JP2019180803A - ミシン - Google Patents

Abstract

【課題】ボビンに巻かれた下糸の残量の確認を簡便に行うことのできるミシンを提供する。【解決手段】ミシン１は、下糸３００を巻いたボビン９を外釜５に収納する。外釜の底５ｃには第１の光路変更部１１ｇと第２の光路変更部１１ｈを備える。ミシン筐体に固定された発光部１１ａからの照射光は、縫製動作に伴う第１の光路変更部１１ｇの相対動作によりボビン９を走査することができる。一方、第２の光路変更部１１ｈの働きにより受光部１１ｂはミシン筐体に固定されたままでボビン９を走査した光を受光することができる。【選択図】図８

Description

本発明は、下糸の残量の確認が可能なミシンに関する。

ミシンは、針と釜の動きにより上糸と下糸を交絡させ布に縫い目を形成する。上糸はミシン上部に設置されるため作業者はいつでも糸残量を目視することができる。一方で、下糸が巻かれたボビンは、釜の内部に配置される。釜は針板の下に位置する。目視しやすいように針板の一部とボビンが透明な材料であるミシンもあるが、縫製中は縫製している布によって覆い隠されてしまう。下糸残量を目視するためには、一度作業を中断し、縫製中の布をずらした上、針板を開き、ボビンを取り出す等確認作業が必要である。

下糸残量の確認後、縫製を行うためには、ボビンを再セットし、下糸を針板上に取り出す等縫製再開作業を行う必要があり、手間がかかる。しかし、下糸の残量を確認せずに縫製を行うと、作業者の予期せぬタイミングで下糸が無くなってしまう。縫製の途中で下糸が無くなると縫製対象に針が貫通するだけで、縫い目は形成されないため、下糸が無くなった時点で一度縫製を中断し、上糸も切断する必要がある。ボビンに下糸を巻き、再度縫製を行うとしても、先ほどの縫製は途中で途切れてしまっているため、連続した縫目にならず見た目に悪影響を及ぼし、また中途半端に縫製された縫目を解く必要を招く可能性もある。

針板を開きボビンを取り出さずとも、下糸の残量を確認する代表的な方法としては、発光体と受光センサを用いる非接触式の下糸検出機構が知られている。

非接触式下糸検出機構は、大きく透過型と反射型に分けられる。透過型においては発光体−ボビン−センサを一直線上に配置する（例えば、特許文献２）。ボビンに糸が巻かれている場合には、発光体から照射された光は、ボビンは透過するが下糸に遮られる。一方、糸が少なくなった場合には、光がボビンを透過し、センサに到達する。発光体とセンサの位置を調整し、あるポイントにおける下糸の有無の検出を可能とする。例えば、ボビンに巻ける下糸の総量の３０％以下になると、発光体から照射された光がセンサに到達するように、発光体とセンサの位置を調整する。これにより、下糸がボビンに巻ける下糸の総量の３０％以下となるタイミングを検出する。

一方、反射型においては、発行体は光を下糸に照射しセンサはその反射光を受光することで、透過式と同様にあるポイントにおける下糸の有無の検出を可能とする（例えば、特許文献３）。

しかし、これらの方法では、二値化情報、つまり下糸が例えば３０％以上か以下かという情報しか得ることができず、精度の良い残量検出とは言えなかった。発光体とセンサを複数用いることで下糸の有無の検出を行うポイントを複数設けることができる機構も提案されているが（例えば、特許文献４）、機構の大型化を招くこともあり本質的な問題の解決とは言えてはいない。そこで、例えば特許文献１では、下糸検知部をボビンの半径方向に可動にさせることで任意のポイントで下糸の有無を検知可能とする機構が提案されている。

特開昭６１―２１３０９１号公報 特開平２―２５５１７７号公報 特開平４―１６６１８９号公報 実開昭５９―９０７７３号公報

しかしながら、下糸検知部をボビンの半径方向に駆動させるには当然駆動源が必要となる。特許文献１においては作業者に駆動させるためのレバーを備えているが、作業者が下糸検知部の駆動を行わなければならないということは、その都度縫製作業を中断させなければならず、作業者に煩雑な作業を負担させることになる。また、モータ等を用いて駆動させるということも当然考えられる。しかし、モータによる駆動は装置の大型化を招くだけでなく、前述したようにボビンは下方に対しては内釜、外釜という回転部品に支持されている上に上方には作業スペースがあるため、モータ等の駆動源を設置する機構的スペースは極端に限られており、実質的には極めて困難である。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、なおかつ下糸残量検知を行うための電子部品である受光部や発光部を、高速回転する外釜に取り付けず、ミシン筐体に取り付けた状態であっても、ボビンに巻かれた下糸の残量の確認を精度良くかつ簡便に行うことのできるミシンを提供する。

以下、発明の実施形態を詳細に説明するが、本発明は下記実施形態に限られるものではない。

上記の目的を達成するために、本発明に係るミシンは、針を布地に貫通させ上糸とボビンに巻いた下糸を交絡させることで縫い目を形成するミシンであって、光が通過する走査用光通過部を底に有する内釜と、前記内釜に収容したボビンの回転中心と異なる位置に回転中心を持つ外釜と、前記ボビンに対して光を照射する発光部と、前記発光部が照射した光の光路を変更する光路変更部と、前記発光部から照射され、前記ボビンのフランジを通過（透過）し、前記光路変更部で光路が変更された光を受光する受光部と、を備え、前記光路変更部は、前記外釜の回転中心から半径方向に離間させて前記外釜の底に配置したこと、を特徴とする。

前記外釜の回転中心から前記光路変更部までの距離Ｒは、前記ボビンの回転中心と前記外釜の回転中心との距離をＤとするとき、「前記ボビンのフランジ半径−前記距離Ｄ≦前記距離Ｒ≦前記距離Ｄ＋前記ボビンの糸巻部半径」を満たしても良い。

前記外釜に配置した光路変更部に、さらに１又は複数の光路変更部を設けても良い。

さらに前記外釜の底における前記外釜の回転中心に光路変更部を設けても良い。

前記外釜の底と対向する前記内釜の底面に、さらに別の光路変更部を設けても良い。

前記発光部は針板に配置されていても良い。

前記ボビンを挟んで前記外釜の底に配置した光路変更部と対向する位置に前記フランジを通過した光を前記光路変更部に向かって反射する反射部を、さらに設けても良い。

前記反射部は、針板に配置されても良い。

前記反射部は、前記内釜に配置したボビンの、前記発光部より離れた側のフランジに位置しても良い。

前記受光部が受光した光を検知するタイミングを前記外釜の回転速度に応じて決定するタイミング決定部と、前記受光部での検知結果に基づいて前記下糸の残量を算出する下糸算出部と、をさらに設けても良い。

記下糸算出部により算出された下糸残量を報知する報知部と、をさらに設けていても良い。

本発明によれば、発光部及び受光部をミシンに筐体に取り付けたままの構成において、ボビンを取り出さなくとも下糸の残量を確認することができ、縫製途中での下糸不足による縫製の失敗を防止することができる。

