JP5957199B2 - 布端位置検出装置及びミシン - Google Patents

Description

本発明は、特に、上下二枚の加工布を縫い合わせる上下送りミシン用の布端位置検出装置及びこれを備えたミシンに関する。

従来、ミシンの布端位置検出装置として、布端の形状変化を検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この布端検出装置には、布台上に載置された加工布に対向して、布端センサ、ノッチセンサ、及びケバセンサが設けられている。布端センサ、ノッチセンサ、及びケバセンサは、布送り方向に直交する左右方向に並んでおり、布端センサを中心として加工布の内側にノッチセンサ、加工布の外側にケバセンサが配置されている。各センサは、上面視において加工布と重なる面積に応じた電圧を出力するように構成されている。

布端にケバ等がない場合には、布端センサに重なる加工布の面積に応じた電圧が出力され、布端の位置ズレ量の平均値が算出される。一方、布端にケバがある場合には、布端センサに重なる加工布とケバの合計面積に応じた電圧が出力される。この布端センサの電圧からケバセンサに重なるケバの面積に応じた電圧を差し引くことで、ケバを考慮した布端の位置ズレ量の平均値が算出される。特許文献１の布端検出装置では、このような布端の位置ズレ量の平均値に基づいて左右方向に布端位置が調整されることで、縫い代を一定にした縫いが実現される。

特開平５−２７７２７３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の布端検出装置では、布端センサとは別にケバセンサ及びノッチセンサを設けなければならず、装置構成が煩雑となっていた。また、各センサからの出力電圧に演算処理を施して布端位置が検出されるため、検出処理が煩雑となっていた。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成により布端位置を検出できる布端位置検出装置及びミシンを提供することを目的とする。

本発明の布端位置検出装置は、布端位置に応じた電圧を出力する布端センサと、前記布端センサに出力された電圧に基づいて前記布端位置を検出する制御部とを有し、前記制御部は、布端を挟んで加工布の内側から外側に向う方向において、布端判定用の閾値を超える電圧変化が繰り返される場合であっても、前記布端判定用の閾値を最初に超える電圧変化が生じた位置を前記布端位置として判定することを特徴とする。

この構成によれば、数本のケバ（単ケバ）によって布端判定用の閾値を超える電圧変化が繰り返される場合であっても、布端判定用の閾値を最初に超える電圧変化が生じた位置に布端位置が設定される。このため、数本のケバによる電圧変化を無視して加工布の布端位置が検出される。よって、布端から数本のケバが突出する場合であってもケバ検出用に別途センサを設ける必要がなく、簡易な装置構成及び検出処理により加工布の布端位置を検出できる。

また本発明の上記布端位置検出装置において、前記制御部は、第１の布送り時間又は第１の布送り量の間に、前記布端位置が前記加工布の内側から外側に向う方向に所定値以上変化した場合に、ケバとして布状態を判定する。この構成によれば、例えば多数の毛足が絡んでできた複合ケバのように、比較的大きなケバを布端位置の急激な変化に基づいて検出できる。

また本発明の上記布端位置検出装置において、前記制御部は、前記第１の布送り時間又は前記第１の布送り量の間に、前記布端位置が前記加工布の外側から内側に向う方向に所定値以上変化した場合に、ノッチとして布状態を判定する。この構成によれば、加工布に設けられたノッチを布端位置の急激な変化に基づいて検出できる。

また本発明の上記布端位置検出装置において、前記制御部は、前記第１の布送り時間の経過後に第２の布送り時間以上又は前記第１の布送り量の布送り後に第２の布送り量以上、前記ケバ又は前記ノッチが継続する場合に、段差として布状態を判定する。この構成によれば、布端位置の所定値以上の変化が継続することによって、ケバ又はノッチと段差とを区別できる。

また本発明の上記布端位置検出装置において、前記布端センサは、前記加工布の表面に向けて平行光を照射する赤外発光ＬＥＤと、前記加工布の裏面に配置された反射板と、前記加工布からの反射光を受光するＣＭＯＳリニアセンサとを有する。この構成によれば、反射型の光センサによって、布端センサを簡易に構成できる。なお、平行光とは、完全な平行光に限らず略平行光を含んでいる。

本発明のミシンは、上記の布端位置検出装置と、布送り方向に直交する方向で前記布端の位置合わせを行うマニピュレータとを備え、前記布端位置検出装置によって前記ケバ及び前記ノッチが未検出の場合に、前記布端位置と前記布端の目標位置との差分に比例して前記マニピュレータが制御されることを特徴とする。この構成によれば、マニピュレータによって布端位置の位置ズレ量に基づいて、加工布の布端位置を位置合わせできる。

また本発明の上記ミシンにおいて、前記布端位置検出装置によって前記ケバ及び前記ノッチが未検出であり、前記布端位置と前記布端の目標位置との差分が所定の許容範囲内の場合に、前記マニピュレータによる位置合わせを停止させる。この構成によれば、布端位置と目標位置との差分に許容範囲を設けることで、安定した位置合わせを行うことができる。

また本発明の上記ミシンにおいて、前記布端位置検出装置によって前記ケバ及び前記ノッチが検出される場合、前記マニピュレータによる位置合わせを停止又は装置全体を停止させる。この構成によれば、ケバ及びノッチに縫い代が追従されることがない。

また本発明の上記ミシンにおいて、前記マニピュレータは、上下二枚の前記加工布の布端を位置合わせする。この構成によれば、上下二枚の加工布を縫い合わせる上下送りミシンにおいて、上下二枚の加工布の布端位置をそれぞれ位置合わせできる。

