(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下糸が巻回されたボビンを内部において回転自在に保持するボビンケース、前記ボビンケースを内部に保持する内釜、および前記内釜を保持し前記内釜に対して回転可能に設けられた外釜を有し、前記ボビンが回転しながら前記下糸を前記ボビンケースの外部に繰り出される際の前記下糸の張力を制御するミシンの下糸制御装置において、
前記内釜の内部における前記ボビンとの対向位置に、前記ボビンの配置方向に進退移動可能に設けられ、前記ボビンを押圧して前記ボビンの回転に抗う力を付与するアクチュエータ、
前記内釜の内部に配置され、外部からの通信信号を受信する外部インターフェース回路、
前記内釜の内部に配置され、前記外部インターフェース回路を介して受信した前記通信信号に基づき、前記アクチュエータを進退移動して前記アクチュエータによる前記ボビンに対する押圧力を調整することにより、前記ボビンの回転に抗う力を制御する制御回路、
および前記内釜の内部に配置され、前記内釜および前記外釜から露出される外部受電回路を備えた下糸張力制御ユニットと、
前記外釜の外部に配置され、前記外釜の非回転時に前記外部受電回路および前記外部インターフェース回路に接触する接触位置と前記外釜の回転時に前記外釜から離間する退避位置との間を移動可能であって、前記外部受電回路に接触して前記下糸張力制御ユニットに電力を供給するとともに、前記外部インターフェース回路に接触して前記制御回路に前記アクチュエータの移動位置に関する通信信号を送信するプローブとを備えたことを特徴とするミシンの下糸制御装置。
【請求項２】
前記ボビンと前記ボビンケースの底壁との間に弾性部材を介在し、前記弾性部材の弾性による反発力により前記弾性部材と前記アクチュエータとの間において前記ボビンを保持することを特徴とする請求項１に記載のミシンの下糸制御装置。
【請求項３】
前記内釜の内部に、前記プローブの前記外部受電回路との非接触時に前記プローブが前記退避位置に移動する直前の前記アクチュエータの位置の記憶を維持する不揮発性メモリを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のミシンの下糸制御装置。
【請求項４】
前記アクチュエータにおける前記ボビンに対向する面に、複数の凹部を形成し、前記各凹部にボールを回転可能に保持し、前記アクチュエータは、前記ボールを介して前記ボビンを押圧することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のミシンの下糸制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミシンの下糸制御装置に係り、特に、下糸の張力を調整するミシンの下糸制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、布地に縫い目を形成するにあたり、縫い針に挿通された上糸によって形成される上糸ループに下糸を交錯させる下糸制御装置を用いたミシンが用いられている。
【０００３】
このミシンの下糸制御装置は、下糸を巻回したボビンを内部に保持するボビンケースと、ボビンケースを内部に保持する内釜と、内釜を内部に保持する外釜とを備えた釜機構を有している。外釜は、ミシン主軸と同期して駆動する釜軸に連結され、内釜に対して回転可能とされており、周縁部に形成された剣先によって上糸ループを捕捉して内釜に対して回転することにより、上糸ループに内釜をくぐらせるようになっている。これにより、ミシンの下糸制御装置は、ボビンケースの外部に繰り出され針板の針孔を介して針落ち位置に供給される下糸を上糸ループに交錯させるようになっている。
【０００４】
このようなミシンの下糸制御装置においては、下糸を円滑に供給し、粗雑な縫い目が形成されてしまうのを防止するという観点から、ボビンケースから繰り出される下糸の張力を調整するようになっている。
【０００５】
この下糸の張力を調整する手段として、従来のミシンの下糸制御装置においては、ボビンケースの外周面であって下糸をボビンケースの外部に繰り出す繰出口の近傍に、下糸に張力を付与する下糸調子調整ばねが配設されている。この下糸調子調整ばねは、ボビンケースの周壁に固定ねじにより固定されており、繰出口から繰り出された下糸を下糸調子調整ばねの付勢力によって押圧することにより、下糸に所定の張力を付与するようになっている（例えば、特許文献１参照）。また、このようなミシンの下糸制御装置においては、下糸調子調整ばねをボビンケースに固定する固定ねじの締め付け量を調整することにより下糸調子調整ばねの下糸に対する押圧力を調整することができるようになっており、これにより、下糸の張力を調整することができるようになっている。
【０００６】
さらに、下糸の張力を調整する他の手段として、従来のミシンの下糸制御装置におけるボビンケースの底部には、ディスクブレーキとして機能する皿ばねを介してボビンに当接する永久磁石が配設されている。また、外釜の外部であってボビンが収納されたボビンケースを内釜に収納した状態においてボビンの配置側と反対側の永久磁石に対向する位置には、永久磁石を選択的に吸引あるいは排斥するようにその極性ならびに磁力を変更可能とした電磁石が、永久磁石に対して接離可能に設けられている。
