JP6745183B2 - ミシンの油量検出装置 - Google Patents
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Description
このようなオイルタンクを備えたミシンには、オイルタンク内の潤滑油の油量を検出するための検出光を下方に向けて出射する発光素子と、発光素子の隣で受光面を下方に向けて配置された受光素子と、これらの下側に配置され、下部がオイルタンクの潤滑油内となるように配置されたプリズムとを備えた油量検出装置が装備されている(例えば、特許文献1参照)。
第一と第二の反射面は水平方向に対していずれも45°の角度で傾斜しており、第一と第二の反射面が潤滑油の液面に浸っている状態では、発光素子から鉛直下方に出射された検出光は、第一の反射面で水平に反射されて第二の反射面に向かい、第二の反射面で鉛直上方に反射されて受光素子で受光される。
一方、潤滑油が不足して第一と第二の反射面が潤滑油に浸っていない場合には、プリズムの周囲が潤滑油ではなく、空気となるので、屈折率の比率が変化して、発光素子から鉛直下方に出射された検出光が第一の反射面を透過してそのまま下方に向かい、受光素子では検出光を受光しない。
従って、これら受光素子の検出状態の変化により、オイルタンク内の潤滑油の不足状態の検出が行われていた。
このため、他の液面高さ状態を検出することができず、利便性を欠いていた。
オイルタンク内の潤滑油の油量を検出するための検出光を出射する発光素子と、
前記発光素子より下方に配置された第一の受光素子と、
前記第一の受光素子より下方に配置された第二の受光素子と、
前記オイルタンク内の潤滑油の油量に応じて前記第一又は前記第二の受光素子に前記検出光を導くプリズムとを備え、
前記プリズムは、前記発光素子からの検出光を下方に反射する第一の反射面と、当該第一の反射面に反射した検出光を第一の受光素子に向けて反射する第二の反射面とを備え、
前記第一の反射面と前記第二の反射面とが、オイルタンク内の潤滑油に接触する配置で上下に並んで設けられ、
前記プリズムは、前記第一の反射面と前記第二の反射面のそれぞれの前記検出光の反射位置が前記潤滑油の液面下となる場合に前記検出光を透過する屈折率のものからなり、
前記第二の受光素子は、前記第一の反射面に反射した前記検出光が前記プリズムの前記第二の反射面を透過する進路上に設けられていることを特徴とする。
前記油量検出装置は、前記第一の受光素子と前記第二の受光素子による検出光の受光状態の組み合わせから、三段階の液面高さ状態を識別して検出することを特徴とする。
前記油量検出装置は、表示部を備え、
前記表示部は、検出された液面高さ状態を表示することを特徴とする。
前記プリズムの前記第一の反射面と前記第二の反射面とが垂直であることを特徴とする。
前記プリズムにおける前記発光素子からの前記検出光の入射面と前記第一の受光素子への前記検出光の出射面とが同一平面であることを特徴とする。
前記発光素子からの前記検出光の入射面と前記第一の受光素子への前記検出光の出射面とからなる前記同一平面は鉛直上下方向に沿って配置されていることを特徴とする。
前記プリズムは、アクリル樹脂からなることを特徴とする。
以下、図1乃至図6を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
ここで、以下の説明において、ミシンアームの長手方向に沿った水平な方向をY軸方向(左右方向)、Y軸方向と直交する水平方向をX軸方向(前後方向)、X軸方向とY軸方向の両方に直交する方向をZ軸方向(上下方向)と定義する。なお、図1においてX軸方向は紙面に垂直な方向であり、紙面手前側を「前」、紙面奥側を「後」とする。
図1に示すように、ミシン1は、ミシンフレームたる本体フレーム2と、この本体フレーム2を載置するミシンテーブル3と、ミシン1の各機構部に循環供給するオイルを貯留する給油タンク(以下、オイルタンクという)4と、オイルタンク4内の潤滑油の液量を検出する油量検出装置5とを備えている。