また本発明の上記ミシンにおいて、前記第１の布送り時間と前記第２の布送り時間との合計時間が、前記加工布が前記布端センサから針元まで送られる時間以下、又は前記第１の布送り量と前記第２の布送り量との合計量が、前記加工布が前記布端センサから針元まで送られる送り量以下になるように、前記布端センサと前記針元とが離間している。この構成によれば、段差の判定に要する布送り時間の合計時間の経過前、又は段差の判定に要する布送り量の合計量の到達前に、加工布が針元に送られることがない。

本発明によれば、布端判定用の閾値を最初に超える電圧変化が生じた位置を布端位置に設定することで、数本のケバによる電圧変化を無視して加工布の布端位置を簡易な構成により検出することができる。

本実施の形態に係るミシンの針元周辺の拡大図である。 本実施の形態に係る布端センサの模式図である。 本実施の形態に係る布端位置検出装置の制御ブロック図である。 本実施の形態に係る布端センサの出力特性の一例を示す図である。 本実施の形態に係る布端判定処理の説明図である。 本実施の形態に係る布端判定処理のフローチャートの一例である。 本実施の形態に係る布状態判定処理の説明図である。 本実施の形態に係る布状態判定処理のフローチャートの一例である。 本実施の形態に係る布端の位置合わせ制御のブロック線図である。 本実施の形態に係る布端の位置合わせ制御のフローチャートの一例である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明の布端位置検出装置を上下送りミシンに適用した例について説明するが、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、本発明の布端位置検出装置を、標準送りミシン等の他のタイプのミシンにも適用可能である。

図１及び図２を参照して、本実施の形態に係るミシンの概略構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るミシンの針元周辺の拡大図である。図２は、本実施の形態に係る布端センサの模式図である。なお、このミシンは、針元周辺の主要部以外は周知のミシンと同様の構成なので、本発明に関係する主要部について説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係るミシン１は、布台２上に載置された上下二枚の加工布Ｗ（図２参照）をそれぞれ同方向に布送りしながら縫い合わせるように構成されている。布台２の上方に位置するミシンヘッド３には、針棒３１及び押え棒（不図示）が上下動可能に設けられている。針棒３１の下端には、縫い針３２が取り付けられ、押え棒の下端には加工布Ｗの縫い位置付近を押える押え足３３が取り付けられている。また、図１においては、上側の加工布Ｗに上方から接して前方に送り出す送り足、及び下側の加工布Ｗに下方から接して前方に送り出す送り歯を省略して記載している。

布送り方向における布台２の手前側（上流側）には、上下一対のマニピュレータ４が設けられている。マニピュレータ４は、布送り方向に加工布Ｗを送ると共に、布送り方向に直交する左右方向で布端の位置合わせを行う機構を有している。マニピュレータ４は、布送り方向に加工布Ｗを送る駆動ローラ４１を有している。駆動ローラ４１の外周面には、周方向に沿って複数の溝部４２が等間隔に形成されており、各溝部４２には左右方向に回転可能なギヤ４３が収容されている。各ギヤ４３の一部は、駆動ローラ４１の外周面から突出しており、加工布Ｗに接触可能に構成されている。

駆動ローラ４１は、中空のローラ駆動軸４４に固定されており、ローラ駆動軸４４が回転駆動されることにより布送り方向に回転する。複数のギヤ４３は、ローラ駆動軸４４の内側に収容されたギヤ駆動軸（不図示）に連結されており、ギヤ駆動軸の回転に連動して布送り方向に平行な軸を回転軸として回転する。これにより、加工布Ｗは、駆動ローラ４１によって布送り方向に縫いピッチに応じて送られると同時に、複数のギヤ４３によって布送り方向に平行な軸を回転軸として正逆回転されることで、布端から縫い位置（針元）までの縫い代を一定にした縫いが実現される。なお、加工布Ｗの布端の位置合わせの詳細については後述する。

上下一対のマニピュレータ４の間には、縫い位置の手前空間を上下に分ける分離板５が配置されている。分離板５は、布台２よりも僅かに上方に位置付けられており、上下二枚の加工布Ｗを布台２に送る各搬送路を形成している。上側の加工布Ｗは、分離板５の上面と上側のマニピュレータ４とに挟み込まれた状態で送り出され、下側の加工布Ｗは、分離板５の下面と下側のマニピュレータ４とに挟み込まれた状態で送り出される。

縫い位置とマニピュレータ４との間には、加工布Ｗの布端位置を検出する布端センサ６が設けられている。布端センサ６は、正面視において略コの字状（略Ｕ字状）のセンサ台６１を有しており、その内側には反射板６２（図２参照）が水平に支持されている。反射板６２は、分離板５に高さ位置が合わされており、上下二枚の加工布Ｗの各搬送路の一部を形成する。また、センサ台６１の上下の対向部分には、それぞれ反射式の光センサが配置されている。

図２に示すように、各光センサは、発光素子としての赤外発光ＬＥＤ(Light Emitting Diode)６３と受光素子としてのＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）リニアセンサ６４とを有している。赤外発光ＬＥＤ６３は、反射板６２に対して所定の角度をもつようにセンサ台６１に固定され、ＣＭＯＳリニアセンサ６４は反射板６２からの反射光を効率的に受光可能な角度でセンサ台６１に固定されている。赤外発光ＬＥＤ６３からの拡散光は、レンズ部６５で平行光に変換され、スリット６６を介して布送り方向に直交する左右方向に細長い平行光になる。この平行光は、加工布Ｗを介して反射板６２に反射され、赤外フィルタ６７を介してＣＭＯＳリニアセンサ６４に受光される。

