JPH0884879A - ミシンの上糸供給制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速応答が可能な二つの圧電式上糸把持手段
と、上糸繰り出し手段とを組み合わせて用いることによ
って、高速、かつ安定的に上糸を供給可能であって、低
価格のミシンの上糸供給制御装置を提供することであ
る。 【構成】 ＤＣサーボモータ付き上糸繰り出しローラ１
５がローラ外周の接線方向へ上糸繰り出し力を与え、プ
ーリ付きロータリーエンコーダ１９が一つの縫い目に必
要な上糸繰り出し量をパルス数として検出し、一対の圧
電式上糸把持器１７、２１が、プーリ付きロータリーエ
ンコーダ１９の前後２箇所で上糸２５を直接把持してそ
の繰り出しを停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、縫い目の形成に消費さ
れる上糸を強制的に繰り出すようにしたミシンの上糸供
給制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、縫い目の形成に必要な上糸を強制
的に繰り出すミシンの上糸供給制御装置の内、工業用ミ
シンに用いられているものとしては、ミシン主軸とは無
関係に定速回転するモータ及び電磁式糸把持器の組み合
わせによるものが一般的であった。

【０００３】例えば、特開昭６３−２９４８９５号公報
には、図５（ａ）に示されるような構造の上糸供給制御
装置が開示されている。このものは、上糸２５を矢印方
向に繰り出すための駆動ローラ６１及び圧接ローラ１３
と、その圧接ローラ１３を支持するレバー１１を押圧し
てその圧接ローラ１３を常には前記駆動ローラ６１に圧
接させるばね９と、前記駆動ローラ６１に対する糸供給
側に位置して糸２５を把持可能な電磁式糸把持器５７と
が備えられている。他の例として、図５（ｂ）に示され
るような構造の上糸供給制御装置も見受けられる。この
ものは、上糸２５を矢印方向に繰り出すための駆動ロー
ラ１５及び圧接ローラ１３と、その圧接ローラ１３を支
持するレバー１１を押圧してその圧接ローラ１３を常に
は前記駆動ローラ１５に圧接させるばね９と、前記駆動
ローラ６１に対する糸供給側及び糸消費側に位置してそ
れぞれ糸２５を把持可能な電磁式糸把持器５７，５９と
が備えられている。これ等いずれの例の場合も、電磁式
糸把持器５７または５９により上糸２５を直接把持する
ことによって上糸２５の供給量を制御するようにしてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ミシン
主軸とは無関係に定速回転するモータ及び電磁式糸把持
器の組み合わせによるものでは、電磁式糸把持器が残留
磁力の影響によって応答に遅れ等のばらつきを生じるの
で、高速回転時に安定かつ正確な上糸供給量を実現する
ことが難しいという欠点があった。

【０００５】また、前記電磁式糸把持器の代わりに高速
応答性に優れた圧電素子を利用した圧電式糸把持器も提
案されているが、一般に、圧電素子は得られる変位量が
電磁式のものに比べて小さく、糸把持に必要な変位量を
得るには拡大機構を介さなければならない。このため、
充分な変位量と把持力とを同時に得ようとすれば、大き
な力を発生する大型で、しかも、高価な圧電素子を用い
なければならないという問題があった。

【０００６】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、高速応答が可能な二つの圧電式
上糸把持手段と、上糸繰り出し手段とを組み合わせて用
いることによって、高速、かつ安定的に上糸を供給可能
であって、低価格のミシンの上糸供給制御装置を提供す
ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明のミシンの上糸供給制御装置は、糸を糸消費
側へ繰り出す上糸繰り出し手段と、その上糸繰り出し手
段によって繰り出される糸量を検出する上糸繰り出し量
検出手段と、その上糸繰り出し量検出手段によって所定
量の上糸が検出されたとき、上糸を把持することにより
上糸の繰り出しを停止させる第１及び第２の圧電式上糸
把持手段とを備えてなるミシンの上糸供給制御装置にお
いて、上糸の糸供給側から糸消費側に向かって、前記第
１の圧電式上糸把持手段、前記上糸繰り出し量検出手
段、前記第２の圧電式上糸把持手段、及び前記上糸繰り
出し手段を、この記載順序で上糸経路上に略直列に配置
している。

