JPH06170074A - 刺繍ミシンの上糸テンション制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 上糸に与えるテンションの強弱及びそのタイ
ミングをステッチ毎に適正となるように変化させること
により、ステッチ長やステッチ方向に対応して常に良好
な糸締まり具合を得る。 【構成】 本縫い形式の刺繍ミシンにおいて、上糸Ｙの
供給経路における天秤３０の上流側でこの上糸Ｙにテン
ションを与えるように配置されたテンション付与機構５
０と、このテンション付与機構によるテンション付与力
を所定のタイミング信号に応じて調整可能な駆動機構６
０とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、上糸と下糸との絡みに
よりステッチが形成される本縫い形式の刺繍ミシンにお
いて、ランニングステッチやサテンステッチなどの各種
の縫い方、あるいは被刺繍布や糸の性状などの各種条件
に応じて適正なテンションを上糸に付与するための上糸
テンション制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本縫い形式のミシンにおいては、周知の
ように上糸と下糸との絡みによりステッチが形成される
のであって、適正なステッチを形成するために上糸と下
糸とに対し一定の適当なテンションが付与されるように
なっている。しかし常に一定のテンションを与えていた
のでは、縫い方や被刺繍布などの素材の違いにより良好
な糸締まりが得られない場合もある。そこで従来、一ス
テッチが形成される過程の中で上糸に与えるテンション
の大きさを変化させれる構成の一般の工業用ミシンが提
案されている。この上糸のテンションを変化させるため
の一手段として、ミシン主軸を駆動原とするカム機構に
より、上糸にテンションを与える糸調子器のばね力を増
減制御することが採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】刺繍ミシンにおけるス
テッチ形成にあたっては、一ステッチ毎にステッチ長及
びステッチ方向が変化することが多い。このため個々の
ステッチについて糸締まり具合を良好なものとするに
は、一ステッチ毎にそのステッチ長及びステッチ方向に
応じて上糸に対するテンションを変化させることが必要
となる。しかし従来のカム機構によるテンション制御手
段では、一ステッチ毎のステッチ長やステッチ方向に対
応したテンション制御は不可能であり、ステッチによっ
ては糸締まり具合の悪いものも生じる。本発明の技術的
課題は、上糸に与えるテンションの強弱及びそのタイミ
ングをステッチ毎に適正となるように変化させることに
より、ステッチ長やステッチ方向の変化に対応して常に
良好な糸締まり具合を得ることである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明における刺繍ミシンの上糸テンション制御装
置はつぎのように構成されている。すなわち下端に縫い
針が装着された針棒の昇降動作と、天秤の往復動作と、
釜の回転及び被刺繍布を張った刺繍枠の作動とが所定の
タイミングで同期駆動され、前記天秤を経て前記縫い針
に供給される上糸と前記釜から繰り出される下糸とが、
前記縫い針と前記釜との協同機能により絡まされて前記
被刺繍布にステッチを形成する本縫い形式の刺繍ミシン
において、前記上糸の供給経路における前記天秤の上流
側でこの上糸にテンションを与えるように配置されたテ
ンション付与機構と、このテンション付与機構によるテ
ンション付与力を所定のタイミング信号に応じて調整可
能な駆動機構とを備えている。

【０００５】

【作用】この構成において例えば前記針棒、天秤、釜及
び刺繍枠のいずれか一つの動作あるいは複数の動作に基
づいて前記のタイミング信号を発信させれば、この信号
により前記テンション付与機構によって上糸に与えるテ
ンションの強弱及びそのタイミングをステッチ毎に変え
ることができる。これにより各ステッチ毎のステッチ長
やステッチ方向に応じてそれぞれ良好な糸締まり具合を
得ることができるとともに、被刺繍布や使用糸の性状に
応じた適正なテンションを選定することも可能である。

