JP3671445B2 - Upper thread tension adjusting device for sewing machine - Google Patents
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Description
【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、上糸張力を常に良好な張力に保持するため、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)が一定になるように制御する上糸張力調整装置が存在した。例えば、特開昭57−185890号公報に記載のミシンの上糸張力一定保持装置は、上糸張力検出装置により検出された最大張力値と希望する張力設定値との差をフィードバックし、この差が零となるようにサーボ機構を介して上糸張力調整装置を制御していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術によれば、最大張力値と張力設定値との比較結果に基づいて、次の縫目で上糸張力の調整がなされているため、常に1針分遅れて上糸張力が調整されることになり、布締め張力を毎針リアルタイムで調整することはできなかった。そのため、上糸に布締め張力が生じる位相において過渡的、突発的な上糸張力の変動が発生した場合、特に、突発的に上糸張力が上昇した様な場合、その縫目において直ちに上糸張力を抑制して、設定値に一致させるといった制御はできず、結果として、縫目がばらつくという問題を招いていた。
【0004】
また、上記最大張力値を保持するための最大値保持装置や、サーボ機構といったアナログ的機構を用いて構成する必要があり、製造コストが高くなるという問題点もあった。
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、布締め張力が過渡的、突発的に変動しても、リアルタイムで上糸張力を調整することにより、均一な美しい縫目を形成可能なミシンの上糸張力調整装置を実現することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段,及び作用】
上述の目的を達成するため、本発明のミシンの上糸張力調整装置は、請求項1記載の通り、
上糸供給源から針に至る糸道中に配置され、上糸を把持した状態と解放した状態の2状態が切り替え制御されることにより、上糸張力を増減調整可能な上糸張力調整手段と、
該上糸張力調整手段から針に至る糸道中に配置され、前記上糸張力を計測可能な上糸張力計測手段と、
上糸の布締め張力を設定可能な布締め張力設定手段と、
該布締め張力設定手段によって設定された布締め張力の設定値と、前記上糸張力計測手段によって計測された布締め張力の計測値とを比較する上糸張力比較手段と、
常時は前記上糸張力調整手段に上糸を把持させると共に、前記布締め張力の計測値が前記布締め張力の設定値より大となった時に、前記上糸張力調整手段に上糸を解放させる制御を行う把持解放制御手段と
を備えたことを特徴とする。
【0006】
ここで、前記上糸張力調整手段としては、作動信号に応じて能動的に上糸を把持した状態と解放した状態の2状態が、いずれか一方から他方へと切り替わり、これにより、上糸張力を増減調整できる機構であればよく、例えば、積層圧電素子や電磁ソレノイド等により構成できる。前記上糸張力計測手段としては、上糸張力に応じた可変信号を出力可能な機構であればよく、例えば、上糸張力に応じた信号を出力可能な歪ゲージ、圧電素子等によって構成できる。前記布締め張力設定手段としては、利用者が任意に布締め張力を設定でき、その設定値に応じた可変信号を出力可能な機構であればよく、例えば、抵抗値を任意に設定できるボリューム、数値を入力可能な数値キーや予め所定の設定値がセットされた機能キー等を有する入力装置等を設けておけばよい。前記上糸張力比較手段としては、布締め張力の設定値と計測値とを比較してその大小の判定を下す構成であればよく、例えば、計測信号と目標信号とを入力して比較結果信号を出力するコンパレータ等により構成できる。前記把持解放制御手段としては、任意のタイミングで前記上糸張力調整手段による上糸の把持・解放を制御できればよく、例えば、所定のタイミング信号で作動信号をセット・リセットできるフリップフロップ等により構成できる。また、前記上糸張力比較手段および把持解放制御手段を、周知のCPU,ROM,RAM等からなる論理演算回路で構成し、各機能をソフトウェアの処理により実現することも可能である。
【0007】
上記の通り構成された本発明のミシンの上糸張力調整装置によれば、布締め張力設定手段によって設定された布締め張力の設定値と、上糸張力計測手段によって計測された布締め張力の計測値とが、上糸張力比較手段によって比較され、計測値が設定値より大となった時に、把持解放制御手段が上糸張力調整手段に上糸を解放させ、上糸の布締め張力が過大になるのを防止する。
【0008】
ところで、適正な張力による布締めがなされれば、再び上糸張力調整手段に上糸を把持させるが、計測値が設定値より小となった時に直ちに上糸を把持させていたのでは、再び計測値が設定値より大となり、場合によっては、把持・解放の制御が頻繁に繰り返され、上糸張力調整手段等にかかる負荷が大きくなる恐れもある。
【0009】
これを防止するには、把持解放制御手段による上糸の解放制御をしばらく継続させる解放制御継続手段を備え、計測値が設定値より小となっても直ちには上糸を把持させないように構成するとより望ましい。解放制御継続手段としては、前記把持解放制御手段による再把持のタイミングを制御できればよく、再把持指示手段とも言える。具体例としては、把持解放制御手段をフリップフロップ等で構成した場合、計測値が設定値より大となった時にセットされた出力信号を、再把持が必要なタイミングでリセットされるように構成すればよい。把持解放制御手段をCPU等により構成した場合には、ソフトウェアの処理により必要なタイミングで再把持を実施できる。
【0010】
ここで、再把持が必要なタイミングについては、種々設定し得ると考えられるが、解放制御継続手段により上糸の解放制御を継続し過ぎたのでは、上糸が繰り出されすぎることがあり、次の布締めの際に十分な上糸の張力が得られないことが考えられる。
