JPH07662A - Thread tension detecting device for sewing machine - Google Patents
Thread tension detecting device for sewing machineInfo
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- JPH07662A JPH07662A JP14930593A JP14930593A JPH07662A JP H07662 A JPH07662 A JP H07662A JP 14930593 A JP14930593 A JP 14930593A JP 14930593 A JP14930593 A JP 14930593A JP H07662 A JPH07662 A JP H07662A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、圧電素子を用いて糸張
力を検出するミシンの糸張力検出装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thread tension detecting device for a sewing machine which detects a thread tension by using a piezoelectric element.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、糸の張力を張力検出装置により検
出し、検出値に応じて糸張力調整装置を動作させて、自
動的に張力を調整しながら縫製を行なう、所謂自動糸調
子ミシンや、糸が接触しているか否かを検出することに
より、糸切れを検出するミシンがあった。2. Description of the Related Art Conventionally, a so-called automatic thread tension sewing machine which detects the tension of a thread by a tension detecting device and operates a thread tension adjusting device according to the detected value to automatically adjust the tension for sewing. Some sewing machines detect thread breakage by detecting whether or not the thread is in contact.
【0003】このようなミシンには、高速応答が可能な
圧電素子や歪ゲージが張力センサとして利用されてい
る。Piezoelectric elements and strain gauges capable of high-speed response are used as tension sensors in such sewing machines.
【0004】例えば、特公昭59−31357号公報に
記載のミシンの下糸切れ検出装置は、下糸と接触可能な
位置に圧電素子を設置し、下糸と圧電素子との接触で圧
電効果により生ずる電圧の有無により下糸切れを検出し
ていた。For example, in a bobbin thread breakage detecting device of a sewing machine disclosed in Japanese Patent Publication No. 59-31357, a piezoelectric element is installed at a position where the bobbin thread can come into contact with the bobbin thread. The bobbin thread breakage was detected by the presence or absence of the generated voltage.
【0005】一般的に圧電素子の圧電効果を直接用いて
張力を検出する場合、圧電素子の内部抵抗や、圧電素子
の出力側に接続される増幅器の入力漏れ電流によって、
圧電素子に発生した電荷、電圧が変動してしまうため、
この変動の影響を取り除く目的で、圧電素子と増幅器の
間には直流分をカットするためのコンデンサが挿入され
ていた。Generally, when the tension is detected by directly using the piezoelectric effect of the piezoelectric element, the internal resistance of the piezoelectric element or the input leakage current of the amplifier connected to the output side of the piezoelectric element causes
Because the electric charge and voltage generated in the piezoelectric element fluctuates,
For the purpose of removing the influence of this fluctuation, a capacitor for cutting a direct current component was inserted between the piezoelectric element and the amplifier.
【0006】糸切れの検出は、その判断内容が糸切れで
あるか否かの二値であるため、その二値化のしきい値を
適当に選ぶことにより、張力値の交流成分を検出するの
みで、糸切れの判断が可能となっていた。The detection of the yarn breakage is a binary value indicating whether or not the yarn breakage occurs. Therefore, the AC component of the tension value is detected by appropriately selecting the threshold value for the binarization. It was possible to judge the thread breakage only with this.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、自動糸
調子ミシンは、定常的な糸張力の大きさ、つまり直流成
分値や、糸張力波形の形が糸張力情報として必要とされ
る。前述の圧電素子の圧電効果を用いた方式では、圧電
素子と増幅器の間に挿入されたコンデンサが糸張力検出
波形の直流成分を零とするように作用するため、張力波
形の形が変化するとき、例えば、図7に示される縫製開
始時のように張力零の状態から急に張力が現われると、
コンデンサへの直流レベルの充放電により張力検出波形
が過渡的に乱され、糸張力を正確に検出できないといっ
た問題があった。However, in the automatic thread tension sewing machine, the steady magnitude of the thread tension, that is, the DC component value and the shape of the thread tension waveform are required as the thread tension information. In the method using the piezoelectric effect of the piezoelectric element described above, the capacitor inserted between the piezoelectric element and the amplifier acts so as to make the DC component of the yarn tension detection waveform zero, so when the shape of the tension waveform changes. , For example, when tension suddenly appears from the state of zero tension, such as at the start of sewing shown in FIG. 7,
There is a problem in that the tension detection waveform is transiently disturbed by charging / discharging the DC level to the capacitor, and the thread tension cannot be detected accurately.
【0008】このため、直流的な張力が検出できる歪ゲ
ージが利用されているのが実情であるが、歪ゲージは定
常的な張力が検出できる反面、感度が低いためブリッジ
構成にして使用しなければならず、コストが高いといっ
た問題があった。For this reason, a strain gauge capable of detecting a DC tension is actually used. However, although a strain gauge can detect a steady tension, it has a low sensitivity and must be used in a bridge structure. There was a problem that the cost was high.
