(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
糸を巻きつける糸調子皿と、当該糸調子皿をモータ出力軸に設置したパルスモータと、当該パルスモータの出力軸の回転に伴う位相差を検出するエンコーダ部と、前記パルスモータに駆動信号を付与するパルスモータ駆動部と、前記糸の設定糸張力に応じた前記出力軸の回転位相差を示す駆動パルス数を設定するとともに前記パルスモータ駆動部に付与する糸張力設定部と、前記糸の設定糸張力に応じた回転位相差を示す駆動パルス数と前記エンコーダ部の検出した出力軸の回転に伴う位相差との差を検出する位相差検出部と、前記設定糸張力とこれに対応する前記回転位相差との関係を示すテーブルとを有するミシンの糸張力制御装置であって、糸引きによる糸調子皿およびパルスモータの出力軸の回転に伴う位相差が前記設定糸張力に該当する回転位相差の大きさに維持されるように前記パルスモータに駆動信号を付与して回転させることを特徴とするミシンの糸張力制御装置。
【請求項２】
天秤引上げ時に糸引きによる糸調子皿およびパルスモータの出力軸の回転に伴う位相差が０である針数が一定以上連続した場合に、糸切れ検出としてミシンを停止させることを特徴とする請求項１に記載のミシンの糸張力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミシンの糸張力制御装置に係り、特に、サイクルミシン等の工業用ミシンにおける上糸の張力を調整するのに好適なミシンの糸張力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ミシンにおいては縫い目の糸締めを行う際の糸張力を種々の方法によって調整している。
【０００３】
従来のこの種の糸張力発生手段（糸調子機構ともいう）には、主に
１）糸に加える張力荷重（ばね圧による摩擦力等）を手動で調整するタイプ
２）制御装置およびアクチュエータによって摩擦力を付加するタイプ
３）糸の繰り出し量を制御装置およびアクチュエータによって制御するタイプ
がある（例えば、特許文献１に例示されている）。
【０００４】
また、上記２）や３）によって張力を付与する場合においては、オペレータによる設定値を出力値として制御されるが、別途検出手段を設けて縫製中に制御装置に対しフィードバック制御させて張力を可変させるものもある（例えば、特許文献２および３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３２６０５３号公報
【特許文献２】特開平０９−２７６５７７号公報
【特許文献３】特開平０８−１４１２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のアクチュエータの駆動によって糸調子を行う場合においては、予め設定された値のアクチュエータ出力（出力一定）によって駆動されるものであるために、ミシンにおける縫製条件が変化すると同じ出力では糸に付与する糸張力が変わってしまうという不都合があった。
【０００７】
なぜならば、例えば、糸調子皿２枚で糸を挟み込み、糸に抵抗を付加する場合においては、糸の太さや種類、ピッチや縫い速度（糸の滑り速度）が変化した場合には、糸と糸調子皿との間の摩擦力が変化するために、糸に付与する糸張力が変わるものであった。また、糸調子皿の外周に糸を巻き付け、糸調子皿に摩擦を与え回転力に抵抗を付加する場合においては、ピッチや縫い速度（糸調子皿の回転速度）が変化した場合には、糸調子皿の回転摩擦が変化するために、糸に付与する糸張力が変わるものであった。
【０００８】
さらに、糸調子皿などの摩擦発生箇所の経年変化、例えば、細かい凹凸部が摩耗によって滑るようになった場合においても張力が変化するという不都合があった。
【０００９】
さらに、糸の張力検出手段を別途設けた場合、例えば、特許文献２においては、糸調子皿に加わる圧力を検出しているものであって、実際に糸に加わる張力を検出している訳ではなく、糸の太さ等皿に影響が出る場合を除いて張力差の検出は被可能なものである。
【００１０】
また、例えば、特許文献３においては、糸の伸びによって張力を検出しているが、糸の伸びは糸の材質や構造によって大きく変わるため、対応できる範囲が限定されるという不都合があった。
【００１１】