ＣＭＯＳリニアセンサ６４では、左右方向に並んだ多数のセンサ素子で光電変換が行われることで、加工布Ｗの布端位置に応じた電圧変化が検出される。布端センサ６から加工布Ｗの布端位置に応じた信号が出力されることで、マニピュレータ４による加工布の左右方向の位置合わせが行われる。なお、本実施の形態では、発光素子として赤外発光ＬＥＤ６３を例示したが、これに限定されるものではない。加工布Ｗに対して平行光を照射可能な光源であればよい。なお、平行光とは、左右方向に完全に平行である必要はなく、略平行光を含むものである。

図３を参照して、布端位置検出装置における信号処理の流れについて説明する。図３は、本実施の形態に係る布端位置検出装置の制御ブロック図である。

図３に示すように、布端位置検出装置は、布端センサ６と、布端センサコントローラ（制御部）７１と、布端制御コントローラ（制御部）７２とを有している。布端センサ６では、加工布Ｗを介してＣＭＯＳリニアセンサ６４に平行光が受光され、ＣＭＯＳリニアセンサ６４で多数のセンサ素子で光電変換が行われる。各センサ素子から出力されたセンサ電圧は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等で構成される布端センサコントローラ７１に入力される。布端センサコントローラ７１では、各センサ電圧がＡ／Ｄ変換器７３によりＡ／Ｄ変換処理される。また、布端センサコントローラ７１では、センサ電圧に応じて布端判定処理が行われ、加工布Ｗの布端位置を示す布端位置情報が生成される。

布端位置情報は、マイコン等で構成される布端制御コントローラ７２に入力される。布端制御コントローラ７２では、上位のミシンコントローラ７４からの指令により、布端位置情報に基づいた布端の位置合わせ制御が行われる。布端制御コントローラ７２は、４つのドライバ７５を介して、上下一対のマニピュレータ４を駆動する各駆動モータ７６を制御している。具体的には、布端制御コントローラ７２は、２つの駆動モータ７６によって上下の駆動ローラ４１により加工布Ｗの布送りを制御している。また、残りの２つの駆動モータ７６によって各駆動ローラ４１のギヤ４３を左右方向に回転させて加工布Ｗの布端の位置を調整している。

この場合、布端制御コントローラ７２では、布端位置情報に基づいて布状態判定処理が行われ、布端におけるケバ、ノッチ、段差が検出される。ここで、検出されるケバとは、多数の毛足が絡んだ複合ケバのように比較的大きなケバである。布端制御コントローラ７２は、複合ケバやノッチの検出時には、複合ケバやノッチに縫い代が追従されないように、マニピュレータ４による布端の位置合わせを行う。また、布端制御コントローラ７２は、複合ケバやノッチの未検出時には、布端位置の位置ズレを補正するように布端の位置合わせを行う。

なお、布端制御コントローラ７２は、複合ケバやノッチの検出時には、ミシンコントローラ７４に対して停止信号を出力して、装置全体を停止させる構成としてもよい。この場合、アラーム部７７にアラームを表示させてもよい。また、本実施の形態では、布端センサコントローラ７１で布端判定処理を行い、布端制御コントローラ７２で布状態判定処理を行う構成としたが、この構成に限定されない。布端センサコントローラ７１で布端判定処理及び布状態判定処理を行ってもよい。また、布端センサコントローラ７１及び布端制御コントローラ７２を一体に形成してもよい。

ここで図４を参照して、布端センサの出力特性について説明する。図４は、本実施の形態に係る布端センサの出力特性の一例を示す図である。

図４Ａに示すように、加工布Ｗが布端センサ６を通らない場合には、ＣＭＯＳリニアセンサ６４のセンシング領域において出力電圧波形の電圧レベルが一定である。図４Ｂに示すように、ケバ等が無い加工布Ｗが布端センサ６を通る場合には、センシング領域の一ヶ所を境にして出力電圧波形の電圧レベルが鋭く変化する。この場合、急激な電圧変化点は加工布Ｗの布端を示し、電圧レベルが低い側は加工布Ｗの内側を示し、電圧レベルが高い側は加工布Ｗの外側を示している。

図４Ｃに示すように、数本のケバ（単ケバ）９１を有する加工布Ｗが布端センサ６を通る場合には、センシング領域の数ヶ所で出力電圧波形の電圧レベルが鋭く変化する。この場合、センシング領域において加工布Ｗの内側から外側に向って最初の急激な電圧変化点が加工布Ｗの布端を示し、最初の電圧変化点以降の電圧変動はケバ９１であることを示す。このように、数本のケバ９１の場合には、電圧変化点の位置によって布端位置を特定可能である。

図４Ｄに示すように、比較的大きな複合ケバ９２を有する加工布Ｗが布端センサ６を通る場合には、センシング領域の数ヶ所で出力電圧波形の電圧レベルが鋭く変化する。この場合、複合ケバ９２は、不均一な毛足が絡んで形成されるため、最初の電圧変化点を布端よりも加工布Ｗの外側で生じさせる場合がある。このため、電圧変化点の位置に応じて布端位置を特定することができない。この複合ケバ９２は、布送りの度に形状が変わるため、急激な電圧変化点の位置を布送りの度に変化させるという特徴がある。

図４Ｅに示すように、ノッチ９３を有する加工布Ｗが布端センサ６を通る場合には、センシング領域の一ヶ所で出力電圧波形の電圧レベルが鋭く変化する。この場合、ノッチ９３は、加工布Ｗの内側に切り込んで形成されるため、電圧変化点を布端よりも加工布Ｗの内側で生じさせる（エッジ変動）。このため、電圧変化点の位置に応じて布端位置を特定することができない。ノッチ９３は、急激な電圧変化点の位置を一時的に変化させるという特徴がある。

