JP4930815B2

JP4930815B2 - Sewing thread tension device

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Publication number: JP4930815B2
Application number: JP2001194779A
Authority: JP
Inventors: 宏野口
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2021-06-27
Also published as: JP2003010581A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ミシンの糸に付与する張力が可変な糸調子器を備えた糸調子装置に関し、特に低張力設定時の糸調子器の駆動法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
糸に付与する張力が可変なミシンの糸調子装置として、糸に張力を付与する糸調子器と、この糸調子器の張力付与部（調子皿、ロータリーテンション等）に作用する電気的なアクチュエータ（駆動手段）とを備えたものがある。糸張力の設定制御は、アクチュエータから直接もしくはリンク機構を介して推力（押圧とは逆方向の吸引力を含む）を糸調子器の可動軸に伝達して、可動軸により張力付与部を駆動する（押すまたは引く）ことによって行っている。
【０００３】
たとえば図１に示す糸調子装置は、アクチュエータとしてボイスコイルモータ１１１を備え、モータ１１１の可動コイル１１６に直流の駆動電流を供給するによって推力を発生させ、可動コイル１１６に取り付けられた可動軸１０５を糸調子器１０１の中空軸１０４内で前進または後退させて、中空軸１０４の外面に取り付けた可動皿１０３を中空軸１０４内の当接片１０６を介して移動し、可動皿１０３と中空軸１０４の外面の固定皿１０２との押圧力を変更して、これにより可動皿と固定皿の間に介挿した糸に付与する張力を制御し、ミシン回転中またはミシン停止中に所望の張力を設定するものである。
【０００４】
図１５は、このボイスコイルモータ１１１を用いた糸調子装置のミシン停止時における印加電圧Ｖdcに対する張力Ｐの特性の一例を示すものである。糸張力Ｐは、印加電圧（直流）Ｖdcの上昇および下降に対し、理想的には図２の一点鎖線で示すように、同一の印加電圧（例えばＶｄ）に対して同一の張力（例えばＰｅ）となることが望ましいが、実際には、糸調子器の可動部の摩擦抵抗による不感帯ｄ１、ｄ２が存在し、印加電圧Ｖdcの下降および上昇にともなって実線上を矢印ａ〜ｄの順に変化して、印加電圧の下降時と上昇時とでは、同一の印加電圧（例えばＶｄ）に対して異なる張力（例えばＰｍあるいはＰｅ）が発生し、正確な張力を付与することができないことに加えて、残留張力Ｐｂが残ってしまうため、張力を０にすることができない。
【０００５】
図１６は、図１５と同じ条件で糸調子装置を駆動した場合の印加電圧Ｖdcと糸張力Ｐの関係を横軸を時間軸として図１５に対応させて図示したものである。印加電圧Ｖdcは時間ｔに対し直線的に増加し、直線的に減少させる条件とした。図１６に示されるように、印加電圧Ｖdcが張力Ｐが上昇を開始するＶｈに達する時間ｔ＝ｔｄまでは、張力Ｐは残留張力Ｐｂのままであり、印加電圧Ｖdcの増加に対し張力Ｐが増大し始めるには時間ｔｄだけの遅れがある。つぎに印加電圧ＶdcをＶｘまで増加した状態から減少すると、張力ＰはＶdcの減少から時間ｔｅだけ遅れて減少に転じ、Ｖdc＝０Ｖで残留張力Ｐｂになる。
なお、図１５および図１６は、ミシン停止時における従来の糸調子装置の特性を示したものであるが、ミシンの振動が少ない低速時においても同様な特性となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、糸調子装置には、駆動手段による駆動に対し糸調子器の可動部に摩擦による不感帯がある。つまり、糸調子器のスライドする可動軸や可動皿に中空軸と摩擦が発生する。この摩擦は小さいため、張力が強い場合には無視できるが、押し・引きする推力が弱い低張力時には摩擦の影響が無視できなくなり、スライドする部分が摩擦抵抗によって引っ掛かってなめらかに移動せず、いわゆるスティックスリップを起こす。その結果、従来は低い張力を正確に設定できない問題があった。また、ミシン回転中に、被縫製物の縫製部位に対応させて駆動手段を制御して、張力を種々変更しながら縫製を行う場合には、図１６に示すような応答遅れが発生し、各縫製部位に所望の張力を付与できないという問題もあった。
【０００７】
また印加電圧に頼らず実際に張力を測定しながら、ミシンの停止時に張力設定を行っても、可動軸や可動皿の摩擦抵抗による引っ掛かりが発生した状態で張力が設定され、ミシンの高速運転時には引っ掛かり状態が振動によって開放されてなくなるので、ミシン停止時に設定した張力が高速運転時に変わってしまう問題もあった。
【０００８】
また糸経路の１カ所で糸調子装置により張力を付与し、制御しようとすると、大きな力を発生するアクチュエーターが必要となるので、糸経路上の複数箇所に糸調子装置を設置して、張力を複数個の糸調子装置に分担させて糸に付与させる方法がある。このようにすると、個々の糸調子装置で付与する張力を、１個の糸調子装置だけで張力を付与する場合の算術平均値よりも小さくできるが、この場合、糸調子装置の個数分だけ摩擦抵抗も増大するので、さらに正確な設定ができなくなるという問題があった。
【０００９】
一方、張力の設定をボイスコイルモータ等の駆動手段によらず、可動皿と固定皿を押圧するバネ圧を手動にて調整するタイプの糸調子装置も知られているが、同様な問題が発生していた。
【００１０】
本発明の課題は、糸に付与する張力が可変な糸調子器を備えるミシンの糸調子装置において、糸調子器の可動軸や可動皿など可動部の摩擦の影響を無くして、低張力の正確な設定など、所望の張力を正確に設定可能とすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決すべく請求項１記載の発明は、ミシンの糸調子装置であって、
たとえば図１に示すように、ミシンの糸に付与する張力が変更可能な糸調子器１０１と、
前記糸調子器に連結されるとともに、駆動電流により動作して、前記付与する張力を制御する駆動手段（ボイスコイルモータ１１１）と、
前記駆動手段を動作させる駆動電流を周期的に変化させることにより、張力設定値（Ｐａ）に基づいて、前記糸調子器に一定振幅の振動を加える振動印加手段（ボイスコイルモータ１１０＋脈流電源１２０）とを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、以下の作用効果を有する。
（１）低張力の張力設定時に、振動印加手段で糸調子器に振動を加えるので、糸調子器の可動部（可動軸、可動皿）の摩擦抵抗を緩和し、ほぼなくならせることができ、可動部をスティックスリップすることなくなめらかに駆動して、低張力であっても所望の張力を正確に設定して糸に付与することができる。
（２）ミシン停止時に糸調子器の可動部の摩擦による影響をなくして張力を正確に設定できるので、ミシン高速運転時にミシン停止時に設定した張力と同じ張力が得られ、縫い始め、縫い途中および縫い終わりの全段階で、安定した同じ縫い目を得ることができる。
（３）ミシン運転中に張力を変更する場合、ミシンが低速で回転していると、スティックスリップが発生するため正確な張力を設定できないが、振動を加えることによりスティップスリップをなくすので、ミシンの回転数にかかわらず、正確な張力をできるようになる。
（４）駆動手段により糸調子器の可動部（可動軸、可動皿）を駆動して張力設定する糸調子装置のみならず、手動により糸調子器の可動部（可動皿）を駆動して張力設定するタイプの糸調子装置についても、張力設定時に糸調子器に振動を加えることにより、上記（１）〜（３）の作用効果を得ることができる。
（５）脈流の駆動電流で駆動手段を動作させるので、駆動手段に糸調子器の可動部を微振動しながら押し・引きする推力を容易に得ることができ、また振動印加手段を含めて糸調子装置全体を小型化、安価にすることができる。さらに脈流の交流成分の振幅を変えることにより、糸調子器に加える振動の大きさ（振幅）を容易に変えることができる利点もある。
【００１３】
さらに、請求項１記載の発明は、
前記振動印加手段は、直流電圧に交流電圧を重畳した駆動電流で前記駆動手段を駆動して張力を設定することを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のミシンの糸調子装置において、
前記振動印加手段による前記糸調子器への振動の付加を、前記糸に付与する張力が所定の張力より小さい場合にのみ行うことを特徴とする。
【００１６】
糸調子器の可動部の駆動の際に摩擦の影響が無視できなくなるのは、駆動手段により弱い推力で可動部を駆動して、低い張力を設定する場合である。
従って、請求項２記載の発明によれば、糸調子器への振動の付加を、糸に付与する張力が所定の張力より小さい場合にのみ行うので、適切かつ合理的な張力の設定制御ができる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１記載のミシンの糸調子装置において、
前記振動印加手段により前記糸調子器に加える振動の大きさを、前記糸に付与する張力が小さくなるにしたがって大きくすることを特徴とする。
【００１８】
糸調子器の可動部の駆動に対する摩擦の影響の度合いは、設定する張力が低いほど強くなる。
従って、請求項３記載の発明によれば、糸調子器に加える振動の大きさ（振幅）を、糸に付与する張力が小さくなるにつれて大きくするので、適切かつ合理的な張力の設定制御ができる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１記載のミシンの糸調子装置において、
前記振動印加手段による前記糸調子器への振動の付加を、ミシンの速度が所定速度より小さい場合にのみ行うことを特徴とする。
【００２０】
ミシンの速度が高い場合、ミシンの振動が大きくなり、糸調子器の振動も大きくなるため、低張力の設定でも、糸調子器の可動部の摩擦の影響をなくして、張力を正確に設定できる。
従って、請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の発明により奏する前述した作用効果（１）〜（５）に加え、ミシンの速度が所定速度より小さい場合にのみ糸調子器に振動を付加するので、張力の適切かつ合理的な設定制御ができる。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項１記載のミシンの糸調子装置において、
前記振動印加手段により前記糸調子器に加える振動の大きさを、ミシンの速度が高くなるにしたがって小さくすることを特徴とする。
【００２２】
ミシンの振動、糸調子器の振動（振幅）の度合いは、ミシンの速度が高いほど、大きくなる。
従って、請求項５記載の発明によれば、請求項１記載の発明により奏する前述した作用効果（１）〜（５）に加え、糸調子器に加える振動の大きさを、ミシンの速度が高くなるにしたがって小さくするので、適切かつ合理的な張力の設定制御ができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
［第一の実施の形態］
図１は、本発明の第一の実施の形態における糸調子装置を示す断面図である。本実施の形態において、糸調子装置は、糸調子器１０１に駆動手段として、直動アクチュエータのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１１１を取り付けた基本構成を有している。本発明は、たとえばボイスコイルモータ１１１で糸調子器１０１を駆動して、糸調子器で糸に付与する張力を設定するに際し、糸調子器１０１に振動を印加することにより、その可動軸１０５および可動皿１０３の摩擦による影響を無くして、低張力であっても正確に設定することを可能とした。
