(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上糸供給源から針に至る糸道中に配置され、前記上糸供給源から供給される上糸の上糸張力を調整するための上糸張力調整手段と、
前記糸道中に配置され、上糸張力を検出する上糸張力検出手段と、
ミシンの布締め張力発生時期に前記上糸張力検出手段にて検出された上糸張力と、予め設定された目標値とに基づき、一針毎に生じる張力誤差を算出する誤差算出手段と、
該誤差算出手段にて算出された張力誤差に基づき該張力誤差の累積値を算出する誤差累積手段と、
該誤差累積手段にて算出された累積値に基づき、前記上糸張力検出手段の検出値が前記目標値となるよう前記上糸張力調整手段を制御するための制御値を算出する制御値算出手段と、
該制御値算出手段が算出する制御値に基づき、前記上糸張力調整手段を制御する上糸張力制御手段と、
を備えたことを特徴とするミシンの上糸張力調整装置。
【請求項２】
前記制御値算出手段は、一針毎に前記制御値を算出することを特徴とする請求項１に記載のミシンの上糸張力調整装置。
【請求項３】
前記誤差算出手段は、前記上糸張力検出手段にて検出された上糸張力と前記目標値との偏差を、前記布締め張力発生期間中に所定回算出する偏差算出手段を有し、該偏差算出手段が当該期間中に算出される所定個の偏差の平均を張力誤差とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の上糸張力調整装置。
【請求項４】
請求項３に記載のミシンの上糸張力調整装置において、
前記制御値算出手段は、前記偏差算出手段が偏差を算出する毎に、該偏差に基づき、前記制御値を補正する制御値補正手段を有することを特徴とするミシンの上糸張力調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ミシンの上糸張力を良好な状態に保つための上糸張力調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の装置として、例えば、特開昭５４−１３１４４８号公報、特開昭５４−１２３３５３号公報、特公昭６０−２００２９号公報等には、上糸張力を検出する張力検出器と、上糸を把持／開放する等して上糸張力を調整する張力調整器とを備え、張力検出器により検出された天秤による布締めの際の上糸張力（以下、布締め張力という）と予め設定された布締め張力の目標値との差（以下、偏差という）に応じて張力調整器をフィードバック制御するように構成された上糸張力調整装置が開示されている。
【０００３】
また、特開昭５７−１８５８９０号公報には、同様に張力検出器と張力調整器とを備え、一針内において、張力検出器により検出された上糸張力の最大値を保持し、この保持された上糸張力の最大値と布締め張力の目標値との差から次の一針における制御値を求め、この制御値に基づき張力調整器を制御する上糸張力調整装置が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の場合、偏差とフィードバックループを構成する増幅器等の特性によって決まるフィードバックゲインとだけに基づき、張力調整器を制御して上糸張力を調整しているため、極めて限られた範囲でしか好適な制御を実現できず、安定して均一な縫目を形成できないという問題があった。
【０００５】
即ち、これらの装置において張力調整器は、例えば、上糸を両側から挟持する挟持部材を有し、張力調整器に入力される制御量に応じて挟持部材の間隔を変化させることにより上糸張力を調整するよう構成されているため、使用する糸の太さ等に応じて張力調整器の制御特性（制御量に対する上糸張力の変化量）は変化してしまう。そして、フィードバックゲインは、通常、所定の使用条件、即ち張力調整器の制御特性がある特定の状態にある場合に、最適な制御ができるよう予め設定されている。このため、使用する糸の太さが変更され張力調整器の制御特性等が変化すると、偏差に対する上糸張力の変化量（即ち、フィードバックゲイン）が大きくなり過ぎてしまう場合があり、このような場合、ハンチング等が発生し易くなって上糸張力がばたつくため、安定した上糸張力を発生させることができず、延いては安定して均一な縫目を形成できないのである。
