JP7316070B2 - ミシン - Google Patents

Description

本発明は、ミシンに関する。

ミシンに係る技術分野において、特許文献１に開示されているような、上糸張力調整装置及び下糸張力調整装置を備えるミシンが知られている。

特許第４９１９３３２号公報

下糸の張力を検出することできれば、下糸の張力の検出データに基づいて、下糸の張力を高精度に調整することができる。しかし、下糸の張力を検出するセンサをミシンに設置することは困難である。

本発明の態様は、下糸の張力を取得することを目的とする。

本発明の態様に従えば、針棒に保持され、上糸を保持して往復移動する縫い針と、ボビンケースに収容され下糸が巻かれたボビンを保持し、前記縫い針と協働して縫い目を形成する釜と、前記ボビンの回転速度を検出する回転センサと、演算装置と、を備え、前記演算装置は、縫い速度を算出する縫い速度算出部と、前記縫い速度と前記ボビンの回転速度とに基づいて、前記ボビンに巻かれている下糸の量を推測する下糸量推測部と、前記下糸量推測部により推測された前記下糸の量に基づいて、前記下糸の張力を算出する下糸張力算出部と、を有する、ミシンが提供される。

本発明の態様によれば、下糸の張力を取得することができる。

図１は、第１実施形態に係るミシンを模式的に示す斜視図である。 図２は、第１実施形態に係るボビン及びボビンケースを示す分解斜視図である。 図３は、第１実施形態に係るボビン、ボビンケース、及び磁力部材を示す斜視図である。 図４は、第１実施形態に係る下糸張力調整装置の第１例を示す模式図である。 図５は、第１実施形態に係る下糸張力調整装置の第２例を示す模式図である。 図６は、第１実施形態に係るミシンを示す機能ブロック図である。 図７は、第１実施形態に係る下糸の最大径とボビンの回転速度との関係を説明するための模式図である。 図８は、第１実施形態に係るミシンの制御方法を示すフローチャートである。 図９は、第１実施形態に係る縫い目を示す模式図である。 図１０は、第１実施形態に係る縫い目を示す模式図である。 図１１は、第１実施形態に係るコンピュータシステムを示すブロック図である。 図１２は、第２実施形態に係るミシンを模式的に示す斜視図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

［第１実施形態］
第１実施形態について説明する。本実施形態においては、ミシン１に規定されたローカル座標系に基づいて各部の位置関係について説明する。ローカル座標系は、ＸＹＺ直交座標系により規定される。所定面内のＸ軸と平行な方向をＸ軸方向とする。Ｘ軸と直交する所定面内のＹ軸と平行な方向をＹ軸方向とする。所定面と直交するＺ軸と平行な方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸を中心とする回転方向をθＸ方向とする。所定面は水平面と平行である。Ｚ軸方向は上下方向である。＋Ｚ方向は上方向であり－Ｚ方向は下方向である。なお、所定面が水平面に対して傾斜してもよい。

＜ミシン＞
図１は、本実施形態に係るミシン１の一例を模式的に示す斜視図である。図１に示すように、ミシン１は、ミシン本体１０と、上糸供給装置２０と、下糸供給装置３０と、モータ５０と、コンピュータシステム１００とを備える。コンピュータシステム１００は、演算装置７０及び制御装置８０を含む。ミシン１は、上糸供給装置２０から供給される上糸３と下糸供給装置３０から供給される下糸４とによって縫製対象物２を縫製する。上糸３及び下糸４により、縫製対象物２に縫い目５が形成される。

縫製対象物２として、布又は皮が例示される。

ミシン本体１０は、ミシンヘッド１１と、針板１２と、押え部材１３とを有する。

ミシンヘッド１１は、押え部材１３、上糸供給装置２０、及びモータ５０を支持する。

針板１２は、縫製対象物２の裏面を下方から支持する。針板１２には、縫製対象物２を＋Ｙ方向へ移動させるための送り歯（不図示）が設けられる。

押え部材１３は、縫製対象物２を上方から押さえる。押え部材１３は、ミシンヘッド１１に支持される。押え部材１３は、針板１２の上方に配置され、縫製対象物２の表面と接触する。押え部材１３は、針板１２との間で縫製対象物２を保持する。

上糸供給装置２０は、縫い針２１と、針棒２２と、天秤２３と、上糸張力調整装置２４と、プーリ２５とを有する。縫い針２１、針棒２２、天秤２３、上糸張力調整装置２４、及びプーリ２５のそれぞれは、上糸３が通過する経路に配置される。

針棒２２は、縫い針２１を保持してＺ軸方向に往復移動する。針棒２２は、縫い針２１とＺ軸とが平行になるように縫い針２１を保持する。針棒２２は、ミシンヘッド１１に支持される。針棒２２は、針板１２の上方に配置され、縫製対象物２の表面と対向可能である。

縫い針２１に上糸３が掛けられる。縫い針２１は、上糸３が通過する糸通し孔を有する。縫い針２１は、糸通し孔の内面で上糸３を保持する。縫い針２１は、針棒２２に保持され、上糸３を保持してＺ軸方向に往復移動する。針棒２２がＺ軸方向に往復移動することにより、縫い針２１は、上糸３を保持した状態でＺ軸方向に往復移動する。

天秤２３は、縫い針２１に上糸３を供給する。天秤２３は、ミシンヘッド１１に支持される。天秤２３は、上糸３が通過する天秤孔を有する。天秤２３は、天秤孔の内面で上糸３を保持する。天秤２３は、針棒２２に連動して、上糸３を保持した状態でＺ軸方向に往復移動する。天秤２３は、Ｚ軸方向に往復移動することで、上糸３を繰り出したり引き上げたりする。

