(57)【要約】【課題】  許容電流値の大きな抵抗器を不要とする。【解決手段】ミシンの縫い糸に張力を発生させる糸調子器９３と、張力発生の駆動源となるアクチュエータ１９と、目標張力に応じた制御信号を出力する制御手段５０と、制御信号に応じた駆動電流を通電することによりアクチュエータを駆動させる駆動回路２０とを備え、駆動回路は、アクチュエータに接続されて駆動電流を検出すると共に検出抵抗値を切り替え可能な検出手段４４，４５と、目標張力により検出抵抗値を切り替える抵抗切り替え手段３５とを備え、目標張力が所定値より大きい場合には小さい検出抵抗値で駆動電流を検出し駆動電流の制御を行う。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミシンの縫い糸に張力を発生させる糸調子器と、
前記糸調子器の張力を発生させるための駆動源となるアクチュエータと、
目標張力に応じた制御信号を出力する制御手段と、
前記制御信号に応じた駆動電流を通電して前記アクチュエータを駆動させる駆動回路と、を備えたミシンの糸調子装置において、
前記駆動回路は、
前記アクチュエータに対して接続されて前記駆動電流を検出するように配置されると共に少なくとも大小二段階の検出抵抗値を切り替え可能な検出手段と、
前記目標張力により前記検出手段の検出抵抗値を切り替える抵抗切り替え手段とを備え、
前記制御手段は、前記目標張力が所定値より大きい場合には小さい検出抵抗値で前記駆動電流を検出し駆動電流の制御を行うことを特徴とするミシンの糸調子装置。
【請求項２】
前記制御手段は前記駆動回路に対して、目標張力を電圧値で示す制御信号を出力すると共に、
前記駆動回路は、
前記制御信号に対して電気抵抗を付与可能であって少なくとも大小二段階の設定抵抗値を切り替え可能な抵抗付与手段と、
前記目標張力により前記抵抗付与手段の設定抵抗値を切り替える倍率抵抗切り替え手段と、を備え、
前記制御手段は、前記目標張力が所定値より大きい場合には小さい設定抵抗値で前記制御信号の電圧を補正するように制御することを特徴とする請求項１記載のミシンの糸調子装置。
【請求項３】
制御信号と目標張力との対応関係を示すテーブルを記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のミシンの糸調子装置。
【請求項４】
前記記憶手段は、糸張力増加時の制御信号と目標張力との対応関係を示すテーブルと糸張力減少時の制御信号と目標張力との対応関係とを示すテーブルを記憶することを特徴とする請求項３記載のミシンの糸調子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミシンの糸調子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のミシンの糸調子装置は、縫い糸に張力を付与する糸調子皿やロータリーテンション式の糸調子器と、その張力を発生させるための駆動源となるボイスコイルモータと、出力する電流量の増減によりボイスコイルモータの張力を制御する制御手段とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
上記制御手段は、制御プログラムにより所定の制御を行うＣＰＵと、ＣＰＵの制御信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換器と、アナログの制御信号に応じて駆動源への通電量を制御するドライバ回路とを備えている。
そして、ドライバ回路は、当該ドライバ回路から駆動源への通電電流に比例する電圧を検出する抵抗素子を備え、制御手段はその検出電圧から、目標張力となるように駆動源の制御を行っている。
【特許文献１】特開平９−２２０３９１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ミシンは、例えば、通常は低張力で縫製が行われるようなミシン（例えば、千鳥縫いミシン等）であっても、複数の布地が重複する箇所を縫製する場合には高張力が要求される。
このように、広範囲で張力を調節する必要がある場合には、上述のような駆動源への通電電流値を求めるための抵抗素子を備える糸調子装置にあっては、その抵抗素子として許容電力の大きな抵抗が必要となると共に抵抗発熱も大きくなるという不都合があった。
また、発熱を抑えるために抵抗値の大きな抵抗素子を使用すると、低張力帯域では発生電圧が低くなり、ミシンの上軸駆動にＡＣサーボモータを使用したり電源にスイッチング電源を使用したりする場合のように、ノイズの発生しやすい環境下では、正確な制御が困難となるという不都合があった。