【０００７】
このようなミシンの下糸制御装置においては、電磁石を永久磁石に近接させた状態で、電磁石のコイルに縫製速度に対応する電流を流して電磁石が永久磁石を排斥するように極性ならびに磁力を変更する。そして、ミシンの下糸制御装置は、永久磁石がボビンの配置側に押圧されて皿ばねを介してボビンを圧迫することにより、下糸に所定の張力を付与するようになっており、また、電磁石のコイルに流す電流を調整することにより、下糸に対する張力を調整することができるようになっている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１６０９４２号公報
【特許文献２】特開平０５−０６８７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、前述のような従来の各下糸制御装置のうち前者のミシンの下糸制御装置において下糸の張力を調整するには、内釜からボビンケースを取り出して、下糸調子調整ばねを固定する固定ねじの締め具合を調整して下糸をおおよその張力に設定し、再度ボビンケースを内釜に収納して、試し縫いを行い上糸の張力との調整を図っていた。また、この結果、下糸の張力を設定しなおすには、ミシンの駆動を停止して、再度内釜からボビンケースを取り出し固定ねじの締め具合を調整しなければならず、下糸の張力の調整に手間がかかるという問題を有していた。
【００１０】
また、固定ねじはボビンケースに下糸調子調整ばねを固定するための小さいものであるので、この固定ねじに、下糸の張力の程度を示す目盛りを形成することは困難であった。
【００１１】
特に、ボビンケースが収納された内釜は、上糸ループに内釜をくぐらせるために外釜の内部において浮いた状態で収納されている。このため、ボビンケースに外部から糸張力を調整するためのアクチュエータを取り付けても、このアクチュエータを動作させるための電気を供給するケーブルを接続することができないので、ミシンの下糸制御装置に下糸の張力を調整する調整機構を付加することは困難であった。
【００１２】
さらに、後者のミシンの下糸制御装置においては、磁力を利用して下糸の張力を調整するため、電磁石と永久磁石との距離の変動によってボビンに対する圧迫力も変動してしまうこととなる。ここで、ボビンケースの内部に収納されたボビンを交換する際には、ボビンケースを内釜から取り外すために電磁石を内釜から離間させる必要があるため、電磁石と永久磁石との距離を一定に維持することは困難であり、この結果、下糸に対する張力を安定して正確に調整することが困難であるという問題を有していた。また、前記ミシンのの下糸制御装置において下糸に対して十分な張力を付与するためには、大きな電磁石を用いるための大きなスペースが必要であるため、ミシンが大型化してしまい、さらには、ボビンを交換するためにボビンケースを内釜から取り外す際の操作性を著しく阻害してしまうという問題があった。
【００１３】
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ミシンを大型化することなく、下糸の張力を調整する際に内釜からボビンケースを取り出さずに、容易かつ正確に下糸の張力を調整することができるミシンの下糸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】
【００１４】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係るミシンの下糸制御装置の特徴は、下糸が巻回されたボビンを内部において回転自在に保持するボビンケース、前記ボビンケースを内部に保持する内釜、および前記内釜を保持し前記内釜に対して回転可能に設けられた外釜を有し、前記ボビンが回転しながら前記下糸を前記ボビンケースの外部に繰り出される際の前記下糸の張力を制御するミシンの下糸制御装置において、前記内釜の内部における前記ボビンとの対向位置に、前記ボビンの配置方向に進退移動可能に設けられ、前記ボビンを押圧して前記ボビンの回転に抗う力を付与するアクチュエータ、前記内釜の内部に配置され、外部からの通信信号を受信する外部インターフェース回路、前記内釜の内部に配置され、前記外部インターフェース回路を介して受信した前記通信信号に基づき、前記アクチュエータを進退移動して前記アクチュエータによる前記ボビンに対する押圧力を調整することにより、前記ボビンの回転に抗う力を制御する制御回路、および前記内釜の内部に配置され、前記内釜および前記外釜から露出される外部受電回路を備えた下糸張力制御ユニットと、前記外釜の外部に配置され、前記外釜の非回転時に前記外部受電回路および前記外部インターフェース回路に接触する接触位置と前記外釜の回転時に前記外釜から離間する退避位置との間を移動可能であって、前記外部受電回路に接触して前記下糸張力制御ユニットに電力を供給するとともに、前記外部インターフェース回路に接触して前記制御回路に前記アクチュエータの移動位置に関する通信信号を送信するプローブとを備えた点にある。