【００２６】
まず、糸調子装置の全体構成について説明する。
糸調子装置において、糸調子器１０１は、軸受ケース１０７に回転自在に軸支された中空軸１０４を有し、中空軸１０４の先端部側に張力付与部として１対の調子皿１０２、１０３を設けている。この１対の皿のうちの外側の皿１０２は、中空軸１０４の外面に固定した固定皿であり、これと対向した内側の皿１０３は、中空軸１０４の外面にスライド自在に組み付けた可動皿である。中空軸１０４の先端部外周には雄ねじ部１８１が形成され、調子皿調節手段としてのナット１８２を雄ねじ部１８１に螺合して、ナット１８２により固定皿１０２の固定位置を調節することにより、固定皿１０２と可動皿１０３の初期の押圧力を調節している。
【００２７】
軸受ケース１０７内には、中空軸１０４の外面に被嵌したねじりコイルバネ（糸取りバネ）１０８が介挿されており、コイルバネ１０８の先端には、固定皿１０２の外周に臨む糸掛け棒１０９が一体に設けられている。中空軸１０４の内部には、可動軸１０５がスライド自在に挿入され、また可動軸１０５の先端によって押される当接片１０６が配置されていて、この当接片１０６は可動皿１０３に一体に設けられている。軸受ース１０７は、ミシンアームブロック１００の組み込み穴に填め込んで固定されている。
【００２８】
なお、この実施の形態とは逆に、内側の皿１０３を固定皿とし、外側の皿１０２を可動皿としてもよく、その場合には、当接片１０６を外側の可動皿１０２と一体に設けて、その当接片１０６に可動軸１０５の先端部を係合等により接続することで、可動軸１０５により当接片１０６を介して可動皿１０２を引けるようにしておけばよい。
【００２９】
ボイスコイルモータ１１１は低イナーシャの直流リニアモータで、磁気回路１１２を構成する円筒型ヨーク１１３と、その端部内周に設けた永久磁石の外極１１４と、円筒形ヨーク１１３の中心部に一体的に設けた鉄心の中央極１１５と、この中央極１１５と外極１１４との間に配設された円筒状の可動コイル１１６とからなる。可動コイル１１６は、補償銅管１１７の外周にコイル巻線１１８を設けてなり、その先端部のコイルヘッド１１９の中央部に前記の可動軸１０５を一体に取り付けている。
【００３０】
上記の可動コイル１１６には、外極（永久磁石）１１４により中央極（鉄心）１１５との間に形成された磁界が作用しており、この磁界中にある可動コイル１１６のコイル巻線１１８に、電源から直流の駆動電流を供給すると、その駆動電流の極性によって可動コイル１１６に推力（糸調子器方向への押し力またはこれと反対方向への引っ張り力）が生じる。この可動コイル１１６の推力により、可動軸１０５が駆動されて中空軸１０４内を前進または後退し、中空軸１０４内で可動軸１０５に押圧された当接片１０６を介して、当接片１０６と一体の可動皿１０３が軸線方向に沿って前後方向に移動し、可動皿１０３と固定皿１０２との間の押圧力が変更され、糸に付与する張力が設定される。
【００３１】
すなわち、ミシンの糸巻（糸駒）から繰り出されて糸取りバネに至るまでの糸巻と天秤との間の糸経路で、固定皿１０２と可動皿１０３との間に通した糸に対する把持力が変わり、糸の繰り出し量が規制されて糸に所望の張力が付与される。なお、上記では、外極１１４を永久磁石、中央極１１５を鉄心として、ボイスコイルモータを構成しているが、外極１１４を鉄心、中央極１１５を永久磁石として、ボイスコイルモータを構成してもよい。
【００３２】
ボイスコイルモータ１１１は、インダクタンスが小さく、また移動体が可動コイル１１６だけで慣性が小さいので、駆動電流の入力に対する推力の出力応答が早いという特性を具備している。さらに駆動電流に比例した線形の推力（押し力・吸引力）を取り出せる特性を有しており、可動皿１０３を駆動電圧（駆動電流）に比例した線形の移動量で駆動することができる。
【００３３】
しかしながら、従来技術の項で述べたように、糸調子器１０１の中空軸１０４に対しスライドする可動軸１０５や可動皿１０３には、それぞれ中空軸１０４の内面、外面と摩擦が発生し、押し・引きする推力が弱い低張力時に摩擦の影響が無視できなくなり、スライドする部分が摩擦抵抗により引っ掛かって、いわゆるスティックスリップを起こし、正確に張力を設定できない問題があった。
【００３４】
そこで、本発明では、低張力設定時に、可動軸１０５や可動皿１０３が摩擦抵抗の影響を受けずになめらかに移動可能とするために、糸調子器１０１に振動印加手段を設置して、駆動手段による糸調子器の可動部（可動軸１０５、可動皿１０３）の駆動に際し、糸調子器１０１に振動を付加するようにした。
【００３５】
本実施の形態の場合には、糸調子器１０１の駆動手段に直流電流により動作するボイスコイルモータ１１１を用いているので、図２に示すように、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１１１の電源として、直流を周期的に変化させる脈流を発生する脈流電源１２０を用いることにより、ボイスコイルモータ１１１を利用して糸調子器１０１の振動印加手段を構成した。脈流電源としては、直流に交流を重畳した電流を発生する電源を使用することができる。交流としてはサイン波、矩形波、三角波など各種のものを使用することができる。
【００３６】
このような脈流の駆動電流でボイスコイルモータ１１１を動作させれば、可動コイル１１６に移動方向に微振動しながら可動軸１０５を押し・引きする推力が容易に得られ、可動軸１０５および当接片１０６を介して可動軸１０５により駆動される可動皿１０３を微振動しながら駆動できるので、これら可動軸１０５や可動皿１０３の中空軸１０４との摩擦抵抗を緩和して、ほぼなくならせることができる。このため弱い推力で駆動しても、可動軸１０５や可動皿１０３が摩擦抵抗により引っ掛からず、スティックスリップを起こすことなくなめらかに移動する。したがって、本実施の形態によれば、糸に付与する張力が低い張力であっても、所望の張力を正確に設定して付与することができる。
【００３７】
振動印加手段（本例では、ボイスコイルモータ＋脈流電源）による糸調子器１０１への振動の付加は、図３に示すように、糸に付与する張力Ｐが所定の張力Ｐ１より小さい場合にのみ行うことが好ましい。これは、可動軸１０５、可動皿１０３の移動の際に摩擦の影響が無視できなくなるのは、糸に付与する張力が低いとき、つまりボイスコイルモータ１１１を弱い推力で動作させて、弱い推力で可動軸１０５、可動皿１０３を駆動するときだからである。糸に付与する張力が高く、可動軸１０５、可動皿１０３を強い推力で駆動する場合は、これら可動軸１０５、可動皿１０３は摩擦に影響されずになめらかに移動する。
【００３８】
振動印加手段により糸調子器に加える振動の大きさ（振幅）は、糸に付与する張力が小さくなるにつれて、可動軸１０５、可動皿１０３の移動に対する摩擦抵抗の影響の度合いが強くなることから、同じ図３に示すように、Ｐ１以下よりもＰ２以下（Ｐ２＜Ｐ１）の方が大きいというように、張力Ｐが小さいほど大きくすることが好ましい。
【００３９】
振動印加手段による糸調子器１０１への振動の付加は、図４に示すように、ミシン停止時も含めて、ミシンの速度Ｓが所定速度Ｓ１より小さい場合にのみ付加するようにすることが好ましい。これは、ミシンの速度が高くなると、ミシンの振動が大きくなって糸調子器１０１の振動も大きくなるので、低張力の設定でも、可動軸１０５、可動皿１０３の摩擦の影響が緩和され、これらをなめらかに移動して、張力を正確に設定することができるからである。
【００４０】
振動印加手段により糸調子器に加える振動の大きさ（振幅）は、同じ図４に示すように、ミシンの速度Ｓが高くなるほど糸調子器の振動が大きくなることから、ミシンの速度が高くなるにしたがって小さくすることが好ましい。
【００４１】
糸調子器１０１に加える振動の大きさを変えるには、図５に示すように、電源１２０でボイスコイルモータ１１１に加える駆動電流について、重畳する交流電圧Ｖａの大きさを変えればよい。たとえば交流電圧ＶａをＶａ１からＶａ２に増大すれば、振幅をａ１からａ２に大きくできる。
【００４２】
図６に、本実施の形態の糸調子装置を備えたミシンの制御部を示すブロック図を掲げる。図６に示すように、ミシン制御部はＣＰＵ２を有し、ＣＰＵ２には、たとえばミシンのペダル１、操作パネル３、針上下位置検出器７が接続され、これら各部の信号が入力される。またＣＰＵ２には、モータドライバー４を介してミシンモータ５が、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）ドライバ９を介してボイスコイルモータ８（図１のボイスコイルモータ１１１である）が接続され、さらにミシンモータの回転速度を検出するモータエンコーダ６が接続され、これら各部の信号が入力される。そしてＣＰＵ２により、これら入力された各部のデータをＲＯＭ１０やＲＡＭ１１に設定されているデータと比較演算して、所望の糸張力が設定されるように、ボイスコイルモータ１１１に流す駆動電流について、直流にだけにするか、あるいは脈流にするかを決定し、直流だけのときはその直流の大きさを決め、脈流にするときはその直流分および交流分の大きさを決める等の制御をする。
【００４３】
本実施の形態における張力設定制御の一例を図７のフローチャートにより説明する。図７において、張力設定制御のシーケンスがスタートすると、ＣＰＵ２が、設定しようとする張力設定値Ｐａを読み込む（ステップＳＴ１）。なお、この張力設定値Ｐａは、例えば操作パネル３により入力され、ＲＡＭ１１に記憶されている。ついで張力設定値Ｐａが基準値Ｐ１よりも低いか否かを判断し（ステップＳＴ２）、設定値Ｐａが基準値Ｐ１より低くないとき、つまり高いときは糸調子器１０１の駆動、すなわち可動軸１０５、可動皿１０３の駆動に対する摩擦の影響が少ないので、直流電圧Ｖｄの駆動電流でボイスコイルモータ１１１を動作させて、可動軸１０５を駆動し、これによって可動皿１０３を移動して、張力Ｐａを設定する。可動皿１０３と固定皿１０２との間隙に通された糸には、所望の設定値Ｐａの張力が付与される。
【００４４】
ステップＳＴ２で、張力設定値Ｐａが基準値Ｐ１より低いときは、糸調子器１０１の駆動に対し摩擦の影響があるので、さらに基準値Ｐ１よりも低い第２の基準値Ｐ２に対し低いか否かを判断し（ステップＳＴ４）、設定値Ｐａが基準値Ｐ２より高いときは、摩擦の影響を無くすために、交流電圧Ｖａ１を重畳した電圧Ｖｄ＋Ｖａ１の駆動電流でボイスコイルモータ１１１を動作させて、糸調子器を駆動し（ステップＳＴ５）、張力Ｐａを設定する。
【００４５】
ステップＳＴ４で、張力設定値Ｐａが基準値Ｐ２より低いときは、上記よりも摩擦抵抗の影響が大きいので、直流電圧ＶｄにＶａ１よりも大きい交流電圧Ｖａ２を重畳した電圧Ｖｄ＋Ｖａ２の駆動電流でボイスコイルモータ１１１を動作させて、糸調子器を駆動し（ステップＳＴ６）、張力Ｐａを設定する。
【００４６】
糸張力をさらに変更するときは、ステップＳＴ３、ＳＴ４またはＳＴ５からステップＳＴ１に戻って、新たに設定する張力についての設定値Ｐａの読み込み以下の操作を行い、同様な手法により、糸に新たな張力Ｐａを設定すればよい。
【００４７】
本実施の形態における張力設定制御の他の例を図８のフローチャートにより説明する。図７で示した張力設定制御では、ミシンの速度を変えずに一定とした条件下で行ったが、本例は、ミシンの速度が変更される場合の張力設定時の制御である。
【００４８】
