(57)【要約】【課題】  下糸の張力を適切に制御する【解決手段】  下糸調子装置３０は、内釜２４に遊嵌されボビン２６を保持するボビンケース２７の外周部に、磁性材料からなる可撓性を有する調子ばね３１（板ばね）を備えており、この調子ばね３１の端部（挟持部）とボビンケース２７の外周部とで下糸８を直接挟持することで、下糸８に所定の張力を付与する構成となっている。また、ボビンケース２７の外側であって調子ばね３１と近接する位置には電磁石３２の一端が配設されている。電磁石３２には、縫製速度に応じた電流が流される。そして、電磁石３２に電流が流れると、該電磁石３２によって発生した磁力によって調子ばね３１が吸引され、ボビンケース２７の外周部に対する付勢力が低下する方向つまり当該外周部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張力をリアルタイムに調節することが可能となった。【選択図】図５
2008023047.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、
該ボビンケースの外周部或いは内周部に設けられ、前記ボビンから引き出された下糸を挟持部により挟持する下糸張力付与手段と、
前記ボビンケースの外側に配設された下糸張力調節手段とを備え、
前記挟持部或いは前記下糸張力調節手段の何れか一方を磁性材料で形成すると共に、前記下糸張力調節手段は前記挟持部に付与する磁力を調節することにより下糸張力を調節することを特徴とする下糸張力制御装置。
【請求項２】
前記下糸張力付与手段の挟持部は磁性材料からなる板ばねであることを特徴とする請求項１記載の下糸張力制御装置。
【請求項３】
前記下糸張力付与手段の挟持部は磁性材料からなるローラであり、前記下糸張力付与手段は該ローラに回転抵抗を与えるばねを有することを特徴とする請求項１記載の下糸張力制御装置。
【請求項４】
前記下糸張力付与手段の挟持部は、前記ボビンケースの周壁の一部から形成された磁性材料からなる可撓片であり、
前記下糸張力付与手段は、前記挟持部に接すると共に非磁性材料或いは前記可撓片よりも硬い磁性材料からなる押さえ部を有し、
前記挟持部と押さえ部とにより前記下糸を挟持することを特徴とする請求項１記載の下糸張力制御装置。
【請求項５】
前記挟持部は永久磁石を備えていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項記載の下糸張力制御装置。
【請求項６】
前記下糸張力制御装置は電磁石を備え、該電磁石に流す電流を変化させることにより、磁力を変更することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項記載の下糸張力制御装置。
【請求項７】
前記下糸張力制御装置は永久磁石を備え、該永久磁石と前記下糸張力付与手段の挟持部との距離を変更することにより、磁力を調節することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項記載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、ミシンの下糸の張力を制御する下糸張力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ミシンには、縫い針を上下に往復移動させる針駆動機構と、ミシンベッド内において前記縫い針と協働して縫いを行う釜機構とが設けられている。釜機構は、回転する外釜と該外釜の内部に設けられた回転しない内釜とからなる釜を備えており、内釜には、当該内釜内に突設された支軸に下糸供給源としてのボビンが回転自在に装備され、ボビンケースが着脱自在に取り付けられる。
ところで、ボビンから引き出される下糸は、上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。そこで、従来から、ボビンケースに板ばねを設け、該板ばねとボビンケースとで下糸を挟持することにより、下糸に一定の張力を付与する構成が採られている。
また、ミシン主軸（上軸）に連動して全回転する下軸と同軸上で回転するいわゆる垂直釜を有するミシンにあっては、釜の内部から繰り出される下糸の張力を調節するミシンの下糸張力制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記従来の下糸張力制御装置は、ボビンケースの内底部と、これに対向するボビンの端面との間に、該ボビンの端面に当接する弾性体（例えば、皿ばね）と、この弾性体に隣接しスラスト方向に移動自在な環状の永久磁石とを備え、ボビンケースの外側には当該ボビンケースの外底部に対向配置された電磁石を備えている。そして、ボビンケースの外側（端壁部）に電磁石を接近させた状態で、当該電磁石のコイルに縫製速度に対応する電流を流し、永久磁石と逆の極性に磁化させることで該電磁石から縫製速度に対応する反発力を受けて永久磁石がスラスト方向（ボビンの端面に向かう方向）に移動する。そして、永久磁石が弾性体を介してボビンの端面を圧迫する結果、ボビンには縫製速度に対応する制動力が作用することとなり、下糸に所定の張力が付与される。つまり、上記従来の下糸張力制御装置は、釜の外部に設けられた電磁石に流す電流を制御することで、釜の内部に設けられた永久磁石に作用する反発力を調節し、ボビンの回転抵抗を増減させて該ボビンから繰り出される下糸の張力を制御するようになっている。
