ミシンの上糸テンション計測装置
【課題】ひずみゲージの抵抗値のばらつきや、温度変化、縫製速度の変化、絶縁抵抗の変化によらず、高精度にミシンの上糸テンションを計測することができるミシンの上糸テンション計測装置を得ること。
【解決手段】一辺に半導体歪みゲージ２０を含むホイートストンブリッジ１８における固定抵抗器１９ｃにＤＰ２１を並列接続。ミシン制御部１４は、縫製時に増幅器２２が出力する計測テンションのオフセット量が許容範囲外であるとき、オフセット制御・ゲイン補正部１５にオフセット調整指示を出し、零テンション検出手段１６が検出指定する上糸の零テンションの期間を知らせる。オフセット制御・ゲイン補正部１５は、上糸の零テンションの期間において、オフセット量を許容範囲内に収める抵抗値を算出してＤＰ２１に更新設定し、半導体歪みゲージ２０の初期抵抗値を求めて増幅器２２のゲイン補正を行う。
【解決手段】一辺に半導体歪みゲージ２０を含むホイートストンブリッジ１８における固定抵抗器１９ｃにＤＰ２１を並列接続。ミシン制御部１４は、縫製時に増幅器２２が出力する計測テンションのオフセット量が許容範囲外であるとき、オフセット制御・ゲイン補正部１５にオフセット調整指示を出し、零テンション検出手段１６が検出指定する上糸の零テンションの期間を知らせる。オフセット制御・ゲイン補正部１５は、上糸の零テンションの期間において、オフセット量を許容範囲内に収める抵抗値を算出してＤＰ２１に更新設定し、半導体歪みゲージ２０の初期抵抗値を求めて増幅器２２のゲイン補正を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミシンの上糸テンション計測装置に関し、特に、一辺にひずみゲージを含むホイートストンブリッジを用いてミシンの上糸テンションを計測する上糸テンション計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ミシンの上糸テンション計測装置で用いられているテンション計測手段には、圧電素子を用いるものと、ひずみゲージを用いるものとがある。
【０００３】
テンション計測手段に圧電素子を用いる従来の上糸テンション計測装置は、温度ドリフトの影響を取り除くため、ハイパスフィルタを用いて直流成分をカットしていた。この場合、縫製スピードに過渡的な変化が生ずると、ハイパスフィルタの影響により上糸テンション波形のレベルが徐々に低下し、本来テンションが零であるはずのタイミングにおいてテンションレベルが負値になってしまい、上糸テンションを適切値に調整する基準となる絶対的なテンションレベルを得ることが不可能になる。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１では、主軸エンコーダの位相情報からテンションが零となる期間のテンションを基準とし、測定テンションとの差を取ることにより上糸テンションを安定的に計測できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１７８２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さて、テンション計測手段にひずみゲージを用いる上糸テンション計測装置では、上糸テンションの変化が急峻であるため、貼り付けたひずみゲージの絶縁抵抗に変化が生じ、計測中に上糸テンションの零点が変動するという問題があった。
【０００７】
また、急峻なテンション変化の瞬時値を測定する場合に、ひずみゲージの貼り付け先の構造を固有周波数が高くなるように設計する必要がある。その場合、ひずみゲージのひずみ量が小さくなるため、金属ひずみゲージを使用する場合には増幅器のゲインをより大きくする必要がある。そのため、金属ひずみゲージの抵抗値のばらつきや、温度ドリフト、ゲージの貼り付き具合などの影響が増幅されてしまうという問題があった。
【０００８】
これに対し、増幅器のゲインを小さくするために、金属ひずみゲージよりも約１００倍感度の良い半導体ひずみゲージを使用することが考えられる。しかし、半導体ひずみゲージは金属ひずみゲージに比べて温度ドリフトによる影響や抵抗値のばらつきが大きいという問題がある。
【０００９】
その結果、いずれの場合においても上糸テンション計測装置において本来計測したいテンションの変化量に対して無視できない大きなオフセットが発生するので、計測されたテンションがアナログディジタル変換器の入力レンジをオーバーしたり、ダイナミックレンジを損なったりすることが起こっていた。そして、オフセット調整機構が手動である場合には調整量を把握できないことが起こっていた。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ひずみゲージの抵抗値のばらつきや、温度変化、縫製速度の変化、絶縁抵抗の変化によらず、高精度にミシンの上糸テンションを計測することができるミシンの上糸テンション計測装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ミシンにおいて天秤の上下動により上糸供給源から繰り出される上糸のテンションに応じた抵抗値変化を示すひずみゲージを一辺とし残り３つの辺が固定抵抗器であるホイートストンブリッジおよび該ホイートストンブリッジの出力を増幅し計測テンションを出力する増幅器を備える上糸テンション計測手段と、前記ホイートストンブリッジの前記残り３つの辺のうちの一つの辺に並列接続されるディジタルポテンショメータと、前記増幅器が出力する計測テンションのオフセット量が許容範囲内に収まっているか否かを判定し、オフセット量が許容範囲内に収まっていない場合にオフセット調整指示を出力する判定手段と、前記上糸のテンションがゼロである期間を検出指定する零テンション検出手段と、前記零テンション検出手段が指定する上糸のテンションがゼロである期間において、前記オフセット調整指示がなされた計測テンションのオフセット量が許容範囲内に収まるような抵抗値を任意の基準出力と前記計測テンションとに基づき演算し、その求めた抵抗値を前記ディジタルポテンショメータに設定することによりオフセット調整を実行し、併せて、前記ディジタルポテンショメータに設定した抵抗値に基づき前記ひずみゲージの初期抵抗値を算出し前記増幅器のゲイン補正を行うオフセット制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、一辺にひずみゲージを含むホイートストンブリッジにディジタルポテンショメータを取り付け、縫製時にホイートストンブリッジにより計測した上糸テンションのオフセット量を監視し、許容範囲外である場合に、上糸テンションがゼロである期間において、任意の基準出力と計測された上糸テンションとに基づき、オフセット量を許容範囲内に収めるような抵抗値を求めディジタルポテンショメータに更新設定することができる。
【００１３】
