JP2004344653A - 被加工物厚み検出用ミシン - Google Patents

Abstract

【課題】 妨げられない動作方法を確保する、センサを備えた汎用形式のミシンを提供する。
【解決手段】 被加工物厚み（ｄ１；ｄ２）検出用センサ（３４）を備えたミシン（１）は、被加工物（２４；２４，２５）用支承板（２３）を含む基板（２）と、ヘッド（５）を含む隣接するアーム（４）を有する、支承板（２３）に形成された支柱（３）と、縫い針（１１）を有するステッチ形成個所（２１）と、被加工物（２４；２４，２５）を送り方向（３１）に送るための送り装置（３０）とを備えている。センサは、送り方向（３０）においてステッチ形成個所（２１）の上流に且つ支承板（２３）より上に配置された超音波センサ（３４）であり且つ被加工物（２４；２４，２５）の厚み（ｄ１；ｄ２）に対応する測定値を電気制御システム（３８）に伝送するための回路（３６）を有し、制御システム（３８）は検出された厚み（ｄ１；ｄ２）に依存して変更指令を少なくとも１つのサーボ構成要素（１５，２９）へ及び／又はミシン（１）の駆動モータ（９）へ伝送するためのユニット（３７）に接続されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被加工物用支承板を有する基板と、ヘッドを含む隣接するアームを有する、基板に形成された支柱と、縫い針を有するステッチ形成個所と、被加工物を送り方向に送るための送り装置とを有する、被加工物厚み検出用センサを備えたミシンであって、前記センサはステッチ形成個所の上流に被加工物の厚みに対応する測定値を電子制御システムへ伝送するための回路を有し、前記制御システムは検出した厚みに依存して変更指令を少なくとも１つのサーボ構成要素及び／又はミシンの駆動モータへ伝送するためのユニットを有するミシンに関する。

汎用形式のミシンが特許文献１から公知であり、被加工物の厚みが、縫い方向に見て、ステッチが形成される個所の上流に配置された感知レバーにより感知され、感知レバーの角度位置が電子測定要素により、対応する測定値に変換される。測定値に依存して、変更指令が電子制御システムを経てミシンのサーボモータへ伝送されて、例えば変更動作について押えの上昇ストロークが調整される。

欠陥は、作業者が被加工物を取り扱う押えの直ぐ上流の作業領域に感知レバーが位置していることにある。被加工物をミシンのステッチ形成領域に挿入する作業を、被加工物が感知レバーの下に位置するように注意深く行わなければならない。ミシン縫いをするときに、作業者は感知レバーの妨げられない動作を確保しなければならない。さらに、感知レバーは、アーチ形縫い目を作るときに被加工物供給と干渉する。最後に言えることは、作業者の作業領域で感知レバーが邪魔する影響を避けることができないことである。

特許文献２はミシン用被加工物検出器を教示しており、ミシンのステッチ形成個所の上流に位置している感知レバーの位置が電位差計と動的に連結されている。走査された被加工物の厚みに対応する測定値が発信される。被加工物厚みがこのようにして検出できるけれども、この被加工物検出器の場合にも感知レバーの欠陥が当てはまる。

独国特許発明第３５２８２９５号明細書（米国特許第４６８６９１７号明細書に対応する） 独国特許出願公開第３７１７６０１号明細書

本発明の目的は、妨げられない動作方法を確保する、センサを備えた汎用形式のミシンを提供することである。

この目的は、本発明により、センサが、送信部分と受信部分からなる超音波センサであることと、送信部分と受信部分が、送り方向に見てステッチ形成個所の上流に且つミシンのヘッドに支承板より上にそこから間隔を置いて配置されることにある特徴により達成される。本発明による測定によれば、ミシン支承板からのおよびその上に配置された被加工物からの距離を、放射された音響パルスとエコー信号の受信との間の間隔に基づいて決定できることが確保される。これにより、作業者の作業領域が少しの影響を受けることもなくなる。音の強さを感知する代わりに伝送とエコーリターンの間の時間間隔を計る超音波センサの特性によれば、妨害する環境の影響がほとんど排除され、皮革またはビロードのような材料の広いスペクトルをそれらの色、透明度や他の物理的性質と無関係に検出できるようになる。もう一つの利点は、厚みの測定がほこりっぽい環境でさえ行えることから生じる。

送信部分と受信部分がケーシングに配置されていることにより、作業者の作業領域の視野がほとんど妨げられないように、構造のスペースを節約するやり方を実施することができる。