【特許文献１】特開平０５−６８７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、圧迫によりボビンの回転に制動力を付与した状態で下糸が引き出されると、ボビンに巻かれた下糸の束が硬く緊縛されることに張力が消費され、所望の下糸張力を得ることは必ずしも容易ではない。つまり、上記従来の下糸張力制御装置においては、ボビンを押さえても必ずしも希望する下糸張力を得ることができないという問題があった。また、下糸の張力を調節するためにボビンを圧迫しても、上記下糸の緊縛により下糸張力に実際の変化が現れるまでの時間的な遅れが生じるという問題もある。さらに、ボビンに巻かれた下糸の束が硬く緊縛されてしまうので、以降の下糸の繰り出しにより大きな力が必要となり、結果としてそれ以降の下糸張力が増加してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、下糸の張力を適切に制御することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、ボビンを保持するボビンケースと、該ボビンケースの外周部或いは内周部に設けられ、前記ボビンから引き出された下糸を挟持部により挟持する下糸張力付与手段と、前記ボビンケースの外側に配設された下糸張力調節手段とを備え、前記挟持部或いは前記下糸張力調節手段の何れか一方を磁性材料で形成すると共に、前記下糸張力調節手段は前記挟持部に付与する磁力を調節することにより下糸張力を調節することを特徴とする下糸張力制御装置である。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記下糸張力付与手段の挟持部は磁性材料からなる板ばねであることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記下糸張力付与手段の挟持部は磁性材料からなるローラであり、前記下糸張力付与手段は該ローラに回転抵抗を与えるばねを有することを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記下糸張力付与手段の挟持部は、前記ボビンケースの周壁の一部から形成された磁性材料からなる可撓片であり、前記下糸張力付与手段は、前記挟持部に接すると共に非磁性材料或いは前記可撓片よりも硬い磁性材料からなる押さえ部を有し、前記挟持部と押さえ部とにより前記下糸を挟持することを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項１から請求項４の何れか一項記載の発明において、前記挟持部は永久磁石を備えていることを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項１から請求項５の何れか一項記載の発明において、前記下糸張力制御装置は電磁石を備え、該電磁石に流す電流を変化させることにより、磁力を変更することを特徴とする。
【００１２】
請求項７記載の発明は、請求項１から請求項５の何れか一項記載の発明において、前記下糸張力制御装置は永久磁石を備え、該永久磁石と前記下糸張力付与手段の挟持部との距離を変更することにより、磁力を調節することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、ボビンから引き出される下糸は、ボビンケースの外周部或いは内周部に設けられた下糸張力付与手段の挟持部によって直接挟持される。また、下糸張力は、ボビンケースの外側に配設された下糸張力調節手段から磁性材料で形成された挟持部に付与される磁力を調節することで調節される。つまり、ボビンから引き出される下糸を直接挟持する力をボビンケースの外側から制御して下糸張力を調節することができる。従って、下糸に張力を付与する際に、ボビンに巻かれている下糸がボビンに強く巻きつけられて緊縛されることがない。これにより、下糸に所望の張力が付与されるまでの時間的な遅れを解消することができ、下糸張力を変更する際の応答性を向上することができる。また、下糸に所定の張力を付与した後に、上記緊縛によりその後の下糸張力が全体的に増加してしまうという問題も解消することができる。すなわち、下糸張力調節手段から挟持部に付与する磁力を適切に調節することで、下糸の張力を適切に制御することができ、所望の下糸張力を得ることができる。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果を得ることができる他、特に、下糸張力付与手段の挟持部は磁性材料からなる板ばねであるため、例えば、板ばねの一端をボビンケースの外周部或いは内周部に取り付け他端を当該ボビンケース側に付勢された状態とすることで、板ばねの他端とボビンケースとの間に下糸を挟持することができる。そして、下糸張力調節手段に磁力が発生すると、磁性材料で形成された板ばねの他端側が下糸張力調節手段に吸引されて引き寄せられることとなる。
【００１５】
つまり、下糸張力調節手段はボビンケースの外側に配設されて磁力を発生するため、例えば、ボビンケースの外周部に板ばねを設けた場合には、下糸張力調節手段がＯＦＦで磁力を生じないときに下糸を挟持する力が最大となり下糸張力が最大となる。また、下糸張力調節手段がＯＮにあっては当該下糸張力調節手段による磁力の作用に応じて板ばねの他端が当該板ばねの付勢力に抗して下糸張力調節手段側に吸引され、下糸を挟持する力が低下する結果下糸張力が低下することとなる。つまり、板ばねの付勢力によって決定される下糸張力の最大値すなわち初期張力の範囲内において下糸張力を調節することができる。
一方、板ばねをボビンケースの内周部に設けた場合には、下糸張力調節手段がＯＦＦにおいて挟持力が最小となり下糸張力が最小となる。また、下糸張力調節手段がＯＮにあっては、磁力の作用が大きいほど挟持力が増加することとなる。つまり、磁力の作用を大きくすることで、初期張力よりも大きな範囲で張力を調節することができる。
