JP5419423B2 - Sewing thread tension device - Google Patents
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Description
本発明は、ミシンの糸調子装置に関する。 The present invention relates to a thread tension device for a sewing machine.
従来のミシンの糸調子装置において、ミシン糸を挟持する一対の糸調子皿と、永久磁石とコイルとにより構成される駆動部(例えばボイスコイルモータ等)を用いて一対の糸調子皿がミシン糸に付与する張力の調整を行う糸調子装置が知られている。この糸調子装置は、コイルに対する通電電流値の増減によりミシン糸に対する張力の制御を行っている。
このような糸調子装置においては、永久磁石とコイルとにより糸調子皿に付与される推力は、コイルへの通電によりフレミングの左手の法則に従って生じる。当該推力の大小は通電電流値に比例する。また、電流を流す向きを変えることで発生する推力の方向を変えることも可能である。
In a conventional thread tension device of a sewing machine, a pair of thread tension plates is a sewing thread using a drive unit (for example, a voice coil motor or the like) composed of a pair of thread tension plates that sandwich the sewing thread, and permanent magnets and coils. 2. Description of the Related Art A thread tension device that adjusts tension applied to a thread is known. This thread tension device controls the tension on the sewing thread by increasing or decreasing the energization current value for the coil.
In such a thread tension device, the thrust applied to the thread tension tray by the permanent magnet and the coil is generated according to Fleming's left-hand rule by energizing the coil. The magnitude of the thrust is proportional to the energization current value. It is also possible to change the direction of thrust generated by changing the direction of current flow.
ところで、一般に永久磁石は、温度変化があると発生する磁束密度に変化を生じる性質を有する。即ち、ミシンの使用環境の温度変化等により永久磁石の温度が変化すると、駆動部の推力が変化する。このため、糸調子装置による糸張力が変化し、オペレータが意図しない糸張力となることがあるという不都合があった。そこで、コイルに所定の加熱電流を通電して、駆動部をあらかじめ加熱し、永久磁石の温度を一定以上に維持することで糸張力の変化を低減させるミシンの糸調子装置がある(例えば特許文献1)。
しかしながら、従来のミシンの糸調子装置では、コイルに通電される加熱電流は永久磁石の温度によらず一定であった。このため、永久磁石を一定以上の温度まで加熱するのに長大な時間を要した。従って、従来のミシンの糸調子装置は、永久磁石の温度制御を迅速に行えず、それにより意図した糸張力を得るまでに多大な時間を要することがある問題点があった。なお、永久磁石の温度に応じて加熱電流を制御して加熱時間を短縮することも考えられるが、その場合、コイルに流すことができる最大の加熱電流は、コイルの駆動回路や電源容量などにより制限を受け、短縮できる加熱時間にも限度があった。 However, in the conventional sewing thread tension device, the heating current applied to the coil is constant regardless of the temperature of the permanent magnet. For this reason, it took a long time to heat the permanent magnet to a temperature above a certain level. Therefore, the conventional thread tension device of the sewing machine has a problem that the temperature control of the permanent magnet cannot be performed quickly, and it may take a long time to obtain the intended thread tension. Although it is conceivable to shorten the heating time by controlling the heating current according to the temperature of the permanent magnet, in that case, the maximum heating current that can flow through the coil depends on the drive circuit of the coil, the power source capacity, etc. Due to the limitations, there was a limit to the heating time that could be shortened.
本発明は、上述の問題点に鑑み、より迅速に意図した糸張力を得られるよう制御されるミシンの糸調子装置を提供することを目的とする。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a thread tension device for a sewing machine that is controlled so as to obtain an intended thread tension more quickly.
請求項1記載の発明によるミシンの糸調子装置は、ミシン糸に張力を付与する糸調子部材と、永久磁石とコイルとを有し、前記コイルに流れる電流に応じて前記糸調子部材による張力を可変可能な駆動手段と、前記コイルと電源との間に設けられ、PWM制御により電源からコイルへの電流量を制御可能な切替回路と、前記永久磁石の温度を検出する温度検出手段と、前記糸調子部材の張力がオペレータの意図した張力を生じさせるために前記永久磁石に求められる適当な温度範囲内で定められた温度である第1の温度を記憶する第1の記憶手段と、前記第1の温度に対する前記永久磁石の温度の高低を判別する第1の温度判別手段と、非縫製中に前記切替回路を制御して前記PWM制御により前記コイルに所定の加熱電流を通電させて前記永久磁石の温度を上昇させる加熱制御手段と、を備え、前記加熱制御手段は、前記永久磁石の温度が前記第1の温度に満たないと判別された場合、前記PWM制御の通電OFF区間に前記コイルに生じる誘導電流を前記電源側に環流させ、前記永久磁石の温度が前記第1の温度以上であると判別された場合、前記誘導電流を前記コイル内に環流させるように前記切替回路を制御して前記加熱電流を前記コイルに通電することを特徴とする。 A thread tension device for a sewing machine according to a first aspect of the present invention includes a thread tension member that applies tension to a sewing thread, a permanent magnet, and a coil, and the tension by the thread tension member according to a current flowing through the coil. a variable capable of driving means, disposed between the coil and the power supply, a controllable switching circuit current amount from the power supply to the coil by the PWM control, a temperature detecting means for detecting a temperature of the permanent magnet, the first storage means for the tension of the thread tension member stores the first temperature is a temperature defined in the appropriate temperature range required for the permanent magnet to produce the intended tension of the operator, the a first temperature determination means for determining the temperature level of the permanent magnet relative to the first temperature, by energizing a predetermined heating current to the coil by the PWM control by controlling the switching circuit in a non-sewing Above Comprising a heating control means for raising the temperature of the permanent magnet, and said heating control means, when the temperature of the permanent magnet is determined to less than the first temperature, the energization OFF period of the PWM control the induced current generated in the coil refluxed to the power supply side, the case where the temperature of the permanent magnet is determined to the be the first temperature or more, the switching circuit so as to circulate the induction current in the coil And the heating current is supplied to the coil.
請求項2記載の発明は、請求項1に記載のミシンの糸調子装置において、前記第1の温度よりも高い温度であって、オペレータの意図した張力を生じさせるために前記永久磁石に求められる適当な温度範囲の上限温度である第2の温度を記憶する第2の記憶手段と、前記第2の温度に対する前記永久磁石の温度の高低を判別する第2の温度判別手段と、を備え、前記加熱制御手段は、前記第2の温度判別手段により前記永久磁石の温度が前記第2の温度を満たすと判別された場合、前記加熱制御手段による前記コイルへの前記所定の加熱電流の通電を行わないことを特徴とする。
According to a second aspect of the invention, the thread tension device of a sewing machine according to
請求項3記載の発明は、請求項2に記載のミシンの糸調子装置において、前記コイルの導線温度を検出する導線温度検出手段と、前記第2の温度より高い温度であって、前記コイルが過熱状態となる温度であるコイル破損防止のための第3の温度を記憶する第3の記憶手段と、前記第3の温度に対する前記導線温度の高低を判別する第3の温度判別手段と、を備え、前記加熱制御手段は、前記第3の温度判別手段により前記導線温度が前記第3の温度を満たすと判別された場合、前記加熱制御手段による前記コイルへの前記所定の加熱電流の通電を行わないことを特徴とする。 According to a third aspect of the invention, the thread tension device of a sewing machine according to claim 2, the wire temperature detection means for detecting a wire temperature of the coil, a temperature higher than the second temperature, the coil third temperature determination means but to determine a third storage means for storing a third temperature for coil breakage prevention is the temperature at which the overheating, the height of the conductor temperature for the third temperature when, wherein the heating control means, when the wire temperature is determined to satisfy the third temperature by said third temperature determination means, wherein the predetermined heating to said coil by said heating control means It is characterized in that no current is supplied.