【０００６】
一方、後者の場合、布締め張力の最大値を保持し、この最大値と目標値とを比較した結果に基づいて、次の一針における上糸張力を制御しているので、何等かの原因で突発的な張力の変動があった場合、次の一針における上糸張力は、その突発的な変動の影響を全面的に受けてしまうため、前者の場合と同様に、安定して均一な縫目を形成することができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するために、安定して均一な縫目を形成可能なミシンの上糸張力調整装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、図１に実線で例示するように、上糸供給源から針に至る糸道中に配置され、前記上糸供給源から供給される上糸の上糸張力を調整するための上糸張力調整手段と、前記糸道中に配置され、上糸張力を検出する上糸張力検出手段と、ミシンの布締め張力発生時期に前記上糸張力検出手段にて検出された上糸張力と、予め設定された目標値とに基づき、一針毎に生じる張力誤差を算出する誤差算出手段と、該誤差算出手段にて算出された張力誤差に基づき該張力誤差の累積値を算出する誤差累積手段と、該誤差累積手段にて算出された累積値に基づき、前記上糸張力検出手段の検出値が前記目標値となるよう前記上糸張力調整手段を制御するための制御値を算出する制御値算出手段と、該制御値算出手段が算出する制御値に基づき、前記上糸張力調整手段を制御する上糸張力制御手段と、を備えたことを特徴とするミシンの上糸張力調整装置を要旨とする。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のミシンの上糸張力調整装置において、前記制御値算出手段は、一針毎に前記制御値を算出することを特徴とする。
次に、請求項３に記載の発明は、図１に点線で示すように、請求項１または請求項２に記載のミシンの上糸張力調整装置において、前記誤差算出手段は、前記上糸張力検出手段にて検出された上糸張力と前記目標値との偏差を、前記布締め張力発生期間中に所定回算出する偏差算出手段を有し、該偏差算出手段が当該期間中に算出される所定個の偏差の平均を張力誤差とすることを特徴とする。
【００１０】
また次に、請求項４に記載の発明は、図１に一点鎖線で示すように、請求項３に記載のミシンの上糸張力調整装置において、前記制御値算出手段は、前記偏差算出手段が偏差を算出する毎に、該偏差に基づき、前記制御値を補正する制御値補正手段を有することを特徴とする。
【００１１】
【作用および発明の効果】
上記のように構成された請求項１に記載のミシンの上糸張力調整装置においては、誤差算出手段が、ミシンの布締め張力発生時期に、上糸張力検出手段によって検出された上糸張力の検出値と予め設定された目標値とに基づき、一針毎に生じる張力誤差を算出し、誤差累積手段が、誤差算出手段にて算出された張力誤差に基づき累積値を算出し、更に、制御値算出手段が、誤差累積手段にて算出された累積値に基き、上糸張力検出手段による上糸張力の検出値が目標値となるよう上糸張力調整手段を制御するための制御値を算出し、この制御値に基づき、上糸張力制御手段が、上糸張力調整手段を制御して上糸張力を調整する。
【００１２】
従って、本発明によれば、一針毎に生じる張力誤差に基づき算出された累積値に基づいて、上糸張力を制御しているので、上糸張力の過渡的，突発的な変動の影響が小さく抑えられ、その結果、安定した上糸張力を発生させることができ、延いては、安定した縫目を形成することができる。
【００１３】
なお、誤差算出手段にて算出される張力誤差は、布締め張力発生時期の間の上糸張力の検出値と目標値との偏差を積分したものでもよいし、この偏差の積分値を期間に応じて平均化したものでもよい。また、布締め張力発生期間の任意の一点にて検出された上糸張力に基づき算出してもよい。
【００１４】
また、誤差累積手段にて算出される累積値は、単純に、張力誤差を加算して累積してもよいし、張力誤差に適当な倍率を乗算したものを加算して累積してもよいし、所定針数毎に張力誤差の加算値の平均を算出しこれを順次加算して累積するようにしてもよい。