これによって、ひずみゲージの抵抗値のばらつきや、温度ドリフト、貼り付け具合の影響があっても、アナログディジタル変換器のレンジオーバーを起こすことなく、またダイナミックレンジを損なうことなく、精度よく上糸のテンションを計測できるという効果を奏する。併せて、ディジタルポテンショメータの抵抗値からひずみゲージの初期抵抗値を導出し、ゲイン補正を行うことができるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１によるミシンの上糸テンション計測装置を備えるミシンの構成例を示す概念図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１によるミシンの上糸テンション計測装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、図２に示す上糸テンション計測装置に組み込まれているオフセット制御系の構成ブロック図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２によるミシンの上糸テンション計測装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態３によるミシンの上糸テンション計測装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態４として、図３に示すオフセット制御器を再設計する構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明にかかるミシンの上糸テンション計測装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるミシンの上糸テンション計測装置を備えるミシンの構成例を示す概念図である。図２は、本発明の実施の形態１によるミシンの上糸テンション計測装置の構成を示すブロック図である。
【００１７】
まず、図１を参照してミシンの一般的な構成について簡単に説明する。
図１において、ミシン本体１には、上糸供給源である糸巻き２から繰り出される上糸３が縫い針８に供給される経路に、プリテンション４と、上糸調整器５と、上糸テンション計測部６と、天秤７とがこの順に配置されている。また、ミシン本体１内に固定される主軸モータ９には、主軸エンコーダ１０が取り付けられている。
【００１８】
ミシン制御盤１１は、本実施の形態に関わる構成として、ディジタルポテンショメータ（以降、「ＤＰ」略記する。）用出力部１２と、アナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１３と、ミシン制御部１４と、オフセット制御・ゲイン補正部１５と、零テンション検出手段１６と、主軸駆動回路１７とを備えている。
【００１９】
縫製時にペダル（図示せず）を踏むと、ミシン制御部１４が主軸駆動回路１７を起動し主軸モータ９を回転させる。そうすると、天秤７が、主軸モータ９の１回転に同期して１回上下動する。縫い針８も天秤７の上下動に連動して上下動する。これによって、糸巻き２から上糸３が繰り出され、縫い針８に供給される。この上糸３の供給過程での上糸３のテンションが上糸テンション計測部６にて計測される。上糸テンション計測部６の出力端は、ミシン制御盤１１におけるＡ／Ｄ変換器１３と接続され、入力端は、ミシン制御盤１１におけるＤＰ用出力部１２と接続されている。
【００２０】
ここで、上糸テンション計測装置は、上糸テンション計測部６と、ミシン制御盤１１における主軸駆動回路１７を除いた各要素とで構成される。以下、図２を参照して、本実施の形態１による上糸テンション計測装置について具体的に説明する。
【００２１】
図２において、上糸テンション計測部６は、ホイートストンブリッジ１８と、ＤＰ２１と、増幅器２２とを備えている。ミシン制御盤１１では、図１におけるミシン制御盤１１において主軸駆動回路１７を除いた各要素「ＤＰ用出力部１２、Ａ／Ｄ変換器１３、ミシン制御部１４、オフセット制御・ゲイン補正部１５、および零テンション検出手段１６」が示されている。
【００２２】
ホイートストンブリッジ１８は、３つの固定抵抗器１９ａ，１９ｂ，１９ｃと、１つの半導体ひずみゲージ２０とで構成される。接続関係を示すと、固定抵抗器１９ａ，１９ｃの各一端は共通に電源Ｅに接続され、固定抵抗器１９ｂおよび半導体ひずみゲージ２０の各一端は共通に回路グランドに接続されている。そして、固定抵抗器１９ｃおよび半導体ひずみゲージ２０の各他端は共通に接続されて一方の出力端子を構成し、固定抵抗器１９ａ，１９ｂの各他端は共通に接続されて他方の出力端子を構成し、それぞれ増幅器２２の対応する入力端子に接続されている。
【００２３】
このホイートストンブリッジ１８において、本実施の形態１では、固定抵抗器１９（ａ，ｂ，ｃ）の抵抗値Ｒｆｉｘが零テンション時における半導体ひずみゲージ２０の抵抗値よりも大きいとしているので、ＤＰ２１は、固定抵抗器１９ｂに並列に接続されている。そうすると、上記した上糸テンション計測部６の出力端は、増幅器２２の出力端である。また、上記した上糸テンション計測部６の入力端は、ＤＰ２１の抵抗値を設定入力するためのポートである。
【００２４】
上糸テンション計測部６にて上記したように計測された上糸テンション（増幅器２２が出力する計測テンション）は、Ａ／Ｄ変換器１３にてデジタル化され、ミシン制御部１４とオフセット制御・ゲイン補正部１５とに入力される。
【００２５】
ミシン制御部１４は、Ａ／Ｄ変換器１３から入力される計測テンションのオフセット量が許容範囲内であるか否かを判定し、許容範囲外である場合に、オフセット制御・ゲイン補正部１５に対し、オフセット調整指令を出す。また、ミシン制御部１４は、零テンション検出手段１６が示す上糸テンションがゼロとなる期間においてオフセット制御を行うように、オフセット制御・ゲイン補正部１５に対しイネーブル信号を出力している。
【００２６】
オフセット制御・ゲイン補正部１５は、ミシン制御部１４からオフセット調整指令が入力されたときの計測テンションを記憶しておき、ミシン制御部１４からのイネーブル信号のイネーブル期間において、つまり、上糸テンションがゼロである期間において、記憶している計測テンションのオフセット量が許容範囲内に収まるような抵抗値を演算し、ＤＰ用出力部１２からＤＰ２１に出力し、ＤＰ２１の抵抗値を今回演算した抵抗値に変更設定させる。
【００２７】
以上のオフセット制御が、上糸テンションがゼロとなる期間の到来毎に繰り返されるので、本実施の形態１による上糸テンション計測装置に組み込まれているオフセット制御系は、図３に示すようなフィードバック制御系になっている。
【００２８】