図４Ｆに示すように、段差９４を有する加工布Ｗが布端センサ６を通る場合には、センシング領域の一ヶ所で出力電圧波形の電圧レベルが鋭く変化する。この場合、段差９４は、加工布Ｗの布端位置を移動させたものであるため（エッジ変動）、急激な電圧変化点は加工布Ｗの布端を示す。段差９４は、移動した急激な電圧変化点の位置を継続させるという特徴がある。

本実施の形態では、上記の出力電圧波形に基づいて布端判定処理及び布状態判定処理を実施する。布端判定処理では布端位置が求められ、布状態判定処理では布端位置に基づいて複合ケバ９２、ノッチ９３、段差９４等の布状態が判定される。以下、図５−８を参照して、布端判定処理及び布状態判定処理について説明する。

まず、布端判定処理について説明する。図５は、本実施の形態に係る布端判定処理の説明図である。図６は、本実施の形態に係る布端判定処理のフローチャートの一例である。なお、図６のフローチャートでは、上下のＣＭＯＳセンサからの出力に応じて、上下二枚の加工布に対して同時に布端判定処理が行われるものとする。

図５Ａに示すように、布端センサ６のＣＭＯＳリニアセンサ６４は、布送り方向に直交する左右方向に１２８分割されたセンサ素子を並べて構成されている。ＣＭＯＳリニアセンサ６４から出力される電圧は、布端センサコントローラ７１に取り込まれる。布端センサコントローラ７１では、センサ素子の個数分だけＡ／Ｄ変換が行われる。Ａ／Ｄ変換は、０番目のセンサ素子から順番に１２７番目のセンサ素子まで行われる。すなわち、１つの布端センサ６では、Ａ／Ｄ変換が１２８回繰り返される。なお、このＡ／Ｄ変換は、上下に位置するＣＭＯＳリニアセンサ６４で同時に行われる。

図５Ｂに示すように、この１２８個のデータから閾値Ｖｅを立ち上りエッジで通過する点を検索する。そして、加工布Ｗの内側から外側に向って最初に閾値Ｖｅを超える電圧変化点を布端位置とする。これにより、図４Ｃに示すように、数本のケバ９１によって複数の電圧変化点が生じる場合であっても、ケバを無視して布端位置が検出される。このように、図４Ｂ及び図４Ｆに示す加工布Ｗだけでなく、図４Ｃに示す加工布Ｗでも布端位置が検出される。なお、閾値Ｖｅは、数本のケバ９１を有する加工布Ｗの場合でも、布端を特定可能な閾値であり、実験的に求められた値である。

ここでは、図４Ｄ及び図４Ｅに示すように、複合ケバ９２やノッチ９３によって最初に閾値Ｖｅを超える電圧変化点が実際の布端位置に一致しない場合でも、この電圧変化点が布端位置と仮定される。布端判定処理で求められた布端位置情報は、後続の布状態判定処理で使用される。

図６に示すように、布端センサ６のセンサ処理が開始されると、上下のＣＭＯＳリニアセンサ６４のｉ番目（ｉ＝０〜１２７）のセンサ素子の出力電圧に対してＡ／Ｄ変換が行われる（ステップＳ０１）。次に、上側リニアセンサ用のセンサバッファ変数ＢＵＦ０［ｉ］にＡ／Ｄ変換結果が格納される（ステップＳ０２）。次に、下側リニアセンサ用のセンサバッファ変数ＢＵＦ１［ｉ］にＡ／Ｄ変換結果が格納される（ステップＳ０３）。次に、カウンタおいてｉの値が１だけインクリメントされ（ステップＳ０４）、ｉの値が１２７を超えたか否かが判定される（ステップＳ０５）。

ｉの値が１２７を超えない場合（ステップＳ０５でＮｏ）には、ステップ０１からステップＳ０５のＡ／Ｄ変換処理が繰り返される。このように、Ａ／Ｄ変換処理が先頭（ｉ＝０）のセンサ素子から最後尾のセンサ素子（ｉ＝１２７）まで１２８回繰り返される。Ａ／Ｄ変換処理が１２８回繰り返されてｉの値が１２７を超える場合（ステップＳ０５でＹｅｓ）には、カウンタにおいてｉの値がリセットされる（ステップＳ０６）。

次に、上側リニアセンサ用のｉ番目のＢＵＦ０［ｉ］に格納されたデータが閾値Ｖｅを超えたか否かが判定される（ステップＳ０７）。ＢＵＦ０［ｉ］のデータが閾値Ｖｅを超える場合（ステップＳ０７でＹｅｓ）、ｉ番目のセンサ素子の位置を電圧変化点Ｅｄｇｅ０とする（ステップＳ１０）。一方、ＢＵＦ０［ｉ］のデータが閾値Ｖｅを超えない場合（ステップＳ０７でＮｏ）、カウンタにおいてｉの値が１だけインクリメントされ（ステップＳ０８）、ｉの値が１２７を超えたか否かが判定される（ステップＳ０９）。ｉの値が１２７を超えない場合（ステップＳ０９でＮｏ）には、ステップＳ０７からステップＳ０９の電圧変化点の検索処理が繰り返される。このように、若番のＢＵＦ０のデータから順番に閾値Ｖｅと比較される。

次に、カウンタにおいてｉの値がリセットされ（ステップＳ１０）、下側リニアセンサにおいても、上側リニアセンサと同様に電圧変化点Ｅｄｇｅ１の検索処理が行われる（ステップＳ１１〜Ｓ１４）。このように求められた電圧変化点Ｅｄｇｅ０、１により、布端位置情報が算出される。具体的には、ＣＭＯＳリニアセンサ６４のセンシング領域を８［ｍｍ］とすると次式（１）により算出される。
布端位置情報＝Ｅｄｇｅ／１２８×８・・・（１）
例えば、Ｅｄｇｅ０、１が３０番目のＡ／Ｄ変換結果の場合には、布端位置情報は１．８７５［ｍｍ］として算出される。