図８において、張力設定制御のシーケンスがスタートすると、ＣＰＵが、設定しようとする張力設定値Ｐａを読み込んだ後（ステップＳＴ１１）、モータエンコーダ６で検出したミシンの速度Ｓを読み込んで（ステップＳＴ１２）、ミシン速度Ｓが基準値Ｓ１よりも低いか否かを判断し（ステップＳＴ１３）、ミシン速度Ｓが基準値Ｓ１より低くないときは、つまり高いときはミシンの振動により、糸調子器１０１の駆動、すなわち可動軸１０５、可動皿１０３の駆動に対する摩擦の影響が取り除かれるので、直流電圧Ｖｄの駆動電流でボイスコイルモータ１１１を動作させて、糸調子器１０１を駆動し（可動軸１０５を駆動して可動皿１０３を移動し）（ステップＳＴ１４）、張力Ｐａを設定する。可動皿１０３と固定皿１０２との間隙に通された糸には、所望の設定値Ｐａの張力が付与される。
【００４９】
ステップＳＴ１３で、ミシン速度Ｓが基準値Ｓ１より低いときは、さらに基準値Ｓ１よりも低い第２の基準値Ｓ２に対し低いか否かを判断し（ステップＳＴ１５）、ミシン速度Ｓが基準値Ｓ１よりも低くＳ２より高いときは、ミシンの振動により摩擦の影響を余り解消できないので、摩擦の影響を無くすために、交流電圧Ｖａ１を重畳した電圧Ｖｄ＋Ｖａ１の駆動電流でボイスコイルモータ１１１を動作させて、糸調子器を駆動し（ステップＳＴ１６）、張力Ｐａを設定する。
【００５０】
ステップＳＴ１５で、ミシン速度Ｓが基準値Ｓ２より低いときは、ミシンの振動で摩擦の影響を解消する効果がほとんど期待できないので、直流電圧ＶｄにＶａ１よりも大きい交流電圧Ｖａ２を重畳した電圧Ｖｄ＋Ｖａ２の駆動電流でボイスコイルモータ１１１を動作させて、糸調子器を駆動し（ステップＳＴ１７）、張力Ｐａを設定する。
【００５１】
糸張力をさらに変更するときは、ステップＳＴ１４、ＳＴ１５またはＳＴ１７からステップＳＴ１１に戻って、新たに設定する張力についての定値Ｐａの読み込み、ミシン速度Ｓの読み込み以下の操作を行い、同様な手法により、新たな張力Ｐａを設定すればよい。
【００５２】
［第二の実施の形態］
図９は、本発明の第二の実施の形態における糸調子装置を示す断面図である。図９において、図１に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。
【００５３】
本実施の形態では、糸調子装置は、図９に示すように、ミシンアームブロック１００に設置された糸調子器１０１の駆動手段として、低イナーシャモータであるコアレスモータ３０１を具備する。説明の簡便のために内部構造を省略するが、このコアレスモータ３０１は、ケーシング内に固定の永久磁石と、この永久磁石に対応して設けられた、鉄心を持たない回転自在な電機子とを内蔵してなり、電機子の巻線に駆動電流を流すことにより電機子が回転し、電機子の中心部に設けた出力軸３０２が回転する。このコアレスモータ３０１は、前述したボイスコイルモータ（ＶＣＭ）と非常に良く似た特性を有する。
【００５４】
コアレスモータ３０１は、その出力軸３０２に取り付けたリンク３０３を継ぎ手３０４で糸調子器１０１の可動軸１０５に接続することにより、出力軸３０２の回転運動を直線運動に変換して可動軸１０５に伝えるようになっている。これにより、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）の場合と同様、コアレスモータ３０１の動作で、糸調子器１０１の可動部、すなわち可動軸１０５および可動皿１０３を駆動して、糸に所定の張力を設定するようになっている。
【００５５】
なお、コアレスモータ３０１の出力軸３０２から糸調子器１０１の可動軸１０５までの動力伝達機構として、リンク３０３および継手３０４に代えて、プーリ等の他の機構を用いて、出力軸３０２の回転運動を可動軸１０５の直線運動に変換するよう構成してもよい。
【００５６】
本実施の形態でも、第一の実施の形態のときと同様、コアレスモータ３０１の駆動電源として脈流を発生できる電源を使用することにより、コアレスモータを利用して糸調子器１０１の振動印加手段を構成した。同様に、脈流電源からコアレスモータ３０１に脈流の駆動電流を供給して、コアレスモータを動作させれば、コアレスモータの出力軸３０２に微振動する推力が発生するので、糸調子器１０１の可動軸１０５、可動皿１０３を微振動させながら駆動することができる。このため、弱い推力で駆動しても、可動軸１０５や可動皿１０３が摩擦抵抗により引っ掛からず、スティックスリップを起こすことなくスムーズに移動する。したがって、本実施の形態によっても、糸に付与する張力が低い張力であっても、張力を正確に設定して付与することができ、第一の実施の形態のときと同様な作用効果を奏する。
【００５７】
［第三の実施の形態］
図１０は、本発明の第三の実施の形態における糸調子装置を示す断面図である。図１０において、図１に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。本実施の形態では、糸調子装置の糸調子器１０１は吸引型に構成されている。糸調子器１０１の駆動手段はボイスコイルモータ１１１である。
【００５８】
糸調子器１０１は、中空軸１０４の外面に配置した１対の皿のうち、内側の皿１０２を固定皿とし、外側の皿１０３を可動皿としている。可動皿１０３は、糸調子器１０１の中空軸１０４の外面にスライド自在に取り付けられ、中空軸１０４先端部のネジ部１８１に螺合されたナット１８２の内側位置の回り止め１３０と可動皿１０３との間には、中空軸１０４の外面に被嵌した圧縮コイルバネ１３２が取り付けられている。中空軸１０４内にスライド自在に挿入された可動軸１０５の先端は、この回り止め１３０に係合している。
【００５９】
ボイスコイルモータ１１１の可動コイル１１６に駆動電流を流して吸引方向の推力を発生させ、可動軸１０５をモータ１１１側に引くと、回り止め１３０に係合されたコイルバネ１３２が圧縮されて、可動皿１０３を固定皿１０２に押圧し、その間に挿通された糸に張力が付与される。可動コイル１１６に流す駆動電流の極性を反対にすると、可動コイル１１６は可動軸１０５を押圧し、これによりコイルバネ１３２が広がって可動皿１０３の押圧が緩み、糸に付与された張力が減り、さらに駆動すると張力が解除される。
【００６０】
このような吸引型の糸調子装置でも、低張力の設定時、糸調子器１０１の可動軸１０５、可動皿１０３と中空軸１０４との間の摩擦が無視し得ず、スティックスリップが生じて、張力を正確に設定できない。そこで、本実施の形態でも、第一の実施の形態のときと同様、ボイスコイルモータ１１１の駆動電源として脈流電源を使用することにより、ボイスコイルモータを利用して糸調子器１０１の振動印加手段を構成した。同様に、脈流電源から可動コイル１１６に脈流の駆動電流を供給して動作させることにより、可動コイル１１６に微振動する推力を発生させて、糸調子器１０１の可動軸１０５、可動皿１０３を微振動させながら駆動できる。したがって、第一の実施の形態のときと同様に、弱い推力で駆動しても、可動軸１０５や可動皿１０３が摩擦抵抗により引っ掛からず、スティックスリップを起こすことなくスムーズに移動して、張力を正確に設定して付与することができる等、同様な作用効果を奏する。
【００６１】
［第四の実施の形態］
図１１は、本発明の第四の実施の形態における糸調子装置を示す斜視図である。図１１において、図１に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。
【００６２】
本実施の形態では、糸調子装置は、糸調子器１０１の可動軸１０５とボイスコイルモータ１１１とを、その間に介挿したリンク機構１７１で連結している。リンク機構１７１は図示しないミシンアーム内に収容され、ボイスコイルモータ１１１はブラケット１６１により、糸調子器１０１の側とは反対側のミシンアーム裏面に固定されている。
【００６３】
リンク機構１７１は、上下方向の揺動アーム１７４と、このアーム１７４の上端に継ぎ手１７３を介して取り付けられた水平方向のロッド１７２と、アーム１７４の下端に継ぎ手１７８を介して取り付けられた水平方向のロッド１７７とを備え、アーム１７４はミシンアームブロックに固定したブラケット１７６に対し、支軸１７５で下端部寄りの位置を軸支されている。上記のロッド１７２はボイスコイルモータ１１１の可動コイル１１６のヘッド１１９に固定され、ロッド１７７は糸調子器１０１の可動軸１０５に連結され、ロッド１７７の先端部にはフランジ１８０が設けられている。フランジ１８０と糸調子器１０１の軸受ース１０７の端面との間には、リンク機構１７１が有する摩擦力の分だけ可動軸１０５を戻すための圧縮コイルバネ１７９が介挿され、コイルバネ１７９は糸調子器１０１の中空軸１０４の外面に被嵌されている。
【００６４】
ボイスコイルモータ１１１の可動コイル１１６に駆動電流を流して、可動コイルに推力を発生させるとロッド１７２が駆動されて、ロッド１７２がボイスコイルモータ１１１の方向またはその逆の方向に移動し、ロッド１７２の移動によりアーム１７４が支軸１７５を中心に反時計方向または時計方向に揺動し、アーム１７４の揺動によりロッド１７７が糸調子器１０１の方向またはその逆の方向に移動し、かくして可動軸１０５が中空軸１０４内を進退して可動皿１０３を駆動し、可動皿１０３と固定皿１０２との間の押圧力が制御される。
【００６５】
この糸調子装置では、リンク機構１７１のアーム１７４の揺動中心を下端寄りの位置として、可動コイル１１６に連結したロッド１７２の移動量に比べて、可動軸１０５に連結したロッド１７７の移動量を小にしているので、可動コイル１１６の推力を増幅して可動軸１０５に伝達することができる。このため、大きな推力で可動軸１０５を押し・引きして、可動皿１０３、固定皿１０２の押圧力を調整することができ、糸に高い張力を付与することが可能になる。
【００６６】
このような推力増幅型の糸調子装置でも、低張力の設定時、糸調子器１０１の可動軸１０５、可動皿１０３と中空軸１０４との間の摩擦が無視し得ない事情は同じであるから、スティックスリップが生じて、張力を正確に設定できない。本実施の形態でも、これまでの実施の形態と同様、ボイスコイルモータを利用して糸調子器１０１の振動印加手段を構成し、脈流電源から可動コイル１１６に脈流の駆動電流を供給して微振動する推力を発生させることにより、糸調子器１０１の可動軸１０５、可動皿１０３を微振動させながら駆動する。これにより、弱い推力で駆動しても、可動軸１０５や可動皿１０３が摩擦抵抗により引っ掛からず、スティックスリップを起こすことなくなめらかに移動して、張力を正確に設定して付与することができ、同様な作用効果を奏する。
【００６７】
［第五の実施の形態］
本発明の第五の実施の形態における糸調子装置を図１２に示す。図１２において、図１に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。
【００６８】
図１２に示されるように、本実施の形態では、糸調子装置の糸調子器１０１は、中空軸１０４の外面の先端部寄りの位置に回転自在に装着した糸車４０１を有する。この糸車４０１は、皿の面を形成するように中心から外側に旋回形状に延びて端部で湾曲した複数本の間隔を開けた細幅の条材を２組み、２枚の皿が背中合わせでクロスする格好に設けた構造とされ、糸車４０１の外皿部と内皿部が交わった外側周縁部は、糸を１巻きする溝をなしている。
【００６９】
糸車４０１の外皿部の内面、内皿部の内面には、それぞれフェルト製の摩擦板４０２、４０３が接触され、その外側に糸車４０１の回転を制動する制動部材であるブレーキ板４０４、４０５が配設されている。外側のブレーキ板４０４は中空軸１０４の外面に固定し、内側のブレーキ板４０５は中空軸１０４の外面にスライド自在に取り付けられている。中空軸１０４の内部には可動軸１０５により押される当接片４０６が配置され、この当接片４０６は可動ブレーキ板４０５と一体に設けられている。
【００７０】