【0009】一方、特開平1−129881号公報に記
載のミシンの糸検出装置のように、上糸と接触可能な位
置に圧電素子を自己共振させた状態で配置し、上糸と圧
電素子の接触により自己共振電圧が低下することに基づ
き、上糸切れを検出するミシンが公知であるが、これに
は、自動糸調子ミシンに適応できる糸張力波形を出力す
る方法が示されていなかった。On the other hand, as in the thread detecting device of the sewing machine described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-129881, the piezoelectric element is arranged in a self-resonant state at a position where it can come into contact with the upper thread, and the upper thread and the piezoelectric element are separated. Sewing machines that detect needle thread breakage based on a decrease in self-resonant voltage due to contact have been known, but no method for outputting a thread tension waveform applicable to an automatic thread tension sewing machine has been shown.
【0010】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、その目的とするところは、糸張
力を直流成分も含めて検出可能とし、縫製開始時やミシ
ンの回転数が変化したときにおいても正確に糸張力を検
出でき、かつ安価なミシンの糸張力検出装置を提供する
ことにある。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to make it possible to detect the thread tension including the direct current component, so that the sewing start time and the rotation speed of the sewing machine can be An object of the present invention is to provide an inexpensive thread tension detecting device for a sewing machine that can accurately detect the thread tension even when the thread tension changes.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、糸供給源から糸消費部に至る糸道中に配置
され、糸に接触することにより糸張力を検出し、その少
なくとも一部に圧電素子を有するミシンの糸張力検出装
置において、前記圧電素子の共振周波数または***振周
波数で前記圧電素子を電圧または電流駆動する発振出力
手段と、前記発振出力手段により前記圧電素子に与えら
れる電圧波形を検出する電圧波形検出手段と、前記発振
出力手段により前記圧電素子に与えられる電流波形を検
出する電流波形検出手段と、前記電圧波形と前記電流波
形とに基づいて糸張力を検出する張力検出手段を備えて
いる。To achieve this object, the present invention is arranged in a yarn path from a yarn supply source to a yarn consuming portion and detects a yarn tension by contacting the yarn, and at least one of them is detected. In a thread tension detecting device for a sewing machine having a piezoelectric element in its portion, an oscillation output means for driving the piezoelectric element by voltage or current at a resonance frequency or an anti-resonance frequency of the piezoelectric element, and the oscillation output means provides the piezoelectric element with the oscillation output means. Voltage waveform detecting means for detecting a voltage waveform, current waveform detecting means for detecting a current waveform applied to the piezoelectric element by the oscillation output means, and tension for detecting a yarn tension based on the voltage waveform and the current waveform. It is equipped with detection means.
【0012】また、前記張力検出手段は、前記電圧波形
と前記電流波形との位相差に基づいて糸張力を検出する
ものとしてもよい。The tension detecting means may detect the thread tension based on the phase difference between the voltage waveform and the current waveform.
【0013】さらに、前記張力検出手段は、前記電圧波
形と前記電流波形との振幅比に基づいて糸張力を検出す
るものとしてもよい。Further, the tension detecting means may detect the yarn tension based on an amplitude ratio between the voltage waveform and the current waveform.
【0014】[0014]
【作用】上記の構成を有する本発明のミシンの糸張力検
出装置は、前記発振出力手段が前記圧電素子をその共振
周波数または***振周波数で電圧または電流駆動し、前
記電圧波形検出手段が前記発振出力手段により前記圧電
素子に与えられる電圧波形を検出し、前記電流波形検出
手段が前記発振出力手段により前記圧電素子に与えられ
る電流波形を検出し、前記張力値検出手段が前記電圧波
形と前記電流波形に基づいて糸張力を検出する。In the thread tension detecting device for a sewing machine of the present invention having the above structure, the oscillation output means drives the piezoelectric element by voltage or current at its resonance frequency or anti-resonance frequency, and the voltage waveform detecting means causes the oscillation. The output means detects the voltage waveform applied to the piezoelectric element, the current waveform detection means detects the current waveform applied to the piezoelectric element by the oscillation output means, and the tension value detection means detects the voltage waveform and the current. The thread tension is detected based on the waveform.
【0015】また、前記電圧波形と前記電流波形との位
相差に基づいて糸張力を検出することもできる。Further, the thread tension can be detected based on the phase difference between the voltage waveform and the current waveform.
【0016】さらに、前記電圧波形と前記電流波形との
振幅比に基づいて糸張力を検出することもできる。Further, the yarn tension can be detected based on the amplitude ratio between the voltage waveform and the current waveform.
【0017】[0017]
【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図面を参
照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0018】先ず、図1に基づいて本発明のミシンの糸
張力検出装置の第一の実施例の概略構成を説明する。First, a schematic configuration of a first embodiment of a thread tension detecting device for a sewing machine according to the present invention will be described with reference to FIG.