【００１６】
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果を得ることができる他、特に、下糸張力付与手段の挟持部は磁性材料からなるローラであり、下糸張力付与手段はローラに回転抵抗を与えるばねを有している。つまり、ボビンから引き出された下糸は、挟持部である磁性部材からなるローラとボビンケースとにより挟持される。そして、下糸張力調節手段に磁力が発生すると、磁性部材からなるローラが下糸張力調節手段に吸引される。従って、例えば、ローラをボビンケースの内周部に設けた場合には、初期張力よりも大きな範囲で下糸張力を調節することができる。一方、ローラをボビンケースの外周部に設けた場合には、初期張力よりも小さな範囲で下糸張力を調節することができる。また、ばねにより、ローラに回転抵抗が付与されることで、ボビンからの下糸の繰り出しが規制され、下糸張力が増加することとなる。
【００１７】
請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果を得ることができる他、特に、ボビンケースの周壁の一部から形成された磁性材料からなる可撓片が下糸張力付与手段の挟持部として機能する。また、この磁性材料からなる可撓片と、当該可撓片に接する非磁性材料或いはこの可撓片よりも硬い磁性材料からなる押さえ部とにより下糸が挟持される。そして、磁性材料からなる可撓片は、下糸張力調節手段の磁力が発生すると該下糸張力調節手段側すなわちボビンケースの外側に引き寄せられる。
つまり、押さえ部を非磁性材料から形成した場合には、下糸張力調節手段に磁力が発生しても押さえ部は反応しないため、この磁力に反応しない押さえ部と磁力に引き寄せられる可撓片とによって下糸を挟持する力を調節することができる。
【００１８】
一方、押さえ部を可撓片よりも硬い磁性材料から形成した場合には、下糸張力調節手段に磁力が発生すると、可撓片及び押さえ部が共に磁力に引き寄せられる方向に吸引力を受けることとなるが、可撓片は押さえ部よりも弱い磁力で容易に撓むのに対して押さえ部は変形しないため、押さえ部と可撓片とによって下糸を挟持する力を調節することができる。
従って、ボビンケースの外周部に押さえ部を設けた場合には、下糸張力調節手段の磁力を調節することで、下糸に初期張力よりも大きな張力を付与することができる。また、ボビンケースの内周部に押さえ部を設けた場合には、初期張力が最大張力となり、その初期張力の範囲内において下糸張力調節手段の磁力を増減させて下糸張力を調節することができる。
【００１９】
請求項５記載の発明によれば、請求項１から請求項４の何れか一項記載の発明と同様の効果を得ることができる他、特に、挟持部は永久磁石を備えているため、当該永久磁石の極性と下糸張力調節手段によって発生される磁力の極性とを異極或いは同極とすることで、挟持部に吸引力のみならず反発力を与えることもできる。すなわち、挟持部をボビンケースの外周部に設けた場合であっても、当該挟持部をボビンケースの外周から離隔する方向に吸引するのみならず、挟持部をボビンケースの外周に押圧させて下糸を挟持することができる。また、挟持部をボビンケースの内周部に設けた場合であっても、挟持部をボビンケースの内周側に吸引するのみならず、内周から離隔する方向に排除することもできる。
換言すれば、挟持部をボビンケースの外周部或いは内周部の何れに設けた場合であっても、下糸張力調節手段が発生する磁力を調節することで、初期張力を基準に大小何れにも張力を調節することができ、調節可能な下糸張力の範囲を大幅に拡大することができる。
【００２０】
請求項６記載の発明によれば、請求項１から請求項５の何れか一項記載の発明と同様の効果を得ることができる他、特に、下糸張力制御装置は電磁石を備え、該電磁石に流す電流を変化させることで下糸張力調節手段の磁力が変更される。つまり、電磁石に流す電流を制御することで、当該電磁石で発生する磁力の値や極性を迅速且つ適切に調節することができる。また、例えば、当該電磁石に縫製速度に対応する大きさの電流を流した場合には、縫製速度に応じた下糸張力を付与することができる。
【００２１】
請求項７記載の発明によれば、請求項１から請求項５の何れか一項記載の発明と同様の効果を得ることができる他、特に、下糸張力制御装置は永久磁石を備え、該永久磁石と挟持部との距離を変更することで下糸張力調節手段の磁力が調節される。すなわち、挟持部と永久磁石との距離を接近させることで挟持部に作用する磁力の影響を増大させることができ、また、挟持部と永久磁石との距離を遠ざけることで挟持部に作用する磁力の影響を減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図１から図１５に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。但し、以下の説明中には本発明を実施するために好ましい種々の限定が付されているが、発明の適用範囲を以下の実施形態に限定するものではない。
ここで、以下の説明中において、後述する上軸２が延在される方向をＹ軸方向、Ｙ軸方向と直交し針棒６（後述する）が上下動を行う方向をＺ軸方向、Ｙ軸方向とＺ軸方向の両方に直交する方向をＸ軸方向と定義する。
【００２３】
(第１実施形態：全体構成)
第１実施形態の構成について、図１〜図５を参照して詳しく説明する。
本実施形態では、ミシンベッド内に配設された下軸９と同軸上で回転する垂直釜２１を備えたミシン１を例に説明する。