【０００４】
本発明は、許容電流値の大きな抵抗器を不要としながら広範囲の糸張力の制御を行うことを、その目的とする。
また、本発明は、糸張力をより正確に制御することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明は、ミシンの縫い糸に張力を発生させる糸調子器と、糸調子器の張力を発生させるための駆動源となるアクチュエータと、目標張力に応じた制御信号を出力する制御手段と、制御信号に応じた駆動電流を通電してアクチュエータを駆動させる駆動回路と、を備えたミシンの糸調子装置において、駆動回路は、アクチュエータに対して接続されて駆動電流を検出するように配置されると共に少なくとも大小二段階の検出抵抗値を切り替え可能な検出手段と、目標張力により検出手段の検出抵抗値を切り替える抵抗切り替え手段とを備え、制御手段は、目標張力が所定値より大きい場合には小さい検出抵抗値で前記駆動電流を検出し駆動電流の制御を行う、という構成を採っている。
【０００６】
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、制御手段は駆動回路に対して、目標張力を電圧値で示す制御信号を出力すると共に、駆動回路は、制御信号に対して電気抵抗を付与可能であって少なくとも大小二段階の設定抵抗値を切り替え可能な抵抗付与手段と、目標張力により抵抗付与手段の設定抵抗値を切り替える倍率切り替え手段と、を備え、制御手段は、目標張力が所定値より大きい場合には小さい設定抵抗値で制御信号の電圧を補正するように制御する、という構成を採っている。
【０００７】
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、制御信号と目標張力との対応関係を示すテーブルを記憶する記憶手段を備える、という構成を採っている。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明と同様の構成を備えると共に、記憶手段は、糸張力増加時の制御信号と目標張力との対応関係を示すテーブルと糸張力減少時の制御信号と目標張力との対応関係とを示すテーブルを記憶する、という構成を採っている。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の発明では、ミシンの縫製時において制御手段が目標張力に応じた制御信号を駆動回路に出力する。
駆動回路は、駆動電流をアクチュエータに通電し、駆動電流が検出手段を流れるときの電圧を検出して目標張力となるように通電制御を行う。
そして、目標張力及び駆動電流値が低張力範囲（目標張力が所定値より小さい場合（所定値は例えば事前に設定し記憶させておく））のときには検出手段の抵抗値が大きくなるように抵抗切り替え手段により切り替え、目標張力及び駆動電流値が高張力範囲（少なくとも低張力範囲よりも大きな張力の範囲）のときには抵抗値が小さくなるように抵抗切り替え手段により切り替えを行う。
具体的には、検出手段の抵抗値を大きくするには、(1)複数の抵抗器を直列に接続、(2)抵抗値の大きな抵抗器を選択して接続する。また、抵抗値を小さくするには、(3)複数の抵抗器を並列に接続、(4)抵抗値の小さな抵抗器を選択して接続する。
また、目標張力及び駆動電流値が低張力範囲のときには抵抗器を通常の接続（標準的な一つの抵抗器のみを接続）として目標張力及び駆動電流値が高張力範囲のときには上記(3)又は(4)を行っても良いし、目標張力及び駆動電流値が高張力範囲のときには抵抗器を通常の接続（標準的な一つの抵抗器のみを接続）として目標張力及び駆動電流値が低張力範囲のときには上記(1)又は(2)を行っても良い。
【０００９】
上述のように、抵抗切り替え手段により抵抗値を切り替えて駆動電流を検出するので、目標張力が広範囲で変化して駆動電流値が大きく変化する場合であっても、許容電力の大きな抵抗を不要とすることが可能となる。
さらに、目標張力及び駆動電流値が大きな時には小さい方の電気抵抗を付与することで発熱を回避することが可能となる。
さらに、目標張力及び駆動電流値が小さな時には大きい方の電気抵抗を付与することにより発生電圧の低下を防ぎ、目標張力が小さい場合でもノイズの影響を抑え、より正確な張力制御を行うことが可能となる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、制御信号が異なる電気抵抗を付与されることで、その補正倍率が変動する。
つまり、目標張力が所定値より大きい場合には小さい設定抵抗値で制御信号の電圧を補正して補正倍率の変動を小さくし、目標張力が所定値より小さい場合には大きい設定抵抗値で制御信号の電圧を補正して補正倍率の変動を大きくするように制御する。