請求項4記載の発明は、請求項3に記載のミシンの糸調子装置において、前記導線温度検出手段は、前記コイルの抵抗値を検出する抵抗値検出手段と、前記抵抗値検出手段により検出された抵抗値に基づいて前記導線温度を算出する導線温度算出手段と、を備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the thread tension device of the sewing machine according to the third aspect, the conductor temperature detecting means is detected by a resistance value detecting means for detecting a resistance value of the coil and the resistance value detecting means. Conductor temperature calculating means for calculating the conductor temperature based on the resistance value.
請求項1記載の発明によれば、加熱制御手段は、第1の温度判別手段により永久磁石の温度が第1の温度に満たないと判別された場合、PWM制御の通電OFF区間にコイルに生じる誘導電流を電源へ流すよう切替回路を制御する。このとき、電位の高い電源に誘導電流を流そうとすることによってコイルに発生する誘導起電力は大きくなり、コイルの発熱を大きくする。一方、永久磁石の温度が第1の温度以上であると判別された場合、誘導電流をコイル内に環流させるように制御することで、誘導起電力が必要以上に大きくなることを防ぎ、コイルの温度を緩やかに上昇させる。従って、永久磁石の温度が第1の温度に満たない場合、永久磁石の温度が第1の温度を満たす場合に比してコイルの発熱による永久磁石の加熱はより急速に行われる。このとき、第1の温度は、糸調子部材の張力がオペレータの意図した張力を生じさせるために永久磁石に求められる適当な温度範囲内で定められた温度である。つまり、永久磁石は当該温度範囲内の温度まで急速に温められ、駆動手段による糸張力がより迅速に意図した糸張力となるよう制御されることとなる。よって、従来のミシンの糸調子装置において、永久磁石の温度制御を迅速に行えず意図した糸張力を得るまでに多大な時間を要することがあった問題点を解消し、より迅速に意図した糸張力を得られるよう制御されるミシンの糸調子装置を提供できる。特に、ミシンの電源投入直後等、駆動手段のコイルへの通電が長時間行われていないために永久磁石が当該温度よりも著しく低い温度である場合等に、永久磁石を急速に温められるので、ミシンの電源投入後、意図した糸張力を迅速に得られるミシンの糸調子装置を提供できる。
また、切替回路は駆動手段のPWM制御のための構成であるので、駆動手段を動作させるための構成を利用して永久磁石の加熱制御を行える。従って、コイルの発熱制御即ち永久磁石の加熱制御のための構成を特に設けることなく、永久磁石の温度が第1の温度を満たすか否かに応じた加熱制御を行える。
また、加熱制御手段は、永久磁石の温度が第1の温度以上であると判別された場合、誘導電流をコイル内に環流するので、永久磁石の温度が第1の温度を満たした後も、永久磁石の温度が第1の温度に満たない場合に比してコイルの発熱を小さくした状態で永久磁石の加熱が継続される。例えば第1の温度を、オペレータの意図した張力を生じさせるために永久磁石に求められる適当な温度範囲内のうち低い温度とした場合、
永久磁石が第1の温度を満たした後も永久磁石の加熱が緩やかに継続されるので、第1の温度に対する永久磁石の温度の高低に応じて、コイルへの通電を全く遮断する通電OFF状態と上述した誘導電流の電源側への環流とのいずれかを選択してコイルの温度を維持する場合と比較して永久磁石の温度を当該温度範囲内で維持しやすくなる。
According to the first aspect of the invention, the heating control means, when the temperature of the permanent magnet by the first temperature determination means it is determined to less than the first temperature, the coil energization OFF period of the PWM control The switching circuit is controlled so that the generated induced current flows to the power source. At this time, the induced electromotive force generated in the coil is increased by causing the induced current to flow through the power source having a high potential, and the heat generation of the coil is increased. On the other hand, if the temperature of the permanent magnet is determined to be the first temperature or higher, the induced current by controlling so as to circulate in the coil, prevents the induced electromotive force becomes larger than necessary, the coil Increase the temperature slowly. Therefore, if the temperature of the permanent magnets is less than the first temperature, heating of the permanent magnets due to heat generation of the coil as compared with the case where the temperature of the permanent magnet satisfies a first temperature is more rapidly performed. At this time, the first temperature is the temperature at which the tension of the thread tension member is defined in a suitable temperature range required for the permanent magnet to produce the intended tension operator. That is, the permanent magnet is rapidly warmed to a temperature within the temperature range, and the yarn tension by the driving means is controlled so as to quickly reach the intended yarn tension. Therefore, in the conventional thread tension device of the sewing machine, the problem that the temperature control of the permanent magnet could not be performed quickly and much time was required to obtain the intended thread tension was solved, and the intended thread was more quickly It is possible to provide a thread tension device for a sewing machine that is controlled so as to obtain tension. In particular, immediately after turning on the sewing machine, the permanent magnet can be warmed rapidly, such as when the permanent magnet is at a temperature significantly lower than that temperature because the coil of the drive means has not been energized for a long time. It is possible to provide a thread tension device for a sewing machine that can quickly obtain an intended thread tension after the sewing machine is turned on.
Further, since the switching circuit has a configuration for PWM control of the driving means, the heating control of the permanent magnet can be performed using the configuration for operating the driving means. Therefore, without particularly providing a structure for controlling heat generation i.e. the permanent magnet heating control of the coil, it allows control heating temperature of the permanent magnet according to whether they meet the first temperature.
The heating control means may control, when the temperature of the permanent magnet is determined to be the first temperature or higher, since the induced current circulates in the coil, after the temperature of the permanent magnet satisfies a first temperature also, the temperature of the permanent magnets of the permanent magnet heating is continued while reducing the heat generation of the coil than in the case where less than the first temperature. For example, when the first temperature and a temperature lower of the within a reasonable temperature range required for the permanent magnet to produce the intended tension operator,
Since the permanent magnet is heated gently continuation of the permanent magnet even after filling the first temperature, energized according to the level of the temperature of the permanent magnet relative to the first temperature, to completely cut off the energization of the coil The temperature of the permanent magnet is easily maintained within the temperature range as compared with the case where the coil temperature is maintained by selecting one of the OFF state and the above-described reflux of the induced current to the power supply side.
請求項2記載の発明によれば、加熱制御手段は、第2の温度判別手段により永久磁石の温度が第2の温度を満たすと判別された場合、加熱制御手段によるコイルへの所定の加熱電流の通電を行わない。従って、十分に永久磁石が加熱され、これ以上の加熱を必要としない場合にさらにコイルに加熱電流が通電されることによる電力ロスを防止でき、効率的なミシンの糸調子装置を提供できる。
また、例えば第2の温度を、オペレータの意図した張力を生じさせるために永久磁石に求められる適当な温度範囲の上限とすることで、コイルの発熱により、永久磁石がオペレータの意図した張力を生じさせるために永久磁石に求められる適当な温度範囲を上回る過熱状態となることを防止できる。よって、より確実にオペレータが意図した糸張力を得られるミシンの糸調子装置を提供できる。
According to the second aspect of the invention, the heating control means, when the temperature of the permanent magnet by the second temperature determining means is determined to satisfy the second temperature, a predetermined heating of the coil by the heating control means Do not energize current. Therefore, when the permanent magnet is sufficiently heated and no further heating is required, it is possible to prevent a power loss due to further heating current being applied to the coil, and to provide an efficient thread tension device for a sewing machine.