図１（ａ）は第１の実施形態のミシン全体の構成を示す斜視図であり、図１（ｂ）は第１の実施形態を骨格的に示す斜視図である。 第１の実施形態の外釜、内釜及びボビンの構成を示す斜視図である。 第１の実施形態の外釜の構成及び発光部、受光部を示す斜視図である。 図４（ａ）は第１の実施形態の内釜の構成を示す斜視図であり、図４（ｂ）は第１の実施形態の内釜の構成を示す平面図である。 図５（ａ）はボビンの構成を示す斜視図であり、図５（ｂ）は下糸が最大量巻かれた状態のボビンの斜視図である。 第１の実施形態の針板の構成を示す斜視図である。 第１の実施形態のミシンの制御部の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態における構成と光路の概要を示す断面図である。 第１の実施形態の第１の光路変更部による走査経路とボビンとの位置関係を示す概略図である。 第１の実施形態における下糸残量が光路Ａに与える影響と受光部１１ｂの検知結果を示す概要図であり、（ａ）は下糸残量がゼロの場合、（ｂ）は下糸残量が最大量の場合、（ｃ）は下糸残量が最大量の半分程度の場合を示す。 図１１（ａ）は変形例１における第１の光路変更部による走査経路とボビンとの位置関係を示す概略図であり、図１１（ｂ）は変形例２における第１の反射部による走査経路とボビンとの位置関係を示す平面図である。 第２の実施形態における構成と光路の概要を示す断面図である。 第２の実施形態における下糸残量が光路Ａに与える影響と受光部１１ｂの検知結果を示す概要図であり、（ａ）は下糸残量がゼロの場合、（ｂ）は下糸残量が最大量の場合、（ｃ）は下糸残量が最大量の半分程度の場合を示す。 第３の実施形態の外釜の構成及び発光部、受光部を示す斜視図である。 第３の実施形態の内釜の構成を示す斜視図である。 第３の実施形態における構成と光路の概要を示す断面図である。

［１．第１の実施形態］
［１−１．構成］
（ミシンの全体構成）
図１（ａ）に示すように、ミシン１は、針板２に載置された布地１００に対して針３を貫通させ、上糸２００と下糸３００とを交絡させて縫い目を形成することで、該布地１００を縫製する家庭用、職業用又は工業用の装置である。

図１（ｂ）に示すように、このミシン１は、針棒４と外釜５を有する。針棒４は、針板２に対して垂直に延び、垂直方向に上下動可能に取り付けられる。この針棒４は、針板２側の先端で、上糸２００を保持する針３を支持している。外釜５は、一平面が開口した内部中空のドラム形状を有し、針板２に対して水平又は垂直に取り付けられ、円周方向に回転可能となっている。この外釜５は、図１（ｂ）では不図示の内釜７を内部に収容し、内釜７は下糸３００を巻いたボビン９を内部に収容する。

このミシン１において、針棒４の上下動によって、針３が上糸２００を伴って布地１００を貫通し、針３の上昇時に布地１００と上糸２００との摩擦に起因した上糸ループが形成される。そして、回転する外釜５によって上糸ループが捕捉され、ボビン９が外釜５の回転に伴って上糸ループをくぐることによって、上糸２００と下糸３００とが交絡し、縫い目が形成される。

針棒４と外釜５は、共通のミシンモータ６を動力源として、各々の伝達機構を介して駆動する。針棒４には、水平に延びた上軸６１がクランク機構６２を介して連結されている。上軸６１の回転をクランク機構６２が直線運動に変換して針棒４に伝達することで、針棒４は上下動する。外釜５には、水平に延びた下軸６３が歯車機構６４を介して連結されている。外釜５が水平に設置されている場合、歯車機構６４は、例えば軸角を９０度とするねじ歯車である。下軸６３の回転を歯車機構６４が９０度変換して外釜５に伝えることで、外釜５は水平回転する。外釜５の内側には、ボビン９を収容するスペースを有する内釜７が設けられる。

上軸６１および下軸６３には、それぞれ所定の歯数を有するプーリ６５が設けられている。プーリ６５は、歯付きベルト６７によって連結されている。ミシンモータ６の回転に伴って上軸６１が回転すると、プーリ６５と歯付きベルト６７を介して下軸６３が回転する。これによって、針棒４と外釜５は同期して作動する。

更にミシン１は上軸エンコーダ８を有する。上軸エンコーダ８は上軸６１に取り付けられた遮蔽板８ａとミシン筐体に取り付けられたフォトインタラプタ８ｂにより構成される。遮蔽板８ａはスリット孔を持つ薄板円盤上の部材であり、フォトインタラプタ８ｂは溝部の対向した面に受光部と発光部とを持ついわゆる光センサである。フォトインタラプタ８ｂは、発光部から放射した光を受光部で受光し、受光部で受光時間や時間あたりの受光回数を計測する。遮蔽板８ａとフォトインタラプタ８ｂとを備える上軸エンコーダ８は、上軸６１の回転に伴い回転する遮蔽板８ａによって、フォトインタラプタ８ｂの光を遮蔽する。そして、受光時間の長さや、受光回数をフォトインタラプタ８ｂによりカウントすることで、上軸６１の回転角度や回転速度を検知することができる。つまり、上軸６１に同期連結されている針３の位置や速度、外釜５の回転角度や速度を検知することが可能となる。

（外釜及び内釜の詳細構成図）
図２に示すように、外釜５の内側には内釜７が収容され、内釜７の内部には、ボビン９が収容される。回転する外釜５に対して、内釜７は回転可能に収容され、かつ、ミシン筐体に対し回転が規制されている。すなわち、外釜５は下軸６３からの動力を受け回転するが、内釜７は回転しない。内釜７には、ボビン９が収容される。ボビン９は、内釜７に対して回転可能に配置される。内釜７に収容されたボビン９は、縫製時に繰り出される下糸３００に引き攣られて回転する。

図３に示すように、外釜５は、ドラム５ａと、回転軸５ｂとからなる。ドラム５ａと回転軸５ｂは、連接部を介して連接する。ドラム５ａは有底の円筒形状である。ドラム５ａの底を外釜の底５ｃとする。外釜の底５ｃは、外釜５の回転軸５ｂに対して垂直方向に延びる。ドラム５ａの側面には上糸ループを補足する釜先５ｅが設けられる。ドラム５ａの側面の上端には、内釜７を嵌める内釜用溝５ｆが設けられる。回転軸５ｂは円柱中空形状であって、一端がミシン筐体に対し回転可能に支持されており、外釜５は、回転軸５ｂを回転中心として回転可能である。回転軸５ｂの一部は、ねじ歯車であり、歯車機構６４を構成している。したがって、外釜５は、歯車機構６４を介した下軸６３の回転により回転軸５ｂを中心に回転する。また、後述するように、回転軸５ｂの下方には発光部１１ａ及び受光部１１ｂがミシン筐体に対し固定されている。

ところで、光路変更部とは、鏡もしくはプリズム、光ファイバーのように、光の反射、屈折を利用し光の進行方向（光路）を変更する部材である。図３に示すように、第１実施形態では第１の光路変更部１１ｇ、第２の光路変更部１１ｈ共に鏡状の部材を設けている。第１の光路変更部１１ｇが請求項１における光路変更部に相当する。第１の光路変更部１１ｇは、外釜の底５ｃにおける外釜の回転中心Ｏ１から所定の距離Ｒ離れ取り付けられる。第１の光路変更部１１ｇの反射面は、外釜５の回転中心Ｏ１となす角が４５゜となるように固定される。第２の光路変更部１１ｈは外釜の底５ｃにおける外釜の回転中心Ｏ１位置に取り付けられる。第２の光路変更部１１ｈの反射面は、第１の光路変更部１１ｇの反射面と平行となるように固定される。なお、第１の実施形態において、第１の光路変更部１１ｇは三角柱形状、第２の光路変更部１１ｈは円盤形状である。円盤形状である第２の光路変更部１１ｈは、円周から中心に向かって所定の幅の切り欠きが設けられ、切り欠きの端部である円盤中心部に鏡が設けられる。そして、外釜の底５ｃには、円盤と矩形状の凹部が設けられ、第１の光路変更部１１ｇと第２の光路変更部１１ｈを凹部に嵌め込むことで固定される。

