JP2010068849A

JP2010068849A - 下糸残量検知装置

Info

Publication number: JP2010068849A
Application number: JP2008236474A
Authority: JP
Inventors: Shinya Tsukahara; 慎也塚原; Kenji Kitada; 賢治北田
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2008-09-16
Filing date: 2008-09-16
Publication date: 2010-04-02
Anticipated expiration: 2028-09-16
Also published as: JP5329159B2

Abstract

【課題】下糸の残量を確実に検知することのできる下糸残量検知装置を提供する。
【解決手段】反射型光センサ２と、ボビン３の下糸Ｓが巻回される軸３ａの外周面の一部に配設された光反射部４と、各部の動作の制御を司るための制御手段５とを設けるとともに、制御手段５は、反射型光センサ２が反射光を受光するオン状態の時間と、これに続く反射型光センサ２が反射光を受光しないオフ状態の時間とに基づいて下糸Ｓの残量検知を行うように形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ボビンに巻回された下糸の残量を検知するのに好適な下糸残量検知装置に関する。

従来から、工業用ミシンなどのミシン、特に、自動玉縁縫製機には、ボビンから下糸が完全になくなる前にボビンの交換時期を知るために、ボビンに巻回されている下糸の残量を検知する下糸残量検知装置が用いられている。（例えば、特許文献１参照。）。

図４は従来の下糸残量検知装置の一例を示すものであり、従来の下糸残量検知装置１０１は、反射型光センサ１０２と、ボビン１０３の下糸Ｓが巻回される軸１０３ａの外周面の一部に配設された光反射部１０４と、各部の動作の制御を司るための制御手段１０５とを有している。そして、反射型光センサ１０２は、図示しないＣＰＵおよびメモリを有する制御手段１０５に電気的に接続されている。

このような構成からなる従来の下糸残量検知装置１０１によれば、反射型光センサ１０２は、少なくとも縫製中において、回転しているボビン１０３の軸１０３ａに向かって発光器から光を照射し、受光器により反射光の受光の有無を検出してその検出信号を制御手段１０５に送出する。

この時、ボビン１０３に巻回されている下糸Ｓの残量が多いときには、軸１０３ａの表面とともに光反射部１０４が下糸Ｓにより覆われているので、反射型光センサ１０２は反射光を受光しないオフ状態をあらわす検出信号（ＯＦＦ）を連続的に制御手段１０５に出力する。そして、ミシンの縫製動作にともなう下糸Ｓの消費により、ボビン１０３に巻回されている下糸Ｓの残量が少なくなって軸１０３ａの表面が外部に露出すると、発光器から照射された光がボビン１０３とともに回転している光反射部１０４で反射されて戻ってくるので、反射型光センサ１０２は反射光の受光によるオン状態をあらわす検出信号（ＯＮ）を断続的に制御手段１０５に出力する。そして、オン状態をあらわす検出信号を断続的に受けた制御手段１０５は、反射型光センサ１０２からの検出信号が切り替わるのをトリガにして、下糸Ｓの残量、すなわちボビン１０３から下糸Ｓが完全になくなる前のボビン１０３ａの交換時期を検知するようになっている。

例えば、図５（ａ）に示すように、検出信号がＯＦＦからＯＮ（ＯＮからＯＦＦでもよい）に１回でも切り替わったら下糸Ｓの残量検知をするようになっている。

特開平０８−０８０３９４号公報

しかしながら、従来の下糸残量検知装置１０１においては、白色や光沢のある下糸が巻回されている場合、下糸Ｓの残量が多くても下糸Ｓが反射する反射光により、図５（ｂ）および（ｃ）に示すように、検出信号がＯＦＦからＯＮに切り替わってしまい、下糸残量の誤検知が発生するという問題点があった。

そこで、従来の下糸残量検知装置１０１においては、光量の強い反射型光センサ１０２を用いることができず、使用に適した光量の反射型光センサ１０２を選別して使用しなければならないという問題点もあった。