【０００６】

【実施例】つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説
明する。 実施例１ 図１に刺繍ミシンの駆動系統が概略図で表されている。
この図面に示されているミシンモーター１０の回転駆動
力は、その駆動プーリー１１とミシン主軸１２の第一プ
ーリー１３との間に掛けられたベルト等を通じてこのミ
シン主軸１２に伝達される。そしてこのミシン主軸１２
の回転は、それぞれの駆動変換機構１６，１７により針
棒２０の昇降動作及び天秤３０の往復動作に変換されて
個々に伝達される。さらにこのミシン主軸１２の回転
は、その第二プーリー１４と釜駆動軸１８のプーリー１
９との間に掛けられたベルト等を通じてこの釜駆動軸１
８に伝達される。なおこの釜駆動軸１８及びこの軸１８
により駆動される釜４０は、周知のように前記ミシン主
軸１２の一回転、つまり前記針棒２０の一昇降動作ある
いは前記天秤３０の一往復回動に対して二回転するよう
に設定されている。また図１に示されている刺繍枠９０
は、Ｘ軸用パルスモーター９２及びＹ軸用パルスモータ
ー９３によりＸ方向及びＹ方向へそれぞれ駆動される。
これらの各パルスモーター９２，９３の駆動回路９４に
対しては、刺繍縫いのための刺繍データが入力される

【０００７】図２に上糸Ｙの供給経路が前記針棒２０、
天秤３０、釜４０、刺繍枠９０及びその他の関連部材と
共に外観斜視図で表されている。この図面で明らかなよ
うに上糸Ｙは、調整台３２の上方に配置された図面外の
糸立にセットされている巻糸から下方へ導かれ、天秤３
０の下方に配置されている糸道３４に掛けられて上方へ
反転され、天秤３０の先端にあけられた孔に通されてい
る。この天秤３０の孔に通された上糸Ｙは再び下方へ反
転され、前記針棒２０の下端に装着されている縫い針２
２に通されている。またこの上糸Ｙの供給経路において
前記天秤３０の上流である前記調整台３２の前面部に
は、上糸Ｙにテンションを与えるためのテンション付与
機構５０が設けられている。

【０００８】図３に前記テンション付与機構５０が断面
図で表されている。この図面で示されているように、テ
ンション付与機構５０は一対の調子皿５２，５３、一対
のスプリングシート５４，５５、圧縮コイルスプリング
５６及び制御軸５７を主体として構成されている。制御
軸５７は前記調整台３２の前面壁に貫通させた孔に対
し、軸受パイプ５９を介して軸線に沿った方向へのスラ
イド可能に挿通されている。この制御軸５７の軸上に
は、調整台３２の前面側において前記の各調子皿５２，
５３と一方のスプリングシート５４とが制御軸５７に対
して相対的にスライドできるように組付けられ、かつ他
方のスプリングシート５５は制御軸５７の端部に固定さ
れている。なお前記の両スプリングシート５４，５５は
それぞれカップ形状をしており、互いの開口部を対向さ
せて一方のシート５５が他方のシート５４の中に嵌まり
合うようになっている。そして両スプリングシート５
４，５５の間には前記制御軸５７と同心状に前記圧縮コ
イルスプリング５６が組込まれている。このスプリング
５６の弾性力は、スプリングシート５４を通じて前記の
両調子皿５２，５３に作用しており、これらの調子皿５
２，５３の間を通している前記上糸Ｙに所定の走行抵抗
（テンション）を与えている。しかも前記制御軸５７
が、前記スプリングシート５５と共に図３（Ａ）の状態
から図３（Ｂ）あるいは図３（Ｃ）の状態にスライドさ
せられると、このスライド量に応じて前記スプリング５
６が圧縮され、もって上糸Ｙに対するテンション付与力
が強くなる。