図４に示すように、内釜７は、ボビン９を収納するためのボビン収容部７ａを有する略円盤状の部材である。内釜７の円盤部分の外径は、内釜用溝５ｆの内径よりもクリアランス分小さい。内釜７には、外釜５に収容した内釜７の位置を固定するための係止部７ｂが設けられる。係止部７ｂは、外釜５の回転に連立って回転しないフレームに配置された係止部１０と係止する。これにより、外釜５が回転したとしても内釜７は回転しない。ボビン収容部７ａは、ボビン９を収容するための有底の穴である。ボビン収容部７ａの底を内釜の底７ｃとする。内釜７が外釜５に収容された場合、内釜の底７ｃは、外釜５の回転軸５ｂに対して垂直方向に延びる。また、図４（ｂ）に示すように、内釜の底７ｃには、内釜の底７ｃを貫通する走査用孔（走査用光通過部）７ｆが設けられる。内釜に向かって照射された光の一部が、走査用孔７ｆ内を通過することで、内釜の底７ｃの表面から裏面へと通過する。すなわち、走査用孔７ｆは光を通過させる光通過部となる。後述するように走査用孔７ｆは、外釜５が回転する際の第１の光路変更部１１ｇにより変更された光路Ａの走査経路Ｌに合せて開口する。走査用孔７ｆは、走査経路Ｌの周方向に沿って長いものとし、走査経路Ｌの半径方向と一致する孔の幅は、発光部１１ａが照射した光を遮断しない幅とする。

図５（ａ）に示すように、ボビン９は、円筒状の糸巻部９ａと、糸巻部９ａの上下端に設けられるフランジ９ｂからなる。ボビン９は、糸巻部９ａの円筒状の部分の高さ方向の寸法が、ボビン９の高さ方向の寸法となる。このボビン９の高さ方向の寸法は、ボビン収容部７ａの深さに対し所定のクリアランス分低い。ボビン９の外径は、フランジ９ｂの直径となる。ボビン９の外径は、ボビン収容部７ａの内径に対して所定のクリアランス分小さい。このため、ボビン９が下糸３００の排出に伴い回転したとしても、内釜７ａに回転による力が伝達されない。

図５（ｂ）は下糸３００を巻いたボビン９を示している。糸巻部９ａは、上下無底の円筒であり、糸巻部９ａの外周が下糸３００を巻く部分となる。糸巻部９ａの中心軸をボビン９の回転中心Ｏ２とする。フランジ９ｂは、糸巻部９ａに巻かれた下糸３００が糸巻部９ａの中心軸方向へズレることを防止する衝立となる。なお、図５（ｂ）は下糸３００を最大量巻いたボビン９を示している。図５（ｂ）に示している通り、最大下糸巻量時においても下糸巻径がフランジ９ｂ径を超えないよう設定されている。また、ボビン９は透明な樹脂で作られている。したがって、後述するように発光部１１ａにより照射された光はボビンを透過することが可能である。

図６は針板２の構成を示す斜視図である。針板２は外釜５の上部に位置するようにミシン筐体に固定されており、針３が貫通するための針穴２ａ、不図示の送り歯が出没可能な送り歯穴２ｂを持つ。また、針板２には矩形孔が設けられており、その孔に角板２ｃが取り外し可能に取り付けられている。

この角板２ｃは不図示のスライド可能な爪部材により保持されており、角板取り外しレバー２ｄをスライドさせることにより爪部材がスライドし、取り外しすることができる。矩形孔の大きさはボビン９が出し入れ可能な大きさのため、針板２全体を取り外さなくとも、角板２ｃを取り外せばボビン９を交換することができる。さらに、角板２ｃは透明樹脂材で作られているため、作業者は角板２ｃを取り外さなくても、目視でボビンの状態や下糸の残量を確認することができる。

さらに、角板２ｃの一部には反射部２ｅが設けられており、後述するように、針板２下部にある外釜５に設けられた発光部１１ａにより照射され、走査用孔７ｆを通過しボビン９を透過した光を受光部１１ｂに対し反射させる。そのため、反射部２ｅは、少なくとも図４（ｂ）で示した走査用孔７ｆと対応する位置、形状、大きさであることが望ましい。ただし、実際には照射された光はわずかに拡散するため、その影響や取付け時の誤差等を考えると、反射部２ｅは走査用孔７ｆに対し全くの同じ大きさでなく、例えば一回り程度大きくしても良い。

図７は、ミシン１が備えるコンピュータの機能構成を示すブロック図である。コンピュータ１２は、ミシン１に内蔵され、ＣＰＵ、メモリ、ミシン１の他の構成の動力源であるミシンモータ６のモータドライバと接続されるインターフェースで構成される。

制御部１２ａは、ミシンモータ６にパルス信号を出力して、ミシン１の各構成を駆動させる。一方、タイミング決定部１１ｃは、制御部１２ａのパルス信号情報や上軸エンコーダ８の検出情報により下糸連続検知の測定タイミングを決定する。具体的には、上軸エンコーダ８による検出結果から算出された外釜５の角度情報より、下糸検出を行う外釜５の下糸検出範囲αを決定し、パルス信号から算出されたミシン駆動速度つまり外釜５の回転速度から、下糸検出周期を決定する。これら下糸検出範囲αと検出周期により下糸検出を行うタイミングが決定する。外釜５が決定された下糸検出範囲αを通過する間、タイミング決定部１１ｃは、発光部１１ａに対して発光指令を出力する。これにより、発光部１１ａでは、決定したタイミングで光の照射を開始する。下糸算出部１１ｄでは、受光部１１ｂで受光した受光量ｑを決定されたタイミングで検知する。複数のポイントで検知された受光量は、下糸算出部１１ｄに記憶され、また、それら結果から下糸残量を算出する。そして、算出された下糸残量を報知部である表示部１３に表示すると共に、下糸比較部１１ｅに記憶されている設定された下糸閾値量と比較し、閾値量を下回る場合には、表示部１３にメッセージを表示する、もしくはミシンの運転を停止する等の所定の動作を行うよう制御する。なお、本実施形態では、報知部としてディスプレイのように文字や図を表示可能な表示部１３を一例として挙げて説明したが、その他の手段によりユーザーに対してメッセージを伝達することも可能である。表示部以外の報知部として例えば、音声を出力するスピーカや、ネットワークを介してユーザーが所持している形態端末に対して信号を転送する信号転送部などが利用可能である。

図８は、第１の実施形態における構成と光路の概要を示す断面図である。前述したように、外釜５は、中空の回転軸５ｂを持つと共に、外釜の底５ｃには第１の光路変更部１１ｇ及び第２の光路変更部１１ｈが設けられている。内釜７はボビン９を収納すると共に、内釜の底には第１の光路変更部１１ｇに応じた走査用孔７ｆが設けられている。針板２の一部には反射部２ｅが設けられ、外釜５の回転軸５ｂの下方には発光部１１ａ及び受光部１１ｂが、発光面を第２の光路変更部１１ｈに向けてミシン筐体に設けられている。