そこで、下糸の残量を確実に検知することのできる下糸残量検知装置が求められている。

本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、下糸の残量を確実に検知することのできる下糸残量検知装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため特許請求の範囲の請求項１に係る本発明の下糸残量検知装置の特徴は、光を照射する発光器と光を受光する受光器とを備えた反射型光センサと、ボビンの下糸が巻回される軸の外周面の一部に配設され前記発光器が照射した光を反射して前記受光器に受光させる光反射部と、前記受光器から出力される検出信号から下糸の残量を判別する制御手段とを備えた下糸残量検知装置において、前記制御手段は、前記光反射部で覆われていない部分のボビン軸の周長と光反射部の周方向長さの割合に対応した閾値を予め記憶し、前記反射型光センサが反射光を受光しないオフ状態の時間と前記反射型光センサが反射光を受光するオン状態の時間との割合が前記閾値になるときに下糸の残量を検知するように形成されている点にある。そして、このような構成を採用したことにより、オフ状態の時間とオン状態の時間との割合に基づいて下糸の残量を検知するから、ボビンの回転数の変化に影響されることなく、また、ボビンに白色や光沢のある下糸が巻回されている場合でも下糸からの反射光により下糸残量の誤検知が発生するのを確実に回避することができる。その結果、下糸の種類にかかわらず下糸残量を確実に検知することができる。したがって、ボビンから下糸が完全になくなる前にボビンの交換時期を知ることができる。

また、請求項２に係る本発明の下糸残量検知装置の特徴は、請求項１において、前記制御手段は、複数の前記オフ状態又は複数のオン状態の時間の少なくとも一方の時間のばらつき度（複数時間の平均値に対する各時間の割合）が、予め記憶した範囲データ内であるときに下糸の残量を検知したと判断するように形成されている点にある。そして、このような構成を採用したことにより、ボビンに白色や光沢のある下糸が巻回されている場合において、請求項１の上記時間の割合が偶然に閾値になることで下糸残量を検知したとしても、この範囲データとの比較により二重チェックすることができるので、下糸残量の誤検知が発生するのを精度よく回避することができる。したがって、ボビンから下糸が完全になくなる前にボビンの交換時期を知ることができる。

本発明に係る下糸残量検知装置によれば、オン状態の時間とオフ状態の時間とに基づいて下糸の残量を検知するので、ボビンに白色や光沢のある下糸が巻回されている場合でも下糸からの反射光により下糸残量の誤検知が発生するのを確実に回避することができる。その結果、下糸の種類にかかわらず下糸残量を確実に検知することができるなどの優れた効果を奏する。したがって、ボビンから下糸が完全になくなる前にボビンの交換時期を知ることができる。

以下、本発明を図面に示す実施形態により説明する。

図１は本発明に係る下糸残量検知装置の実施形態の要部を示す構成図である。

図１に示すように、本実施形態の下糸残量検知装置１は、反射型光センサ２と、軸３ａとフランジ３ｂとからなるボビン３のうち下糸Ｓが巻回される軸３ａの外周面の一部に配設された光反射部４（図１に誇張して示す。）と、前記反射型光センサ２から出力される検出信号から下糸の残量を判別する制御手段５とを有している。

前記反射型光センサ２は、発光器および受光器（共に図示せず。）を備えており、発光器によりボビン３の軸３ａの表面に向かって光を照射し、軸３ａの表面の光反射部４で反射された反射光を受光器により受光することができるように形成されている。この反射型光センサ２は、図示しないＩ／Ｆ（インターフェース）を介して制御手段５に電気的に接続されており、制御手段５から送出される制御指令に基づいて、発光器からの光の照射および照射停止のタイミングなどが制御されるようになっている。そして、反射型光センサ２は、受光器が検出した反射光の検出状態、すなわち反射光を受光しないオフ状態をあらわす検出信号（ＯＦＦ）と、反射光の受光によるオン状態をあらわす検出信号（ＯＮ）を制御手段５に出力することができるようになっている（図３）。なお、反射型光センサ２は、照射する光が光反射部４の移動経路に臨むように配置されている。

前記光反射部４は、反射型光センサ２からの光の照射を反射して、反射光を反射型光センサ２に戻すためのものである。この光反射部４は、図１（ｂ）に示すように、ボビン３の軸３ａの外周面の一部に配設されている。本実施形態の光反射部４は、軸３ａの円周の１／５程度を覆うように、すなわち、光反射部４に覆われていない部分の軸３ａの周長Ｌ１と、光反射部４の周方向の長さＬ２との割合が４：１の程度に形成されている。

前記光反射部４としては、光を反射する反射テープ、反射テープと同等の機能を有する反射膜および塗料などを挙げることができる。なお、反射テープとしては、透明な表面フィルムと反射フィルムとの間に多数のガラスビーズを挟み込んで形成されたものであってもよい。

