JP6947794B2 - 糸の解けを監視するための装置および方法ならびにミシン - Google Patents

Description

本発明は、ボビンに巻きつけられた糸を監視するための装置に関する。

さらに、本発明は、ボビンに巻きつけられた糸の解けを監視する装置を備えたミシンに関する。

それに加えて、本発明は、ボビンに巻きつけられた糸の解けを監視する方法にも関する。

ミシンでは、ボビンに巻きつけられている糸の量または糸の残量を監視する装置、及び、縫製時に消費された糸の量を測定する装置が、縫い目パターンの欠陥（ミス）を見つけるために使用される。一般に、ミシンでは、ボビンに巻きつけられた上糸および下糸が、縫い目を形成するために使用される。

材料、機械の設定、機械の公差および摩耗のような影響を与える要素により、例えば、糸切れ、縫い目のミスまたは見かけ上分からない縫い目のミス（以降、「見かけの縫い目」と称する）が発生する可能性がある。縫い目のミスとは、上糸と下糸との不適切な巻き付けにより発生する、縫い目パターンの欠けた縫い目をいう。縫い目パターン内の縫い目のミスが多すぎる場合、縫い目の引っ張り強さが著しく低下する可能性がある。見かけの縫い目は、仕上げた縫い目に下糸が部分的または完全に存在しないことをいう。ここで、上糸は、縫い目パターンの形となって材料によって保持される。見かけの縫い目は、正しい縫い目の引っ張り強さがほとんどない。特に、安全のために重要な縫い目または荷重を支持する縫い目については、縫い目のミスや見かけの縫い目は許されないことから、これらを確実に識別する必要がある。光学システムによる事後の品質管理は確実ではないため、事後の品質管理は人手で行わなければならない。これはかなりの労力であり、縫製している間にミシン内で縫い目または糸を監視することが特に必要である。

ミシンのグリッパシステムは利用可能なスペースが少なく、また、様々なグリッパシステムにおいて糸を保持するボビンが振り子運動するために、このような監視は極めて困難である。従来技術の監視システムは、縫製プロセス中に、糸が解かれる間にボビンの回転および回転方向を検出することしかできない。糸切れ、または、上糸と下糸との巻き付けが正しく終了しない場合、ボビンが停止またはボビンの揺れ運動・振り子運動が起こりうる。ボビンの揺れ運動・振り子運動は、既存のシステムによりボビンの回転および回転方向に基づいて部分的に確実に検出することができる。縫製プロセスに応じて糸が消費されないが、ボビンは、ボビンの自重とボビンに巻きつけられた糸により、縫い目のミスまたは何らかの見かけの縫い目が存在する場合にもその回転を続ける。この場合、既存のシステムではそのようなミスを確実には検出できず、場合によっては欠陥として分類されない。

従来技術から、光学センサを用いた残糸監視も知られている。ＤＥ ２００７ ０２１ ３００Ａ１から、ボビンに巻きつけられた糸の残糸量を監視するための装置が知られている。この装置では、監視されたボビンの特定の領域が糸によって覆われていないことを検出するために光学センサが使用される。糸は、監視領域が露出した後に、所望の残糸量がボビン上に存在するように、予め適切にボビンに巻かれなければならない。この装置の問題は、必然的に予め決められている、ボビン上の糸の巻き方に加えて、光学センサ、特に明暗センサの使用である。これらは、縫製プロセスの間に発生する縫製粉塵、グリッパ注油、場合によって水や油で汚れている圧縮空気のため、汚れて、定期的に清掃されないといけない。

したがって、本発明の課題は、ミシンにおいてボビンの回転運動および回転方向を確実に測定できるようにし、糸消費量の測定を可能にする装置を提供することである。さらに、本発明の課題は、このようなミシンと、ミシンにおいて正確な糸消費量を確実に測定できるようにし、縫い目パターンのミスを見つけることが可能な方法とを提案することである。

ミシンにおいてボビンに巻きつけられた糸の解けを監視するための本発明の装置の課題は、ボビンに回転不能に取り付け可能な、非接触走査可能な場を発生させるための場発生手段を該装置に提供することにより解決される。これにより、誤りがよく生じる光学測定を必要とせずに、確実なボビンの監視および糸の監視が可能になる。