【００１５】
この請求項１に記載の発明によれば、外釜の回転時にはプローブを退避位置に位置することにより、外釜の回転時におけるプローブと外釜との衝突を防止するとともに、外釜の非回転時にプローブを接触位置に移動して、プローブを外部受電回路に接触させることにより、制御回路に電力を供給し、アクチュエータの位置に関する信号を送信することができる。そして、本発明に係るミシンの下糸制御装置は、送信された信号に基づき制御回路によってアクチュエータを移動させてボビンに対するアクチュエータの押圧力を調整することにより、下糸繰り出し時におけるボビンの回転に抗う力を調整することができ、これにより、ボビンから繰り出される下糸に対する張力を調整することが可能となる。
【００１６】
請求項２に記載の発明に係るミシンの下糸制御装置の特徴は、請求項１に記載の下糸制御装置において、前記ボビンと前記ボビンケースの底壁との間に弾性部材を介在し、前記弾性部材の弾性による反発力により前記弾性部材と前記アクチュエータとの間において前記ボビンを保持する点にある。
【００１７】
この請求項２に記載の発明によれば、ボビンとボビンケースの底壁との間に弾性部材を介在し、弾性部材の弾性による反発力により弾性部材とアクチュエータとの間においてボビンを保持し、ボビンに対するアクチュエータの押圧力を調整することにより、弾性部材のボビンに対する反発力を調整して下糸繰り出し時におけるボビンの回転に抗う力を調整することができる。これにより、ボビンの回転に抗う力をより細かく調整することができ、より効果的に下糸に対する張力を調整することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明に係るミシンの下糸制御装置の特徴は、請求項１または請求項２に記載のミシンの下糸制御装置において、前記内釜の内部に、前記プローブの前記外部受電回路との非接触時に前記プローブが前記退避位置に移動する直前の前記アクチュエータの位置の記憶を維持する不揮発性メモリを備えた点にある。
【００１９】
この請求項３に記載の発明によれば、不揮発性メモリにおいてプローブが退避位置に移動する直前のアクチュエータの位置を記憶し、不揮発性メモリに保存されているアクチュエータの現在の位置と、送信されたアクチュエータの位置との差を算出することにより、制御回路によって、より容易にアクチュエータの押圧力を調整することが可能となる。
【００２０】
請求項４に記載の発明に係るミシンの下糸制御装置の特徴は、請求項１乃至請求項３に記載のうちいずれか１つのミシンの下糸制御装置において、前記アクチュエータにおける前記ボビンに対向する面に、複数の凹部を形成し、前記各凹部にボールを回転可能に保持し、前記アクチュエータは、前記ボールを介して前記ボビンを押圧する点にある。
【００２１】
この請求項４に記載の発明によれば、アクチュエータは、ボビンに対向する面に形成された凹部に保持されているボールを介してボビンを押圧することにより、下糸繰り出し時におけるボビンの回転力をボールの回転により吸収して、ボビンの回転力が内ケースに伝達してしまうのを防止することができる。これにより、ボビンの回転によってアクチュエータが回転してアクチュエータのボビンに対する位置が変化してしまうことを防止することができる。この結果、ミシンの下糸制御装置は、ボビンの回転によってアクチュエータによるボビンに対する押圧力が変化してしまうことを確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上述べたように、本発明に係るミシンの下糸制御装置によれば、ミシンを大型化することなく、下糸の張力を調整する際に内釜からボビンケースを取り出さずに、容易かつ正確に下糸の張力を調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係るミシンの下糸制御装置の一実施形態を図１から図７を参照して説明する。
【００２４】
図１は、本実施形態に係るミシンの下糸制御装置を示す側面断面図、図２は、図１の下糸制御装置をＡ−Ａ線によって切断した場合を示す平面断面図、図３は、図１の下糸制御装置を備えたミシンを示す概略ブロック図である。
【００２５】
図１および図２に示すように、本実施形態に係るミシンの下糸制御装置１は、所定の間隙をもって対置された支持板と両支持板を連結する支軸２ｃとを備え、支軸２ｃに図示しない下糸が巻回されたボビン２、ボビン２を内部に保持するボビンケース３、ボビンケース３を内部に保持する内釜５、および内釜５を内部に保持する外釜６を備えている。
【００２６】
外釜６は、一面が開口された略円筒状に構成されており、外釜６の底壁における外面には、ミシン主軸７と同期して回転する釜軸８が連結されている。外釜６の開口端縁には、図示しない縫い針の針孔に挿通された上糸により形成される上糸ループを捕捉する剣先６ａが形成されている。そして、外釜６は、釜軸８の回転により、下方に縫い針が取り付けられてミシン主軸７に連結されて上下動する針棒（図示せず）の駆動に同期して回転するようになっている。