前記光反射部４は、軸３ａの外周面に配設したり、軸３ａの外周面の一部に凹溝を形成し、この凹溝の底面に配設したりしてボビン３に一体化されている。なお、光反射部４を軸３ａの周方向に沿って複数箇所に設けてもよい。この場合でも、オフ時間とオン時間の割合を演算して予め記憶した閾値と比較することで下糸残量を正確に検知することができる。また、複数のオフ時間又はオン時間のばらつき度を範囲データと比較することで下糸残量を正確に検知することができる。

前記制御手段５は、下糸残量検知装置１の各部の動作の制御を司るためのものであり、マイクロコンピュータと同様に、少なくとも演算部として機能するＣＰＵ６（ＭＰＵであってもよい。）、プログラムやデータを記憶する記憶部として機能するメモリ７および図示しないシステム・コントローラなどを有している。

前記ＣＰＵ６は、従来公知の如く、ＡＬＵやアキュムレータなどから構成された演算部、命令レジスタや命令デコーダや制御信号発信回路などから構成された制御部、プログラム・カウンタやスタック・ポインタや汎用レジスタ（内部レジスタ）などから構成されたレジスタ部を有するものであり、その詳しい説明については省略する。

前記メモリ７は、少なくともそれぞれ適宜な容量のＲＯＭ８およびＲＡＭ９を有している。

前記ＲＯＭ８には、少なくとも初期設定動作を行うプログラムおよびそのデータや、下糸残量検知装置１の動作制御を行うためのプログラムおよびそのデータが記憶されている。

なお、ＲＯＭ８としては、データを書き換えて保存する必要がある場合などには、データの消去と書き込みとを行うことのできるＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリが用いられるようになっている。なお、ＲＯＭ８としては、データの読み出し専用のものと、データの消去と書き込みとを行うことのできるものとを併用してもよい。この場合、データの消去と書き込みとを行う不揮発性メモリとしては、着脱自在なメモリカードあるいはフラッシュメモリであってもよい。

前記ＲＡＭ９は、少なくともＣＰＵ６による演算データおよび中間データなどを記憶するワークエリアとして用いられており、ＣＰＵ６が処理動作を行う際には、必要なプログラムやデータをＲＯＭ８から読み込んで記憶するようになっている。

前記ＲＯＭ８には、少なくとも下糸Ｓの残量検知を行うための制御手段５としてプログラムおよびデータが記憶されている。このようなプログラムおよびデータとしては、反射型光センサ２が反射光を受光するオン状態の時間（以下、オン時間と記す。）と、これに続く反射型光センサ２が反射光を受光しないオフ状態の時間（以下、オフ時間と記す。）とに基づいて下糸Ｓの残量を検知するものを挙げることができる。

具体的には、前記光反射部４に覆われていない部分のボビン軸３ａの周長（Ｌ１）と前記光反射部４の周方向長さ（Ｌ２）との割合、すなわちＬ１／Ｌ２に対応する値を下糸残量検出データの閾値として予め記憶する。このＬ１／Ｌ２に対応する値としてはＬ１／Ｌ２の演算値を少なくとも含む。さらに、この演算値にマージンを減算した値を含む。さらにこの演算値にマージンを加算した値を含む。例えば、Ｌ１／Ｌ２の割合が４／１のときは、対応する閾値として整数４の他に３又は５の一方又は両方の整数を含んでもよい。また、３以上５以下の範囲値、又は３以上の範囲値でもよい。本実施例ではＬ１／Ｌ２の割合が４としたが、これ以外の割合ｎであっても、対応した閾値として、整数ｎの他にｎ−１又はｎ＋１の一方又は両方の整数を含んでもよい。また、ｎ−１以上ｎ＋１以下の範囲値、又はｎ−１以上の範囲値でもよい。

また、二重チェックのために前記光反射部４に反射したときの複数のオフ時間又は複数のオン時間の少なくとも一方の時間のばらつき度（複数時間の平均値に対する各時間の割合）に対する許容値（％）としての範囲データを予め記憶する。