図１に示すように、本実施形態たるミシン１は、当該ミシン１のメイン駆動源となる図示しないミシンモータと、このミシンモータに連結され、図示しないミシンフレームの上部をなすミシンアーム内に配設された上軸２と、上軸２の先端に設けられ、下端に縫い針７を保持する針棒６を上下に駆動する針駆動機構１０と、図示しないミシンフレームの下部をなすミシンベッド内に設けられ、上軸２と連動する下軸９と、ミシンベッド内に設けられ、針駆動機構と協働して縫い目を形成する釜機構２０と、釜機構２０から供給される下糸８の張力を調節する下糸張力制御装置としての下糸調子装置３０と、上記各機構１０，２０，３０の動作制御を行う図示しない制御部とを備えている。
【００２４】
（ミシンフレーム）
図示しないミシンフレームは、全体視にて略コ字状を呈する機枠であって、その下部をなすミシンベッドと、該ミシンベッドの一端から上方に立設された縦胴部と、ミシンフレームの上部をなし縦胴部の上部からミシンベッドと同じ方向に向かって略並行に延出されたミシンアームとを備えている。
ミシンアームの内部には、該ミシンアームの長手方向すなわちＹ軸方向に沿って延在された上軸２が回転自在に設けられている。また、ミシンベッドの内部には、該ミシンベッドの長手方向すなわちＹ軸方向に沿って延在された下軸９が回転自在に設けられている。
下軸９は、縦軸１１及びかさ歯車１２を介して上軸２と連結されており、上軸２に連動して回転する（図１参照）。
【００２５】
（針駆動機構）
針駆動機構１０は、ミシンモータにより回転駆動される主軸である上軸２と、上軸２の先端部に固定装備された回転錘３と、一端が回転錘３の偏心位置に固定装備されたクランクロッド４と、クランクロッド４の他端に連結された針棒抱き５と、針棒抱き５に支持されると共に下端に縫い針７を保持する針棒６とを備えている（図１参照）。
そして、ミシンモータの駆動により上軸２及び回転錘３が回転すると、該回転錘３の偏心位置に連結されたクランクロッド４の一端部が円軌道の周回運動を行う。クランクロッド４の他端部に針棒抱き５を介して連結された針棒６は、上下方向のみ移動可能に支持されており、周回運動の上下動成分のみが針棒６に伝達されて針棒６及び縫い針７が往復上下動を行う。なお、縫い針７の下端に設けられた糸通し（図示略）には上糸が挿通される。
【００２６】
（釜機構）
図１乃至図３に示すように、釜機構２０は、ミシンベッド内における下軸９の先端部に設けられており、下軸９と同軸上で回転する垂直釜２１（以下、単に釜２１という）を備えている。
釜２１は、下軸９と同軸上で当該下軸９と共に回転される外釜２２と、この外釜２２の内側において下軸９と同軸に遊嵌された回転しない内釜２４とにより構成されている（図２及び図３参照）。
外釜２２は、その外周の一部に回転方向に向かって先鋭な剣先（図示略）を備えている。
内釜２４の内部には、下軸９と同軸上に延在される支軸２５が突設されている。
支軸２５には、下糸８が巻き回された下糸供給源としてのボビン２６が遊嵌状態で装備され、回転自在に支持されている。
【００２７】
支軸２５の先端には、ボビンケース２７が着脱自在に取り付けられている。
ボビンケース２７は、一端が開放されると共に他端の中央部に支軸２５との連結部を有して略筒状に形成されている。かかるボビンケース２７は、その内底部が内釜２４の内底部と対向するように装着されることで、内釜２４の内部にボビン２６を保持する保持部材として機能する。
ボビンケース２７の周壁部には、下糸８を通すための切り込み部１９が設けられており、該切り込み部１９の外側となるボビンケース２７の外周部には、下糸８に張力を与える後述する下糸調子装置３０の調子ばね３１がボビンケース２７の外周部に沿って取り付けられている（図４及び図５参照）。
そして、ミシンモータの駆動により、上軸２及び当該上軸２に連動する下軸９が全回転を行うと、外釜２２の内側に遊嵌された内釜２４は停止した状態のまま、下軸９と連結されている外釜２２が縫い針７の上下動に同期して軸周りに回転する。その際、縫い針７の上昇により形成される上糸のループを剣先が捕捉し、この上糸と内釜２４内のボビン２６から引き出される下糸８とを絡ませることで縫い目が形成される。
【００２８】
（下糸調子装置）
下糸調子装置３０は、下糸８に付与する張力（以下、下糸張力という）を調節する本実施形態における下糸張力制御装置として機能する。
この下糸調子装置３０は、上記ボビンケース２７の外周部に設けられ、ボビン２６から引き出された下糸８を挟持する下糸張力付与手段としての調子ばね３１と、ボビンケース２７の外側に配設され磁力を発生する下糸張力調節手段としての電磁石３２とを備えている（図１及び図４参照）。
【００２９】
調子ばね３１は、図４に示すように、磁性材料（磁性体）からなり可撓性を有する板ばねであって、ボビンケース２７の周壁の外周部に沿って略円弧状に形成されている。この調子ばね３１は、一端がボビンケース２７の周壁（外周部）の一部にねじで固定されており、他端がボビンケース２７の外周部を押圧するように付勢されている。
本実施形態では、この調子ばね３１の他端とボビンケース２７の外周部とで下糸８を挟持することにより下糸８に張力（下糸張力）が付与されるようになっている。すなわち、本実施形態では、ボビンケース２７の外周部に付勢されている調子ばね３１の他端部が下糸を挟持する挟持部として機能する。具体的には、後述する電磁石３２がＯＦＦの状態において下糸８に付与される張力（以下、初期張力という）が約０．４９[Ｎ]となるように調子ばね３１の形状や弾性力が設定されている。
【００３０】
電磁石３２は、外釜２２の端縁周辺における調子ばね３１の近傍に配設されている（図３乃至図５参照）。この電磁石３２は、導線が多重に巻かれたコイル３３と、該コイル３３内に挿入されたヨーク３４とを備えている。