【0011】
そこで、請求項2記載の通り、
前記布締め張力の発生する位相が終了する時期を検出可能な布締め終了検出手段と、
該布締め終了検出手段により前記布締め張力の発生する位相の終了が検出されるまで、前記把持解放制御手段による上糸の解放制御を継続させる解放制御継続手段と
を備えるとより望ましい。
【0012】
この様に構成すれば、布締め張力の発生する位相が終了したタイミングで上糸が再把持されるので、再把持後に布締め張力が発生することはなく、上糸の解放制御を継続し過ぎることもない。
あるいは、請求項3記載の通り、
前記上糸張力調整手段に上糸を把持させるべき上糸張力を設定する把持張力設定手段と、
前記布締め張力の計測値が前記把持張力設定手段により設定された設定値より小となるまで、前記把持解放制御手段による上糸の解放制御を継続させる解放制御継続手段と
を備えても望ましい。
【0013】
この様に構成すれば、布締め張力が把持張力設定手段により設定された設定値(把持張力設定値)より小となったタイミングで上糸が再把持される。把持張力設定値は、再把持後に上糸張力が仮に変動しても、布締め張力設定手段での設定値(布締め張力設定値)を再び越えない程度に小さい値に設定される。この結果、再把持後に過大な布締め張力が再発生することはなく、上糸の解放制御を継続し過ぎることもない。
【0014】
ところで、上糸張力は布締め以外の位相でも上昇する場合がある。この時の上糸張力値に比べ、布締め張力設定手段での設定値が大きければ、特に問題とはならないが、布締め張力設定手段での設定値が小さい場合、あるいは、布締め以外の位相で予想外に大きな異常張力が発生する可能性がある場合には、布締め以外の位相において、予期しない上糸解放制御がなされることも考え得る。
【0015】
この様な予期しない上糸解放制御を防止するには、請求項4記載の通り、
前記布締め張力の発生する布締め位相を検出可能な布締め位相検出手段と、
該布締め位相検出手段により検出される布締め位相以外の位相では、前記把持解放制御手段による上糸の解放制御を禁止する解放禁止手段と
を備えるとよい。
【0016】
あるいは、請求項5記載の通り、
前記布締め位相前の異常張力が発生する異常張力発生位相を検出可能な異常張力発生位相検出手段と、
該異常張力発生位相検出手段により検出される異常張力発生位相では、前記把持解放制御手段による上糸の解放制御を禁止する解放禁止手段と
を備えてもよい。
【0017】
上記請求項4記載の構成を有する上糸張力調整装置によれば、布締め位相検出手段で布締め位相が検出されていない状態では、解放禁止手段が把持解放制御手段による上糸の解放制御を禁止するので、布締め位相以外で予期しない上糸解放制御がなされることはない。前記布締め位相検出手段としては、ミシン主軸又はミシン主軸の動作に伴って動作する機構の動作位置や回転角等を検出可能な各種センサにより構成できる。解放禁止手段としては、例えば、把持解放制御手段をフリップフロップ等で構成した場合、布締め位相検出手段の検出した位相が布締め位相でなければ、出力信号が強制的にリセットされるように構成すればよい。把持解放制御手段をCPU等により構成した場合には、ソフトウェアの処理により布締め位相以外での解放を禁止できる。なお、前記布締め位相検出手段は、布締め位相の開始と終了とを検出可能なので、請求項2に記載の布締め終了検出手段を設ける場合には、この布締め位相検出手段さえあれば、布締め終了検出手段としての機能をも兼ねることができる。
【0018】
また、上記請求項5記載の構成を有する上糸張力調整装置によれば、異常張力発生位相検出手段で異常張力発生位相が検出される。ここでいう異常張力とは、通常、釜止め抜け張力、および釜補足爪抜け張力と呼ばれ、これらの瞬間的な強い張力が現れる可能性のある位相が、布締め位相のやや手前にある。そこで、異常張力発生位相が検出されている状態では、解放禁止手段が把持解放制御手段による上糸の解放制御を禁止することにより、異常張力による予期しない上糸解放制御が防止される。前記異常張力発生位相検出手段も、位相をずらせば布締め位相検出手段と同様に構成できる。解放禁止手段についても、例えば、把持解放制御手段をフリップフロップ等で構成した場合、異常張力発生位相検出手段の検出した位相が異常張力発生位相であれば、出力信号が強制的にリセットされるように構成すればよい。把持解放制御手段をCPU等により構成した場合には、ソフトウェアの処理により異常張力発生位相での解放を禁止できる。なお、上記異常張力発生位相の更に前の位相において、釜越え張力と呼ばれる張力の上昇がある。釜越え張力は上記異常張力よりも更に弱い場合が多いのであまり問題ではないが、この釜越え張力が発生する期間をも含めて上糸の解放制御を禁止する構成としてもよい。
【0019】
【実施例】
次に、本発明を具体化した実施例を図面を参照して説明する。
先ず、第一実施例について説明する。
図1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、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糸把持器16と、上糸張力計測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と、縫針20と、ミシン主軸18の回転角から布締め位相を検出する布締め位相検出手段(布締め終了検出手段を兼ねる)としての布締め位相検出センサ21とが設置され、糸把持器16,上糸張力センサ17,および布締め位相検出センサ21は、上糸張力制御装置40に接続されている。
【0020】
上記構成において、糸巻き12から供給された上糸11は、糸掛け13、糸把持器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。
糸把持器16は、図2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の伸縮方向両端を、L型金具23と、L型金具23に一体成形されたヒンジ部24とで挟み込み、ヒンジ部24に取り付けられた糸把持腕25の端部に形成された糸把持板26と糸把持対向板27とで、上糸11を把持可能に構成されている。ヒンジ部24は、てこの原理により、積層圧電素子22の伸び量を拡大して糸把持腕25に伝達し、糸把持板26を移動させる。そして、その移動距離と関連して、糸把持対向板27の位置が決定されている。即ち、糸把持板26と糸把持対向板27の間隔は、積層圧電素子22に対する印加電圧が0ボルトの時には上糸11を完全に解放できるように上糸11の太さより少し大きくなるように設定され、かつ印加電圧が100ボルトの時には上糸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予め設定されている。