なお、図５Ｃ、Ｄに示すように、布送り方向に細長い加工布Ｗの場合には、図５Ａ、Ｂとは逆側に布端センサ６の奥側に配置されることがある。この場合には、１２７番目のＡ／Ｄ変換結果から降順に電圧変化点の検索処理が行われる。

次に、布状態判定処理について説明する。図７は、本実施の形態に係る布状態判定処理の説明図である。図８は、本実施の形態に係る布状態判定処理のフローチャートの一例である。なお、図８においては、上側リニアセンサの処理のみを記載しているが、下側リニアセンサも同時に行われている。

上記したように、複合ケバ９２及びノッチ９３は、電圧変化点と実際の布端位置とが一致しておらず、布端判定処理では実際の布端位置を検出することができない。このため、布端センサ６を複合ケバ９２やノッチ９３が通過するまで位置合わせを停止するか、複合ケバ９２やノッチ９３の直前の布端位置情報に基づいて布端の位置合わせを行うことが望ましい。一方、段差９４は、複合ケバ９２やノッチ９３とは異なり、布幅が変化した加工布Ｗの布端を示すものであり、布端判定処理で実際の布端位置を検出することができる。このため、布端位置情報に基づいて布端の位置合わせを行うことが望ましい。

そこで本実施の形態では、布端判定処理で得られた布端位置情報に基づいて、布状態判定処理により複合ケバ９２、ノッチ９３、及び段差９４を検出している。図７Ａに示すように、布状態判定処理では、布端センサコントローラ７１から布端制御コントローラ７２にデータが渡される際に、布端判定処理で用いた座標から座標変換が行われる。ここでは、布端判定処理で用いた座標［０〜１２７］が座標［−６４〜６３］に変換され、位置合わせの目標位置が０に設定される。すなわち、ＣＭＯＳリニアセンサ６４のセンシング領域の中心に、布端の目標位置が設定される。

図７Ｂには、布状態判定処理のタイミングチャートを示す。縦軸は目標位置に対する布端位置情報の位置ズレ量を示し、横軸は時間を示す。この布状態判定処理では、ＯＮ、ＳＴＡＲＴ、Ｔ_s（第１の布送り時間）_、Ｔ_on（第２の布送り時間）の４つの閾値により布状態が判定される。ＯＮ、ＳＴＡＲＴ、Ｔ_sは、布端位置情報の急激な変化を特定するために用いられる。例えば、布端位置情報が、＋ＳＴＡＲＴを超えた時点からＴ_s時間内に＋ＯＮに達した場合には複合ケバ９２と判定される。これは、短時間で布端位置が目標位置から加工布Ｗの外側に向って大幅に離間したためである。また、布端位置情報が、−ＳＴＡＲＴを超えた時点からＴ_s時間内に−ＯＮに達した場合にはノッチ９３と判定される。これは、短時間で布端位置が目標位置から加工布Ｗの内側に向って大幅に離間したためである。

また、±ＯＮ状態がＴ_on時間以上続く場合には段差９４と判定される。これは、布端位置が目標位置から離間した状態が継続するためである。この場合、±ＯＮ状態がＴ_on時間を経過するまでは、複合ケバ９２又はノッチ９３として判定される。しかしながら、Ｔ_on時間は、ｍｓｅｃオーダの非常に短い時間であるため、段差９４の判定処理の微小遅れが縫い代に影響することがない。さらに、布端位置情報が、Ｔ_s時間を超えて±ＯＮに達した場合には布端として判定する。これは、布端位置が緩やかに変化しているためである。なお、閾値ＯＮ、ＳＴＡＲＴは、例えば、複合ケバ９２の毛足の長さやノッチ９３の切り込み深さによって適宜設定される。また、閾値Ｔ_s、Ｔ_onは、例えば、布送り速度等によって適宜設定される。

図８に示すように、布端判定処理が開始されると、布端判定処理で得られた布端位置情報が座標変換される（ステップＳ２１）。このとき、布端位置情報Ｅｄｇｅは、Ｐｏｓに変換され、布端の位置合わせの目標位置が０に設定される。次に、布端位置情報Ｐｏｓが＋ＳＴＡＲＴを超えたか否かが判定される（ステップＳ２２）。布端位置情報Ｐｏｓが＋ＳＴＡＲＴを超えた場合（ステップＳ２２でＹｅｓ）、カウンタにおいてＳＴＡＲＴを超えてからの経過時間を示す変数Ｔｉｍｅがインクリメントされる（ステップＳ２３）。

布端位置情報Ｐｏｓが＋ＳＴＡＲＴを超えない場合（ステップＳ２２でＮｏ）、布端位置情報Ｐｏｓが−ＳＴＡＲＴを超えたか否かが判定される（ステップＳ２４）。布端位置情報Ｐｏｓが−ＳＴＡＲＴを超える場合（ステップＳ２４でＹｅｓ）、カウンタにおいて変数Ｔｉｍｅがデクリメントされる（ステップＳ２５）。布端位置情報Ｐｏｓが−ＳＴＡＲＴを超えない場合（ステップＳ２４でＮｏ）、カウンタにおいて変数Ｔｉｍｅがリセットされる（ステップＳ２６）。