ボイスコイルモータ１１１の可動コイル１１６に駆動電流を流して推力を発生させ、可動コイルに取り付けられた可動軸１０５を中空軸１０４内で移動すると、可動軸１０５により可動ブレーキ板４０５が当接片４０６を介して移動し、これにより可動ブレーキ板４０５と固定ブレーキ板４０４との間の押圧力が変って、その内側の摩擦板４０２、４０３による糸車４０１の回転に対する制動力を変えることができる。したがって、糸経路の途中で糸車４０１に巻き付けて引かれることにより、糸車４０１を回転しながら走行する糸に、糸車４０１によって張力が付与され、糸車４０１の制動力を変更することによって付与される張力が変えられる。
【００７１】
なお、この実施の形態とは逆に、内側のブレーキ板４０５を固定ブレーキ板とし、外側のブレーキ板４０４を可動ブレーキ板としてもよく、その場合には、当接片４０６を外側の可動ブレーキ板４０４と一体に設けて、その当接片４０６に可動軸１０５の先端部を係合等により接続することで、可動軸１０５により当接片４０６を介して引けるようにしておけばよい。
【００７２】
このような糸車タイプの糸調子装置でも、低張力の設定時、糸調子器１０１の可動軸１０５、可動ブレーキ板４０５等と中空軸１０４との間の摩擦が無視し得ず、スティックスリップが生じて、張力を正確に設定できない。そこで、本実施の形態でも、これまでと同様、ボイスコイルモータ１１１の駆動電源として脈流電源を使用して、ボイスコイルモータを利用して糸調子器１０１の振動印加手段を構成し、脈流電源から可動コイル１１６に脈流の駆動電流を供給して動作させることにより、可動コイル１１６に微振動する推力を発生して、糸調子器１０１の可動軸１０５、可動ブレーキ板４０５等を微振動させながら駆動するようにした。したがって、弱い推力で駆動しても、可動軸１０５や可動ブレーキ板４０５等が摩擦抵抗により引っ掛からず、スティックスリップを起こすことなくスムーズに移動して、張力を正確に設定して付与することができ、第一の実施の形態と同様な作用効果を奏する。
【００７３】
［第六の実施の形態］
図１３は、本発明の第六の実施の形態における糸調子装置を示す断面図である。図１３において、図１に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。
【００７４】
本実施の形態において、糸調子装置自体は第一の実施の形態と同じで、糸調子器１０１およびボイスコイルモータ１１１を備える。ただし、ボイスコイルモータ１１１は、本来の駆動法にしたがって直流の駆動電流で動作させる。
【００７５】
本実施の形態では、糸調子器１０１に振動を加えるために、振動印加手段として圧電素子振動器２００を設けたことが大きな特徴である。圧電素子振動器（アクチュエータ）２００は、ミシンアームブロック１００に設けた凹嵌部２０２に下部を挿入して取り付け、ボイスコイルモータ１１１寄りの位置で、糸調子器１０１の軸受ース１０７の外面に当接配置している。
【００７６】
圧電素子はピエゾ素子といわれるもので、圧電素子振動器には、圧電板を金属薄板を介して張り合わせたバイモルフ型と、多数の圧電板を積層したスタック型とがあり、いずれも使用できるが、変位の安定性がよい、エネルギー変換効率が高いなどの利点を有するスタック型が好ましい。
【００７７】
スタック型の素子構造の一例を示せば、圧電セラミック層（圧電板）と内部電極層とが交互に重なった均一層を複数層層積し、その上下に圧電セラミック層と内部電極層が交互に重なった不均一層を２層ずつ積層し、その上下に圧電セラミック層のみの保護層を１層ずつ重ねた態様をしている。外部電極を介して内部電極層とコンタクトを取ったリード線に振動電圧（たとえば±１５０Ｖ以下）を印加して駆動すると、圧電素子が振動電圧に高い追従性で積層方向に伸縮し振動する。
【００７８】
本実施の形態によれば、低張力設定時、ボイスコイルモータ１１１を脈流でなく、交流成分のない直流の駆動電流で動作させて、糸調子器１０１を駆動すると同時に、圧電素子振動器２００を振動電圧で駆動して、糸調子器１０１に振動を加える。これにより、糸調子器１０１に可動軸１０５の進退方向と直交する方向の振動が加わり、可動軸１０５、可動皿１０３が微振動しながら駆動されるので、摩擦の影響をなくして低張力の正確な設定ができ、第一の実施の形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００７９】
なお、図１３は、圧電素子振動器２００が振動を加える方向が、可動軸１０５の進退方向と直交方向となるように構成されているが、可動軸１０５の進退方向と平行な方向に振動を加えるように構成しても、振動の回り込みにより同様な効果が得られる。
【００８０】
［第七の実施の形態］
上記の第六の実施の形態では、低張力設定時の振動印加手段として圧電素子振動器２００を、糸調子器１０１の駆動手段としてボイスコイルモータ１１１を備えた糸調子装置に適用した場合を示したが、図９に示したようなコアレスモータ３０１を備えた糸調子装置にも適用することができる（勿論、この場合には、コアレスモータ３０１は、脈流でなく、交流成分のない直流の駆動電流で動作させる）。また駆動手段として電磁石を用いたソレノイドタイプの糸調子装置にも、圧電素子振動器を適用することができる（電磁石に供給する直流電流は、脈流でなく、交流成分のない直流とする）。また糸調子器の駆動手段としてエアーシリンダーを用いた糸調子装置も知られているが、エアーシリンダーで糸調子器を駆動して低張力を設定する際にも、糸調子器の振動印加手段として圧電素子振動器を用いることができる。
【００８１】
さらには、本第七の実施の形態を示す図１４に示されるように、手動で張力設定する糸調子装置にも圧電素子振動器２００を適用することができる。本実施の形態では、糸調子装置は、糸調子器１０１の電磁力等を用いた駆動手段を有せず、手動で可動皿１０３を駆動し、糸に付与する張力を制御するようになっている。
【００８２】
糸調子器１０１は、中空軸１０４の外面に配置した１対の皿のうち、内側の皿１０２を固定皿とし、外側の皿１０３を可動皿としており、可動皿１０３は、糸調子器１０１の中空軸１０４の外面にスライド自在に取り付けられ、中空軸１０４先端部のネジ部１８１に螺合されたナット１８２の内側位置の回り止め１３０と可動皿１０３との間には、中空軸１０４の外面に被嵌した圧縮コイルバネ１３２が取り付けられている。
【００８３】
この糸調子装置では、人が手でナット１８２を回して可動皿１０３の方向に押し進めることにより、回り止め１３０に係合されたコイルバネ１３２を圧縮して、可動皿１０３を固定皿１０２に押圧し、これにより可動皿１０３と固定皿１０２との間に挿通された糸に押圧力に応じた張力が付与される。ナットを逆方向に回転して緩めると、コイルバネ１３２の圧縮力が小さくなって可動皿１０３の押圧が弱まり、糸に付与された張力が減る。さらに回転すると張力が解除される。
【００８４】
このような手動調整型の糸調子装置でも、低張力の張力設定時、糸調子器１０１の可動皿１０３と中空軸１０４との間の摩擦が無視し得ず、スティックスリップが生じて、張力を正確に設定できないことが起こる。そこで、本実施の形態でも、圧電素子振動器２００を、ミシンアームブロック１００に設けた凹嵌部２０２に取り付け、糸調子器１０１の軸受ケース１０７の外面に当接配置した。
【００８５】
そして、低張力設定時、手動でナット１８２を回して可動皿１０３を移動し、糸に付与する張力を設定する際、圧電素子振動器２００を振動電圧で駆動して、糸調子器１０１に可動皿１０３の移動方向と直交する方向の振動を加える。これにより、摩擦の影響をなくした低張力の正確な設定ができ、第一の実施の形態と同様な作用効果を得ることができる。なお、この場合も、圧電素子振動器２００により振動を加える方向は、図１４に示した方向に限らず、図１４の方向と直交する方向に振動を加えてもよい。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）糸調子器に振動を印加することにより、その可動部（可動軸、可動皿）の摩擦抵抗を緩和して、可動部をスティックスリップすることなくなめらかに駆動でき、低張力であっても所望の張力を正確に設定して糸に付与することができる。
（２）ミシン高速運転時にも、ミシン停止時に設定した張力と同じ張力が得られ、縫い始め、縫い途中および縫い終わりの全段階で、安定した同じ縫い目を得ることができる。
（３）手動により糸調子器の可動部（可動皿）を駆動して、張力設定するタイプの糸調子装置についても、糸調子器に振動を印加しながら張力設定することにより、同様な効果を得ることができる。
（４）糸の経路上の複数箇所に糸調子装置を設置して、個々の糸調子装置で付与する張力を、１個の糸調子装置だけで付与する場合の算術平均値よりも小さくできる利点のある、張力を分担して付与させるような使用法ができる。これにより、個々の糸調子装置における糸調子器の駆動手段（アクチュエータ）を小さくでき、また個々の糸調子装置における駆動手段を個別に動作させることにより、糸調子装置を縫製時は張力設定用に使用し、糸切り時は張力を変えて糸切り後の残り長さをコントロールするような使用法もできる。
（５）駆動手段に糸調子器の可動部を微振動しながら押し・引きする推力を容易に得ることができ、また振動印加手段を含めて糸調子装置全体を小型化、安価にすることができる。さらに脈流の交流成分の振幅を変えることにより、糸調子器に加える振動の大きさ（振幅）を容易に変えることができる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態における糸調子装置を示す断面図である。
【図２】図１の糸調子装置の糸調子器への振動印加手段を示すブロック図である。
【図３】図１の糸調子装置の糸調子器への振動の付加の有無および振動の大きさと付与する張力との関係を概念的に示す説明図である。
【図４】図１の糸調子装置の糸調子器への振動の付加の有無および振動の大きさとミシンの速度との関係を概念的に示す説明図である。
【図５】図２の振動印加手段の脈流電源の交流電圧を変えることによって付加する振動の振幅を変更することを示す説明図である。
【図６】図１の糸調子装置を備えたミシンの制御部を示すブロック図である。
【図７】図１の糸調子装置における張力設定制御を示すフローチャートである。
【図８】図１の糸調子装置における張力設定制御の他の例を示すフローチャートである。
【図９】第二の実施の形態における糸調子装置を示す断面図である。
【図１０】第三の実施の形態における糸調子装置を示す断面図である。
【図１１】第四の実施の形態における糸調子装置を示す斜視図である。
【図１２】第五の実施の形態における糸調子装置を示す断面図である。
【図１３】第六の実施の形態における糸調子装置を示す断面図である。
【図１４】第七の実施の形態における糸調子装置を示す断面図である。
【図１５】ボイスコイルモータを用いた糸調子装置の印加電圧−張力特性の一例を示す説明図である。
【図１６】図１５の印加電圧−張力特性を時間軸に対し図示した説明図である。
【符号の説明】
２ＣＰＵ
６モータエンコーダ
８ボイスコイルモータ
９ＶＣＭドライバ
１０１糸調子器
１０２固定皿
１０３可動皿
１０４中空軸
１０５可動軸
１１１ボイスコイルモータ
１１６可動コイル
１２０脈流電源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thread tension device including a thread tension device that can vary the tension applied to a thread of a sewing machine, and more particularly to a driving method of the thread tension device when a low tension is set.