【０００９】同じく図３において前記調整台３２におけ
る前面壁の内側には、前記テンション付与機構５０の駆
動機構としてのパルスモーター６０が装着されている。
このモーター６０の出力軸６２にはレバー６４が結合さ
れていて、このレバー６４の先端部に固定されているピ
ン６５が前記制御軸５７の端部に形成されている連結部
５８の溝に係合している。したがって前記パルスモータ
ー６０の出力軸６２が回転制御されると、それに応じて
制御軸５７がスプリングシート５５と共に前述したよう
にスライド操作される。なお図３（Ａ）はパルスモータ
ー６０の励磁がオフの状態であり、このとき前記スプリ
ングシート５５、制御軸５７及びレバー６４を通じてモ
ーター６０の出力軸６２に作用している前記スプリング
５６の弾性力は、レバー６４の一部をストッパー６６に
当てることで受け止められている。そしてこのときのテ
ンション付与機構５０を基準状態とし、ミシンの縫い動
作開始と同時に後で説明するテンション制御の各種条件
に基づいて前記パルスモーター６０の出力軸６２を例え
ば図３（Ｂ）の状態に回転させ、上糸Ｙに対するテンシ
ョンが「弱」の状態となるように前記テンション付与機
構５０を作動させる。またこのテンション付与機構５０
がパルスモーターによって例えば図３（Ｃ）の状態に作
動したとき、上糸Ｙに対するテンションは「強」とな
る。

【００１０】図１に前記テンション付与機構５０及び前
記パルスモーター６０と、釜位置検出器として用いたロ
ータリーエンコーダ７０とが示されている。このエンコ
ーダ７０は前記ミシンモーター１０の主軸回転位置を検
出可能であり、延いてはこのミシンモーター１０を駆動
源として回転制御される前記釜駆動軸１８（つまり釜４
０）の回転位置を検出可能である。前記エンコーダ７０
の検出信号は、前記テンション付与機構５０の駆動機構
であるパルスモーター６０の駆動回路６１に対して出力
されてこのテンション付与機構５０による上糸Ｙへのテ
ンション付与力が調整される。同じくエンコーダ７０の
検出信号は、前記刺繍枠９０を駆動する各パルスモータ
ー９２，９３の駆動回路９４にも出力され、これに基づ
いて刺繍枠９０が前記ミシンモーター１０の回転位相、
つまり前記針棒２０や釜４０などの作動位相に同期して
駆動されることとなる。

【００１１】図４に前記釜４０がその端面側から見た平
面図で示されている。この図面で明らかなように釜４０
は内釜４１と外釜４２とを備え、内釜４１の中に下糸用
のボビンケース４４が収められている。また内釜４１は
釜土台（図示しない）側に対し回転不能に止められ、外
釜４２が前記釜駆動軸１８に連動して前記ミシン主軸１
２の一回転に対して二回転するのである。そして外釜４
２が図４（Ａ）の位置から矢印方向に回転すると、前回
のステッチ（布側）と前記縫い針２２との間の上糸Ｙが
外釜４２の剣先４２ａで捕捉されて図４（Ｂ）及び図４
（Ｃ）のように連れ回しされる。これにより上糸Ｙと前
記ボビンケース４４内のボビンから繰り出される下糸と
が絡んで次のステッチが形成される。

【００１２】図５に前記ミシン主軸１２の回転角度に基
づく前記針棒２０の昇降動作の位相と、天秤３０の位相
と、前記釜４０における剣先４２ａの回転位相と、前記
刺繍枠９０の駆動タイミングとが、前記テンション付与
機構５０による上糸Ｙへのテンション付与力の強弱制御
と共に示されている。この図面においてミシン主軸１２
の回転角度を表した横軸の点（ａ）〜（ｃ）における剣
先４２ａの回転位置は図４（Ａ）〜（Ｃ）とそれぞれ対
応している。

【００１３】つづいて上糸Ｙに対するテンションの制御
について説明する。まず図６に前記テンション付与機構
５０による各種のテンション制御パターン（ａ）〜
（ｇ）が示されている。この中でもパターン（ａ）は標
準的なもので、上糸Ｙに付与されるテンション「弱」は
テンション付与機構５０が図３（Ｂ）の状態に制御され
たときと対応しており、「強」は同じくテンション付与
機構５０が図３（Ｃ）の状態に制御されたときと対応し
ている。なおこのパターン（ａ）において「弱」は従来
のテンション付与機構によるテンションの半分程度に設
定されている。