図８上、光路Ｃとして示しているように、発光部１１ａから照射された光は外釜の回転中心Ｏ１と同軸上に第２の光路変更部１１ｈ方向に進み、中空の回転軸５ｂを通過し第２の光路変更部１１ｈに到達する。回転中心Ｏ１に対し４５°の角度を持って設けられた第２の光路変更部１１ｈにおいて、光路Ｃは９０°反射し、反射した光は、光路Ｂとして示しているように、第１の光路変更部１１ｇに向かう。そして、光路Ｂに対し４５°の角度を持って設けられた第１の光路変更部１１ｇにより、光路Ｂは９０°反射し、反射した光は、光路Ａとして示しているように回転中心Ｏ１と平行に、走査用孔７ｆを通過し反射部２ｅに向かって進む。光路Ａに対し直角に設けられている反射部２ｅにおいて、光路Ａは１８０°反射し、反射した光は、再び光路Ａを第１の光路変更部１１ｇに向かって進む。第１の光路変更部１１ｇに到達した光は、再び９０°反射し、第２の光路変更部１１ｈへと進む。そして、第２の光路変更部１１ｈに到達した光は再び９０°反射し、発光部１１ａと同一部材内に設置されている受光部１１ｂへと到達する。

なお、図８に示すように、光路Ａにおいて、光が透過可能な透明なボビン９以外の介在物が無い場合、発光部１１ａから照射された光は光路変更部及び反射部の働きにより受光部１１ｂへと到達する。一方で、光路Ａにおいてボビン９以外の介在物、つまり下糸３００があった場合、発光部１１ａから照射された光は光路Ａにおいて下糸３００に吸収、もしくは乱反射させられ受光部１１ｂへと到達することはない。したがって、発光部１１ａの光の照射に対し、受光部１１ｂが発光部１１ａから照射された光と同等の光量を受光するかどうかで、光路Ａにおいて下糸３００が有るか無いかを検知することができる。

そして後述するように、第１の光路変更部１１ｇの働きにより光路Ａは外釜５の回転動作に伴い、ボビン９及びミシン筐体に対し相対動作を行う。一方、第２の光路変更部１１ｈの働きにより、光路Ｃは外釜５の回転動作に伴うミシン筐体に対する相対動作を行わない。これら第１の光路変更部１１ｇと第２の光路変更部１１ｈの働きにより、発光部１１ａ及び受光部１１ｂは、可動しないミシン筐体に取付けられていたとしても、発光部１１ａから照射される光の光路はボビンを相対移動、つまり走査することが可能となる。

図９は、第１の実施形態における第１の光路変更部１１ｇによる走査経路Ｌとボビン９との位置関係を示す概略図である。回転中心Ｏ１は外釜５の回転中心を示し、回転中心Ｏ２は糸巻部９ａの中心軸、つまりボビン９の回転中心を示す。また、回転中心Ｏ１を中心とする円、走査経路Ｌは外釜５の回転に伴う第１の光路変更部１１ｇの運動軌跡を示し、走査経路Ｌ上の丸は下糸有無の検知位置（タイミング）を示す。

図９に示すように、外釜５の回転中心Ｏ１とボビン９の回転中心Ｏ２とは異なる。また、第１の光路変更部１１ｇは、外釜５の回転中心Ｏ１から半径方向に距離Ｒ離れて配置される。外釜５の回転中心Ｏ１とボビン９の回転中心Ｏ２との距離をＤとし、距離Ｄがボビン９の糸巻部９ａの半径以上、且つボビン９のフランジ９ｂの半径以下とする。すなわち、図９において、外釜５の回転中心Ｏ１は、糸巻部９ａとフランジ９ｂのとの間に位置する。

受光部１１ｂの走査経路Ｌは、下糸３００を横切る必要がある。そのためには、受光部１１ｂの走査経路Ｌが、ボビン９の糸巻部９ａと少なくとも１点で交差し、かつフランジ９ｂの外周と少なくとも１点で交差するための条件が必要である。したがって、図９に示すように、その条件を満たすために、距離Ｒは、次の式（１）の範囲内にあることが望ましい。
［式１］
Ｒｍａｘ≦距離Ｒ≦Ｒｍｉｎ・・・（１）
そして、ボビン９の回転中心と外釜の回転中心との距離をＤとして、距離Ｒの範囲は、距離Ｄを用いて次の式（２）ように表すこともできる。
［式２］
（フランジ９ｂの半径−距離Ｄ）≦距離Ｒ≦（距離Ｄ＋糸巻部９ａの半径）・・・（２）
図９に示す第１の実施形態のように距離ＲがＲｍｉｎを超えＲｍａｘ未満の範囲内であれば、走査経路Ｌはフランジ９ｂの外周と糸巻部９ａと、それぞれ２点で交差し、糸巻部９ａからフランジ９ｂの外周までを横切ることができる。一方、後述するように、距離ＲがＲｍａｘと同じ場合もしくは距離ＲがＲｍｉｎと同じ場合にも、走査経路Ｌはフランジ９ｂの外周から糸巻部９ａを横切るが、それぞれ図１１の（ａ）、（ｂ）に示すように走査経路Ｌと糸巻部９ａもしくはフランジ９ｂとの交点は１点となる。

そして、縫製動作に伴って外釜５は回転するが、ボビン９を収納している内釜７は回転しない。したがって、外釜５の回転運動に伴い第１の光路変更部１１ｇは、ボビン９に対し走査経路Ｌのような相対運動を行う。なお、図８において説明したように、第１の光路変更部１１ｇにより、光路Ａの位置が決定される。したがって、外釜５の回転運動に伴い光路Ａが走査経路Ｌの軌跡上を移動（走査）するとも言い換えることができる。ここで、距離Ｒは、第１の光路変更部１１ｇの走査経路Ｌが、ボビン９の糸巻部９ａと２点で交差し、フランジ９ｂの外周と２点で交差する長さとする。つまり、それにより、第１の光路変更部１１ｇの走査経路Ｌは、下糸３００を横切ることとなる。そして、ボビン９の糸巻部９ａからフランジ９ｂまでの範囲αにおいて下糸３００の有無を連続的に測定することにより、下糸残量を算出することが可能となる。この図９に示す範囲αは、前述した下糸検出範囲αであり、走査用孔７ｆの形状とも一致する。なお、図９に示す説明図においては、受光部１１ｂは、第１の光路変更部１１ｇが走査経路Ｌを一周する間に、Ｌ上に等間隔に図示された点のように３０回下糸検知可能な周期で測定を行っている。このとき、外釜５の回転速度が１秒間に１回転するようなミシンモータ６の速度である場合、下糸検知の測定周期は１／３０秒となる。そして、下糸検出範囲であるαにおける測定点は白丸点で図示したようにＸ１からＸ６まで計６点である。