[0002]
[Prior art]
As a thread tension device for a sewing machine with variable tension applied to the thread, a thread tensioner that applies tension to the thread, and an electric actuator that acts on the tension imparting section (a tension plate, rotary tension, etc.) of the thread tensioner ( Drive means). In the thread tension setting control, thrust (including suction force in the opposite direction to the pressing force) is transmitted from the actuator directly or via a link mechanism to the movable shaft of the thread tensioner, and the tension applying unit is driven by the movable shaft. (By pushing or pulling).
[0003]
For example, the thread tension device shown in FIG. 1 includes a voice coil motor 111 as an actuator, generates a thrust by supplying a DC driving current to the movable coil 116 of the motor 111, and has a movable shaft 105 attached to the movable coil 116. The movable plate 103 attached to the outer surface of the hollow shaft 104 is moved forward or backward within the hollow shaft 104 of the thread tension device 101 via the contact piece 106 in the hollow shaft 104, and the movable plate 103 and the hollow shaft 104 are moved. By changing the pressing force with the fixed plate 102 on the outer surface, the tension applied to the thread inserted between the movable plate and the fixed plate is controlled, and the desired tension is set while the sewing machine is rotating or while the sewing machine is stopped. To do.
[0004]
FIG. 15 shows an example of the characteristic of the tension P with respect to the applied voltage Vdc when the sewing machine is stopped in the thread tension device using the voice coil motor 111. The yarn tension P is ideally equal to the same applied voltage (for example, Pe) with respect to the same applied voltage (for example, Vd) as shown by the one-dot chain line in FIG. In reality, there are dead zones d1 and d2 due to frictional resistance of the movable part of the thread tensioner, and the change on the solid line changes in the order of arrows a to d as the applied voltage Vdc drops and rises. In addition, when the applied voltage is lowered and raised, different tensions (for example, Pm or Pe) are generated for the same applied voltage (for example, Vd), and in addition, an accurate tension cannot be applied. Since the residual tension Pb remains, the tension cannot be reduced to zero.
[0005]
FIG. 16 shows the relationship between the applied voltage Vdc and the yarn tension P when the yarn tensioning device is driven under the same conditions as in FIG. 15, corresponding to FIG. 15 with the horizontal axis as the time axis. The applied voltage Vdc was increased linearly with respect to time t and decreased linearly. As shown in FIG. 16, until the time t = td when the applied voltage Vdc reaches Vh at which the tension P starts to rise, the tension P remains as the residual tension Pb, and the tension P increases as the applied voltage Vdc increases. There is a delay of time td to start increasing. Next, when the applied voltage Vdc is decreased from the state in which the applied voltage Vdc is increased to Vx, the tension P starts to decrease with a delay of time te from the decrease in Vdc, and becomes the residual tension Pb at Vdc = 0V.
FIGS. 15 and 16 show the characteristics of the conventional thread tension device when the sewing machine is stopped, but the same characteristics are obtained even at a low speed with little vibration of the sewing machine.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the thread tension device has a dead zone due to friction in the movable part of the thread tensioner when driven by the driving means. That is, friction occurs with the hollow shaft on the movable shaft or movable tray on which the thread tensioner slides. Since this friction is small, it can be ignored when the tension is strong, but the influence of friction cannot be ignored at low tension when the thrust to push and pull is weak, the sliding part is caught by friction resistance and does not move smoothly, so-called Causes stick-slip. As a result, there has conventionally been a problem that a low tension cannot be set accurately. Further, when sewing is performed while changing the tension in various ways by controlling the driving means corresponding to the sewing part of the sewing product while the sewing machine is rotating, a response delay as shown in FIG. 16 occurs. There is also a problem that a desired tension cannot be applied to the sewing site.
[0007]
Even if the tension is set when the sewing machine is stopped while actually measuring the tension without relying on the applied voltage, the tension is set in the state where the moving shaft or the plate is caught by the frictional resistance. There is also a problem that the tension set when the sewing machine is stopped changes during high-speed operation because the hooked state is not released by vibration.
[0008]
Also, if tension is applied and controlled by a thread tension device at one point on the yarn path, an actuator that generates a large force is required. Therefore, thread tension devices are installed at multiple points on the thread path to increase the tension. There is a method in which a plurality of thread tension devices are assigned to a thread. In this way, the tension applied by each thread tension device can be made smaller than the arithmetic average value when tension is applied by only one thread tension device. Since the resistance also increases, there is a problem that a more accurate setting cannot be made.
[0009]
On the other hand, there is a known thread tension device that manually adjusts the spring pressure that presses the movable plate and fixed plate, regardless of the drive means such as the voice coil motor. Was.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a thread tension device for a sewing machine having a thread tension device that can change the tension applied to the yarn, and eliminates the influence of friction of movable parts such as a movable shaft and a movable plate of the thread tension device, so that low tension can be accurately detected. It is possible to accurately set a desired tension, such as a correct setting.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is a thread tension device for a sewing machine,
  For example, as shown in FIG. 1, a thread tensioner 101 capable of changing the tension applied to the thread of the sewing machine,
  Driving means (voice coil motor 111) connected to the thread tensioner and operated by a driving current to control the applied tension;
By periodically changing the drive current for operating the drive means, based on the tension setting value (Pa),In the thread tensionerConstant amplitudeVibration applying means for applying vibration(Voice coil motor 110 + pulsating flow power supply 120)It is characterized by providing.
[0012]
  According to invention of Claim 1, it has the following effects.
(1) When tension is set at low tension, vibration is applied to the thread tensioner by the vibration application means, so the frictional resistance of the movable part (movable shaft, movable tray) of the thread tensioner can be relaxed and almost eliminated. The movable portion can be smoothly driven without stick-slip, and a desired tension can be accurately set and applied to the yarn even at a low tension.
(2) Since the tension can be set accurately without the influence of friction of the moving part of the thread tensioner when the sewing machine is stopped, the same tension as that set when the sewing machine is stopped during high-speed operation of the sewing machine can be obtained. The same and stable seam can be obtained at all stages of sewing.
(3) When changing the tension during sewing operation, if the sewing machine is rotating at a low speed, stick slip occurs and accurate tension cannot be set. However, the step slip is eliminated by applying vibration. Regardless of the number of rotations, the correct tension can be achieved.
(4) Not only the thread tension device that sets the tension by driving the movable part (movable shaft, movable dish) of the thread tensioner by the driving means, but also the tension by manually driving the movable part (movable dish) of the thread tensioner Also for the type of thread tension device to be set, the effects (1) to (3) can be obtained by applying vibration to the thread tensioner when setting the tension.
(5) Since the driving means is operated with the pulsating driving current, it is possible to easily obtain thrust for pushing and pulling the moving part of the thread tensioner while slightly vibrating the driving means, and including the vibration applying means. The entire thread tension device can be reduced in size and cost. Furthermore, there is an advantage that the magnitude (amplitude) of vibration applied to the thread tension device can be easily changed by changing the amplitude of the alternating current component of the pulsating flow.
[0013]
  Furthermore, the invention of claim 1
  The vibration applying means sets the tension by driving the driving means with a driving current obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage.
[0015]
  Claim2The described invention is claimed.1In the thread tension device of the described sewing machine,
  The vibration is applied to the yarn tensioner by the vibration applying means only when the tension applied to the yarn is smaller than a predetermined tension.
[0016]
  The reason why the influence of friction cannot be ignored when the movable part of the thread tensioner is driven is when the movable part is driven with a weak thrust by the driving means to set a low tension.
  Therefore,Claim2According to the described invention, vibration is added to the yarn tensioner only when the tension applied to the yarn is smaller than the predetermined tension, so that appropriate and rational tension setting control can be performed.
[0017]
  Claim3The described invention is claimed.1In the thread tension device of the described sewing machine,
  The magnitude of vibration applied to the yarn tensioner by the vibration applying means is increased as the tension applied to the yarn decreases.
[0018]
  The degree of the influence of friction on the driving of the movable part of the thread tension device becomes stronger as the set tension is lower.
  Therefore,Claim3According to the described invention, the magnitude (amplitude) of the vibration applied to the yarn tensioner is increased as the tension applied to the yarn is reduced, so that appropriate and rational tension setting control can be performed.
[0019]
  Claim4The described inventionIn the thread tension device of the sewing machine according to claim 1,
  Addition of vibration to the thread tensioner by the vibration applying means is performed only when the speed of the sewing machine is smaller than a predetermined speed.thingIt is characterized by.
[0020]
  When the sewing machine speed is high, the vibration of the sewing machine increases and the vibration of the thread tensioner also increases. Therefore, even when setting a low tension, the tension of the movable part of the thread tensioner is eliminated and the tension can be set accurately. .
  Therefore, the claims4According to the described invention, the above-described operational effects (1) to (1) produced by the invention of the first aspect are provided.5In addition, vibration is added to the thread tensioner only when the speed of the sewing machine is lower than the predetermined speed, so that appropriate and rational setting control of the tension can be performed.
[0021]
  Claim5The described inventionIn the thread tension device of the sewing machine according to claim 1,
  The magnitude of vibration applied to the thread tensioner by the vibration applying means is reduced as the sewing machine speed increases.thingIt is characterized by.
[0022]
  The degree of vibration of the sewing machine and the vibration (amplitude) of the thread tension device increases as the speed of the sewing machine increases.
  Therefore, the claims5According to the described invention, the above-described operational effects (1) to (1) produced by the invention of the first aspect are provided.5In addition, the magnitude of vibration applied to the thread tension device is reduced as the sewing machine speed increases, so that appropriate and rational tension setting control can be performed.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a thread tension device in a first embodiment of the present invention. In the present embodiment, the thread tension device has a basic configuration in which a voice coil motor (VCM) 111 of a direct acting actuator is attached to the thread tensioner 101 as a driving means. In the present invention, for example, when the thread tensioner 101 is driven by the voice coil motor 111 and the tension applied to the yarn is set by the thread tensioner, by applying vibration to the thread tensioner 101, the movable shaft 105 and The influence of the friction of the movable plate 103 is eliminated, and it is possible to set accurately even at a low tension.
[0026]
First, the overall configuration of the thread tension device will be described.
