JPH08266765A - 上糸制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ミシンの主軸と連動して上下運動する針に対し
て上糸の供給・引き上げを行う上糸制御装置において、
上糸の供給量を自在に調節できるようにする。 【構成】給糸ボビン５から１３針に供給される上糸７の
供給経路に設けられて上糸７の途中が所定回数巻回され
る回転ドラム１１と、回転ドラム１１を正逆回転させる
ためのモータ２２と、回転ドラム１１の下流側にて上糸
７を所定の圧力で把持する糸把持装置１４と、回転ドラ
ム１１と糸把持装置１４との間の上糸７に所定の張力を
与えるためのテンション機構９と、主軸２の回転角を検
出するための回転角検出器２８と、回転角検出器２８の
検出値に応じてモータ２２を制御する制御回路とを備え
てなる。モータ２２を制御して回転ドラム１１の回転時
期や停止位置を変えることにより、針１３の上下運動に
対する上糸７の供給・引き上げの位相や供給量を変える
ことができるので、釜の位相に合わせて上糸７の供給量
を変えるなどして、高品位の縫い目を形成することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ミシンの上糸制御装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にミシンは天秤と呼ばれる上糸制御
装置を備えている。天秤は、給糸ボビンから供給される
上糸を針に補給し、外釜が上糸をすくい中釜をくぐらせ
るために必要な量だけ上糸を緩め、中釜をくぐらせると
速やかに上糸を引き上げ、布送りに合わせて縫い目に消
費される上糸を繰り出し、上糸を引き上げて糸締めする
一連の上糸供給・吸収動作を行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
天秤は、カム機構などを介してミシンの主軸（上軸）に
連結され、針棒とともに主軸の回転によって駆動される
ため、針棒運動に対する天秤運動の位相調整ができな
い。そのため、糸の種類によって針棒運動に対する釜運
動の位相を変えた場合でも天秤運動の位相は変えること
ができず、縫いムラなどが発生していた。

【０００４】このような天秤の運動を針棒並びに釜の運
動とともに運動曲線で表すと例えば図５のようになる。

【０００５】このグラフは本縫いミシンの運動曲線であ
り、針棒運動曲線が曲線Ａ、天秤運動曲線が曲線Ｂ、釜
運動曲線が曲線Ｃでそれぞれ表されている。グラフの横
軸にはミシンの主軸（上軸）の回転角が、左側の縦軸に
は針棒の上下運動のスケールが、右側の縦軸には天秤の
上下運動による糸供給長さのスケールがそれぞれ目盛ら
れている。

【０００６】この場合、針棒運動のスケールは針の針孔
の高さを示し、その０目盛の位置が針板上面位置に相当
する。針棒は、主軸の回転角が０度のとき移動範囲の最
上点（針棒上死点）に位置し、１８０度のとき最下点
（針棒下死点）に位置する。天秤運動曲線Ｂは、天秤に
よる上糸の供給量を示すものである。釜運動曲線Ｃは、
釜による上糸の吸収量を示すものであり、天秤運動によ
る糸供給量スケールを用いて表されている。また、図中
には、外釜が上糸をすくうタイミングと釜から上糸の抜
けるタイミングが示されている。

【０００７】針棒運動に対する天秤運動の位相を変える
ことは、図５のグラフにおいて天秤運動曲線Ｂの形を変
化させること、すなわち上糸の供給量を変化させること
に相当する。そして、天秤運動曲線Ｂが釜運動曲線Ｃに
近いほど、すなわち外釜が上糸をすくい中釜をくぐらせ
る際の糸余り量（図５中、斜線部分の幅）が少ないほう
が糸の締りが良く、縫いムラの少ない高品位の縫い目を
形成できる。