【００２７】
内釜５は、一面が開口された略円筒形状に構成されており、外釜６の内部において内釜５の底壁が外釜６の底壁に対向するように配置され、外釜６から浮いた状態で回転しないように保持されている。
【００２８】
ボビンケース３は、一面が開口された略円筒形状に構成されており、外周壁の一部には、内部に保持されたボビン２の支軸２ｃに巻回される下糸をボビンケース３の外部に繰り出す繰り出し口（図示せず）が形成されている。そして、ボビンケース３は、内部に保持したボビン２における両支持板のうち一方の第１支持板２ａが内釜５の底壁に対向するように、内釜５の内部に収納されている。第２支持板２ｂとボビンケース３の底壁との間には、弾性部材として板ばね９が介在しており、ボビン２における第２支持板２ｂは、板ばね９の弾性による反発力を受けるようになっている。
【００２９】
そして、下糸制御装置１は、ボビン２が回転しながら下糸がボビンケース３の外部に繰り出されるようになっており、外釜６の回転によって剣先６ａにより捕捉した上糸ループに内釜５をくぐらせて、下糸を上糸ループに交錯させるようになっている。
【００３０】
このような下糸制御装置１において、内釜５の内部には、下糸に対する張力を調整するための下糸張力制御ユニット１１が配設されており、下糸張力制御ユニット１１は、アクチュエータとしてのケース型アクチュエータ１３を備えている。
【００３１】
このケース型アクチュエータ１３は、一面が開口され略円筒形状に構成された内ケース１５と、一面が開口され略円筒形状であって内ケース１５よりも直径が大きい外ケース１６とを備えており、内ケース１５の外周面には雄ねじ１５ａが形成され、外ケース１６の内周面には雌ねじ１６ａが形成されている。外ケース１６は、その底壁が内釜５の底壁に対向するように配置され内釜５の内部に固着されており、内ケース１５は、相互の開口が対向するとともに内ケース１５の底壁がボビン２の第１支持板２ａに対向するように配置され、両ねじ１５ａ、１６ａを螺合することにより外ケース１６に結合するようになっている。
【００３２】
両ケースの内部には、相互に同心円状に配置されているステータコイル１８ａおよびロータ磁石１８ｂを備えたステッピングモータ１８が設けられており、ステータコイル１８ａは外ケース１６の内部に固着され、ロータ磁石１８ｂは内ケース１５の内部に固着されている。そして、ステッピングモータ１８は、ステータコイル１８ａに励磁電流が入力されると、ロータ磁石１８ｂが回転力を得るようになっている。
【００３３】
そして、ケース型アクチュエータ１３は、ロータ磁石１８ｂの回転にともなって内ケース１５が回転することにより軸方向に伸縮するようになっており、これにより、ケース型アクチュエータ１３の内ケース１５は、ボビン２の配置方向に進退移動可能であって内ケース１５の底壁が第１支持板２ａを押圧するようになっている。さらに、両ケース１５、１６は、両ねじ１５ａ、１６ａを螺合して結合されているので、ステッピングモータ１８の駆動によって内ケース１５が進退移動するときを除いては内ケース１５が移動せず、これにより、ボビン２の回転時において、第１支持板２ａに対する内ケース１５の位置が維持されるようになっている。
【００３４】
また、ボビン２は、ケース型アクチュエータ１３と板ばね９との間において板ばね９の弾性による反発力により保持されている。ここで、本実施形態に係る下糸制御装置１において、ボビン２から下糸が繰り出される力は、下糸の繰り出し時におけるボビン２の回転に抗う力によって調整することができるので、ケース型アクチュエータ１３における内ケース１５を進退移動して内ケース１５によるボビン２に対する押圧力が大きくなるほど、内ケース１５とボビン２との摩擦力が増大し、これにともない下糸の繰り出し時におけるボビン２の回転に抗う力が増大することとなる。
【００３５】
また、第２支持板２ｂに対する板ばね９の反発力を大きくするほど、板ばね９と第２支持板２ｂとの摩擦力が増大し、これにともない下糸の繰り出し時におけるボビン２の回転に抗う力が増大することとなる。第２支持板２ｂに対する板ばね９の反発力は、板ばね９の変位量に比例するので、ケース型アクチュエータ１３における内ケース１５を進退移動して内ケース１５によるボビン２に対する押圧力を調整することにより、板ばね９の反発力を調整することができる。
【００３６】
そして、この下糸制御装置１は、内ケース１５のボビン２に対する押圧力を調整し、さらには、これによって板ばね９の反発力を調整することにより、下糸繰り出し時におけるボビン２の回転に抗う力を増減させて、ボビン２から下糸が繰り出される力を調整して、下糸に対する張力を調整することが可能となる。
【００３７】
例えば、下糸制御装置１においては、図１に示すように、内ケース１５をケース型アクチュエータ１３の軸方向に縮む方向に移動させた場合、内ケース１５の第１支持板２ａに対する押圧力は小さく、第２支持板２ｂに対する板ばね９の反発力は小さいので、板ばね９と第２支持板２ｂとの間の摩擦力は小さくなる。これにより、下糸繰り出し時におけるボビン２の回転に抗う力も小さくなり、下糸に対する張力は弱くなる。