これにより、倍率変動を小さくした場合には精細に糸張力制御を行うことができ、倍率変動を大きくした場合には広範囲に糸張力を制御することが可能となる。
なお、上記目標張力の所定値は事前に設定し記憶させておくことが好ましい。
また、目標張力の所定値は、請求項１記載の構成における所定値と同じ値としても良い。
抵抗切り替え手段と倍率切り替え手段とは、共通化を図って、単一の切り替え手段が抵抗切り替え手段と倍率切り替え手段としての機能を実行しても良い。
なお、抵抗値の切り替えは、抵抗値が異なる複数の抵抗器を選択的に接続して良いし、複数の抵抗器の接続状態を直列、並列に切り替えても良い。
【００１１】
請求項３記載の発明は、制御信号と目標張力との対応関係を示すテーブルを記憶する記憶手段を備えるので、縫製時に目標張力から制御信号を算出する必要がなく処理の迅速化図ることが可能となる。
また、請求項４記載の発明は、記憶手段が、糸張力増加時の制御信号と目標張力との対応関係を示すテーブルと糸張力減少時の制御信号と目標張力との対応関係とを示すテーブルを記憶しているので、アクチュエータが出力増加時と減少時とで特性が異なるヒステリシスを有する場合でも、適正な制御を行うことが可能となり、より精度良く糸張力制御を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（実施の形態の全体構成）
本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。本実施形態たるミシン１０は、布送り方向に対して直交する方向に針振りを行いつつ縫いを行う、いわゆる千鳥縫いを行うためのミシンである。
図１はミシン１０の全体構成を示すブロック図である。図示のように、上記ミシン１０は、縫いの駆動源となるミシンモータ１１と、縫い針の上下動及び針振りを行う図示しない針上下動機構と、縫い針の供給される縫い糸の糸経路の途中に配置されて糸張力を付与する糸調子装置と、被縫製物たる布地の厚さを検出する段部検出手段１２と、上記各構成の動作制御を行う制御手段としての制御装置５０とを備えている。
以下、各部を詳説する。
【００１３】
（ミシンモータ）
ミシンモータ１１は、上軸の回転駆動を行い、縫製を行うための各部の駆動源となっている。
また、ミシンモータ１１には、その回転数と回転角度とを出力するエンコーダ１３が併設されており、これらは制御装置５０に対して出力されるようになっている。
【００１４】
（針上下動機構）
針上下動機構は、上軸から上下動駆動力を得て縫い針を保持する針棒を上下動させると共に、縫い針が布送り方向と直交する方向（左右方向とする）に針振りを行うように針棒を左右に振るための針振りモータ１４を備えている。
針振りモータ１４は、ステッピングモータであり、ミシンモータ１１と同期して上軸が所定角度のときに制御装置５０により駆動される。制御装置５０には、各種の針振りを行う縫いモードを実行するための制御データが記憶され、当該各制御データには各モードごとに針振りモータ１４の針振り方向や針振り量が設定されている。
また、針棒に針振りの駆動を伝達する針振り軸には、例えば、ポテンショメータやエンコーダからなる針振り位置検出手段１５が設けられており、左右のいずれに向かって針振りが行われているかを検出して制御装置５０に出力するようになっている。
【００１５】
（段部検出手段）
段部検出手段１２は、縫い針の針落ち位置近傍において被縫製物たる布地の厚さを検出し、制御装置５０に出力を行う。この段部検出手段１２は、例えば、縫い針の針落ち位置近傍で上方から布地に接すると共にその厚さに応じて上下動又は揺動する検出アームと、検出アームの上下位置変化或いは揺動角度変化を検出するポテンショメータ等を備え、その出力から布地の厚さを検出することを可能としている。
【００１６】
（糸調子装置）
糸調子装置は、ミシンの縫い糸に張力を発生させる糸調子器９３と、糸調子器９３の張力を発生させるための駆動源となるアクチュエータとしてのボイスコイルモータ１９と、ボイスコイルモータ１９への駆動電流の大きさにより縫い糸に発生させる張力を制御する制御手段とを備えている。
上記糸調子装置の制御手段は、後述するボイスコイルモータ１９の駆動回路２０とミシンの制御装置５０からなる。つまり、ミシンの制御装置５０の機能の一部が糸調子装置の制御手段として機能するようになっている。なお、駆動回路２０とミシンの制御装置５０とについては後で詳述し、ここでは糸調子器９３について説明することとする。
【００１７】