図３において、図２に示す上糸テンション計測装置に組み込まれているオフセット制御系は、差分演算器２４と、オフセット制御スイッチ２５と、オフセット制御器（Ｃ）２６と、ＤＰ２１と、テンションセンサ回路２７とで構成される。オフセット制御器（Ｃ）２６は、オフセット制御・ゲイン補正部１５に対応している。テンションセンサ回路（ＴＳＣ）２７は、ホイートストンブリッジ１８とＤＰ２１と増幅器２２との全体による回路であり、センサ出力は、増幅器２２の出力（計測テンション）である。
【００２９】
オフセット指令（Ｒｅｆ）２３は、縫製データにより定まるという意味で、任意の基準出力である。差分演算器２４は、この任意の基準出力であるオフセット指令（Ｒｅｆ）２３と、テンションセンサ回路２７が出力するセンサ出力との偏差をオフセット制御スイッチ２５に保持出力する。オフセット制御スイッチ２５は、零テンション検出手段１６が示す上糸テンションがゼロである期間において閉路し、差分演算器２４の出力端とオフセット制御器２６の入力端とを接続する。
【００３０】
オフセット制御器２６は、上糸テンションがゼロである期間において、任意の基準出力であるオフセット指令（Ｒｅｆ）２３とセンサ出力との偏差を小さくする抵抗値を演算しＤＰ２１に設定させる。これによって、テンションセンサ回路２７のセンサ出力が更新され、差分演算器２４にて新たな偏差が求められ、次の上糸テンションがゼロである期間において、ＤＰ２１の抵抗値が更新される。
【００３１】
このようにして、縫製中であっても上糸テンションがゼロである期間において、オフセット制御器（Ｃ）２６にてオフセット調整が行われる。そうすると、オフセット調整後のＤＰ２１の抵抗値ＲＤＰと固定抵抗器１９ｂの抵抗値Ｒｆｉｘとを式（１）に適用して半導体ひずみゲージ２０の初期値である基準抵抗値Ｒｓｔｒを求めることができるので、増幅器２２のゲイン補正も並行して行うことができる。
【００３２】
【数１】
【００３３】
ここで、図３において、オフセット制御器（Ｃ）２６は、ＤＰ２１からテンションセンサ回路（ＴＳＣ）２７の出力までの伝達関数をセンサモデルと考慮して設計することができるので、所望の時間内にオフセット調整とゲイン補正とが行えるように構成することができる。
【００３４】
例えば、テンションセンサ回路（ＴＳＣ）２７は、式（２）に示す固定抵抗値Ｒｆｉｘとひずみゲージ２０の基準抵抗値Ｒｓｔｒとの合成抵抗値Ｒｃｏｍｂと、式（３）に示すホイートストンブリッジ１８の出力電圧ｅ０と、式（４）に示すノイズ対策用の一次ローパスフィルタＦｉｌとからモデル化が可能である。ここで、式（４）においてｓは、ラプラス演算子である。なお、式（４）のフィルタは二次以上のローパスフィルタの場合にはそれをモデル化してもよい。
【００３５】
【数２】
【００３６】
なお、零テンション検出手段１６は、例えば次の（１）〜（４）の方法で上糸テンションがゼロである期間を検出指定する。
（１）図１に示す主軸エンコーダ１０が求めた主軸モータ９の角度情報と予め測定しておいた上糸テンションとの関係から上糸テンションがゼロとなる角度を判定し、上糸テンションがゼロである期間を検出指定する。
（２）図１に示すミシン制御盤１１に接続されているユーザインタフェース（図示せず）から入力される、操作者がペダルを踏み込んでいない期間を検出する。
（３）縫製データ中の縫製パターンに存在する上糸テンションがゼロとなるタイミングを検出し、上糸テンションがゼロとなる期間を指定する。
（４）オフセット量が許容範囲外である計測テンションは記憶しているので、ミシンの電源投入時の所定期間（ペダルを踏み込むまでの期間）を上糸テンションがゼロである期間として用いることができる。
【００３７】
以上のように、実施の形態１によれば、一辺にひずみゲージを含むホイートストンブリッジを用いてミシンの上糸テンションを計測する場合に、ホイートストンブリッジにおける１つの固定抵抗器に並列にディジタルポテンショメータを接続し、縫製時にホイートストンブリッジにより計測した上糸テンションのオフセット量を監視し、許容範囲外である場合に、上糸テンションがゼロである期間において、任意の基準出力と計測された上糸テンションとに基づき、オフセット量を許容範囲内に収めるような抵抗値を求めディジタルポテンショメータに更新設定することができる。
【００３８】
これによって、ひずみゲージの抵抗値のばらつきや、温度ドリフト、貼り付け具合の影響があっても、アナログディジタル変換器のレンジオーバーを起こすことなく、またダイナミックレンジを損なうことなく、精度よく上糸のテンションを計測することができる。併せて、ディジタルポテンショメータの抵抗値からひずみゲージの初期抵抗値を導出し、ゲイン補正を行うことができる。
【００３９】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２によるミシンの上糸テンション計測装置の構成を示すブロック図である。なお、図４では、図２（実施の形態１）に示した構成要素と同一または同等である構成要素には同一の符号が付されている。図４においては、本実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。
【００４０】
図４に示すように、本実施の形態２によるミシンの上糸テンション計測装置では、ホイートストンブリッジ１８において、零テンション時における半導体ひずみゲージ２０の抵抗値が固定抵抗器１９（ａ，ｂ，ｃ）の抵抗値よりも大きいので、ＤＰ２１は固定抵抗器１９ａに並列接続されている。
【００４１】
なお、図４に示す構成においても、式（３）に相当するモデルを考慮することで、［数２］にて説明したモデル化が行える。
【００４２】
実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の作用・効果が得られる。
【００４３】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３によるミシンの上糸テンション計測装置の構成を示すブロック図である。なお、図５では、図２（実施の形態１）に示した構成要素と同一または同等である構成要素には同一の符号が付されている。図５においては、本実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。
【００４４】
図５に示すように、本実施の形態３によるミシンの上糸テンション計測装置では、ホイートストンブリッジ１８において、ＤＰ２１は、スイッチ３０により、固定抵抗器１９ｃに並列接続される場合と固定抵抗器１９ａに並列接続される場合とを切り替え得る構成とした。スイッチ３０の切り替え制御は、ミシン制御盤１１に設けた回路切り替え手段３１がオフセット制御・ゲイン補正部１５からの指示に従って実施する。
【００４５】
オフセット制御・ゲイン補正部１５は、オフセット調整の過程で、零テンション時における半導体ひずみゲージ２０の抵抗値（基準抵抗値Ｒｓｔｒ）を求め、固定抵抗器１９（ａ，ｂ，ｃ）の抵抗値Ｒｆｉｘとの大小関係を把握することができるので、ＤＰ２１の接続切り替えを自動的に実施することができる。実施の形態１，２では、零テンション時における半導体ひずみゲージ２０の抵抗値と固定抵抗器１９（ａ，ｂ，ｃ）の抵抗値との大小関係を調べて組み込む必要があるが、実施の形態３ではその必要がなくなり、組み立て作業性の効率向上が図れる。