前記閾値および範囲データは、マージンを設定してメモリ７のＲＯＭ８に記憶される。

前記メモリ７には、オペレーティングシステム、反射型光センサ２のデバイスドライバなども記憶されている。

なお、ミシンにおいては、ミシンの全体の動作の制御を司る制御手段に、下糸残量検知装置１の動作制御機能を併せ持たせる構成とされているのが一般的である。

勿論、下糸残量検知装置１の動作制御を行う機能をミシン全体の動作制御を行う制御手段から独立させて個別に設ける構成としてもよい。

例えば、下糸残量検知装置１をユニットとした場合には、下糸残量検知装置１の動作の制御を司る制御手段５を個別に設けるとよい。この場合、下糸残量検知装置１の制御手段５は、ミシンの制御手段とＩ／Ｆを介して有線あるいは無線により接続されることになる。

このように、下糸残量検知装置１の制御手段５は、ミシンの全体の動作制御を行う制御手段の機能の一部を借りて実現してもよいし、独立した制御手段により実現させてもよい。

その他の構成は、従来の下糸残量検知装置と同様に形成されているので、その詳しい説明については省略する。

つぎに、前述した構成からなる本実施形態の作用について説明する。

図２は本発明に係る下糸残量検知装置の実施形態における下糸の残量検知動作の要部を説明するフローチャートである。また、図３は本発明に係る下糸残量検知装置の実施形態における下糸残量の検知例を反射型光センサの出力データとともに示す説明図である。

本実施形態の下糸残量検知装置１による下糸Ｓの残量の検知動作は、制御手段５からの制御指令により、反射型光センサ２からボビン３に光を照射して開始する。この反射型光センサ２による光の照射は、ミシンによる縫製動作の開始とともに実行する。

そして、反射型光センサ２からボビン３に光の照射を開始すると、ボビン３に巻回されている下糸Ｓの残量が多いときには、軸３ａの表面とともに光反射部４が下糸Ｓにより覆われているので、反射型光センサ２は反射光を受光せず、オフ状態をあらわす検出信号（ＯＦＦ）を連続的に制御手段５に出力する。

そして、縫製動作の進行にともなう下糸Ｓの消費により、ボビン３に巻回されている下糸Ｓの残量が少なくなって軸３ａの表面とともに光反射部４が外部に露出すると、ボビン３に照射された光がボビン３とともに回転している光反射部４で反射されて戻ってくるので、反射型光センサ２は反射光の受光によるオン状態をあらわす検出信号（ＯＮ）を断続的に制御手段５に出力する。すなわち、図３に示すように、検出信号は、ＯＮとＯＦＦとを交互に繰り返す。

そこで、図２に示すように、制御手段５は、検出信号がＯＮとＯＦＦとに切り替わる度にそれぞれの時間をタイマーで計測して、オン時間とこれに続くオフ時間を１セットとして連続する複数セット、例えば、２セットのオン時間（図３のＴ１、Ｔ３）およびオフ時間（図３のＴ２、Ｔ４）をメモリ７に記憶する（Ｓ１−Ｓ４）。

なお、メモリ７に記憶するセット数としては、多ければ多いほど検知精度の向上が期待できる。

ついで、制御手段５は、記憶したオン時間とオフ時間とに基づいて下糸残量検知処理を実行（Ｓ５）して終了する。

ここで、下糸残量検知処理は、１セットのオフ時間／オン時間の演算値が予め設定された閾値となり、かつ、連続する複数セットのオフ時間又はオン時間のそれぞれが各平均値に対して予め設定された範囲内である場合に、下糸Ｓの残量、すなわち、ボビン３から下糸Ｓが完全になくなる前のボビン３の交換時期を検知したと判断する。

具体例として、前述のように閾値は、（光反射部４に覆われていない部分の軸３ａの周長Ｌ１）／（光反射部４の周方向の長さＬ２）に対応した値に設定され、光反射部４の周方向の長さＬ１が軸３ａの周長Ｌの１／５に形成されているとき、閾値は４を中心にマージンを設定して前後に幅を持たせて３〜５として設定する。図３（ａ）に示す検知例のように、オン時間（Ｔ１、Ｔ４）と、オフ時間（Ｔ２、Ｔ３）を計測して、オフ時間／オン時間を演算した結果、どれも上記閾値の範囲であるときは、正常と判断して（判断１）下糸Ｓの残量がなくなったと判断する。したがって、本実施形態の下糸残量検知装置１によれば、ボビン３から下糸Ｓが完全になくなる前にボビン３の交換時期を知ることができる。

また、上記のように、オフ時間とオン時間の割合が前記閾値の範囲内にあっても、白糸の反射によって偶然に閾値になることもあるので、下糸の残量検知精度を向上するために二重チェックを行う。