【００３８】
また、下糸制御装置１においては、図４に示すように、内ケース１５をケース型アクチュエータ１３の軸方向に図１よりも伸びる方向に移動させた場合、内ケース１５の第１支持板２ａに対する押圧力は図１における内ケース１５の位置よりの状態よりも大きく、第２支持板２ｂに対する板ばね９の反発力も大きくなるので、板ばね９と第２支持板２ｂとの間の摩擦力も大きくなる。これにより、下糸繰り出し時におけるボビン２の回転に抗う力も大きくなるので、下糸に対する張力を図１の状態よりも強く調整することができる。
【００３９】
さらに、下糸制御装置１においては、図５に示すように、板ばね９がほぼ潰れてしまう程度に内ケース１５を移動させた場合、内ケース１５の第１支持板２ａに対する押圧力は最大となり、第２支持板２ｂに対する板ばね９の反発力も大きくなるので、板ばね９と第２支持板２ｂとの間の摩擦力も大きくなる。これにより、下糸繰り出し時におけるボビン２の回転に抗う力も大きくなるので、下糸に対する張力を図１および図４に示す状態よりもさらに強くすることができる。
【００４０】
内ケース１５の底壁における外面には、ボール２０を回転可能に保持する複数の凹部１５ｂが形成されており、内ケース１５は、各凹部１５ｂに保持されたボール２０を介して第１支持板２ａを押圧するようになっている。凹部１５ｂの配置位置は、内ケース１５の底壁における可及的に大きな同一円周上であって、内ケース１５の円周方向に均一な間隔によって形成されていることが好ましい。例えば、３つの凹部１５ｂを形成する場合には、それぞれ１２０°の間隔をもって同一円周上に配置されることが好ましい。これにより、ケース型アクチュエータ１３は、第１支持板２ａに押圧力を伝達することができるとともに、下糸を繰り出す際のボビン２の回転による内ケース１５の底壁に対する負荷をボール２０の回転によって吸収することにより、ボビン２の回転によって内ケース１５が受ける負荷を小さくするようになっている。
【００４１】
張力制御ユニットは、内釜５の内部におけるケース型アクチュエータ１３の外ケース１６の底壁と内釜５の底壁との間に配置された回路基板２２を有しており、回路基板２２の基材２２ａにおける内釜５の底壁と対向する側の底面には、ケース型アクチュエータ１３の制御および駆動を行う例えばＣＰＵからなる制御回路２３が形成されている。制御回路２３は、ケース型アクチュエータ１３を機械的・電気的に制御するために必要なＲＯＭ、ＲＡＭ、ＩＦ等の記憶手段の他、無通電時においてもデータの記憶を維持する例えばフラッシュＲＯＭ等からなる不揮発性メモリ２８を備えている。
【００４２】
また、回路基板２２における基材２２ａの底面には、制御回路２３に電力を供給する制御回路用電源回路３０、アクチュエータ用のドライバ回路３１、ドライバ回路３１に電力を供給するアクチュエータ駆動用電源回路３２が形成されている。さらに、基材２２ａにおける底面には、外釜６の非回転時に外部から受電して制御回路用電源回路３０およびアクチュエータ駆動用電源回路３２にその電力を供給する外部受電回路３３、外部受電回路３３が受電していることを検出する接触検出回路３５、および外部と制御回路２３との通信信号を送受信を仲介する外部インターフェース回路３６が形成されている。また、外釜６および内釜５の底壁であってこれら外部受電回路３３、接触検出回路３５および外部インターフェース回路３６に対向する位置には、開口５ａ、６ｂが形成されており、これにより、外部受電回路３３、接触検出回路３５および外部インターフェース回路３６は、外釜６および内釜５から露出するようになっている。
【００４３】
そして、制御回路２３は、ケース型アクチュエータ１３によるボビン２の第１支持板２ａに対する位置に関する通信信号を外部から受信して、受信した通信信号に基づいてドライバ回路３１を介してケース型アクチュエータ１３のステッピングモータ１８を駆動することにより、内ケース１５の位置を調整して前記押圧力を調整するようになっている。
【００４４】
外釜６の外部における底面側には、内釜５および外釜６の底面から露出された外部受電回路３３に接触することにより、アクチュエータ駆動用電源回路３２を介してドライバ回路３１に電力を供給するとともに、制御回路用電源回路３０を介して制御回路２３に電力を供給するプローブ３８が設けられている。
【００４５】
プローブ３８は、長尺状の給電配線３９、接触検出配線４０および通信信号配線４１を備えた全体形状が長板状のフレキシブル配線基板４２からなり、フレキシブル配線基板４２における基材４２ａの一面には、基材４２ａの幅寸法よりも少し長い幅寸法であって側面形状が緩やかな楔形状に形成された例えば０．５ｍｍ程度の厚さのプラスチック板４３が貼着されているとよく、これによりプローブ３８は、側面形状が緩やかな楔形状に形成される。
【００４６】
各配線は、相互に絶縁した状態とされており、各配線３９、４０、４１の先端部は、それぞれ給電配線３９が外部受電回路３３に接触するとともに、接触検出配線４０が接触検出回路３５に接触し、さらに通信信号配線４１が外部インターフェイス回路３６に接触するように、フレキシブル配線基板４２の基材４２ａから露出されている。