【００４６】
実施の形態３によれば、零テンション時における半導体ひずみゲージ２０の抵抗値と固定抵抗器１９（ａ，ｂ，ｃ）の抵抗値Ｒｆｉｘとの大小に関わらず、１つのディジタルポテンショメータを用いてオフセット調整が可能となる。
【００４７】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４として、図３に示すオフセット制御器をシステム同定により再設計する構成を示すブロック図である。図６に示すように、図３に示すオフセット制御器２６をシステム同定により再設計する構成は、システム同定用信号生成器２８と、ＤＰ２１と、テンションセンサ回路（ＴＳＣ）２７と、システム同定演算部２９とを備えている。
【００４８】
図６において、システム同定用信号生成器２８が生成するサインスイープやＭ系列信号などのシステム同定用信号はＤＰ２１とシステム同定演算部２９とに並列に与えられる。システム同定演算部２９は、システム同定用信号と、システム同定用信号により抵抗値が変化するＤＰ２１を含むテンションセンサ回路（ＴＳＣ）２７の出力とに基づきセンサモデルを演算し、その演算したセンサモデルを用いて図３に示すオフセット制御器２６を自動的に再設計することが可能である。このシステム同定は、電源投入時や操作者がユーザインタフェースから指定入力する任意のタイミングで行うようにすることができる。
【００４９】
このとき、図３に示すオフセット制御器２６は、例えば式（５）に示すような比例積分制御器にしておき、比例ゲインＫｐと積分ゲインＫｉとを操作者が変更することで、オフセット制御器２６の整定時間を変更できるようにしてもよい。
Ｋｐ＋（Ｋｉ／ｓ）・・・（５）
また、このオフセット制御器２６に微分制御器を加えてもよい。
【００５０】
なお、以上のシステム同定は、実施の形態２にも同様に適用することができる。
【００５１】
本実施の形態４によれば、ホイートストンブリッジの各辺の抵抗値の温度特性や、ばらつき、経年変化によるセンサモデルが任意のタイミングで変化しても、オフセット調整およびゲイン補正を安定的に実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、本発明にかかるミシンの上糸テンション計測装置は、ひずみゲージの抵抗値のばらつきや、温度変化、縫製速度の変化、絶縁抵抗の変化によらず、高精度にミシンの上糸テンションを計測することができるミシンの上糸テンション計測装置として有用である。
【符号の説明】
【００５３】
１ ミシン本体
２ 糸巻き
３ 上糸
４ プリテンション
５ 上糸調整器
６ 上糸テンション計測部
７ 天秤
８ 縫い針
９ 主軸モータ
１０ 主軸エンコーダ
１１ ミシン制御盤
１２ ＤＰ用出力部（ディジタルポテンショメータ用出力部）
１３ Ａ／Ｄ変換器（アナログディジタル変換器）
１４ ミシン制御部
１５ オフセット制御・ゲイン補正部
１６ 零テンション検出手段
１７ 主軸駆動回路
１８ ホイートストンブリッジ
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ 固定抵抗器
２０ ひずみゲージ（半導体ひずみゲージ）
２１ ディジタルポテンショメータ（ＤＰ）
２２ 増幅器
２４ 差分演算器
２５ オフセット制御スイッチ
２６ Ｃ（オフセット制御器）
２７ ＴＳＣ（テンションセンサ回路）
２８ システム同定用信号生成器
２９ システム同定演算部
３０ スイッチ
３１ 回路切り替え手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミシンの上糸テンション計測装置に関し、特に、一辺にひずみゲージを含むホイートストンブリッジを用いてミシンの上糸テンションを計測する上糸テンション計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ミシンの上糸テンション計測装置で用いられているテンション計測手段には、圧電素子を用いるものと、ひずみゲージを用いるものとがある。
【０００３】
テンション計測手段に圧電素子を用いる従来の上糸テンション計測装置は、温度ドリフトの影響を取り除くため、ハイパスフィルタを用いて直流成分をカットしていた。この場合、縫製スピードに過渡的な変化が生ずると、ハイパスフィルタの影響により上糸テンション波形のレベルが徐々に低下し、本来テンションが零であるはずのタイミングにおいてテンションレベルが負値になってしまい、上糸テンションを適切値に調整する基準となる絶対的なテンションレベルを得ることが不可能になる。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１では、主軸エンコーダの位相情報からテンションが零となる期間のテンションを基準とし、測定テンションとの差を取ることにより上糸テンションを安定的に計測できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１７８２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さて、テンション計測手段にひずみゲージを用いる上糸テンション計測装置では、上糸テンションの変化が急峻であるため、貼り付けたひずみゲージの絶縁抵抗に変化が生じ、計測中に上糸テンションの零点が変動するという問題があった。
【０００７】
また、急峻なテンション変化の瞬時値を測定する場合に、ひずみゲージの貼り付け先の構造を固有周波数が高くなるように設計する必要がある。その場合、ひずみゲージのひずみ量が小さくなるため、金属ひずみゲージを使用する場合には増幅器のゲインをより大きくする必要がある。そのため、金属ひずみゲージの抵抗値のばらつきや、温度ドリフト、ゲージの貼り付き具合などの影響が増幅されてしまうという問題があった。
【０００８】
これに対し、増幅器のゲインを小さくするために、金属ひずみゲージよりも約１００倍感度の良い半導体ひずみゲージを使用することが考えられる。しかし、半導体ひずみゲージは金属ひずみゲージに比べて温度ドリフトによる影響や抵抗値のばらつきが大きいという問題がある。
【０００９】