【０００８】また、前記上糸繰り出し手段によって一つ
の縫い目に必要な量の上糸を繰り出す動作を、天秤によ
る布締め時期以外の糸弛緩時に行うようにしてもよい。

【０００９】さらに、前記上糸繰り出し手段によって一
つの縫い目に必要な量の上糸を繰り出す動作を、天秤に
よる布締め時期に行うように構成してもよい。

【００１０】

【作用】前記構成を有する本発明のミシンの上糸供給制
御装置によれば、上糸繰り出し手段が上糸を糸供給側か
ら糸消費側へ繰り出す。そして、上糸繰り出し量検出手
段が所定量の上糸を検出したとき、第１及び第２の圧電
式上糸把持手段が上糸を把持してその上糸の繰り出しを
停止させる。

【００１１】また、前記上糸繰り出し手段によって一つ
の縫い目に必要な量の上糸を繰り出す動作を、天秤によ
る布締め時期以外の糸弛緩時に行うようにすれば、その
糸弛緩時期は布締め時期よりも時間的余裕があるため
に、前記上糸の繰り出しを余裕をもって行なうことがで
きると共に、このときに繰り出される上糸に過大な張力
が作用していないために、前記上糸繰り出し量検出手段
による上糸繰り出し量の検出を一層確実にすることがで
きる。

【００１２】さらに、前記上糸繰り出し手段によって一
つの縫い目に必要な量の上糸を繰り出す動作を、天秤に
よる布締め時期に行うようにすれば、布締めによって上
糸に発生する張力のピーク値を低く抑えることができる
と共に、縫い目をより柔らかくすることができる。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明を具体化した一実施例を図面
を参照して説明する。

【００１４】本実施例のミシンの上糸供給制御装置は、
図示しないミシンの頭部に取り付けられる。図１は、こ
の上糸供給制御装置の概略構成を示している。ミシンの
アーム一側の頭部には、縫い針１と、天秤３と、糸取り
バネ５と、上糸２５をガイドするガイド７とが設けられ
る。また、前記頭部に接続されたアーム部には、糸消費
側から糸供給側に向かって、ＤＣサーボモータ付き上糸
繰り出しローラ１５と、バネ９により押圧されたレバー
１１に支持され、かつ前記上糸繰り出しローラ１５に圧
接する押えローラ１３と、圧電式上糸把持器１７と、プ
ーリ付きロータリーエンコーダ１９と、圧電式上糸把持
器２１と、ベーステンション皿２３と、上糸２５を巻回
した糸巻２７とが設けられている。さらに、アーム部の
内部には、プーリ３３を取り付けた主軸２９に上糸供給
タイミング信号発生器３１が設けられている。図中、Ａ
は上糸供給制御装置部分を示すものである。前記ベース
テンション皿２３は必ずしもこの部分に設ける必要はな
い。

【００１５】なお、前記上糸繰り出しローラ１５及び押
えローラ１３は、本発明の上糸繰り出し手段を構成す
る。また、前記プーリ付きロータリーエンコーダ１９
は、本発明の上糸繰り出し量検出手段を構成する。そし
て、前記圧電式上糸把持器２１は、本発明の第１の圧電
式上糸把持手段を構成する。さらに、前記圧電式上糸把
持器１７は、本発明の第２の圧電式上糸把持手段を構成
する。

【００１６】上糸供給タイミング信号発生器３１は、天
秤３による布締め終了時期の主軸２９の位相を基準とし
て一定の主軸位相のときに信号を発生するものであり、
所謂電子ミシンにおいて設けられている針棒位置検出器
と同等なものである。

【００１７】次に、以上のように構成された上糸供給制
御装置の作用の概略を説明する。

【００１８】即ち、糸巻２７から繰り出される上糸２５
は、ベーステンション皿２３により糸が乱れない程度の
張力が与えられ、糸把持解除状態にある圧電式上糸把持
器２１を経て、プーリ付きロータリーエンコーダ１９の
プーリに巻き付けられ、さらに糸把持解除状態にある圧
電式上糸把持器１７を経て、ＤＣサーボモータ付き上糸
繰出ローラ１５と押さえローラ１３とに狭持されて天秤
３側に送り出されるようになっている。上糸繰出量の制
御は、プーリ付きロータリーエンコーダ１９が一つの縫
い目に必要な量の上糸２５が繰り出されたことを検出す
ると、圧電式上糸把持器１７、２１が上糸２５を直接把
持することにより上糸２５の走行を停止させ、ＤＣサー
ボモータ付き糸繰出ローラ１５と上糸２５との間に滑り
作用をおこさせ、ローラは回転し続けるが、上糸供給は
停止状態にする。