上糸張力調整装置２４は、上糸３の張力を調整する。上糸張力調整装置２４は、上糸３に張力を付与する上糸調子器を含む。上糸張力調整装置２４は、ミシンヘッド１１に支持される。上糸供給源から上糸張力調整装置２４に上糸３が供給される。上糸３が通過する経路において、縫い針２１よりも上糸供給源に近い上流側に天秤２３が配置され、天秤２３よりも上流側に上糸張力調整装置２４が配置される。上糸張力調整装置２４は、天秤２３を介して縫い針２１に供給される上糸３の張力を調整する。

プーリ２５は、縫い針２１に供給される上糸３の移動に併せて回転する。

下糸供給装置３０は、釜３１と、ボビンケース４１と、ボビン３６と、下糸張力調整装置４０とを有する。

釜３１は、ボビンケース４１に収容されたボビン３６を保持する。釜３１は、針板１２の下方に配置される。釜３１から下糸４が供給される。

下糸張力調整装置４０は、ボビンケース４１を介してボビン３６に磁力を与える磁力部材４６と、ボビン３６に与える磁力を変更する磁力変更部４８とを有する。下糸張力調整装置４０は、ボビン３６に与える磁力を変更することによって、下糸４の張力を調整する。

モータ５０は、針棒２２を往復移動させ、天秤２３を往復移動させ、送り歯を往復移動させ、釜３１を回動させる動力を発生する。モータ５０は、ミシンヘッド１１に支持されるステータと、ステータに回転可能に支持されるロータとを有する。ロータが回転することにより、モータ５０は動力を発生する。モータ５０で発生した動力は、動力伝達機構（不図示）を介して、針棒２２、天秤２３、送り歯、及び釜３１のそれぞれに伝達される。針棒２２と天秤２３と送り歯と釜３１とは連動する。モータ５０で発生した動力が針棒２２に伝達されることにより、針棒２２及び針棒２２に保持されている縫い針２１は、Ｚ軸方向に往復移動する。モータ５０で発生した動力が天秤２３に伝達されることにより、天秤２３は、針棒２２に連動してＺ軸方向に往復移動する。モータ５０で発生した動力が送り歯に伝達されることにより、送り歯は、針棒２２及び天秤２３に連動してＹ軸方向に往復移動する。モータ５０で発生した動力が釜３１に伝達されることにより、釜３１は、針棒２２及び天秤２３に連動してθＸ方向に回動する。ミシン１は、針棒２２に保持されている縫い針２１と釜３１との協働により縫製対象物２を縫製する。

以下の説明においては、ロータが回転することを、モータ５０が回転する、という。縫い針２１は、モータ５０の回転により往復移動する。天秤２３は、モータ５０の回転により縫い針２１に連動して往復移動する。送り歯は、モータ５０の回転により縫い針２１に連動して往復移動する。釜３１は、モータ５０の回転により縫い針２１及び天秤２３に連動して回動する。

上糸供給源から供給されプーリ２５に掛けられた上糸３は、上糸張力調整装置２４に掛けられた後、天秤２３を経由して、縫い針２１に掛けられる。針板１２は、針棒２２及び針棒２２に保持されている縫い針２１と対向する。針板１２は、縫い針２１の直下の縫製位置において縫製対象物２を支持する。縫製位置において縫製対象物２の縫製処理が実行される。

針板１２は、縫い針２１が通過可能な針孔を有する。モータ５０が回転し、針棒２２が下降すると、針棒２２に保持されている縫い針２１が縫製対象物２を貫通し、針板１２に設けられている針孔を通過する。縫い針２１が針板１２の針孔を通過すると、縫い針２１に掛けられている上糸３に釜３１から供給された下糸４が掛けられる。上糸３に下糸４が掛けられた状態で、縫い針２１が上昇して、縫製対象物２から退去する。縫い針２１が縫製対象物２を貫通しているとき、縫製対象物２は停止する。縫い針２１が縫製対象物２から退去したとき、縫製対象物２は送り歯により＋Ｙ方向に移動する。ミシン１は、縫製対象物２の＋Ｙ方向の移動と停止とを繰り返しながら縫い針２１を往復移動させて、縫製対象物２に縫い目５を形成する。縫製対象物２に形成された縫い目５は、Ｙ軸方向に延在する。

ミシン１は、センサシステム６０を備える。センサシステム６０は、上糸３の消費量を検出する上糸消費量センサ６１と、上糸３の張力を検出する上糸張力センサ６２と、縫製対象物２の移動量を検出する移動量センサ６３と、縫製対象物２の厚みを検出する厚みセンサ６４と、ボビン３６の回転速度を検出する回転センサ６５とを有する。

上糸消費量センサ６１は、縫い目５の形成のために消費される上糸３の消費量を検出する。上糸消費量センサ６１として、プーリ２５の回転数を検出するエンコーダが例示される。プーリ２５は、縫い針２１に供給される上糸３の移動に併せて回転する。上糸消費量センサ６１は、プーリ２５の回転数を検出することにより、上糸３の消費量を検出する。なお、上糸消費量センサ６１は、上糸３の消費量を検出することができればよく、エンコーダに限定されない。

上糸張力センサ６２は、縫い針２１に掛けられる上糸３の張力を検出する。上糸張力センサ６２として、歪ゲージ又は圧電素子が例示される。上糸張力センサ６２は、上糸３が通過する経路において、天秤２３と縫い針２１との間に配置される。上糸張力センサ６２は、天秤２３と縫い針２１との間において上糸３の張力を検出する。なお、上糸張力センサ６２は、上糸３の張力を検出することができればよく、歪みゲージ又は圧電素子に限定されない。

移動量センサ６３は、縫製処理において送り歯により＋Ｙ方向に移動される縫製対象物２の移動距離を示す移動量を検出する。移動量センサ６３として、針板１２の下方に配置される光学センサが例示される。移動量センサ６３は、針板１２の一部に設けられた透過窓を介して、針板１２の上方を移動する縫製対象物２に検出光を照射する。移動量センサ６３は、縫製対象物２に照射され、縫製対象物２で反射した検出光を受光することによって、縫製対象物２の移動量を検出する。なお、移動量センサ６３は、縫製対象物２の移動量を検出することができればよく、光学センサに限定されない。