【００４７】
プローブ３８は、一対のローラ４５ａ、４５ｂによって挟持されており、両ローラ４５ａ、４５ｂのうち一方は駆動ローラ４５ａ、他方は従動ローラ４５ｂとされている。そして、プローブ３８は、駆動ローラ４５ａの回転駆動によって両ローラ４５ａ、４５ｂに支持されながら、外釜６の回転停止時において接触位置と、外釜６の非回転時に外釜６から離間する退避位置との間を移動可能とされている。
【００４８】
また、回路基板２２の裏面には、プローブ３８の各配線３９、４０、４１を各回路３３、３５、３６に案内する図示しないガイドが設けられており、前記ガイドは、プローブ３８がちょうど嵌合する角度のクサビ状に形成されている。そして、プローブ３８は、退避位置から接触位置への移動の際であって各回路３３、３５、３６との接触の直前に、プローブ３８のクサビ形状により、前記クサビ状のガイドに合わさるようにして案内されるように配置されている。これにより、プローブ３８は、移動位置が上下方向に多少ずれた場合であっても、対応する各回路３３、３５、３６に各配線３９、４０、４１が接触するようになっている。
【００４９】
なお、本実施形態においてプローブ３８は、フレキシブル配線基板４２にプラスチック板４３を貼着して形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、各配線３９、４０、４１を硬質な棒状の被覆材によって被覆する構成としてもよい。
【００５０】
図６に示すように、プローブ３８の接触検出配線４０は、ミシン４６に備えられた検出回路５１を介してミシン主軸７の駆動等のミシン４６の各部の駆動を制御するホストコンピュータ４７に接続されており、ホストコンピュータ４７は、検出回路５１によってグランドライン４８を通して接触検出配線４０が下糸張力制御ユニット１１の接触検出回路３５に接触したことを検出するようになっている。
【００５１】
給電配線３９は、ミシン４６に設けられた外部給電回路５２に接続されており、外部給電回路５２は、検出回路５１によって接触検出配線４０が接触検出回路３５に接触したことが検出されると、給電配線３９および外部受電回路３３を介して下糸張力制御ユニット１１に電力の供給を開始するようになっている。
【００５２】
通信信号配線４１は、ミシン４６に設けられた通信回路５０を介してホストコンピュータ４７に接続されており、ホストコンピュータ４７は、通信回路５０を介して内ケース１５による第１支持板２ａに対する位置に関する指示信号を張力制御ユニットの制御回路２３に送信するようになっている。そして、制御回路２３の不揮発性メモリ２８は、プローブ３８の給電配線３９と外部受電回路３３との非接触時において、給電配線３９が外部受電回路３３から離間する直前の前記押圧力を実現するための内ケース１５の位置の記憶を維持するようになっている。
【００５３】
外釜６の外部であってプローブ３８と各回路３３、３５、３６との接触位置の近傍には、プローブ３８が退避位置に移動しているかを確認するために接触位置におけるプローブ３８の存否を検出する図示しないセンサが設けられており、ホストコンピュータ４７は、センサによってプローブ３８が退避位置に移動したことを確認した後、ミシン主軸７の駆動を開始するようになっている。
【００５４】
ミシン４６には、ボビン２に巻回された下糸の残量を検出するため検出手段として、例えば発光素子と受光素子とを備えた光センサ５３が外釜６の近傍に設けられており、光センサ５３は、発光素子からボビン２を介して受光素子が受光する光の量によって下糸の残量を検出し、ホストコンピュータ４７に検出した下糸の残量を入力するようになっている。
【００５５】
また、ミシン４６には、ミシン主軸７の回転開始、回転停止、回転数の制御およびボビン２における下糸の残量検出等、ミシン４６の各部が種々の動作を行うための指示信号を入力する操作手段としての操作ペダル５５が設けられており、操作ペダル５５は、ミシン４６の操作者による操作に基づいて各指示信号をホストコンピュータ４７に送信するようになっている。
【００５６】
さらに、ミシン４６には、入力手段として、液晶表示パネルが積層されたタッチパネル５６が設けられており、タッチパネル５６は、液晶表示パネルの表示にしたがって操作者が選択する縫製条件等の各指示信号をホストコンピュータ４７に送信するようになっている。また、タッチパネル５６は、操作者が下糸に対する任意の張力を指定して入力することができるようになっている。
【００５７】
次に、本実施形態の作用について図７を用いて説明する。
【００５８】
プローブ３８は、外釜６の回転時において、プローブ３８と外釜６との接触による外釜６やプローブ３８の破損を防止するために、外釜６から離間する退避位置に位置する必要があり、ミシン４６の電源投入時においても、プローブ３８は退避位置に位置している。
【００５９】
この状態で、図５に示すように、まず操作者がミシン４６による縫製動作を開始するために操作ペダル５５を押圧操作すると（ＳＴ１）、ホストコンピュータ４７は、操作ペダル５５が押圧操作されたことを入力し、光センサ５３によって下糸の残量を検出する（ＳＴ２）。