本発明の一実施形態によれば、本発明は、前記非接触走査可能な場を検出するための検出手段を備え、前記検出手段は、前記ボビンの回転角度に応じた前記非接触走査可能な場の変化を検出するように構成されている。検出手段は、ボビンの回転および回転方向を確実に決定（検出）することができる。これにより、消費された糸量を確実に測定できる。

さらに、本発明の有利な一実施形態では、前記場発生手段は、磁石、特に永久磁石を備え、前記検出手段は磁場センサを含む。磁場を用いることにより、従来の光学システムは有利に置き換えられている。磁場センサによる磁場の測定も、光学システムに比べてはるかに容易になった。グリッパシステム領域にスペースが少ないため、センサとボビンとの間を妨げるものがない状態とすることが難しいが、本発明の一実施形態では、センサとボビンとの間を妨げるものがない必要はない。また、特別な光学的マーク、着色または類似のものも不要である。外部の迷光も光学システムに比べて無視できる。永久磁石の場を発生させる必要がないことが利点であり、これはさらなる誤差低減につながる。

さらに、本発明によれば、ボビンの挿入方向が間違っていると磁場強度が急激に減少するため、逆に挿入されたボビンを、磁場センサにより決定される磁場強度で検出できる点は発明の利点である。本発明によれば、新しいボビンの挿入は、磁場センサで確認される。

さらなる一実施形態では、前記磁石のＮＳ軸は、前記ボビンの対称軸に垂直に配置されている。これにより、ボビンの対称軸を中心として磁石が回転する際に、小さな回転角度変化にも対応する比較的大きな磁場変化が磁場に生じる。これは、小さな回転角度変化をも検出可能にする。したがって、本発明の範囲内において、磁場センサによるボビンの回転角度は、磁場の北向き方向で明確に決定できる。また、本発明の実施形態では、回転方向に基づいて同様に下糸の逆さまの巻き方向が検出可能である。

本発明のさらなる好ましい一実施形態によれば、前記磁石は、棒磁石または直径方向に磁化された磁石、特に直径方向に磁化された中空円筒として形成されており、前記磁石は特に前記ボビンの内部に配置されている。ボビン内に直径方向に磁化された中空円筒は、ボビンと中空円筒が同じ対称軸を有し、ボビンの回転中にこの軸を中心に回転するように、配置することができる。これにより、ボビンの回転角度変化は、異なる回転軸によって生じる場の変化が無いという利点により、磁場変化から特に容易に計算できる。

有利な一実施形態では、棒磁石を使用する場合、これは、ボビンの２つの端面のうちの１つにおいて埋め込まれている。

本発明の他の一実施形態では、前記検出手段により検出可能な磁場信号を評価するための評価手段を備え、前記評価手段は前記ボビンの回転に影響を与える（制御する）。前記評価手段は、あるロジックによってボビンの回転または回転方向を計算する。大きな利点として、それらは、測定値に応じて中間ステップなしにボビンの回転の停止が可能となり、縫製プロセスが中断可能であるようにボビンの回転を制御する。

糸用ボビンを有する本発明のミシンの課題は、ミシンが本発明の装置を備え、該装置が、好ましくは、前記ボビンに回転不能に取り付けられることにより解決される。これにより、光学システムを使用することなく、ボビンと、従って糸の消費とを確実に監視することが可能なミシンが提案される。

本発明によるミシンの有利な一実施形態では、当該ミシンがさらなる糸用のさらなるボビンと、さらなる装置とを備え、該さらなる装置は、好ましくは、前記さらなるボビンが回転不能に取り付けられている。これにより、ミシンの縫い目パターンのより好適な監視が可能となる。これは、典型的には、２つの糸が１つの縫い目に使用され、縫い目のミスが部分的に１つの糸にのみ影響するためである。