【００１４】さてミシンの縫い動作開始と同時に、前記
パルスモーター６０は図３（Ａ）で示す励磁オフの状態
から図３（Ｂ）の状態に切換えられ、上糸Ｙに対するテ
ンション付与機構５０のテンション付与力は「弱」の状
態となる。そして図５で明らかなように前記ミシン主軸
１２の回転角度が０〜２９０°までの間で上糸Ｙに付与
されるテンションは「弱」に保持されており、ミシン主
軸１２の回転角度が２９０°を超えたときに前記ロータ
リーエンコーダ７０から前記パルスモーター６０の駆動
回路６１に出力された信号に基づき、テンション付与機
構５０が図３（Ｃ）の状態に制御され、上糸Ｙに対する
テンションは「強」となる。

【００１５】すなわち前記釜４０の剣先４２ａが図４
（Ｃ）あるいは図５における横軸の点（ｃ）で示すよう
に真下から少し上側に回転した時点、つまり上糸Ｙを引
き上げれば釜４０から糸が外れる状態となった時点以降
は、上糸Ｙに対するテンションが「強」に保持されるこ
ととなる。またこの時点での前記天秤３０は図５で明ら
かなようにすでに上方へ回動し始めており、この天秤３
０の回動によって上糸Ｙは釜４０やボビンケース４４と
の接触抵抗に打ち勝って釜４０から外される。仮にこの
時点で上糸Ｙに対するテンションが、この上糸Ｙと釜４
０やボビンケース４４との接触抵抗よりも弱いと天秤３
０の回動によって上糸Ｙがその供給側から余分に引き出
されてしまう。この結果は、その後の上糸Ｙと下糸との
絡みによって形成されるステッチの糸締まり不足を招く
こととなるが、本実施例ではそのような事態が回避され
る。なお前記釜４０の剣先４２ａが真上から再び下側に
回転し始め、かつ天秤３０がその上死点に達する前に前
記ロータリーエンコーダ７０から前記パルスモーター６
０の駆動回路６１に出力された信号に基づき、テンショ
ン付与機構５０は再び図３（Ｂ）の状態に制御され、上
糸Ｙに対するテンションは「弱」となる。

【００１６】以上は図６のパターン（ａ）に示されてい
る標準的なテンション制御について説明したものである
が、特に刺繍縫いミシンにおいては次の（１）〜（３）
のような条件に応じて上糸Ｙのテンションを制御する必
要がある。 （１）被刺繍布や刺繍糸の性状 （２）ステッチ長 （３）縫い方（ランニングステッチ、タタミ縫い、サテ
ン縫い等） まず前記（１）については、布や糸が伸縮性に富んでい
るか柔らかい素材の場合は図６のパターン（ｂ）で示す
ように上糸Ｙに対するテンションを「弱」「強」共に標
準のパターン（ａ）より小さくする。これに対し硬い素
材のときには、図６のパターン（ｃ）で示すように上糸
Ｙに対するテンションを「弱」「強」共に標準のパター
ン（ａ）より大きくする。このようなテンション制御に
より、素材に合った適正な糸締めが実現されるととも
に、縫い上がりの風合いも自由に選定できる。なおこれ
らのパターン（ｂ）（ｃ）の制御は、布や糸の素材に応
じて前記パルスモーター６０の制御データを予めミシン
の制御パネル上で入力しておけばよい。前記（２）
（３）については、刺繍ミシンのコントローラが刺繍デ
ータによりステッチ長や縫い方を把握しているので、こ
の刺繍データに基づいてステッチ形成毎に、つまりミシ
ン主軸１２の一回転毎に上糸Ｙに対するテンションの
「弱」「強」の幅及び（または）その切換えタイミング
を図６のパターン（ｄ）〜（ｇ）のように制御する。

【００１７】このように本実施例では前記釜４０の位相
を基準とし、その位相に基づいて上糸Ｙに対するテンシ
ョンを制御する場合を例に挙げている。しかし釜４０の
位相に代えて前記針棒２０や天秤３０の位相、あるいは
前記刺繍枠９０の駆動タイミングを基準とし、これらの
位相や動きに応じて上糸Ｙに対するテンションを制御す
ることもできる。また針棒２０、天秤３０、釜４０及び
刺繍枠９０のうちの二つ以上のものの位相や動きを考慮
に入れてテンション制御を行えば、より良好なステッチ
形成が可能となる。