【００１５】
次に、制御値算出手段は、所定針数毎に制御値を算出してもよいのであるが、請求項２に記載のミシンの上糸張力調整装置においては、一針毎に制御値を算出する。
従って、本発明によれば、一針毎に状態の変化に対応することができ、上糸張力を現在の状態に即して制御できる。
【００１６】
次に、請求項３に記載のミシンの上糸張力調整装置においては、誤差算出手段が偏差算出手段を有しており、この偏差算出手段が、上糸張力検出手段にて検出された上糸張力と目標値との偏差を、布締め張力発生期間中に所定回算出し、誤差算出手段は、当該期間中に算出される所定個の偏差の平均を張力誤差としている。
【００１７】
従って、本発明によれば、布締め張力発生期間において、過渡的、突発的な上糸張力の変動が発生したとしても、この変動の影響は、平均化されるため、その後の制御値の算出に与える影響を小さく抑えることができ、より安定した制御を実現できる。
【００１８】
また次に、請求項４に記載のミシンの上糸張力調整装置においては、制御値算出手段が、制御値補正手段を有しており、この制御値補正手段が、偏差算出手段にて偏差が算出される毎に、この偏差に基づき累積値に基づき算出された制御値を補正する。
【００１９】
従って、本発明によれば、一針内の布締め張力発生期間において、過渡的、突発的な上糸張力の変動が発生した場合に、これに対応して追従することができ、より現状に即した制御を実現できる。
なお、本発明によれば、上糸張力は累積値に基づいて制御されており、即ち、複数針に渡る平均的な上糸張力が目標値と一致するように制御されている。その結果、上糸張力は、目標値が略平均となるよう変位するため、制御値補正手段による制御値の補正は比較的小さいものでよく、従って、偏差算出手段が算出する偏差のフィードバックゲインを小さくできるため、上糸張力がばたつくようなことがない。
【００２０】
【実施例】
以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。
図２は、本実施例の上糸張力調整装置が適用されたミシンの概略構成を示す説明図である。
【００２１】
図２に示すように、ミシン本体１０には、上糸１１を繰り出す上糸供給源としての糸巻き１２と、上糸１１の経路に沿って設けられた糸掛け１３，１４，１５と、上糸１１を把持又は解放可能な上糸張力調整手段としての上糸張力調整器１６と、上糸張力検出手段としての上糸張力センサ１７と、ミシン主軸１８に同期して上下動する天秤１９および縫針２０と、ミシン主軸１８の回転位相に応じて各種タイミング信号を出力する主軸回転センサ２１と、使用者が縫製の開始／終了を入力するための踏み板スイッチ３４（図３参照）と、ミシン本体１０内に配設され各種制御処理を実行するための制御装置４０とを備え、上糸張力調整器１６，上糸張力センサ１７，主軸回転センサ２１，及び踏み板スイッチ３４は、制御装置４０に接続されている。なお、糸巻き１２から供給された上糸１１は、糸掛け１３、上糸張力調整器１６、糸掛け１４、上糸張力センサ１７、糸掛け１５、天秤１９を経て、縫針２０に供給される。
【００２２】
ここで、制御装置４０は、図３に示すように、各種制御処理を実行するＣＰＵ４１、制御プログラム等を記憶するＲＯＭ４２、処理中に必要なデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ４３からなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成されており、更に、上糸張力センサ１７からの信号を入力するためのインタフェース回路４４、インタフェース回路４４から出力されるアナログ信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器４５、上糸張力調整器１６に駆動電圧を印加する上糸張力制御手段としてのドライバ４８、ミシン主軸１８を駆動するミシンモータ５０を作動させるためのミシンモータドライバ５１を備えている。
【００２３】