本発明のミシンのさらなる一実施形態によれば、前記ボビンは、下糸を巻きつけるための下糸ボビンとして構成されており、前記さらなるボビンは、上糸を送るための測定ホイールとして構成されている。ここで、上糸はあたかも終りのない糸として、糸のコーン巻きより外側からミシンまで走行する。上糸消費量を測定するために、上糸が測定ホイール上に走行する。これにより、本発明の範囲において、二重ロックステッチまたはロックステッチのような上糸および下糸を有する典型的なステッチパターンの縫製プロセスが監視できる。これは、ＣＮＣ制御の装置を装備していないミシンの場合に特に有利である。本発明の特定の実施形態では、ここで上糸消費量を検出することが可能である。

さらに、ミシンは前記評価手段が残糸の長さを測定するために構成されているように設計されていることが、本発明の実施形態では可能である。したがって、評価手段のロジックは、ボビンに巻きつけられた糸の消費をボビンの回転、回転方向および回転角度によって計算できるように設計されている。消費量の正確な測定と、ボビンの限定された寸法に基づいて最大で巻きつけ可能な糸の長さとにより、ボビンの上の使用可能な残糸の長さは下糸の消費量を介していつでも算出できる。

糸消費量を確実に検出するには、適切に巻かれたボビンを使用する必要がある。糸は平行にボビンに巻きつける必要がある。ここで、糸の１つの完全な層は、次の層が開始される前に、常にボビンの全幅にわたって互いに平行に巻きつけられる。これは、アルキメデスの螺旋に従って予測できるボビンの巻出し半径変化をもたらす。

非ＣＮＣ制御のミシンの場合に本発明の範囲において、本発明によれば、上糸および下糸を監視した結果を評価（分析）する評価手段のロジックを介して、早くとも各ステッチの後および遅くとも縫い目の完了後に、糸切れおよび見かけ縫い目が明確に認識できる。これは、下糸に比べて上糸の消費量に差が生じるためである。

ＣＮＣ制御の縫製自動機械の場合、本発明の実施形態に係る評価手段のロジックは、針目間のピッチに基づいて、糸、特に上糸および下糸の理論的消費量を計算し、それを評価に使用するようにさらに設計されている。その結果、本発明を使用する場合にユーザはステッチのミスをも認識することが可能という大きな利点がある。これは、理論上の糸消費量と上糸および下糸の測定された糸消費量との間に差が生じるためである。

本発明に係るミシンのさらなる一実施形態では、該ミシンは前記評価手段の信号を出力するための出力手段を備えている。これにより、評価手段が糸切れ、ステッチの欠陥、または見かけの縫い目を検出した場合に、出力手段はユーザにエラーメッセージを出力することが可能になるという大きな利点がある。このことは、本発明の範囲において、縫製物を製造工程から安全に取り除き、傷物に分類することを可能にする。

さらに、出力手段で、必要なボビン交換に関する評価手段の適時な参照指示が可能になる。それによって、例えば、必然的に縫い目のミスをもたらす、少なすぎる下糸が存在する縫製プロセスの開始が防止される。

ミシンにおいてボビンに巻きつけられた糸の解けを監視するための本発明の方法の場合における当該方法の課題は、非接触走査可能な場、特に磁場を発生させるための場発生手段が前記ボビンに回転不能に取付けられており、該磁場を連続的に測定することにより解決される。このことは、光学的マークまたは類似のものに基づいて、ボビンの回転について判定する必要がなく、ボビンの回転、特に回転角度および回転方向を直接的かつ連続的に決定することを可能にする。

本発明の方法の特に有利な一実施形態では、前記ボビンの回転角度および回転速度を連続的に測定して評価し、前記ボビンの回転に影響を与える評価信号およびユーザ出力信号を生成させる。これにより、本方法のユーザは、正しい縫い目パターンを得るためにボビンの交換や縫製プロセスの停止などの、場合によって必要な予防措置を講じることが可能になる。

さらに、他の一実施形態によれば、前記ボビンに巻きつけられている糸の消費量および／または残糸量を算出する。それにより、計算および測定された糸の長さに基づいて、または、２つの測定された糸の長さに基づいて比較を行うことができ、これとともに継ぎ目パターンを確実に確認できる。