【０００８】そこで本発明は、糸の特性などに合わせて
釜の位相を変化させた場合に、それに合わせて上糸の供
給量を自在に変化させることができる上糸制御装置を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る上糸制御装置は、ミシン主軸の回転に連
動して上下往復運動を行う針及びその主軸の回転に連動
して回転し前記針と協働して縫い目を形成する釜を含む
縫い目形成機構に向かって上糸の供給・引き上げを行う
上糸制御装置を前提とし、ミシンの糸供給源から前記針
に到る上糸経路中に上糸の途中を巻回し得るように配置
され、前記針に向かって上糸を供給し、その供給された
上糸を引き上げるように回転可能な回転ドラムと、前記
回転ドラムに回転力を付与し得る可逆モータと、前記回
転ドラムの上流側にて上糸を所定の圧力で把持する糸把
持装置と、前記回転ドラムと前記糸把持装置との間の上
糸に所定の張力を与えるためのテンション機構と、前記
ミシン主軸の回転角を検出するための回転角検出器と、
この回転角検出器の検出値に応じて、前記釜の回転に伴
う上糸糸輪の形成に充分な上糸の供給量に対応する前記
可逆モータの駆動量及びその駆動方向を表わす駆動指令
信号と、その上糸糸輪の引き上げに必要な上糸の引き上
げ量に対応する前記可逆モータの駆動量及びその駆動方
向を表わす駆動指令信号とを発生する指令信号発生回路
と、その指令信号発生回路からの駆動指令信号に従って
前記可逆モータを駆動するモータ駆動回路とを備えてな
ることを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記のように構成される本発明のミシンの上糸
制御装置では、前記指令信号発生回路が前記回転角検出
器の検出値に応じて前記駆動指令信号を発生すると、そ
の駆動指令信号に従って前記モータ駆動回路が前記可逆
モータを駆動し、前記回転ドラムを正、逆方向に回転駆
動させる。前記回転ドラムを正方向に回転させると、回
転ドラムに巻かれた上糸が送り出されて針に供給され
る。このとき同時に糸供給源から上糸が前記糸把持装置
の把持力に抗して引き出される。また、回転ドラムを逆
方向に回転させると、針側に送り出された上糸が回転ド
ラムに巻き戻されて吸収され、この吸収された上糸は上
記テンション機構によって回転ドラムと糸把持装置との
間の上糸に張力が加えられるので、上糸の弛みが防止さ
れるとともに上糸に対する回転ドラムの空転が防止され
る。

【００１１】このように本発明のミシンの上糸制御装置
によれば、前記回転ドラムを正、逆方向に回転させるこ
とにより、針の上下運動に対する上糸の供給・引き上げ
の位相や糸の供給量を、針の運動と独立して変化させる
ことができるので、糸や布地などの特性に合わせて釜の
位相を変化させる場合などに、釜の位相に合わせて上糸
の供給量を変化させることができる。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明に係る上糸制御装置の実施例
について図１〜図４を用いて説明する。

【００１３】図１は本発明の一実施例を示すミシンの上
糸制御装置部分の概略斜視図である。

【００１４】同図において、１はミシン本体、２はミシ
ンの主軸であり、主軸２の基端部に固定されたミシン駆
動プーリ３にミシンの主モータの駆動力がベルトを介し
て伝達されることにより主軸２が回転し、主軸２の回転
運動がミシン本体１の頭部先端部に内蔵されたカム機構
を介して針棒４に伝達されて針棒４が上下に駆動される
構造になっている。また主軸２の駆動力は、図示しない
針板に設けられた布送り機構にもカム機構などを介して
伝達されるようになっている。ミシン本体１の脚部の前
面部には、保持型の電源スイッチ２７と、保持型の３個
の速度設定スイッチ（左から低速、中速、高速）２８、
２９、３０が設けられている。また、ミシン本体１の頭
部の前面部には、自動復帰型のスタートストップスイッ
チ３１が設けられている。このスタートストップスイッ
チ３１を一回押すとミシンの主モータが駆動され、再び
押すと停止されるようになっている。また、スタートス
トップスイッチ３１の近傍には、上糸７の供給量を微調
節するための上糸調節摘み４２と、釜運動曲線に対する
天秤運動曲線の位相を調節するための位相調節摘み４３
とが設けられている。