そして、ＣＰＵ４１は、主軸回転センサ２１が出力する各種タイミング信号，上糸張力センサ１７が検出しＡ／Ｄ変換器４５にてデジタル値に変換された上糸張力検出信号、踏み板スイッチのオン／オフ状態を示す状態信号等を入力すると共に、ドライバ４８に上糸張力調整器１６を駆動するための張力調整信号、ミシンモータドライバ５１にミシンモータ５０を駆動するためのモータ駆動信号等を出力する。
【００２４】
ここで、主軸回転センサ２１は、ミシン主軸１８と共に回転し、光を透過させる多数のスリットが形成された光透過部と、光透過部を通過した光を検出する光検出部とを備えた光学式エンコーダにて構成されたものである。そして、主軸回転センサ２１は、タイミング信号として、図４に示すように、縫針２０が針上死点にある回転角を０°として、３５８．５°から１．５°の間のみＨｉｇｈレベルとなる針上信号Ｓｕと、０°から１．５°までがＨｉｇｈレベル、１．５°から３°までがＬｏｗ  レベルというように、ミシン主軸が３°回転する毎に１パルスを発生する位相信号Ｓｐとを出力する。この位相信号Ｓｐは、ＣＰＵ４１の割込信号の入力端子に入力されており、その立上がりのタイミングで、後述する位相信号割込処理を起動する。
【００２５】
次に、上糸張力調整器１６は、図５に示すように、印加電圧に応じて伸縮する積層圧電素子２２と、ミシン本体１０に固定されたＬ型金具２３と、Ｌ型金具２３に一体成形され、Ｌ型金具２３と共に積層圧電素子２２の伸縮方向両端を挟持するヒンジ部２４と、一端がヒンジ部２４に取り付けられ、他端に糸把持板２６が形成された糸把持腕２５と、糸把持板２６に対向する位置に糸把持板２６と共に上糸１１を把持可能なように配設された糸把持対向板２７とにより構成されている。
【００２６】
そして、積層圧電素子２２に電圧を印加して伸縮させると、ヒンジ部２４は、てこの原理により、積層圧電素子２２の伸縮量を拡大して糸把持腕２５に伝達し、その結果、糸把持板２６は糸把持対向板２７と近接／隔離する方向に移動する。なお、糸把持板２６と糸把持対向板２７との間隔は、積層圧電素子２２への印加電圧Ｖｃが０ボルト（解放電圧）の時に、糸把持板２６と糸把持対向板２７の間を通過する上糸１１の太さより少し大きくなって上糸１１を完全に解放できるよう設定され、かつ印加電圧Ｖｃが１００ボルト（完全把持電圧Ｖｍａｘ）の時に、上糸１１の太さより小さくなって上糸１１を完全に把持できるように設定されている。
【００２７】
また次に、上糸張力センサ１７は、図６に示すように、張力センサ保持体２８により片持ち梁状にミシン本体１０に固定された長方形の金属板２９と、金属板２９の開放端側上面に配設された張力センサ糸掛け３０と、金属板２９の下面に貼着され金属板２９の歪に応じて抵抗値が変化する歪みゲージ３１とにより構成されている。そして、上糸１１は、糸掛け１４、１５（図２参照）の間で張力センサ糸掛け３０に掛けられており、上糸１１の張力に応じて金属板２９が歪むことにより、歪みゲージ３１の抵抗値が変化する。
【００２８】
また、この上糸張力センサ１７に接続されたインタフェース回路４４は、歪ゲージを含む４つの抵抗で構成され、歪ゲージの抵抗値の変化に応じた電圧値を出力する周知の抵抗ブリッジ回路４４ａと、抵抗ブリッジ回路４４ａの出力を差動増幅し、上糸張力センサ１７にて検出された上糸張力に対応した正電圧を出力する周知の差動増幅回路４４ｂとにより構成されている。
【００２９】
ここで、本実施例の上糸張力調整装置の動作を、ＣＰＵ４１にて実行される上糸張力調整制御を実現するメイン処理、及び位相信号割込処理に沿って説明する。
まず、縫製開始を検出し、各種パラメータを初期化すると共に上糸張力調整制御の開始を許可するメイン処理について説明する。
【００３０】
図７に示すように、本処理が開始されると、まず、Ｓ１１０にて踏み板スイッチ３４がオンしているか否かを判定し、オンしていなければＳ１１０を繰り返し実行する。一方、踏み板スイッチ３４がオンしていれば、縫製が開始されたものとして、Ｓ１２０に移行する。
【００３１】
Ｓ１２０〜Ｓ１４０では、後述する位相信号割込処理にて使用される各種パラメータ、即ち、制御開始フラグＣ，平均張力誤差累積値Ｔａｃを格納するための平均張力誤差累積レジスタ，張力誤差累積値Ｔｃを格納するための張力誤差累積レジスタを、夫々０クリアし、続くＳ１５０では、位相信号Ｓｐによる割込を許可して、位相信号割込処理の実行を許可する。