ヨーク３４は、その長手方向がミシンベッド内において下軸９の延在方向すなわちＹ軸方向と直交して配置されている。ヨーク３４の一端（先端）は、回転する外釜２２と接触しない範囲で、当該外釜２２の端縁近傍のうち挟持部として機能する上述した調子ばね３１の他端部に近接する位置に配置されている（図３乃至図５参照）。また、ヨーク３４の他端は、取り付けアーム３５を介してミシンベッドの内部に固定されている。
【００３１】
上記ヨーク３４の一端が配置される調子ばね３１の端部に近接する位置は、挟持部とヨーク３４との距離が、コイル３３に電流を流した際に当該ヨーク３４の一端側に発生する磁力によって磁性材料からなる調子ばね３１をボビンケース２７の外周部から離隔させることができる距離とすることが望ましい（図３乃至図５参照）。
なお、磁力によって調子ばね３１に吸引力を及ぼすヨーク３４の一端は、本来であれば、ボビンケース２７の外周部と共に下糸８を挟持する挟持部としての調子ばね３１の他端が移動可能な方向、すなわち、ボビンケース２７或いは外釜２２の周壁の外周部と対向する方向に配置することが好ましいが、本実施形態では、回転する外釜２２との干渉を回避しつつも調子ばね３１に十分な磁力を及ぼすことができる位置にオフセットして配置されている。
【００３２】
さらに、本実施形態における電磁石３２（コイル３３）には、上軸２の回転速度を検知する図示しない制御部により、上軸２の回転速度に対応する大きさの電流が流れるようになっている。すなわち、本実施形態における下糸張力制御装置たる下糸調子装置３０は、電磁石３２を備えると共に、該電磁石３２に流す電流を変化させることにより、挟持部である調子ばね３１の他端に与える磁力を変更するようになっている。これにより、電磁石３２（ヨーク３４）の先端には、上軸２の回転速度に対応する大きさの磁力が発生し、調子ばね３１の他端（挟持部）には、ヨーク３４の先端側に向かって縫製速度に対応する大きさの吸引力が作用するようになっている。
【００３３】
そして、調子ばね３１の他端（挟持部）は、かかる吸引力により、電磁石３２（ヨーク３４）の先端側に吸引され、ボビンケース２７の外周部に向かう調子ばね３１の付勢力に抗して当該調子ばね３１の可動方向であるボビンケース２７の外周部から離隔される方向（図５における矢印Ｂ方向）に吸引される。これにより、下糸８に与えている張力（初期張力を含む）が減少する。すなわち、初期張力からの下糸張力の減少量は、電磁石３２の磁力による吸引力、延いては電磁石３２に流す電流の大きさ（電流値）によって所望の値に調節することができる。つまり、下糸調子装置３０は、挟持部に付与する磁力を調節することにより下糸張力を調節するようになっている。
【００３４】
図示しない制御部は、ミシン１に備わる電気的な各構成要素すなわち、ミシンモータ等の各種アクチュエータや各種センサ類と電気的に接続されていて、これらの集中制御を行う。かかる制御部は、上軸２の回転数を検出するポテンショメータ或いはロータリエンコーダと電気的に接続されることで上軸２の回転速度すなわち縫製速度を検出し、その縫製速度に対応する大きさの電流を電磁石３２のコイル３３に流す制御を行う。
【００３５】
（ミシンの動作説明）
次に、図４及び図５に基づき、上記構成を備える第１実施形態におけるミシン１の動作について詳しく説明する。
まず、内釜２４の支軸２５にボビン２６を装着してボビンケース２７を取り付ける。このとき、下糸８をボビンケース２７の切れ込み部１９に通し、ボビンケース２７の外周部と調子ばね３１の挟持部とで下糸８を挟持するようにセットする。
ここで、縫製開始前にはコイル３３に電流が流れておらず、電磁石３２には磁力が生じていない。このため、調子ばね３１の挟持部は、設定された付勢力でボビンケース２７の外周部側に付勢された状態となる。つまり、挟持部とボビンケース２７の外周部とによって挟持される下糸８には、本実施形態における最大張力となる初期張力が付与される。
【００３６】
次に、ミシンモータの駆動により縫製が開始されると、電磁石３２のコイル３３には検出された上軸２の回転速度すなわち縫製速度に応じた電流が流れる。これにより、電磁石３２（ヨーク３４）には縫製速度に対応した強さの磁力が発生し、調子ばね３１には、当該調子ばね３１からヨーク３４の一端（図５における矢印Ａ方向）に向かって縫製速度に対応する吸引力が作用することとなる。
ここで、調子ばね３１に磁力を及ぼすヨーク３４の一端は、調子ばね３１の挟持部が撓む可動方向（図５における矢印Ｂ方向）からずれた（オフセットした）位置に設けられているが、挟持部（調子ばね３１の他端）は、調子ばね３１の一端が固定されているため図５における矢印Ｃ方向には撓まずに矢印Ｂ方向にのみ撓むこととなる。つまり、調子ばね３１は、ヨーク３４の先端から当該調子ばね３１に対して働く吸引力のうち、図５における矢印Ｂ方向成分に対応する大きさの磁力（分力）で矢印Ｂ方向に吸引されることとなる。
【００３７】
また、本実施形態におけるボビンケース２７は、非磁性材料により形成されており、可撓性を有する調子ばね３１と比較して十分に硬く変形しにくい剛体として設けられているため、電磁石３２からの磁力に対しては調子ばね３１の方が撓み易い部材となる。つまり、本実施形態において電磁石３２で発生する磁力に対しては調子ばね３１のみが反応し、外釜２２、内釜２４及びボビンケース２７等が移動或いは変形することはない。
そして、下糸８は、縫製速度に応じた電流値により発生した磁力（吸引力）により、直接挟持され（押さえられ）、その張力が制御される。つまり、縫製速度や段部縫い等による縫製条件の変化によって下糸８には最適な張力が付与される。
【００３８】
（第１実施形態の効果）