【0021】
上糸張力センサ17は、図3に示すように、張力センサ保持体28で片持ち梁状に保持された長方形の金属板29の片端上面に、張力センサ糸掛け30を取り付け、さらに金属板29の下面に歪みゲージ31を貼り付けて構成してある。前記上糸11は、糸掛け14、15(図1参照)の間で張力センサ糸掛け30に掛けられており、上糸11の張力によって生ずる金属板29の歪みを歪みゲージ31の抵抗値変化として検出することができる。
【0022】
布締め位相検出センサ21は、図4に示すように、一部に切り欠き部32を有し、ミシン主軸18と同軸に取り付けられた円盤33と、切り欠き部32を検出してHレベルを出力する周知のフォトカプラ34とで構成されている。この切り欠き部32は、布締め位相を検出可能な位置に形成され、フォトカプラ34は、布締め位相の時にHレベル、その他の位相の時にLレベルを出力する。なお、本実施例のミシンにおいて、上記布締め位相は、針上死点におけるミシン主軸18の回転角を0度として、約30〜66度の範囲であり、布締め位相では上糸11の繰り出し結節及び布締めが行われる。
【0023】
上糸張力制御装置40は、図1に示す通り、抵抗R1、R2、R3で構成され、上糸張力センサ17の有する歪みゲージ31に接続された抵抗ブリッジ回路41と、ブリッジの出力を差動増幅し上糸張力に対応する正の電圧を出力する差動増幅器42と、希望する布締め張力に対応する電圧を設定する張力設定用ボリュームで構成された布締め張力設定手段としての張力設定器43と、張力設定器43の出力電圧と差動増幅器42の出力電圧とを比較して、後者が高い場合にのみHレベルを出力する上糸張力比較手段としての周知のアナログコンパレータ44と、周知のTTL(例えば74LS74A等)で構成され、アナログコンパレータ44の出力波形の立ち上がりでセットされ、布締め位相検出センサ21の有するフォトカプラ34の出力のLレベルで強制クリアされる把持解放制御手段としてのDフリップフロップ45と、Dフリップフロップ45の反転出力値のLレベル及びHレベルに対応して、それぞれ0ボルト及び100ボルトを出力する増幅器46とにより構成されている。増幅器46の出力は、糸把持器16が有する積層圧電素子22に接続されている。また、Dフリップフロップ45のD入力はHレベルに固定されている。
【0024】
次に、上記の如く構成された上糸張力調整装置の動作について説明する。
針上死点を0度としたミシン主軸回転角に対する上糸張力制御装置40内の各部の波形は、図5のグラフに示すようになる。
まず、ミシン主軸18が回転して縫製が開始されると、上糸11の張力に応じて上糸張力センサ17が有する歪みゲージ31の抵抗が変化し、抵抗ブリッジ回路41を通して差動増幅器42から上糸張力信号50が出力される。一方、張力設定器43では、利用者の操作によって予め希望する設定布締め張力に対応する張力設定信号51が設定されている。また、アナログコンパレータ44では、前記上糸張力信号50と前記張力設定信号51とが比較され、HまたはLレベルの過大張力検出信号52が出力される。
【0025】
さて、ミシン主軸18が一回転する間において、布締め位相に入る前、つまりミシン主軸回転角が30度に達する前では、布締め位相検出センサ21内のフォトカプラ34から出力される布締め位相信号53はLレベルの信号が出力される。このため、Dフリップフロップ45は強制的にクリアされ、その反転出力信号54はHレベルとなる。そして、増幅器46からは100ボルトが出力され、糸把持器16の積層圧電素子22に印加され、糸把持器16に上糸11が把持されている。
【0026】
ミシン主軸18の回転に伴いミシン主軸回転角が30度を越えて布締め位相に入ると、布締め位相信号53はHレベルとなり、Dフリップフロップ45に対する強制クリア信号が解除される。そして、天秤19の布締め動作に従って上糸張力信号50のレベルが増加し、やがて張力設定信号51のレベルより大きくなると過大張力検出信号52はLレベルからHレベルに遷移する。この時、Dフリップフロップ45のD入力はHレベルに固定されているので、過大張力検出信号52の立ち上がりに対してDフリップフロップ45がセットされ、反転出力信号54はLレベルとなり、増幅器46の出力は0ボルトとなって、糸把持器16は上糸11を解放する。ここで、仮に上糸11が解放されない場合を考えると、上糸張力信号50は点線で示される如く張力設定信号51レベルを越えて増加し続けることになるが、本実施例では上述のように張力設定信号レベルにおいて上糸11が解放されるため、上糸張力は速やかに低下して実線で示される如く上糸張力信号50のレベルは減少する。即ち、布締めの際の上糸張力の最大値は張力設定信号51のレベルで制限されることから、上糸張力が設定値に対して過大となることはなく、張力設定器43の設定により布締め張力の決定、調整が可能となる。
【0027】
さて、ミシン主軸回転角が66度、つまり上糸11の繰り出し及び布締め終了とされる天秤19の上死点角度に達すると、布締め位相信号53は再びLレベルとなり、Dフリップフロップ45が強制的にクリアされ反転出力信号54はHレベルとなる。このため増幅器46の出力は100ボルトとなり、糸把持器16は再び上糸11を把持する。
【0028】
尚、図5において、布締め位相に入る前に上糸張力信号50に現れるパルス状の信号は、釜止め抜け、釜補足爪抜けの際、過渡的に発生する異常張力55である。この異常張力55のレベルにより過大張力検出信号52がHレベルとなることがあるが、この位相においてはDフリップフロップ45は強制クリアとなっているため、反転出力信号54がLレベルとなることはない。
【0029】