In the thread tension device, the thread tension device 101 has a hollow shaft 104 that is rotatably supported by a bearing case 107, and a pair of tension plates 102 and 103 are provided as tension applying portions on the distal end side of the hollow shaft 104. Provided. The outer dish 102 of the pair of dishes is a fixed dish fixed to the outer surface of the hollow shaft 104, and the inner dish 103 facing the outer dish 102 is a movable dish that is slidably assembled to the outer surface of the hollow shaft 104. It is. A male screw part 181 is formed on the outer periphery of the tip of the hollow shaft 104. A nut 182 as a condition plate adjusting means is screwed into the male screw part 181, and the fixing position of the fixing plate 102 is adjusted by the nut 182. The initial pressing force of the plate 102 and the movable plate 103 is adjusted.
[0027]
A torsion coil spring (thread take-up spring) 108 fitted on the outer surface of the hollow shaft 104 is inserted in the bearing case 107, and a thread hooking rod 109 facing the outer periphery of the fixed plate 102 is integrally formed at the tip of the coil spring 108. Is provided. Inside the hollow shaft 104, a movable shaft 105 is slidably inserted, and a contact piece 106 that is pushed by the tip of the movable shaft 105 is disposed. The contact piece 106 is provided integrally with the movable plate 103. It has been. The bearing base 107 is fixed by being fitted into an assembly hole of the sewing machine arm block 100.
[0028]
In contrast to this embodiment, the inner plate 103 may be a fixed plate and the outer plate 102 may be a movable plate. In this case, the contact piece 106 is provided integrally with the outer movable plate 102. Thus, the movable plate 102 may be pulled by the movable shaft 105 via the contact piece 106 by connecting the tip of the movable shaft 105 to the contact piece 106 by engagement or the like.
[0029]
The voice coil motor 111 is a low inertia DC linear motor, and is integrated with a cylindrical yoke 113 constituting the magnetic circuit 112, an outer pole 114 of a permanent magnet provided on the inner periphery of the end thereof, and a central portion of the cylindrical yoke 113. And a cylindrical movable coil 116 disposed between the central pole 115 and the outer pole 114. The movable coil 116 is provided with a coil winding 118 on the outer periphery of the compensating copper tube 117, and the movable shaft 105 is integrally attached to the central portion of the coil head 119 at the tip.
[0030]
A magnetic field formed between the movable coil 116 and the central pole (iron core) 115 by the outer pole (permanent magnet) 114 acts on the movable coil 116, and the coil winding 118 of the movable coil 116 in the magnetic field is applied to the movable coil 116. When a DC driving current is supplied from the power source, a thrust (pushing force in the direction of the thread tensioner or pulling force in the opposite direction) is generated in the movable coil 116 depending on the polarity of the driving current. Due to the thrust of the movable coil 116, the movable shaft 105 is driven to move forward or backward in the hollow shaft 104, and with the contact piece 106 via the contact piece 106 pressed against the movable shaft 105 in the hollow shaft 104. The integral movable plate 103 moves in the front-rear direction along the axial direction, the pressing force between the movable plate 103 and the fixed plate 102 is changed, and the tension applied to the yarn is set.
[0031]
That is, the gripping force for the thread passed between the fixed plate 102 and the movable plate 103 is changed in the yarn path between the spool and the balance that is fed from the thread spool (thread piece) of the sewing machine to the thread take-up spring, The yarn feed amount is restricted, and a desired tension is applied to the yarn. In the above, the voice coil motor is configured with the outer pole 114 as a permanent magnet and the central pole 115 as an iron core. However, the voice coil motor is configured with the outer pole 114 as an iron core and the central pole 115 as a permanent magnet. Also good.
[0032]
The voice coil motor 111 has characteristics that the inductance is small and the moving body is only the movable coil 116 and the inertia is small, so that the output response of the thrust to the input of the drive current is fast. Furthermore, it has a characteristic that linear thrust (pushing force / suction force) proportional to the drive current can be taken out, and the movable plate 103 can be driven with a linear movement amount proportional to the drive voltage (drive current).
[0033]
However, as described in the section of the prior art, the movable shaft 105 and the movable plate 103 that slide with respect to the hollow shaft 104 of the thread tensioner 101 generate friction with the inner surface and the outer surface of the hollow shaft 104, respectively. There is a problem that the influence of friction cannot be ignored at low tension when the pulling thrust is weak, and the sliding part is caught by frictional resistance, causing so-called stick-slip, and the tension cannot be set accurately.
[0034]
Therefore, in the present invention, when the low tension is set, in order to enable the movable shaft 105 and the movable plate 103 to move smoothly without being affected by the frictional resistance, a vibration applying means is installed in the thread tensioner 101 and driven. When the movable part (movable shaft 105, movable plate 103) of the thread tensioner is driven by the means, vibration is added to the thread tensioner 101.
[0035]
In the case of the present embodiment, since the voice coil motor 111 that operates by a direct current is used as the driving means of the thread tensioner 101, as shown in FIG. 2, as the power source of the voice coil motor (VCM) 111, By using the pulsating flow power source 120 that generates a pulsating flow that periodically changes the direct current, the vibration applying means of the yarn tensioner 101 is configured using the voice coil motor 111. As the pulsating power source, a power source that generates a current in which an alternating current is superimposed on a direct current can be used. As alternating current, various things, such as a sine wave, a rectangular wave, and a triangular wave, can be used.
[0036]
When the voice coil motor 111 is operated with such a pulsating drive current, a thrust force that pushes and pulls the movable shaft 105 while finely vibrating the movable coil 116 in the moving direction can be easily obtained. Since the movable plate 103 driven by the movable shaft 105 can be driven with slight vibration through the contact piece 106, the frictional resistance between the movable shaft 105 and the hollow shaft 104 of the movable plate 103 can be relaxed and almost eliminated. be able to. For this reason, even if it drives with a weak thrust, the movable shaft 105 and the movable plate 103 are not caught by frictional resistance, and move smoothly without causing stick-slip. Therefore, according to the present embodiment, even if the tension applied to the yarn is a low tension, the desired tension can be accurately set and applied.
[0037]
The application of vibration to the yarn tensioner 101 by the vibration applying means (in this example, voice coil motor + pulsating flow power supply) is performed when the tension P applied to the yarn is smaller than a predetermined tension P1, as shown in FIG. It is preferable to do only. This is because the influence of friction cannot be ignored when the movable shaft 105 and the movable plate 103 are moved when the tension applied to the yarn is low, that is, when the voice coil motor 111 is operated with a weak thrust. This is because the movable shaft 105 and the movable tray 103 are driven. When the tension applied to the yarn is high and the movable shaft 105 and the movable plate 103 are driven with a strong thrust, the movable shaft 105 and the movable plate 103 move smoothly without being affected by friction.
[0038]
The magnitude (amplitude) of the vibration applied to the thread tensioner by the vibration applying means is such that the degree of the influence of the frictional resistance on the movement of the movable shaft 105 and the movable dish 103 increases as the tension applied to the thread decreases. As shown in FIG. 3, it is preferable to increase the tension P as the tension P decreases, such that P2 or less (P2 <P1) is greater than P1 or less.
[0039]
As shown in FIG. 4, it is preferable that the vibration applying means add vibration only when the sewing machine speed S is lower than the predetermined speed S1, including when the sewing machine is stopped, as shown in FIG. . This is because when the sewing machine speed increases, the vibration of the sewing machine increases and the vibration of the thread tensioner 101 also increases, so that the influence of the friction of the movable shaft 105 and the movable plate 103 is alleviated even when a low tension is set. This is because the tension can be set accurately by smoothly moving.
[0040]
As shown in FIG. 4, the magnitude (amplitude) of vibration applied to the thread tensioner by the vibration application means is such that the higher the sewing machine speed S, the greater the vibration of the thread tensioner. Therefore, it is preferable to make it smaller.
[0041]
In order to change the magnitude of vibration applied to the thread tension device 101, the magnitude of the AC voltage Va to be superimposed on the drive current applied to the voice coil motor 111 by the power source 120 may be changed as shown in FIG. For example, if the alternating voltage Va is increased from Va1 to Va2, the amplitude can be increased from a1 to a2.
[0042]
FIG. 6 is a block diagram showing a control unit of a sewing machine provided with the thread tension device of the present embodiment. As shown in FIG. 6, the sewing machine control unit has a CPU 2, and for example, a sewing machine pedal 1, an operation panel 3, and a needle up / down position detector 7 are connected to the CPU 2, and signals from these units are input. The CPU 2 is connected to a sewing machine motor 5 via a motor driver 4 and a voice coil motor 8 (voice coil motor 111 in FIG. 1) via a VCM (voice coil motor) driver 9. A motor encoder 6 for detecting the rotation speed is connected, and signals of these respective parts are inputted. Then, the CPU 2 compares the input data of each part with the data set in the ROM 10 and the RAM 11, and the driving current passed through the voice coil motor 111 is changed to DC so that a desired yarn tension is set. If it is only direct current, the size of the direct current is determined, and if it is used for pulsating flow, the direct current and alternating current are determined. .
[0043]
An example of tension setting control in the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 7, when the tension setting control sequence starts, the CPU 2 reads the tension setting value Pa to be set (step ST1). The tension set value Pa is input by the operation panel 3, for example, and stored in the RAM 11. Next, it is determined whether or not the tension set value Pa is lower than the reference value P1 (step ST2), and when the set value Pa is not lower than the reference value P1, that is, when it is higher, the thread tensioner 101 is driven, that is, the movable shaft 105. Since the influence of the friction on the driving of the movable plate 103 is small, the voice coil motor 111 is operated by the driving current of the DC voltage Vd to drive the movable shaft 105, thereby moving the movable plate 103 and adjusting the tension Pa. Set. A tension of a desired set value Pa is applied to the thread passed through the gap between the movable plate 103 and the fixed plate 102.
[0044]
If the tension set value Pa is lower than the reference value P1 in step ST2, there is a frictional effect on the driving of the thread tensioner 101, and therefore whether or not the second reference value P2 is lower than the reference value P1. (Step ST4), and when the set value Pa is higher than the reference value P2, in order to eliminate the influence of friction, the voice coil motor 111 is operated with the drive current of the voltage Vd + Va1 on which the AC voltage Va1 is superimposed, The thread tension device is driven (step ST5), and the tension Pa is set.
[0045]
When the tension set value Pa is lower than the reference value P2 in step ST4, the influence of the frictional resistance is larger than the above, so that the voice coil is driven by the drive current of the voltage Vd + Va2 in which the AC voltage Va2 larger than Va1 is superimposed on the DC voltage Vd. The motor 111 is operated to drive the thread tensioner (step ST6), and the tension Pa is set.
[0046]
To further change the yarn tension, return to step ST1 from step ST3, ST4 or ST5, read the set value Pa for the newly set tension, and perform the following operations, and use the same method to apply a new tension to the yarn. What is necessary is just to set Pa.
[0047]
Another example of tension setting control in the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. The tension setting control shown in FIG. 7 is performed under the condition that the sewing machine speed is constant without changing, but this example is a control at the time of tension setting when the sewing machine speed is changed.
[0048]
In FIG. 8, when the tension setting control sequence starts, the CPU reads the tension setting value Pa to be set (step ST11), and then reads the sewing machine speed S detected by the motor encoder 6 (step ST12). Then, it is determined whether or not the sewing speed S is lower than the reference value S1 (step ST13). When the sewing speed S is not lower than the reference value S1, that is, when it is high, the thread tensioner 101 is driven by the vibration of the sewing machine. That is, since the influence of friction on the driving of the movable shaft 105 and the movable plate 103 is removed, the voice coil motor 111 is operated by the driving current of the DC voltage Vd to drive the thread tensioner 101 (the movable shaft 105 is driven). The movable plate 103 is moved) (step ST14), and the tension Pa is set. A tension of a desired set value Pa is applied to the thread passed through the gap between the movable plate 103 and the fixed plate 102.