次に、変数Ｔｉｍｅのリミッタ処理が行われる。すなわち、変数Ｔｉｍｅがカウンタの最大値ＬＩＭＩＴを超えたか否かが判定される（ステップＳ２７）。変数Ｔｉｍｅがカウンタの最大値ＬＩＭＩＴを超える場合（ステップＳ２７でＹｅｓ）、変数Ｔｉｍｅに最大値ＬＩＭＩＴが設定される（ステップＳ２８）。変数Ｔｉｍｅがカウンタの最大値ＬＩＭＩＴを超えない場合（ステップＳ２７でＮｏ）、変数Ｔｉｍｅがカウンタの最小値−ＬＩＭＩＴを超えたか否かが判定される（ステップＳ２９）。

変数Ｔｉｍｅがカウンタの最小値−ＬＩＭＩＴを超える場合（ステップＳ２９でＹｅｓ）、変数Ｔｉｍｅにカウンタの最小値−ＬＩＭＩＴが設定される（ステップＳ３０）。変数Ｔｉｍｅがカウンタの最小値−ＬＩＭＩＴを超えない場合（ステップＳ２９でＮｏ）、変数Ｔｉｍｅが変更されない。

次に、複合ケバ判定が行われる（ステップＳ３１）。ここでは、布端位置情報Ｐｏｓが＋ＯＮを超え、変数ＴｉｍｅがＴ_sより小さく、さらにＯＮを超えてからの経過時間を示す変数ＯｎＴｉｍｅがＴ_onより小さい場合に、複合ケバ９２として判定される。複合ケバ９２と判定された場合（ステップＳ３１でＹｅｓ）、通知情報として複合ケバ９２を示すフラグ１がセットされ、カウンタにおいて変数ＯｎＴｉｍｅがインクリメントされる（ステップＳ３２）。複合ケバ９２と判定されない場合（ステップＳ３１でＮｏ）、ノッチ判定が行われる（ステップＳ３３）。

ここでは、布端位置情報Ｐｏｓが−ＯＮを超え、変数Ｔｉｍｅが−Ｔ_sより大きく、変数ＯｎＴｉｍｅがＴ_onより小さい場合に、ノッチ９３として判定される。ノッチ９３と判定された場合（ステップＳ３３でＹｅｓ）、通知情報としてノッチ９３を示すフラグ−１がセットされ、カウンタにおいて変数ＯｎＴｉｍｅがインクリメントされる（ステップＳ３４）。ノッチ９３と判定されない場合（ステップＳ３３でＮｏ）、段差９４及び通常の布端として判定される。そして、通知情報としてフラグ０がセットされ、変数ＯｎＴｉｍｅがリセットされる（ステップＳ３５）。

次に、変数ＯｎＴｉｍｅがカウンタの最大値ＯｎＴｉｍｅＬｉｍｉｔを超えたか否かが判定される（ステップＳ３６）。変数ＯｎＴｉｍｅがカウンタの最大値ＯｎＴｉｍｅＬｉｍｉｔを超えた場合（ステップＳ３６でＹｅｓ）、変数ＯｎＴｉｍｅにカウンタの最大値ＯｎＴｉｍｅＬｉｍｉｔが設定される（ステップＳ３７）。一方、変数ＯｎＴｉｍｅがカウンタの最大値ＯｎＴｉｍｅＬｉｍｉｔを超えない場合（ステップＳ３６でＮｏ）、変数ＯｎＴｉｍｅが変更されない。

このように、布端判定処理と布状態判定処理により上下各１つのリニアセンサで複合ケバ９２、ノッチ９３、段差９４が区別される。なお、布状態判定処理は、連続的に布送りされている状態を想定しているが、間欠的に布送りされる場合も考えられる。この場合、布送りの停止時には同じ場所で判定処理が繰り返されるため、布送り停止時にはステップＳ２３、Ｓ２５、Ｓ３２、Ｓ３４の加減算処理を省略するようにする。

ところで、布状態を段差として判定するためには、Ｔ_sとＴ_onの合計時間が必要となる。したがって、Ｔ_sとＴ_onの合計時間が経過する前に加工布Ｗが布端センサ６から針元まで送られると、段差９４に応じた布端の位置合わせが間に合わない。この問題を解決するために、本実施の形態においては布端センサ６と針元との間隔を十分にとっている。布送り方向に主軸モータが１回転毎に１ピッチ布を送る機構では、布端センサ６と針元との間隔をＤ₀［ｍｍ］、布送りピッチをＰ［ｍｍ］、モータの回転速度をＮ［min^-1］、安全率をＡとすると次式（２）の関係が成り立つ。

このように、布端センサ６から針元まで加工布Ｗが送られる時間よりも、段差９４の判定に要するＴ_sとＴ_onの合計時間が短く設定されている。よって、段差９４の判定に要する合計時間の経過前に加工布Ｗが針元まで送られることがなく、段差９４に応じた布端の位置合わせが可能となっている。

また、Ｔ_s及びＴ_onは、主軸モータの回転速度に応じて変化させてもよい。この場合、主軸モータの基準回転速度Ｎ₀［min^-1］でのＴ_s及びＴ_onを予め実験的に求めておく。主軸モータの基準回転速度Ｎ₀［min^-1］、変更後の設定回転速度Ｎ［min^-1］とすると、次式（３）、（４）により、変更後のＴ_s ^’及びＴ_on ^’が求められる。なお、Ｔ_s及びＴ_onは、以下の式に限らず、任意に設定することも可能である。

図９及び図１０を参照して、布端の位置合わせ制御について説明する。図９は、本実施の形態に係る布端の位置合わせ制御のブロック線図である。図１０は、本実施の形態に係る布端の位置合わせ制御のフローチャートの一例である。

図９Ａに示すシステムブロックでは、布端位置情報をフィードバック情報としたフルクローズドループ制御となる。モータシステムは、モータドライバＢ１及びエンコーダ付きのサーボモータＢ２で構成されている。このモータシステムでは、モータドライバＢ１に位置指令が入力されることで、位置指令に追従してサーボモータＢ２が駆動し、マニピュレータＢ３による布端の位置合わせ制御が行われる。