以上説明した通り、第一実施例のミシンの上糸張力調整装置によれば、上糸張力センサ17によって計測された布締め張力の計測値が、張力設定器43によって設定された布締め張力の設定値より大となった時に、糸把持器16に上糸を解放させるので、上糸の布締め張力が過大にならず、布締め位相が終了したタイミングで確実に上糸が再把持されるので、上糸の解放制御を継続し過ぎて、上糸の布締め張力が過小となることもない。したがって、布締め張力の過渡的、突発的変動に対しても、毎針の布締め張力を適切な状態で安定させることができ、均一な美しい縫目を形成できる。また、布締め位相以外の位相では、異常張力55が発生しても、予期しない上糸解放制御がなされることはなく、布締め張力だけを最適に調整できる。
【0030】
次に、第二実施例について説明する。
第一実施例では、布締め張力の上昇により上糸11を解放した後、ミシン主軸回転角66度に達した時に上糸11を再把持していたのに対し、第二実施例では、布締め張力の上昇により上糸11を解放した後、上糸11の張力の低下に応じて上糸11を再把持する点が異なっている。なお、第一実施例と同等の構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【0031】
第二実施例としての上糸張力調整装置に設けられた上糸張力制御装置140は、図6に示す通り、張力設定器43の出力電圧を分圧する抵抗で構成された把持張力設定手段としての低下張力設定器141と、低下張力設定器141で分圧された電圧と差動増幅器42の出力とを比較出力するアナログコンパレータ142とが新たに設けられ、アナログコンパレータ142の出力をDフリップフロップのクリア端子に接続して構成されている。低下張力設定器141は、糸把持器16が上糸11を再把持すべき上糸張力の設定値を設定するもので、この設定値は、抵抗R4、R5の抵抗値の比に応じて、上糸張力が張力設定器43で設定された設定値に連動して当該設定値の数十%に設定されることになる。
【0032】
次に、第二実施例としての上糸張力調整装置の動作を説明する。
針上死点を0度としたミシン主軸回転角に対する上糸張力制御装置140内の各部の波形は、図7のグラフに示す通りとなる。
図6に示したアナログコンパレータ142のプラス端子には、図7に示す上糸張力信号50が与えられ、一方、アナログコンパレータ142のマイナス端子には、図7に示す張力設定信号51を抵抗R4、R5で分圧した低下張力設定信号150が与えられ、これらの信号が比較され、低下張力検出信号151が出力され、強制クリア信号としてDフリップフロップ45に加えられる。
【0033】
従って、Dフリップフロップ45及びその反転出力信号152は、布締め位相内における過大張力検出信号52の立ち上がりでセットされてLレベルが出力され、低下張力検出信号151のLレベルでクリアされてHレベルが出力される。したがって、布締め動作と共に上糸張力が増加して張力設定器43で設定された値となった時に、糸把持器16は上糸11を解放し、上糸の解放と共に上糸張力が低下して低下張力設定器141により規定された値となった時に、糸把持器16は上糸11を再把持する。
【0034】
以上説明した第二実施例のミシンの上糸張力調整装置でも、上糸張力センサ17によって計測された布締め張力の計測値が、張力設定器43によって設定された布締め張力の設定値より大となった時に、糸把持器16に上糸を解放させるので、上糸の布締め張力が過大にならない。また、特に、上糸の張力が低下したタイミングで確実に上糸が再把持されるので、上糸解放時の糸の繰り出し過剰を精度良く防止でき、上糸の布締め張力が過小となることもない。したがって、布締め張力の過渡的、突発的変動に対しても、毎針の布締め張力を適切な状態で安定させることができ、均一な美しい縫目を形成できる。
【0035】
なお、第二実施例の構成は、上述した異常張力55のレベルが、張力設定器43による布締め張力設定値よりも小さいミシンを想定している。そのため、異常張力55のレベルが、張力設定器43による設定値よりも大きくなる場合には、その大きな異常張力55により、予期しない解放制御がなされることになる。この様な予期しない解放制御を防止するには、第一実施例に示した布締め位相検出センサ21を設け、低下張力検出信号151に加えて、布締め位相信号53(図5参照)を用い、布締め位相以外ではDフリップフロップ45を強制クリアする構成とすればよい。
【0036】
以上本発明の実施例を説明したが、本発明は上述した実施例に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変形して用いることができる。
例えば、上記実施例では、張力設定器43及び低下張力設定器141として、抵抗または可変抵抗を用いて電圧を発生していたが、オペアンプ等の能動素子を用いて構成してもよい。また、張力設定器43または低下張力設定器141の設定値は、固定または毎針変化するように設定する構成としてもよい。
【0037】
更に、実施例では、布締め位相以外でDフリップフロップ45を強制クリアする構成を示したが、通常、問題となる大きな異常張力は、釜止め抜け張力、および釜補足爪抜け張力と呼ばれる張力で、これらの瞬間的な強い張力が現れる可能性のある位相が、布締め位相のやや手前にある。そこで、布締め位相を検出する代わりに、上記異常張力が発生する異常張力発生位相を検出し、異常張力発生位相では、Dフリップフロップ45を強制クリアする構成としてもよい。
【0038】
また、上糸張力センサ17は、圧電素子を用いて構成してもよく、糸把持器16は、電磁ソレノイドを使用して構成してもよい。
更に、本実施例の上糸張力制御装置40、140は、主としてアナログコンパレータやオペアンプやディジタルIC等など、いわゆるハードウェアのみにより構成されているが、その代わりに、周知のCPUやROM、RAM、A/D変換器等を用いることにより、ソフトウェアにより各機能を実現する構成とすることも可能である。
【0039】
【発明の効果】
以上の如く、本発明の請求項1〜請求項5記載の上糸張力調整装置によれば、毎針の布締めの最中に、上糸の張力が過大になると直ちに上糸を緩めるので、布締め張力の過渡的、突発的な上昇があっても、リアルタイムで上糸張力の上昇を防止でき、均一な美しい縫目を形成できる優れた効果を奏する。また、上糸張力調整手段に対して把持又は解放を指示するというディジタル的な制御であるため、部品点数が少なく低コストで構成できる。
【0040】