図２は、図１に開示した糸調子器９３の分解斜視図である。糸調子器９３は、ミシンアーム部の先端の縫い針の近傍に設けられ、駆動源となるボイスコイルモータ１９により駆動する糸調子軸９３ａと、糸調子軸９３ａが挿通されてボイスコイルモータ１９に対して接離自在に移動する可動皿９３ｂと、糸調子軸９３ａが挿通されると共にボイスコイルモータ１９に設けられたベース板９３ｃと可動皿９３ｂとの間に配置された固定皿９３ｄと、ベース板９３ｃとボイスコイルモータ１９との間に設けられた糸調子軸ナット９３ｅ，座金９３ｆ，９３ｇ，調子バネ９３ｈとを備えている。
【００１８】
縫い糸供給源から天秤を介して縫い針に繰り出された縫い糸を、糸調子器９３の固定皿９３ｄと可動皿９３ｂとの間に挟むように配し、ボイスコイルモータ１９を適宜駆動させて調子バネ９３ｈの弾性をもって挟持することで、糸調子器９３は、縫い糸に対して張力を付与している。また、ボイスコイルモータ１９の動作量に応じて縫い糸に生じる張力を設定することを可能としている。そして、このボイスコイルモータ１９は、制御装置５０及び駆動回路２０により動作制御が行われるようになっている。
【００１９】
（ミシンの制御系）
制御装置５０は、後述する各種の処理及び制御を実行するための各種のプログラム及び設定データを記憶する記憶手段としてのＲＯＭ５２と、各種のプログラムを実行するＭＰＵ５１と、ＭＰＵ５１の処理に関する各種データをワークエリアに格納するＲＡＭ５３と、設定入力により書き換えが行われる各種のデータを記憶するＥＥＰＲＯＭ５４とを備えている。
また、前述したミシンモータ１１，針振りモータ１４，ボイスコイルモータ１９は、それぞれ駆動回路１１ａ，１４ａ，２０を介して制御装置５０に接続されて、当該制御装置５０からの制御信号に応じて回転方向、回転速度又は回転角度量が制御される。
さらに、前述した段部検出手段１２，ミシンモータ１１のエンコーダ１３，針振り位置検出手段１５は、それぞれ入力回路１２ａ，１３ａ，１５ａを介して制御装置５０に接続されて、段部検出手段１２，エンコーダ１３及び針振り位置検出手段１５からの検出信号はデジタル化されて制御装置５０に入力される。
【００２０】
また、制御装置５０には、針振りの縫いモードの選択や針振り幅の設定、送りピッチ等、各種の縫製ごとの糸張力値を入力するための入力装置５５が入力回路５５ａを介して接続されている。
さらに、制御装置５０には、縫製を開始させるためミシン起動ペダル５６が入力回路５６ａを介して接続されている。
また、制御装置５０には、入力装置５５による各種の入力時において、既に設定済みの内容、現在設定中の内容等の表示、及び現在のミシンの動作状態などを表示する表示装置５７が表示制御回路５７ａを介して接続されている。
【００２１】
（制御装置による各種処理）
ここで、上記制御装置５０のＭＰＵ５１が各種の処理プログラムにより実行する各種の処理について説明する。
まず、前提として、ＥＥＰＲＯＭ５４内には各種の千鳥縫いを行うための設定データが格納されている。即ち、左右の針振りの連続回数、左右の針振りにおける針振り幅、各針ごとの送りピッチ等が予め設定されており、これらの各パラメータは入力装置５５からの入力により変更することが可能となっている。
【００２２】
また、ＥＥＰＲＯＭ５４内には、針振り量と糸張力との対応関係を示すテーブルや、段部検出手段１２により検出された布厚と糸張力の調整量との対応関係を示すテーブルが記憶設定されており、さらに、これらの各テーブルは左方向の針振りと右方向の針振りとで別々に用意されている。また、これらの各パラメータも入力装置５５からの入力により変更することが可能となっている。
【００２３】
そして、千鳥縫いの種類（縫いモード）が選択されて縫製が開始されると、ＭＰＵ５１は選択された縫いモードの設定データを読み出し、振り方向及び振り幅の設定データに従って針振りを行うように針振りモータ１４の動作制御を行う。
また、縫製時において、ＭＰＵ５１は、一針毎に、設定データを参照し、針振り方向、針振り量及び段部検出手段１２の検出布厚とから各テーブルを参照して糸張力を決定し、当該糸張力となるようにボイスコイルモータ１９への制御を行うための信号を出力して糸調子装置の動作制御を行う。
【００２４】
（ボイスコイルモータの駆動回路）
制御装置５０と糸調子器９３とボイスコイルモータ１９への電源制御を行う駆動回路２０とは、本発明たる糸調子装置として機能する。
まず、糸調子器９３のボイスコイルモータ１９は、通電される駆動電流の値に応じてほぼ比例的にその駆動出力が大きくなる特性を有している。そして、その駆動出力が大きくなれば糸調子バネの撓み量が大きくなり、糸調子バネの撓み量が大きくなれば縫い糸の挟持力も大きくなる。即ち、ボイスコイルモータ１９に対する駆動電流値に比例して縫い糸に付与されるテンションを変化させることができる。