なお、ミシン1は、上記各構成の他にも、例えば、縫い針を上下に駆動する針駆動機構、被縫製物を送る送り機構及び縫い針と協働して縫い目を形成する釜機構等、縫い針による本縫動作を行うための種々の機構部を備えているが、これらは従来周知の機構と同様であるため本実施形態では詳述しない。
本体フレーム2は、当該本体フレーム2の下部をなし、その上面がミシンテーブル3の上面とほぼ平行に設けられたミシンベッド23と、ミシンベッド23の一端(後端)から上方に延設された縦胴部22と、縦胴部22の上部からミシンベッド23とほぼ平行に延出され、当該本体フレーム2の上部をなすミシンアーム21とからなり、全体視にて略コ字状に形成されている(図1参照)。
オイルタンク4は、図1に示すように、縦胴部22の下方となるミシンベッド23後部側の下部に配設されている。
このオイルタンク4は、投光性を有する素材から形成された内部中空の密閉性を有する容器であり、ミシン1の各機構部に内部の潤滑油を供給するための流出口41と、ミシン1各部に供給された潤滑油が還流する流入口42と、当該オイルタンク4内に貯留されるオイルを補給するための給油口43とを備えている。
また、流入口42には、図示しない還流パイプが接続されており、ミシン1各部に供給され当該各部を潤滑して消費しきれずに残ったオイルが再びオイルタンク4内に還流されるようになっている。
給油口43は、オイルタンク4後端側の上部に設けられており、上方に向かって開口されている。かかる給油口43には、例えば、本体フレーム2の上部から当該本体フレーム2の内部を通って給油口43に連通するパイプやチューブ等の流路を介してオイルが供給されるようになっている。
図2はオイルタンク4の一部を切り欠いて油量検出装置5の全体構成を表した正面図である。
油量検出装置5は、オイルタンク4内の潤滑油の油量を検出するための検出光を出射する発光素子51と、発光素子51より下方に配置された第一の受光素子52と、第一の受光素子52より下方に配置された第二の受光素子53と、オイルタンク4内の潤滑油の油量に応じて第一又は第二の受光素子52,53に検出光を導くプリズム54とを備えている。
この発光素子51は、オイルタンク4の上部の右側外部に配置され、左方に向かって水平に検出光の出射を行う。
この第一の受光素子52は、オイルタンク4の下部の右側外部であって発光素子51の下方に配置され、左方から水平に入射する検出光の検出を行う。
この第二の受光素子53は、オイルタンク4の右側部分の下方であって、後述するプリズム54の第一反射面541における検出光の反射位置P1の鉛直下方に配置され、上方から鉛直下方に入射する検出光の検出を行う。
プリズム54は、オイルタンク4の右側壁を貫通し、タンク内部において左方に突出した状態で配置されている。
このプリズム54は、正面視で略直角二等辺三角形状であって、X軸方向(前後方向)に厚みを有する板状の透明板であり、その斜辺がZ軸方向に平行であり、直角となる頂点を左方に向けた状態で配置されている。
そして、このプリズム54は、直角二等辺三角形の各辺に対応する位置に前後方向に奥行きを有する平滑な端面を備えている。
この傾斜した平面は、入出射面543の上半分に対向しており、当該入出射面543から入射した発光素子51からの検出光を、反射位置P1において鉛直下方に反射することが可能な第一の反射面541となっている。
この傾斜した平面は、入出射面543の下半分に対向しており、前述した第一の反射面541の反射位置P1において反射された鉛直下方に向かう検出光を、反射位置P2において水平右方向に反射することが可能な第二の反射面542となっている。
ここで、図3の模式図により、第一の反射面541の反射位置P1における検出光の進路と屈折率との関係について説明する。
第一の反射面541に対する検出光の入射角度をθ1、出射角度をθ2、入出射面543に対する第一の反射面541の傾斜角度をθα(但し、θα=45°)、第一の反射面541と第二の反射面542の交差角度をθβ(但し、θβ=90°)、プリズム54の屈折率をn1、プリズム54の外側(潤滑油又は空気)の屈折率をn2とすると、スネルの法則により、次式(1)が成立する。
sinθ1/sinθ2=n2/n1 …(1)
sin45°/sin90°>n2/n1 …(2)