Further, for example, the second temperature, that the upper limit of the suitable temperature range required for permanent magnets to produce the intended tension of the operator, the heat generation of the coil, the permanent magnet the intended tension of the operator Therefore, it is possible to prevent overheating exceeding an appropriate temperature range required for the permanent magnet. Therefore, it is possible to provide a thread tension device for a sewing machine that can more reliably obtain the thread tension intended by the operator.
請求項3記載の発明によれば、加熱制御手段は、第3の温度判別手段によって導線温度が第3の温度を満たすと判別された場合、加熱制御手段によるコイルへの所定の加熱電流の通電を行わない。このとき、第3の温度は、コイルに異常や損傷が生じないための温度である。即ち、第3の温度判別手段によって、コイルに異常や損傷が生じうる過熱状態であると判別された場合、加熱制御手段はコイルに所定の加熱電流の通電を行わないよう制御することでコイルのさらなる発熱を抑止し、コイルに異常や損傷が生じることを防ぐ。よって、コイルの発熱によりコイルに異常や損傷が生じることのない、信頼性の高いミシンの糸調子装置を提供できる。 According to the third aspect of the present invention, the heating control means, if the conductor temperature by the third temperature determination means is determined to satisfy the third temperature, the predetermined heating current to the coil by the heating control means Do not energize. At this time, the third temperature is a temperature at which abnormality or damage to the coil does not occur. That is, when it is determined by the third temperature determining means that the coil is in an overheated state that may cause an abnormality or damage, the heating control means controls the coil not to be energized with a predetermined heating current. Suppresses further heat generation and prevents the coil from becoming abnormal or damaged. Therefore, it is possible to provide a highly reliable sewing thread tension device that does not cause any abnormality or damage to the coil due to the heat generated by the coil.
請求項4記載の発明によれば、導線温度検出手段は、コイルの抵抗値を検出する抵抗値検出手段と、抵抗値検出手段により検出された抵抗値に基づいて導線温度を算出する導線温度算出手段と、を備える。コイルの抵抗値と温度とは、コイルの導線の材質により特定される抵抗温度係数、導体断面積、導体長さ等の諸要素から一定値に決まるので、これらの諸要素に基づく当該コイルの抵抗値とコイルの温度との対応関係により、導線温度算出手段は抵抗値検出手段により検出されたコイルの抵抗値からコイルの温度を算出できる。かようなコイルの温度算出は、コイルの温度を直接測定する温度計等による算出に比して外的要因(例えば温度計の周囲の構成の温度等)の影響を受けずにコイルの温度を算出できるので、より正確なコイルの温度を得られる。従って、より正確なコイルの温度に基づきコイルに対する所定の加熱電流の通電の有無を制御し、コイルの過熱によりコイルに異常や損傷が生じることを防ぐので、より信頼性の高いミシンの糸調子装置を提供できる。 According to the invention of claim 4, the conductor temperature detecting means detects the resistance value of the coil, and the conductor temperature calculation for calculating the conductor temperature based on the resistance value detected by the resistance value detecting means. Means. The resistance value and temperature of a coil are determined by constant values from various factors such as the temperature coefficient of resistance, the cross-sectional area of the conductor, and the conductor length specified by the material of the coil conductor, so the resistance of the coil based on these factors. Based on the correspondence between the value and the coil temperature, the conducting wire temperature calculating means can calculate the coil temperature from the coil resistance value detected by the resistance value detecting means. Such coil temperature calculation is not affected by external factors (such as the temperature of the surrounding area of the thermometer) compared to the calculation using a thermometer that directly measures the coil temperature. Since it can be calculated, a more accurate coil temperature can be obtained. Therefore, it is possible to control whether or not a predetermined heating current is applied to the coil based on a more accurate coil temperature, and to prevent the coil from being abnormal or damaged due to overheating of the coil. Therefore, a more reliable sewing thread tension device Can provide.
(発明の全体構成)
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明によるミシンの糸調子装置は、ミシンに備えられ、ミシン糸の糸張力を調節する糸調子装置である。
図1は本発明の実施形態による糸調子装置10が搭載されたミシンの斜視図、図2は糸調子装置10の分解斜視図である。
図示のように、糸調子装置10は、その主要な構成がミシンの面部であってミシン糸の供給源(図示略)から縫い針1に到る糸経路の途中に設けられている。
かかる糸調子装置10は、主に、縫製により送られるミシン糸を挟持して張力を付与する一対の糸調子部材としての糸調子皿21,22と、一対の糸調子皿21,22を支持する支軸23と、当該支軸23を介して各糸調子皿21,22間においてミシン糸に作用する張力の調整を行う駆動手段としてのボイスコイルモータ30と、ボイスコイルモータ30の出力軸31を介して各糸調子皿21,22を圧接させる圧接バネ24と、ボイスコイルモータ30の制御系とを備えている。
(Overall structure of the invention)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The thread tension device of the sewing machine according to the present invention is a thread tension device that is provided in the sewing machine and adjusts the thread tension of the sewing thread.