特に、請求項2又は請求項3記載の上糸張力調整装置によれば、適切なタイミングで上糸を再把持できるので、上糸が過度に繰り出されたり、上糸の張力が過小となる等といった問題が全くなく、布締め張力の過渡的、突発的変動に対しても、毎針の布締め張力を適切な状態で安定させることができる。請求項2記載の構成と請求項3記載の構成とを比べれば、前者の方が再把持のタイミングを簡単に決定できるという利点があり、一方、後者の方が再把持のタイミングをより最適なタイミングにできるという利点がある。
【0041】
更に、請求項4又は請求項5記載の上糸張力調整装置によれば、布締め以外で発生する張力の上昇を無視して、布締め張力だけを最適に調整できる。また、請求項4記載の構成は、機能的に請求項2記載の構成と共通化を図れるので、請求項2記載の構成を採用する場合には、請求項4記載の構成はより望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第一実施例としてのミシンの上糸張力調整装置の概略構成図である。
【図2】 糸把持器を示す斜視図である。
【図3】 上糸張力センサを示す斜視図である。
【図4】 布締め位相検出センサを示す一部破断した斜視図である。
【図5】 第一実施例における上糸張力制御装置40内の各部の波形を示したグラフである。
【図6】 第二実施例としてのミシンの上糸張力調整装置の要部の概略構成図である。
【図7】 第二実施例における上糸張力制御装置140内の各部の波形を示したグラフである。
【符号の説明】
10・・・ミシン本体、11・・・上糸、12・・・糸巻き、13,14,15・・・糸掛け、16・・・糸把持器、17・・・上糸張力センサ、18・・・ミシン主軸、19・・・天秤、20・・・縫針、21・・・布締め位相検出センサ、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、30・・・張力センサ糸掛け、31・・・歪みゲージ、32・・・切り欠き部、33・・・円盤、34・・・フォトカプラ、40,140・・・上糸張力制御装置、41・・・抵抗ブリッジ回路、42・・・差動増幅器、43・・・張力設定器、44,142・・・アナログコンパレータ、45・・・Dフリップフロップ、46・・・増幅器、141・・・低下張力設定器。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an upper thread tension adjusting device for maintaining an upper thread tension of a sewing machine in a good state.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there has been an upper thread tension adjusting device for controlling the upper thread tension (hereinafter referred to as cloth tightening tension) to be constant at the time of cloth tightening with a balance in order to keep the upper thread tension always good. For example, an upper thread tension constant holding device of a sewing machine described in JP-A-57-185890 feeds back a difference between a maximum tension value detected by an upper thread tension detection device and a desired tension setting value. The upper thread tension adjusting device was controlled through a servo mechanism so that the value became zero.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the above prior art, since the upper thread tension is adjusted at the next stitch based on the comparison result between the maximum tension value and the tension setting value, the upper thread tension is always delayed by one stitch. The cloth tightening tension could not be adjusted in real time for each needle. For this reason, if there is a transient or sudden change in the upper thread tension during the phase in which the upper thread tension occurs, especially when the upper thread tension suddenly increases, the upper thread is immediately It is impossible to control the tension to be equal to the set value, resulting in a problem that the stitches vary.
[0004]
In addition, it is necessary to use a maximum value holding device for holding the maximum tension value and an analog mechanism such as a servo mechanism, resulting in a problem that the manufacturing cost is increased.