【００２５】
制御装置５０のＭＰＵ５１は、Ｄ／Ａ変換器５８を備え、当該Ｄ／Ａ変換器５８の制御信号出力部５８ａから256（0〜255）階調の電圧で制御信号を出力し、制御切替信号出力部５８ｂからは制御切替信号を出力し、動作切替信号出力部５８ｃからは動作切替信号を出力する。
上記制御信号は、その階調に応じてボイスコイルモータ１９の出力を決定するための信号である。
上記制御切替信号はＨ信号とＬ信号の2階調で出力され、Ｌ信号と制御信号とを組み合わせて出力することでボイスコイルモータ１９に対して低張力範囲の出力制御を行い、Ｈ信号と制御信号とを組み合わせて出力することでボイスコイルモータ１９に対して高張力範囲の出力制御を行う。
上記動作切替信号は、ボイスコイルモータ１９の出力動作方向の正逆を切り替えるための信号である。
【００２６】
また、制御装置５０のＲＯＭ５２には、ボイスコイルモータ１９の出力に基づく糸調子器９３に発生する張力と制御信号の階調と制御切替信号との対応関係を示す張力テーブルが予め記憶されている。
つまり、ＭＰＵ５１は、縫製時において、作業者からの糸張力入力や設定データの針振り方向及び針振り量と段部検出手段１２の検出布厚とから前述した各種のテーブルを参照して糸張力を決定する。そして、決定された糸張力から上記張力テーブルを参照して当該糸張力となるようにボイスコイルモータ１９への制御信号及び制御切替信号を適宜選択して出力し、ボイスコイルモータ１９の動作制御を行うようになっている。
【００２７】
図３は張力テーブルを示す概念図である。図示のように、糸調子器９３はボイスコイルモータ１９により最大10.0[N]までの張力を縫い糸に付与することを可能とし、0〜2.4[N]までの範囲を低張力範囲、2.5〜10.0[N]までの範囲を高張力範囲としている。
即ち、低張力範囲（0〜2.4[N]）では1.0[N]ごとに100階調、つまり0.01[N]ごとに張力を制御することが可能であり、低張力範囲での張力制御の際には制御信号と同時に制御切替信号のＬ信号が出力される設定となっている。
一方、高張力範囲（2.5〜10.0[N]）では1.0[N]ごとに20階調、つまり0.05[N]ごとに張力を制御することが可能であり、高張力範囲での張力制御の際には制御信号と同時に制御切替信号のＨ信号が出力される設定となっている。
なお、実際の張力テーブルでは1階調ごとに目標となる糸張力が設定されているが図３では大まかな単位で図示ししている。
【００２８】
また、上記張力テーブルでは、ボイスコイルモータ１９の駆動電流と出力の特性におけるヒステリシスに対応するために、張力0〜10.0[N]の全範囲について、張力上昇時における制御信号の階調（図３の張力テーブルの三段目）と張力減少時における制御信号の階調（図３の張力テーブルの四段目）とが設定されている。
つまり、ボイスコイルモータ１９はその出力が駆動電流値とおおむね比例するが、駆動電流が大きくなるように変化する場合の出力変化の特定と駆動電流が小さくなるように変化する場合の出力変化の特定とは若干異なっている。
これに対応するために、ＭＰＵ５１では、制御プログラムにより、縫製時において所定の目標糸張力となるようにボイスコイルモータ１９の動作制御を行う場合に、現在の糸張力と目標糸張力との大小を比較し、目標位置張力の方が大きい場合には張力上昇時における制御信号の階調（図３の張力テーブルの三段目）を選択し、目標位置張力の方が小さい場合には張力減少時における制御信号の階調（図３の張力テーブルの四段目）を選択する処理を行う。
【００２９】
次に、駆動回路２０について、その回路図を図示した図４に基づいて説明する。
駆動回路２０は、制御信号の電圧を二段階の所定倍率で増幅するバッファ回路部３０と、バッファ回路部３０からの増幅制御信号に対応した電流値でボイスコイルモータ１９に駆動電流の通電を行う通電回路部４０と、制御信号の増幅倍率の変換を図る抵抗値の切り替えとボイスコイルモータ１９の駆動電流を検出するための抵抗値の切り替えとを行う抵抗切り替え手段としてのリレー３５とを備えている。
【００３０】
バッファ回路部３０は、ＭＰＵ５１からの制御信号が非反転入力端子から入力されるオペアンプ３１と、オペアンプ３１の出力端子に選択的に接続される抵抗付与手段としての抵抗値可変式の第一及び第二の抵抗器（可変抵抗器）３２，３３とを備えている。
上記オペアンプ３１の出力端子は、選択的に接続される第一又は第二の抵抗器３２，３３を介して通電回路部４０側に接続されると共に第一又は第二の抵抗器３２，３３の手前で負帰還がかけられており、選択接続される第一又は第二の抵抗器３２，３３の抵抗値に応じた倍率で制御信号の電圧値の変換を図ることが可能となっている。