[0049]
If the sewing speed S is lower than the reference value S1 in step ST13, it is further determined whether the sewing speed S is lower than the second reference value S2 lower than the reference value S1 (step ST15). If it is lower and higher than S2, the influence of friction cannot be eliminated much by the vibration of the sewing machine. Therefore, in order to eliminate the influence of friction, the voice coil motor 111 is operated with the drive current of the voltage Vd + Va1 on which the alternating voltage Va1 is superimposed. Then, the thread tension device is driven (step ST16), and the tension Pa is set.
[0050]
When the sewing machine speed S is lower than the reference value S2 in step ST15, the effect of eliminating the influence of friction by the vibration of the sewing machine can hardly be expected. Therefore, the voltage Vd + Va2 is obtained by superimposing the AC voltage Va2 larger than Va1 on the DC voltage Vd. The voice coil motor 111 is operated with the drive current to drive the thread tensioner (step ST17), and the tension Pa is set.
[0051]
When further changing the yarn tension, return to step ST11 from step ST14, ST15 or ST17, read the constant value Pa for the newly set tension, read the sewing speed S, and perform the following operations. A new tension Pa may be set.
[0052]
[Second Embodiment]
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a thread tension device in a second embodiment of the present invention. 9, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same members.
[0053]
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the thread tension device includes a coreless motor 301 that is a low inertia motor as a driving means for the thread tensioner 101 installed in the sewing machine arm block 100. Although the internal structure is omitted for simplicity of explanation, the coreless motor 301 includes a permanent magnet fixed in the casing and a rotatable armature provided corresponding to the permanent magnet and having no iron core. The armature rotates by passing a drive current through the armature winding, and the output shaft 302 provided at the center of the armature rotates. The coreless motor 301 has characteristics very similar to the voice coil motor (VCM) described above.
[0054]
The coreless motor 301 connects the link 303 attached to the output shaft 302 to the movable shaft 105 of the thread tensioner 101 by a joint 304, thereby converting the rotational motion of the output shaft 302 into a linear motion and transmitting it to the movable shaft 105. It is like that. As a result, as in the case of the voice coil motor (VCM), the coreless motor 301 operates to drive the movable portion of the thread tensioner 101, that is, the movable shaft 105 and the movable plate 103, and set a predetermined tension on the thread. It is like that.
[0055]
In addition, as a power transmission mechanism from the output shaft 302 of the coreless motor 301 to the movable shaft 105 of the thread tensioner 101, instead of the link 303 and the joint 304, another mechanism such as a pulley is used to rotate the output shaft 302. May be converted into a linear motion of the movable shaft 105.
[0056]
Also in the present embodiment, as in the first embodiment, by using a power source capable of generating a pulsating flow as a driving power source for the coreless motor 301, the vibration applying means of the yarn tensioner 101 is utilized using the coreless motor. Configured. Similarly, if a pulsating current is supplied from the pulsating power supply to the coreless motor 301 and the coreless motor is operated, a thrust that slightly vibrates is generated on the output shaft 302 of the coreless motor. The movable shaft 105 and the movable dish 103 can be driven while slightly vibrating. For this reason, even if it drives with a weak thrust, the movable shaft 105 and the movable pan 103 are not caught by frictional resistance, and move smoothly without causing stick-slip. Therefore, according to the present embodiment, even if the tension applied to the yarn is low, the tension can be accurately set and applied, and the same effect as in the first embodiment can be obtained. .
[0057]
[Third embodiment]
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a thread tension device in a third embodiment of the present invention. In FIG. 10, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same members. In the present embodiment, the thread tension device 101 of the thread tension device is configured as a suction type. The driving means of the thread tension device 101 is a voice coil motor 111.
[0058]
Among the pair of dishes arranged on the outer surface of the hollow shaft 104, the thread tension device 101 uses the inner dish 102 as a fixed dish and the outer dish 103 as a movable dish. The movable dish 103 is slidably attached to the outer surface of the hollow shaft 104 of the thread tensioner 101, and is provided with a detent 130 and a movable dish 103 at an inner position of a nut 182 screwed into a screw part 181 at the tip of the hollow shaft 104. Between them, a compression coil spring 132 fitted on the outer surface of the hollow shaft 104 is attached. The distal end of the movable shaft 105 slidably inserted into the hollow shaft 104 is engaged with the rotation stopper 130.
[0059]
When a drive current is passed through the movable coil 116 of the voice coil motor 111 to generate a thrust in the suction direction and the movable shaft 105 is pulled toward the motor 111, the coil spring 132 engaged with the detent 130 is compressed, and the movable dish 103 is pressed against the fixed plate 102, and tension is applied to the thread inserted therebetween. When the polarity of the drive current flowing through the movable coil 116 is reversed, the movable coil 116 presses the movable shaft 105, thereby the coil spring 132 spreads and the pressing of the movable plate 103 is loosened, and the tension applied to the yarn is reduced. When driven, the tension is released.
[0060]
Even in such a suction type thread tension device, when the low tension is set, the friction between the movable shaft 105, the movable plate 103 and the hollow shaft 104 of the thread tension device 101 cannot be ignored, and stick slip occurs. The tension cannot be set correctly. Therefore, in the present embodiment as well, in the same way as in the first embodiment, by using a pulsating current power source as a driving power source for the voice coil motor 111, the vibration of the yarn tensioner 101 is applied using the voice coil motor. Configured means. Similarly, a pulsating current is supplied to the movable coil 116 from the pulsating flow power supply to operate it, thereby generating a thrust that slightly vibrates in the movable coil 116, and the movable shaft 105 and the movable plate 103 of the thread tensioner 101. Can be driven with slight vibration. Therefore, as in the first embodiment, even when driven with a weak thrust, the movable shaft 105 and the movable plate 103 do not get caught by frictional resistance and move smoothly without causing stick-slip. The same effects can be obtained, such as being able to set and give correctly.
[0061]
[Fourth embodiment]
FIG. 11 is a perspective view showing a thread tension device according to a fourth embodiment of the present invention. 11, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same members.
[0062]
In the present embodiment, the thread tension device connects the movable shaft 105 of the thread tension device 101 and the voice coil motor 111 with a link mechanism 171 interposed therebetween. The link mechanism 171 is housed in a sewing machine arm (not shown), and the voice coil motor 111 is fixed to the back surface of the sewing machine arm opposite to the thread tensioner 101 by a bracket 161.
[0063]
The link mechanism 171 includes a vertical swing arm 174, a horizontal rod 172 attached to the upper end of the arm 174 via a joint 173, and a horizontal direction attached to the lower end of the arm 174 via a joint 178. The arm 174 is pivotally supported at a position near the lower end by a support shaft 175 with respect to a bracket 176 fixed to the sewing machine arm block. The rod 172 is fixed to the head 119 of the movable coil 116 of the voice coil motor 111, the rod 177 is connected to the movable shaft 105 of the thread tensioner 101, and a flange 180 is provided at the tip of the rod 177. A compression coil spring 179 is inserted between the flange 180 and the end surface of the bearing sleeve 107 of the thread tensioner 101 to return the movable shaft 105 by the frictional force of the link mechanism 171. The coil spring 179 is thread tension. It is fitted on the outer surface of the hollow shaft 104 of the vessel 101.
[0064]
When a drive current is passed through the movable coil 116 of the voice coil motor 111 to generate a thrust in the movable coil, the rod 172 is driven, and the rod 172 moves in the direction of the voice coil motor 111 or vice versa. Moves the arm 174 counterclockwise or clockwise about the support shaft 175, and the arm 174 moves the rod 177 in the direction of the thread tensioner 101 or in the opposite direction. 105 advances and retreats in the hollow shaft 104 to drive the movable plate 103, and the pressing force between the movable plate 103 and the fixed plate 102 is controlled.
[0065]
In this thread tension device, the movement amount of the rod 177 connected to the movable shaft 105 is set as compared with the movement amount of the rod 172 connected to the movable coil 116, with the swing center of the arm 174 of the link mechanism 171 being closer to the lower end. Since it is made small, the thrust of the movable coil 116 can be amplified and transmitted to the movable shaft 105. For this reason, it is possible to adjust the pressing force of the movable plate 103 and the fixed plate 102 by pushing and pulling the movable shaft 105 with a large thrust, and it is possible to apply a high tension to the yarn.
[0066]
Even in such a thrust amplification type thread tension device, the friction between the movable shaft 105, the movable tray 103 and the hollow shaft 104 of the thread tension device 101 cannot be ignored when the low tension is set. Stick slip occurs and the tension cannot be set accurately. In this embodiment as well, the vibration applying means of the yarn tensioner 101 is configured using a voice coil motor, and a pulsating current is supplied from the pulsating power supply to the movable coil 116 as in the previous embodiments. By generating a thrust that slightly vibrates, the movable shaft 105 and the movable tray 103 of the thread tensioner 101 are driven while being slightly vibrated. Thereby, even if driven with a weak thrust, the movable shaft 105 and the movable plate 103 are not caught by frictional resistance, and can smoothly move without causing stick slip, and the tension can be accurately set and applied. The same effect is produced.
[0067]
[Fifth embodiment]
A thread tension device in a fifth embodiment of the present invention is shown in FIG. In FIG. 12, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same members.
[0068]
As shown in FIG. 12, in the present embodiment, the thread tension device 101 of the thread tension device includes a spinning wheel 401 that is rotatably mounted at a position near the tip of the outer surface of the hollow shaft 104. This spinning wheel 401 is composed of two narrow strips with a plurality of intervals extending in a swivel shape from the center to the outside so as to form a plate surface, and curved at the ends, and the two plates are back to back. The outer peripheral edge portion where the outer tray portion and the inner tray portion of the spinning wheel 401 intersect with each other forms a groove for winding the yarn once.
[0069]
The friction plates 402 and 403 made of felt are brought into contact with the inner surface of the outer plate portion and the inner plate portion of the spinning wheel 401, respectively, and brake plates 404 and 405 which are braking members for braking the rotation of the spinning wheel 401 are arranged on the outer sides thereof. It is arranged. The outer brake plate 404 is fixed to the outer surface of the hollow shaft 104, and the inner brake plate 405 is slidably attached to the outer surface of the hollow shaft 104. A contact piece 406 pushed by the movable shaft 105 is disposed inside the hollow shaft 104, and the contact piece 406 is provided integrally with the movable brake plate 405.
[0070]
When a driving current is passed through the movable coil 116 of the voice coil motor 111 to generate a thrust and the movable shaft 105 attached to the movable coil is moved in the hollow shaft 104, the movable brake plate 405 is brought into contact with the contact piece 406 by the movable shaft 105. As a result, the pressing force between the movable brake plate 405 and the fixed brake plate 404 changes, and the braking force against the rotation of the spinning wheel 401 by the friction plates 402 and 403 on the inside can be changed. Therefore, tension is applied to the yarn traveling while the spinning wheel 401 is rotated by being wound around the spinning wheel 401 in the middle of the yarn path, and tension applied by changing the braking force of the spinning wheel 401. Can be changed.