すなわち、複数のオフ時間又は複数のオン時間の少なくとも一方のばらつき度を演算して範囲データと比較して範囲データにないときは下糸Ｓがあると判断し、範囲データ内にあるときは下糸Ｓの残量がなくなったと判断する。例えば予め記憶された範囲データが９０−１１０％であったとする。複数(例えば２回)のオフ時間を計測したとき、１回目５０ｍｓ、２回目４４ｍｓであった場合には、平均値が４７ｍｓであるから、１回目のばらつき度は平均値に対する時間の割合として４７／５０＝９４％、２回目は同５０／４７＝１０６％となるので、各オフ時間のばらつき度が前記範囲データ内にあるかを判別したとき、１回目も２回目も各ばらつき度が範囲データ内であるので（判断２）、光が糸ではなく光反射部４に反射した結果であり、正常検知と判断するとともに、下糸Ｓの残量がなくなったと判断する。したがって、本実施形態の下糸残量検知装置１によれば、ボビン３から下糸Ｓが完全になくなる前にボビン３の交換時期を知ることができる。なお、範囲データ及びばらつき度の演算式は上記実施例に限定されず任意な値又は公知の演算式とすることができる。

ミシン縫製中はボビン３の回転数が変動することが多いが、オフ時間とオン時間との割合を演算して、閾値と比較し、さらに各時間のばらつき度を範囲データと比較することにより、ボビン３の回転速度が変化しても下糸Ｓの残量検知を正確に行うことができる。

ここで、図３（ｂ）に示す検知例のように、オフ時間とオン時間の割合が２以下であり閾値の範囲よりも小さいときは、下糸Ｓの残量の検知ではないと判断する（異常検知）。また、仮にオフ時間とオン時間の割合が閾値の範囲であっても、複数のオフ状態又は複数のオン状態の時間の少なくとも一方の時間のばらつき度の平均値の９０−１１０％の範囲内にないときは下糸Ｓの残量の検知ではないと判断する（異常検知）。

また、図３（ｃ）に示す検知例のように、オフ時間（Ｔ２、Ｔ４）がオン時間（Ｔ１、Ｔ３）の６倍以上のときは、閾値よりも大きいので下糸Ｓの残量の検知ではないと判断する（異常検知）。このように下糸Ｓの残量を検知しない場合には各時間のばらつき度を演算して範囲データと比較することは要しない。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

本発明に係る下糸残量検知装置の実施形態の要部を示す構成図であり、（ａ）は全体構成、（ｂ）はボビンの断面本発明に係る下糸残量検知装置の実施形態における下糸の残量検知動作の要部を説明するフローチャート本発明に係る下糸残量検知装置の実施形態における下糸残量の検知例を反射型光センサの出力データとともに示す説明図であり、（ａ）は正常検知、（ｂ）および（ｃ）は異常検知従来の下糸残量検知装置の一例を示す構成図従来の下糸残量検知装置における下糸残量の検知例を反射型光センサの出力データとともに示す説明図であり、（ａ）は正常検知、（ｂ）および（ｃ）は誤検知

符号の説明

１下糸残量検知装置
２反射型光センサ
３ボビン
３ａ軸
３ｂフランジ
４光反射部
５制御手段
６ＣＰＵ
７メモリ
Ｓ下糸

Claims

光を照射する発光器と光を受光する受光器とを備えた反射型光センサと、
ボビンの下糸が巻回される軸の外周面の一部に配設され前記発光器が照射した光を反射して前記受光器に受光させる光反射部と、
前記受光器から出力される検出信号から下糸の残量を判別する制御手段とを備えた下糸残量検知装置において、
前記制御手段は、
前記光反射部で覆われていない部分のボビン軸の周長と光反射部の周方向長さの割合に対応した閾値を予め記憶し、
前記反射型光センサが反射光を受光しないオフ状態の時間と前記反射型光センサが反射光を受光するオン状態の時間との割合が前記閾値になるときに下糸の残量を検知するように形成されていることを特徴とする下糸残量検知装置。
前記制御手段は、複数の前記オフ状態又は複数のオン状態の時間の少なくとも一方の時間のばらつき度が、予め記憶した範囲データ内であるときに下糸の残量を検知したと判断することを特徴とする請求項１に記載の下糸残量検知装置。