制御システムが、センサとミシンの支承板の間の間隔を表す値を記録するための第１のメモリーと、被加工物の厚みを表す第２の値を記録するための第２のメモリーとからなる改良により、センサをミシンの支承板より上に配置する距離を自動的に検出することができる。これには、寸法変更構成要素を用いて、センサをミシンのアームに取付けることができる利点が伴う。ミシンが修理された後にセンサを取付けることも可能であり、特別な心合わせ作業は必要ない。さらに、この改良により、センサとミシンの支承板の間の間隔を表す値が永続的に最新のものであることが可能になり、修正された空気特性（圧力、温度、湿度）が測定結果に及ぼす影響が排除される。

制御システムが、第１の被加工物プラス第２の被加工物の全厚みを表す第３の値を記録するための第３のメモリーを有する場合、これにより、厚み−きわめて一般的には変化する厚みの被加工物を意味する−を、対応する変更機能をトリガーすることにより処理できる可能性が得られる。

特別な利点は、制御システムが、第４の値として最大厚みを記録するための第４のメモリーと、第４の値と第２の値または第３の値の間の差を決定するためおよびその差がゼロより小さいかまたはゼロに等しいときに変更指令がトリガーされることを阻止するための比較回路とからなることにある特徴を有するさらなる発展に伴うものであり、それによって人が被加工物の送りのために、ステッチ形成個所の直ぐ上流でセンサの作用領域で作業することができる。この場合に、作業者の指または手を検出したときに超音波センサが制御システムへ送る測定結果が無視され、且つ与えられた最大厚みを越える測定結果が無視される。

本発明のさらなる利点、特徴および細部は、図面と関連して示す代表的実施の形態の次の記載から明らかになるだろう。

ミシン１は基板２を有し、この基板は基板から上方へ延びる支柱３と、ヘッド５で終わるエルボアーム４を有する。アーム軸６がアーム４に回転自在に支承されている。支柱の側で、アーム軸ははずみ車７に接合されている。ベルト駆動部８を経て、はずみ車７は、アーム４に固定された駆動モータ９に連結されている。

ヘッド５内には、アーム軸６の自由端が針棒１０の作用のためにクランク駆動部（図示省略）に通例のように連結され、基板２に面する針棒の端部には縫い針１１が設けられている。

糸レバー１２がクランク駆動部と駆動連結しており、その自由端１３がヘッド５の穴１４を通って突出している。穴１４の側方に、電磁的に作用される糸タイトナ１５がヘッド５に設けられている。糸道１６，１７がアーム４に配置されている。糸１８がボビン（図示省略）からミシン１に供給され、この糸１８は糸道１６を通って糸タイトナ１５へ導か
れ、糸タイトナから糸道を通って糸レバー１２の端部１３に導かれ、そこから糸道１７を通ってそして最後に縫い針１１のアイを通って導かれる。

針板１９が基板２に取りつけられており、針板には針１１が通過するステッチ穴２９がある。フック（図示省略）が針板１９の下に位置しており、縫い針１１と協働するステッチ形成要素として作用する。針１１とステッチ穴２０はステッチ形成個所２１を構成する。ステッチ穴２０の付近に、針板１９の対応する凹所を通るフィーダ２２が設けられている。

厚みｄ１の第１の被加工物２４が、これも支承板２３と呼ばれる基板２の頂部側に配置されている。図１に見られるように、幅ｂの第２の被加工物２５が第１の被加工物２４の頂部に存在する。第２の被加工物２５は、例えば第１の被加工物２４に縫い付けられるべきストライプまたはパイピングであるか、または一般に他の様式の被加工物肉厚部であることができる。互いの頂部に置かれる２つの被加工物２４，２５のこの被加工物肉厚部は厚みｄ２を有する。

押え２６それ自体が被加工物２４上に支持され、一方第２の押え２７が図１に見られるように高い位置にある。押え２６，２７は、アーム軸６と駆動連結している、いわゆる交番作用の押圧装置２８の構成要素である。押え２６，２７は被加工物２４または２４と２５の頂部側から交互にリフトｃだけ持ち上げることができるが、そのリフトｃはミシン１の運転中サーボ構成要素２９により変更できる。押圧装置２８は最初に述べた文書から公知である。

前述したフィーダ２２は、アーム軸６と駆動連結している送り装置３０の部分である。押圧装置２８と組み合わせて、送り装置３０は被加工物２４にまたは被加工物２４，２５に送り運動を送り方向３１に実施させる。