【００１５】このミシンの上糸供給源である給糸ボビン
５は、アーム１の基端部上面に立設されたボビン軸６に
装着されている。

【００１６】そして、この給糸ボビン５から繰り出され
る上糸７が、アーム１上に配設された上糸制御装置８の
糸把持装置９、テンション機構１０、回転ドラム１１、
およびコイルばね１２の下端を順次通過して、針棒４の
先端に保持された針１３に供給されるようになってい
る。

【００１７】糸把持装置９は、アーム１の側部に固定さ
れた板状の支持部材１４に支持されて給糸ボビン５の近
傍に設けられた一対の皿状部材１５、１５と、皿状部材
１５、１５同士を圧接させる図示しないバネとからな
る。そして、両皿状部材１５、１５によって上糸７を所
定の圧力で把持している。

【００１８】テンション機構１０は、アーム１の背面部
に固定された先端部の折れ曲がった柱状の支持部材１６
と、支持部材１６の先端部に吊り下げられたコイルばね
１７とからなる。コイルばね１７の下端部には上糸７を
掛けるためのフック１８が形成されている。そして、回
転ドラム１１と糸把持装置９との間の上糸７の途中にフ
ック１８を引っ掛けることによって、上糸７に所定の張
力を与えている。

【００１９】回転ドラム１１は、アーム１の側部に固定
された板状の支持部材１９よって水平に支持された回転
軸２０に固定されている。回転ドラム１１の胴部外周に
は、上糸７が３回巻かれている。この回転ドラム１１を
支持している支持部材１９の背後にはドラム１１を駆動
するためのステップモータ２２が取り付けられている。
回転ドラム１１の回転軸２０はこのステップモータ２２
の回転軸に直結されており、ステップモータ２２を正逆
駆動させることにより回転ドラム１１が正転方向（矢印
Ａ）および逆転方向（矢印Ｂ）に回転駆動されて、針１
３への上糸７の供給並びに引き上げがなされるようにな
っている。ステップモータ２２は、後述する制御回路
（図２参照）によって主軸２の回転角に応じて駆動制御
される。そのためにミシン駆動プーリ３には主軸２の回
転角を検出するための回転角検出器３２が取り付けられ
ている。回転角角検出器３２は、主軸２に固定された円
板に周方向に沿って所定の間隔で開口径の等しい多数の
スリットを形成し、その各スリットの回動通過を発光ダ
イオードとホトトランジスタよりなるフォトインタラプ
タ型のセンサで検出して検出信号を発生するものであ
る。

【００２０】コイルばね１２は、上端をばね掛けに係止
し、下端のフック部２４を針棒４の上方に位置させてア
ーム１の上面に形成された上糸供給孔２３の近傍におい
て、回転ドラム１１からの上糸７をその先端に設けられ
たフック部２４を通して上糸に張力を与えている。な
お、この実施例のミシンは、上糸供給孔２３よりアーム
１内に案内された上糸７が、針棒４内を通して針棒４の
先端部に到り、針棒４の側部に形成された小孔２５から
針孔２６に供給されるようになっている。

【００２１】次に、上記のように構成されたミシンを駆
動制御する制御回路を図２に示す電気回路ブロック図に
基づいて説明する。

【００２２】図２において、３３は上記ミシンに内蔵さ
れたマイクロコンピュータである。マイクロコンピュー
タ３３は中央処理装置（ＣＰＵ）３４、読み出し専用メ
モリ（ＲＯＭ）３５、および随時読み出し書き込みメモ
リ（ＲＡＭ）３６からなり、ＲＯＭ３６内に予め記憶さ
れたプログラムに従って演算制御動作する。ＣＰＵ３４
は、速度設定スイッチ２８、２９、３０の速度設定信号
及びスタートストップスイッチ３１のオン信号に基づい
て、主モータ駆動回路３７に制御信号を出力し、主モー
タＭを前記選択した速度で駆動及び停止制御させるとと
もに、所定のタイミングで送り量のデータをＲＯＭ３５
から読み出して、制御信号として布送り機構駆動回路３
８に出力し、布送り機構のアクチュエータ３９を動作制
御して１ステッチ毎に布送り機構の送り量を決定する。