以上説明したように、本実施形態たるミシン１によれば、ボビン２６に巻かれた下糸８に対しては制御を行わず、ボビン２６から引き出された下糸８を直接挟持して張力を制御するため、所望の下糸張力を得ることができる。また、ボビン２６に巻かれている下糸８には変化がなく、巻かれている下糸８が締まって（緊縛されて）以降の下糸張力が増加することがない。また、下糸８を直接挟持して張力を制御するため、下糸張力に変化が生じるまでに時間的な遅れを生じることがない。さらに、下糸張力を調節する手段として電磁石３２を採用したことで応答性を向上することができ下糸張力をリアルタイムに、例えば、一針ごとに変更することもできる。従って、下糸張力を適切に制御することができる。
【００３９】
なお、本実施形態では、上記縫製速度に対応する吸引力により下糸張力が０[Ｎ]すなわち下糸８が解放された状態となるまで調子ばね３１が吸引されるようになっている。すなわち、本実施形態たるミシン１の下糸調子装置３０は、縫製速度に応じて０〜０．４９[Ｎ]の範囲で下糸張力を調節することができるようになっている。
また、調子ばね３１によって初期張力（本実施形態では約０．４９[Ｎ]）を与える構成を採っているため、停電時や断線時であっても下糸張力がなくならない。
【００４０】
また、制御部によって電磁石３２のコイル３３に流される電流は、上軸２の回転速度すなわち縫製速度に対応する値としているが、かかる縫製速度に対応する値は、上軸２の回転速度に対応して増減させることとしてもよく、所定の回転速度に対応する所定の値の電流を流すこととしてもよい。また、縫製速度に応じて一定の電流を流すようにすることもできる。さらに、コイル３３に流す電流の向きを逆転させることで、ヨーク３４の先端に発生する磁力の極性（例えば、Ｎ極或いはＳ極）を逆転させてもよい。
【００４１】
また、ボビンケース２７は、本実施形態では非磁性材料から形成されているが、かかるボビンケース２７は、可撓性を有する調子ばね３１に比べて十分強固にすなわち十分硬く形成された剛体であり、また、調子ばね３１と電磁石３２との間を遮らない配置に設置されているため、磁性材料から形成することとしてもよい。
また、磁力の作用で下糸張力を制御する構成としたことで、非接触で下糸張力を制御することができ、ボビンケース２７や釜２１に電源供給手段を設ける必要がない。
また、本実施形態では、下糸張力調節手段として永久磁石を使用していないので、電磁石３２に電流を流さない限り磁力を生じることがなく、鉄粉等が付着することがない。
【００４２】
また、下糸張力調節手段としては永久磁石４０を使用することもできる。この場合、図１５に示すように、該永久磁石４０と調子ばね３１の挟持部との距離を変更（調節）することで、挟持部に作用する磁力を変更（調節）する。距離を変更するには、ねじ等で調節する他、アクチュエータを用いて永久磁石を挟持部に対して離接移動させることもできる。このようにすれば、縫製速度を検出する制御部により縫製速度に対応させてアクチュエータを駆動することで挟持部に付与する磁力を縫製速度に応じて調節することができ、縫製速度に対応する下糸張力を付与することができる。
【００４３】
（第２実施形態）
次に、図６乃至図８に基づき、本発明を適用した第２実施形態について説明する。なお、本実施形態以下、第２乃至第５実施形態において、上述した第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する記載は省略するものとする。
第２実施形態では、ボビンケース２７を磁性材料とし（以下、ボビンケース２７ａとする）、調子ばね３１に磁石（永久磁石）３６を貼り付けている点において第１実施形態と異なっている（図６乃至図８参照）。
【００４４】
すなわち、磁性材料からなるボビンケース２７の外周部に取り付けられ、略円弧状に形成された調子ばね３１の円弧の外周側には、永久磁石である磁石３６が取り付けられている。従って、初期状態すなわち電磁石３２がＯＦＦの状態（コイル３３に電流が流れていない状態）においては、調子ばね３１に設けられた磁石３６が、調子ばね３１を挟んで磁性材料からなるボビンケース２７に吸引され、調子ばね３１がボビンケース２７の外周部に押圧される構成となっている。かかる構成によれば、調子ばね３１の初期張力は、調子ばね３１に貼り付けられた磁石１２の吸引力によって決定されるので、調子ばね３１固定用のねじの締め付けトルクによって初期張力が変動するような変動要因を低減することができる。つまり、下糸張力付与手段に、上記第１実施形態のような板ばね以外を使用することにより、予め設定した初期張力がオペレータの調整作業によって変動することがなく、安定した下糸の初期張力を付与することができる。
【００４５】
そして、下糸張力を制御する場合には、調子ばね３１に貼り付けられた磁石１２（永久磁石）と逆極性（例えば、磁石１２がＮ（Ｓ）極であればＳ（Ｎ）極）の磁力を電磁石３２に発生させて調子ばね３１に貼り付けられた磁石１２を吸引することで、ボビンケース２７と調子ばね３１との間の吸引力を変化させて下糸張力を変更するようになっている。
【００４６】
（第２実施形態の効果）
第２実施形態によれば、電磁石３２で発生する磁力の極性を変化させることで調子ばね３１に貼り付けられた磁石１２に磁力を与えることも可能となり、吸引力のみならず、反発力を作用させることもできる。従って、下糸張力付与手段によって与えた張力を低減させる他、初期張力以上の張力を付与することもできるため、調節できる張力の制御範囲を大きく確保することができる。