保持アーム３３がヘッド５の底面３２にしっかりと取付けられており、その自由端は送り方向３１と反対に延びていて、センサ３４を備えている。センサ３４は超音波センサであり、０．１〜１メガヘルツの周波数範囲の音波を放射し且つ対応する反射波を受け取る。この種の超音波センサは市販されている。図１の点線はこれらの音波のビーム路３５を象徴的に示す。送り方向３１で見て、ビーム路３５はステッチ形成個所２１の上流に間隔ｅを置いて位置している。

図３によれば、センサは送信部分３４ａと受信部分３４ｂを有し、両部分は電子回路３６によりトリガーされる。対応して、放射ビーム３５ａは送信部分３４ａに示され且つ反射ビーム３５ｂは受信部分３４ｂに示されている。

図１と２に見られる好ましい実施の形態では、センサ３４は、送信部分３４ａ、受信部分３４ｂおよび回路３６が単一のケーシングに収容されるように形成されている。この場合に、燒結材料のセンサ本体は送信部分だけでなく受信部分としても使用され、一方から他方へ高周波数順に交互に切り替わる。この様式のセンサは比較的小さいスペースしか必要としない点で優れている。したがって、図３は、ビーム路３５が両端に矢印のついた点線により概略的に描かれたセンサ３４を示す。

回路３６、駆動モータ９（図３にブロック９ａとして概略的に示してある）、糸タイトナ１５（図３にブロック１５ａとして概略的に示してある）およびサーボ構成要素２９（図３にブロック２９ａとして概略的に示してある）は、電子制御径８の部分である入力−出力ユニット３７に電気的に接続されている。入力−出力ユニット３７はマイクロプロセッサ３９に接続され、マイクロプロセッサ３９はコンピュータ回路４１、比較回路４２を有するコンピュータ部分４０と、第１メモリー４４、第２メモリー４５、第３メモリー４６および第４メモリー４７を有するメモリー領域４３とからなる。制御システム３８は、表示ユニット４９とキーボード５０を備えた操作パネル４８に電気的に接続されている。

ミシン１の運転方法は次の通りである。
電流を入れ且つ空気圧サーボ構成要素に圧縮空気を与えると、ミシン１の運転準備ができるが、その状態では支承板２３にはミシン縫いのために被加工物が載せられておらず、開放されている。相応して、センサ３４の放射ビーム路３５が支承板２３に作用する。これはセンサ３４がトリガーされることにより行われ、それにより予め定められた数の音波が送信部分３４ａにより放射され、そしてそれから支承板２３により反射された音波が受信部分３４ｂによりエコーとして受信される。この過程中、音波放射の始めとエコー受信の間の時間間隔が測定される。その間隔は、支承板２３からのセンサ３４の距離ａに比例する値であり、このようにして距離ａが測定されそしてそれから第１メモリー４４に記録される。この上記の過程は着実に繰り返される。

被加工物２４が挿入されると、距離の差、ａ−ｄ１が同じように測定され、その値からコンピュータ回路４１が前に定められた距離ａと組み合わせて厚みｄ１を計算することができ、その厚みは第２のメモリー４５に記録される。被加工物２４の厚みｄ１が決定されると、制御システム３８によりモータ９とサーボ構成要素１５および２９の調整変数が設定され、その結果ミシンが被加工物２４を縫うために自動的に調整される。被加工物のそれぞれの厚みに依存して、それぞれの厚みに割り当てられる予め選択された調整データが作動される。これらのデータは、メモリー領域４３に記憶されるテーブルに含まれている。

被加工物２４がミシン縫い中前進するにつれて、前縁５１がセンサ３４の作用範囲に到着し、センサは特定された仕方で厚みｄ２を定めてそれを第３のメモリー４６に記録する。センサ３４の構造的に与えられる距離ｅをステッチ形成個所２１から知って、制御システム３８は、モータ９とサーボ構成要素１５と２９が前のように調整されたまま、なお所定数のステッチをミシン縫いしなければならないことを考慮する。１度このステッチの数が作用されると、制御システム３８によりモータ９とサーボ構成要素１５と２９が新規に調整されるが、この新規の調整は被加工物２４と２５の厚みｄ２を考慮に入れるミシン縫い条件に対応する。

ミシン縫い過程が進むにつれて、被加工物２５の尾縁５２がセンサ３４の作用範囲に到達し、センサにより再びモータ９とサーボ構成要素１５および２９が前縁５１の検出と対応して調整される。