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、糸に付与される張力そのものを直接制御することができ、これにより糸の種類や太さ、伸び特性並びに装置の経年変化等に関わらず天秤引上げ時に、予め設定された糸張力に維持・制御することができ、更に糸張力自体を直接設定することができるミシンの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】
【００１２】
前述した目的を達成するため請求項１に係る本発明のミシンの糸張力制御装置は、糸を巻きつける糸調子皿と、当該糸調子皿をモータ出力軸に設置したパルスモータと、当該パルスモータの出力軸の回転に伴う位相差を検出するエンコーダ部と、前記パルスモータに駆動信号を付与するパルスモータ駆動部と、前記糸の設定糸張力に応じた前記出力軸の回転位相差を示す駆動パルス数を設定するとともに前記パルスモータ駆動部に付与する糸張力設定部と、前記糸の設定糸張力に応じた回転位相差を示す駆動パルス数と前記エンコーダ部の検出した出力軸の回転に伴う位相差との差を検出する位相差検出部と、前記設定糸張力とこれに対応する前記回転位相差との関係を示すテーブルとを有するミシンの糸張力制御装置であって、糸引きによる糸調子皿およびパルスモータの出力軸の回転に伴う位相差が前記設定糸張力に該当する回転位相差の大きさに維持されるように前記パルスモータに駆動信号を付与して回転させることを特徴とする。
【００１３】
このように形成された本発明によれば、糸に付与される張力そのものを直接制御することができ、これにより糸の種類や太さ、伸び特性並びに装置の経年変化等に関わらず天秤引上げ時に、予め設定された糸張力に維持・制御することができ、更に糸張力自体を直接設定することができる。
【００１６】
また、請求項２に記載の本発明のミシンの糸張力制御装置は、請求項１において、天秤引上げ時に糸引きによる糸調子皿およびパルスモータの出力軸の回転に伴う位相差が０である針数が一定以上連続した場合に、糸切れ検出としてミシンを停止させることを特徴とする。
【００１７】
このように形成された本発明によれば、糸切れを早期にかつ確実に検出することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明のミシンの糸張力制御装置は構成され作用するものであるから、糸に付与される張力そのものを直接制御することができ、これにより糸の種類や太さ、伸び特性並びに装置の経年変化等に関わらず天秤引上げ時に、予め設定された糸張力に維持・制御することができ、更に糸張力自体を直接設定することができる等の優れた効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明のミシンの糸張力制御装置の実施の形態を図１から図６により説明する。
【００２０】
図１から図６は本発明のミシンの糸張力制御装置の第１実施形態を示している。
【００２１】
図１はサイクルミシン等の工業用ミシン１を示しており、本発明のミシンの糸張力制御装置２はミシンアーム３の前面に取付られている。本実施例においては、図示しない上糸ボビンから繰り出された上糸４が、種々の中継部分を経て本発明のミシンの糸張力制御装置２、天秤５、針６の順に通されて、縫製に供されるようになっている。
【００２２】
本実施例のミシンの糸張力制御装置２は図２および図３に示すように形成されている。
【００２３】
ミシンアーム３の前面に取付られているミシンの糸張力制御装置２は、図２に示すように、ミシンアーム３の貫通孔１１内に環状の糸調子ケース１２を図示しないねじによって固定して取付られている。糸調子ケース１２の内側には、環状の糸調子台１３が止めねじ１４によって固着されており、糸調子台１３の外側には糸取りばね１５が巻き付けられており、ばね部がミシンアーム３の前面側に露出されている。この糸調子台１３を回すと糸取りばね１５のばね圧が調整可能とされている。ミシンアーム３の内面側にはパルスモータ１６が取付ボルト１７によって固定されており、その出力軸１８が糸調子台１３の中心孔をミシンアーム３の前面側に貫通させられている。この出力軸１８の先端には、一対の糸調子皿１９、１９が止めねじ２０によって固定されて、出力軸１８と一体物とされている。上糸４はこの糸調子皿１９部分に１．５回〜２．５回巻かれる。パルスモータ１６内には、ロータリーエンコーダ２１からなるエンコーダ部が組み込まれており、制御装置２２と接続されている（図３参照）。このパルスモータ１６の出力軸１８は１つの駆動パルスを受けると１つの回転位相差が進行するように回転するように形成されている。