【００１９】図２は、図１の圧電式上糸把持器１７、２
１の構造を示す図である。積層型の圧電素子３５は、厚
み方向に分極された板を複数個積層して構成されると共
に、その各圧電板の電極が一層置きに電気的に並列接続
され、電圧を印加することによって高さ方向に変位する
ようになっている。その圧電素子３５の一端は枠３７に
固定され、また、同圧電素子３５の他端は板バネ製の変
位拡大板３９に固定されている。前記変位拡大板３９の
一対の突出部分３９ａ、３９ｂには連結棒４１が固着さ
れており、圧電素子３５の変位に伴い互いに離れようと
する前記突出部分３９ａ、３９ｂ間の距離を一定に保っ
ている。一対の糸把持板４３、４５が、上糸２５を間に
して対向する位置でそれぞれアーム４７、４９に個別に
固定されている。前記アーム４７、４９の他端は前記変
位拡大板３９の突出部分３９ｃ、３９ｄに固定されてい
る。

【００２０】以上のように構成された圧電式上糸把持器
の作用を次に説明する。

【００２１】即ち、圧電素子３５は、電圧が印加される
と、高さ方向に変位する。これにより、変位拡大板３９
は突出部分３９ａ、３９ｂを支点としてそれぞれ反時
計、時計方向に回転モーメントが働き、突出部分３９
ｃ、３９ｄに固着されているアーム４７、４９も突出部
分３９ａ、３９ｂを支点として回転運動する。このと
き、連結棒４１は、互いに離れようとする突出部分３９
ａ、３９ｂ間の距離を一定に保つため、圧電素子３５の
変位が効率よくアーム４７、４９の回転運動に変換され
る。その結果、アーム４７、４９の先端に固着されてい
る糸把持板４３、４５は互いに接近し、その各糸把持面
によって糸５１を把持する。圧電素子３５は印加された
電圧が除去されると印加前の長さに戻るから、印加時と
はちょうど逆の作用により、糸把持板４３、４５が互い
に離隔して糸５１の把持作用が解除される。

【００２２】次に、本実施例の上糸供給制御装置の作用
を図３（ａ），（ｂ）に示す線図及び図４に示す制御ブ
ロック図に従って説明する。図３（ａ）（ｂ）におい
て、それぞれ上段は上糸の張力波形、中段は天秤３の高
さ方向の位置、下段はロータリーエンコーダ１９ｂの回
転に伴い出力されるパルス列を示す。上段の斜線部分は
上糸把持器による把持期間Ｍを示し、それ以外の期間は
把持解除期間Ｍ’を示している。また、イは上糸２５が
ミシン下部の釜部から外れる時に生じた上糸張力発生時
期、ロは天秤３による布締め作用により生じた上糸張力
発生時期、ハは天秤上死時期、ニは布締め作用による糸
張力消滅時期を示す。定速回転しているＤＣサーボモー
タ１５ａによって駆動される上糸繰り出しローラ１５ｂ
により上糸２５が繰り出され、圧電式上糸把持器１７、
２１による把持によって上糸２５の繰出は停止する。

【００２３】図３（ａ）の場合、上糸２５の繰り出しは
次のように開始される。先ず、ニより遅いＰ時点で上糸
供給タイミング信号発生器３１が通電制御回路５５に糸
把持解除信号を伝える。通電制御回路５５は、圧電式上
糸把持器１７、２１に印加していた電圧をほぼ同時に除
去して糸把持を解除する。上糸２５は上糸繰り出しロー
ラ１５ｂと押えローラ１３と間での狭持回転により繰り
出され始める。

【００２４】上糸２５が繰り出されると、上糸２５が巻
き付けられたプーリ１９ａが回転し、ロータリーエンコ
ーダ１９ｂから上糸繰り出し量に比例した数のパルスが
計数器５３に出力される。計数器５３は、前回の糸把持
時点からのパルス数が、一つの縫い目に必要な糸量に相
当する数に達した時点Ｑで通電制御回路５５に糸把持信
号を与える。通電制御回路５５は、直ちに圧電式上糸把
持装器１７、２１に電圧を印加して上糸２５を把持し、
僅かに把持部で上糸２５が滑った後、Ｒ時点で上糸繰り
出しは停止する。この場合、上糸を繰り出し動作は、天
秤３による布締め時期の次の糸弛緩時期に行われるが、
その糸弛緩時期は布締め時期よりも時間的余裕があるた
めに、前記上糸２５の繰り出しを余裕をもって行なうこ
とができると共に、このときに繰り出される上糸２５に
過大な張力が作用していないために、前記プーリ付きロ
ータリーエンコーダ１９による上糸繰り出し量の検出を
一層確実にすることができる。