本発明によれば、測定された回転角度に基づいて、評価手段のロジックは、回転、回転方向、および糸消費量を算出できる。糸消費量を測定するために、前記ロジックは、ボビン交換の後、最初にボビンのできる限り大きい巻出し半径という前提から出発する。最初の縫製プロセスの間、本発明によれば、ロジックは、ボビンを挿入したときにボビンが完全に充填されたことを検証するために、最大可能巻出し半径に依拠して、ボビンの検出された回転角度変化を、予想される回転角度変化と比較する。本発明によれば、ロジックは、完全に充填されたボビンから出発して、ボビンを空にすることによって、巻出し半径変化の補正係数を用いて消費された糸を計算できる。

さらなる一実施形態によれば、前記ミシンにおいてさらなる糸が巻きつけられたさらなるボビンを監視することを含み、さらなる非接触走査可能な場を発生させるための少なくとも１つのさらなる場発生手段が、前記さらなるボビンに回転不能に取り付けられており、前記さらなる場を連続的に測定することにより、前記さらなるボビンに巻きつけられた前記さらなる糸の消費量を測定し、前記ボビンに巻きつけられた糸の消費量と比較する。これにより、特に、上糸消費量と下糸消費量とを互いに比較することができ、縫い目のミスを直接的に判定することができ、それによって、縫製対象物を、遅くとも当該縫い目の完了後に、製造工程から取り除くことができる。本発明の範囲において、前記さらなるボビンは、上糸を送るための測定ホイールとしてのみ構成されていることも可能である。上糸は、本実施形態によれば、あたかも終りのない糸として、糸コーン巻きより外側からミシンまで走行する。上糸消費量を測定するためには、上糸が測定ホイールの上を走行する。

本発明は、ミシンのボビンに巻きつけられた糸の監視を、特にボビンに埋め込まれた磁石によって可能にする。本発明によれば、当該磁石の磁場は、ロジックに接続されて評価される磁場センサにより検出される。これにより、このロジックは、縫製プロセスの間、ボビンの回転、回転方向、及び回転角度を算出でき、それに加えて、ボビンの回転角度に基づいて、ボビンに巻きつけられた糸の消費量を算出できる。ボビンに巻きつけられた下糸と、さらなるボビンに巻きつけられた上糸との監視により、上糸消費量および下糸消費量はいつでも決定できる。本発明の範囲において、上糸は、代替的にまたは追加的に、あたかも終りのない糸として糸コーン巻きより外側からミシンまで送られることが可能である。この場合、上糸消費量の測定は、本発明の範囲において、上糸が走行する測定ホイールを介して行われる。ボビンの消費された下糸を、上糸の消費量、および／またはＣＮＣ縫製自動機械の針目間のピッチと比較することで、ロジックは、糸切れ、縫い目のミス、または見かけ縫い目に関して縫製プロセスを監視できる。それに加えて、ボビンの寸法、したがって、最大で巻きつけ可能な糸の長さにより、下糸の糸消費量に基づいて、いつでもボビン上の使用可能な下糸の残糸の長さを算出できる。

本発明は、図面を参照して好ましい実施形態により一例として説明され、さらなる有利な詳細が、図面の図に示される。

機能的に同一の部分には同一の符号を付す。

図面の図に詳細に示すことは以下のとおりである。

切断されたボビンケース内において、円形の直径方向磁石を備えた本発明のボビンの、磁力線を含む図である。 円形の直径方向磁石を備えて切断された本発明のボビンの図である。 上糸消費量を監視するためである、円形の直径方向磁石を備えた測定ホイールの、磁力線を含む図である。 消費監視装置を通る糸流れの図に基づく、本発明の装置の作動の仕方の模式図である。

図１は、切断されたボビンケース１５において、円形の直径方向磁石７を備えた本発明のボビン２を、磁力線１４を含んで示す。ここで、直径方向磁石７は、非接触走査可能な場４を発生させるための場発生手段５になっている。直径方向磁石７は、リングとして形成され、直径方向磁石７により発生される磁場１４のＮＳ軸１１がボビン２の対称軸１０に垂直に配置されているように、ボビン２の端面１６に埋め込まれている。