図１０は、第１の実施形態における下糸残量が光路Ａに与える影響と受光部１１ｂの検知結果を示す概要図であり、（ａ）は下糸残量がゼロの場合、（ｂ）は下糸残量が最大量の場合、（ｃ）は下糸残量が最大量の半分程度の場合を示す。図１０は、図７と同様に外釜５に対し横から見た図である。したがって、図９で示した、走査経路Ｌ上を回転運動する第１の光路変更部１１ｇは、図１０においては往復運動するように示されている。そして、前述したように、第１の光路変更部１１ｇが走査経路Ｌのうち下糸検出範囲αを移動する間、受光部１１ｂは連続的に受光量検出、つまり下糸検知を行う。したがって、図１０上に示されている受光量ｑのグラフは、図９における測定点Ｘ１からＸ６における受光部１１ｂのそれぞれの受光量ｑを示している。なお、説明図を明瞭にするため、図１０においては、前述した第２の光路変更部１１ｈや発光部１１ａ、受光部１１ｂに関して図示を省略している。図１０（ａ）においては、第１の光路変更部１１ｇがαのどの位置にいたとしても、発光部１１ａから照射された光は、第２の光路変更部１１ｈで反射された後、第１の光路変更部１１ｇで反射し、光路Ａ上を光Ａｇとしてボビン９のフランジ９ｂを透過し反射部２ｅに到達する。そして、反射部２ｅで反射され、反射光Ａｃとして第１の光路変更部１１ｇで反射し、また、第２の光路変更部１１ｈで反射し、受光部１１ｂで受光される。そして、下糸検出範囲αにおいて、６点検知されたどの位置においても、若干拡散や透過の際の乱反射の影響により差はあるものの、照射された光量と同程度の光量を受光する。つまり、受光部１１ｂによる受光量ｑは６点全てｈｉと検出される。一方、図１０（ｂ）においては、例えば図示する位置に第１の光路変更部１１ｇが位置する場合、発光部１１ａから照射され第１の光路変更部１１ｇで反射した光Ａｇは下糸３００に吸収、もしくは乱反射させられるため、反射光Ａｃとして受光部１１ｂに受光されることはない。したがって、図１０（ｂ）に図示するように、６点の測定点のうち、光の照射が下糸によって遮蔽させられた５点における受光部１１ｂの受光量は発光部１１ａから照射された光量に対し、ゼロかもしくは著しく低い。つまり受光量ｑは、５点はｌｏｗと検出され、１点はｈｉと検出される。

そして、下糸３００の残量により発光部１１ａの照射光が遮蔽される範囲が異なることから、この連続検知された下糸検知結果群は下糸残量により変化し、図１０（ｃ）に図示するように、下糸残量が例えば最大の半分程度であれば、受光量ｑは３点ｌｏｗと検出され３点ｈｉと検出される。したがって、下糸検出範囲αにおける下糸連続結果群におけるｌｏｗの数（割合）をカウントすることにより、下糸残量を算出することができる。なお、図９及び図１０においては、説明のために下糸検出範囲αにおける下糸検知の回数は６点としたが、実際にはその回数を増やして、より下糸残量検知の精度を高くすることができる。

ところで、外釜５の回転速度の変化に対して下糸残量検知精度を変化させないためには、外釜５の回転速度によって下糸検出範囲αにおける下糸検知回数を変化させないように制御すれば良い。図９及び図１０の説明においては、下糸検出周期は１／３０秒としていたが、ここで、例えばミシンモータ６の制御速度が変更され、釜５の回転速度が１秒間に２回転となったと仮定する。すると、第１の光路変更部１１ｇが下糸検出範囲αを通過する時間が相対的に減少するため、下糸検出周期が１／３０秒のままだった場合、測定できる測定点は、図９で示す測定点のうちＸ１、Ｘ３、Ｘ５と計３回に減少する。測定回数が減少することは、測定結果から算出される下糸残量に対する分解能が減少することを意味し、測定精度が低下してしまう。したがって、制御部１２ａ及びタイミング決定部１１ｃの制御により、例えばミシンモータの速度が２倍に増加した場合は、タイミング決定部１１ｃはその増加分に合わせ、同時に下糸検出周期を１／３０秒から１／６０秒に変更する制御を行うことで、下糸検出範囲αにおける下糸検知の回数はミシンの運転速度によらず一定となる。

［１−２．作用効果］
以上のように、ミシン１は、下糸３００を巻いたボビン９を内釜７に収容する。回転する外釜５の回転中心は、内釜７に収容されたボビン９の回転中心に対して異なっており、第１の光路変更部１１ｇは外釜の底５ｃの外釜５の回転中心より距離Ｒ離れた位置に設けられている。そして、第２の光路変更部１１ｈは外釜の底５ｃにおける外釜５の回転中心位置に設けられている。したがって、縫製動作つまり外釜５の回転に伴う第１の光路変更部１１ｇの動きと働きにより、光路Ａはボビン９及びミシン筐体に対し相対動作を行う。一方、第２の光路変更部１１ｈの働きにより、光路Ｃは外釜５の回転動作に伴うミシン筐体に対する相対動作を行わない。これら第１の光路変更部１１ｇと第２の光路変更部１１ｈの働きにより、発光部１１ａ及び受光部１１ｂは、可動しないミシン筐体に取付けられていたとしても、発光部１１ａから照射される光の光路はボビン９を相対移動、つまり走査することが可能となる。言い換えると、発光部１１ａ及び受光部１１ｂが、ボビン９の糸巻部９ａ及びフランジ９ｂまでを横切るように移動しながら下糸３００を検知、つまり走査して下糸の残量を検知するのと同じ測定結果を、発光部１１ａ及び受光部１１ｂを直接移動させることもなく、また、光路変更部を移動させるための専用のアクチュエータを別途用意する必要もなく、得ることができる。したがって、簡便な構成にも関わらず、どの測定点で下糸３００が無くなったかという情報を得ることができ、そこから下糸３００の巻き量が正確に、かつ縫製を中断することなく検知可能である。

第１の実施形態は、発明の一形態であり、したがって、その関係式を満たしていれば各部材の位置関係を、設計の制約や、必要とする精度等の都合により変更することが可能なため、以下のような変形例が考えられる。

［変形例１］
図１１は、図９と同様にボビン９と第１の光路変更部１１ｇの走査経路Ｌとの位置関係を示す概略図であり、回転中心Ｏ１は外釜５の回転中心を示し、回転中心Ｏ２はボビン９の回転中心を示す。図１１（ａ）は、外釜５の回転中心Ｏ１から第１の光路変更部１１ｇまでの距離Ｒ２が第１の実施形態のＲよりも長い、つまり距離Ｒ＝Ｒｍａｘを満たす変形例１である。変形例１では、第１の光路変更部１１ｇの走査経路Ｌ２が、ボビン９の糸巻部９ａと１点で接し、フランジ９ｂと２点で交差する

このような位置関係とすることで、走査経路Ｌにおける糸巻部９ａ及びフランジ９ｂ間の角度の割合を拡大することができる、つまり、α２＞αと下糸検出を行う下糸検出範囲を広く設けることができ、例えば第１の実施形態と同じ下糸検出周期であっても、第１の実施形態より多くの回数の下糸検出を行うことが可能となる。加えて、図１１（ａ）に示すように、特に糸巻部９ａ付近にて多くの下糸検知を実施することが可能となるため、下糸３００の残量が少なくなった場合に、より正確な下糸３００の残量検出ができる。

［変形例２］
一方、図１１（ｂ）は、外釜５の回転中心Ｏ１から第１の光路変更部１１ｇまでの距離Ｒ３が第１の実施形態の距離Ｒよりも短い、つまり距離Ｒ＝Ｒｍｉｎを満たす変形例２である。変形例２では、第１の光路変更部１１ｇの走査経路Ｌ３が、ボビン９の糸巻部９ａ、フランジ９ｂとそれぞれ１点で交差する