【００３１】
第一及び第二の抵抗器（可変抵抗器）３２，３３は、手動可変式の抵抗器であり、それぞれが制御信号を所定の倍率に変換するように各抵抗値の調節が行われている。この駆動回路２０では、第一の抵抗器３２は第二の抵抗器３３よりも小さな抵抗値に調節されており、第一の抵抗器３２は制御信号電圧を大きく減少させるように変動率が大きく設定され、第二の抵抗器３３は制御信号電圧を小さく減少させるように変動率が小さく設定されている。
また、各抵抗器３２，３３は、それぞれその下流側が後述するリレー３５の第一切り替えスイッチ３６に接続されており、リレー３５の動作に従って抵抗器３２，３３のいずれか一方が通電回路部４０側に接続可能となっている。
【００３２】
通電回路部４０は、バッファ回路部３０からの倍率変換された制御信号が反転入力端子から入力されるオペアンプ４１と、オペアンプ４１の出力端子からの制御信号に応じてボイスコイルモータ駆動用33V電源からボイスコイルモータ１９側に駆動電流を通電するトランジスタ４２と、動作切替信号出力部５８ｃからの動作切替信号に応じてボイスコイルモータ１９への駆動電流をその正動作方向（糸張力付与側）と逆動作方向（糸解放側）とに切り替えて通電する通電切替部４３と、ボイスコイルモータ１９からアースに向かう配線の途中で並列に設けられた第三及び第四の抵抗器４４，４５とを備えている。
【００３３】
上記オペアンプ４１の出力端子はトランジスタ４２のベースへの通電可能に接続され、制御信号のトランジスタ側への出力により、ボイスコイルモータ駆動用33V電源からボイスコイルモータ１９側への駆動電流の通電を行わせる。
さらに、オペアンプ４１の非反転入力端子は、ボイスコイルモータ１９の下流側であって第三及び第四の抵抗器４４，４５の手前で正帰還がかけられている。つまり、ボイスコイルモータ１９の下流側からの帰還信号の電圧が制御信号の電圧値に到達するまで、ボイスコイルモータ１９に駆動電流を通電するように、通電回路部４０は構成されている。
【００３４】
通電切替部４３は、複数のトランジスタを備え、これらが正動作を示す動作切替信号を入力されているときにはボイスコイルモータ１９への駆動電流をその正動作方向に駆動するように接続し、逆動作を示す動作切替信号を入力されているときにはボイスコイルモータ１９への駆動電流をその逆動作方向に駆動するように接続する。
なお、動作切替信号出力部５８ｃからは、糸張力を付与する際には正動作を示す動作切替信号が出力されており、例えば糸切りや縫製終了時に縫い糸を解放する際に逆動作を示す動作切替信号が出力されるようになっている。
【００３５】
第三及び第四の抵抗器４４，４５はいずれも、ボイスコイルモータ１９の下流側からアースへ向かう途中に設けられ、第四の抵抗器４５のみは後述するリレー３５の第二切り替えスイッチ３７を介してアースに接続されている。
つまり、第二切り替えスイッチ３７が非接続の時には第三の抵抗器４４のみに通電が行われて抵抗値が大きくなり、第二切り替えスイッチ３７が接続の時には第三の抵抗器４４と第四の抵抗器４５とが並列状態で通電が行われて抵抗値が合成により小さくなるようになっている。
【００３６】
リレー３５は、前述したように、第一及び第二切り替えスイッチ３６，３７を備えており、制御切替信号出力部５８ｂからの制御切替信号を受けて、第一切り替えスイッチ３６と第二切り替えスイッチ３７の切り替えを同時に行う。
即ち、制御切替信号のＬ信号の入力を受けると、リレー３５は、バッファ回路部３０からの制御信号を第一の抵抗器３２を介して通電回路部４０側に伝えるように第一切り替えスイッチ３６の切り替えを行うと共に、第二切り替えスイッチ３７が非接続となるように切り替えを行う。
また、制御切替信号のＨ信号の入力を受けると、リレー３５は、バッファ回路部３０からの制御信号を第二の抵抗器３３を介して通電回路部４０側に伝えるように第一切り替えスイッチ３６の切り替えを行うと共に、第二切り替えスイッチ３７が接続となるように切り替えを行う。
つまり、リレーは、駆動電流に対して異なる電気抵抗を付与する抵抗切り替え手段と制御信号に対して異なる電気抵抗を付与する倍率切り替え手段の双方として機能する。
【００３７】
前述したように、ＭＰＵ５１は、0〜10.0[N]の目標張力を発生させるために当該範囲を0〜2.4[N]の目標張力の小さい範囲と2.5〜10.0[N]の目標張力の大きな範囲とに二分し、制御信号の階調のほぼ全範囲をそれぞれに割り当てている（小さな範囲に対して0〜240、大きな範囲に対して50〜200を割り当てている）。