図２は、円形の直径方向磁石７を備えて切断された本発明の別のボビン２を示す。ここで、磁石７は、回転対称的な中空体９として形成され、ボビン２の端面１６に埋め込まれている。したがって、磁石７およびボビン２の対称軸１０は一致し、ボビン２が回転する時に当該２つの構成要素２、７は、同じ軸、すなわち対称軸１０の周りで回転する。これにより、磁場１４の場変化の測定からボビン２の回転角度変化を容易に決定することができる。

図３は、円形の直径方向磁石７を備えた測定ホイール１７を磁場１４の磁力線とともに示す。ここで、本発明によれば、測定ホイール１７は、（さらなる）ボビン２’または上糸ボビン２０’と称される。特にさらなる糸３’または上糸３０’の監視のために使用される測定ホイール１７の片方の端面には、さらなる非接触走査可能な場４’を発生させるさらなる磁場発生手段５’が、円形の磁石７として埋め込まれている。ボビンの表面状態のその他の形態に加えて、上糸３０’の長さの消費量を決定するための測定ホイール１７の回転監視の動作は、図１および図２に示す装置の動作と一致する。

図４は、消費監視装置を通る糸流れの図に基づいて、本発明の装置の作動の仕方の模式図を示す。ここに、図４に部分的にしか示されていないミシン１によって作られた縫い目が、二重ロックステッチ１８の形で示されている。針板２２上に置いている材料１９は、ミシン１の針２４によって縫われる。そのために、針が通過する方向に材料１９の上方にある糸コーン巻き２１に配置されている上糸３０’は、下糸ボビン２０に巻きけられた下糸３０と、縫い目を成して結び合わせられる。この２つの糸３０、３０’の結合のために、下糸ボビン２０に配置されたグリッパ２３は、上糸３０’を受け、両方の糸３０、３０’が絡み合うように、下糸３０の周りを回って送る。適時に二重ロックステッチの欠陥を検出するために、または下糸ボビン２０もしくは上糸ボビン２０’の回転の監視を可能にするために、磁石７は、各ボビン２０、２０’が回転するときに同様に回転するように、各ボビン２０、２０’において配置されている。これにより、それぞれの磁石７によって発生されて、図示していない磁場１４は、一緒に動かされ、それぞれの回転角度に応じて変化する。それぞれのボビン２０、２０’に埋め込まれた磁石７の磁場１４は、本発明によれば、磁場センサ８によって検出され、ここで、磁場センサ８は、下糸ボビン２０および上糸ボビン２０’の両方に配置されている。この２つの磁場センサ８は、ここには図示されていないロジックに接続されており、当該ロジックは、ボビン２０、２０’の回転角度および回転方向を決定するように磁場センサ８の測定値を評価する。これに基づいてロジックは、本発明によれば、糸消費を決定する。

図示されている上糸３０’を監視するための本発明の装置の使用は、特に、上糸ボビン２０’がプラスチックでコーティングされたシリンダにより形成されているように行われ、当該上糸ボビン２０’には、磁石７が下糸ボビン２０の場合と同様にシリンダ内に埋め込まれている。前記シリンダは、本発明によれば、回転可能に支持され、ミシン上部において上糸３０’の供給装置の中に取り付けられている。シリンダは、上糸３０’により周回され、縫製プロセス中に上糸３０’によって回転される。この回転は同様に、そこに取り付けられた磁場センサ８によっても検出される。シリンダの固定半径と検出された回転角度とに基づいて、ロジックは、本発明によれば、上糸３０’の消費量を直接決定できる。下糸３０の消費量の決定は、下糸ボビン２０にある磁場センサ８の測定値に基づいて行われる。この測定値は、ボビン２０のできるだけ大きい巻出し半径と、この半径の補正係数とを用いて、ロジック内にて計算される。これにより、下糸３０の消費量を算出することができる。上糸消費量と下糸消費量を比較することにより、図示したミシン１の縫製プロセスにおいて、縫い目におけるミスを確実に検出することができる。