FIG. 1 is a perspective view of a sewing machine equipped with a
As shown in the drawing, the
The
(糸調子装置の機械構成)
上記糸調子皿21,22は同一の外径の円板であり、各々に設けられた中央貫通穴に支軸23が挿通された状態で互いに隣接状態で支持される。そして、これらの糸調子皿21,22の間にミシン糸が通されて、挟持状態で張力の付与が行われる。
支軸23は、その一端部を各糸調子皿21,22の中央貫通穴に挿入した状態でワッシャを介してナット26が装着され、各糸調子皿21,22を脱落しないように支持している。但し、各糸調子皿21,22は、支軸23に沿った方向に移動可能なように支持される。そして、支軸23は、リング体25に挿通された状態でその他端部がボイスコイルモータ30の出力軸31の一端部に連結されている。つまり、支軸23がボイスコイルモータ30によりその他端側に駆動(後退駆動)されることによりナット26を介して一方の糸調子皿21を他方の糸調子皿22側に押圧し、各糸調子皿21,22間でのミシン糸への挟持による張力付与を行う。
なお、ボイスコイルモータ30の出力軸31の他端部では、圧接バネ24が出力軸31を後退駆動方向に押圧することにより、ボイスコイルモータ30と同様に、ナット26を介して一方の糸調子皿21を他方の糸調子皿22側に押圧させている。しかしながら、かかる圧接バネ24は、ボイスコイルモータ30の非通電状態において出力フリーとなった場合でも、各糸調子皿21,22に作用してミシン糸を保持するための必要最小限度の押圧力を付与するために設けられている。
(Machine configuration of thread tension device)
The
A
Note that at the other end of the
図3はボイスコイルモータ30の出力軸31に沿った断面図である。
ボイスコイルモータ30は、図3に示すように、その長手方向に沿って進退移動を行う出力軸31と、出力軸に固定装備された永久磁石32と、出力軸31及び永久磁石32を内側に挿通させたコイル33と、コイル33及び永久磁石32を格納する筐体を構成するヨーク34とを備えている。
上記永久磁石32とコイル33とヨーク34とから磁気回路を構成している。即ち、筒状のコイル33の中心線方向に沿って出力軸31が挿通され且つ永久磁石32がコイル33の内側に配設される。また、出力軸31はその両端部が突出した状態でヨーク34に支持されており、いずれの端部側への移動も可能となっている。
コイル33は、ヨーク34の外部に配線されたリード線33a(図4参照)を介して後述する制御系の構成により通電制御され、その電流の通電方向により永久磁石32及び出力軸31に対してその軸方向に沿って前進又は後退移動力を付与する。また、コイル33への電流値に応じて出力軸31の前進後退の駆動力が制御される。
FIG. 3 is a sectional view taken along the
As shown in FIG. 3, the
The
The
かかるボイスコイルモータ30は、前述したようにその出力軸31が圧接バネ24により後退駆動方向へ常時最小限の押圧力で押圧されている。そして、コイル33への通電は、押圧バネ24と同様に通常は後退駆動方向に移動量が生じる方向に行われ、その電流値が大きくなるにつれて後退移動力が大きく出力軸31に付与されて、各糸調子皿21,22間に生じるミシン糸への張力が大きくなり、その電流値が小さくなるにつれて後退移動力が小さく出力軸31に付与されて、最終的には押圧バネ24のみの押圧力により各糸調子皿21,22がミシン糸に張力を付与した状態となる。
As described above, the
図4はボイスコイルモータ30に対する温度検出手段43の配設状態を示す説明図である。温度検出手段43は、サーミスタ或いは熱電対等の周囲温度に応じた信号出力を行う温度センサであって、ボイスコイルモータ30のヨーク34からなる筐体表面に取り付けられ、当該筐体表面温度(外皮温度)を検出する。これにより、温度検出手段43は間接的に永久磁石32の温度を検出するようになっている。温度検出手段43の検出温度信号は、後述する制御装置50に出力される。なお、温度検出手段43は、永久磁石32とともにコイル33の導線温度を検出する導線温度検出手段としても機能して、コイル33の導線温度も間接的に検出する。
FIG. 4 is an explanatory view showing an arrangement state of the temperature detecting means 43 with respect to the
(糸調子装置の制御系)
図5は糸調子装置10の制御系を示すブロック図である。図5に示すように、糸調子装置10は、ボイスコイルモータ30と電源71(図6参照)との接続/非接続の切替を可能とする切替回路41と、コイル33に流れる電流を検出する電流検出手段42と、コイル33の外被温度を検出する温度検出手段43と、コイル33の導線温度を検出する導線温度検出手段と、検出された外皮温度及び導線温度に基づき切替回路41を介してコイル33への通電制御を行う制御装置50とを備えている。
(Control system of thread tension device)
FIG. 5 is a block diagram showing a control system of the
切替回路41は、コイル33への通電を行うための電源71(図6参照)とコイル33との間で、制御装置50の制御に応じてコイル33と電源71との接続/非接続の切替を行い、制御装置50の制御に応じた電流値で通電を行う。
電流検出手段42は、切換回路41と接地回路の間に設けられた電流検出抵抗Rによって構成され、電流検出抵抗Rは、切換回路41から接地回路に流れ出すコイル33の通電電流によって発生する電位差を、制御装置50に出力する。制御装置50は、切替回路41を制御し、コイル33に後述する所定の加熱電流を通電する。なお、後述するが、制御装置50は、導線温度検出手段として機能し、演算装置52により構成される抵抗値検出手段の検出電圧から求まる抵抗値から、コイル33の導線温度を算出する。
The switching
The current detection means 42 includes a current detection resistor R provided between the switching
制御装置50は、切替回路41の動作を制御してコイル33への通電を制御する。具体的には、電流検出手段42によって検出されるコイル33の検出電流や温度検出手段43によって検出された外皮温度の入力に基づき、演算部52がROM51に記憶された各種の制御プログラム及びデータを読み出して実行処理し、マイコン53に含まれる切替回路41の制御のための制御ロジック53cを介して切替回路41を制御する。
The
制御装置50は、図5に示すように、後述する各種の制御プログラム及びデータが格納されたROM51と、各種プログラムを実行して各種の処理及び制御を行う演算部52を有し、各種の処理回路及びインターフェースが組み込まれたマイコン53と、各種のプログラムやデータが一時的に格納されて作業領域となるRAM54と、を備えている。
As shown in FIG. 5, the
ROM51は、第1の温度としてのTcaseMiddle、第2の温度としてのTcaseMAX及び第3の温度としてのTcoilMAXを記憶する。従って、ROM51は第1の記憶手段、第2の記憶手段及び第3の記憶手段として機能する。
TcaseMiddle、TcaseMAXは、ボイスコイルモータ30による後退駆動力がオペレータの
意図した糸張力を生じさせるうえで永久磁石32に求められる適当な温度範囲内で定められた温度である。TcaseMiddle及びTcaseMAXは、糸調子装置10の縫製時における平均的
な温度、或いは、予め作動試験等により求められた良好な作動を行う温度或いは張力が一定に安定する温度の範囲内とすることが望ましい。例えば、後述する図8に示すように、TcaseMiddle及びTcaseMAXを45[℃]〜50[℃]の間とすることが考えられる。
TcoilMAXは、一般的に前述のTcaseMiddle及びTcaseMAXよりも高い温度であり、コイル
に異常や損傷が生じない温度とすることが望ましい。特にコイル33は、表面に隣接して巻かれている導線間の絶縁を確保するための絶縁性の被膜が形成されているため、コイル33の導線温度は、この被覆が溶融して絶縁破壊が発生しない温度とすることがより望ましい。
ROM51 is, TcaseMiddle as a first temperature, stores TcoilMAX as TcaseMAX and third temperature as a second temperature. Accordingly, the
TcaseMiddle and TcaseMAX are temperatures determined within an appropriate temperature range required for the
TcoilMAX is generally higher than the above-mentioned TcaseMiddle and TcaseMAX, and it is desirable that TcoilMAX be a temperature at which no abnormality or damage occurs in the coil. In particular, the
また、ROM51は、ROM51には加熱電流の電流値を示す加熱電流値が記憶されている。加熱電流値としては、永久磁石32の温度を迅速に上昇させることのできる電流値であれば、一定の電流値でも、検出された永久磁石温度に基づいて予め設定された電流値でも、所定のパターンに従って制御されて増加する電流値であっても良い。