従って、目標張力の小さい範囲と目標張力の大きな範囲とで制御信号の電圧値の帯域が重複するが、制御切替信号のＬ信号又はＨ信号と同時に出力することで各抵抗器３２，３３，４４，４５により目標張力を出力するための適正な駆動電流がボイスコイルモータ１９に通電されるようになっている。
【００３８】
（縫製における糸調子装置の動作説明）
上記構成からなるミシン１０の縫製時において、選択された縫いモードの設定データを参照し、針振り方向、針振り量及び段部検出手段１２の検出布厚から各テーブルを参照する。
その結果、求められた目標糸張力が例えば、5.0[N]であり、前回の目標糸張力から増加している場合には、張力テーブルから制御信号の階調が100、制御切替信号はＨ信号が選択され、Ｄ／Ａ変換器５８から出力される。
制御信号は最大階調256で5.0[V]なので、階調100の場合は約1.95[V]となる。そして、制御切替信号はＨ信号が出力されるので、制御信号はバッファ回路部３０において、第二の抵抗器３３を介して通電回路部４０に出力される。このとき、第二の抵抗器３３により制御信号は約0.25[V]に倍率変換される。
通電回路部４０では、オペアンプ４１の反転入力端子に0.25[V]の制御信号が入力することで出力端子からの出力信号によりボイスコイルモータ１９に駆動電流を通電する。このとき、制御切替信号はＨ信号なので第三の抵抗器４４と第四の抵抗器４５の並列接続となる。ボイスコイルモータ１９は約0.5[A]の電流を流すと5.0[N]の糸張力となる特性を有する。一方、第三及び第四の抵抗器４４，４５の合成抵抗は0.5[Ω]に設定されており、当該第三及び第四の抵抗器４４，４５に流れる電流が0.5[A]に達すると0.25[V]の帰還信号がオペアンプ４１の非反転入力端子に入力され、それ以上大きな電流値の通電は行われないようになっている。従って、糸張力が5.0[N]に維持される。
【００３９】
次に、目標糸張力が1.0[N]に移行すると、前回の目標糸張力から減少するので、張力テーブルから張力減少時における制御信号が参照され、当該制御信号の階調が95、制御切替信号はＬ信号が選択され、Ｄ／Ａ変換器５８から出力される。
制御信号は最大階調256で5.0[V]なので、階調95の場合は約1.85[V]となる。そして、制御切替信号はＬ信号が出力されるので、制御信号はバッファ回路部３０において、第一の抵抗器３２を介して通電回路部４０に出力される。このとき、第一の抵抗器３２により制御信号は約0.5[V]に倍率変換される。
通電回路部４０では、オペアンプ４１の反転入力端子に0.5[V]の制御信号が入力することで出力端子からの出力信号によりボイスコイルモータ１９に駆動電流を通電する。このとき、制御切替信号はＬ信号なので第三の抵抗器４４にのみ通電が行われる。ボイスコイルモータ１９は約0.1[A]の電流を流すと1.0[N]の糸張力となる特性を有する。一方、第三の抵抗器４４は5.0[Ω]に設定されており、当該第三の抵抗器４４に流れる電流が0.1[A]に達すると0.5[V]の帰還信号がオペアンプ４１の非反転入力端子に入力され、それ以上大きな電流値の通電は行われないようになっている。従って、糸張力が1.0[N]に維持される。
【００４０】
（実施形態の効果）
ミシン１０では、糸調子装置のボイスコイルモータ１９の駆動回路２０が、第三及び第四の抵抗器４４，４５に対してリレー３５により抵抗値を二段階に切り替えて駆動電流を検出するので、例えば、低張力範囲（0〜2.4[N]）を大きい抵抗値（5.0[Ω]）で電圧検出を行い、高張力範囲（2.5〜10.0[N]）を小さい抵抗値（0.5[Ω]）で電圧検出を行うことで、目標張力が0〜10[N]のように広範囲で変化する場合であっても、大きな駆動電流値の変化に対応可能な許容電力の大きな単一の抵抗器を不要とすることが可能となる。
さらに、目標張力及び駆動電流値が大きな時（2.5〜10.0[N]、駆動電流0.25〜1.0[A]）には第三と第四の抵抗器４４，４５を並列接続して小さい抵抗値（0.5[Ω]）で抵抗を付与することで発熱を回避することが可能となる。
さらに、目標張力及び駆動電流値が小さな時（0〜2.4[N]、駆動電流0〜2.4[A]）には第三の抵抗器４４のみを接続して大きい抵抗値（5.0[Ω]）で抵抗を付与することにより発生電圧の低下を防ぎ、目標張力が小さい場合でもノイズの影響を抑え、より正確な張力制御を行うことが可能となる。
【００４１】
また、ＭＰＵ５１及びＤ／Ａ変換器５８の特性により、制御信号の出力電圧の範囲（0〜5.0[V]）とその階調（0〜255）とが一定の場合であっても、第一及び第二の抵抗器３２，３３と第三及び第四の抵抗器４４，４５の接続とを切り替えることで、同じ電圧帯域の制御信号を低張力範囲（0〜2.4[N]）と高張力範囲（2.5〜10.0[N]）とに割り当てることが可能となる。