【００２５】このとき、ロータリーエンコーダ１９ｂの
両側の上糸２５を圧電式上糸把持器１７、２１によって
ほぼ同時に把持するから、センサであるロータリーエン
コーダ１９ｂの不要な慣性回転や振動的挙動を最小限に
抑えることができ、糸供給量の精度を高くすることがで
きる。また、同時に、イで瞬間的に発生する張力や上糸
繰出ローラ１５ｂの糸繰り出し力に対抗して上糸２５を
停止状態にするために必要な把持力は、二つの圧電式上
糸把持器１７、２１を用いて上糸２５を二箇所で把持す
ることによって、小型の圧電素子３５を用いても十分に
確保できるものである。

【００２６】なお、前記の説明では、連続する２つの圧
電式上糸把持器１７、２１の間においてロータリーエン
コーダ１９ｂから出力されるパルス数が所定値になるよ
うに制御しているが、Ｒ時点以後次のＰ時点以前のプー
リ１９ａが静止している時点を基準として、２つのプー
リ静止時点間のパルス数が一定になるように糸把持タイ
ミングを制御してもよい。

【００２７】以上のように、本実施例では上糸繰出ロー
ラ１５ｂより糸巻き２７側に小型軽量のロータリエンコ
ーダ１９ｂを設けているが、この構成では一つの縫い目
を形成する間の実際の上糸供給量をより正確に検出する
ことができるという効果がある。

【００２８】なお、前記した従来技術の特開昭６３−２
９４８９５号公報に開示された図５（ａ）に示される上
糸供給制御装置部の場合、電磁式糸把持器５７が上糸２
５の把持を解除した時点以降にロータリーエンコーダ付
き上糸繰出ローラ６１から得られるパルス数によって、
上糸供給量を検出している。

【００２９】また、他の従来技術として図５（ｂ）に示
した上糸供給制御装置部の場合、電磁式糸把持器５７の
把持解除時間とＤＣサーボモータ付き上糸繰出ローラ１
５によって供給される上糸量とが比例するとして、上糸
供給量を検出している。なお、この場合には電磁式糸把
持器５７と５９とは別々のタイミングで作動するように
制御される。即ち、次の縫い目に必要な量の上糸２５を
ＤＣサーボモータ付き上糸繰り出しローラ１５と電磁式
糸把持器５９との間に糸のたるみＢとして予め確保して
おき、これを天秤による布締め時期の前に電磁式糸把持
器５７で糸を把持したまま電磁式糸把持器５９の糸把持
を解除することによって、上糸２５を供給することを繰
り返す。

【００３０】図５（ａ），（ｂ）いずれの場合でも、上
糸繰出ローラ部と上糸２５とは滑り状態から狭持状態へ
の変化を繰り返す。しかし、このような変化に要する時
間は、上糸２５の種類、接触面の微妙な表面状態等によ
って変化し易いものあり、ローラが完全に定速で回転
し、かつ電磁式糸把持装置５７の応答にばらつきがない
としても、糸把持解除時、及び糸把持時の糸繰り出し量
の時間的な変化は同じにはなりにくい。このため、図５
（ａ），（ｂ）のような方法では、特に上糸の種類によ
らない糸供給量の正確な検出は難しい。

【００３１】一方、本実施例の場合は、プーリ１９ａの
糸巻き付け面と上糸２５との滑りがないならば、上糸繰
り出しローラ１５ｂや圧電式上糸把持器１７、２１の糸
接触面と上糸２５との間の滑りに拘らず、一つの縫い目
を形成する間に実際に供給された上糸量を正確に検出す
ることができる。この滑りをなくすにはプーリ１９ａの
糸巻き付け面と上糸２５とが常に静止状態にあればよい
から、小型軽量でかつ糸巻き付け面の摩擦係数が大きい
プーリ１９ａを用いることによって、比較的容易に近似
的な実現が可能である。

【００３２】また、図３（ｂ）の場合、糸繰り出し開始
時点Ｐは、上糸２５が釜部から外れるときに瞬間的に大
きな張力を発生する時点イを避けて、天秤３による布締
め糸張力がすでに発生している時点であるロとハの間に
設定される。この場合、天秤３によって発生する糸張力
と高速回転するＤＣサーボモータ付き上糸繰出ローラ１
５の繰り出し力の両方によって上糸２５が繰り出される
から、ハから短時間で上糸繰り出しを終了することがで
きる。

