JP2675902B2

JP2675902B2 - ミシンの下糸残量検出装置

Info

Publication number: JP2675902B2
Application number: JP2133628A
Authority: JP
Inventors: 佳三俵; 一也田味; 修立川
Original assignee: ジューキ株式会社
Priority date: 1990-05-22
Filing date: 1990-05-22
Publication date: 1997-11-12
Anticipated expiration: 2012-11-12
Also published as: DE4116638A1; IT1252941B; JPH0426489A; ITMI911391A0; GB2244292B; US5161475A; GB2244292A; DE4116638C2; ITMI911391A1; GB9111062D0

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明はミシンの回転釜内に収納される下糸ボビン
の下糸残量を検出する下糸残量検出装置に関する。

［従来の技術］一般に、本縫いミシンなどの下糸ボビンに巻装し得る
下糸量は小量であり、比較的短時間で消費されることか
ら、頻繁に下糸残量の確認を行う必要があるが、その確
認をその都度ミシン頭部を倒して行っていたのでは作業
能率の低下を招くため、下糸残量が一定量以下と成った
時点で自動的にこれを検出する装置が従来より提案され
ている。

この下糸残量検出装置としては、その構成上、機械的
に検出するもの、光学的に検出するものの２通りに大別
されるが、機械的に検出するものは、縫製物及び縫製条
件の変化に伴って検出部分の調整を行う際に、検出しよ
うとする下糸残量分の下糸を実際にボビンに巻装した状
態で行わなければならず、しかもその作業は、ミシン頭
部を倒した状態で行う必要があるため、作業者に多大な
負担がかかるという問題があり、現在では主として光学
的に行うものが用いられる傾向にある。

そして、下糸残量を光学的に検出するものとしては、
現在、例えば第９図に示すような光センサＣをものが提
案されている。

すなわち、この装置では、下糸ボビンＢの一方の鍔部
Baに放射状の反射部B1が等間隔に多数形成してあり、そ
の一方の鍔部Baに投光部C1からの光を照射して、鍔部Ba
の反射部B1から断続的に反射される反射光を受光部にて
パルス信号に変換するようになっている。

そして、このパルス信号に基づき、上軸が1/2回転す
る間に送出されるパルス数を検出して下糸ボビンの回転
速度を測定し、その測定回転速度と予め設定した最小下
糸残量における下糸ボビンの回転速度とを比較し、測定
速度が設定速度を上回った時点で下糸残量不足が発生し
たことを作業者に告知するようになっている。

すなわち、下糸ボビンＢの回転速度はその下糸残量が
減少するに従って増大するため、下糸残量が所定の最小
値以下となったか否かをこの回転速度を測定することに
より検出しようとするものである。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記のように下糸ボビンＢの回転速度
により下糸残量を検出するものにあっては、下糸ボビン
Ｂの回転速度が下糸ボビンＢとボビンケース（図示せ
ず）との接触摩擦係数などに大きく影響を受けるため、
下糸ボビンＢを交換した際には、そのボビンに応じて新
たに設定速度を設定し直さなければならないという不便
さがあった。

また、下糸ボビンＢの回転速度は、上軸の一回転中に
も大きく変化するため、安定した速度データを得ること
ができず誤動作が発生した。

例えば、下糸が上糸ループによって引き上げられた直
後は下糸ボビンＢは高速に回転するが、その後は、殆ど
慣性によって回転するだけであるため減速され、その速
度変化は極めて大きいものとなる。