また、下糸張力調節手段としては永久磁石４０を使用することもできる。この場合、図１５に示すように、該永久磁石４０と磁石３６との距離を変更（調節）することで、挟持部に作用する磁力を変更（調節）する。距離を変更するには、ねじ等で調節する他、アクチュエータを用いて永久磁石４０を挟持部に対して離接移動させることもできる。このようにすれば、縫製速度を検出する制御部により縫製速度に対応させてアクチュエータを駆動することで挟持部に付与する磁力を縫製速度に応じて調節することができ、縫製速度に対応する下糸張力を付与することができる。
【００４７】
（第３実施形態）
次に、図９乃至図１１に基づき、本発明を適用した第３実施形態について説明する。
第１及び第２実施形態では、下糸８の初期張力は調子ばね３１（板ばね）で直接挟持することによって付与する構成としているのに対し、第３実施形態では、ローラ３７を使用する点において上記各実施形態と異なっている（図９乃至図１１参照）。
すなわち、ボビンケース２７の内部には、磁性材料からなるローラ３７が設けられている。ローラ３７は、ボビンケース２７内部における内周部近傍に配設されており、ボビンケース２７の中心軸と平行な軸部４１を中心に回動自在に支持されている。また、軸部４１は、その両端が、ボビンケース２７の半径方向に沿う長孔に沿ってスライド移動自在に支持されている。
ローラ３７の軸部には、板ばね４２，４２が取り付けられている。この板ばね４２，４２は、軸部４１との摩擦抵抗によってローラ３７に回転抵抗（トルク）を与えるようになっている。そして、ボビンケース２７の内壁とローラ３７の周面とで下糸８を挟持することで、下糸８に張力が付与される。
このローラ３７は、磁性材料により形成されているため、電磁石３２（コイル３３）に電流が流れて磁力が発生すると、電磁石３２側つまりボビンケース２７の外側に向かって吸引される。従って、ボビンケース２７の内側に設けられているローラ３７は、ボビンケース２７の周壁の内周部に向かって吸引されることとなる。その結果、板ばね４２による回転抵抗と磁力によるローラ３７の吸引力とにより、ローラ３７とボビンケース２７とで挟持される下糸８に付与される下糸張力を調節することができる。
【００４８】
（第３実施形態の効果）
第３実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる他、特に、下糸張力付与手段は、挟持部である磁性材料からなるローラ３７と、該ローラ３７に回転抵抗を与えるばねすなわち板ばね４２，４２とを有しているため、例えば、ローラ３７をボビンケース２７の内周部に設けた場合には、初期張力よりも大きな範囲で下糸張力を調節することができる。一方、ローラ３７をボビンケース２７の外周部に設けた場合には、初期張力よりも小さな範囲で下糸張力を調節することができる。また、板ばね４２による回転抵抗と磁力によるローラ３７の吸引力とにより、下糸張力が増加することとなる。
【００４９】
なお、本実施形態では、下糸張力調節手段として永久磁石を使用していないので、電磁石３２に電流を流さない限り磁力を生じることがなく、鉄粉等が付着することがない。
また、下糸張力付与手段に、上記第１実施形態のような板ばね以外を使用することによって、予め設定した初期張力がオペレータの調整作業によって変わることがなく、安定した下糸の初期張力を付与することができる。
また、下糸張力調節手段としては永久磁石４０を使用することもできる。この場合、図１５に示すように、該永久磁石とローラ３７の挟持部との距離を変更（調節）することで、挟持部に作用する磁力を変更（調節）する。距離を変更するには、ねじ等で調節する他、アクチュエータを用いて永久磁石４０を挟持部に対して離接移動させることもできる。このようにすれば、縫製速度を検出する制御部により縫製速度に対応させてアクチュエータを駆動することで挟持部に付与する磁力を縫製速度に応じて調節することができ、縫製速度に対応する下糸張力を付与することができる。
【００５０】
（第４実施形態）
次に、図１２及び図１３に基づき、本発明を適用した第４実施形態について説明する。
上記第１及び第２実施形態では、下糸８の初期張力は調子ばね３１をボビンケース２７の外側に沿うように貼り付けて固定していたが、第４実施形態では、ボビンケース２７の周壁の一部にスリットを設けるとともに、厚さを他の部分よりも薄く形成して可撓性を有する磁性材料からなる可撓片３８を設けた点において上記各実施形態と異なっている。
可撓片３８の外側には、該可撓片３８と接すると共に非磁性材料の剛体で形成された押さえ部すなわち糸押さえ部３９が固定されている。
可撓片３８と糸押さえ部３９との間には下糸８が通されており、該可撓片３８と糸押さえ部３９とにより下糸８を挟持する。
【００５１】
（第４実施形態の効果）
そして、ボビンケース２７を釜２１にセットした後の下糸張力の制御方法に関しては上記第１実施形態と同様である。すなわち、電磁石３２において発生する磁力の強弱を調節することで、下糸張力が変化する。
糸押さえ部３９は、非磁性体であり、且つ、剛体であるため磁力による変化は生じない。
従って、第４実施形態では、磁力に反応するのはボビンケース２７に設けた可撓片３８となる。そのため、磁力が強くなると可撓片３８が吸引されてボビンケース２７の外側に引っ張られ、糸押さえ部３９に押圧されることとなる。逆に、磁力が弱くなると、下糸８を挟持する力が弱くなり、下糸張力が弱くなる。
【００５２】
なお、糸押さえ部３９は、可撓片よりも硬い磁性材料から形成されていてもよい。
また、下糸張力調節手段としては永久磁石４０を使用することもできる。この場合、図１５に示すように、該永久磁石４０と可撓片３８の挟持部との距離を変更（調節）することで、挟持部に作用する磁力を変更（調節）する。距離を変更するには、ねじ等で調節する他、アクチュエータを用いて永久磁石４０を挟持部に対して離接移動させることもできる。このようにすれば、縫製速度を検出する制御部により縫製速度に対応させてアクチュエータを駆動することで挟持部に付与する磁力を縫製速度に応じて調節することができ、縫製速度に対応する下糸張力を付与することができる。