【００６０】
また、ホストコンピュータ４７は、光センサ５３が下糸の残量を検出している間、所定の張力を下糸に付与するための内ケース１５によるボビン２の第１支持板２ａに対する押圧力を実現することができる内ケース１５の位置を算出する（ＳＴ３）。所定の張力とは、例えば、縫製物の布や糸の種類等の縫製条件に応じて操作者によりタッチパネル５６を用いて指定された張力、または、ホストコンピュータ４７により演算された最適な張力、さらには、種々の縫製条件に応じてホストコンピュータ４７のメモリ４９に記憶された複数の張力のうち指定された縫製条件に適合する張力をいう。
【００６１】
ここで、下糸に対する最適な張力は、縫製物の布や糸の種類等の縫製条件によって異なる。また、ボビン２から繰り出される下糸は、ボビン２における下糸の残量によってボビン２の回転中心からボビンケース３から繰り出されるまでの距離が変化し、下糸に対する張力も、下糸の残量によって変化する。このため、ホストコンピュータ４７が下糸に対して最適な張力を演算する場合には、操作者によってタッチパネル５６を用いて入力された縫製条件や検出された下糸残量等の種々の条件を考慮して、下糸に対する最適な張力を演算する。下糸の張力は、下記の式によってあらわすことができる。
【００６２】
下糸張力（ｆＴ）＝下糸の繰り出し時におけるボビン２の回転に抗う力＝ボビン２に巻回されている下糸の半径（Ｒ）×板ばね９とボビン２との摩擦力（ｆｒ）＝下糸残量（Ｔｒ）×前記半径の変換係数（Ｋｒ）×板ばね９とボビン２との摩擦係数（μ）×板ばね９定数（Ｋｓ）×内ケース１５の位置（ｘ）
ｆＴ＝Ｒｆｒ＝Ｔｒ・Ｋｒ・μ・Ｋｓ・ｘ
【００６３】
このため、内ケース１５の位置は、下糸張力／（下糸残量×前記半径の変換係数×前記摩擦係数×板ばね９定数）によって算出される。
ｘ＝ｆＴ／Ｔｒ・Ｋｒ・μ・Ｋｓ
【００６４】
つづいて、ホストコンピュータ４７は、光センサ５３により検出された下糸の残量をホストコンピュータ４７のメモリに保存するとともに、駆動ローラ４５ａを回転させてプローブ３８を退避位置から接触位置に移動させる（ＳＴ４）ことにより、プローブ３８の各配線を、張力制御ユニットの回路基板２２における対応する各回路に接触させる。
【００６５】
ここで、ホストコンピュータ４７は、接触検出配線４０と接触検出回路３５とが接続しているか否かを判断し（ＳＴ５）、接触検出配線４０と接触検出回路３５とが接続していないと判断した場合には（ＳＴ５においてＮｏ）、繰り返し接触検出配線４０と接触検出回路３５とが接続しているか否かを判断する（ＳＴ５）。また、ホストコンピュータ４７は、接触検出配線４０と接触検出回路３５とが接続していると判断した場合には（ＳＴ５においてＹｅｓ）、外部給電回路５２および通信回路５０をＯＮ状態とする（ＳＴ６）。
【００６６】
これにより、ホストコンピュータ４７は、給電配線３９、外部受電回路３３を介して、アクチュエータ駆動用電源回路３２を通じてアクチュエータ用のドライバ回路３１に電力を供給し、制御回路用電源回路３０を通じて制御回路２３に電力を供給し、張力制御ユニットの制御回路２３は、起動してホストコンピュータ４７からの通信信号の待機状態となる。さらに、ホストコンピュータ４７は、通信配線および外部インターフェース回路３６を介して算出した内ケース１５の位置に関する通信信号を制御回路２３に送信し、これにより、制御回路２３は、ホストコンピュータ４７から前記位置に関する通信信号を受信する（ＳＴ７）。
【００６７】
続いて、制御回路２３は、不揮発性メモリ２８に保存されている内ケース１５の現在の位置と、ホストコンピュータ４７から受信した内ケース１５の位置との差を算出し、アクチュエータドライバ回路３１を介してステッピングモータ１８を駆動することにより内ケース１５を移動する（ＳＴ８）。
【００６８】
さらに、ホストコンピュータ４７は、駆動ローラ４５ａを回転駆動してプローブ３８を接触位置から退避位置に移動した後（ＳＴ９）、図示しないプローブ検出センサによりプローブ３８が退避位置に移動して接触位置に位置しないか否かを判断する（ＳＴ１０）。そして、ホストコンピュータ４７は、センサによりプローブ３８が接触位置にまだ位置すると判断した場合には（ＳＴ１０においてＮｏ）、繰り返しプローブ３８が接触位置に位置しないか否かを判断し（ＳＴ１０）、プローブ３８が接触位置に位置しないと判断した場合には（ＳＴ１０においてＹｅｓ）、指定された縫製条件にしたがって縫製を開始する（ＳＴ１１）。
【００６９】
本実施形態によれば、外釜６の回転時にはプローブ３８を退避位置に位置することにより、外釜６の回転時におけるプローブ３８と外釜６との衝突を防止するとともに、外釜６の非回転時にプローブ３８を接触位置に移動して、プローブ３８の各配線を回路基板２２の対応する各回路に接触させることにより、制御回路２３に電力を供給し、ケース型アクチュエータ１３の位置に関する信号を送信することができる。そして、本実施形態の下糸制御装置１は、制御回路２３によって内ケース１５を移動させてボビン２に対するケース型アクチュエータ１３による押圧力を調整することにより、下糸繰り出し時におけるボビン２の回転に抗う力を調整することができ、これにより、ボビン２から繰り出される下糸に対する張力を調整することが可能となる。