リニアセンサ処理ブロックＢ５では、加工布Ｗの布端位置に応じてＣＭＯＳリニアセンサＢ４から出力される電圧が検出される。布端判定処理ブロックＢ６では、リニアセンサ処理ブロックＢ４からの出力に基づいて布端位置情報が算出される。布端位置情報は、引き出し点Ｐ１を介して布状態判定ブロックＢ７と加え合わせ点Ｐ２に入力される。布状態判定ブロックＢ７では、布端位置情報に基づいて布状態（フラグ）を判定する。布状態は、制御器Ｂ８に通知される。

一方、加え合わせ点Ｐ２では、布端の目標位置を示す位置指令θ_CMDから引き出し点Ｐ１を介して入力された布端位置情報が減算され、偏差Ｅｒｒが求められる。偏差Ｅｒｒは、制御器Ｂ８において位置ゲインＫ₁が乗算され（θ＝Ｋ₁×Ｅｒｒ）、位置指令θとしてモータドライバＢ１に出力される。ここでは、Ｋ₁を１、目標位置を０とすると、図９Ｂに示すような位置指令θが出力される。偏差Ｅｒｒが指令位置θ_CMDの許容範囲ｄ₀〜ｄ₁に入る場合には、制御器Ｂ８からモータドライバＢ１にはモータ停止指令が入力される。これにより、安定した位置合わせ制御が可能となっている。なお、位置ゲインＫ₁及び許容範囲ｄ₀〜ｄ₁は実験的に定まる値である。

また、布状態が複合ケバ９２及びノッチ９３の場合には、制御器Ｂ８からモータドライバＢ１にモータ停止命令が入力される。これにより、複合ケバ９２及びノッチ９３に縫い代が追従されることが防止される。なお、モータ停止命令の入力に代えて、複合ケバ９２及びノッチ９３の検出直前の任意の布端位置情報に基づいて処理を行ってもよい。

図１０に示すように、先ず布端判定処理により布端位置情報が検出される（ステップＳ４１）。次に、布状態判定処理により布状態が判定される（ステップＳ４２）。ここでは、布状態が複合ケバ９２及びノッチ９３として判定された場合にはｉ＝１に設定される。また、布状態が複合ケバ９２及びノッチ９３以外として判定された場合にはｉ＝０に設定される。次に、布状態が複合ケバ９２及びノッチ９３以外であるか否かが判定される（ステップＳ４３）。

布状態が複合ケバ９２及びノッチ９３と判定された場合（ステップＳ４３でＮｏ）、マニピュレータ４用の駆動モータ７６が停止される（ステップＳ４４）。この場合、ミシン本体を停止させてアラームを表示させてもよい。また、マニピュレータ４を停止する代わりに、任意の布端位置情報に応じてマニピュレータ４用の駆動モータ７６を制御してもよい。

布状態が複合ケバ９２及びノッチ９３以外と判定された場合（ステップＳ４３でＹｅｓ）、目標位置を示す位置指令θ_CMDと布端位置情報との偏差Ｅｒｒが算出される（ステップＳ４５）。次に、偏差Ｅｒｒが許容範囲ｄ₀〜ｄ₁内にあるか否かが判定される（ステップＳ４６）。偏差Ｅｒｒが許容範囲外の場合（ステップＳ４６でＮｏ）、位置指令演算が行われ（ステップＳ４７）、マニピュレータ４用の駆動モータ７６が制御される（ステップＳ４８）。一方、偏差Ｅｒｒが許容範囲内の場合（ステップＳ４６でＹｅｓ）、マニピュレータ４用の駆動モータ７６が停止される（ステップＳ４９）。

なお、モータドライバＢ１に対して位置指令θを入力する構成について説明したが、この構成に限定されるものではない。図９Ｃに示すように、モータドライバＢ１に対して速度指令Ｖを入力する構成としてもよい。速度指令Ｖは、制御器Ｂ８において偏差Ｅｒｒに速度ゲインＧが乗算されることで算出される（Ｖ＝Ｇ×Ｅｒｒ）。ここでは、Ｇを１、目標位置を０とすると、図９Ｄに示すような速度指令Ｖが出力される。速度指令Ｖは、布端位置情報が目標位置から離れるほど大きく、布端位置情報が目標位置に近付くほど小さくなる。

この場合、偏差Ｅｒｒが指令位置θ_CMDの許容範囲ｄ₀〜ｄ₁に入る場合には、制御器Ｂ８からモータドライバＢ１にはモータ停止指令が入力される。これにより、安定した位置合わせ制御が可能となっている。また、モータの速度に制限がある場合には、±Ｖ_maxのようにリミッタを設けることも可能である。また、速度ゲインＧ及び許容範囲ｄ₀〜ｄ₁は実験的に定まる値である。このときのフローチャートは、図１０のステップＳ４７の位置指令演算が速度指令演算に代わるだけである。

以上のように、本実施の形態に係る布端位置検出装置によれば、数本のケバ９１によって布端判定用の閾値Ｖｅを超える電圧変化が繰り返される場合であっても、布端判定用の閾値Ｖｅを最初に超える電圧変化が生じた位置に布端位置が設定される。このため、数本のケバ９１による電圧変化を無視して加工布Ｗの布端位置を検出できる。また、本実施の形態に係る布端位置検出装置によれば、布状態判定処理によって複合ケバ９２及びノッチ９３が判定される。複合ケバ９２及びノッチ９３が検出された場合には、ケバ等が無い場合や段差９４の場合と区別して、布端の位置合わせ処理が行われる。よって、ケバ及びノッチに縫い代が追従されることがない。また、複合ケバ９２やノッチ９３の検出用に別途センサを設ける必要がなく、簡易な装置構成及び検出処理により加工布Ｗの布端位置を検出できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記した実施の形態において、布端センサは反射型の光センサにより布端を検出する構成としたが、この構成に限定されない。布端センサは透過型の光センサにより布端を検出する構成としてもよい。また、布端センサは加工布の布端位置に応じた電圧を出力するものであればよく、光センサ以外で布端を検出する構成としてもよい。