【００５３】
（第５実施形態）
次に、図１４に基づき、本発明を適用した第５実施形態について説明する。
上記第１及び第２実施形態では、下糸８の初期張力は調子ばね３１をボビンケース２７の外側に沿うように貼り付けて固定して付与していたが、第５実施形態では、ボビンケース２７の内周に調子ばね３１ａが固定されている点において上記実施形態と異なっている。
ボビンケース２７は、非磁性材料によって形成されている。このため、電磁石３２に磁力が発生した際には該磁力がボビンケース２７を透過し、当該ボビンケース２７の内部に固定した調子ばね３１ａにのみ磁力が作用するようになっている。
【００５４】
調子ばね３１ａとボビンケース２７との間には下糸８が通されている。
以降の下糸張力の制御方法は、上記第１実施形態と同様に、磁力の強弱を調節することで下糸張力が変化するようになっている。
【００５５】
（第５実施形態の効果）
この第５実施形態では、磁力に反応するのはボビンケース２７の内周に設けられた調子ばね３１ａとなる。ボビンケース２７は、非磁性材料から形成されているため、磁力による変化は生じない。その為、磁力が強くなると調子ばね３１ａが引っ張られてボビンケース２７の内周に押圧されることとなる。そして、調子ばね３１ａとボビンケース２７の間に通されている下糸８が挟持されて下糸張力が増加することとなる。逆に、磁力を弱くすれば下糸８を挟持する力が弱くなり、下糸張力が弱くなる。
【００５６】
なお、下糸張力調節手段としては永久磁石４０を使用することもできる。この場合、図１５に示すように、該永久磁石４０と可撓片３８の挟持部との距離を変更（調節）することで、挟持部に作用する磁力を変更（調節）する。距離を変更するには、ねじ等で調節する他、アクチュエータを用いて永久磁石４０を挟持部に対して離接移動させることもできる。このようにすれば、縫製速度を検出する制御部により縫製速度に対応させてアクチュエータを駆動することで挟持部に付与する磁力を縫製速度に応じて調節することができ、縫製速度に対応する下糸張力を付与することができ、一針ごとに磁力の調節を行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明（第１実施形態）の概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明（第１実施形態）の要部構成（正面視）を示す概略図である。
【図３】本発明（第１実施形態）の要部構成（側面視）を示す概略図である。
【図４】本発明（第１実施形態）の要部構成を示す拡大図である。
【図５】本発明（第１実施形態）における下糸調子装置の動作を示す動作説明図である。
【図６】本発明（第２実施形態）の要部構成を示す概略図である。
【図７】本発明（第２実施形態）の要部構成（側面視）を示す分解斜視図である。
【図８】本発明（第２実施形態）における下糸調子装置の動作を示す動作説明図である。
【図９】本発明（第３実施形態）の要部構成を示す概略図である。
【図１０】本発明（第３実施形態）の要部構成（側面視）を示す分解斜視図である。
【図１１】本発明（第３実施形態）における下糸調子装置の動作を示す動作説明図である。
【図１２】本発明（第４実施形態）の要部構成を示す概略図である。
【図１３】本発明（第４実施形態）の要部構成を示す概略斜視図である。
【図１４】本発明（第５実施形態）の要部構成を示す概略図である。
【図１５】本発明における下糸調子装置（永久磁石）を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５８】
１    ミシン
２    上軸
３    回転錘
４    クランクロッド
５    針棒抱き
６    針棒
７    縫い針
８    下糸
９    下軸
１０  針駆動機構
１９  切り込み部
２０  釜機構
２１  釜（垂直釜）
２２  外釜
２４  内釜
２５  支軸
２６  ボビン
２７  ボビンケース（非磁性材料）
２７ａ  ボビンケース（磁性材料）
３０  下糸調子装置（下糸張力制御装置）
３１  調子ばね（下糸張力付与手段、挟持部、磁性材料、板ばね）
３２  電磁石（下糸張力調節手段）
３３  コイル
３４  ヨーク
３５  取り付けアーム
３６  磁石（永久磁石）
３７  ローラ（下糸張力付与手段、挟持部、磁性材料）
３８  可撓片（下糸張力付与手段、挟持部、磁性材料）
３９  糸押さえ部（押さえ部）
４０  永久磁石（下糸張力調節手段）
【図１】
2008023047.tif 000003
【図２】
2008023047.tif 000004
【図３】
2008023047.tif 000005
【図４】
2008023047.tif 000006
【図５】
2008023047.tif 000007
【図６】
2008023047.tif 000008
【図７】
2008023047.tif 000009
【図８】
2008023047.tif 000010
【図９】
2008023047.tif 000011
【図１０】
2008023047.tif 000012
【図１１】
2008023047.tif 000013
【図１２】
2008023047.tif 000014
【図１３】
2008023047.tif 000015
【図１４】
2008023047.tif 000016
【図１５】
2008023047.tif 000017