また、ROM51は、抵抗値検出手段によって検出されるコイル33の抵抗値とコイル33の温度との相対関係を示す温度テーブルを記録する。コイル33の抵抗値と温度との対応関係は、コイル33の導線の材質により特定される抵抗温度係数、導体断面積、導体長さ等の諸要素から一定値に決まることから、当該コイル33の特性に基づく抵抗値とコイル33の温度との対応関係が温度テーブルとしてROM51に記憶されている。 この他、図示しないが、ROM51は演算部52によって読み出されて実行処理される各種の制御プログラム及びデータを記憶する。
The
In addition, the
演算部52は、切替回路41によるコイル33の電流制御を行う。また、演算部52は少なくとも糸調子装置10を備えたミシンによる縫製作業が開始されたかどうか判別する処理を行う。この他、演算部52は糸調子装置10を備えたミシンの各種動作制御を行ってもよい。
演算部52による各種制御や処理は、ROM51から各種の制御プログラムやデータを読み出して実行処理する所謂ソフトウェア処理によって行われる。演算部52が読み出した各種プログラムやデータ、演算部52の処理によって一時的に生じたパラメータ等はRAM54に格納される。
The
Various controls and processes by the
マイコン53は、制御装置50が行う処理のうち、予め定められた処理内容による処理を行う回路の集合体である。マイコン53に含まれる構成として、例えば外皮温度がTcaseMiddle又はTcaseMAXを満たすかどうかを判別する比較回路53b、演算部52の制御に応じて切替回路41によるコイル33の通電を制御する制御ロジック53c等がある。
The microcomputer 53 is a collection of circuits that perform processing based on predetermined processing contents among the processing performed by the
次に、コイル33に所定の加熱電流を流す電流制御及び当該電流制御に関る処理について説明する。
温度検出手段43によって検出された外皮温度が制御装置50に出力されると、比較回路53bは、コイル33の外皮温度とTcaseMiddle又はTcaseMAXとを比較し、外皮温度がTcaseMiddle又はTcaseMAXに対する外皮温度の高低を判別する。即ち、比較回路53bは第1の温度判別手段及び第2の温度判別手段として機能する。
外皮温度がTcaseMiddle又はTcaseMAXに満たない場合、演算部52はコイル33に所定の加熱電流を通電してコイル33が発熱するように切替回路41の制御を行う。コイル33の発熱により永久磁石32は温められる。即ち、演算部52は加熱制御手段として機能する。
Next, current control for supplying a predetermined heating current to the
When the skin temperature detected by the temperature detection means 43 is output to the
When the skin temperature is less than TcaseMiddle or TcaseMAX, the
演算部52は、所定の周期Tおけるコイル33に対する通電のON区間とOFF区間の割合(デューティ比)を変化させて当該コイル33に流れる電流を制御する所謂PWM制御を行ってコイル33に所定の加熱電流を流す。演算部52は、外皮温度がTcaseMiddleに満たない場合、PWM制御の通電OFF区間にコイル33に生じた誘導起電力による誘導電流を電源側に環流させるFast Deacyモードによる電流制御を行う。一方、演算部52は、外皮温度がTcaseMiddleを満たし、TcaseMAXに満たない場合、PWM制御の通電OFF区間にコイル33に生じた誘導起電力による誘導電流をコイル33に還流させるSlow Deacyモードによる電流制御を行う。
The
以下、コイル33に流される所定の加熱電流の電流制御について、図6及び図7の回路図及び図8のグラフを用いて説明する。図6はコイル33に接続された駆動回路41の回路図である。
切替回路41は、所謂フルブリッジ型の回路である。切替回路41は、コイル33の両極にそれぞれ2つずつ接続された計4つのトランジスタ61,62,63,64と、同じくコイル33の両極にそれぞれ2つずつ接続された計4つのダイオード4つの65,66,67,68と、コイル33に流れる電流を検出して演算部52に出力する電流検出手段42としての電流検出抵抗Rとを有する。
Hereinafter, current control of a predetermined heating current flowing through the
The switching
4つのトランジスタのうち、コイル33の一方の電極に接続されたものをトランジスタ61,62とし、他方の電極に接続されたものをトランジスタ63,64とする。トランジスタ61,63は、例えば、PNP型トランジスタで構成され、トランジスタ61,63の各コレクタがコイル33の一方の電極と他方の電極とにそれぞれ接続されているとともに、両トランジスタのエミッタが電源71に接続されている。また、トランジスタ62,64は、例えば、NPN型トランジスタで構成され、トランジスタ62,64の各コレクタがコイル33の一方の電極と他方の電極とにそれぞれ接続されているとともに、両トランジスタのエミッタが電流検出抵抗Rを介して接地されている。4つのトランジスタ61,62,63,64は、コイル33と電源71又はコイル33と接地との間における電流の経路を接続(ON)/非接続(OFF)するスイッチング素子であり、そのON/OFFの切替制御は各トランジスタのベースにそれぞれ接続された制御ロジック53cの制御信号によって行われる。
Of the four transistors, the one connected to one electrode of the
4つのダイオードのうち、コイル33の一方の電極には、ダイオード65のアノードとダイオード66のカソードとが接続され、ダイオード65のカソードは電源71に接続され、ダイオード66のアノードは接続されている。また、コイル33の他方の電極には、ダイオード67のアノードとダイオード68のカソードが接続され、ダイオード67のカソードは電源71に接続され、ダイオード68のアノードは接地されている。
Of the four diodes, one electrode of the
電流検出抵抗Rは、演算部52がコイル33に流れる電流値を検出するための抵抗であり、演算部52は、当該演算部52内に設けられた不図示のD/Aコンバータを介して電流検出抵抗Rに発生する電圧に基づいてコイル33に流れる電流を検出する。
なお、電源71は定電圧出力が可能な直流電源として機能する電源装置である。
The current detection resistor R is a resistor for the
The
以上の構成により、フルブリッジ回路が構成され、制御ロジック53cは電流検出抵抗Rにより検出されるコイル33の電流に基づく演算部52の制御により、切替回路41を介して各トランジスタのON/OFFの切替による所謂PWM制御によってコイル33に対する電圧印加のON/OFFの切替の繰り返しを行い、電圧印加のONの比率(デューティ比)を変えることで実質的にコイル33へ通電する電流量を加減する。そして、所定の加熱電流がコイル33に流される場合において、PWM制御によりコイル33に電圧が印加(ON)されるとき、トランジスタ61,64がONとなり、トランジスタ62,63がOFFとなるよう制御される。これにより、図6の矢印Aに示すように、電流は電源71からトランジスタ61を経てコイル33に流れ、トランジスタ64を経て接地側へと流れる。このとき、コイル33には加熱電流による磁束が生じている。なお、PWM制御によりコイル33に電圧が印加(ON)されるときの切替回路41の接続状態は、Fast DecayモードとSlow Decayモードとで共通である。
With the above configuration, a full bridge circuit is configured, and the
図7は加熱電流の誘導起電力の流れを示す回路図である。図7(a)はFast Decayモードの場合、図7(b)はSlow Decayモードの場合を示す。Fast DecayモードとSlow Decayモードとでは、PWM制御による印加電圧がOFFされてから次に印加電圧がONされるまでの通電OFF区間の接続状態に違いがある。
前述の加熱電流が流された後、図7(a)や図7(b)に示すように印加電圧がOFFされるよう切替回路41が制御された場合、加熱電流によって生じていたコイル33の磁束は消失することとなるが、このときコイル33は磁束の変化を打ち消すよう誘導起電力を生じるため、コイル33は加熱電流と同じ向きの電流である誘導電流を流し続けようとする。
FIG. 7 is a circuit diagram showing the flow of the induced electromotive force of the heating current. FIG. 7A shows the case of Fast Decay mode, and FIG. 7B shows the case of Slow Decay mode. The Fast Decay mode and the Slow Decay mode differ in the connection state in the energization OFF section from when the applied voltage by PWM control is turned off to when the applied voltage is turned on next time.