しかも、１縫製サイクル中における縫製速度は、必ず
しも一定ではなく、その上軸の回転速度変化によっても
ボビンの回転速度は大きく変化する。

従って、この激しく変化する速度データを用いて高精
度な残量検出を行うことは、極めて困難であり、誤動作
が頻発するという問題があった。

この発明は、光学的に下糸残量を検出する従来の下糸
残量検出装置における問題点に着目してなされたもの
で、下糸ボビンの下糸残量が予め設定された値に達した
時点で確実にそれを検出することができる下糸残量検出
装置の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明は、一対の鍔部に所定の円周上に沿って複数
の貫通孔を等間隔に形成して成る下糸ボビンと、ミシン釜に装着された下糸ボビンの一方の鍔部に対向
して配設された投光部と、前記鍔部にて反射された前記投光部からの光を受光す
る受光部と、ミシン上軸の回転数を予め設定した複数回
転毎に繰り返し計数する上軸回転検出手段と、前記上軸が予め設定した複数回転数に達する毎に前記
受光部から送出されるパルス信号のパルス数を計数する
計数手段と、下糸ボビンの下糸残量が予め設定した所定の検出残量
となった時点で前記上軸が前記所定の複数回転を行うこ
とにより前記受光部から送出されるパルス信号のパルス
数をしきい値とし、そのしきい値と前記計数手段から順
次出力される計数値とを比較して前記計数値がしきい値
以上となった時点で所定の信号を出力する比較手段と、
を備え、この比較手段からの出力を受けた制御手段が、所定の
告知手段を作動させるようにしたものである。

また、上記構成に対し、１縫製サイクル中に前記計数
手段から順次出力される計数値の平均値を算出する演算
手段を設け、その平均値と前記しきい値とを比較して、
平均値がしきい値以上となった時点で告知手段を作動さ
せるようにしてもよい。

［作用］この発明においては、下糸ボビンの鍔部から反射され
る光に応じて、受光部から送出されるパルス数を上軸の
所定の複数回転毎に計数し、その計数値を１縫製サイク
ル中に順次取り出してそれらを比較手段により所定のし
きい値と比較する。

このしきい値は、予め操作者が検出しようとする下糸
残量になった時点で上軸が前記所定回転することにより
受光部から送出される値であり、このしきい値と前記計
数値とを比較し、前記計数値がしきい値以上となった時
点で所定の告知手段が作動し、下糸残量が所定量以上と
なったことを操作者に告知する。

すなわち、この発明では、上軸の回転数に対するボビ
ンの回転量を検出することにより下糸残量を検出するよ
うになっているため、ボビンの回転速度が１縫製中ある
いは１回転中に変化してもこれに影響されることなく、
適正な残量検出を行うことができる。

また、前記各計数手段から１縫製中に送出された計数
値の平均値を算出し、これを前記しきい値と比較するよ
うにすれば、例えば各計数値の中の１つの計数値に何ら
かの原因によって誤差が生じたとしてもその誤差を問題
とならない程度の値に分散することができ、より正確な
残量検出を行うことができる。

［発明の実施例］以下、この発明の一実施例を第１図ないし第図に基
づき説明する。

第１図は（ａ），（ｂ）はこの実施例に適用する下糸
ボビンを示す斜視図及び正面図である。各図において、
１は周知のミシン回転釜に回動自在に装着される下糸ボ
ビンである。この下糸ボビン１は、下糸を巻装する円筒
状の下糸巻装軸1aと、この下糸巻装軸1aの両端に相対向
して取り付けられた一対の鍔部1b,1cとを有し、この鍔
部1b,1cには前記下糸巻装軸1aと同心の円周上に中心を
有する複数の貫通孔1d,1eが等間隔に形成されている。
なお、この下糸ボビン１はこの実施例のために格別に特
殊な加工を施したものではなく、ごく一般的に用いられ
るものであり、鍔部1b,1dに形成された貫通孔1d,1eもボ
ビン１の軽量化を図るために通常形成されているもので
ある。

また、第２図は同実施例に適用するボビンケース２を
示す図である。このボビンケース２は全面部に窓部2aが
形成されており、内部に収納された下糸ボビン１の全面
側に位置する鍔部1bまたは1cに形成された貫通孔1dまた
は1eが前記窓部2aから露呈するようになっている。

なお、このボビンケース２も通常用いられるものであ
り、特に特殊な構成を有するものではない。

また、第３図及び第４図において、３は図外のミシン
釜に対向して設けられた光センサで、投光部としての投
光用光ファイバー3aと、受光部としての受光用光ファイ
バー3bとからなり、前記投光用光ファイバー3aから送出
された光は、ミシン釜に装着されたボビンケース２の窓
部2aを経て下糸ボビン１の鍔部1bに照射され、第５図の
PSに示すように各貫通孔（ここでは1d）の中心を結ぶ円
周上にスポット状に照射されるようになっている。

そして、鍔部1bに送出された光は、前記貫通孔1d以外
の箇所にて反射されて、受光用光りファイバー3bにより
受光され、この光は、電気信号に変換されて第６図に示
すセンサアンプ４へ出力される。

