンケース１４が非磁性体の場合に比べて、ボビンケース１４にも磁束が通るため、全磁束量の低下は抑えられる。
【００８７】
すなわち、前記動作状態における磁界と磁束密度の特性は、図１４の太線（動作状態）にて示すように、３つの状態の中間の磁束特性となる。また、図１４に拡大して示すように、磁界が小さな場合には、可動子３０を通る磁束が少ないので、磁気回路断面は磁束飽和まで到っていないので、誤装着状態の磁気特性に近い特性が得られる。
【００８８】
前記退避状態において電磁石コイル１６に通電すると、図１２に示すように、電磁石ヨーク１７とボビンケース１４の可動子３０との距離Ｇ’が大幅に増加するので、磁気抵抗も大幅に増加し、磁気回路の全磁束量が著しく低下する。この時の磁界と磁束密度の特性は、図１４の破線（退避状態）にて示すように、３つの状態の中で最も小さな磁束しか得られない結果となる。
【００８９】
ここで、磁界Ｈ２を加えたときに発生する各状態におけるそれぞれの磁束密度Ｂは、図１４に示すグラフの交点より、誤装着状態の磁束密度はＢａ２、動作状態の磁束密度はＢｂ２、退避状態の磁束密度はＢｃ２となり、算出される透磁率μは、磁束密度をＢとし、磁界をＨとすると、
μ＝Ｂ／Ｈより、
μａ２（誤装着状態の透磁率）＝Ｂａ２/Ｈ２、
μｂ２(動作状態の透磁率）＝Ｂｂ２/Ｈ２、
μｃ２（退避状態の透磁率）＝Ｂｃ２/Ｈ２、
となり、３つの状態によって値に差が生じる。
【００９０】
電磁石コイル１６のインダクタンスＬは、コイル巻数をＮ、磁束をΦ、通電する電流をｉ、透磁率をμとすると、
ｋ×Ｎ×Φ＝Ｌ×ｉ（ｋ：係数）より、
Ｌ＝ｋ×Ｎ×Φ／ｉ＝ｋ’×μ  （ｋ’：係数）、
となる。
【００９１】
したがって、透磁率μに対して、インダクタンスＬは比例するため、３つの状態別のそれぞれのインダクタンスＬは、図１５に示すように、誤装着状態、動作状態および退避状態の順に小さくなる。
【００９２】
このように、３つの状態でインダクタンスＬに違いが現れるので、電磁石コイル１６へ交流駆動電圧を印加することにより、３つの状態におけるインダクタンスＬの違いを電磁石コイル１６のインピーダンスＺの差として検出することができる。
【００９３】
つまり、電磁石コイル１６の巻線抵抗をＲ、印加電圧をＶ、電流をＩ、角速度をω（周波数をｆ）とすると、
Ｚ＝√（Ｒ２＋（ω×Ｌ）２）＝√（Ｒ２＋（２×π×ｆ×Ｌ）２）
Ｖ＝Ｚ×Ｉ
となる。
【００９４】
ついで、電磁石コイル１６へ印可する駆動交流電圧を印加した際に、電磁石コイル１６に流れる電流について図１６により説明する。
【００９５】
図１６は、駆動交流電圧と電磁石コイルに流れる電流との関係を示す図である。
【００９６】
前記誤装着状態では、図１５に示すように、３つの状態のうちインダクタンスＬが最も大きいので、駆動交流電圧と電磁石コイル１６に流れる電流との関係は、図１６の細線（誤装着状態）に示すように、電流の振幅Ｉ１は最も小さくなり、駆動交流電圧の位相に対する通電した電流の位相との位相差θ１、すなわち位相遅れは最も大きくなる特性となる。
【００９７】
前記動作状態においては、図１５に示すように、３つの状態のうちインダクタンスＬが誤装着状態についで大きいので、駆動交流電圧と電磁石コイル１６に流れる電流との関係は、図１６の太線（動作状態）に示すように、電流の振幅Ｉ２は中間の値となり、駆動交流電圧の位相に対する通電した電流の位相の位相差θ２、すなわち位相遅れも同様に中間となる特性となる。
【００９８】
前記退避状態においては、図１５に示すように、３つの状態のうちインダクタンスＬが最も小さくなるので、駆動交流電圧と電磁石コイル１６に流れる電流との関係図１６の破線（退避状態）に示すように、電流の振幅Ｉ３は最も大きくなり、駆動交流電圧の位相に対する通電した電流の位相の位相差θ３、すなわち位相遅れは最も小さくなる特性となる。
【００９９】
なお、退避状態では、電磁石ヨーク１７とボビンケース１４との距離Ｇ’が大幅に変化（ΔＧ）しているが、電磁石ユニット１２の取付位置のばらつき（動作位置に繰り返し復帰させたときの位置ずれによる距離変化も含む）や、釜の位置変化（中釜６と外釜５との摺動面であるレース面の磨耗による距離変化も含む）でも、同様にインダクタンスＬが変化する。
【０１００】
そこで、縫製動作に先立って、インダクタンスＬの変化を検出することにより、誤装着状態、動作状態および退避状態という３つの状態の判別を行うことができるとともに、電磁石ヨーク１７とボビンケース１４との距離変動を検出することができる。
【０１０１】
したがって、縫製動作に先立って、インダクタンスＬの変化を検出し、電磁石コイル１６に通電する電流値を補正することで、距離変動を抑制し、安定した下糸の張力制御が可能となる。また、電流補正値は、各補正条件による電流値を事前にデータベース化してメモリ４９（不揮発性メモリ）に記憶しておき、縫製動作時に、メモリ４９から読み出すことにより、対応することが可能となる。
【０１０２】