【００１８】実施例２ 図７〜図１０に示されている実施例は、テンション付与
機構５０とその駆動機構であるパルスモーター６０との
関連構成を変更したものである。まずテンション付与機
構５０については、調整台３２の前面壁を貫通させた状
態でこの調整台３２と一体的に取付けられた筒形状の調
子芯棒７２の軸上に一対の調子皿５２，５３と一方のス
プリングシート５４とが軸線に沿ってスライドできるよ
うに組付けられ、他方のスプリングシート５５は調子芯
棒７２に対してねじ込み量の調整可能に取付けられてい
る。これらの両スプリングシート５４，５５の間には圧
縮コイルスプリング５６が組込まれている。また前記調
子芯棒７２には、前記調整台３２の前面側に位置する端
部から軸線に沿った所定範囲においてスリット７３が形
成されており、このスリット７３を通じて前記スプリン
グシート５４の中心部分が調子芯棒７２の中に位置して
いる。しかもこの調子芯棒７２の中には調整台３２の内
部側から制御ピン７４が挿入されていて、この制御ピン
７４の先端は前記スプリングシート５４の中心部分に当
接している。

【００１９】前記パルスモーター６０は、前記調整台３
２における前面壁の内側にブラケット７８により装着さ
れている。このモーター６０の出力軸６２にはカム円板
７６が固定されており、この円板７６のカム面７７には
前記制御ピン７４の端部が接触している。なおカム面７
７は図１０で明らかなようにカム円板７６の円周方向の
一部に形成されていて、低部７７ａと高部７７ｂとを有
する。そこでパルスモーター６０の駆動制御によって前
記カム円板７６を図１０の矢印方向へ往復回動させるこ
とにより、前記制御ピン７４の端部が図７で示すように
カム面７７の低部７７ａに位置し、あるいは図８で示す
ようにカム面７７の高部７７ｂに位置する。

【００２０】図７の状態においては、前記スプリング５
６の弾性力がスプリングシート５４を通じて前記の両調
子皿５２，５３に作用しており、もって上糸Ｙに強いテ
ンションが与えられている。そしてこのときのテンショ
ンは、前記調子芯棒７２に対するスプリングシート５５
のねじ込み量を調整してスプリング５６の弾性力を変え
ることで自由に設定できる。これに対し図８の状態で
は、前記制御ピン７４によりスプリングシート５４がス
プリング５６の弾性力に抗して前記調子皿５３から押し
離される。このため上糸Ｙに対するテンションはゼロと
なる。ただし、このときの上糸Ｙには図示外の別のテン
ション付与機構（既存タイプ）により天秤３０の上流側
において弱いテンションが付与されている。

【００２１】実施例３ 図１１に示されている実施例は、テンション付与機構５
０の構成を簡素化するとともに、その駆動機構を前記パ
ルスモーター６０から電磁コイル８０に代えたものであ
る。まず本実施例のテンション付与機構５０は、調整台
３２の前面壁に取付けられた調子芯棒７２の軸上に一対
の調子皿５２，５３が軸線に沿ってスライドできるよう
に組付けられ、かつこの調子芯棒７２のヘッド７２ａと
調子皿５２との間に圧縮コイルスプリング５６が設けら
れている。一方、このテンション付与機構５０の駆動機
構として用いた前記電磁コイル８０は調整台３２の前面
壁に組付けられており、調子皿５３と接触している。こ
の調子皿５３は非磁性体からなり、他方の調子皿５２は
磁性体で形成されている。そこで前記電磁コイル８０が
通電されると、磁性体からなる調子皿５２が非磁性体か
らなる調子皿５３側に吸引されて上糸Ｙに強いテンショ
ンが与えられる。この電磁コイル８０に対する通電が切
られると、調子皿５２に作用していた吸引力が解除さ
れ、上糸Ｙに対するテンション付与力は前記スプリング
５６の弾性力のみによる弱い力となる。