このような位置関係とすることで、図１１（ｂ）に示すように、第１の光路変更部１１ｇがどの位置にあった場合でもボビン９の糸巻部９ａとフランジ９ｂの間の走査を実施することが可能となる。したがって、下糸検出範囲α３は３６０°、つまり全範囲となるため、より多くの下糸検知を行うことが可能となると共に、上軸６１の角度を基に下糸検出範囲αの設定を行う必要が無くなり、簡便な制御で精度良く下糸３００の残量を検知することができる。

［２．第２実施形態］
［２−１．構成］
以下、図面を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態におけるミシン１は、第１の実施形態の下糸検出装置の構成を変更したものである。即ち、第１実施形態では、針板２に反射部２ｅを設け、発光部１１ａと受光部１１ｂを同一部材内に設けていた。また、光路変更部として鏡状の部材を設けていた。一方、本実施形態では、反射部２ｅは設けておらず、代わりに針板２の一部に発光部１１ａを設け、また、光路変更部として光ファイバー１１ｊの屈曲部を設けた。

図１２は、第２の実施形態のミシン１の構成を示す断面図である。図１２に示すように、２か所の屈曲部を持つ光ファイバー１１ｊが外釜５における外釜の底５ｃから回転軸５ｂまで配置されている。なお、この２か所の屈曲部のうち、外釜の底５ｃに回転中心Ｏ１から距離Ｒを持って設けられている屈曲部が第１の光路変更部１１ｇであり、外釜の底５ｃにおける回転中心Ｏ１位置に設けられている屈曲部が第２の光路変更部１１ｈである。外釜５の回転中心Ｏ１の下方には受光部１１ｂが、発光面を第２の光路変更部１１ｈに向けてミシン筐体に設けられている。さらに、針板２の一部には発光部１１ａが設けられている。発光部１１ａは、ボビン９に向かって拡散光を照射する点発光部である。下糸が巻かれていない場合、発光部１１ａから照射された光はボビン９を透過し、さらに走査用孔７ｆを通過し外釜の底５ｃに到達する。

図１３は、第２の実施形態における下糸残量が光路Ａに与える影響と受光部１１ｂの検知結果を示す概要図であり、（ａ）は下糸残量がゼロの場合、（ｂ）は下糸残量が最大量の場合、（ｃ）は下糸残量が最大量の半分程度の場合を示す。図１３は、図１２と同様に外釜５に対し横から見た図である。したがって、図９で示した、走査経路Ｌ上を回転運動する第１の光路変更部１１ｇ（光ファイバー１１ｊ）は、図１３においては往復運動するように示されている。そして、前述したように、第１の光路変更部１１ｇが走査経路Ｌのうち下糸検出範囲αを移動する間、受光部１１ｂは連続的に受光量検出、つまり下糸検知を行う。したがって、図１３上に示されている受光量ｑのグラフは、図９における測定点Ｘ１からＸ６における受光部１１ｂのそれぞれの受光量ｑを示している。なお、説明図を明瞭にするため、図１３においては、前述している第２の光路変更部１１ｈや受光部１１ｂに関して図示を省略している。図１３（ａ）においては、第１の光路変更部１１ｇがαのどの位置にいたとしても、発光部１１ａから照射された光は、光Ａｃとしてボビン９のフランジ９ｂを透過し光ファイバー１１ｊに到達する。導光部材である光ファイバー１１ｊの一端に到達した光は、第１の光路変更部１１ｇ、第２の光路変更部１１ｈを経て、光ファイバー１１ｊの他端から照射され、受光部１１ｂはその光を受光する。そして、下糸検出範囲αにおいて、６点検知されたどの位置においても、若干拡散や透過の際の乱反射の影響、導光における損失により差はあるものの、照射された光量と同程度の光量を受光する。つまり、受光部１１ｂによる受光量ｑは６点全てｈｉと検出される。一方、図１３（ｂ）においては、例えば図示する位置に光ファイバー１１ｊが位置する場合、発光部１１ａから照射された光Ａｃは下糸３００に吸収、もしくは乱反射させられるため、反射光Ａｃとして受光部１１ｂに受光されることはない。したがって、図１３（ｂ）に図示するように、６点の測定点のうち、光の照射が下糸３００によって遮蔽させられた５点における受光部１１ｂの受光量は発光部１１ａから照射された光量に対し、ゼロかもしくは著しく低い。つまり受光量ｑは、５点はｌｏｗと検出され、１点はｈｉと検出される。

そして、下糸３００の残量により発光部１１ａの照射光が遮蔽される範囲が異なることから、この連続検知された下糸検知結果群は下糸残量により変化し、図１３（ｃ）に図示するように、下糸残量が例えば最大の半分程度であれば、受光量ｑは３点ｌｏｗと検出され３点ｈｉと検出される。したがって、下糸検出範囲αにおける下糸連続結果群におけるｌｏｗの数（割合）をカウントすることにより、下糸残量を算出することができる。なお、図９及び図１３においては、説明のために下糸検出範囲αにおける下糸検知の回数は６点としたが、実際にはその回数を増やして、より下糸残量検知の精度を高くすることができる。

［２−２．作用効果］
以上のように、第２の実施形態のミシン１において、発光部１１ａは、針板２に設置され、受光部１１ｂは外釜５の回転軸５ｂの下方に設置される。そして、２か所の屈曲部を持つ光ファイバー１１ｊが外釜５における外釜の底５ｃから回転軸５ｂまで配置されている。光ファイバー１１ｊは、光路変更機能を備えた導光部材であり、２か所の屈曲部によって、第１の光路変更部１１ｇ及び第２の光路変更部１１ｈを内包する。このため、第１の光路変更部１１ｇと第２の光路変更部１１ｈの光路に対する相対的な角度調整、つまり、第１の光路変更部１１ｇで光路変更された光の方向が第２の光路変更部１１ｈに正しく向かう角度にするための調節が必要なく、発明を容易に実施することが可能となる。

［３．第３実施形態］
［３−１．構成］
以下、図面を参照して本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態におけるミシン１は、第１実施形態の発光部１１ａ及び受光部１１ｂの設置位置を変更したものである。即ち、第１実施形態では、発光部１１ａ及び受光部１１ｂをミシン筐体における、外釜５の回転軸５ｂの下方、つまり回転軸５ｂの中心軸の延長線上に設置したが、本実施形態では発光部１１ａ及び受光部１１ｂを、回転軸５ｂの中心軸に対して垂直方向におけるミシン筐体部に設置する。そして、外釜５の外部から照射した光を、外釜５に設けた孔５ｇと内釜７に設けた切り欠き７ｇを通過させ、内釜の底７ｃの裏面に設けた第３の光路変更部１１ｉ及び外釜の底５ｃに設けた２つの光路変更部により、ボビン９の回転中心Ｏ２と平行に照射させる。

図１４は本実施形態の外釜の構成及び発光部１１ａ及び受光部１１ｂを示す斜視図である。図１４を用いて、本実施形態の外釜５の構成と発光部１１ａ及び受光部１１ｂの位置を説明する。なお、第１実施例と同じである部分に関する説明は一部省略することがある。第１実施形態と同様、第２実施形態においても、第１の光路変更部１１ｇ、第２の光路変更部１１ｈ共に鏡状の部材を設けている。そして、第１の光路変更部１１ｇは、外釜の底５ｃにおける外釜の回転中心Ｏ１から所定の距離Ｒ離れ取り付けられる。第１の光路変更部１１ｇの反射面は、外釜５の回転中心Ｏ１となす角が４５゜となるように固定される。第２の光路変更部１１ｈは外釜の底５ｃにおける外釜５の回転中心Ｏ１位置に取り付けられる。一方、第２の光路変更部１１ｈの反射面は、第１実施形態と異なり、第１の光路変更部１１ｇの反射面と９０°の角度をなすように設置される。また、外釜５のドラム５ａには後述するように光路Ｄを通過させるための、孔５ｇが設けられている。そして、発光部１１ａ及び受光部１１ｂは、ミシン筐体において、外釜５の回転中心Ｏ１に対し垂直位置、かつ、受発光が外釜５の孔５ｇを通過する位置に設けられる。