１ ミシン
２ ボビン
２’ さらなるボビン
３ 糸
３’ さらなる糸
４ さらなる場発生手段
４’ さらなる場発生手段
５ 場
５’ さらなる場
６ 検出手段
７ 磁石
８ 磁場センサ
９ 中空円筒
１０ 対称軸
１１ ＮＳ軸
１２ 評価手段
１３ 出力手段
１４ 磁力線
１５ ボビンケース
１６ 端面
１７ 測定ホイール
１８ 二重ロックステッチ
１９ 材料
２０ 下糸ボビン
２０’ 上糸ボビン
２１ 糸コーン巻き
２２ 針板
２３ グリッパ
２４ 針
３０ 下糸
３０’ 上糸

Claims (16)

1. ミシン（１）においてボビン（２）に巻きつけられた糸（３）の解けを監視するための装置であって、ボビン（２）に対して回転不能に取り付け可能な、非接触走査可能な場（５）を発生させるための場発生手段（４）を備えており、前記場発生手段（４）が、磁石（７）を備えており、前記磁石（７）のＮＳ軸（１１）が、前記ボビン（２）の対称軸（１０）に垂直に配置されていることを特徴とする装置。
2. 前記非接触走査可能な場（５）を検出するための検出手段（６）を備え、該検出手段（６）が、前記ボビン（２）の回転角度に応じた該非接触走査可能な場（５）の変化を検出するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記磁石（７）が永久磁石であり、前記検出手段（６）が、磁場センサ（８）を含むことを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 前記磁石（７）が、棒磁石または直径方向に磁化された磁石、特に直径方向に磁化された中空円筒（９）として形成されており、特に該磁石（７）が、前記ボビン（２）の内部に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
5. 前記検出手段（６）により検出可能な磁場信号を評価するための評価手段（１２）を備え、該評価手段（１２）が、前記ボビン（２）の回転に影響を与えることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置を備えていることを特徴とする、糸（３）用ボビン（２）を有するミシン（１）。
7. 前記装置が、ボビン（２）に回転不能に取り付けられていることを特徴とする、請求項６に記載のミシン（１）。
8. さらなる糸（３’）用のさらなるボビン（２’）と、請求項１〜５に記載のさらなる装置とを備えていることを特徴とする、請求項７に記載のミシン（１）。
9. 前記装置が、前記さらなるボビン（２’）に回転不能に取り付けられていることを特徴とする、請求項８に記載のミシン（１）。
10. 前記ボビン（２）が、下糸（３０）を巻きつけるための下糸ボビン（２０）として構成されており、前記さらなるボビン（２’）が、上糸（３０’）を巻きつけるための上糸ボビン（２０’）として構成されていることを特徴とする、請求項８または９に記載のミシン（１）。
11. 前記評価手段（１２）が、残糸の長さを測定するように構成されていることを特徴とする、請求項５に記載のミシン。
12. 前記評価手段（１２）の信号を出力するための出力手段（１３）を備えていることを特徴とする、請求項５または１１に記載のミシン。
13. ミシン（１）においてボビン（２）に巻きつけられた糸（３）の解けを監視するための方法であって、
    非接触走査可能な場、特に磁場（５）を発生させるための場発生手段（４）が前記ボビン（２）に回転不能に取付けられており、前記磁場（５）を連続的に測定し、前記場発生手段（４）が、磁石（７）を備えており、前記磁石（７）のＮＳ軸（１１）が、前記ボビン（２）の対称軸（１０）に垂直に配置されていることを特徴とする方法。
14. 前記ボビン（２）の回転角度および回転速度を連続的に測定して評価し、前記ボビン（２）の回転に影響を与える評価信号およびユーザ出力信号を生成させることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
15. 前記ボビン（２）に巻きつけられている糸（３）の消費量および／または残糸量を算出することを特徴とする、請求項１３または１４に記載の方法。
16. 前記ミシン（１）においてさらなる糸（３’）が巻きつけられたさらなるボビン（２’）を監視することを含み、さらなる非接触走査可能な場（５’）を発生させるための少なくとも１つのさらなる場発生手段（４’）が、前記さらなるボビン（２’）に回転不能に取り付けられており、前記さらなる場（５’）を連続的に測定することにより、前記さらなるボビン（２’）に巻きつけられた前記さらなる糸（３’）の消費量を測定し、前記ボビン（２）に巻きつけられた糸（３）の消費量と比較することを特徴とする、請求項１５に記載の方法。

Images