その結果、いずれの場合においても上糸テンション計測装置において本来計測したいテンションの変化量に対して無視できない大きなオフセットが発生するので、計測されたテンションがアナログディジタル変換器の入力レンジをオーバーしたり、ダイナミックレンジを損なったりすることが起こっていた。そして、オフセット調整機構が手動である場合には調整量を把握できないことが起こっていた。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ひずみゲージの抵抗値のばらつきや、温度変化、縫製速度の変化、絶縁抵抗の変化によらず、高精度にミシンの上糸テンションを計測することができるミシンの上糸テンション計測装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ミシンにおいて天秤の上下動により上糸供給源から繰り出される上糸のテンションに応じた抵抗値変化を示すひずみゲージを一辺とし残り３つの辺が固定抵抗器であるホイートストンブリッジおよび該ホイートストンブリッジの出力を増幅し計測テンションを出力する増幅器を備える上糸テンション計測手段と、前記ホイートストンブリッジの前記残り３つの辺のうちの一つの辺に並列接続されるディジタルポテンショメータと、前記増幅器が出力する計測テンションのオフセット量が許容範囲内に収まっているか否かを判定し、オフセット量が許容範囲内に収まっていない場合にオフセット調整指示を出力する判定手段と、前記上糸のテンションがゼロである期間を検出指定する零テンション検出手段と、前記零テンション検出手段が指定する上糸のテンションがゼロである期間において、前記オフセット調整指示がなされた計測テンションのオフセット量が許容範囲内に収まるような抵抗値を任意の基準出力と前記計測テンションとに基づき演算し、その求めた抵抗値を前記ディジタルポテンショメータに設定することによりオフセット調整を実行し、併せて、前記ディジタルポテンショメータに設定した抵抗値に基づき前記ひずみゲージの初期抵抗値を算出し前記増幅器のゲイン補正を行うオフセット制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、一辺にひずみゲージを含むホイートストンブリッジにディジタルポテンショメータを取り付け、縫製時にホイートストンブリッジにより計測した上糸テンションのオフセット量を監視し、許容範囲外である場合に、上糸テンションがゼロである期間において、任意の基準出力と計測された上糸テンションとに基づき、オフセット量を許容範囲内に収めるような抵抗値を求めディジタルポテンショメータに更新設定することができる。
【００１３】
これによって、ひずみゲージの抵抗値のばらつきや、温度ドリフト、貼り付け具合の影響があっても、アナログディジタル変換器のレンジオーバーを起こすことなく、またダイナミックレンジを損なうことなく、精度よく上糸のテンションを計測できるという効果を奏する。併せて、ディジタルポテンショメータの抵抗値からひずみゲージの初期抵抗値を導出し、ゲイン補正を行うことができるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１によるミシンの上糸テンション計測装置を備えるミシンの構成例を示す概念図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１によるミシンの上糸テンション計測装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、図２に示す上糸テンション計測装置に組み込まれているオフセット制御系の構成ブロック図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２によるミシンの上糸テンション計測装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態３によるミシンの上糸テンション計測装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態４として、図３に示すオフセット制御器を再設計する構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明にかかるミシンの上糸テンション計測装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるミシンの上糸テンション計測装置を備えるミシンの構成例を示す概念図である。図２は、本発明の実施の形態１によるミシンの上糸テンション計測装置の構成を示すブロック図である。
【００１７】
まず、図１を参照してミシンの一般的な構成について簡単に説明する。
図１において、ミシン本体１には、上糸供給源である糸巻き２から繰り出される上糸３が縫い針８に供給される経路に、プリテンション４と、上糸調整器５と、上糸テンション計測部６と、天秤７とがこの順に配置されている。また、ミシン本体１内に固定される主軸モータ９には、主軸エンコーダ１０が取り付けられている。
【００１８】
ミシン制御盤１１は、本実施の形態に関わる構成として、ディジタルポテンショメータ（以降、「ＤＰ」略記する。）用出力部１２と、アナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１３と、ミシン制御部１４と、オフセット制御・ゲイン補正部１５と、零テンション検出手段１６と、主軸駆動回路１７とを備えている。
【００１９】
縫製時にペダル（図示せず）を踏むと、ミシン制御部１４が主軸駆動回路１７を起動し主軸モータ９を回転させる。そうすると、天秤７が、主軸モータ９の１回転に同期して１回上下動する。縫い針８も天秤７の上下動に連動して上下動する。これによって、糸巻き２から上糸３が繰り出され、縫い針８に供給される。この上糸３の供給過程での上糸３のテンションが上糸テンション計測部６にて計測される。上糸テンション計測部６の出力端は、ミシン制御盤１１におけるＡ／Ｄ変換器１３と接続され、入力端は、ミシン制御盤１１におけるＤＰ用出力部１２と接続されている。
【００２０】
ここで、上糸テンション計測装置は、上糸テンション計測部６と、ミシン制御盤１１における主軸駆動回路１７を除いた各要素とで構成される。以下、図２を参照して、本実施の形態１による上糸テンション計測装置について具体的に説明する。
【００２１】
図２において、上糸テンション計測部６は、ホイートストンブリッジ１８と、ＤＰ２１と、増幅器２２とを備えている。ミシン制御盤１１では、図１におけるミシン制御盤１１において主軸駆動回路１７を除いた各要素「ＤＰ用出力部１２、Ａ／Ｄ変換器１３、ミシン制御部１４、オフセット制御・ゲイン補正部１５、および零テンション検出手段１６」が示されている。
【００２２】
ホイートストンブリッジ１８は、３つの固定抵抗器１９ａ，１９ｂ，１９ｃと、１つの半導体ひずみゲージ２０とで構成される。接続関係を示すと、固定抵抗器１９ａ，１９ｃの各一端は共通に電源Ｅに接続され、固定抵抗器１９ｂおよび半導体ひずみゲージ２０の各一端は共通に回路グランドに接続されている。そして、固定抵抗器１９ｃおよび半導体ひずみゲージ２０の各他端は共通に接続されて一方の出力端子を構成し、固定抵抗器１９ａ，１９ｂの各他端は共通に接続されて他方の出力端子を構成し、それぞれ増幅器２２の対応する入力端子に接続されている。
【００２３】