[0071]
Contrary to this embodiment, the inner brake plate 405 may be a fixed brake plate and the outer brake plate 404 may be a movable brake plate. In this case, the contact piece 406 is an outer movable brake plate. 404 may be provided integrally with the contact piece 406 by connecting the tip of the movable shaft 105 by engagement or the like so that the movable shaft 105 can be pulled through the contact piece 406.
[0072]
Even in such a spinning wheel type thread tension device, when the low tension is set, the friction between the movable shaft 105, the movable brake plate 405 and the like of the thread tension device 101 and the hollow shaft 104 cannot be ignored, and stick slip occurs. The tension cannot be set accurately. Therefore, in the present embodiment as well, the pulsating power source is used as the driving power source of the voice coil motor 111, and the vibration applying means of the thread tension device 101 is configured by using the voice coil motor. By supplying a pulsating drive current from the power source to the movable coil 116 and operating it, a thrust that slightly vibrates is generated in the movable coil 116, and the movable shaft 105 and the movable brake plate 405 of the thread tensioner 101 are slightly vibrated. Drive while driving. Therefore, even when driven with a weak thrust, the movable shaft 105, the movable brake plate 405, etc. are not caught by frictional resistance and move smoothly without causing stick-slip, and the tension can be accurately set and applied. The same effects as the first embodiment are achieved.
[0073]
[Sixth embodiment]
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a thread tension device according to a sixth embodiment of the present invention. 13, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same members.
[0074]
In the present embodiment, the thread tension device itself is the same as that of the first embodiment, and includes a thread tension device 101 and a voice coil motor 111. However, the voice coil motor 111 is operated with a DC driving current in accordance with the original driving method.
[0075]
The present embodiment is greatly characterized in that a piezoelectric element vibrator 200 is provided as a vibration applying means in order to apply vibration to the thread tension device 101. The piezoelectric element vibrator (actuator) 200 is attached by inserting a lower portion into a concave fitting portion 202 provided in the sewing machine arm block 100 and is attached to the outer surface of the bearing sleeve 107 of the thread tension device 101 at a position near the voice coil motor 111. Abutment is arranged.
[0076]
Piezoelectric elements are called piezo elements, and piezoelectric element vibrators include bimorph types in which a piezoelectric plate is bonded through a thin metal plate and stack types in which a large number of piezoelectric plates are stacked. A stack type having advantages such as good displacement stability and high energy conversion efficiency is preferable.
[0077]
An example of a stack-type element structure is that a plurality of uniform layers in which piezoelectric ceramic layers (piezoelectric plates) and internal electrode layers are alternately stacked are stacked, and piezoelectric ceramic layers and internal electrode layers alternately above and below Two overlapping non-uniform layers are stacked, and a protective layer of only a piezoelectric ceramic layer is stacked one above the other. When a vibration voltage (for example, ± 150 V or less) is applied to a lead wire in contact with the internal electrode layer through an external electrode and driven, the piezoelectric element expands and contracts in the stacking direction with high followability to the vibration voltage.
[0078]
According to the present embodiment, at the time of setting a low tension, the voice coil motor 111 is operated with a DC drive current having no AC component instead of a pulsating current to drive the thread tension device 101 and at the same time, the piezoelectric element vibrator 200. Is driven by an oscillating voltage to apply vibration to the thread tensioner 101. As a result, vibration in a direction perpendicular to the advancing / retreating direction of the movable shaft 105 is applied to the thread tensioner 101, and the movable shaft 105 and the movable plate 103 are driven while being slightly vibrated. Therefore, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
[0079]
Note that FIG. 13 is configured such that the direction in which the piezoelectric element vibrator 200 applies vibration is orthogonal to the advance / retreat direction of the movable shaft 105, but the vibration is generated in a direction parallel to the advance / retreat direction of the movable shaft 105. Even if it adds, it is the same effect by the wraparound of a vibration.
[0080]
[Seventh embodiment]
In the sixth embodiment, the case where the piezoelectric element vibrator 200 is applied as a vibration applying unit at the time of setting a low tension and the yarn tensioning device including the voice coil motor 111 as a driving unit of the thread tensioner 101 is shown. However, the present invention can also be applied to a thread tension device provided with a coreless motor 301 as shown in FIG. 9 (of course, in this case, the coreless motor 301 is not a pulsating current but a direct current having no AC component). Operate with drive current). A piezoelectric element vibrator can also be applied to a solenoid-type thread tension device that uses an electromagnet as a driving means (the DC current supplied to the electromagnet is not a pulsating current but a DC having no AC component). A thread tension device using an air cylinder is also known as a thread tension device driving means. However, when a low tension is set by driving the thread tension device with an air cylinder, the thread tension device is a vibration applying means for the thread tension device. A piezoelectric element vibrator can be used.
[0081]
Furthermore, as shown in FIG. 14 showing the seventh embodiment, the piezoelectric element vibrator 200 can also be applied to a thread tension device that manually sets tension. In the present embodiment, the thread tension device does not have a driving means using the electromagnetic force or the like of the thread tension device 101, but manually drives the movable plate 103 to control the tension applied to the yarn. Yes.
[0082]
The thread tensioner 101 includes an inner dish 102 as a fixed dish and an outer dish 103 as a movable dish among a pair of dishes arranged on the outer surface of the hollow shaft 104, and the movable dish 103 corresponds to the thread tensioner 101. The outer surface of the hollow shaft 104 is slidably attached to the outer surface of the hollow shaft 104 and is screwed into the screw portion 181 at the distal end of the hollow shaft 104 between the rotation stopper 130 at the inner position of the nut 182 and the movable plate 103. A compression coil spring 132 that is fitted on is attached.
[0083]
In this thread tension device, a person manually turns the nut 182 and pushes it in the direction of the movable plate 103, thereby compressing the coil spring 132 engaged with the detent 130 and pressing the movable plate 103 against the fixed plate 102. As a result, a tension according to the pressing force is applied to the thread inserted between the movable plate 103 and the fixed plate 102. When the nut is rotated in the reverse direction and loosened, the compression force of the coil spring 132 is reduced, the pressing of the movable plate 103 is weakened, and the tension applied to the yarn is reduced. Further rotation releases the tension.
[0084]
Even in such a manual adjustment type thread tension device, when the tension is set at a low tension, the friction between the movable plate 103 of the thread tension device 101 and the hollow shaft 104 cannot be ignored, and stick slip occurs, and the tension is reduced. It happens that it cannot be set correctly. Therefore, also in the present embodiment, the piezoelectric element vibrator 200 is attached to the recessed fitting portion 202 provided in the sewing machine arm block 100 and disposed in contact with the outer surface of the bearing case 107 of the thread tension device 101.
[0085]
When setting the low tension, the nut 182 is manually turned to move the movable plate 103, and when the tension to be applied to the yarn is set, the piezoelectric element vibrator 200 is driven by the vibration voltage to move the yarn tensioner 101. A vibration in a direction orthogonal to the moving direction of the plate 103 is applied. Thereby, the accurate setting of the low tension which eliminates the influence of friction can be performed, and the same effect as the first embodiment can be obtained. In this case as well, the direction in which vibration is applied by the piezoelectric element vibrator 200 is not limited to the direction shown in FIG. 14, and the vibration may be applied in a direction orthogonal to the direction in FIG.
[0086]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) By applying vibration to the thread tensioner, the frictional resistance of the movable part (movable shaft, movable pan) can be relaxed, and the movable part can be smoothly driven without stick-slip, and the tension is low. The desired tension can be accurately set and applied to the yarn.
(2) Even during high-speed operation of the sewing machine, the same tension as that set when the sewing machine is stopped can be obtained, and the same stable seam can be obtained at all stages of sewing start, during sewing, and at the end of sewing.
(3) The same effect can be obtained by setting the tension while applying vibration to the thread tensioner by manually driving the movable part (movable plate) of the thread tensioner and setting the tension. Obtainable.
(4) Advantages of installing thread tension devices at a plurality of locations on the yarn path so that the tension applied by each thread tension device can be made smaller than the arithmetic average value when applied by only one thread tension device. The tension is shared and appliedTo letCan be used. As a result, the drive means (actuator) of the thread tension device in each thread tension device can be made smaller, and the drive means in each thread tension device can be individually operated so that the tension device can be used for tension setting when sewing. It can also be used to control the remaining length after thread trimming by changing the tension during thread trimming.
(5) It is possible to easily obtain thrust for pushing and pulling the movable part of the thread tensioner while slightly vibrating the drive means, and to make the entire thread tension device including the vibration applying means small and inexpensive. it can. Furthermore, there is an advantage that the magnitude (amplitude) of vibration applied to the thread tension device can be easily changed by changing the amplitude of the alternating current component of the pulsating flow.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a thread tension device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a means for applying vibration to a thread tensioner of the thread tension device of FIG. 1; FIG.
3 is an explanatory view conceptually showing the presence / absence of addition of vibration to the thread tensioner of the thread tension device of FIG. 1 and the relationship between the magnitude of vibration and the applied tension.
4 is an explanatory diagram conceptually showing the presence / absence of addition of vibration to the thread tensioner of the thread tension device of FIG. 1 and the relationship between the magnitude of vibration and the speed of the sewing machine.
5 is an explanatory diagram showing that the amplitude of vibration to be applied is changed by changing the AC voltage of the pulsating power supply of the vibration applying means of FIG. 2;
6 is a block diagram showing a control unit of a sewing machine provided with the thread tension device of FIG. 1. FIG.
7 is a flowchart showing tension setting control in the thread tension device of FIG. 1; FIG.
FIG. 8 is a flowchart showing another example of tension setting control in the thread tension device of FIG. 1;
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a thread tension device in a second embodiment.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a thread tension device in a third embodiment.
FIG. 11 is a perspective view showing a thread tension device in a fourth embodiment.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a thread tension device in a fifth embodiment.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a thread tension device in a sixth embodiment.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a thread tension device in a seventh embodiment.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of an applied voltage-tension characteristic of a thread tension device using a voice coil motor.
FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating the applied voltage-tension characteristic of FIG. 15 with respect to the time axis.
[Explanation of symbols]
2 CPU
6 Motor encoder
8 Voice coil motor
9 VCM driver
101 Thread tensioner
102 Fixed plate
103 Movable dish
104 hollow shaft
105 Movable axis
111 Voice coil motor
116 Moving coil
120 Pulsed power supply

Claims

A thread tensioner capable of changing the tension applied to the thread of the sewing machine;
Driving means connected to the thread tensioner and operated by a driving current to control the applied tension;
Vibration applying means for applying a constant amplitude vibration to the yarn tensioner based on a tension setting value by periodically changing a driving current for operating the driving means ,
The thread tension device for a sewing machine, wherein the vibration applying means sets the tension by driving the driving means with a driving current in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage .

The addition of vibration to the thread tension unit by the vibration applying means, the thread tension device of a sewing machine according to claim 1, wherein the tension applied to the yarn and performing only if less than a predetermined tension.

Wherein the magnitude of the vibration applied to the thread tension unit by the vibration applying means, the thread tension device of a sewing machine according to claim 1, wherein the increase in accordance with tension applied to the yarn is reduced.

2. The thread tension device for a sewing machine according to claim 1, wherein the vibration is applied to the thread tensioner by the vibration applying means only when the speed of the sewing machine is lower than a predetermined speed.

2. The thread tension device for a sewing machine according to claim 1, wherein the magnitude of vibration applied to the thread tension device by the vibration applying means is reduced as the speed of the sewing machine increases.