なお、前記投光用光ファイバー3bから送出される光
は、下糸ボビン１が回転する毎に断続的に反射されるた
め、前記センサアンプ４へ出力される電気信号は、第７
図に示すようなパルス信号となる。

第６図は、この実施例における全体構成を示すブロッ
ク図である。

図において、５は前記センサアンプ４から送出される
パルス信号S2の立ち上がり及び立ち下がりの両エッジに
応じて、所定のパルス信号S3を出力するエッジ検出回路
である。

６は、ミシンの上軸の回転数を検出する上軸回転検出
手段としての上軸回転センサで、ミシン上軸の１回転に
つき、１つのパルス信号S4を出力するようになってい
る。

７は、信号処理回路であって、第1,第２のカウンタ7
a,7bとを備える。

このうち、第１のカウンタ7aは前記上軸回転センサ６
に接続されており、同センサ６から送出されるパルスS4
をカウントし、そのカウント値が所定値に達した時点で
第２のカウンタに１パルス信号S5を出力するという動作
を繰り返し行うようになっており、この第１のカウンタ
7aと上軸回転センサ６とにより上軸回転手段を構成して
いる。

また、前記第２のカウンタ（計数手段）7bは前記エッ
ジ検出センサ５に接続されており、第１のカウンタ7aか
ら出力される各パルス間において、前記エッジ検出セン
サ５から出力されるパルス数をカウントし、その各カウ
ント値S6を後段のCPU8に送出するようになっている。

そして、この第２のカウンタ7bから送出それた各カウ
ント値は、CPU8に内蔵された記憶部に順次格納される。
なお、このCPUは、周知のように種々の演算及び制御機
能を有しており、ここでは、演算手段、制御手段、比較
手段及び記憶手段として作用する。

また、９は前記CPU8から送出されるエラー信号S7に応
じて、ミシン本体の制御回路10に割り込み信号S8を送出
する割り込み信号発生回路である。

次に第８図のフローチャートに基づき上記構成を有す
る下糸残量検出装置の作用を説明する。

電源が投入されると、ミシンと共に上記装置の各部の
初期化が行われる（ステップ１）。

ここで操作者は、図外の入力手段により縫製ピッチｐ
及び使用する布厚ｔを入力すると、CPU8はそれらデータ
に基づき、後述の下糸残量検出のためのしきい値を算出
する（ステップ2,3）。

この後、ステップ３にてミシンの起動信号がミシン本
体の制御回路10に入力されると、ステップ７にてＡに示
す動作が行われる。すなわち、上軸が回転すると、上軸
回転センサ６から送出される上軸信号パルスに応じて、
第１のカウンタ7aのカウント値が「１」となる（ステッ
プA1〜A3）。

また、上軸が回転を介し縫製動作が開始されることに
より、下糸ボビンからは、１針毎に下糸が所定量づつ消
費されるため、回転を開始する。

そして、その回転により光センサ３からは第７図
（ａ）に示すように一定のパルス間隔を有するパルスS2
が出力され、そのパルスS2の立ち上がり及び立ち下がり
の両エッジに同期してエッジ検出回路からは、第７図
（ｂ）に示すようなパルスS3が出力される。このパルス
S3は第２のカウンタに入力され、ここで入力されるパル
ス数をカウ４ントする（ステップA4〜A6）。

この後、ミシン上軸がＮ回転（例えば50回転）し、Ｎ
針分の縫製動作が行われると、第１のカウンタ7aから
は、第２のカウンタへ１つのパルス信号が出力され、こ
れによって第２のカウンタからは、それまでのカウント
値をCPU8へ出力し、そのカウント値はCPU8に内蔵された
記憶部に格納される（ステップA7,A8）。

以上の動作は、１縫製サイクルが終了するまでの間繰
り返して実行され、Ｎ針分のデータが順次CPU8に格納さ
れて行く（ステップA9）。

そして、１縫製サイクルが終了すると、ステップ６に
てCPU8は、記憶部に内蔵された各Ｎ針分のカウント値の
平均値を求め、所定の記憶部に格納し、さらに、その最
新の平均値と、１縫製サイクル前の縫製動作によって得
られた平均値とを比較し、その両平均値の変化率を算出
する（ステップ６）。