厚みセンサ６４は、縫製処理される縫製対象物２の厚みを検出する。厚みセンサ６４として、Ｚ軸方向における押え部材１３の位置を検出する位置センサが例示される。縫製処理において、縫製対象物２は、針板１２と押え部材１３との間に挟まれる。縫製対象物２の厚みが厚い場合、押え部材１３は＋Ｚ方向に変位する。縫製対象物２の厚みが薄い場合、押え部材１３は－Ｚ方向に変位する。厚みセンサ６４は、針板１２との間で縫製対象物２を挟む押え部材１３の位置を検出することによって、縫製対象物２の厚みを検出する。なお、厚みセンサ６４は、縫製対象物２の厚みを検出することができればよく、位置センサに限定されない。

回転センサ６５は、縫製処理において回転するボビン３６の単位時間当たりの回転数を示す回転速度を検出する。回転センサ６５として、針板１２の下方に配置される光学センサが例示される。回転センサ６５は、ボビン３６の少なくとも一部に検出光を照射する。回転センサ６５は、ボビン３６に照射され、ボビン３６で反射した検出光を受光することによって、ボビン３６の回転速度を検出する。なお、回転センサ６５は、ボビン３６の回転速度を検出することができればよく、光学センサに限定されない。

＜下糸供給装置＞
次に、下糸供給装置３０について説明する。図１には、下糸供給装置３０の分解斜視図が示されている。図２は、本実施形態に係るボビン３６及びボビンケース４１の一例を示す分解斜視図である。図３は、本実施形態に係るボビン３６、ボビンケース４１、及び磁力部材４６の一例を示す斜視図である。

釜３１は、ボビンケース４１及びボビンケース４１に収容されたボビン３６を保持する。ボビン３６に下糸４が巻かれる。釜３１は、縫い針２１と協働して縫い目５を形成する。本実施形態において、釜３１は、全回転釜である。釜３１は、外釜３２と、内釜３３と、回り止め部材３４とを有する。

外釜３２は、針板１２の下方に配置される。外釜３２の位置は固定される。外釜３２は、－Ｘ方向に開口する外釜口を有する。内釜３３は、外釜口を介して外釜３２の内部に挿入される。外釜３２は、外釜３２よりも＋Ｘ方向に設けられた釜軸に固定される。釜軸が回転することにより、外釜３２は、θＸ方向に回動する。

外釜３２は、縫い針２１から上糸３のループをすくい取る剣先を有する。外釜３２の剣先ですくい取られた上糸３のループとボビン３６から供給される下糸４とが絡むことによって、縫い目５が形成される。

内釜３３は、外釜３２の内部に配置される。内釜３３は、－Ｘ方向に開口する内釜口を有する。ボビン３６及びボビンケース４１は、内釜口を介して内釜３３の内部に挿入される。内釜３３は、ボビン３６及びボビンケース４１を支持する支軸３３２を有する。支軸３３２は、非磁性である。内釜３３の内部に挿入されたボビン３６及びボビンケース４１は、支軸３３２に支持される。

回り止め部材３４は、Ｙ軸方向に延伸する部材である。回り止め部材３４の－Ｙ側の端部は、例えばミシンヘッド１１の下部に固定される。回り止め部材３４の＋Ｙ側の端部に凸部３４１が設けられる。凸部３４１は、＋Ｚ方向に突出する。

内釜３３は、凹部３３１を有する。凹部３３１は、内釜３３の上部に設けられる。回り止め部材３４の凸部３４１は、内釜３３の凹部３３１に嵌る。凸部３４１が凹部３３１に嵌ることにより、内釜３３の回動が阻止される。回り止め部材３４により、外釜３２が回動しても、内釜３３は回動しない。

ボビン３６は、釜３１への下糸供給源である。図１及び図２に示すように、ボビン３６は、円筒部３７と、釜側フランジ部３８と、正面側フランジ部３９とを有する。

釜側フランジ部３８は、円筒部３７の＋Ｘ側の端部に接続される。正面側フランジ部３９は、円筒部３７の－Ｘ側の端部に接続される。下糸４は、釜側フランジ部３８と正面側フランジ部３９との間において円筒部３７に巻かれる。ボビン３６は、θＸ方向に回転することによって、下糸４を巻き出す。

正面側フランジ部３９は、磁性を有する。すなわち、正面側フランジ部３９は、磁性材料で形成されている。円筒部３７及び釜側フランジ部３８は、磁性を有してもよいし磁性を有しなくてもよい。

下糸張力調整装置４０は、ボビンケース４１と、ボビンケース４１を介してボビン３６に磁力を与える磁力部材４６と、磁力部材４６を支持する磁力部材支持部４７と、ボビン３６に与える磁力を変更する磁力変更部４８とを有する。下糸張力調整装置４０は、ボビンケース４１を介してボビン３６に与える磁力を変更することによって、下糸４の張力を調整する。

ボビンケース４１は、下糸４が巻かれたボビン３６を収容する。ボビンケース４１は、非磁性のカバー部４２を有する。カバー部４２は、ボビン３６の正面側フランジ部３９と対向する正面側部分４３と、ボビン３６の周囲に配置される側壁部分４４とを有する。

正面側部分４３は、＋Ｘ側に突出する軸円筒部４３１を有する。軸円筒部４３１は、ボビン３６の円筒部３７に挿入される。また、軸円筒部４３１の内側には、内釜３３の支軸３３２が挿入される。ボビン３６は、軸円筒部４３１に回転可能に支持される。

図１に示すように、正面側部分４３は、軸円筒部４３１に挿入された支軸３３２を保持するラッチレバー４５を有する。ラッチレバー４５は、支軸３３２が挿入される開口を有する。支軸３３２の先端部がラッチレバー４５の開口に挿入され、ラッチレバー４５の開口の内縁が支軸３３２に設けられている溝に嵌ることにより、ボビンケース４１が支軸３３２から脱落することが抑制される。