【0019】即ち、ミシンアーム10には、上糸11を
繰り出すボビン状の糸供給源としての上糸供給源12、
上糸張力調整装置13、糸掛け14、15、16、上糸
張力検出器17、図示しないミシン主軸に同期して上下
動する天秤18及び糸消費部としての縫い針19が設置
されている。一方、上糸張力調整装置13、上糸張力検
出器17、前記ミシン主軸を制御するミシン制御装置2
0がミシンアーム10の近傍に設置されている。ここ
で、糸張力検出装置は、上糸張力検出器17及びミシン
制御装置20によって構成されている。That is, the sewing machine arm 10 has an upper thread supply source 12 as a bobbin-shaped thread supply source for feeding the upper thread 11.
An upper thread tension adjusting device 13, thread hooks 14, 15, and 16, an upper thread tension detector 17, a balance 18 that moves up and down in synchronization with a sewing machine spindle (not shown), and a sewing needle 19 as a thread consuming portion are installed. On the other hand, the needle thread tension adjusting device 13, the needle thread tension detector 17, and the sewing machine control device 2 for controlling the sewing machine spindle.
0 is installed near the sewing machine arm 10. Here, the thread tension detecting device is constituted by the needle thread tension detector 17 and the sewing machine controller 20.
【0020】上糸供給源12から繰り出された上糸11
は、上糸張力調整装置13、糸掛け14、15、上糸張
力検出器17、糸掛け16、天秤18を経て、縫い針1
9に供給される。Upper thread 11 fed from upper thread supply source 12
Passes through the needle thread tension adjusting device 13, the thread hooks 14, 15, the needle thread tension detector 17, the thread hook 16, and the balance 18, and then the sewing needle 1
9 is supplied.
【0021】上糸張力調整装置13は、2枚の調子皿に
より上糸を挟持するよう構成されており、図示しない電
磁アクチュエータにより調子皿が上糸に与える挟持圧を
調整できるよう構成されている。The needle thread tension adjusting device 13 is constructed so as to sandwich the needle thread between two tension discs, and the clamping pressure applied to the needle thread by the tone disc is adjusted by an electromagnetic actuator (not shown). .
【0022】上糸張力検出器17は、図2に示すよう
に、上下面に電極をもつ長方形の板状の圧電素子17a
と、圧電素子17aの長手方向の端に固着され上糸11
に接触して上糸張力を伝えるセンサ糸掛け17bと、圧
電素子17aの長手方向中央部を保持しミシンアーム1
0に取り付けるための保持体17cとにより構成されて
いる。The needle thread tension detector 17 is, as shown in FIG. 2, a rectangular plate-shaped piezoelectric element 17a having electrodes on the upper and lower surfaces.
And the upper thread 11 fixed to the longitudinal end of the piezoelectric element 17a.
And the sewing machine arm 1 which holds the central portion of the piezoelectric element 17a in the longitudinal direction by contacting with the sensor thread hook 17b for transmitting the needle thread tension.
It is configured by a holding body 17c for attaching to 0.
【0023】ミシン制御装置20は、圧電素子17aの
長手方向に対する共振周波数の正弦波を発生する発振出
力手段としての発振器21と、発振器21の電圧を電力
増幅し圧電素子17aの一方の電極に与えるバッファア
ンプ22(電圧波形検出手段を兼ねる)と、圧電素子1
7aのもう一方の電極に接続され、かつ圧電素子17a
に流れる電流を極性反転して電圧に変換する電流波形検
出手段としての電流電圧変換器23と、バッファアンプ
22の出力信号と電流電圧変換器23の出力信号との位
相差から上糸張力を演算し電圧出力する張力検出手段と
しての位相比較回路24と、上糸張力調整装置13内の
電磁アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動回路
25と、位相比較回路24から出力される上糸張力値に
基づきアクチュエータ駆動回路25を作動する機能を有
し、かつミシン主軸の回転制御等の制御を行なうミシン
制御回路26とで構成されている。The sewing machine control device 20 has an oscillator 21 as an oscillation output means for generating a sine wave having a resonance frequency with respect to the longitudinal direction of the piezoelectric element 17a, and a voltage of the oscillator 21 is power-amplified and given to one electrode of the piezoelectric element 17a. The buffer amplifier 22 (also serving as voltage waveform detection means) and the piezoelectric element 1
7a connected to the other electrode of the piezoelectric element 17a
The current-voltage converter 23 as a current waveform detecting means for inverting the polarity of the current flowing in the current and converting it into a voltage, and the needle thread tension is calculated from the phase difference between the output signal of the buffer amplifier 22 and the output signal of the current-voltage converter 23. Phase comparison circuit 24 as a tension detecting means for outputting a voltage, an actuator drive circuit 25 for driving an electromagnetic actuator in the needle thread tension adjusting device 13, and an actuator drive based on the needle thread tension value output from the phase comparison circuit 24. The sewing machine control circuit 26 has a function of operating the circuit 25 and controls the rotation of the sewing machine main shaft.