次に、算出した平均値と予め設定しておいた前述のし
きい値との比較を行う。

このしきい値は、下糸残量が検出しようとする所定の
長さとなった状態で、上軸がＮ回回転した際に、前記エ
ッジ検出回路５から出力されるパルス信号S3のパルス数
を表すものであり、ミシンにおける縫製ピッチ及び布厚
に応じて次のようにして算出する。

すなわち、前記縫製ピッチをｐ［mm］，布厚をｔ［m
m］とすると、Ｎ針当りの下糸消費量Ｌ［mm］は、Ｌ＝Ｎ｛ｐ＋２・（t/2）｝＝Ｎ（ｐ＋ｔ） ……式１で表される。

また、検出しようとする下糸残量における下糸巻き径
をＤ［mm］とし、ボビン１回転あたりのパルス数をＫと
すると、単位長さ当りのボビンの回転数ｃは、ｃ＝K/πＤ ……式２となる。

ここでは、下糸ボビン１の鍔部1bに８個の貫通孔1dが
形成されていることから、Ｋ＝16となるため、前記ｃ
は、ｃ＝16/πＤ ……式2A で表される。

従って、下糸ボビン１の下糸巻き径がＤ［mm］である
ときに、ミシン上軸がＮ回転して得られるパルス数、す
なわちしきい値P_THは、 P_TH＝cL ＝16N（ｐ＋ｔ）／πＤ ……式３となる。

なお、この実施例では、図外の入力手段により縫製ピ
ッチｐ及び布圧ｔを入力することにより、CPU8が自動的
に前記しきい値P_THを算出するようになっており、容易
にしきい値P_THを設定することができるようになってい
る。

そして、上記のようにして算出されしきい値P_THと前
記平均値とを比較した結果、平均値がしきい値P_TH以上
になったと判断された場合には、CPU8から制御信号S7が
出力される。この制御信号S7が出力されると、割り込み
信号発生回路９は、ミシン制御回路10に対し割り込み信
号S8を出力する。即ち、１縫製サイクルが終わってミシ
ンが停止した後、平均値がしきい値以上になったと判断
されると、ミシン制御回路は次回の縫製サイクルのミシ
ンの起動を予め禁止する。これと共に、下糸残量不足の
判定が縫製終了時に行なわれ、ブザーやランプなどの告
知手段を作動させ、操作者に次回の縫製サイクルにおけ
る下糸残量不足をも知らせる。

このように、この実施例では、下糸残量の検出を、上
軸の回転量に基づき行うようになっているため、１縫製
サイクル中に縫製速度が変化したり、１回転中の下糸ボ
ビンの回転速度が変化したりしても、これらにまったく
影響されることはない。また、上記のようにＮ針毎にカ
ウントしたカウント値の平均をとるようにしたことによ
り、例えば、各カウント値の中の１つに不適切な値が存
在したとしても、その誤差は分散されて殆ど問題となら
ない程度の値となるため、確実の残量検出を行うことが
できる。

ただし、カウント値に誤差が生じることはごく稀であ
るため、その誤差の発生を考慮する必要がない場合に
は、Ｎ針毎に各カウント値をしきい値と比較するように
しても良い。

そして、この場合には、１縫製サイクル中に下糸残量
不足を検出することができるという上記実施例とは異な
る利点もある。

さらに、上記実施例では算出した最新の平均値と１縫
製サイクル前の縫製動作によって算出した平均値とに基
づき変化率を算出するようにしたため、作業者は、その
変化率に基づき下糸がどの程度残されているかを判断す
ることもできる。

従って、事前に新たな下糸ボビンを用意しておくとい
ったことなども可能となり、作業を能率的かつスムーズ
に行うことができるという効果もある。

なお、第８図のＡに示す動作を上記実施例では、第1,
第２のカウンタを備えた信号処理手段により行うように
したが、これと同様の機能をCPUなどの制御回路を用い
て実現することも可能であり、この発明は、特に上記実
施例に限定されるものではない。