このホイートストンブリッジ１８において、本実施の形態１では、固定抵抗器１９（ａ，ｂ，ｃ）の抵抗値Ｒｆｉｘが零テンション時における半導体ひずみゲージ２０の抵抗値よりも大きいとしているので、ＤＰ２１は、固定抵抗器１９ｂに並列に接続されている。そうすると、上記した上糸テンション計測部６の出力端は、増幅器２２の出力端である。また、上記した上糸テンション計測部６の入力端は、ＤＰ２１の抵抗値を設定入力するためのポートである。
【００２４】
上糸テンション計測部６にて上記したように計測された上糸テンション（増幅器２２が出力する計測テンション）は、Ａ／Ｄ変換器１３にてデジタル化され、ミシン制御部１４とオフセット制御・ゲイン補正部１５とに入力される。
【００２５】
ミシン制御部１４は、Ａ／Ｄ変換器１３から入力される計測テンションのオフセット量が許容範囲内であるか否かを判定し、許容範囲外である場合に、オフセット制御・ゲイン補正部１５に対し、オフセット調整指令を出す。また、ミシン制御部１４は、零テンション検出手段１６が示す上糸テンションがゼロとなる期間においてオフセット制御を行うように、オフセット制御・ゲイン補正部１５に対しイネーブル信号を出力している。
【００２６】
オフセット制御・ゲイン補正部１５は、ミシン制御部１４からオフセット調整指令が入力されたときの計測テンションを記憶しておき、ミシン制御部１４からのイネーブル信号のイネーブル期間において、つまり、上糸テンションがゼロである期間において、記憶している計測テンションのオフセット量が許容範囲内に収まるような抵抗値を演算し、ＤＰ用出力部１２からＤＰ２１に出力し、ＤＰ２１の抵抗値を今回演算した抵抗値に変更設定させる。
【００２７】
以上のオフセット制御が、上糸テンションがゼロとなる期間の到来毎に繰り返されるので、本実施の形態１による上糸テンション計測装置に組み込まれているオフセット制御系は、図３に示すようなフィードバック制御系になっている。
【００２８】
図３において、図２に示す上糸テンション計測装置に組み込まれているオフセット制御系は、差分演算器２４と、オフセット制御スイッチ２５と、オフセット制御器（Ｃ）２６と、ＤＰ２１と、テンションセンサ回路２７とで構成される。オフセット制御器（Ｃ）２６は、オフセット制御・ゲイン補正部１５に対応している。テンションセンサ回路（ＴＳＣ）２７は、ホイートストンブリッジ１８とＤＰ２１と増幅器２２との全体による回路であり、センサ出力は、増幅器２２の出力（計測テンション）である。
【００２９】
オフセット指令（Ｒｅｆ）２３は、縫製データにより定まるという意味で、任意の基準出力である。差分演算器２４は、この任意の基準出力であるオフセット指令（Ｒｅｆ）２３と、テンションセンサ回路２７が出力するセンサ出力との偏差をオフセット制御スイッチ２５に保持出力する。オフセット制御スイッチ２５は、零テンション検出手段１６が示す上糸テンションがゼロである期間において閉路し、差分演算器２４の出力端とオフセット制御器２６の入力端とを接続する。
【００３０】
オフセット制御器２６は、上糸テンションがゼロである期間において、任意の基準出力であるオフセット指令（Ｒｅｆ）２３とセンサ出力との偏差を小さくする抵抗値を演算しＤＰ２１に設定させる。これによって、テンションセンサ回路２７のセンサ出力が更新され、差分演算器２４にて新たな偏差が求められ、次の上糸テンションがゼロである期間において、ＤＰ２１の抵抗値が更新される。
【００３１】
このようにして、縫製中であっても上糸テンションがゼロである期間において、オフセット制御器（Ｃ）２６にてオフセット調整が行われる。そうすると、オフセット調整後のＤＰ２１の抵抗値ＲＤＰと固定抵抗器１９ｂの抵抗値Ｒｆｉｘとを式（１）に適用して半導体ひずみゲージ２０の初期値である基準抵抗値Ｒｓｔｒを求めることができるので、増幅器２２のゲイン補正も並行して行うことができる。
【００３２】
【数１】
【００３３】
ここで、図３において、オフセット制御器（Ｃ）２６は、ＤＰ２１からテンションセンサ回路（ＴＳＣ）２７の出力までの伝達関数をセンサモデルと考慮して設計することができるので、所望の時間内にオフセット調整とゲイン補正とが行えるように構成することができる。
【００３４】
例えば、テンションセンサ回路（ＴＳＣ）２７は、式（２）に示す固定抵抗値Ｒｆｉｘとひずみゲージ２０の基準抵抗値Ｒｓｔｒとの合成抵抗値Ｒｃｏｍｂと、式（３）に示すホイートストンブリッジ１８の出力電圧ｅ０と、式（４）に示すノイズ対策用の一次ローパスフィルタＦｉｌとからモデル化が可能である。ここで、式（４）においてｓは、ラプラス演算子である。なお、式（４）のフィルタは二次以上のローパスフィルタの場合にはそれをモデル化してもよい。
【００３５】
【数２】
【００３６】
なお、零テンション検出手段１６は、例えば次の（１）〜（４）の方法で上糸テンションがゼロである期間を検出指定する。
（１）図１に示す主軸エンコーダ１０が求めた主軸モータ９の角度情報と予め測定しておいた上糸テンションとの関係から上糸テンションがゼロとなる角度を判定し、上糸テンションがゼロである期間を検出指定する。
（２）図１に示すミシン制御盤１１に接続されているユーザインタフェース（図示せず）から入力される、操作者がペダルを踏み込んでいない期間を検出する。
（３）縫製データ中の縫製パターンに存在する上糸テンションがゼロとなるタイミングを検出し、上糸テンションがゼロとなる期間を指定する。
（４）オフセット量が許容範囲外である計測テンションは記憶しているので、ミシンの電源投入時の所定期間（ペダルを踏み込むまでの期間）を上糸テンションがゼロである期間として用いることができる。
【００３７】
以上のように、実施の形態１によれば、一辺にひずみゲージを含むホイートストンブリッジを用いてミシンの上糸テンションを計測する場合に、ホイートストンブリッジにおける１つの固定抵抗器に並列にディジタルポテンショメータを接続し、縫製時にホイートストンブリッジにより計測した上糸テンションのオフセット量を監視し、許容範囲外である場合に、上糸テンションがゼロである期間において、任意の基準出力と計測された上糸テンションとに基づき、オフセット量を許容範囲内に収めるような抵抗値を求めディジタルポテンショメータに更新設定することができる。
【００３８】
これによって、ひずみゲージの抵抗値のばらつきや、温度ドリフト、貼り付け具合の影響があっても、アナログディジタル変換器のレンジオーバーを起こすことなく、またダイナミックレンジを損なうことなく、精度よく上糸のテンションを計測することができる。併せて、ディジタルポテンショメータの抵抗値からひずみゲージの初期抵抗値を導出し、ゲイン補正を行うことができる。