【0024】バッファアンプ22及び電流電圧変換器2
3は、周知の演算増幅器を用いて構成され、特に、電流
電圧変換器23は、演算増幅器入力の周知の仮想接地動
作により入力端子を0ボルトとしたままで、電流を検出
することが可能である。Buffer amplifier 22 and current-voltage converter 2
3 is configured by using a well-known operational amplifier, and in particular, the current-voltage converter 23 can detect a current while keeping the input terminal at 0 volt by the well-known virtual ground operation of the operation amplifier input. is there.
【0025】位相比較回路24では、バッファアンプ2
2と電流電圧変換器23の出力信号がそれぞれ周知のア
ナログコンパレータ25、26により0ボルトと比較さ
れ、さらに周知の排他的OR回路27に加えられた後、
NOT回路28により論理反転され、抵抗、コンデンサ
からなる積分回路29により平滑化され、張力値出力3
0に出力される。In the phase comparison circuit 24, the buffer amplifier 2
2 and the output signal of the current-voltage converter 23 are compared with 0 volt by the well-known analog comparators 25 and 26, respectively, and further applied to the well-known exclusive OR circuit 27.
Logically inverted by the NOT circuit 28, smoothed by the integration circuit 29 composed of a resistor and a capacitor, and the tension value output 3
It is output to 0.
【0026】第一の実施例は以上に説明した如く構成さ
れる。The first embodiment is constructed as described above.
【0027】以下に、前記構成に基づくミシンの糸張力
検出作用について説明する。The thread tension detecting action of the sewing machine based on the above construction will be described below.
【0028】先ず、圧電素子17aは、保持体17cに
対して長手方向の共振周波数で発振する発振器21によ
りバッファアンプ22を通して駆動される。圧電素子1
7aは、その共振周波数ではインピーダンスが極小か
つ、電圧と電流の位相差が零となる特性を持っている。
図3(a)は、圧電素子17aに加えられるバッファア
ンプ22の出力、所謂電圧波形Vと、圧電素子17aに
流れる電流を電圧値に変換する電流電圧変換器23の出
力、所謂電流波形Iの出力波形を示したものである。First, the piezoelectric element 17a is driven through a buffer amplifier 22 by an oscillator 21 which oscillates at a resonance frequency in the longitudinal direction with respect to the holder 17c. Piezoelectric element 1
7a has the characteristics that the impedance is minimal at the resonance frequency and the phase difference between the voltage and the current is zero.
FIG. 3A shows the output of the buffer amplifier 22 applied to the piezoelectric element 17a, so-called voltage waveform V, and the output of the current-voltage converter 23 that converts the current flowing through the piezoelectric element 17a into a voltage value, so-called current waveform I. The output waveform is shown.
【0029】図2及び図3(a)において、電流電圧変
換器23が反転増幅器であることから、圧電素子17a
に糸張力が加わっていないときのVとIは、I(張力
零)で示されるように位相差が180度で、位相反転し
た状態にある。ここで、上糸11が上方に引かれてセン
サ糸掛け17bを通して圧電素子17aに張力が加わる
と、I(張力大)で示されるようにI(張力零)の波形
に対して進み位相となり、張力が大きくなるほど、位相
の進み量は大きくなる。上糸張力が加えられているI
(張力大)の場合の位相比較回路24の動作を説明する
と、図3(b)のように、アナログコンパレータ25
は、電圧波形Vの正の半波を+5ボルト、負の半波を0
ボルトとして出力する。また図3(c)のように、アナ
ログコンパレータ26も、電流波形Iの正の半波を+5
ボルト、負の半波を0ボルトとして出力する。2 and 3A, since the current-voltage converter 23 is an inverting amplifier, the piezoelectric element 17a
When the thread tension is not applied to V, the phase difference between V and I is 180 degrees, as shown by I (zero tension), and the phases are inverted. Here, when the upper thread 11 is pulled upward and a tension is applied to the piezoelectric element 17a through the sensor thread hook 17b, an advance phase is obtained with respect to the waveform of I (zero tension) as indicated by I (large tension), The greater the tension, the greater the amount of phase advance. Needle thread tension is applied I
The operation of the phase comparison circuit 24 in the case of (high tension) will be described. As shown in FIG.
Is +5 volts for the positive half-wave of the voltage waveform V and 0 for the negative half-wave.
Output as volt. Further, as shown in FIG. 3C, the analog comparator 26 also outputs a positive half wave of the current waveform I by +5.
Outputs 0 Volts and negative half-wave.
【0030】そして、排他的OR回路27は、2つの入
力が同じ論理のとき0ボルト、異なった論理のとき+5
ボルトを出力するので、図3(d)の如く波形となる。
排他的OR回路27の出力は、NOT回路28に加えら
れ、論理反転され、図3(e)の280で示す波形とな
る。さらに、積分回路29で平滑され、図3(e)の3
00で示す波形の如くNOT回路28で出力されるパル
ス幅の電圧が平均化された電圧となり、例えば、I(張
力大)とI(張力零)との位相差が45度の場合は、+
5ボルト×45度/180度=1.25ボルトとなる。
ここで、I(張力零)とVとの位相差は180度で一定
であるから、Vの反転波形をV1とすると、NOT回路
28の出力パルスのパルス幅は、V1とIの位相差に比
例した電圧となり、従って、張力値出力30にはV1と
Iの位相差に比例した電圧が出力されることになる。The exclusive OR circuit 27 has 0 volt when the two inputs have the same logic, and +5 when the two inputs have different logics.