The present invention has been made to solve the above-described problems. The purpose of the present invention is to adjust the upper thread tension in real time even if the cloth tightening tension fluctuates transiently and suddenly. An object of the present invention is to realize an upper thread tension adjusting device for a sewing machine that can form a beautiful seam.
[0005]
[Means and means for solving the problems]
In order to achieve the above object, an upper thread tension adjusting device of a sewing machine of the present invention is as described in claim 1.
It is arranged in the thread path from the upper thread supply source to the needle and grips the upper thread And release By switching and controlling the two states, An upper thread tension adjusting means capable of increasing or decreasing the upper thread tension;
An upper thread tension measuring means arranged in a yarn path from the upper thread tension adjusting means to the needle and capable of measuring the upper thread tension;
Cloth tightening tension setting means capable of setting the upper thread cloth tightening tension;
An upper thread tension comparing means for comparing a set value of the cloth tightening tension set by the cloth tightening tension setting means and a measured value of the cloth tightening tension measured by the upper thread tension measuring means;
The upper thread tension adjusting means always holds the upper thread, and when the measured value of the cloth tightening tension becomes larger than the set value of the cloth tightening tension, the upper thread tension adjusting means releases the upper thread. Grip release control means for performing control and
It is provided with.
[0006]
Here, as the upper thread tension adjusting means, the upper thread is actively gripped in accordance with an operation signal. And release The two states that have been switched from one to the other, this Therefore, any mechanism can be used as long as the upper thread tension can be increased or decreased. For example, the upper thread tension can be constituted by a laminated piezoelectric element or an electromagnetic solenoid. The upper thread tension measuring means may be any mechanism that can output a variable signal corresponding to the upper thread tension, and can be constituted by, for example, a strain gauge or a piezoelectric element that can output a signal corresponding to the upper thread tension. As the cloth tightening tension setting means, any mechanism can be used as long as the user can arbitrarily set the cloth tightening tension and can output a variable signal according to the set value, for example, a volume capable of arbitrarily setting the resistance value, An input device or the like having a numeric key capable of inputting a numerical value, a function key in which a predetermined set value is set in advance, or the like may be provided. The upper thread tension comparing means may be configured to compare the set value of the cloth tightening tension with the measured value and make a determination of the magnitude thereof. For example, the measurement signal and the target signal are input and the comparison result signal is input. Can be configured by a comparator or the like. The grip release control means only needs to be able to control the gripping / release of the upper thread by the upper thread tension adjusting means at an arbitrary timing. For example, the grip release control means can be configured by a flip-flop that can set / reset the operation signal with a predetermined timing signal. . The upper thread tension comparison means and the grip release control means may be configured by a logical operation circuit including a known CPU, ROM, RAM, etc., and each function may be realized by software processing.
[0007]
According to the upper thread tension adjusting device of the sewing machine of the present invention configured as described above, the set value of the cloth tightening tension set by the cloth tightening tension setting means and the cloth tightening tension measured by the upper thread tension measuring means. The measured value is compared with the upper thread tension comparing means, and when the measured value becomes larger than the set value, the grip release control means causes the upper thread tension adjusting means to release the upper thread, and the upper thread cloth tightening tension is Preventing it from becoming excessive.
[0008]
By the way, if the cloth is tightened with an appropriate tension, the upper thread tension adjusting means grips the upper thread again, but if the measured value becomes smaller than the set value, the upper thread is gripped immediately. The measured value becomes larger than the set value, and in some cases, the gripping / releasing control is frequently repeated, and the load applied to the upper thread tension adjusting means or the like may be increased.
[0009]
In order to prevent this, it is possible to provide release control continuation means for continuing the upper thread release control by the grip release control means for a while and to prevent the upper thread from being gripped immediately even if the measured value becomes smaller than the set value. More desirable. The release control continuation unit may be a re-grip instruction unit as long as it can control the timing of re-grip by the grip release control unit. As a specific example, when the grip release control means is configured by a flip-flop or the like, the output signal that is set when the measured value becomes larger than the set value may be reset at a timing that requires re-gripping. That's fine. When the grip release control means is constituted by a CPU or the like, re-grip can be performed at a necessary timing by software processing.
[0010]
Here, it is considered that various timings are required for re-gripping. However, if the upper thread release control is continued excessively by the release control continuation means, the upper thread may be fed out too much. It is conceivable that a sufficient upper thread tension cannot be obtained during the cloth tightening.
[0011]
Therefore, as described in claim 2,
A cloth tightening end detecting means capable of detecting a time when the phase in which the cloth tightening tension is generated ends;
Release control continuation means for continuing the upper thread release control by the grip release control means until the end of the phase in which the cloth tightening tension is detected is detected by the cloth tightening end detection means;
It is more desirable to have
[0012]
If configured in this manner, the upper thread is re-gripped at the timing when the phase in which the cloth tightening tension is generated is completed, so that the cloth tightening tension is not generated after re-gripping and the upper thread release control is continued excessively. There is nothing.
Alternatively, as described in claim 3,
A gripping tension setting means for setting an upper thread tension to cause the upper thread tension adjusting means to grip the upper thread;
Release control continuation means for continuing the upper thread release control by the grip release control means until the measured value of the cloth tightening tension becomes smaller than the set value set by the grip tension setting means;
It is also desirable to have
[0013]
With this configuration, the upper thread is re-gripped at the timing when the cloth tightening tension becomes smaller than the set value (gripping tension setting value) set by the gripping tension setting means. The gripping tension setting value is set to a small value that does not exceed the setting value (clothing tension setting value) in the cloth tightening tension setting means even if the upper thread tension fluctuates after re-gripping. As a result, an excessive cloth tightening tension is not regenerated after re-gripping, and the upper thread release control is not continued excessively.