［発明の効果］以上説明したとおり、この発明に係る下糸残量検出装
置にあっては、上軸の回転に伴って回転する下糸ボビン
の鍔部に光を照射し、その鍔部から断続的に反射される
光をパルス信号に変換すると共に、そのパルス信号のパ
ルス数を上軸が所定数回転する毎に計数し、その計数値
を予め設定したしきい値と比較することにより、下糸残
量が前記しきい値に対応する所定量に達したか否かを検
出するようにしたため、従来のように１縫製サイクル中
の縫製速度の変化や１回転中の下糸ボビンの回転速度の
変化などに全く影響されることがなく、正確に残量検出
を行うことができる。

また、前述のように上軸が所定数回転する毎に得られ
るカウント値を１縫製サイクル中に順次記憶しておき、
１縫製サイクルが終了した時点でそれら計数値の平均値
を算出し、その平均値と前記しきい値とを比較するよう
にすれば、多少、前記しきい値の中に誤差を含んだもの
があったとしても、その誤差を問題とならない程度の値
に分散することができ、より確実に下糸残量を検出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ），（ｂ）はこの発明の一実施例に適用する
下糸ボビンを示す図で、同図（ａ）は斜視図を、同図
（ｂ）は正面図をそれぞれ示す。第２図はこの実施例に適用するボビンケースを示す正面
図、第３図および第４図は同実施例における光センサを
示す図で、第３図は斜視図を、第４図は平面図をそれぞ
れ示す。第５図は下糸ボビンへ光の照射状態を示す説明図、第６図は同実施例の全体構成を示すブロック図、第７図は第６図に示した光センサ及びエッジ検出回路か
ら送出される出力パルスを示す出力波形図、第８図は同実施例の動作を示すフローチャート、第９図
（ａ）は従来の下糸残量検出装置における光センサを示
す側面図、同図（ｂ）は同図（ａ）に示した下糸ボビン
の正面図である。図において１……下糸ボビン 1a……下糸巻装軸 1b,1c……鍔部 1d……貫通孔 3a……投光用光ファイバー（投光部） 3b……受光用光ファイバー（受光部）６……上軸回転センサ（上軸回転検出手段） 7a……第１のカウンタ（上軸回転検出手段） 7b……計数手段８……CPU

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ミシン上軸に連動して回転するミシン釜に
回動自在に保持され、下糸巻装軸の両端部に形成された
一対の鍔部に所定の円周上に沿って複数の貫通孔を等間
隔に形成して成る下糸ボビンと、前記鍔部にて反射された前記投光部からの光を受光する
受光部と、ミシン上軸の回転数を予め設定した所定の複数回転毎に
繰り返し計数する上軸回転検出手段と、前記上軸が予め設定した複数回転数に達する毎に前記受
光部から送出されるパルス信号のパルス数を計数する計
数手段と、下糸ボビンの下糸残量が予め設定した所定の検出残量と
なった時点で前記上軸が前記所定の複数回転を行なうこ
とにより前記受光部から送出されるパルス信号のパルス
数をしきい値とし、そのしきい値と前記計数手段から順
次出力される計数値とを比較して前記計数値がしきい値
以上となった時点で所定の信号を出力する比較手段と前記比較手段からの出力を受けて所定の告知手段を作動
させる制御手段と、を備えたことを特徴とするミシンの
下糸残量検知装置。
【請求項２】ミシン上軸に連動して回転するミシン釜に
回動自在に保持され、下糸巻装軸の両端部に形成された
一対の鍔部に所定の円周上に沿って複数の貫通孔を等間
隔に形成して成る下糸ボビンと、ミシン釜に装着された下糸ボビンの一方の鍔部に対向し
て配設された投光部と、前記鍔部にて反射された前記投光部からの光を受光する
受光部と、ミシン上軸の回転数を予め設定した複数回転毎に繰り返
し計数する上軸回転検出手段と、前記上軸が予め設定した複数回転する間に前記受光部か
ら送出されるパルス信号のパルス数を計数する計数手段
と、１縫製サイクル中、前記計数手段から順次出力される計
数値の平均値を算出する演算手段と、下糸ボビンの下糸残量が予め設定した所定の検出残量と
なった時点で、前記上軸が前記所定の複数回転を行なう
ことにより前記受光部から送出されるパルス数のしきい
値と前記演算手段から順次出力される平均値とを比較
し、前記計数値がしきい値以上となった時点で所定の信
号を出力する比較手段と、前記比較手段からの出力を受けて所定の告知手段を作動
させる制御手段と、を備えたことを特徴とする下糸残量
検出装置。