When the switching
Fast Decayモードの場合、4つのトランジスタ61,62,63,64はすべてOFFとなるよう制御される。このとき、コイル33に生じた誘導起電力による誘導電流は、図7(a)の矢印Bに示すように、接地側からダイオード66を経てコイル33を流れ、ダイオード67を経て電源71側へと流れることとなる。即ち、演算部52は、外皮温度がTcaseMiddleに満たない場合、PWM制御の通電OFF区間に、加熱電流が流されることによってコイル33に生じた誘導起電力を電源71に放出するように誘導電流をコイル33から電源71に流す(環流する)よう制御する。
一方、Slow Decayモードの場合、トランジスタ61はONを継続し、トランジスタ62,63,64はOFFとなるよう制御される。このとき、図7(b)の矢印Cに示すように、コイル33に生じた誘導起電力による誘導電流はダイオード67、トランジスタ61を経てコイル33へと還流する。即ち、演算部52は、外皮温度がTcaseMiddleを満たす場合、ダイオード67とトランジスタ61を介してコイル33の両端を短絡させ、誘導電流を電源71に流さずに、コイル33内に循環(環流)させるよう制御する。
In the fast decay mode, all four
On the other hand, in the slow decay mode, the
図8は所定の周期TでPWM制御されているコイル33の電流波形及び電圧波形をを示すグラフである。図8(a)はFast Decayモードの場合の電流波形及び電圧波形を示し、図8(b)はSlow Decayモードの場合の電流波形及び電圧波形を示す。なお、Fast Decayモード及びSlow Decayモードいずれの場合も、トランジスタ61とトランジスタ64の双方がともにONとなる通電ON区間の周期Tに対する比率は、演算部52が電流検出抵抗Rにより検出されるコイル33の電流値が所定の電流値Imaxに到達したと判断した際に、制御ロジック53cを介してトランジスタ61とトランジスタ64の少なくともいずれか一方をOFFすることにより決定されようになっている。図8(a)、(b)に示すグラフにおいて、電流値が上昇している区間(通電ON区間)はコイル33に電源71から加熱電流が流されているタイミング、電流値が下降している区間(通電OFF区間)はコイル33の誘導電流が流れているタイミングに対応する。
FIG. 8 is a graph showing a current waveform and a voltage waveform of the
Fast Decayモードの場合、誘導起電力の誘導電流が電源71側に流されることにより、電源71が有する電位に対して電流を流そうとすることで誘導起電力の電圧が高まり、電流の減衰が急速に生じる。一方、Slow Decayモードの場合、誘導起電力による誘導電流は電源71に流されずコイル33、ダイオード67及びトランジスタ61を含む回路内を循環するので、誘導起電力の電流が電源71に流された場合に比して電圧の上昇は小さくなり、電流値の減衰はFast Decayモードと比して緩やかとなる。従って、図8(a)及び図8(b)に示すように、Fast Decayモードの場合、急速に減衰した電流値を再びImaxに到達させるために次の周期Tの区間では通電ON区間がSlow Decayモードに比して長く必要となる。しかし、いずれのモードにおいてもコイル33に流れる平均電流値としては、ほとんど変わらない。なお、この場合、厳密には、PWM制御におけるデューティ比は、同一の電流値Imaxでのみ決定されるから図8(a)と図8(b)とを比較して分かるように、コイル33に流れる平均電流値Iavは、Fast Decayモードの方がSlow Decayモードよりも若干小さくなるが、実際には、周期Tが十分に短いのでその差は微少であり、実質的にはいずれのモードでも同一の平均電流Iavが流れていると言える。
In the Fast Decay mode, the induced current of the induced electromotive force is caused to flow to the
また、上述のようにFast Decayモードの場合、PWM制御の通電OFF区間においてコイル33が発生する逆起電力は、電源71が有する電位に対して電流を流そうとするため、コイル33の両端には、電源71の電圧Vdより高い電圧(厳密には、電圧Vdに2つのダイオード66,67のそれぞれの順電圧降下分Vf(約0.7V)の和(2Vf=約1.4V程度)を加えた電圧Vd+2Vf)が発生する。一方、Slow Decayモードの場合、PWM制御の通電OFF区間にコイル33に発生する逆起電力は、ダイオード67の順電圧降下分Vfとトランジスタ61のコレクタ−エミッタ間の電圧降下分Vceを加えた電位に対して電流を流そうとするだけでよいから、コイル33の両端には、Fast Decayモードの場合と比較して微少の電圧(Vce+Vf=0.2V+0.7V・・・約0.9V程度)が発生するだけである。なお、Fast Decayモード及びSlow Decayいずれの場合も、PWM制御の通電ON区間には、コイル33の両端には、電源71の電圧Vdから2つのトランジスタ61,64それぞれの電圧降下分(Vce)を加えた電圧を差し引いた電圧が印加される。
Further, as described above, in the Fast Decay mode, the counter electromotive force generated by the
そして、コイル33で消費される電力は、コイル33に流れる平均電流Iavと両端電圧Vmとの積で求めることができ、上述のようにコイル33に流れる平均電流はFast Decayの場合もSlow Decayモードの場合もほぼ同一の電流Iavであるから、コイル33で消費される電力は、Fast Decayの場合とSlow Decayモードの場合とでは、コイル33の両端に発生する電圧分だけ相違することになる。
コイル33の両端電圧Vmがコイル33の消費電力に寄与するのは、両端電圧Vmの絶対値であるから、コイル33の両端電圧Vmがコイル33の消費電力に関係するのは、図8(a)及び図8(b)に示す電圧波形の斜線部分の面積であり、両モードにおいては、圧倒的にFast Decayの場合の方が、コイル33の消費電力が大きいことが分かる。そして、この場合のコイル33の消費電力の大部分は、コイル33を発熱させるために消費されているから、コイル33の発熱もFast Decayの場合の方が大きくなる。
なお、コイル33のインダクタンスや電源71の電圧Vdの値にもよるが、例えば、電源電圧Vd=10Vの場合、Fast Decayモードによるコイル33の消費電力の消費量は、Slow Decayモードの場合と比較して、約5〜8倍とすることができる。
The power consumed by the
Since the voltage Vm across the
Depending on the inductance of the
従って、Fast Decayモードにおけるコイル33の発熱による永久磁石32の加熱は、Slow Decayモードに比して急速に行われることとなる。
Therefore, the heating of the
図9は外皮温度の温度変化の一例を示すグラフである。外皮温度の温度変化を曲線Lで示す。
外皮温度がTcaseMiddleに満たない場合、コイル33にFast Decayモードによる通電が行われ、永久磁石32は急速に加熱される。一方、外皮温度がTcaseMiddleを満たし、TcaseMAXに満たない場合、コイル33にSlow Decayモードによる通電が行われ、永久磁石32はFast Decayモードに比して緩やかに加熱される。
また、外皮温度がTcaseMAXを満たす場合、演算部52は、コイル33の通電電流を0[A]とし、加熱電流を流さない制御を行う。これにより、コイル33の発熱が収まり、永久磁石32が過熱となることを防ぐ。
FIG. 9 is a graph showing an example of the temperature change of the skin temperature. The temperature change of the skin temperature is indicated by a curve L.