図２及び図３に示すように、側壁部分４４は、縫い針２１の挿入を受け付ける縫い針受付領域４４１と、スリット４４２とを有する。縫い針受付領域４４１は、側壁部分４４に設けられた空隙である。スリット４４２は、－Ｘ側の端部に糸繰り出し穴４４３を有する。下糸４は、スリット４４２に挿入される。スリット４４２は、挿入された下糸４を糸繰り出し穴４４３に導く。糸繰り出し穴４４３は、下糸４をボビンケース４１の内側から外側に向けて繰り出す。

板ばね４４７が側壁部分４４に配置される。板ばね４４７は、スリット４４２の－Ｘ側の部分を覆うように配置される。板ばね４４７は、ボビンケース４１の外部に導出された下糸４を保持する導出部４４８を有する。導出部４４８は、板ばね４４７の先端部に設けられた凹部を含む。導出部４４８よりも板ばね４４７の先端側に爪片４４９が設けられる。爪片４４９は、導出部４４８に導出された下糸４が板ばね４４７から外れることを抑制する。糸繰り出し穴４４３から繰りだされた下糸４は、側壁部分４４に沿いながら板ばね４４７の下方を通過した後、導出部４４８に保持される。

磁力部材４６は、ボビンケース４１の－Ｘ側に配置される。磁力部材４６は、ボビンケース４１を介してボビン３６に磁力を与える。磁力部材４６は、非磁性のボビンケース４１を介して、磁性を有するボビン３６の正面側フランジ部３９を磁力で吸引する。磁力部材４６は、磁力部材支持部４７に支持される。磁力部材４６がボビン３６に与える磁力は、磁力変更部４８により変更される。

図４は、本実施形態に係る下糸張力調整装置４０の第１例を示す模式図である。図５は、本実施形態に係る下糸張力調整装置４０の第２例を示す模式図である。図４及び図５は、図３のＡ－Ａ線矢視断面図に相当する。なお、図４及び図５では、下糸４及び磁力部材支持部４７を省略している。

図４に示すように、第１例に係る下糸張力調整装置４０において、磁力部材４６は、磁石４６－１であり、磁力変更部４８は、正面側フランジ部３９と磁石４６－１との距離を調整する駆動部４８－１である。駆動部４８－１は、磁石４６－１をＸ軸方向に移動して、正面側フランジ部３９と磁石４６－１との距離を調整する。

図４（Ａ）に示すように、駆動部４８－１により磁石４６－１が正面側フランジ部３９に接近すると、磁石４６－１が正面側フランジ部３９を吸引する吸引力が上昇する。これにより、正面側フランジ部３９がボビンケース４１の正面側部分４３に押し付けられる力が増大し、正面側フランジ部３９と正面側部分４３との間に発生する摩擦力が上昇する。正面側フランジ部３９と正面側部分４３との間に発生する摩擦力が上昇することにより、ボビンケース４１の内部におけるボビン３６の回転抵抗が上昇する。ボビン３６の回転抵抗が上昇すると、ボビン３６から釜３１に供給される下糸４に作用する引っ張り力が増大するため、下糸４の張力が高くなる。

図４（Ｂ）に示すように、駆動部４８－１により磁石４６－１が正面側フランジ部３９から離れると、磁石４６－１が正面側フランジ部３９を吸引する吸引力が下降する。これにより、正面側フランジ部３９がボビンケース４１の正面側部分４３に押し付けられる力が減少し、正面側フランジ部３９と正面側部分４３との間に発生する摩擦力が下降する。正面側フランジ部３９と正面側部分４３との間に発生する摩擦力が下降することにより、ボビンケース４１の内部におけるボビン３６の回転抵抗が下降する。ボビン３６の回転抵抗が下降すると、ボビン３６から釜３１に供給される下糸４に作用する引っ張り力が減少するため、下糸４の張力が低くなる。

図５に示すように、第２例に係る下糸張力調整装置４０において、磁力部材４６は、電磁石４６－２であり、磁力変更部４８は、電磁石４６－２に印加する電流を変更する電源部４８－２である。

図５（Ａ）に示すように、電源部４８－２により電磁石４６－２に印加される電流が増加すると、電磁石４６－２が正面側フランジ部３９を吸引する吸引力が上昇する。これにより、正面側フランジ部３９がボビンケース４１の正面側部分４３に押し付けられる力が増大する。そのため、第１例と同様のメカニズムにより、下糸４の張力が高くなる。

図５（Ｂ）に示すように、電源部４８－２により電磁石４６－２に印加される電流が減少すると、電磁石４６－２が正面側フランジ部３９を吸引する吸引力が下降する。これにより、正面側フランジ部３９がボビンケース４１の正面側部分４３に押し付けられる力が減少する。そのため、第１例と同様のメカニズムにより、下糸４の張力が低くなる。

なお、磁力部材４６が正面側フランジ部３９を磁力で吸引することにより、ボビン３６の回転抵抗が増大する。そのため、ミシン１が駆動状態から停止状態に遷移したとき、又はミシン１の駆動状態において下糸４が切断したとき、磁力部材４６の磁力により、ボビン３６の空回りが抑制される。

＜演算装置及び制御装置＞
図６は、本実施形態に係るミシン１の一例を示す機能ブロック図である。ミシン１は、上糸消費量センサ６１、上糸張力センサ６２、移動量センサ６３、厚みセンサ６４、及び回転センサ６５を含むセンサシステム６０と、演算装置７０と、制御装置８０と、モータ５０と、上糸張力調整装置２４と、下糸張力調整装置４０と、操作装置９０とを有する。