【００３３】この場合、天秤３による布締め時期に上糸
２５が繰り出されることになり、この時期に上糸２５を
完全に把持しておく図３（ａ）のような方式に比べて、
上糸２５に発生する張力のピーク値を低く押さえること
ができる。この場合、縫い目をより柔らかにする効果が
ある。

【００３４】しかしながら、イからハまでの時間は特に
高速回転時には非常に短く、例えば、ある本縫いミシン
では、主軸回転数が毎分４０００回転の場合には２．５
ミリ秒程度しかない。この短い時間に必要な糸量を繰り
出すために、ＤＣサーボモータ付き上糸繰り出しローラ
１５の回転数がかなり高速であるだけではなく、糸把持
解除後の上糸２５の滑り量をできるだけ少なく抑えてや
ることが必要である。従って、上糸把持装置には、正確
なタイミングで糸把持を解除し、一つの縫い目に必要な
量の上糸２５が繰り出されたことを検出したらできるだ
け速く把持することが求められる。また、滑り量を抑え
るために押さえローラ１１とＤＣモータ付き上糸繰出ロ
ーラ１とによって強い圧力で上糸２５を狭持してやらな
ければならないが、これにより滑り時の糸繰り出し力も
大きくなるから、糸把持器はその力に対抗して上糸２５
の走行を停止させるのに充分な糸把持力を発生できなけ
ればならない。

【００３５】以上のような微妙なタイミング制御と充分
な糸把持力の両立は、高速応答が可能な圧電式上糸把持
器を複数使用することで実現が可能になる。主として、
残留磁力の影響による応答の遅れとばらつきを伴う電磁
式糸把持器では、遅れ時間を補正しようとしても主軸の
回転数によって補正する時間量を変えなければならず、
実現が難しかった。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のミシンの上糸供給制御装置によれば、第１及び第
２の圧電式上糸把持手段が上糸繰り出し量検出手段の前
後で上糸を把持するので、上糸繰り出し量検出手段の不
用意な運動や振動等を抑制することができ、その後の上
糸量の検出作用を確実にすることができる。また、この
時に、第１及び第２の圧電式上糸把持手段が上糸経路上
に略直列に配置されているから、小型で安価な圧電式糸
把持手段をもって上糸を停止させるのに必要な糸把持力
を充分に得ることができる。さらに、高速応答性に優れ
る圧電式上糸把持手段を利用できるため、正確な上糸繰
出量制御が低速から高速に至る幅広い縫製速度の範囲で
可能になる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の上糸供給制御装置の構成を示す概略構
成図である。

【図２】圧電式上糸把持器の構成を示す図である。

【図３】上糸供給タイミングを示す説明図である。

【図４】上糸供給制御回路を示すブロック図である。

【図５】従来の上糸供給制御装置の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１３ 押さえローラ １５ 上糸繰り出しローラ １７ 圧電式上糸把持器 １９ プーリ付きロータリーエンコーダ ２１ 圧電式上糸把持器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 糸を糸消費側へ繰り出す上糸繰り出し手
   段と、その上糸繰り出し手段によって繰り出される糸量
   を検出する上糸繰り出し量検出手段と、その上糸繰り出
   し量検出手段によって所定量の上糸が検出されたとき、
   上糸を把持することにより上糸の繰り出しを停止させる
   第１及び第２の圧電式上糸把持手段とを備えてなるミシ
   ンの上糸供給制御装置において、 上糸の糸供給側から糸消費側に向かって、前記第１の圧
   電式上糸把持手段、前記上糸繰り出し量検出手段、前記
   第２の圧電式上糸把持手段、及び前記上糸繰り出し手段
   を、この記載順序で上糸経路上に略直列に配置したこと
   を特徴とするミシンの上糸供給制御装置。
2. 【請求項２】 前記上糸繰り出し手段によって一つの縫
   い目に必要な量の上糸を繰り出す動作を、天秤による布
   締め時期以外の糸弛緩時に行うように構成したことを特
   徴とする請求項１に記載のミシンの上糸供給制御装置。
3. 【請求項３】 前記上糸繰り出し手段によって一つの縫
   い目に必要な量の上糸を繰り出す動作を、天秤による布
   締め時期に行うように構成したことを特徴とする請求項
   １に記載のミシンの上糸供給制御装置。