【００７０】
したがって、ミシン４６を大型化することなく、下糸の張力を調整する際に内釜５からボビンケース３を取り出さずに、容易かつ正確に下糸の張力を調整することができる。
【００７１】
また、ボビン２とボビンケース３の底壁との間に板ばね９を介在し、板ばね９の弾性による反発力により板ばね９とケース型アクチュエータ１３との間においてボビン２を保持し、ボビン２に対するケース型アクチュエータ１３の押圧力を調整することにより、板ばね９のボビン２に対する反発力を調整して下糸繰り出し時におけるボビン２の回転に抗う力を調整することができる。これにより、ボビン２の回転に抗う力をより細かく調整することができ、より効果的に下糸に対する張力を調整することができる。
【００７２】
さらに、制御回路２３の不揮発性メモリ２８において、プローブ３８の外部受電回路３３との非接触時に、プローブ３８が退避位置に移動する直前の第１支持板２ａに対する内ケース１５の位置を記憶し、不揮発性メモリ２８に保存されている内ケース１５の現在の位置と、ホストコンピュータ４７から受信した内ケース１５の位置との差を算出することにより、制御回路２３によって、より容易にアクチュエータの押圧力を調整することが可能となる。
【００７３】
さらにまた、アクチュエータの内ケース１５は、内ケース１５におけるボビン２の第１支持板２ａに対向する面に形成された凹部１５ｂに保持されているボール２０を介して第１支持板２ａを押圧するようになっている。これにより、下糸制御装置１は、第１支持板２ａを押圧することができるとともに、下糸繰り出し時におけるボビン２の回転力をボール２０の回転により吸収して、ボビン２の回転力が内ケース１５に伝達してしまうのを防止することができるので、ボビン２の回転によって内ケース１５が回転して内ケース１５のボビン２に対する位置が変化してしまうことを防止することができる。この結果、下糸制御装置１は、ボビン２の回転によって内ケース１５によるボビン２に対する押圧力が変化してしまうことを確実に防止することができる。
【００７４】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。
【００７５】
例えば、本実施形態における下糸制御装置１においては、弾性部材としての板ばね９の弾性による反発力により、板ばね９とケース型アクチュエータ１３との間においてボビン２を保持し、板ばね９の反発力を調整することにより、下糸繰り出し時におけるボビン２の回転に抗う力を調整する構成となっているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明においては、ケース型アクチュエータ１３がボビン２の配置方向に進退移動することにより、ボビン２に対する押圧力を調整することにより、下糸繰り出し時におけるボビン２の回転に抗う力を調整できる構成であれば、ボビン２とボビンケース３との間に弾性部材が介在されていなくてもよい。
【００７６】
また、本実施形態においては、ボビン２を押圧するアクチュエータとして内ケース１５および外ケース１６を備えたケース型アクチュエータ１３を用いるが、本発明はこれに限定されるものではなく、ボビン２に対して進退移動することによりボビンに対する押圧力を調整することが可能なアクチュエータであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に係るミシンの下糸制御装置の一実施形態を示す側面断面図
【図２】図１の下糸制御装置におけるＡ−Ａにおける正面断面図
【図３】図１の下糸制御装置の構成を示すブロック図
【図４】図１の下糸制御装置におけるアクチュエータをボビン側に移動した場合を示す側面断面図
【図５】図４の下糸制御装置におけるアクチュエータをボビン側により移動した場合を示す側面断面図
【図６】図１の下糸制御装置における電気回路図
【図７】図１の下糸制御装置における下糸張力の調整工程を示すフローチャート
【符号の説明】
【００７８】
１  下糸制御装置
２  ボビン
２ａ  第１支持板
２ｂ  第２支持板
３  ボビンケース
５  内釜
６  外釜
９  板ばね
１０  下糸
１３  ケース型アクチュエータ
１５  内ケース
１５ｂ  凹部
１６  外ケース
１８  ステッピングモータ
２０  ボール
２２  回路基板
２３  制御回路
２８  不揮発性メモリ
３０  制御回路用電源回路
３１  ドライバ回路
３２  アクチュエータ駆動用電源回路
３３  外部受電回路
３５  接触検出回路
３６  外部インターフェース回路
３８  プローブ
３９  給電配線
４０  接触検出配線
４１  通信信号配線
【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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