すなわち、縫製動作に先立って、電磁石ユニット駆動部５２を駆動して電磁石駆動回路５５により電磁石ユニット１２の電磁石コイル１６を駆動する。この時、電磁石コイル１６を駆動する駆動交流電圧、および、駆動交流電圧によって通電した電流（電磁石コイル１６に流れた電流）のそれぞれは、図１０に示すように、電磁石駆動回路５５で検出することができる。そして、それぞれの検出値である検出電圧および検出電流は、それぞれインターフェース回路６０、６１、Ａ／Ｄ変換器５８、５９および制御信号入出力回路５６をこの順に介してＣＰＵ４８に取り込み、ＣＰＵ４８は、メモリ４９に格納されている各種状態判別の閾値や補正電流値で、各状態判断や電磁石ヨーク１７とボビンケース１４の距離変動の影響を補正することが可能となる。
【０１０３】
また、上記の判断結果から、誤装着状態であったり、退避状態であったりした場合には、警告手段４３を駆動して作業者に告知し、誤った下糸張力で縫製してしまうことを未然に防ぐことが可能となる。
【０１０４】
前記基準値の取得としては、例えば、駆動交流電圧を予め設定した検査電圧とし、この検査電圧により、動作状態とした電磁石コイル１６を駆動（電磁石を励磁）し、そのときの電圧およびその位相と、電流およびその位相を取得し、検出した電圧の振幅、電流の振幅、および、電圧の位相に対する電流の位相の位相差を得ることにより行う。すなわち、磁力（磁気吸引力Ｆ）が作用する可動子３０を備えたボビンケース１４と、適正な動作位置に保持された電磁石ユニット１２との間に磁力を発生させたときの検出電圧振幅、検出電流振幅、および、位相差のそれぞれを基準値とする。また、各基準値に許容値（マージン）を設定してそれぞれの閾値を得る。
【０１０５】
そして、縫製動作を実行する際には、縫製動作に先だって検査電圧により電磁石コイル１６を駆動（電磁石を励磁）し、そのときの検出電圧およびその位相と、検出電流およびその位相を取得する。ついで、検出電圧の検出電圧振幅、検出電流の検出電流振幅、および、検出電圧の位相に対する検出電流の位相の位相差の少なくともいずれか１つを取得し、これをその基準値と比較し、基準値と同一ならば縫製動作時に電磁石コイル１６に通電する電流値を予めメモリ４９に記憶されている縫製速度に応じた電流値とし（ゼロ補正）、基準値から外れていても閾値の範囲内であるならば、縫製動作時に電磁石コイル１６に通電する電流値を予めメモリ４９に記憶されている基準値との差分に応じた補正電流値（補正条件による電流値）とする。また、検出電圧の検出電圧振幅、検出電流の検出電流振幅、および、検出電圧の位相に対する検出電流の位相の位相差の少なくともいずれか１つをその基準値と比較したときに、閾値の範囲を越える場合には、異常と判断し、警告手段４３を駆動する。このような構成とすることにより、距離Ｇの変動を検出できる。
【０１０６】
すなわち、本実施形態の制御部４１による動作制御は、縫製動作に先だって電磁石ユニット１２に通電する電流値を補正する電流値補正工程を備えている。
【０１０７】
なお、縫製動作時に電磁石コイル１６に通電する電流値の補正は、駆動交流電圧によって電磁石ユニット１２に通電した電流を検出し、検出電流の検出電流振幅と駆動交流電圧に対する位相差との少なくとも一方に基づいて行うようにしてもよい。また、縫製動作時に電磁石コイル１６に通電する電流値の補正は、駆動交流電圧を検出し、検出電圧の検出電圧振幅と通電する電流に対する位相差との少なくとも一方に基づいて行うようにしてもよい。
【０１０８】
このように、本実施形態の下糸張力制御装置１１によれば、磁気吸引力Ｆが作用する電磁石としての電磁石ユニット１２とボビンケース１４との間の距離Ｇが変化しても、縫製動作に先立って距離Ｇの変化を検出して補正することができるので、下糸の張力を安定に可変制御することができる。
【０１０９】
また、本実施形態の下糸張力制御装置１１によれば、電磁石ユニット１２の磁力により可動子３０を駆動させて糸調子ばね２７の糸押圧部２７ａをボビンケース１４の外周面１４ａに押し付けるとともに、電磁石ユニット１２の磁力の強弱、すなわち、強さにより糸調子ばね２７の糸押圧部２７ａが下糸を押圧する力を調節するように形成されているから、縫製中であっても下糸の張力を適正に、しかも容易かつ確実に制御することができる。その結果、下糸の張力を安定に可変制御することができるので、電流値の設定値による縫い品質への影響が少なくて済み、安定した縫製品質を維持できる。
【０１１０】
さらに、本実施形態の下糸張力制御装置１１によれば、作業者が通常のボビンケース１４を誤装着した場合や、電磁石ユニット１２が退避した状態の場合でも、縫製動作に先だって警告手段４３により異常のあることを作業者に容易に認識させることができるので、誤った下糸の張力によって縫製することが防止でき、縫製物を不良品にしなくて済む。
【０１１１】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１２】
１  ミシン
２  ミシン本体
４  垂直釜
１１  下糸張力制御装置
１２  電磁石ユニット
１４  ボビンケース
１６  電磁石コイル
１７  電磁石ヨーク
２７  糸調子ばね
２７ａ  糸押圧部
２８  調整ねじ
３０  （糸調子ばね押圧手段としての）可動子
３１  支持軸
４１  制御部
４２  操作パネル
４３  警告手段
４８  ＣＰＵ
４９  メモリ
５２  電磁石駆動部
５５  電磁石駆動回路
Ｆ  磁気吸引力
【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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