即ち、
n1>√2・n2 …(3)
従って、プリズム54の屈折率n1は、屈折率n2が空気の屈折率である場合に式(3)を満たし、屈折率n2が潤滑油の屈折率である場合に式(3)を満たさない数値範囲となる材料を選択する。
空気の屈折率は約1であり、潤滑油の屈折率は1.4〜1.5なので、プリズム54の屈折率n1の好適な範囲は、およそ1.4〜2.1となる。
本実施形態では、好適なプリズム54の材料として、およそ屈折率n1=1.5となるアクリル樹脂を採用した。
なお、プリズム54については、屈折率が上記数値範囲を満たし、透光性が良好であり、潤滑油により変質が生じにくい他の材料を採用しても良い。
次に、オイルタンク4内の液面高さと発光素子51,第一及び第二の受光素子52,53の検出状態について図3及び図4により説明する。図4は第一及び第二の受光素子52,53の検出状態と当該各状態における液面高さとの関係を示す図表である。図4において受光素子52,53が検出光を検出する場合には「〇」、検出しない場合には「×」と記載している。
オイルタンク4内の潤滑油の液面高さがh1より高い場合には、発光素子51からの検出光は、反射位置P1で透過するので、第一の受光素子52及び第二の受光素子53では、いずれも検出光が検出されない。
基準となる液面高さh1、h2はプリズム54に対する発光素子51及び第一の受光素子52の設置高さ或いは光軸の向きを変更することにより調整可能である。
そして、上側の基準液面高さh1を、例えば、オイルタンク4内の潤滑油の許容最大量(これ以上の給油を不要とする高さ)に設定し、下側の基準液面高さh2を、例えば、オイルタンク4内の潤滑油の許容最小量(給油を必要とする高さ)に設定することが望ましい。
図5はミシン1が備える油量検出装置5の制御系を示すブロックである。
図示のように、ミシン1は、油量検出装置5の制御を行う制御装置6を備えている。そして、前述した油量検出装置5の発光素子51は、当該発光素子51を発光させる駆動回路であるドライバー51aを介して制御装置6に接続され、油量検出装置5の第一及び第二の受光素子52,53は、それぞれI/F52a,53aを介して制御装置6に接続されている。
制御装置6は、油量検出処理プログラムを実行するCPU、CPUの作業領域となるRAM、油量検出処理プログラムが格納されたプログラムメモリ、検出条件(前述した第一及び第二の受光素子52,53の検出状態と当該各状態における液面高さとの関係を示す図4のデータ)等の初期データが格納されたデータメモリ等を備えている(図示略)。
また、制御装置6には、処理結果を外部出力するための表示画面を備えた表示部61が併設されている。なお、表示部61は、ミシン全体の操作入力を行う操作パネルの表示画面を利用しても良いし、オイルタンク4内の油量を示す複数の表示ランプから構成しても良い。
なお、この油量検出処理は、ミシン1の主電源投入時に周期的に実行される。
そして、第一の受光素子52において検出光が検出されたか否かを判定する(ステップS3)。その結果、第一の受光素子52において検出光が検出された場合には(ステップS3:YES)、オイルタンク4内の潤滑油が液面高さh2に満たない状態であることから、表示部61において、オイルタンク4への給油を促す表示を行い(ステップS11)、処理を終了する。
以上のように、ミシン1の油量検出装置5では、発光素子51からの検出光を下方に反射する第一の反射面541と、当該第一の反射面541に反射した検出光を第一の受光素子52に反射する第二の反射面542とを備えるプリズム54が、第一の反射面541と第二の反射面542のそれぞれの検出光の反射位置P1,P2が潤滑油の液面下となる場合に検出光を透過する屈折率であり、第二の受光素子53は、プリズム54の第二の反射面542を検出光が透過する進路上に設けられている。
このため、オイルタンク4の液面高さに応じて、第一及び第二の受光素子52,53の検出光の受光の有無を個々に変化させることができ、これらの受光状態の組み合わせから、三段階の液面高さ状態を識別して検出することが可能となり、油量検出装置5の利便性を向上させることが可能となる。