Since the voltage is output, the waveform becomes as shown in FIG.
The output of the exclusive OR circuit 27 is applied to the NOT circuit 28, logically inverted, and has a waveform indicated by 280 in FIG. Further, it is smoothed by the integrating circuit 29, and the result of 3 in FIG.
The voltage of the pulse width output from the NOT circuit 28 as shown by the waveform 00 is an averaged voltage. For example, when the phase difference between I (large tension) and I (zero tension) is 45 degrees, +
5 volts × 45 degrees / 180 degrees = 1.25 volts.
Here, since the phase difference between I (zero tension) and V is constant at 180 degrees, if the inverted waveform of V is V1, the pulse width of the output pulse of the NOT circuit 28 becomes the phase difference between V1 and I. Therefore, the tension value output 30 outputs a voltage proportional to the phase difference between V1 and I.
【0031】次に、第一の実施例のミシンの糸張力検出
装置を用いたミシンの概略動作を説明する。Next, the general operation of the sewing machine using the thread tension detecting device for the sewing machine of the first embodiment will be described.
【0032】先ず始めに、ミシンが起動され縫製が開始
されると、上糸11が上方に引かれることにより、糸掛
け16と15の間でセンサ糸掛け17bを経由して圧電
素子17aに対して張力が加えられる。上述したよう
に、圧電素子17aに加えられた張力により、電流電圧
変換器23により検出された電流波形Iと圧電素子17
aに印加する電圧波形Vとの間に位相のずれが発生す
る。このため、張力が加えられていない状態と張力が加
えられた状態との位相差が位相比較回路24により上糸
張力値として検出され、張力値出力30に出力される。
ここで、張力値出力30に出力される上糸張力は、図4
に示すように直流成分が完全に検出されている。ミシン
制御回路26は、張力値出力30に出力される上糸張力
値に基づき、アクチュエータ駆動回路25を作動すると
共に、ミシン主軸を回転制御する。この制御に基づいて
縫製が行なわれる。アクチュエータ駆動回路25は、上
糸張力調整装置13の電磁アクチュエータを駆動するこ
とにより、上糸11に対する挟持圧をが調整する。First, when the sewing machine is activated and sewing is started, the needle thread 11 is pulled upward, so that the piezoelectric element 17a is inserted between the thread hooks 16 and 15 via the sensor thread hook 17b. Tension is applied. As described above, due to the tension applied to the piezoelectric element 17a, the current waveform I detected by the current-voltage converter 23 and the piezoelectric element 17 are detected.
A phase shift occurs with the voltage waveform V applied to a. Therefore, the phase difference between the state in which the tension is not applied and the state in which the tension is applied is detected as the upper thread tension value by the phase comparison circuit 24 and is output to the tension value output 30.
Here, the needle thread tension output to the tension value output 30 is as shown in FIG.
As shown in, the DC component is completely detected. The sewing machine control circuit 26 operates the actuator drive circuit 25 and controls the rotation of the sewing machine spindle based on the needle thread tension value output to the tension value output 30. Sewing is performed based on this control. The actuator drive circuit 25 drives the electromagnetic actuator of the needle thread tension adjusting device 13 to adjust the clamping pressure on the needle thread 11.
【0033】ところで、圧電素子17aは、その共振周
波数でインピーダンスが極小となることから、図3
(a)に示したように、電流波形の振幅は張力零のとき
最大となり、印加張力が増大するにつれて振幅が減少す
る。この現象を用いた、本発明のミシンの糸張力検出装
置の張力検出手段として、電流波形Iにより上糸張力値
を検出する第二の実施例の概略構成を、図5を用いて説
明する。By the way, since the piezoelectric element 17a has a minimum impedance at its resonance frequency,
As shown in (a), the amplitude of the current waveform becomes maximum when the tension is zero, and decreases as the applied tension increases. As a tension detecting means of the thread tension detecting device for a sewing machine of the present invention using this phenomenon, a schematic configuration of a second embodiment for detecting the upper thread tension value by the current waveform I will be described with reference to FIG.