【００２３】布厚検出器４０は、針棒４に並設された布
押え棒（図示省略）に設けられたポテンショメータから
なり、布押え棒の上下変移量によって加工布の厚さを検
出し、これをデジタル信号に変換してＣＰＵ３４に出力
する。ＣＰＵ３４は布厚検出器４０から出力されている
検出信号を所定のタイミングでＲＡＭ３６に記憶保持さ
せる。そしてＣＰＵ３４は、釜の回転に伴う上糸糸輪の
形成に充分な上糸７の供給量を決定するとともに、その
記憶保持された被縫製物の厚さと１針分の縫い目の長さ
とに基づいて、上糸糸輪の引き上げに必要な上糸７の引
き上げ量を算出し、その演算値をＲＡＭ３６に記憶させ
る。

【００２４】回転角検出器３２は、主軸に固定された前
記円板の各スリットが前記センサを回動通過する度に１
パルスの信号を各々出力する。ＣＰＵ３４は、回転角検
出器３２からの信号の電圧レベルを検出し、ハイレベル
信号のカウント数から主軸の回転角を検出する。そして
ＣＰＵ３４は、主軸の回転角に応じて、ステップモータ
２２の駆動データをＲＯＭ３５から読み出し、これをス
テップモータ２２の駆動方向を指定する回転方向指令信
号（正回転指令信号、逆回転指令信号）と、ステップモ
ータ２２の駆動量（ステップ数）を指定するステップ駆
動指令信号として上糸制御用モータ駆動回路４１に出力
する。上糸制御用モータ駆動回路４１は、正回転指令信
号が入力されているときステップモータ２２の励磁相を
正転可能な状態に、逆回転指令信号が入力されていると
きステップモータ２２の励磁相を逆転可能な状態に切り
換え、ステップ駆動指令信号で指定されたステップ数だ
けステップモータ２２をステップ駆動させる。

【００２５】このステップモータ２２の正回転駆動によ
り供給される上糸７の供給量は、上糸調節摘み４２を操
作することにより所定の範囲（釜運動曲線と上糸供給曲
線とが交わらない範囲、図４参照）で無段階に微調節さ
れる。すなわち回転方向指令信号の出力中におけるステ
ップモータ２２の駆動ステップ数は、上糸調節摘み４２
が操作されることにより所定の範囲で増減指定できるよ
うになっている。

【００２６】ＣＰＵ３４は、指定されたステップ数分ス
テップモータ２２が駆動されて上糸７の供給が終了する
と、逆回転指令信号を出力するとともに、ＲＡＭ３６に
一時記憶させた上糸７の引き上げ量を引き出し、その引
き上げ量に相当するステップモータ２２のステップ数を
指定するステップ駆動指令信号を出力する。この場合の
ステップ数は、１針分の縫い目を形成するのに必要な量
だけ上糸７を針１３側に残した位置で回転ドラム１１を
停止させるように指定される。

【００２７】次に以上のように構成されたミシンにおけ
る上糸制御装置１２の作用について説明する。

【００２８】所定の速度でミシンを運転すべく速度設定
スイッチ２８〜３０の所望の１つを押し、電源スイッチ
２７をオンさせると、ＣＰＵ３４は前記速度設定スイッ
チ２８〜３０の操作に基づいて選択された速度で、主モ
ータ駆動回路３７を介して主モータＭを駆動させる。こ
の主モータＭの回転によりミシン主軸が回転し、針が最
上位置から下方へ移動を開始する。

【００２９】ミシン主軸が回動すると、回転角検出器３
２からパルス信号が発生される。このパルス信号を検出
するとＣＰＵ３４はステップモータ２２の駆動データを
ＲＯＭ３５から読み出し、上糸制御用モータ駆動回路４
１を介してステップモータ２２を正転駆動させる。これ
により回転ドラム１１が正転駆動される。回転ドラム１
１が正転駆動（矢印Ａ方向に回転）されると、回転ドラ
ム１１に巻かれた上糸７が送り出され、上糸７が所定の
量まで針１３に供給される。このとき同時に、給糸ボビ
ン５から上糸７が糸把持装置９の把持力に抗して引き出
される。