図１５は、第３の実施形態の内釜７の構成を示す斜視図である。図１５に示すように、第３の光路変更部１１ｉは、鏡状の部材であり、内釜の底７ｃの裏面、且つ後述するように外釜５の回転中心Ｏ１上に配置される。第３の光路変更部１１ｉは、垂直二等辺三角形の断面を持つ三角柱である。第３の光路変更部１１ｉにおいて、垂直二等辺三角形における斜辺を含む側面が鏡面となる。第３の光路変更部１１ｉは、側面の１つが内釜の底７ｃと接するように固定される。第３の光路変更部１１ｉにおいて、内釜の底７ｃと接する側面と鏡面とが成す角度は４５°である。内釜７が外釜５に収容された状態で、内釜の底７ｃの裏面に設けられる第３の光路変更部１１ｉは、内釜の底７ｃから外釜の底５ｃに向けて突出するように配置される。また、後述するように光路Ｄを遮らないように、内釜の底７ｃの裏面の縁部には切り欠き７ｇが設けられている。

図１６は第３の実施形態における主要部構成と光路の概要を示す断面図である。前述したように外釜５には第１の光路変更部１１ｇ及び第２の光路変更部１１ｈが設けられ、内釜の底７ｃには第３の光路変更部１１ｉが設けられている。そして、発光部１１ａ及び受光部１１ｂは外釜５の回転中心Ｏ１に対し、垂直方向におけるミシン筐体に設けられ、針板２には反射部２ｅが設けられている。なお、第２の光路変更部１１ｈと第３の光路変更部１１ｉは共に外釜５の回転中心Ｏ１上に位置する。

図１６上、光路Ｄとして示しているように、発光部１１ａから照射された光は、外釜５の回転中心Ｏ１に対し直角方向である第３の光路変更部１１ｉ方向に進み、外釜５の孔５ｇ及び内釜７の切り欠き７ｇを通過し第３の光路変更部１１ｉに到達する。回転中心Ｏ１に対し４５°の角度を持って設けられた第３の光路変更部１１ｈにおいて、光路Ｄは９０°反射し、反射した光は、光路Ｃ’として示しているように、第２の光路変更部１１ｈに向かう。そして、光路Ｃ’に対し４５°の角度を持って設けられた第２の光路変更部１１ｈにおいて、光路Ｃ’は９０°反射し、反射した光は、光路Ｂとして示しているように、第１の光路変更部１１ｇに向かう。そして、光路Ｂに対し４５°の角度を持って設けられた第１の光路変更部１１ｇにより、光路Ｂは９０°反射し、反射した光は、光路Ａとして示しているように回転中心Ｏ１と平行に、走査用孔７ｆを通過し反射部２ｅに向かって進む。光路Ａに対し直角に設けられている反射部２ｅにおいて、光路Ａは１８０°反射し、反射した光は、再び光路Ａを第１の光路変更部１１ｇに向かって進む。第１の光路変更部１１ｇに到達した光は、再び９０°反射し、第２の光路変更部１１ｈへと進む。そして、第２の光路変更部１１ｈに到達した光は再び９０°反射し、第３の光路変更部１１ｉへと進む。そして、第３の光路変更部１１ｉに到達した光は９０°反射し、発光部１１ａと同一部材内に設置されている受光部１１ｂへと到達する。

［３−２．作用効果］
以上のように、第３実施形態のミシン１において、発光部１１ａ及び受光部１１ｂは、外釜５に対し横方向位置に設置する。発光部１１ａが照射した光は、複数の反射部により光路を変更する。また、発光部１１ａが照射した光を通過されるために、外釜５には孔５ｇ及び内釜７には切り欠き７ｇを設ける。このため、発光部１１ａ及び受光部１１ｂを外釜５の回転中心Ｏ１の延長線上に設置することなく、また、外釜５の回転軸５ｂを中空構造にすることなく、発明を実施可能である。よって、発光部１１ａ及び受光部１１ｂの設置位置の自由度を増すことができると共に、外釜５の構造を簡便にすることが可能となる。

本実施形態では、ドラム５ａに孔５ｇを設けたが、発光部１１ａが照射した光を遮蔽しないものであれば、切り欠きなどの他の構成でもよい。また、孔５ｇを設けるのではなく、孔を設ける部分に透過性部材を嵌め込んだり、ドラム５ａの一部もしくは全ての部材を透過性部材としても良い。

本実施形態では、内釜７に切り欠きを設けたが、孔や透過性部材などの他の構成でも良い。また、発光部１１ａが照射した光を内釜７が遮蔽しなければ、切り欠きは設ける必要はない。

［他の実施形態］
以上のように本発明の実施形態を説明したが、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。そして、この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

また、例えば、第１の実施形態や第３の実施形態において、発光部１１ａと受光部１１ｂを異なる場所に配置することもできる。発光部１１ａと受光部１１ｂを別の場所に設ける構成としては、例えば、図８に示す第１実施形態において、発光部１１ａを光路Ｃ上に設置（図８における発光部１１ａの位置）し、受光部１１ｂを、受光面を光路Ｃに向け、発光部１１ａとは別場所に設け、そして、入射した光の一部は反射し一部は透過するハーフミラーを光路Ｃ上に設け、その角度を、受光部１１ｂの受光面と直角にした構成であっても構わない。この構成においては、発光部１１ａから照射された光の一部はハーフミラーを透過し第２の光路変更部１１ｈに到達する。また、その後、第２の光路変更部１１ｈ、第１の光路変更部１１ｇ、反射部２ｅにより反射され再び光路Ｃに戻ってきた光の一部はハーフミラーに反射され、受光部１１ｂに到達し、受光することができる。言い換えると、発光部１１ａから反射部２ｅまでの光の往路と、反射部２ｅからハーフミラーまでの光の帰路は重なるが、ハーフミラーから受光部１１ｂまでの光路は異なる。この構成例においても、発明を実施することは可能である。

また例えば、反射部２ｅを針板２に設けず、ボビン９のフランジ９ｂに設けたとしても良い。この場合、対面して２面あるフランジ９ｂの一方を反射面とする。そして反射面が上に位置するようにボビン９を設置すれば、ボビン９下方の発光部１１ａから照射された光は下面のフランジ９ｂを透過し上面のフランジ９ｂにより受光部１１ｂに対し反射される。この場合、針板２の反射部２ｅとは異なりボビン９は回転するため、フランジ９ｂ上面は全て反射面である必要がある。