【００２４】
図３に示す制御装置２２によって制御系を説明する。
【００２５】
制御装置２２においては、バス２３を通して構成各部が情報交換できるように接続されている。バス２３には入出力インターフェイス２４を介してパルスモータ１６に駆動信号を付与するパルスモータ駆動部２５が接続されている。パルスモータ１６の出力軸１８の回転に伴う位相差を検出するエンコーダ部であるロータリーエンコーダ２１は入出力インターフェイス２４と接続されている。ＥＥＰＲＯＭ２６には、図示しない操作パネルにて設定された上糸４の糸張力設定値が記憶されている。ＲＯＭ２７には、予め測定された上糸４の設定糸張力とこれに対応する出力軸１８の回転位相差との関係を示すテーブルが格納されている。ＣＰＵ２９には、ＥＥＰＲＯＭ２６、ＲＯＭ２７、ＲＡＭ２８と連動して、上糸４の設定糸張力に応じた出力軸１８の回転位相差を示す駆動パルス数を設定するとともにパルスモータ駆動部２５に付与する糸張力設定部と、上糸４の設定糸張力に応じた回転位相差を示す駆動パルス数とロータリーエンコーダ２１の検出した出力軸１８の回転に伴う位相差との差を検出する位相差検出部との役割を実行するように形成されている。
【００２６】
さらに、制御装置２２においては、バス２３にミシンの主回転軸（図示せず）を回転させる入出力インターフェイス３０、モータ駆動部３１が接続されており、これらにミシンモータ３２、主軸エンコーダ３３が接続されている。
【００２７】
図４は、パルスモータ１６の出力軸１８の各位相内における回転位相差についての、位相差（エンコーダーパルス数のズレ分）＝横軸と、パルスモータ１６の発生トルクの対応関係を示すグラフである。従って、トルクから上糸４に付与される張力が得られるので、パルスモータ１６における回転位相差を設定することにより張力を設定することができる。
【００２８】
次に、本第１実施形態の作用を、図５および図６を用いて説明する。
【００２９】
図５のミシンの運動曲線に示すように、針６がサインカーブを描いて針棒上死点、針棒下死点、針棒上死点の順に１往復する間に（０〜３６０度）、布送り（図示せず）同一位相のサインカーブを描いて送り上死点、送り下死点、送り上死点の順に１往復し、天秤５がこれらと天秤上死点および天秤下死点をずらして１往復する。釜（図示せず）はこれらの１往復期間中の一部において釜糸取り曲線に従って動作する。
【００３０】
本実施形態のミシンの糸張力制御装置２は、図５の糸張力制御線（同図右上部分）に示すように、天秤５が天秤下死点から天秤上死点に向けて移動して上糸４を引き出している期間に動作するものである。
【００３１】
図６によりさらに説明する。
【００３２】
工業用ミシン１の縫製を開始すると、最初に押さえを下降させる（ＳＴ１）。  次に、スタートスイッチ（図示せず）をＯＮとして、ミシンモータ３２を回転させる（ＳＴ２）。
【００３３】
次に、本第１実施形態のミシンの糸張力制御装置２が作動して、制御装置２２のＣＰＵ２９から指令を発して、パルスモータ駆動部１５を通してパルスモータ１６に駆動連流を通電して励磁することによりＯＮとする（ＳＴ３）。この時、パルスモータ１６は回転しない状態に保持されている。
【００３４】
次に、針６が最初の縫始め結節し、同時に天秤５が上糸４を引き上げる（ＳＴ４）。
【００３５】
天秤の上昇が進むに従って、天秤５が縫い目において消費された上糸の長さ分を糸調子側である本第１実施形態のミシンの糸張力制御装置２より引き出す（ＳＴ５）。
【００３６】
これと同時に、糸調子皿１９（出力軸１８）が上糸４に引かれて回転しようとするので、ロータリーエンコーダ２１が出力軸１８の回転位相差を検出する（図５の糸張力制御線のｔ０〜ｔ１時参照）（ＳＴ６）。
【００３７】
次に、出力軸１８の回転位相差の増加に伴って、当該回転位相差がＥＥＰＲＯＭ２５に予め設定されていた値（例えば、５０ｇと設定した場合には、ＲＯＭ２７に予め格納してある出力軸の回転位相差と上糸の設定糸張力との関係より張力５０ｇを読み取る）を超えると（図５の糸張力制御線のｔ１時参照）、パルスモータ１６は上糸４によって引かれた方向に回転させるようにＣＰＵ２９の指令によって駆動信号を発信して、出力軸１８が回転させられる（ＳＴ７）（図５の糸張力制御線のｔ１〜ｔ２時参照）。これにより、天秤５の糸引きによる糸調子皿１９およびパルスモータ１６の出力軸１８の回転に伴う位相差が設定糸張力に該当する回転位相差の大きさに維持されることとなる。
【００３８】