【００３０】やがて、針１３が針板下方に沈下すると、
ＣＰＵ３４はＲＯＭ３５から送り機構の布送りデータを
読みとり、布送り機構制御回路３８に制御信号として出
力する。さらにＣＰＵ３４は、布厚検出器４０からの検
出信号を被縫製物の厚さとして読みとり、その厚さと送
りデータとに基づいて、上糸糸輪の引き上げに必要な上
糸７の最適な引き上げ量を次に示す関係式（１）を基に
算出し、その演算値をＲＡＭ３６に一時記憶させる。

【００３１】 ＴB ＝ＴS −（ＳP ＋Ｋ・Ｗa ） ・・・（１） ＴB ：最適な引き上げ量 ＴS ：上糸糸輪の拡大終了時点における糸輪の形成糸量
（図４参照） ＳP ：縫い目形成間隔（主として送りデータにより決定
される） Ｋ ：縫い形状などに基づいて決められる定数 Ｗa ：被縫製物の厚さ そして、針１３が最下位置（図４中、針棒下死点）に達
し、同位置から上方へ移動すると、釜は上糸７を剣先で
引っ掛かけ糸輪の形成を開始して（図４中、釜上糸掛
け）、回転ドラム１１の正転駆動によって供給されてい
る上糸７をさらに引き下げる。一方これに対して、針１
３が針板から抜け出ると送り機構は前記送りデータに従
って被縫製物を送り出す。また上糸糸輪は最大径（所定
糸量ＴS）まで拡大されていく。

【００３２】そして ＣＰＵ３４は、所定のステップ数
分ステップモータ２２を駆動して所定量の上糸７の供給
を終えると、逆回転指令信号を出力するとともに、ＲＡ
Ｍ３６から上記上糸引き上げ量ＴB を引き出し、その引
き上げ量に相当するステップモータ２２のステップ数を
指定するステップ駆動指令信号を出力し、上糸制御用モ
ータ駆動回路４１を介してステップモータ２２を逆転駆
動させる。ステップモータ２２が逆転駆動することによ
り、回転ドラム１１が逆転し、上糸７が前記所定の量Ｔ
B だけ引き上げられる。上糸７を引き上げる際、回転ド
ラム１１から糸把持装置９側に上糸７が送り出される
が、その余長分はテンション機構１０のコイルばね１７
が縮むことによって吸収されるので、上糸７の弛みが防
止され、回転ドラム１１に巻かれた上糸７が緩むことは
ない。

【００３３】やがて所定の量ＴB の上糸１３の引き上げ
が終了すると、ＣＰＵ３４は上糸制御用モータ駆動回路
４１に指令を与えてステップモータ２２を停止させる。
そしてこのステップモータ２２の停止後、針１３は上位
置に達し、被縫製物への１ステッチの縫いが終了する。

【００３４】そして、針１３が最上位置から下降に転ず
ると、ＣＰＵ３４は直ちに前記と同様ステップモータ２
２を正転駆動させ、次の１ステッチを縫製すべく上糸７
を所定の供給量ＴSまで供給する。

【００３５】以後、ＣＰＵ３４は順次送りデータを読み
出し、１ステッチ毎に送り用アクチュエータ３９を駆動
制御するとともに、ステップモータ２２を前記の如く所
定の量だけ正転及び逆転駆動制御して被縫製物に縫製を
施していく。

【００３６】縫製が終わりに近づき、作業者がスタート
ストップスイッチ３１を押すと、ＣＰＵ３４は針１３が
上停止位置にあることを判別した後、主モータ駆動回路
３７を介してミシンの主モータＭを停止させる。そして
１つの被縫製物の縫製が完了する。

【００３７】以上の本実施例の上糸制御装置１２によれ
ば、上糸７の供給・引き上げ動作を行う回転ドラム１１
を、ステップモータ２２により主軸と独立して駆動可能
とし、且つステップモータ２２の駆動量を前記上糸調節
摘み４２を操作することにより無段階調節できるように
したので、針１３の上下運動に対する上糸７の供給・引
き上げの上糸７の量を針１３の運動と独立して変化させ
ることができる。