[0014]
Incidentally, the upper thread tension may increase even in phases other than cloth tightening. If the set value in the cloth tightening tension setting means is larger than the needle thread tension value at this time, there is no particular problem, but if the set value in the cloth tightening tension setting means is small, or a phase other than cloth tightening When unexpectedly large abnormal tension may occur, unexpected upper thread release control may be performed in a phase other than cloth tightening.
[0015]
In order to prevent such an unexpected upper thread release control, as described in claim 4,
Cloth clamping phase detection means capable of detecting a cloth clamping phase in which the cloth clamping tension is generated;
A release prohibiting means for prohibiting the upper thread release control by the grip release control means in a phase other than the cloth tightening phase detected by the cloth tightening phase detecting means;
It is good to have.
[0016]
Alternatively, as described in
An abnormal tension generation phase detecting means capable of detecting an abnormal tension generation phase in which an abnormal tension before the cloth fastening phase is generated;
In the abnormal tension generation phase detected by the abnormal tension generation phase detection means, a release prohibiting means for prohibiting the upper thread release control by the grip release control means;
May be provided.
[0017]
According to the upper thread tension adjusting device having the configuration described in claim 4, when the cloth tightening phase is not detected by the cloth tightening phase detecting means, the release prohibiting means performs the upper thread releasing control by the grip releasing control means. Since the prohibition is prohibited, the upper thread release control is not unexpectedly performed except in the cloth tightening phase. The cloth tightening phase detecting means can be constituted by various sensors capable of detecting the operation position, the rotation angle, and the like of a mechanism that operates in accordance with the operation of the sewing machine main shaft or the sewing machine main shaft. As the release prohibiting means, for example, when the grip release control means is constituted by a flip-flop or the like, the output signal is forcibly reset if the phase detected by the cloth tightening phase detecting means is not the cloth tightening phase. do it. When the grip release control means is constituted by a CPU or the like, release other than the cloth tightening phase can be prohibited by software processing. In addition, since the cloth tightening phase detection means can detect the start and end of the cloth tightening phase, when providing the cloth tightening end detection means according to claim 2, if there is only this cloth tightening phase detection means, It can also serve as a cloth tightening end detection means.
[0018]
Further, according to the needle thread tension adjusting device having the configuration described in
[0019]
【Example】
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the first embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, the sewing machine
[0020]
In the above configuration, the
As shown in FIG. 2, the
[0021]
As shown in FIG. 3, the upper
[0022]
As shown in FIG. 4, the cloth clamp
[0023]
As shown in FIG. 1, the upper thread tension control device 40 includes resistors R <b> 1, R <b> 2, and R <b> 3, and a
[0024]
Next, the operation of the upper thread tension adjusting device configured as described above will be described.
The waveform of each part in the upper thread tension control device 40 with respect to the rotation angle of the main spindle of the sewing machine when the needle top dead center is 0 degree is as shown in the graph of FIG.
First, when the sewing machine
[0025]
The cloth tightening phase output from the
[0026]
When the sewing machine main shaft rotation angle exceeds 30 degrees and the cloth tightening phase is entered as the sewing machine
[0027]
When the rotation angle of the main spindle of the sewing machine reaches 66 degrees, that is, when the upper dead center angle of the
[0028]
In FIG. 5, the pulse-like signal that appears in the needle
[0029]
As described above, according to the upper thread tension adjusting device of the sewing machine of the first embodiment, the measured value of the cloth tightening tension measured by the upper
[0030]
Next, a second embodiment will be described.
In the first embodiment, after the
[0031]
The upper thread
[0032]
Next, the operation of the needle thread tension adjusting device as the second embodiment will be described.
The waveform of each part in the upper thread
The upper
[0033]
Accordingly, the D flip-
[0034]
In the upper thread tension adjusting device of the sewing machine of the second embodiment described above, the measured value of the cloth tightening tension measured by the upper
[0035]
The configuration of the second embodiment assumes a sewing machine in which the level of the
[0036]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above embodiment, as the
[0037]
Furthermore, in the embodiment, a configuration is shown in which the D flip-
[0038]
The upper
Further, the upper thread
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the upper thread tension adjusting device of claims 1 to 5 of the present invention, the upper thread is loosened immediately when the upper thread tension becomes excessive during the cloth tightening of each needle. Even if there is a transient and sudden increase in the tightening tension, the upper thread tension can be prevented from increasing in real time, and an excellent effect can be achieved in that uniform beautiful seams can be formed. Further, since the digital control is instructed to hold or release the needle thread tension adjusting means, the number of parts can be reduced and the configuration can be made at low cost.
[0040]
In particular, according to the upper thread tension adjusting device according to claim 2 or 3, since the upper thread can be re-gripped at an appropriate timing, the upper thread is unwound excessively or the tension of the upper thread becomes too low. There is no such problem, and it is possible to stabilize the cloth tightening tension of each needle in an appropriate state against transient and sudden fluctuations in the cloth tightening tension. Comparing the configuration according to claim 2 and the configuration according to claim 3, there is an advantage that the former can easily determine the timing of re-gripping, while the latter has a more optimal timing for re-gripping. There is an advantage of being able to make timing.