操作装置９０は、ミシン１を操作する作業者により操作される。操作装置９０は、例えば作業者の足で操作される操作ペダルを含む。操作装置９０は、作業者により操作されることにより操作データを生成する。操作装置９０が操作されることにより、モータ５０が始動又は停止する。また、操作装置９０が操作されることにより、モータ５０の回転速度が調整される。

演算装置７０は、データ取得部７１と、縫い速度算出部７２と、下糸量推測部７３と、下糸張力算出部７４と、第１記憶部７５と、第２記憶部７６とを有する。

制御装置８０は、データ取得部８１と、モータ制御部８２と、上糸張力制御部８３と、下糸張力制御部８４と、縫い目判定部８５とを有する。

データ取得部７１は、センサシステム６０の検出データを取得する。センサシステム６０の検出データは、上糸消費量センサ６１の検出データ、上糸張力センサ６２の検出データ、移動量センサ６３の検出データ、厚みセンサ６４の検出データ、及び回転センサ６５の検出データを含む。

縫い速度算出部７２は、針数とモータ５０の駆動状態とに基づいて、縫い速度を算出する。針数とは、縫製処理において往復移動する針棒２２の往復回数をいい、縫い目５の数に相当する。縫い速度［ｓｔｉ／ｍｉｎ］とは、単位時間当たりの針数をいう。モータ５０の駆動状態は、モータ５０の単位時間当たりの回転数を示すモータ５０の回転速度を含む。モータ５０の回転速度は、モータ制御部８２からモータ５０に出力される制御指令により規定される。データ取得部７１は、モータ制御部８２から出力される制御指令を取得する。針数とモータ５０の回転速度との関係を示す相関データは、例えばモータ５０と針棒２２との間の動力伝達機構の構造により一義的に定められ、第１記憶部７５に記憶される。縫い速度算出部７２は、第１記憶部７５に記憶されている相関データとデータ取得部７１により取得されたモータ５０の駆動状態に基づいて、縫い速度を算出する。

下糸量推測部７３は、縫い速度とボビン３６の回転速度とに基づいて、ボビン３６に巻かれている下糸４の量を推測する。縫い速度は、縫い速度算出部７２により算出される。ボビン３６の回転速度は、回転センサ６５により検出される。下糸量推測部７３は、縫い速度算出部７２から縫い速度を取得し、データ取得部７１からボビン３６の回転速度を取得する。

ボビン３６に巻かれている下糸４の量は、ボビン３６に巻かれている下糸４の最大径Ｄｍを含む。

第１記憶部７５は、縫い速度とボビン３６の回転速度と下糸４の最大径Ｄｍとの関係を示す第１相関データを記憶する。第１相関データは、予備実験又はシミュレーションにより導出され、第１記憶部７５に予め記憶される。

下糸量推測部７３は、縫い速度算出部７２から取得した縫い速度と、回転センサ６５により検出されたボビン３６の回転速度と、第１記憶部７５に記憶されている第１相関データとに基づいて、ボビン３６に巻かれている下糸４の最大径Ｄｍを推測する。

図７は、本実施形態に係る下糸４の最大径Ｄｍとボビン３６の回転速度との関係を説明するための模式図である。図７（Ａ）に示すように、ボビン３６に多量の下糸４が巻かれている状態においては、ボビン３６に巻かれている下糸４の最大径Ｄｍは大きい。図７（Ｂ）に示すように、ボビン３６に少量の下糸４が巻かれている状態においては、ボビン３６に巻かれている下糸４の最大径Ｄｍは小さい。

針棒２２と天秤２３とボビン３６を保持する釜３１とは連動する。モータ５０が高速で回転し、縫い速度が高くなると、ボビン３６の回転速度も高くなる。モータ５０が低速で回転し、縫い速度が低くなると、ボビン３６の回転速度も低くなる。モータ５０がある回転速度で回転した場合、最大径Ｄｍが小さいほど、ボビン３６の回転速度は高くなり、最大径Ｄｍが大きいほど、ボビン３６の回転速度は低くなる。

第１記憶部７５には、縫い速度とボビン３６の回転速度と下糸４の最大径Ｄｍとの関係を示す第１相関データが記憶されている。そのため、縫い速度算出部７２により縫い速度が算出され、回転センサ６５によりボビン３６の回転速度が検出されることにより、下糸量推測部７３は、第１相関データに基づいて、ボビン３６に巻かれている下糸４の最大径Ｄｍを推測することができる。

下糸張力算出部７４は、下糸量推測部７３により推測された下糸４の量に基づいて、下糸４の張力を算出する。下糸張力算出部７４は、ボビン３６に巻かれている下糸４の最大径Ｄｍに基づいて、下糸４の張力を算出する。

第２記憶部７６は、下糸張力調整装置４０が初期状態のときの、ボビン３６に巻かれている下糸４の最大径Ｄｍと下糸４の張力との関係を示す第２相関データを記憶する。第２相関データは、予備実験又はシミュレーションにより導出され、第２記憶部７６に予め記憶される。なお、下糸張力調整装置４０の初期状態とは、磁力変更部４８によりボビン３６に与えられている磁力が予め定められた初期値である状態をいう。

下糸張力算出部７４は、下糸量推測部７３から取得した下糸４の最大径Ｄｍと、第２記憶部７６に記憶されている第２相関データとに基づいて、ボビン３６から縫い針２１に供給される下糸４の張力を算出する。

下糸張力調整装置４０が初期状態において、モータ５０がある回転速度で回転した場合、図７（Ａ）に示すように、ボビン３６に巻かれている下糸４の最大径Ｄｍが大きい状態においては、下糸４の張力は低く、図７（Ｂ）に示すように、ボビン３６に巻かれている下糸４の最大径Ｄｍが小さい状態においては、下糸４の張力は高くなる。

第２記憶部７６には、下糸張力調整装置４０が初期状態のときの、ボビン３６に巻かれている下糸４の最大径Ｄｍと下糸４の張力との関係を示す第２相関データが記憶されている。そのため、下糸４の最大径Ｄｍが推測されることにより、下糸張力算出部７４は、第２相関データに基づいて、下糸４の張力を算出することができる。