つまり、制御信号の出力電圧の範囲を目標張力の全範囲（0〜10.0[N]）に割り当てる場合に比べて、制御信号の電圧の各階調ごとに、細密単位で糸張力の制御を行うことが可能となる。
また、上記のように、目標張力の全範囲を二分する場合、より細密に張力制御を行う必要がある範囲（本実施形態では低張力範囲）を他方の範囲（本実施形態では高張力範囲）よりも狭い範囲とすることで、当該狭い張力範囲について全階調を割り当てることができ、微細な糸張力単位での制御を可能とすることができる。
なお、本実施形態では低張力範囲を狭く設定したが、高張力範囲で微細な制御を要する場合には高張力範囲を狭い範囲としても良い。
【００４２】
また、ミシン１０の制御装置５０のＲＯＭ５２には、制御信号と目標張力との対応関係を示す張力テーブルを記憶しているので、縫製時に目標張力から制御信号を算出する必要がなく処理の迅速化図ることが可能となる。
さらに、上記張力テーブルは、糸張力増加時の制御信号と目標張力との対応関係を示すテーブルと糸張力減少時の制御信号と目標張力との対応関係とを示すテーブルを含む構成なので、ボイスコイルモータ１９が出力増加時と減少時とで特性が異なるヒステリシスを有する場合でも、適正な制御を行うことが可能となり、より精度良く糸張力制御を行うことが可能となる。
【００４３】
（その他）
駆動回路２０の回路構成については、ボイスコイルモータ１９の張力範囲を二以上に分けて各範囲ごとに駆動電流を検出するための抵抗器を備える構成であれば良く、上記実施形態に限定されるものではない。
なお、第一〜第四の抵抗器３２，３３，４４，４５の抵抗値は、上記実施形態の条件に限定されるものではなく、制御信号の電圧やボイスコイルモータ１９の特性、第一、第二の抵抗器３２，３３と第三、第四の抵抗器４４，４５の相対的な関係を満たすことが可能であればいかなる値でも良い。
また、上記実施形態では、切り替え手段としてのリレーは、目標張力が大きい場合（高張力範囲）、第三の抵抗器４４に対して第四の抵抗器４５を並列接続として、検出抵抗値を小さく設定している。これに代えて、駆動電流検出用に、複数の抵抗器を接続可能に配置し、セレクトスイッチ等で最適な抵抗器を選択することも容易に考えられる。これらの対応を抵抗値を切り替えるとする。
【００４４】
また、抵抗切り替え手段はリレーに限定されるものではなく、ＭＰＵ５１又はＤ／Ａ変換器５８の信号により切り替えを実行するいかなる手段を用いても良い。例えば、第四の抵抗器４５のオンオフに半導体スイッチを使用しても良いし、第一の抵抗器３２と第二の抵抗器３３のいずれに制御信号を流すかを切り替えるのにアナログスイッチを使用しても良い。
また、制御信号の電圧の増幅倍率を切り替える第三及び第四の抵抗器４４，４５を使用せずに、目標糸張力に比例した電圧の階調の制御信号を出力する構成としても良い。
【００４５】
また、糸調子装置のアクチュエータはボイスコイルモータに限らず、ソレノイド、エアシリンダ等の制御信号に応じて糸張力を可変とするあらゆるものを使用しても良い。
また、糸調子器９３は、糸調子皿で縫い糸を挟持する方式に限るものではない。例えば、従来説明にあるロータリーテンション式であっても良い。
また、上記糸張力装置を備えるミシンは千鳥縫いミシンに限らず、縫製中に糸張力を可変させる制御を行うあらゆるミシンに適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】発明の実施形態たるミシンの全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１に開示した糸調子器の分解斜視図である。
【図３】張力テーブルを示す概念図である。
【図４】図１に開示したボイスコイルモータの駆動回路の回路図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  ミシン
１９  ボイスコイルモータ（アクチュエータ）
２０  駆動回路
３２  第一の抵抗器（抵抗付与手段）
３３  第二の抵抗器（抵抗付与手段）
３５  リレー（抵抗切り替え手段，倍率切り替え手段）
４４  第三の抵抗器（検出手段）
４５  第四の抵抗器（検出手段）
５０  制御装置（制御手段）
５２  ＲＯＭ（記憶手段）
９３  糸調子器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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