When the skin temperature is less than TcaseMiddle, the
In addition, when the skin temperature satisfies TcaseMAX, the
また、演算部52は、所定の制御プログラムに従って、非縫製時において、コイル33に現在通電されている電流検出手段42により検出される電流値と抵抗値検出手段で検出された検出電圧値からコイル33における抵抗値を算出する処理を行う。演算部52は、算出されたコイル33の抵抗値からROM51内の温度テーブルを参照してコイル33の温度を特定する所謂抵抗法によりコイル33の温度を算出する。即ち、演算部52は導線温度算出手段として機能する。抵抗値検出手段は、具体的には、図6に示すようにコイル33の両端部分v1,v2が演算部52に不図示のD/Aコンバータを介して接続され、演算部52が、コイル33の両端部分v1,v2の電位差と電流検出手段42により検出される電流値とに基づいて、コイル33の抵抗を算出することに算出され、演算部52は、抵抗値検出手段としても機能する。
In addition, the
演算部52は、コイル33の導線温度とTcoilMAXとを比較し、TcoilMAXに対するコイル33の導線温度の高低の判別を行う。コイル33の導線温度がTcoilMAXを満たす場合、演算部52は、コイル33に加熱電流を通電しない制御を行う。この時、外皮温度が第1の温度又は第2の温度に到達せず、既にコイル33に加熱電流値で通電が行われている状態でも、演算部52は、コイル33への加熱電流の通電を中断し、コイル33への通電電流を0[A]とし、加熱電流を流さないように切替回路41の制御を行う。この制御は、例えば、何らかの要因により、コイル33に過電流が流れて過熱を生じた場合に、温度検出手段43による外皮温度の上昇が検出される前にコイル33の抵抗値から昇温が検出された場合に行われる。
The
(糸調子装置の動作説明)
図10は制御装置50によるコイル33の加熱電流制御を示すフローチャートである。かかる図9に基づいて当該加熱電流制御の説明を行う。
ミシンの主電源が投入されると、温度検出手段43及び制御装置50等の糸調子装置10の制御系に通電が行われ、これらが機能するようになる。演算部52は、温度検出手段43及び導線温度検出手段の各検出温度からコイル33の外被温度と導線温度とを検出し、比較回路53bがコイル33の導線温度がTcoilMAX未満であるかどうか判別する(ステップS1)。コイル33の導線温度がTcoilMAXを満たさない場合(ステップS1:YES)、比較回路53bが温度検出手段43の検出による外皮温度がTcaseMiddle未満であるかどうか判別する(ステップS2)。外皮温度がTcaseMiddleに満たない場合(ステップS2:YES)、演算部52はFast Decayモードで加熱電流の電流制御を行い、コイル33に加熱電流を通電する(ステップS3)。
(Explanation of operation of thread tension device)
FIG. 10 is a flowchart showing the heating current control of the
When the main power supply of the sewing machine is turned on, power is supplied to the control system of the
ステップS2において外皮温度がTcaseMiddleを満たす場合(ステップS2:NO)、比較回路53bが外皮温度がTcaseMAX未満であるかどうか判別する(ステップS5)。外皮温度がTcaseMAXに満たない場合(ステップS5:YES)、演算部52はSlow Decayモードで加熱電流の電流制御を行い、コイル33に加熱電流を通電する(ステップS6)。
ステップS5において外皮温度がTcaseMAXを満たす場合(ステップS5:NO)及びステップS1においてコイル33の温度がTcoilMaxを満たす場合(ステップS1:NO)、演算部52はコイル33の通電電流を0[A]にする(ステップS8)。
If the skin temperature satisfies TcaseMiddle in step S2 (step S2: NO), the
When the skin temperature satisfies TcaseMAX in step S5 (step S5: NO) and when the temperature of the
ステップS6又はステップS8の後、制御装置50はミシンによる縫製作業が開始されたかどうか判別する(ステップS9)。縫製作業が開始された場合(ステップS9:YES)、処理を終了する。縫製作業が開始されていない場合(ステップS9:NO)、ステップS1の処理に戻る。
After step S6 or step S8, the
なお、縫製作業終了後、図10のフローチャートに基づく前述の処理を再度行うようにしてもよい。また、図10のフローチャートに基づく前述の処理は、ミシンの電源投入後、最初の縫製開始時までのみとしてもよい。 Note that the above-described processing based on the flowchart of FIG. 10 may be performed again after the sewing work is completed. Further, the above-described processing based on the flowchart of FIG. 10 may be performed only after the sewing machine is turned on until the first sewing start.
(本実施形態による糸調子装置の作用効果)
本実施形態によれば、演算部52は、比較回路53bにより外皮温度がTcaseMiddleに満たないと判別された場合、外皮温度がTcaseMiddleを満たす場合に比してコイル33の発熱が大きくなるよう所定の加熱電流によってコイル33に生じた誘導起電力の流れを制御する。即ち、外皮温度がTcaseMiddleに満たない場合、外皮温度がTcaseMiddleを満たす場合に比してコイル33の発熱による永久磁石32の加熱はより急速に行われる。このとき、TcaseMiddleは、糸調子部材の張力がオペレータの意図した張力を生じさせるために永久磁石32に求められる適当な温度範囲内で定められた温度である。従って、永久磁石32は当該温度範囲内の温度まで急速に温められ、ボイスコイルモータ30による糸張力がより迅速に意図した糸張力となるよう制御されることとなる。よって、従来のミシンの糸調子装置において、外皮温度制御を迅速に行えず意図した糸張力を得るまでに多大な時間を要することがあった問題点を解消し、より迅速に意図した糸張力を得られるよう制御されるミシンの糸調子装置を提供できる。特に、ミシンの電源投入直後等、ボイスコイルモータ30のコイル33への通電が長時間行われていないために永久磁石32が当該温度よりも著しく低い温度である場合等に、永久磁石32を急速に温められるので、ミシンの電源投入後、意図した糸張力を迅速に得られるミシンの糸調子装置を提供できる。
また、外皮温度がTcaseMiddleを満たした後も、外皮温度がTcaseMiddleに満たない場合に比してコイル33の発熱が小さくなる状態で永久磁石32の加熱が継続される。例えばTcaseMiddleを、オペレータの意図した張力を生じさせるために永久磁石32に求められる適当な温度範囲内のうち低い温度とした場合、永久磁石32がTcaseMiddleを満たした後も永久磁石32の加熱が緩やかに継続されるので、外皮温度を当該温度範囲内で維持しやすくなる。
(Operational effect of the thread tension device according to the present embodiment)
According to the present embodiment, when the
In addition, even after the skin temperature reaches TcaseMiddle, the heating of the
さらに、演算部52は、外皮温度がTcaseMiddleに満たないと判別された場合、誘導起電力による誘導電流を電源71に流すよう切替回路41を制御してコイル33に通電させる。このとき、誘導起電力はコイル33に高電圧を生じさせるので、コイル33の発熱が大きくなる。一方、外皮温度がTcaseMiddleを満たすと判別された場合、誘導起電力による電流を電源71に流さずにコイル33内に環流させるように制御する。コイル33内に還流すると誘導起電力は高電圧を生じず緩やかに減衰するので、コイル33の発熱量は誘導起電力の誘導電流が電源71に流される場合に比して小さくなる。
切替回路41はボイスコイルモータ30のコイル33と電源との接続/非接続を切り替える構成であるので、ボイスコイルモータ30の駆動するための構成と兼用させることができる。従って、コイル33の発熱制御即ち永久磁石32の加熱制御のための構成を特に設けることなく、外皮温度がTcaseMiddleを満たすか否かに応じた加熱制御を行える。
Further, when it is determined that the skin temperature is less than TcaseMiddle, the
Since the switching
さらに、演算部52は、比較回路53bにより外皮温度がTcaseMAXを満たすと判別された場合、コイル33への所定の加熱電流の通電を行わない。従って、十分に永久磁石32が加熱され、これ以上の加熱を必要としない場合にさらにコイル33に加熱電流が通電されることによる電力ロスを防止でき、効率的なミシンの糸調子装置を提供できる。
また、例えばTcaseMAXを、オペレータの意図した張力を生じさせるために永久磁石32に求められる適当な温度範囲の上限とすることで、コイル33の発熱により、永久磁石32がオペレータの意図した張力を生じさせるために永久磁石32に求められる適当な温度範囲を上回る過熱状態となることを防止できる。よって、より確実にオペレータが意図した糸張力を得られるミシンの糸調子装置を提供できる。
Furthermore, when the
Further, for example, by setting TcaseMAX as the upper limit of an appropriate temperature range required for the
さらに、演算部52は、導線温度検出手段により検出されるコイル33の導線温度がTcoilMAXを満たすと判別された場合、コイル33への所定の加熱電流の通電を行わない。このとき、TcoilMAXは、コイル33に異常や損傷が生じないための温度である。即ち、コイル33に異常や損傷が生じうる過熱状態であると判別された場合、演算部52はコイル33に所定の加熱電流の通電を行わないよう制御することでコイル33のさらなる発熱を抑止し、コイル33に異常や損傷が生じることを防ぐ。よって、コイル33の発熱によりコイル33に異常や損傷が生じることのない、信頼性の高いミシンの糸調子装置を提供できる。
Further, when it is determined that the conducting wire temperature of the
さらに、コイル33の温度検出は、コイル33の抵抗値を検出する抵抗値検出手段及び抵抗値検出手段により検出された抵抗値と温度テーブルとに基づきコイル33の導線温度を算出する導線温度を算出する導線温度検出手段としての演算部52が行う。かようなコイル33の温度算出は、コイル33の温度を直接測定する温度計等による算出に比して外的要因(例えば温度計の周囲の構成の温度等)の影響を受けずにコイル33の温度を算出できるので、より正確なコイル33の温度を得られる。従って、より正確なコイル33の温度に基づきコイル33に対する所定の加熱電流の通電の有無を制御し、コイル33の過熱によりコイル33に異常や損傷が生じることを防ぐので、より信頼性の高いミシンの糸調子装置を提供できる。
Further, the temperature detection of the
(その他)
なお、本発明によるミシンの糸調子装置は、本発明の特徴を逸脱しない範囲で上述の実施形態とは異なる実施形態をとってもよい。
例えば、上述の実施の形態では、温度検出手段43は、ボイスコイルモータ30のヨーク34からなる筐体表面に、サーミスタ或いは熱電対等の周囲温度に応じた信号出力を行う温度センサを取り付け間接的に永久磁石32の温度を検出するようにしているが、演算部52による導線温度検出手段を温度検出手段43として用いて、コイル33の導線温度により、永久磁石32の温度を検出するようにしても良い。
(Other)
The thread tension device for a sewing machine according to the present invention may take an embodiment different from the above-described embodiment without departing from the characteristics of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the
また、比較回路53bの処理内容を演算部52が行うようにしてもよい。
また、ソフトウェア処理によって行われる各種制御、処理内容に代えて、それらの各種制御、処理内容に対応する専用の装置を設けてもよい。また、アナログ回路によってもよい。
Further, the
Further, instead of various controls and processing contents performed by software processing, a dedicated device corresponding to the various controls and processing contents may be provided. An analog circuit may be used.