データ取得部８１は、センサシステム６０の検出データを取得する。また、データ取得部８１は、ミシン１を操作する作業者により操作された操作装置９０の操作データを取得する。操作装置９０は、作業者により操作されることにより操作データを生成する。

モータ制御部８２は、操作装置９０の操作データに基づいて、モータ５０を制御する制御指令を出力する。

上糸張力制御部８３は、上糸３の張力を調整するための制御指令を上糸張力調整装置２４に出力する。本実施形態において、上糸張力制御部８３は、上糸張力センサ６２の検出データに基づいて、上糸張力調整装置２４に制御指令を出力する。上糸張力センサ６２の検出データは、データ取得部８１により取得される。上糸張力制御部８３は、データ取得部８１により取得された上糸張力センサ６２の検出データに基づいて、上糸３の張力を調整するための制御指令を出力する。

下糸張力制御部８４は、下糸４の張力を調整するための制御指令を下糸張力調整装置４０に出力する。本実施形態において、下糸張力制御部８４は、下糸張力算出部７４により算出された下糸４の張力に基づいて、下糸張力調整装置４０に制御指令を出力する。下糸張力制御部８４は、下糸張力調整装置４０の磁力変更部４８に制御指令を出力する。磁力変更部４８は、下糸張力制御部８４から出力された制御指令に基づいて、ボビン３６に与える磁力を変更する。下糸張力算出部７４により算出された下糸４の張力は、データ取得部８１により取得される。下糸張力制御部８４は、データ取得部８１により取得された下糸４の張力に基づいて、下糸４の張力を調整するための制御指令を出力する。

縫い目判定部８５は、上糸張力センサ６２により検出された上糸３の張力と、下糸張力算出部７４により算出された下糸４の張力に基づいて、縫い目５の状態を判定する。

縫い目判定部８５により縫い目５の状態が不適切であると判定された場合、上糸張力制御部８３は、上糸３の張力を調整するための制御指令を出力する。また、縫い目判定部８５により縫い目５の状態が不適切であると判定された場合、下糸張力制御部８４は、下糸４の張力を調整するための制御指令を出力する。

＜制御方法＞
次に、ミシン１の制御方法について説明する。図８は、本実施形態に係るミシン１の制御方法を示すフローチャートである。

作業者により操作装置９０が操作されると、モータ５０が始動する。モータ５０の始動により、針棒２２が往復移動し釜３１が回動しボビン３６が回転する。縫い速度算出部７２は、モータ５０の駆動状態に基づいて、縫い速度を算出する（ステップＳ１）。

下糸量推測部７３は、ステップＳ１において算出された縫い速度と、回転センサ６５により検出されたボビン３６の回転速度と、第１記憶部７５に記憶されている第１相関データとに基づいて、ボビン３６に巻かれている下糸４の最大径Ｄｍを推測する（ステップＳ２）。

下糸張力算出部７４は、ステップＳ２において推測された下糸４の最大径Ｄｍと、第２記憶部７６に記憶されている第２相関データとに基づいて、下糸４の張力を算出する（ステップＳ３）。

縫い目判定部８５は、上糸張力センサ６２により検出された上糸３の張力と、ステップＳ３において算出された下糸４の張力とに基づいて、縫い目５の状態を判定する。本実施形態において、縫い目判定部８５は、糸締り率が適切か否かを判定する（ステップＳ４）。

糸締り率とは、上糸３の消費量と下糸４の消費量との比をいう。すなわち、上糸３の消費量をＣｕ、下糸４の消費量をＣｌとした場合、糸締り率は、演算［Ｃｕ／Ｃｌ］によって算出される。

図９は、本実施形態に係る縫い目５を示す模式図である。図９は、第１縫製対象物２Ａと第２縫製対象物２Ｂとを含む縫製対象物２が上糸３及び下糸４により縫製された状態を示す。

図９（Ａ）に示すように、上糸３の消費量Ｃｕと下糸４の消費量Ｃｌとが等しい場合、糸締り率は１００［％］である。図９（Ｂ）に示すように、上糸３の消費量Ｃｕが下糸４の消費量Ｃｌよりも少ない場合、糸締り率は１００［％］よりも小さい。図９（Ｃ）に示すように、上糸３の消費量Ｃｕが下糸４の消費量Ｃｌよりも多い場合、糸締り率は１００［％］よりも大きい。

糸締り率は、上糸３の張力及び下糸４の張力により決定される。上糸３の張力と下糸４の張力とが等しい場合、糸締り率は１００［％］になる可能性が高い。上糸３の張力が下糸４の張力よりも高い場合、糸締り率は１００［％］よりも小さくなる可能性が高い。下糸４の張力が上糸３の張力よりも高い場合、糸締り率は１００［％］よりも大きくなる可能性が高い。

本実施形態においては、糸締り率が適切な状態は、糸締り率が１００［％］よりも大きい状態であることとする。したがって、ステップＳ４において、縫い目判定部８５は、糸締り率が１００［％］よりも大きいか否かを判定する。

なお、糸締り率が適切な状態は、糸締り率が１００［％］である状態でもよいし、糸締り率が１００［％］よりも小さい状態でもよい。

ステップＳ４において、下糸４の張力が上糸３の張力よりも高いと判定された場合、すなわち糸締り率が１００［％］よりも大きいと判定された場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、上糸３の張力及び下糸４の張力は変更されない。

ステップＳ４において、上糸３の張力と下糸４の張力とが等しい又は上糸３の張力が下糸４の張力よりも高いと判定された場合、すなわち糸締り率が１００［％］である又は糸締り率が１００［％］よりも小さいと判定された場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、制御装置８０は、上糸３及び下糸４の少なくとも一方の張力を調整するための制御指令を出力する（ステップＳ５）。