ミシン１を作動させると、コンピュータ部分４０が比較回路４２と共に、定められた距離ｄ１およびｄ２を、第４のメモリー４７に記録される最大値である距離Ｄと永続的に比較する。図１は１点鎖線５３により最大値を示す。このやり方によれば、作業者がセンサ３４の作用範囲で被加工物を取り扱うときに感知される測定結果が結局無視されるので、これらの測定結果は、定められた被加工物厚みｄ１またはｄ２の間の差がゼロより小さいかまたはゼロに等しいときにサーボ構成要素９，１５，２９の変更機能がトリガーされることを阻止するように確保される。

ミシンのヘッドを示す図である。 図１の矢印IIにしたがってミシンを縮尺して示す正面図である。 ミシン制御システムの部分の概略図である。

符号の説明

１ ミシン
２ 基板
３ 支柱
４ アーム
５ ヘッド
６ アーム軸
７ はずみ車
８ ベルト駆動部
９ 駆動モータ
１０ 針棒
１１ 縫い針
１２ 糸レバー
１３ 端部
１４ 穴
１５ 糸タイトナ
１６ 糸道
１７ 糸道
１８ 糸
１９ 針板
２０ ステッチ穴
２１ ステッチ形成個所
２２ フィーダ
２３ 支承板
２４ 第１の被加工物
２５ 第２の被加工物
２６ 押え
２７ 押え
２８ 押圧装置
２９ サーボ構成要素
３０ 送り装置
３１ 送り方向
３２ 表面
３３ 保持アーム
３４ センサ
３５ ビーム路
３６ 回路
３７ 入力−出力ユニット
３８ 制御システム
３９ マイクロプロセッサ
４０ コンピュータ部分
４１ コンピュータ回路
４２ 比較回路
４３ メモリー領域
４４ 第１のメモリー
４５ 第２のメモリー
４６ 第３のメモリー
４７ 第４のメモリー
４８ 操作パネル
４９ 表示ユニット
５０ キーボード
５１ 前縁
５２ 尾縁
５３ 線
ｄ１，ｄ２，Ｄ 厚み
ａ，ｅ 距離
ｂ 幅
ｃ 行程リフト

Claims (5)

1. 被加工物の厚みを検出するセンサを備えたミシンであって、
   ａ）被加工物（２４；２４，２５）用の支承板（２３）を有する基板（２）と、
   ｂ）ヘッド（５）を含む隣接アーム（４）を有し、上記支承板（２３）に形成された支柱（３）と、
   ｃ）縫い針（１１）を有するステッチ形成個所（２１）と、
   ｄ）被加工物（２４；２４，２５）を送り方向（３１）に送るための送り装置（３０）と
   を備え、
   ｅ）前記センサ（３４）は、ステッチ形成個所（２１）の上流で被加工物（２４；２４，２５）の厚み（ｄ１；ｄ２）に対応する測定値を電気制御システム（３８）へ伝送するための回路（３６）を有し、
   ｆ）前記制御システム（３８）は、検出した厚み（ｄ１；ｄ２）に依存して変更指令を少なくとも１つのサーボ構成要素（１５，２９）及び／又はミシン（１）の駆動モータ（９）へ伝送するためのユニット（３７）を有するミシンにおいて、
   ｇ）前記センサは送信部分（３４ａ）と受信部分（３４ｂ）を有する超音波センサ（３４）であり、
   ｈ）送信部分（３４ａ）と受信部分（３４ｂ）は送り方向（３１）にてステッチ形成個所（２１）の上流に且つ支承板（２３）より上に、そこから間隔（ａ）を置いてミシン（１）のヘッド（５）に配置されていることを特徴とするミシン。
2. 送信部分（３４ａ）と受信部分（３４ｂ）はケーシングに配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のミシン。
3. 制御システム（３８）は、センサ（３４）とミシン（１）の支承板（２３）の間の間隔（ａ）を表す値を記録するための第１のメモリー（４４）と、被加工物（２４）の厚み（ｄ１）を表す第２の値を記録するための第２のメモリー（４５）とを有することを特徴とする、請求項１に記載のミシン。
4. 制御システム（３８）は、第１の被加工物（２４）プラス第２の被加工物（２５）の全体厚みを表す第３の値を記録するための第３のメモリー（４６）を有することを特徴とする、請求項３に記載のミシン。
5. 制御システム（３８）は、最大厚み（Ｄ）を第４の値として記録するための第４のメモリー（４７）と、第４の値と第２の値または第３の値の間の差を決定するための且つその差がゼロより小さいかまたはゼロに等しいときに変更指令がトリガーされることを阻止するための比較回路（４２）とを有することを特徴とする、請求項３に記載のミシン。

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