[0041]
Furthermore, according to the upper thread tension adjusting device of the fourth or fifth aspect, it is possible to optimally adjust only the cloth tightening tension while ignoring the increase in tension generated other than the cloth tightening. In addition, since the configuration according to claim 4 can be functionally shared with the configuration according to claim 2, the configuration according to claim 4 is more desirable when the configuration according to claim 2 is adopted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an upper thread tension adjusting device of a sewing machine as a first embodiment.
FIG. 2 is a perspective view showing a thread gripper.
FIG. 3 is a perspective view showing an upper thread tension sensor.
FIG. 4 is a partially broken perspective view showing a cloth tightening phase detection sensor.
FIG. 5 is a graph showing waveforms of respective parts in the upper thread tension control device 40 in the first embodiment.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a main part of an upper thread tension adjusting device of a sewing machine as a second embodiment.
FIG. 7 is a graph showing waveforms of respective parts in the upper thread
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
該上糸張力調整手段から針に至る糸道中に配置され、前記上糸張力を計測可能な上糸張力計測手段と、
上糸の布締め張力を設定可能な布締め張力設定手段と、
該布締め張力設定手段によって設定された布締め張力の設定値と、前記上糸張力計測手段によって計測された布締め張力の計測値とを比較する上糸張力比較手段と、
常時は前記上糸張力調整手段に上糸を把持させると共に、前記布締め張力の計測値が前記布締め張力の設定値より大となった時に、前記上糸張力調整手段に上糸を解放させる制御を行う把持解放制御手段と
を備えたことを特徴とするミシンの上糸張力調整装置。An upper thread tension adjusting means that is arranged in a thread path from the upper thread supply source to the needle and is capable of adjusting the upper thread tension to be increased or decreased by switching between two states of gripping and releasing the upper thread;
An upper thread tension measuring means arranged in a yarn path from the upper thread tension adjusting means to the needle and capable of measuring the upper thread tension;
Cloth tightening tension setting means capable of setting the upper thread cloth tightening tension;
An upper thread tension comparing means for comparing a set value of the cloth tightening tension set by the cloth tightening tension setting means and a measured value of the cloth tightening tension measured by the upper thread tension measuring means;
The upper thread tension adjusting means always holds the upper thread, and when the measured value of the cloth tightening tension becomes larger than the set value of the cloth tightening tension, the upper thread tension adjusting means releases the upper thread. An upper thread tension adjusting device for a sewing machine comprising: a grip release control means for performing control.
前記布締め張力の発生する位相が終了する時期を検出可能な布締め終了検出手段と、
該布締め終了検出手段により前記布締め張力の発生する位相の終了が検出されるまで、前記把持解放制御手段による上糸の解放制御を継続させる解放制御継続手段と
を備えたことを特徴とするミシンの上糸張力調整装置。In the upper thread tension adjusting device of the sewing machine according to claim 1,
A cloth tightening end detecting means capable of detecting a time when the phase in which the cloth tightening tension is generated ends;
Release control continuation means for continuing upper thread release control by the grip release control means until the end of the phase in which the cloth tightening tension is detected is detected by the cloth tightening end detection means. Upper thread tension adjusting device for sewing machine.
前記上糸張力調整手段に上糸を把持させるべき上糸張力を設定する把持張力設定手段と、
前記布締め張力の計測値が前記把持張力設定手段により設定された設定値より小となるまで、前記把持解放制御手段による上糸の解放制御を継続させる解放制御継続手段と
を備えたことを特徴とするミシンの上糸張力調整装置。In the upper thread tension adjusting device of the sewing machine according to claim 1,
A gripping tension setting means for setting an upper thread tension to cause the upper thread tension adjusting means to grip the upper thread;
Release control continuation means for continuing the upper thread release control by the grip release control means until the measured value of the cloth tightening tension becomes smaller than the set value set by the grip tension setting means. The needle thread tension adjusting device of the sewing machine.
前記布締め張力の発生する布締め位相を検出可能な布締め位相検出手段と、
該布締め位相検出手段により検出される布締め位相以外の位相では、前記把持解放制御手段による上糸の解放制御を禁止する解放禁止手段と
を備えたことを特徴とするミシンの上糸張力調整装置。In the upper thread tension adjusting device of the sewing machine according to any one of claims 1 to 3,
Cloth clamping phase detection means capable of detecting a cloth clamping phase in which the cloth clamping tension is generated;
The upper thread tension adjustment of the sewing machine, comprising: a release prohibiting means for prohibiting the upper thread release control by the grip release control means at a phase other than the cloth tightening phase detected by the cloth tightening phase detecting means. apparatus.
前記布締め位相前の異常張力が発生する異常張力発生位相を検出可能な異常張力発生位相検出手段と、
該異常張力発生位相検出手段により検出される異常張力発生位相では、前記把持解放制御手段による上糸の解放制御を禁止する解放禁止手段と
を備えたことを特徴とするミシンの上糸張力調整装置。In the upper thread tension adjusting device of the sewing machine according to any one of claims 1 to 3,
An abnormal tension generation phase detecting means capable of detecting an abnormal tension generation phase in which an abnormal tension before the cloth fastening phase is generated;
An upper thread tension adjusting device for a sewing machine, comprising: a release prohibiting means for prohibiting the upper thread release control by the grip release control means in the abnormal tension generation phase detected by the abnormal tension generation phase detecting means. .
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