【００３９】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２によるミシンの上糸テンション計測装置の構成を示すブロック図である。なお、図４では、図２（実施の形態１）に示した構成要素と同一または同等である構成要素には同一の符号が付されている。図４においては、本実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。
【００４０】
図４に示すように、本実施の形態２によるミシンの上糸テンション計測装置では、ホイートストンブリッジ１８において、零テンション時における半導体ひずみゲージ２０の抵抗値が固定抵抗器１９（ａ，ｂ，ｃ）の抵抗値よりも大きいので、ＤＰ２１は固定抵抗器１９ａに並列接続されている。
【００４１】
なお、図４に示す構成においても、式（３）に相当するモデルを考慮することで、［数２］にて説明したモデル化が行える。
【００４２】
実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の作用・効果が得られる。
【００４３】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３によるミシンの上糸テンション計測装置の構成を示すブロック図である。なお、図５では、図２（実施の形態１）に示した構成要素と同一または同等である構成要素には同一の符号が付されている。図５においては、本実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。
【００４４】
図５に示すように、本実施の形態３によるミシンの上糸テンション計測装置では、ホイートストンブリッジ１８において、ＤＰ２１は、スイッチ３０により、固定抵抗器１９ｃに並列接続される場合と固定抵抗器１９ａに並列接続される場合とを切り替え得る構成とした。スイッチ３０の切り替え制御は、ミシン制御盤１１に設けた回路切り替え手段３１がオフセット制御・ゲイン補正部１５からの指示に従って実施する。
【００４５】
オフセット制御・ゲイン補正部１５は、オフセット調整の過程で、零テンション時における半導体ひずみゲージ２０の抵抗値（基準抵抗値Ｒｓｔｒ）を求め、固定抵抗器１９（ａ，ｂ，ｃ）の抵抗値Ｒｆｉｘとの大小関係を把握することができるので、ＤＰ２１の接続切り替えを自動的に実施することができる。実施の形態１，２では、零テンション時における半導体ひずみゲージ２０の抵抗値と固定抵抗器１９（ａ，ｂ，ｃ）の抵抗値との大小関係を調べて組み込む必要があるが、実施の形態３ではその必要がなくなり、組み立て作業性の効率向上が図れる。
【００４６】
実施の形態３によれば、零テンション時における半導体ひずみゲージ２０の抵抗値と固定抵抗器１９（ａ，ｂ，ｃ）の抵抗値Ｒｆｉｘとの大小に関わらず、１つのディジタルポテンショメータを用いてオフセット調整が可能となる。
【００４７】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４として、図３に示すオフセット制御器をシステム同定により再設計する構成を示すブロック図である。図６に示すように、図３に示すオフセット制御器２６をシステム同定により再設計する構成は、システム同定用信号生成器２８と、ＤＰ２１と、テンションセンサ回路（ＴＳＣ）２７と、システム同定演算部２９とを備えている。
【００４８】
図６において、システム同定用信号生成器２８が生成するサインスイープやＭ系列信号などのシステム同定用信号はＤＰ２１とシステム同定演算部２９とに並列に与えられる。システム同定演算部２９は、システム同定用信号と、システム同定用信号により抵抗値が変化するＤＰ２１を含むテンションセンサ回路（ＴＳＣ）２７の出力とに基づきセンサモデルを演算し、その演算したセンサモデルを用いて図３に示すオフセット制御器２６を自動的に再設計することが可能である。このシステム同定は、電源投入時や操作者がユーザインタフェースから指定入力する任意のタイミングで行うようにすることができる。
【００４９】
このとき、図３に示すオフセット制御器２６は、例えば式（５）に示すような比例積分制御器にしておき、比例ゲインＫｐと積分ゲインＫｉとを操作者が変更することで、オフセット制御器２６の整定時間を変更できるようにしてもよい。
Ｋｐ＋（Ｋｉ／ｓ）・・・（５）
また、このオフセット制御器２６に微分制御器を加えてもよい。
【００５０】
なお、以上のシステム同定は、実施の形態２にも同様に適用することができる。
【００５１】
本実施の形態４によれば、ホイートストンブリッジの各辺の抵抗値の温度特性や、ばらつき、経年変化によるセンサモデルが任意のタイミングで変化しても、オフセット調整およびゲイン補正を安定的に実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、本発明にかかるミシンの上糸テンション計測装置は、ひずみゲージの抵抗値のばらつきや、温度変化、縫製速度の変化、絶縁抵抗の変化によらず、高精度にミシンの上糸テンションを計測することができるミシンの上糸テンション計測装置として有用である。
【符号の説明】
【００５３】
１ ミシン本体
２ 糸巻き
３ 上糸
４ プリテンション
５ 上糸調整器
６ 上糸テンション計測部
７ 天秤
８ 縫い針
９ 主軸モータ
１０ 主軸エンコーダ
１１ ミシン制御盤
１２ ＤＰ用出力部（ディジタルポテンショメータ用出力部）
１３ Ａ／Ｄ変換器（アナログディジタル変換器）
１４ ミシン制御部
１５ オフセット制御・ゲイン補正部
１６ 零テンション検出手段
１７ 主軸駆動回路
１８ ホイートストンブリッジ
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ 固定抵抗器
２０ ひずみゲージ（半導体ひずみゲージ）
２１ ディジタルポテンショメータ（ＤＰ）
２２ 増幅器
２４ 差分演算器
２５ オフセット制御スイッチ
２６ Ｃ（オフセット制御器）
２７ ＴＳＣ（テンションセンサ回路）
２８ システム同定用信号生成器
２９ システム同定演算部
３０ スイッチ
３１ 回路切り替え手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミシンにおいて天秤の上下動により上糸供給源から繰り出される上糸のテンションに応じた抵抗値変化を示すひずみゲージを一辺とし残り３つの辺が固定抵抗器であるホイートストンブリッジおよび該ホイートストンブリッジの出力を増幅し計測テンションを出力する増幅器を備える上糸テンション計測手段と、
前記ホイートストンブリッジの前記残り３つの辺のうちの一つの辺に並列接続されるディジタルポテンショメータと、
前記増幅器が出力する計測テンションのオフセット量が許容範囲内に収まっているか否かを判定し、オフセット量が許容範囲内に収まっていない場合にオフセット調整指示を出力する判定手段と、
前記上糸のテンションがゼロである期間を検出指定する零テンション検出手段と、