また、図8に示すTcaseMiddle及びTcaseMAXに対応する温度は一例であり、ボイスコイルモータの性能等の各種条件に応じて適宜別の温度としてもよい。 Moreover, the temperature corresponding to TcaseMiddle and TcaseMAX shown in FIG. 8 is an example, and may be appropriately changed according to various conditions such as the performance of the voice coil motor.
10 糸調子装置
21,22 糸調子皿
30 ボイスコイルモータ
33 コイル
41 切替回路
42 電流値検出手段
43 温度検出手段
50 制御装置
51 ROM
52 演算部
53b 比較回路
53c 制御ロジック
61〜64 トランジスタ
65〜68 ダイオード
71 電源
DESCRIPTION OF
52
Claims (4)
永久磁石とコイルとを有し、前記コイルに流れる電流に応じて前記糸調子部材による張力を可変可能な駆動手段と、
前記コイルと電源との間に設けられ、PWM制御により電源からコイルへの電流量を制御可能な切替回路と、
前記永久磁石の温度を検出する温度検出手段と、
前記糸調子部材の張力がオペレータの意図した張力を生じさせるために前記永久磁石に求められる適当な温度範囲内で定められた温度である第1の温度を記憶する第1の記憶手段と、
前記第1の温度に対する前記永久磁石の温度の高低を判別する第1の温度判別手段と、
非縫製中に前記切替回路を制御して前記PWM制御により前記コイルに所定の加熱電流を通電させて前記永久磁石の温度を上昇させる加熱制御手段と、を備え、
前記加熱制御手段は、前記永久磁石の温度が前記第1の温度に満たないと判別された場合、前記PWM制御の通電OFF区間に前記コイルに生じる誘導電流を前記電源側に環流させ、前記永久磁石の温度が前記第1の温度以上であると判別された場合、前記誘導電流を前記コイル内に環流させるように前記切替回路を制御して前記加熱電流を前記コイルに通電することを特徴とするミシンの糸調子装置。 A thread tension member for applying tension to the sewing thread;
A drive means having a permanent magnet and a coil, and capable of varying the tension of the thread tension member in accordance with a current flowing through the coil;
A switching circuit which is provided between the coil and the power source and can control a current amount from the power source to the coil by PWM control;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the permanent magnet;
First storage means for the tension of the thread tension member stores the first temperature is a temperature defined in the appropriate temperature range required for the permanent magnet to produce the intended tension operator,
A first temperature determination means for determining the temperature level of the permanent magnet relative to the first temperature,
Heating control means for controlling the switching circuit during non- sewing and energizing a predetermined heating current to the coil by the PWM control to increase the temperature of the permanent magnet,
Said heating control means, when said temperature of the permanent magnet is determined to less than the first temperature, refluxed an induced current generated in the coil energization OFF period of the PWM control on the power supply side, the If the temperature of the permanent magnet is determined to the be the first temperature or more, the energizing of the heating current to the coil of the induction current and controls the switching circuit so as to circulate in the coil Characteristic sewing thread tension device.
前記第2の温度に対する前記永久磁石の温度の高低を判別する第2の温度判別手段と、を備え、
前記加熱制御手段は、前記第2の温度判別手段により前記永久磁石の温度が前記第2の温度を満たすと判別された場合、前記加熱制御手段による前記コイルへの前記所定の加熱電流の通電を行わないことを特徴とする請求項1に記載のミシンの糸調子装置。 Second storing What the first high temperature der than temperature, the second temperature is the upper limit temperature of the suitable temperature range required for the permanent magnet to produce the intended tension of the operator Storage means,
And a second temperature determination means for determining the level of temperature of the permanent magnet relative to said second temperature,
Said heating control means is energized when said temperature of said permanent magnet by the second temperature determining means is determined to satisfy the second temperature, wherein the predetermined heating current to the coil by the heating control means The thread tension device for a sewing machine according to claim 1, wherein the thread tension device is not performed.
前記第2の温度より高い温度であって、前記コイルが過熱状態となる温度である第3の温度を記憶する第3の記憶手段と、
前記第3の温度に対する前記導線温度の高低を判別する第3の温度判別手段と、を備え、
前記加熱制御手段は、前記第3の温度判別手段により前記導線温度が前記第3の温度を満たすと判別された場合、前記加熱制御手段による前記コイルへの前記所定の加熱電流の通電を行わないことを特徴とする請求項2に記載のミシンの糸調子装置。 A conductor temperature detecting means for detecting a conductor temperature of the coil;
A third storage means for storing a third temperature a higher temperature than the second temperature is the temperature at which the coil is overheated,
And a third temperature determination means for determining the level of the conductor temperature for the third temperature,
It said heating control means, when the wire temperature is determined to satisfy the third temperature by said third temperature determination means, perform energization of said predetermined heating current to the coil by the heating control means The thread tension device for a sewing machine according to claim 2, wherein there is no thread tension device.
前記コイルの抵抗値を検出する抵抗値検出手段と、
前記抵抗値検出手段により検出された抵抗値に基づいて前記導線温度を算出する導線温度算出手段と、を備えることを特徴とする請求項3に記載のミシンの糸調子装置。 The conductor temperature detecting means is
Resistance value detecting means for detecting a resistance value of the coil;
The thread tension device for a sewing machine according to claim 3, further comprising: a conductor temperature calculating means for calculating the conductor temperature based on the resistance value detected by the resistance value detecting means.
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