【0034】即ち、第二の実施例は、第一の実施例の位
相比較回路24が、図5に示す振幅検出回路50に置換
され、電流電圧変換器23の出力である電流波形Iが、
振幅検出回路50に入力され、電圧波形Vは使用されな
いことのみが異なる。振幅検出回路50は、電流電圧変
換器23の出力がダイオード51に入力された後、積分
回路52に接続され、張力値出力53に出力され、さら
に張力値出力53は、ミシン制御回路26に入力されて
いる。That is, in the second embodiment, the phase comparison circuit 24 of the first embodiment is replaced with the amplitude detection circuit 50 shown in FIG. 5, and the current waveform I output from the current-voltage converter 23 is
The only difference is that the voltage waveform V input to the amplitude detection circuit 50 is not used. The amplitude detection circuit 50 is connected to the integration circuit 52 after the output of the current-voltage converter 23 is input to the diode 51, and is output to the tension value output 53. Further, the tension value output 53 is input to the sewing machine control circuit 26. Has been done.
【0035】次に、その動作を説明すると、図3(a)
及び図5において圧電素子17aに糸張力が加わってい
ないときには、I(張力零)で示される電流波形がダイ
オード51により正の半波が整流され、積分回路52に
より検波され、I0 として張力値出力53に出力され
る。一方、糸張力が加わった場合も同様に検波され、I
T として出力される。この場合は、糸張力が零の時はI
0 が出力され、糸張力が増加するにしたがってIT のよ
うに大きさが減少する出力が得られる。第二の実施例の
場合も、第一の実施例の場合と同様、ミシン制御回路2
6は張力値出力53に出力される上糸張力値に基づき、
アクチュエータ駆動回路25を作動すると共にミシン主
軸を回転制御し、縫製が行なわれる。アクチュエータ駆
動回路25は上糸張力調整装置13の電磁アクチュエー
タを駆動することにより、上糸11に対する挟持圧が調
整される。Next, the operation will be described with reference to FIG.
When the yarn tension is not applied to the piezoelectric element 17a in FIG. 5, the current waveform indicated by I (tension zero) is rectified by the diode 51 into a positive half-wave and detected by the integrating circuit 52 to obtain the tension value as I 0. It is output to the output 53. On the other hand, when the thread tension is applied, it is detected similarly and I
Output as T. In this case, when the thread tension is zero, I
0 is output, and an output whose magnitude decreases like I T as the thread tension increases is obtained. Also in the case of the second embodiment, as in the case of the first embodiment, the sewing machine control circuit 2
6 is based on the needle thread tension value output to the tension value output 53,
Sewing is performed by operating the actuator drive circuit 25 and controlling the rotation of the sewing machine main shaft. The actuator drive circuit 25 drives the electromagnetic actuator of the needle thread tension adjusting device 13 to adjust the clamping pressure on the needle thread 11.
【0036】これまでの実施例では圧電素子17aに正
弦波電圧を与え、その時の電流を検出して張力検出手段
により張力を検出していたが、圧電素子17aに正弦波
電流を流しておき、その時の電圧を検出して張力検出手
段により張力を検出することも可能である。この場合の
発振出力、電流検出、電圧検出手段の構成例を第三の実
施例として、図6に示す。In the above-described embodiments, the sine wave voltage is applied to the piezoelectric element 17a, the current at that time is detected, and the tension is detected by the tension detecting means. However, a sine wave current is supplied to the piezoelectric element 17a in advance. It is also possible to detect the voltage at that time and detect the tension by the tension detecting means. A configuration example of the oscillation output, current detection and voltage detection means in this case is shown in FIG. 6 as a third embodiment.
【0037】即ち、図6において、発振出力手段は圧電
素子17aの共振周波数で発振する発振器60(電流波
形検出手段を兼ねる)及び演算増幅器を用いた定電流ア
ンプ61で構成され、電圧検出手段は演算増幅器を用い
た差動増幅器62で構成されている。圧電素子17a
は、定電流アンプ61に接続され、正弦波電流で電流駆
動されており、その時、圧電素子17aの電極間に印加
されている電圧が差動増幅器62により検出される。こ
の構成において、電流波形Iとして発振器60の出力、
電圧波形Vとして差動増幅器62の出力が張力検出手段
に入力される。That is, in FIG. 6, the oscillation output means is composed of an oscillator 60 (which also serves as a current waveform detection means) oscillating at the resonance frequency of the piezoelectric element 17a and a constant current amplifier 61 using an operational amplifier, and the voltage detection means is It is composed of a differential amplifier 62 using an operational amplifier. Piezoelectric element 17a
Is connected to a constant current amplifier 61 and is current-driven by a sine wave current. At that time, the voltage applied between the electrodes of the piezoelectric element 17a is detected by the differential amplifier 62. In this configuration, the output of the oscillator 60 as the current waveform I,
The output of the differential amplifier 62 as the voltage waveform V is input to the tension detecting means.