上糸３の張力と下糸４の張力とが等しい又は上糸３の張力が下糸４の張力よりも高いと判定された場合、下糸４の張力が上糸３の張力よりも高くなるように、下糸張力制御部８４は、下糸張力調整装置４０に、下糸４の張力を高くするための制御指令を出力する。また、上糸３の張力と下糸４の張力とが等しい又は上糸３の張力が下糸４の張力よりも高いと判定された場合、下糸４の張力が上糸３の張力よりも高くなるように、上糸張力制御部８３は、上糸張力調整装置２４に、上糸３の張力を低くするための制御指令を出力する。

図１０は、本実施形態に係る縫い目５を示す模式図である。上糸３の張力及び下糸４の張力が調整されることにより、縫製対象物２の締り具合が変化する。縫い目判定部８５は、上糸張力センサ６２により検出された上糸３の張力と、ステップＳ３において算出された下糸４の張力とに基づいて、縫製対象物２の締り具合が適切か否かを判定してもよい。

＜コンピュータシステム＞
図１１は、本実施形態に係るコンピュータシステム１００を示すブロック図である。コンピュータシステム１００は、上述の演算装置７０及び制御装置８０を含む。コンピュータシステム１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサ１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１０２と、ストレージ１０３と、入出力回路を含むインターフェース１０４とを有する。演算装置７０の機能及び制御装置８０の機能は、プログラムとしてストレージ１０３に記憶されている。プロセッサ１０１は、プログラムをストレージ１０３から読み出してメインメモリ１０２に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、プログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１００に配信されてもよい。

プログラムは、上述の実施形態に従って、コンピュータシステム１００に、モータ５０の駆動状態に基づいて、縫い速度を算出することと、縫い速度とボビン３６の回転速度とに基づいて、ボビン３６に巻かれている下糸４の量を推測することと、推測された下糸４の量に基づいて、下糸４の張力を算出することと、を実行することができる。

＜効果＞
以上説明したように、本実施形態によれば、縫い速度とボビン３６の回転速度とに基づいて、ボビン３６に巻かれている下糸４の量が推測される。下糸４の張力は、推測された下糸４の量に基づいて算出される。本実施形態によれば、下糸４の張力を検出するセンサがミシン１に設置されなくても、下糸４の張力を取得することができる。したがって、制御装置８０は、算出された下糸４の張力に基づいて、下糸４の張力を高精度に調整することができる。

ボビン３６に巻かれている下糸４の量は、ボビン３６に巻かれている下糸４の最大径Ｄｍを含む。下糸４の最大径Ｄｍにより、針棒２２に連動するボビン３６の回転速度が変化し、下糸４の張力が変化する。そのため、下糸４の最大径Ｄｍが推測されることにより、下糸張力算出部７４は、下糸４の張力を高精度に算出することができる。

縫い速度とボビン３６の回転速度と下糸４の最大径Ｄｍとの関係を示す第１相関データが導出され、第１記憶部７５に記憶される。下糸４の最大径Ｄｍと下糸４の張力との関係を示す第２相関データが導出され、第２記憶部７６に記憶される。したがって、下糸量推測部７３は、第１相関データに基づいて、下糸４の最大径Ｄｍを高精度に推測することができる。下糸張力算出部７４は、第２相関データに基づいて、下糸４の張力を高精度に算出することができる。

下糸張力算出部７４により算出された下糸４の張力に基づいて、下糸張力制御部８４から下糸張力調整装置４０に制御指令が出力される。これにより、下糸張力制御部８４は、下糸張力算出部７４により算出された下糸４の張力に基づいて、下糸４の張力を高精度に調整することができる。

上糸張力センサ６２で検出された上糸３の張力に基づいて、上糸張力制御部８３から上糸張力調整装置２４に制御指令が出力される。これにより、上糸張力制御部８３は、上糸張力センサ６２により検出された上糸３の張力に基づいて、上糸３の張力を高精度に調整することができる。

縫い目判定部８５は、上糸張力センサ６２により検出された上糸３の張力と、下糸張力算出部７４により算出された下糸４の張力に基づいて、縫い目５の状態を判定する。縫い目５の状態は、糸締り率でもよいし縫製対象物２の締り具合でもよい。縫い目判定部８５の判定結果に基づいて、上糸３及び下糸４の少なくとも一方の張力を調整するための制御指令が出力されることにより、縫製対象物２を適切に縫製することができる。

下糸張力調整装置４０は、ボビンケース４１を介してボビン３６に与える磁力を変更する。制御装置８０は、ボビン３６に与える磁力を変更するだけで、下糸４の張力を調整することができる。

［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図１２は、本実施形態に係るミシン１の一例を模式的に示す斜視図である。上述の実施形態においては、下糸供給装置３０が全回転釜である釜３１を有することとした。本実施形態においては、下糸供給装置３００が半回転釜である釜３１０を有することとする。

図１２に示すように、釜３１０は、大釜３２０と、ドライバ３３０と、中釜３４０と、中釜押え部材３５０とを有する。

大釜３２０は、針板１２の下方に配置される。大釜３２０の位置は固定される。大釜３２０の上方に板バネが設けられる。板バネは、下糸４が挿通される開口を有する。大釜３２０は、－Ｘ方向に開口する釜口を有する。ドライバ３３０及び中釜３４０は、釜口を介して大釜３２０の内部に挿入される。ドライバ３３０及び中釜３４０が大釜３２０の内部に挿入された後、釜口に中釜押え部材３５０が装着される。

ドライバ３３０及び中釜３４０は、大釜３２０の内部においてθＸ方向に往復回動する。大釜３２０は、中釜３４０の外周面に接触する内周面を有する。

ドライバ３３０は、一端部と他端部とを有する略円弧状である。ドライバ３３０は、大釜３２０の内部に配置される釜軸に固定される。釜軸がθＸ方向に往復回動することにより、ドライバ３３０がθＸ方向に往復回動する。