さらには、実施形態の説明において、下糸検出を行う範囲はボビン９の糸巻部９ａからフランジ９ｂ外周までとしているが、厳密にはフランジ９ｂ外周の手前までであっても良い。前述したように一般的にボビン９に下糸３００を最大に巻いた際に、その糸巻径はフランジ９ｂを超えない様に糸巻機構等は設定されている。したがって、下糸検出を行う範囲はボビン９の糸巻部９ａから最大糸巻径であれば、本発明の効果を得ることができる。さらには、下糸検出を行う範囲はボビン９の糸巻部９ａ付近のみであっても構わない。というのも、縫製作業に合せ下糸交換時期を決定したいという希望から、ユーザーにとって、ミシンにおける下糸残量検知機能は、「下糸がいつ無くなるのか」ということが正確に分かることを第１に求めている。したがって、残量が半分以下になった場合に下糸残量を検知、報知するのであれば、距離Ｒが「ボビン９のフランジ９ｂの半径−距離Ｄ≦距離Ｒ≦距離Ｄ＋ボビン９の糸巻部９ａの半径」の範囲に無くとも、例えば、走査経路Ｌがボビン９の糸巻部９ａからフランジ９ｂ外周の大きさの１/２の円周までを通過するような距離Ｒであっても構わない。よって、距離Ｒが「ボビン９のフランジ９ｂの半径−距離Ｄ≦距離Ｒ≦距離Ｄ＋ボビン９の糸巻部９ａの半径」範囲内にあることは、発明の効果を最大限引き出すために有効ではあるが、必ずしもその範囲に距離Ｒが無いと発明を実施できないという意味ではない。

また、実施形態の説明においては、一般的なミシンのサイズや位置関係を踏襲して説明した。そのため、距離Ｄはフランジ９ｂの半径以下としたが、距離Ｄがフランジ９ｂの半径を超えていても良い。ただしその場合、本発明の効果を得るための距離Ｒの範囲は、次の式（３）の範囲となる。
［式３］
（距離Ｄ−糸巻部９ａの半径）≦距離Ｒ≦（距離Ｄ＋糸巻部９ａの半径）・・・（３）
この場合においても、走査経路Ｌが糸巻部９ａからフランジ９ｂまでの間を走査することができ、第１の実施形態と同様の効果を奏することが可能となる。

また、本実施形態においては、一針分の縫製動作における第１の光路変更部１１ｇが下糸検出範囲αの通過中、連続的に下糸を検知し、それら結果から下糸残量を算出していたが、一針分の縫製動作における下糸検知が、例え１回だったとしても良い。これは、特に高速縫製時に考えられるが、例えば１分間に１２００個の縫目を縫製する縫製速度でミシンを駆動させた場合、上軸６１は１秒間に２０回転する。そして、外釜５は歯車機構６４の働きにより１秒間に４０回転することになる。このとき、下糸検出範囲αが６０°だった場合、発光部１１ａが下糸検出範囲αを通過する時間は１／２４０秒しかない。こういった場合、下糸連続検知の測定周期を短く設定したとしても外釜５の一回転中に設定した回数の下糸検知が正しくできないおそれがある。その場合、例えば、Ｎ針目の縫目を縫製したときには、Ｘ１地点の下糸検出だけ行い、Ｎ＋１針目の縫目を縫製したときには、Ｘ２地点の下糸検出だけを行うという、測定地点をずらした下糸検出を複数針分行い、それら下糸検出結果を数針分まとめあわせることで、下糸残量算出を行ったとしても良い。また、本実施例の説明においては、説明上、具体的な反射角度を用いた説明や各軸に対し、平行もしくは垂直等の具体的な位置関係を用いた説明をした。しかし、それらに限定されることは無い。

例えば、外釜の底５ｃから照射させる光を、ボビン９の回転軸と平行に照射しなくても良い。例えば、第１実施形態において、回転と平行となる角度から数度ずらすことで、発光部１１ａと受光部１１ｂの位置を、外釜の底５ｃ上でずらして配置することができる。また、針板２に反射部２ｅを設けず、外釜５の上方に集光レンズを含む光学系を配置しても良い。これにより、受光部１１ｂを実施例に対しさらに異なる場所に配置することもできる。

また、第２の実施形態の説明において、発光部１１ａは発光素子そのものとしているが、例えば導光部を備えた発光素子であっても良い。具体的には鏡やプリズム、光ファイバーのような導光部材を設け、他の場所で発光した発光部の光を発光部１１ａまで導き、光を照射するという構成であっても構わない。

１…ミシン
２…針板
２ａ…針穴
２ｂ…送り歯穴
２ｃ…角板
２ｄ…角板取外しレバー
２ｅ…反射部
３…針
４…針棒
５…外釜
５ａ…ドラム
５ｂ…回転軸
５ｃ…外釜の底
５ｅ…釜先
５ｆ…内釜用溝
５ｇ…孔
６…ミシンモータ
６１…上軸
６２…クランク機構
６３…下軸
６４…歯車機構
６５…プーリ
６７…歯付きベルト
７…内釜
７ａ…ボビン収容部
７ｂ…係止部
７ｃ…内釜の底
７ｆ…走査用孔
７ｇ…切り欠き
８…上軸エンコーダ
８ａ…遮蔽板
８ｂ…フォトインタラプタ
９…ボビン
９ａ…糸巻部
９ｂ…フランジ
１０…係止部
１１ａ…発光部
１１ｂ…受光部
１１ｃ…タイミング決定部
１１ｄ…下糸算出部
１１ｅ…下糸比較部
１１ｇ…第１の光路変更部
１１ｈ…第２の光路変更部
１１ｉ…第３の光路変更部
１１ｊ…光ファイバー
１２…コンピュータ
１２ａ…制御部
１３…表示部
１００…布地
２００…上糸
３００…下糸

Claims (11)

1. 針を布地に貫通させ上糸とボビンに巻いた下糸を交絡させることで縫い目を形成するミシンであって、
   光が通過する走査用光通過部を底に有する内釜と、
   前記内釜に収容したボビンの回転中心と異なる位置に回転中心を持つ外釜と、
   前記ボビンに対して光を照射する発光部と、
   前記発光部が照射した光の光路を変更する光路変更部と、
   前記発光部から照射され、前記ボビンのフランジを通過し、前記光路変更部で光路が変更された光を受光する受光部と、
   を備え、
   前記光路変更部は、前記外釜の回転中心から半径方向に離間させて前記外釜の底に配置したこと、
   を特徴とするミシン。
2. 前記外釜の回転中心から前記光路変更部までの距離Ｒは、
   前記ボビンの回転中心と前記外釜の回転中心との距離をＤとするとき、
   前記ボビンのフランジ半径−前記距離Ｄ≦前記距離Ｒ≦前記距離Ｄ＋前記ボビンの糸巻部半径、
   を満たすことを特徴とする請求項１に記載のミシン。
3. 前記外釜に配置した光路変更部に、さらに１又は複数の光路変更部を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のミシン。
4. さらに前記外釜の底における前記外釜の回転中心に光路変更部を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のミシン。
5. 前記外釜の底と対向する前記内釜の底面に、さらに別の光路変更部を備えたことを特徴とする請求項３または４に記載のミシン。
6. 前記発光部は針板に配置されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のミシン。
7. 前記ボビンを挟んで前記外釜の底に配置した光路変更部と対向する位置に前記フランジを通過した光を前記光路変更部に向かって反射する反射部を、
   さらに設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のミシン。
8. 前記反射部は、針板に配置されることを特徴とする請求項７に記載のミシン。
9. 前記反射部は、前記内釜に配置したボビンの、前記発光部より離れた側のフランジに位置することを特徴とする請求項７に記載のミシン。
10. 前記受光部が受光した光を検知するタイミングを前記外釜の回転速度に応じて決定するタイミング決定部と、
    前記受光部での検知結果に基づいて前記下糸の残量を算出する下糸算出部と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のミシン。
11. 前記下糸算出部により算出された下糸残量を報知する報知部と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載のミシン。

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