【００３２】
続くＳ１６０では、踏み板スイッチ３４がオフしているか否かを判定し、オフしていなければ繰り返しＳ１６０を実行する。一方、踏み板スイッチ３４がオフしていれば、縫製が終了したものとして、Ｓ１７０に進み、位相信号Ｓｐによる割込を禁止して、位相信号割込処理の実行を禁止した後、Ｓ１１０に戻り、Ｓ１１０〜Ｓ１７０の処理を繰り返し実行する。
【００３３】
次に、上糸張力調整制御を行う位相信号割込処理について、図８に示すフローチャートに沿って説明する。なお、本処理は、位相信号Ｓｐによる割込が発生する毎に、即ち、ミシン主軸１８が３°回転する毎に実行されるものである。
図８に示すように、本処理が開始されると、まずＳ２１０にて制御開始フラグＣがセット（＝１）されているか否か判断し、セットされていなければＳ２２０に移行する。
【００３４】
Ｓ２２０では、主軸回転センサ２１の針上信号Ｓｕを読み込み、続くＳ２３０にて読み込んだ針上信号ＳｕがＨｉｇｈレベルであるか否かを判断する。そして、針上信号ＳｕがＨｉｇｈレベルでなければ、そのまま本処理を終了し、針上信号ＳｕがＨｉｇｈレベルであれば、Ｓ２４０に移行して制御開始フラグＣをセットした後、Ｓ２７０に進む。
【００３５】
一方、先のＳ２１０にて、制御開始フラグＣがセットされていると判断された場合は、Ｓ２５０に移行して、先のＳ２２０と同様に針上信号Ｓｕを読み込み、続くＳ２６０にて針上信号ＳｕがＨｉｇｈレベルであるか否かを判断する。そして、針上信号ＳｕがＨｉｇｈレベルであれば、Ｓ２７０に移行して主軸回転角θを算出するための回転角レジスタを０クリアした後、Ｓ２９０に進み、一方、Ｓ２６０にて、針上信号ＳｕがＨｉｇｈレベルでないと判断された場合には、Ｓ２８０に移行して、回転角レジスタに格納された主軸回転角θの値に３°加算した後、Ｓ２９０に進む。
【００３６】
即ち、Ｓ２２０〜Ｓ２４０は、縫製が開始されてから、最初に針上信号Ｓｕが検出されるまでの間に実行される処理であり、制御の基準となる針上死点位相（θ＝０°）を検出して位相合わせをするためのものである。そして、これを検出すると、制御開始フラグＣがセットされ、実際の制御が開始されるのである。
【００３７】
また、Ｓ２５０〜Ｓ２８０は、主軸回転角θを算出する処理であり、本処理が起動される毎に、回転角レジスタの内容を３°ずつ更新し、ミシン主軸１８が１回転して針上信号Ｓｕを検出すると、回転角レジスタの内容をクリアして位相合わせを行うものである。
【００３８】
続くＳ２９０では、主軸回転角θが布締め位相（３０°≦θ≦９０°）であるか否かを判断し、布締め位相であればＳ３００に移行する。
Ｓ３００では、上糸張力センサ１７からインタフェース回路４４及びＡ／Ｄ変換器４５を介して上糸張力Ｔを読み込み、続くＳ３１０にて、（１）式に基づき上糸張力調整器１６の印加電圧Ｖｃを算出し、算出値をドライバ４８に出力する。
【００３９】
Ｖｃ＝−ａ×（Ｔ−Ｔｒｅｆ）−ｂ×Ｔａｃ＋Ｖｍａｘ／２        …（１）
なお、ａ，ｂは、張力値を所定の割合で電圧値に換算するため予め設定された定数である。Ｔｒｅｆは、布締め位相における上糸張力（布締め張力）の目標値であり、布の厚さ等に応じて自動／手動で設定される。
【００４０】
そして、右辺の第１項目（−ａ×（Ｔ−Ｔｒｅｆ））は、現在検出される上糸張力Ｔの目標値Ｔｒｅｆからのずれに応じた補正電圧を算出するものである。また、右辺の第２項目（−ｂ×Ｔａｃ）は、後述する平均張力累積値より、一針内の間、常時印加されるオフセット電圧を算出するものである。次に右辺の第３項目（Ｖｍａｘ／２）は、制御開始時における印加電圧Ｖｃの初期値を与えるものであり、印加電圧Ｖｃの算出値が比較的早い時期に略一定値に収束するように印加電圧の最大値である完全把持電圧Ｖｍａｘの１／２に設定されている。
【００４１】
このようにして算出された印加電圧Ｖｃを入力されたドライバ４８は、この算出された印加電圧ＶｃをＤ／Ａ変換することにより、実際に印加電圧Ｖｃに応じた電圧を発生させて上糸張力調整器１６に印加する。