ドライバ３３０が往復回動することにより、ドライバ３３０の一端部と他端部とは、中釜３４０に交互に接触する。ドライバ３３０と中釜３４０との間を上糸３が通過することにより、中釜３４０は、縫い針２１からの上糸３のループをくぐることができる。

中釜３４０は、略円弧状である。中釜３４０は、縫い針２１から上糸３のループをすくい取る剣先を有する。中釜３４０は、ドライバ３３０よりも－Ｘ側において、ドライバ３３０と連結される。ドライバ３３０がθＸ方向に往復回動することにより、中釜３４０がθＸ方向に往復回動する。

中釜３４０は、大釜３２０の内周面と接触する外周面を有する。中釜３４０は、大釜３２０の内周面と接触した状態で、θＸ方向に往復回動することができる。

中釜３４０は、ボビン３６及びボビンケース４１が格納される格納部を有する。中釜３４０は、格納部から－Ｘ方向に突出する支軸３４２を有する。支軸３４２は、非磁性である。支軸３４２は、中釜３４０の往復回動の中心に配置される。支軸３４２は、ボビン３６及びボビンケース４１を支持する。

中釜押え部材３５０は、大釜３２０の釜口に装着される。中釜押え部材３５０は、大釜３２０の内部に収容されたドライバ３３０及び中釜３４０がＸ軸方向に移動することを規制する。

中釜押え部材３５０は、大釜３２０の釜口より小径の小開口を有する。ボビン３６及びボビンケース４１は、中釜押え部材３５０の小開口を介して、中釜３４０の格納部に挿入される。また、ボビン３６及びボビンケース４１は、中釜押え部材３５０の小開口を介して、中釜３４０の格納部から退去される。

以上説明したように、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

１…ミシン、２…縫製対象物、２Ａ…第１縫製対象物、２Ｂ…第２縫製対象物、３…上糸、４…下糸、５…縫い目、１０…ミシン本体、１１…ミシンヘッド、１２…針板、１３…押え部材、２０…上糸供給装置、２１…縫い針、２２…針棒、２３…天秤、２４…上糸張力調整装置、２５…プーリ、３０…下糸供給装置、３１…釜、３２…外釜、３３…内釜、３４…回り止め部材、３６…ボビン、３７…円筒部、３８…釜側フランジ部、３９…正面側フランジ部、４０…下糸張力調整装置、４１…ボビンケース、４２…カバー部、４３…正面側部分、４４…側壁部分、４５…ラッチレバー、４６…磁力部材、４６－１…磁石、４６－２…電磁石、４７…磁力部材支持部、４８…磁力変更部、４８－１…駆動部、４８－２…電源部、５０…モータ、６０…センサシステム、６１…上糸消費量センサ、６２…上糸張力センサ、６３…移動量センサ、６４…厚みセンサ、６５…回転センサ、７０…演算装置、７１…データ取得部、７２…縫い速度算出部、７３…下糸量推測部、７４…下糸張力算出部、７５…第１記憶部、７６…第２記憶部、８０…制御装置、８１…データ取得部、８２…モータ制御部、８３…上糸張力制御部、８４…下糸張力制御部、８５…縫い目判定部、９０…操作装置、１００…コンピュータシステム、１０１…プロセッサ、１０２…メインメモリ、１０３…ストレージ、１０４…インターフェース、３３１…凹部、３３２…支軸、３４１…凸部、３４２…支軸、４３１…軸円筒部、４４１…縫い針受付領域、４４２…スリット、４４３…糸繰り出し穴、４４７…板ばね、４４８…導出部、４４９…爪片。

Claims (5)

1. 針棒に保持され、上糸を保持して往復移動する縫い針と、
   ボビンケースに収容され下糸が巻かれたボビンを保持し、前記縫い針と協働して縫い目を形成する釜と、
   前記ボビンの回転速度を検出する回転センサと、
   前記上糸の張力を検出する上糸張力センサと、
   前記上糸の張力を調整する上糸張力調整装置と、
   前記下糸の張力を調整する下糸張力調整装置と、
   演算装置と、
   制御装置と、を備え、
   前記演算装置は、
   縫い速度を算出する縫い速度算出部と、
   前記縫い速度と前記ボビンの回転速度とに基づいて、前記ボビンに巻かれている下糸の量を推測する下糸量推測部と、
   前記下糸量推測部により推測された前記下糸の量に基づいて、前記下糸の張力を算出する下糸張力算出部と、を有し、
   前記制御装置は、
   前記下糸張力算出部により算出された前記下糸の張力に基づいて、前記下糸張力調整装置に制御指令を出力する下糸張力制御部と、
   前記上糸張力センサの検出データに基づいて、前記上糸張力調整装置に制御指令を出力する上糸張力制御部と、を有する、
   ミシン。
2. 前記下糸の量は、前記ボビンに巻かれている前記下糸の最大径を含む、
   請求項１に記載のミシン。
3. 前記演算装置は、
   前記縫い速度と前記ボビンの回転速度と前記下糸の最大径との関係を示す第１相関データを記憶する第１記憶部と、
   前記下糸の最大径と前記下糸の張力との関係を示す第２相関データを記憶する第２記憶部と、を有し、
   前記下糸量推測部は、前記第１相関データに基づいて、前記下糸の最大径を推測し、
   前記下糸張力算出部は、前記第２相関データに基づいて、前記下糸の張力を算出する、
   請求項２に記載のミシン。
4. 前記制御装置は、前記上糸張力センサにより検出された前記上糸の張力と、下糸張力算出部により算出された前記下糸の張力に基づいて、縫い目の状態を判定する縫い目判定部を有し、
   前記縫い目判定部により前記縫い目の状態が不適切であると判定された場合、前記上糸及び前記下糸の少なくとも一方の張力を調整するための制御指令を出力する、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のミシン。
5. 前記下糸張力調整装置は、前記ボビンケースを介して前記ボビンに与える磁力を変更する、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のミシン。

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