【0038】なお、本発明は上述した実施例に限定され
ることなくその要旨を逸脱しない範囲において種々変形
して用いることができる。例えば、第一の実施例では電
圧検出手段としてバッファアンプ22の出力電圧を利用
しているが、発振器21の出力電圧を利用するように構
成してもよい。また、バッファアンプ22を使用しない
で、発振器21が圧電素子17aを直接駆動するように
構成してもよい。さらに、上糸張力検出器17において
センサ糸掛け17bの慣性により張力検出の高速応答性
が阻害されるのを防ぐため、センサ糸掛け17bを使用
しないで、圧電素子17aが直接上糸と接触するよう構
成してもよい。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be variously modified and used without departing from the scope of the invention. For example, although the output voltage of the buffer amplifier 22 is used as the voltage detection means in the first embodiment, the output voltage of the oscillator 21 may be used. Alternatively, the oscillator 21 may directly drive the piezoelectric element 17a without using the buffer amplifier 22. Further, in order to prevent the inertia of the sensor thread hook 17b from interfering with the high-speed response of tension detection in the needle thread tension detector 17, the piezoelectric element 17a directly contacts the needle thread without using the sensor thread hook 17b. It may be configured as follows.
【0039】また、第二の実施例において、圧電素子1
7aに与える正弦波電圧の振幅が一定であることから、
電流波形Iのみを用いて張力検出を行なっているが、圧
電素子17aに与える電圧が変動する場合は、さらに電
圧波形Vを用いて振幅検出回路50と同様な回路により
電圧波形Vの波高値VM を検出し、演算増幅器等により
I0/VM、IT/VMのように電圧で正規化し、電圧変動
の影響を除去する構成も可能である。In the second embodiment, the piezoelectric element 1
Since the amplitude of the sine wave voltage applied to 7a is constant,
Although the tension is detected using only the current waveform I, when the voltage applied to the piezoelectric element 17a changes, the peak value V of the voltage waveform V is further calculated using the voltage waveform V by a circuit similar to the amplitude detection circuit 50. It is also possible to detect M and normalize it with a voltage such as I 0 / V M and I T / V M by an operational amplifier to eliminate the influence of voltage fluctuation.
【0040】また、圧電素子は上述の実施例で述べた共
振周波数の他に、そのインピーダンスが最大かつ、電流
と電圧の位相差が零となる、所謂***振周波数をもつ。
このため、本実施例では圧電素子を共振周波数で駆動す
る構成としたが、***振周波数で駆動し、電圧、電流波
形検出手段により電圧、電流を検出し、張力検出手段に
より張力を検出する構成としてもよい。The piezoelectric element has a so-called anti-resonance frequency in which the impedance is maximum and the phase difference between the current and the voltage is zero, in addition to the resonance frequency described in the above embodiment.
For this reason, in the present embodiment, the piezoelectric element is driven at the resonance frequency, but it is driven at the anti-resonance frequency, the voltage and current waveform detecting means detect the voltage and current, and the tension detecting means detects tension. May be
【0041】また、本実施例における張力検出手段は、
演算増幅器やアナログコンパレータ、論理演算素子など
といった電子回路を用いて構成されているが、周知の中
央処理装置(CPU)を利用し、ソフトウェアにより演
算を行なう構成とすることも可能である。The tension detecting means in this embodiment is
Although it is configured by using an electronic circuit such as an operational amplifier, an analog comparator, and a logical operation element, it is also possible to use a well-known central processing unit (CPU) and perform the operation by software.
【0042】さらに、本実施例では、糸消費部としての
縫い針19に導かれる糸の張力を検出しているが、ルー
パーなどといった、他の糸消費部での糸張力の検出に用
いることも可能である。Further, in the present embodiment, the tension of the thread guided to the sewing needle 19 as the thread consuming section is detected, but it can also be used for detecting the thread tension at another thread consuming section such as a looper. It is possible.
【0043】[0043]
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のミシンの糸張力検出装置は、圧電素子にその共振
周波数または***振周波数の電圧または電流を与え、そ
のときの電圧及び電流を測定して、電圧と電流の位相差
または、電流と電圧の大きさの比に基づき圧電素子に加
わる糸張力を検出するため、糸張力の直流成分をも含め
て検出でき、縫製開始時のように張力零の状態から急に
張力が変化する場合や、ミシンの回転数が変化したとき
においても糸張力が正確に検出できる優れた効果を奏す
る。さらに、構造が簡単な圧電素子を使用しているた
め、低コストで製作できる等の優れた効果を奏する。As is apparent from the above description, the thread tension detecting device for a sewing machine of the present invention applies a voltage or current of the resonance frequency or anti-resonance frequency to the piezoelectric element, and the voltage and current at that time are applied. By measuring and detecting the thread tension applied to the piezoelectric element based on the phase difference between the voltage and the current or the ratio of the magnitude of the current and the voltage, it is possible to detect the DC component of the thread tension as well. Even when the tension suddenly changes from the state where the tension is zero, or when the rotation speed of the sewing machine changes, the thread tension can be accurately detected. Further, since a piezoelectric element having a simple structure is used, it has an excellent effect that it can be manufactured at low cost.
【図1】本発明を具体化したミシンの概略的構成図であ
る。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a sewing machine embodying the present invention.
【図2】本発明を具体化した第一の実施例の上糸張力検
出装置の概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a needle thread tension detecting device according to a first embodiment of the present invention.