続くＳ３２０では、主軸回転角θが張力誤差累積位相（３９°≦θ≦６６°）であるか否かを判断し、張力誤差累積位相でなければそのまま本処理を終了し、張力誤差累積位相であれば、Ｓ３３０に移行する。
【００４２】
Ｓ３３０では、（２）式に従って、Ｓ３００にて読み込まれた上糸張力Ｔと布締め張力の目標値Ｔｒｅｆとの偏差を算出し、張力誤差累積レジスタに格納された張力誤差累積値Ｔｃに加算した後、本処理を終了する。
Ｔｃ＝Ｔｃ＋（Ｔ−Ｔｒｅｆ）                              …（２）
つまり、Ｓ３００〜Ｓ３３０では、布締め位相において、実際に上糸張力Ｔを検出し、上糸張力調整器１６への印加電圧Ｖｃを算出、出力して、上糸張力を調整し、更に、張力誤差累積位相において、上糸張力Ｔと目標値Ｔｒｅｆとの誤差に基づき張力誤差累積値Ｔｃを求めている。なお、張力誤差累積位相の間に、本処理は、１０回実行されるため、１０回分の誤差が累積されることになる。
【００４３】
一方、先のＳ２９０にて、主軸回転角θが布締め位相でないと判断された場合には、Ｓ３４０に移行して、印加電圧Ｖｃを完全把持電圧Ｖｍａｘに設定し、続くＳ３５０にて、主軸回転角θが９３°即ち、布締め位相の直後であるか否かを判定する。そして、主軸回転角θが９３°でなければ、そのまま本処理を終了し、９３°であれば、Ｓ３６０に移行する。
【００４４】
Ｓ３６０では、（３）式に従って、張力誤差累積レジスタに格納された張力誤差累積値Ｔｃに基づき、張力誤差累積位相の間に検出された誤差の平均（平均張力誤差）を求め、平均張力誤差累積レジスタに格納された平均張力誤差累積値Ｔａｃに加算する。
【００４５】
Ｔａｃ＝Ｔａｃ＋Ｔｃ／１０                                …（３）
続くＳ３７０にて張力誤差累積レジスタをクリア（＝０）して、本処理を終了する。
つまり、Ｓ３４０〜Ｓ３７０では、ミシン主軸１８が布締め位相以外の位相にある時は、印加電圧Ｖｃを完全把持電圧Ｖｍａｘに保持して、上糸を完全に把持すると共に、布締め位相が終了した直後には、その布締め位相における平均張力誤差を求め順次累積する。
【００４６】
なお、この平均張力累積レジスタＴａｃの値が、次回の布締め位相の時に、Ｓ３１０にて印加電圧Ｖｃを算出する際のオフセット値となる。
つまり、図９に示すように、主軸回転角θが布締め位相（３０°≦θ≦９０°）にある場合は、Ｓ３１０にて、検出された上糸張力Ｔ、平均張力累積値Ｔａｃに応じた印加電圧Ｖｃが算出され、それ以外の位相では、印加電圧Ｖｃは、完全把持電圧Ｖｍａｘに保持される。そして、主軸回転角θが張力誤差累積位相（３９°≦θ≦６６°）にあるときは、上糸張力Ｔと目標値Ｔｒｅｆとの誤差が算出累積され、張力誤差累積値Ｔｃ（図中斜線部）が算出される。そして、この張力誤差累積値の平均値（Ｔｃ／１０）に相当する電圧が、次回の布締め位相における印加電圧Ｖｃの算出にあたり、オフセット値として加算され、制御される。
【００４７】
なお、Ｓ３３０が本発明の誤差算出手段に、Ｓ３６０が誤差累積手段に、Ｓ３１０が制御値算出手段及び制御値補正手段に相当する。
以上詳述したように、本実施例の上糸張力調整装置においては、一針毎に、張力累積位相における上糸張力Ｔと目標値Ｔｒｅｆとの誤差の平均値である平均張力誤差（Ｔｃ／１０）を算出し、次回の布締め位相では、この平均張力誤差の累積値Ｔａｃに基づき上糸張力調整器１６への印加電圧Ｖｃを算出し、上糸張力Ｔを制御している。つまり、平均誤差累積値Ｔａｃをフィードバックして、張力誤差累積値Ｔｃ（延いては、平均張力誤差）が０になるよう制御している。
【００４８】
従って、本実施例によれば、上糸張力Ｔは、張力誤差累積位相において目標値Ｔｒｅｆが略平均値となるように変位して、目標値Ｔｒｅｆから大きくはずれて変位することがないため、安定した上糸張力Ｔを発生させることができ、延いては、安定した縫目を形成することができる。
【００４９】