次に、天秤５が天秤上死点に近づいてパルスモータ１６の出力軸１８の回転に伴う位相差が設定値以下になると、パルスモータ１６を停止させる（ＳＴ８）。
【００３９】
次に、縫製中は前記ＳＴ３〜ＳＴ８の動作を繰り返す（ＳＴ９）。
【００４０】
次に、縫製を終了する場合には、ミシンモータ３２への通電を停止する（ＳＴ１０）。
【００４１】
その後、上糸４を切断し（ＳＴ１１）、続いてパルスモータ１６をＯＦＦとさせる（ＳＴ１２）。
【００４２】
このように、本第１実施形態においては、縫製中に天秤５によってミシンの糸張力制御装置２から糸引きを行う際、引かれた上糸４は糸調子皿１９（パルスモータ１６の出力軸１８）を回転させ、回転位相差が発生する。
【００４３】
縫始め直後は、モーター駆動パルス数（位相）は０なので、上糸４によって糸調子皿１９（パルスモータ１６の出力軸１８）が回転された位置（ロータリーエンコーダ信号）が回転位相差となる。回転位相差が予め設定された張力値（位相差）を超えると、位相差が設定値に維持されるようにパルスモータ１６が糸繰り出し側へ回転する。
【００４４】
次に、天秤５が引上げから繰り出し側に移ると、上糸４は緩められ糸調子皿１９は位相差０位置まで回転を戻す（位相Ａとする）が、この際パルスモータ１６は糸引き側へは回転しないように制御されるため、緩んだ上糸４に張力を加えることはない。
【００４５】
その後は、モーター駆動パルス数（回転位相差）は位相Ａを基準とする。また、パターン中に別の糸張力設定値が設定されていた場合は、その設定（位相差）に従って制御が行われることとなる。
【００４６】
次に、第２実施形態を説明する。
【００４７】
本第２実施形態においては、糸張力の設定に対するモータトルク制御（加減）は、モータ駆動電流によって行う。具体的には、図３のブロック図のパルスモータ駆動部２５にはＤＡコンバーターを搭載する。
【００４８】
そして、基準位相差を固定値として持つか、若しくは個体差調整用に設定可能としても良い。
【００４９】
さらに、予め基準位相時に発生する、モータ駆動電流と糸調子皿１９の円周上の回転力のテーブルをＲＯＭ２７に格納しておく。
【００５０】
そして、天秤５の引上げ時に上糸４がミシンの糸張力制御装置２から引かれ、糸調子皿１９が回転すると、基準位相差に維持されるようにパルスモータ１６を駆動制御する。
【００５１】
その他は、前記第１実施形態を同じに形成する。
【００５２】
本第２実施形態によれば、パルスモータ１６に搭載するエンコーダ部２１の分解能は低くて済む。さらに、モータ励磁トルク（糸調子皿１９の円周上の荷重）と電流値は比例するので、前記第１実施形態と同様に、糸張力は糸の種類に影響されず、摩擦力の経年変化も持たない。
【００５３】
なお、第１および第２実施形態において、ミシン運転中に、位相差０の状態が一定針数連続した場合（つまり、糸調子皿１９が回転しない状態が続いた場合）、上糸４が切れたと認識し、ミシンを停止させる糸切れ検出機能を付与するとよい。
【００５４】
本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて変形することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明のミシンの糸張力制御装置の１実施形態を搭載したミシンの例を示す概略斜視図
【図２】本発明のミシンの糸張力制御装置の第１実施形態を示す断面図
【図３】本発明のミシンの糸張力制御装置の制御系を示すブロック図
【図４】本発明のパルスモータの出力軸の各位相差と発生トルクの対応関係を示すグラフ
【図５】本発明のミシンの糸張力制御装置の糸張力制御線を示したミシンの運動曲線
【図６】本発明のミシンの糸張力制御装置の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
【００５６】
２  糸張力制御装置
４  上糸
１６  パルスモータ
１８  出力軸
２１  ロータリーエンコーダ
２２  制御装置
２５  パルスモータ駆動部
【図１】
0005174414.tif 000002
【図２】
0005174414.tif 000003
【図３】
0005174414.tif 000004
【図４】
0005174414.tif 000005
【図５】
0005174414.tif 000006
【図６】
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