【図3】本発明を具体化した第一,第二の実施例の張力
検出動作を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a tension detecting operation of first and second embodiments embodying the present invention.
【図4】本発明を具体化した第一の実施例の上糸張力検
出装置で検出される上糸張力波形を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a needle thread tension waveform detected by the needle thread tension detecting device according to the first embodiment of the present invention.
【図5】本発明を具体化した第二の実施例の上糸張力検
出装置における張力検出手段の構成を示す回路図であ
る。FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of tension detecting means in a needle thread tension detecting device according to a second embodiment of the present invention.
【図6】本発明を具体化した第三の実施例の上糸張力検
出装置における発振出力手段、電流波形検出手段及び電
圧波形検出手段の構成を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of an oscillation output means, a current waveform detection means, and a voltage waveform detection means in a needle thread tension detecting device according to a third embodiment of the invention.
【図7】従来例の上糸張力検出装置で検出される上糸張
力波形を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing a needle thread tension waveform detected by a conventional needle thread tension detecting device.
11 上糸 12 上糸供給源 17 上糸張力検出器 17a 圧電素子 19 縫い針 20 ミシン制御装置 21、60 発振器 22 バッファアンプ 23 電流電圧変換器 24 位相比較回路 50 振幅検出回路 61 定電流アンプ 62 差動増幅器 11 needle thread 12 needle thread supply source 17 needle thread tension detector 17a piezoelectric element 19 sewing needle 20 sewing machine controller 21, 60 oscillator 22 buffer amplifier 23 current voltage converter 24 phase comparison circuit 50 amplitude detection circuit 61 constant current amplifier 62 difference Dynamic amplifier
Claims (3)
置され、糸に接触することにより糸張力を検出し、その
少なくとも一部に圧電素子を有するミシンの糸張力検出
装置において、 前記圧電素子の共振周波数または***振周波数で前記圧
電素子を電圧または電流駆動する発振出力手段と、 前記発振出力手段により前記圧電素子に与えられる電圧
波形を検出する電圧波形検出手段と、 前記発振出力手段により前記圧電素子に与えられる電流
波形を検出する電流波形検出手段と、 前記電圧波形と前記電流波形とに基づいて糸張力を演算
し検出する張力検出手段と、を備えたことを特徴とする
ミシンの糸張力検出装置。1. A thread tension detecting device for a sewing machine, which is arranged in a thread path from a thread supply source to a thread consuming section, detects thread tension by contacting the thread, and has a piezoelectric element in at least a part thereof. Oscillation output means for driving the piezoelectric element by voltage or current at the resonance frequency or anti-resonance frequency of the piezoelectric element, voltage waveform detection means for detecting the voltage waveform applied to the piezoelectric element by the oscillation output means, and the oscillation output means A sewing machine comprising: a current waveform detecting means for detecting a current waveform applied to the piezoelectric element by means of; and a tension detecting means for calculating and detecting a yarn tension based on the voltage waveform and the current waveform. Yarn tension detection device.
記電流波形の位相差に基づいて糸張力を検出することを
特徴とする請求項1に記載のミシンの糸張力検出装置。2. The thread tension detecting device for a sewing machine according to claim 1, wherein the tension detecting means detects the thread tension based on a phase difference between the voltage waveform and the current waveform.
記電流波形の振幅比に基づいて糸張力を検出することを
特徴とする請求項1に記載のミシンの糸張力検出装置。3. The thread tension detecting device for a sewing machine according to claim 1, wherein the tension detecting means detects the thread tension based on an amplitude ratio of the voltage waveform and the current waveform.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14930593A JPH07662A (en) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | Thread tension detecting device for sewing machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP14930593A JPH07662A (en) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | Thread tension detecting device for sewing machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07662A true JPH07662A (en) | 1995-01-06 |
Family
ID=15472241
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14930593A Pending JPH07662A (en) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | Thread tension detecting device for sewing machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07662A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106676773A (en) * | 2016-12-29 | 2017-05-17 | 杰克缝纫机股份有限公司 | Device and method for detecting thread tension of sewing machine |
CN110205753A (en) * | 2018-02-28 | 2019-09-06 | 兄弟工业株式会社 | Sewing machine and line tension detection device |
JP2019150548A (en) * | 2018-02-28 | 2019-09-12 | ブラザー工業株式会社 | sewing machine |
DE112017008004B4 (en) | 2017-08-30 | 2021-08-05 | Mitsubishi Electric Corporation | sewing machine |
CN108414819B (en) * | 2018-04-01 | 2023-09-29 | 吉林大学 | Piezoelectric passive current detection device and method for double-core wire |
-
1993
- 1993-06-21 JP JP14930593A patent/JPH07662A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN106676773A (en) * | 2016-12-29 | 2017-05-17 | 杰克缝纫机股份有限公司 | Device and method for detecting thread tension of sewing machine |
DE112017008004B4 (en) | 2017-08-30 | 2021-08-05 | Mitsubishi Electric Corporation | sewing machine |
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