また、下側の基準液面高さh2を、例えば、オイルタンク4内の潤滑油の許容最小量に設定することにより、オイルタンク4の潤滑油残量が少なくなった場合に、作業者に潤滑油の補給を促すことができ、潤滑油不足による各機構の発熱や焼き付け等を回避することができる。
なお、オイルタンク4を全体的に透光性材料から形成した場合を例示したが、これに限らず、オイルタンク4における第二の受光素子53への対向部分のみを透光性材料からなる形成し、全体は非透光性材料から形成しても良い。
例えば、図7(A)に示すように、第一の反射面541と第二の反射面542との直角交差部分を平滑にした台形状に形成しても良い。この場合、Y軸方向へのプリズム54の突出量を低減して小型化することができるので、オイルタンク4についても同様に小型化を図ることができる。
また、図7(B)及び図7(C)に示すように、発光素子51からの検出光の入射面543aと第一の受光素子52への検出光の出射面543bとを同一平面上とせずに、分離させてもよい。この場合、オイルタンク4の外部形状に応じて入射面543aと出射面543bをと分離配置することができ、オイルタンク4の外部形状の設計の自由度を高めることができる。
なお、プリズム54の形状変更については、前述した検出光の光路の妨げや変更が生じない範囲で行うべきである。
4 オイルタンク
5 油量検出装置
6 制御装置
51 発光素子
52 第一の受光素子
53 第二の受光素子
54 プリズム
61 表示部
541 第一の反射面
542 第二の反射面
543 入出射面
543a 入射面
543b 出射面
P1,P2 反射位置
Claims (7)
- オイルタンク内の潤滑油の油量を検出するための検出光を出射する発光素子と、
前記発光素子より下方に配置された第一の受光素子と、
前記第一の受光素子より下方に配置された第二の受光素子と、
前記オイルタンク内の潤滑油の油量に応じて前記第一又は前記第二の受光素子に前記検出光を導くプリズムとを備え、
前記プリズムは、前記発光素子からの検出光を下方に反射する第一の反射面と、当該第一の反射面に反射した検出光を第一の受光素子に向けて反射する第二の反射面とを備え、
前記第一の反射面と前記第二の反射面とが、オイルタンク内の潤滑油に接触する配置で上下に並んで設けられ、
前記プリズムは、前記第一の反射面と前記第二の反射面のそれぞれの前記検出光の反射位置が前記潤滑油の液面下となる場合に前記検出光を透過する屈折率のものからなり、
前記第二の受光素子は、前記第一の反射面に反射した前記検出光が前記プリズムの前記第二の反射面を透過する進路上に設けられていることを特徴とするミシンの油量検出装置。 - 前記油量検出装置は、前記第一の受光素子と前記第二の受光素子による検出光の受光状態の組み合わせから、三段階の液面高さ状態を識別して検出することを特徴とする請求項1記載のミシンの油量検出装置。
- 前記油量検出装置は、表示部を備え、
前記表示部は、検出された液面高さ状態を表示することを特徴とする請求項2記載のミシンの油量検出装置。 - 前記プリズムの前記第一の反射面と前記第二の反射面とが垂直であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のミシンの油量検出装置。
- 前記プリズムにおける前記発光素子からの前記検出光の入射面と前記第一の受光素子への前記検出光の出射面とが同一平面であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のミシンの油量検出装置。
- 前記発光素子からの前記検出光の入射面と前記第一の受光素子への前記検出光の出射面とを有する前記同一平面は、鉛直上下方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項5記載のミシンの油量検出装置。
- 前記プリズムは、アクリル樹脂からなることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のミシンの油量検出装置。
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