また、上記した実施の形態において、第１の布送り時間としてのＴ_s時間内での布端位置の大幅な移動により、複合ケバ及びノッチを検出する構成としたが、この構成に限定されない。第１の布送り量で加工布が送られる間に、布端位置が大幅に移動することで複合ケバ及びノッチを検出してもよい。この場合、図７Ｂのタイミングチャートの横軸は、時間の代わりに布送り量を示す。なお、布送り量は、駆動モータのエンコーダパルスや回転角度（位相）等で設定される。

また、上記した実施の形態において、第２の布送り時間としてのＴ_on時間以上の複合ケバやノッチの継続により段差を検出する構成としたが、この構成に限定されない。複合ケバやノッチが第２の送り量で加工布が送られた後も続く場合に、段差を検出してもよい。この場合、図７Ｂのタイミングチャートの横軸は、時間の代わりに布送り量を示す。なお、布送り量は、駆動モータのエンコーダパルスや回転角度（位相）等で設定される。

また、上記した実施の形態において、マニピュレータにより布送り方向に加工布を送ると共に、布送り方向に直交する左右方向で布端の位置合わせを行う構成としたが、この構成に限定されない。布送り方向に加工布を送る機構と、左右方向で布端の位置合わせを行う機構とが別々に設けられてもよい。

また、上記した実施の形態において、第１の布送り時間としてのＴ_sが布端位置がＳＴＡＲＴを超えた位置から計時される構成としたが、この構成に限定されない。Ｔ_sは布端位置が０の状態から計時されてもよい。

以上説明したように、本発明は、簡易な構成により布端位置を検出できるという効果を有し、特に、上下二枚の加工布を縫い合わせる上下送りミシン用の布端位置検出装置に有用である。

１ ミシン
４ マニピュレータ
４１ 駆動ローラ
４３ ギヤ
６ 布端センサ
６２ 反射板
６３ 赤外発光ＬＥＤ
６４ ＣＭＯＳリニアセンサ
７１ 布端センサコントローラ（制御部）
７２ 布端制御コントローラ（制御部）
７４ ミシンコントローラ
７６ 駆動モータ
７７ アラーム部
９１ ケバ
９２ 複合ケバ
９３ ノッチ
９４ 段差
Ｗ 加工布

Claims (10)

1. 布端位置に応じた電圧を出力する布端センサと、
   前記布端センサに出力された電圧に基づいて前記布端位置を検出する制御部とを有し、
   前記制御部は、布端を挟んで加工布の内側から外側に向う方向において、布端判定用の閾値を超える電圧変化が繰り返される場合であっても、前記布端判定用の閾値を最初に超える電圧変化が生じた位置を前記布端位置として判定することを特徴とする布端位置検出装置。
2. 前記制御部は、第１の布送り時間又は第１の布送り量の間に、前記布端位置が前記加工布の内側から外側に向う方向に所定値以上変化した場合に、ケバとして布状態を判定することを特徴とする請求項１に記載の布端位置検出装置。
3. 前記制御部は、前記第１の布送り時間又は前記第１の布送り量の間に、前記布端位置が前記加工布の外側から内側に向う方向に所定値以上変化した場合に、ノッチとして布状態を判定することを特徴とする請求項２に記載の布端位置検出装置。
4. 前記制御部は、前記第１の布送り時間の経過後に第２の布送り時間以上又は前記第１の布送り量の布送り後に第２の布送り量以上、前記ケバ又は前記ノッチが継続する場合に、段差として布状態を判定することを特徴とする請求項３に記載の布端位置検出装置。
5. 前記布端センサは、前記加工布の表面に向けて平行光を照射する赤外発光ＬＥＤと、前記加工布の裏面に配置された反射板と、前記加工布からの反射光を受光するＣＭＯＳリニアセンサとを有することを特徴とする請求項４に記載の布端位置検出装置。
6. 請求項４又は請求項５に記載の布端位置検出装置と、
   布送り方向に直交する方向で前記布端の位置合わせを行うマニピュレータとを備え、
   前記布端位置検出装置によって前記ケバ及び前記ノッチが未検出の場合に、前記布端位置と前記布端の目標位置との差分に比例して前記マニピュレータが制御されることを特徴とするミシン。
7. 前記布端位置検出装置によって前記ケバ及び前記ノッチが未検出であり、前記布端位置と前記布端の目標位置との差分が所定の許容範囲内の場合に、前記マニピュレータによる位置合わせを停止させることを特徴とする請求項６に記載のミシン。
8. 前記布端位置検出装置によって前記ケバ及び前記ノッチが検出される場合、前記マニピュレータによる位置合わせを停止又は装置全体を停止させることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のミシン。
9. 前記マニピュレータは、上下二枚の前記加工布の布端を位置合わせすることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれかに記載のミシン。
10. 前記第１の布送り時間と前記第２の布送り時間との合計時間が、前記加工布が前記布端センサから針元まで送られる時間以下、又は前記第１の布送り量と前記第２の布送り量との合計量が、前記加工布が前記布端センサから針元まで送られる送り量以下になるように、前記布端センサと前記針元とが離間していることを特徴とする請求項６から請求項９のいずれかに記載のミシン。

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