前記零テンション検出手段が指定する上糸のテンションがゼロである期間において、前記オフセット調整指示がなされた計測テンションのオフセット量が許容範囲内に収まるような抵抗値を任意の基準出力と前記計測テンションとに基づき演算し、その求めた抵抗値を前記ディジタルポテンショメータに設定することによりオフセット調整を実行し、併せて、前記ディジタルポテンショメータに設定した抵抗値に基づき前記ひずみゲージの初期抵抗値を算出し前記増幅器のゲイン補正を行うオフセット制御手段と
を備えたことを特徴とするミシンの上糸テンション計測装置。
【請求項２】
前記ホイートストンブリッジにおいて、前記ディジタルポテンショメータを、前記ひずみゲージの配置辺の一端側に隣接する辺に配置される第１の固定抵抗器に並列接続する場合と、前記ひずみゲージの配置辺に対向する辺に配置される第２の固定抵抗器に並列接続する場合とに切り替える手段
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のミシンの上糸テンション計測装置。
【請求項３】
前記オフセット制御手段は、
前記ディジタルポテンショメータから該ディジタルポテンショメータを含む前記上糸テンション計測手段の前記増幅器出力までの伝達関数をセンサモデルと考慮して設計されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のミシンの上糸テンション計測装置。
【請求項４】
前記オフセット制御手段は、
前記ディジタルポテンショメータに、システム同定信号を与え、システム同定して得られたセンサモデルを用いて再設計することで構成される
ことを特徴とする請求項３に記載のミシンの上糸テンション計測装置。
【請求項５】
前記零テンション検出手段は、
前記天秤を上下動させる主軸モータに取り付けてある主軸エンコーダから得られる角度情報と予め計測した前記上糸のテンションとの関係から上糸のテンションがゼロとなる角度を判定し、上糸のテンションがゼロである期間を検出指定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のミシンの上糸テンション計測装置。
【請求項６】
前記零テンション検出手段は、
ユーザインタフェースから操作者が入力する上糸のテンションがゼロである期間を検出して使用する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のミシンの上糸テンション計測装置。
【請求項７】
前記零テンション検出手段は、
縫製データ中の縫製パターンに存在する上糸のテンションがゼロとなるタイミングを検出し、上糸のテンションがゼロである期間を指定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のミシンの上糸テンション計測装置。
【請求項１】
ミシンにおいて天秤の上下動により上糸供給源から繰り出される上糸のテンションに応じた抵抗値変化を示すひずみゲージを一辺とし残り３つの辺が固定抵抗器であるホイートストンブリッジおよび該ホイートストンブリッジの出力を増幅し計測テンションを出力する増幅器を備える上糸テンション計測手段と、
前記ホイートストンブリッジの前記残り３つの辺のうちの一つの辺に並列接続されるディジタルポテンショメータと、
前記増幅器が出力する計測テンションのオフセット量が許容範囲内に収まっているか否かを判定し、オフセット量が許容範囲内に収まっていない場合にオフセット調整指示を出力する判定手段と、
前記上糸のテンションがゼロである期間を検出指定する零テンション検出手段と、
前記零テンション検出手段が指定する上糸のテンションがゼロである期間において、前記オフセット調整指示がなされた計測テンションのオフセット量が許容範囲内に収まるような抵抗値を任意の基準出力と前記計測テンションとに基づき演算し、その求めた抵抗値を前記ディジタルポテンショメータに設定することによりオフセット調整を実行し、併せて、前記ディジタルポテンショメータに設定した抵抗値に基づき前記ひずみゲージの初期抵抗値を算出し前記増幅器のゲイン補正を行うオフセット制御手段と
を備えたことを特徴とするミシンの上糸テンション計測装置。
【請求項２】
前記ホイートストンブリッジにおいて、前記ディジタルポテンショメータを、前記ひずみゲージの配置辺の一端側に隣接する辺に配置される第１の固定抵抗器に並列接続する場合と、前記ひずみゲージの配置辺に対向する辺に配置される第２の固定抵抗器に並列接続する場合とに切り替える手段
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のミシンの上糸テンション計測装置。
【請求項３】
前記オフセット制御手段は、
前記ディジタルポテンショメータから該ディジタルポテンショメータを含む前記上糸テンション計測手段の前記増幅器出力までの伝達関数をセンサモデルと考慮して設計されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のミシンの上糸テンション計測装置。
【請求項４】
前記オフセット制御手段は、
前記ディジタルポテンショメータに、システム同定信号を与え、システム同定して得られたセンサモデルを用いて再設計することで構成される
ことを特徴とする請求項３に記載のミシンの上糸テンション計測装置。
【請求項５】
前記零テンション検出手段は、
前記天秤を上下動させる主軸モータに取り付けてある主軸エンコーダから得られる角度情報と予め計測した前記上糸のテンションとの関係から上糸のテンションがゼロとなる角度を判定し、上糸のテンションがゼロである期間を検出指定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のミシンの上糸テンション計測装置。
【請求項６】
前記零テンション検出手段は、
ユーザインタフェースから操作者が入力する上糸のテンションがゼロである期間を検出して使用する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のミシンの上糸テンション計測装置。
【請求項７】
前記零テンション検出手段は、
縫製データ中の縫製パターンに存在する上糸のテンションがゼロとなるタイミングを検出し、上糸のテンションがゼロである期間を指定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のミシンの上糸テンション計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−２２１１０（Ｐ２０１３−２２１１０Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５７５０６（Ｐ２０１１−１５７５０６）
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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