また、印加電圧Ｖｃを算出のために累積される平均張力誤差Ｔａｃは、平均張力誤差、即ち、一針内の張力累積位相における上糸張力Ｔと目標値Ｔｒｅｆとの誤差の平均値を累積して得られるものである。従って、本実施例によれば、張力累積位相において、突発的に上糸張力Ｔが大きく変動したとしても、その影響は平均化され分散されるため、その後の印加電圧Ｖｃの算出において大きな影響を及ぼすことがなく、安定した制御を実現できる。
【００５０】
更に、本実施例においては、上糸張力Ｔと目標値Ｔｒｅｆとの偏差に基づいて、平均張力誤差の累積値Ｔａｃに基づき算出される印加電圧Ｖｃを補正するようにされている。つまり、印加電圧Ｖｃの算出のために、上糸張力Ｔと目標値Ｔｒｅｆとの偏差もフィードバックしている。
【００５１】
従って、一針内における過渡的、突発的な張力の変動に対しても十分追従することができ、現状に即した制御を実現できる。
なお、本実施例においては、上述したように、平均張力累積値Ｔａｃをフィードバックすることにより、上糸張力Ｔは、目標値Ｔｒｅｆを略平均値として変動するよう制御されるため、上糸張力Ｔと目標値Ｔｒｅｆとの偏差のみに基づいて制御値を算出する場合に比べて、偏差のゲイン（定数ａ）を小さくでき、その結果、ハンチング等の発生が防止されるため、上糸張力Ｔがばたつくことがなく、安定した縫目を形成できる。
【００５２】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様で実施できる。例えば、上記実施例において上糸張力調整器１６は、上糸を両側から把持、開放することにより張力を調整しているが、ミシンにおいて従来より使用されている調子皿の機構を用いて、算出される印加電圧Ｖｃに応じて調子皿が上糸を挟持する圧力を変化させることにより上糸張力を調整してもよい。
【００５３】
また、上記実施例では、布締め位相内の張力累積位相にて検出される誤差のみに基づいて累積値を求めているが、布締め位相の全範囲を張力累積位相としてもよいし、布締め位相内の任意の一点のみでこれを求めてもよい。任意の一点で求める場合は、例えば、天秤上死点に対応する主軸回転角θが６６°の時に行うとよい。
【００５４】
また、上記実施例では、印加電圧Ｖｃを算出する際に使用する平均張力誤差Ｔａｃを一針毎に更新しているが、例えば二針毎等、複数針毎に更新するようにしてもよい。この場合、張力誤差累積値Ｔｃを複数針に渡って連続して累積しその平均を算出するようにしてもよいし、一針毎に算出した値の、複数針分の平均値を求めて平均張力誤差Ｔａｃに累積するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を例示するブロック図である。
【図２】実施例の上糸張力調整装置が適用されたミシンの概略構成図である。
【図３】制御装置の概略構成を表すブロック図である。
【図４】主軸回転センサが出力するタイミング信号を表す説明図である。
【図５】上糸張力調整器を示す斜視図である。
【図６】上糸張力センサの斜視図及び該センサに接続されたインタフェース回路の回路図である。
【図７】ＣＰＵが実行するメイン処理を示すフローチャートである。
【図８】ＣＰＵが実行する位相信号割込処理を示すフローチャートである。
【図９】上糸張力センサによって検出される上糸張力と、上糸張力調整器を動作させる印加電圧との関係を表す説明図である。
【符号の説明】
１０…ミシン本体    １１…上糸    １６…上糸張力調整器
１７…上糸張力センサ    １８…ミシン主軸    １９…天秤    ２０…縫針
２１…主軸回転センサ    ２２…積層圧電素子    ２３…Ｌ型金具
２４…ヒンジ部    ２５…糸把持腕    ２６…糸把持板    ２７…糸把持対向板
２８…張力センサ保持体    ２９…金属板    ３１…ゲージ
３４…踏み板スイッチ    ４０…制御装置    ４１…ＣＰＵ    ４２…ＲＯＭ
４３…ＲＡＭ    ４４…インタフェース回路    ４５…Ａ／Ｄ変換器
４８…ドライバ    ５０…ミシンモータ    ５１…ミシンモータドライバ
【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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