【００３８】また、位相調節つまみ４３を操作すること
によって、ステップモータ２２による上糸供給曲線Ｂ´
の位相を釜運動曲線Ｃの位相変位に合わせて変位させる
ことができる。

【００３９】したがって、本実施例の上糸制御装置８に
よれば、上糸７の特性や布の厚さなどに合わせて釜の位
相を変化させた場合に、それに応じて上糸７の供給量を
自在に変化させることができ、天秤における上糸供給曲
線、すなわち天秤運動曲線Ｂ（図５参照）を、例えば図
４に示すように、より釜運動曲線Ｃに近い曲線Ｂ´に変
化させることが可能である。その結果糸の締りが良く、
縫いムラの少ない高品位の縫い目を形成することができ
る。

【００４０】なお、本発明は以上の実施例に限定される
ものではなく、例えばステップモータ２２を直流モータ
に代えてもよい。

【００４１】また、上記実施例では、上糸７が針棒４内
を通して針１３に供給されるようにしたミシンの上糸供
給部の構造が示されているが、通常のミシンのようにア
ーム１の外に上糸供給源が設けられている場合でも本発
明は有効に適用できる。

【００４２】

【発明の効果】以上要するに、本発明の上糸制御装置に
よれば、回転ドラムを正、逆方向に回転させることによ
り、針の上下運動に対する上糸の供給・引き上げの位相
や糸の供給量を、針の運動と独立して変化させることが
できるので、糸や布地などの特性に合わせて釜の位相を
変化させる場合などに、釜の位相に合わせて上糸の供給
量を変化させることができ、高品位の縫い目を形成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すミシンの上糸制御装置
部分の概略斜視図である。

【図２】図１に示すミシンの電気回路ブロック図であ
る。

【図３】図１の要部拡大斜視図である。

【図４】本発明の上糸制御装置を備えた本縫いミシンに
おけるミシン運動曲線の一例を示す図である。

【図５】従来の本縫いミシンにおけるミシン運動曲線の
一例を示す図である。

【符号の説明】

１ ミシン本体 ２ 主軸 ５ 給糸ボビン（糸供給源） ７ 上糸 ９ 糸把持装置 １０ テンション機構 １１ 回転ドラム １２ 上糸制御装置 １３ 針 ２２ ステップモータ（可逆モータ） ３２ 回転角検出器 ３４ ＣＰＵ（指令信号発生回路） ４１ 上糸制御用モータ駆動回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ミシン主軸の回転に連動して上下往復運動
   を行う針及びその主軸の回転に連動して回転し前記針と
   協働して縫い目を形成する釜を含む縫い目形成機構に向
   かって上糸の供給・引き上げを行う上糸制御装置におい
   て、 ミシンの糸供給源から前記針に到る上糸経路中に上糸の
   途中を巻回し得るように配置され、前記針に向かって上
   糸を供給し、その供給された上糸を引き上げるように回
   転可能な回転ドラムと、 この回転ドラムに回転力を付与し得る可逆モータと、 前記回転ドラムの上流側にて上糸を所定の圧力で把持す
   る糸把持装置と、 前記回転ドラムと前記糸把持装置との間の上糸に所定の
   張力を与えるためのテンション機構と、 前記ミシン主軸の回転角を検出するための回転角検出器
   と、 この回転角検出器の検出値に応じて、前記釜の回転に伴
   う上糸糸輪の形成に充分な上糸の供給量に対応する前記
   可逆モータの駆動量及びその駆動方向を表わす指令信号
   と、その上糸糸輪の引き上げに必要な上糸の引き上げ量
   に対応する前記可逆モータの駆動量及びその駆動方向を
   表わす指令信号とを発生する指令信号発生回路と、 その指令信号発生回路からの駆動指令信号に従って前記
   可逆モータを駆動するモータ駆動回路とを備えてなるこ
   とを特徴とする上糸制御装置。