【００２２】実施例４ 図１２に示されている実施例は、テンション付与機構５
０の両調子皿５２，５３を一体的に接合させた、いわゆ
る回転調子皿が使用された形式で、かつ駆動機構につい
ては前記実施例３と同様に電磁コイル８０が用いられて
いる。前記テンション付与機構５０については、調整台
３２の前面壁に取付けられた調子芯棒７２の軸上に一枚
の摩擦プレート７５、前記回転調子皿を構成する互いに
一体の調子皿５２，５３及び一方のスプリングシート５
４が軸線に沿ってスライドできるように組付けられてい
る。なお他方のスプリングシート５５は調子芯棒７２に
固定され、両スプリングシート５４，５５の間には圧縮
コイルスプリング５６が組込まれている。また前記摩擦
プレート７５は、調整台３２の前面壁に組付けられた前
記電磁コイル８０に接触しており、この摩擦プレート７
５は非磁性体からなり、両調子皿５２，５３は磁性体で
形成されている。

【００２３】さて上糸Ｙは回転調子皿である両調子皿５
２，５３の外周に一周巻付けられており、この上糸Ｙの
走行により両調子皿５２，５３は前記調子芯棒７２の軸
心回りに回転する。このとき両調子皿５２，５３は、前
記スプリング５６の弾性に基づいて前記摩擦プレート７
５とスプリングシート５４との間で回転抵抗を受けてお
り、もって上糸Ｙには弱いテンションが付与されてい
る。そこで前記電磁コイル８０が通電されると、磁性体
からなる両調子皿５２，５３が吸引されてその回転抵抗
が増大し、上糸Ｙに強いテンションが付与される。

【００２４】

【発明の効果】このように本発明は、上糸に付与される
テンションの強弱及びそのタイミングをステッチ毎に変
えることができ、各ステッチ毎のステッチ長やステッチ
方向に応じてそれぞれ良好な糸締まり具合が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ミシンの駆動系統を表した概略図である。

【図２】上糸供給経路をその関連部材と共に表した外観
斜視図である。

【図３】テンション付与機構の作動状態を表した断面図
である。

【図４】釜の回転状態をその端面側から見た平面図であ
る。

【図５】針棒の昇降動作の位相、天秤３０の位相、釜に
おける剣先の回転位相及び刺繍枠の駆動タイミングを上
糸に対するテンション付与力の強弱制御と共に表した説
明図である。

【図６】テンション付与機構による各種のテンション制
御パターンを表した説明図である。

【図７】実施例２のテンション付与機構を表した断面図
である。

【図８】同じく実施例２のテンション付与機構を表した
断面図である。

【図９】実施例２のテンション付与機構における構成部
品の一部を分解して表した外観斜視図である。

【図１０】実施例２のカム円板を表した平面図である。

【図１１】実施例３のテンション付与機構を表した断面
図である。

【図１２】実施例４のテンション付与機構を表した断面
図である。

【符号の説明】

２０ 針棒 ２２ 縫い針 ３０ 天秤 ４０ 釜 ５０ テンション付与機構 ６０ 駆動機構（パルスモーター） ８０ 駆動機構（電磁コイル） ９０ 刺繍枠

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下端に縫い針が装着された針棒の昇降動
   作と、天秤の往復動作と、釜の回転及び被刺繍布を張っ
   た刺繍枠の作動とが所定のタイミングで同期駆動され、
   前記天秤を経て前記縫い針に供給される上糸と前記釜か
   ら繰り出される下糸とが、前記縫い針と前記釜との協同
   機能により絡まされて前記被刺繍布にステッチを形成す
   る本縫い形式の刺繍ミシンにおいて、 前記上糸の供給経路における前記天秤の上流側でこの上
   糸にテンションを与えるように配置されたテンション付
   与機構と、このテンション付与機構によるテンション付
   与力を所定のタイミング信号に応じて調整可能な駆動機
   構とを備えていることを特徴とした刺繍ミシンの上糸テ
   ンション制御装置。