(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミシンの下糸が巻かれたボビンを収容する釜が特定位置に停止しているときに、アクチュエータを動作させ、その可動部に固定された検知棒を前進させて釜内に導入して下糸残量を検知するミシンの下糸残量検知装置おいて、
可動部又は検知棒が衝突した時に発生する振動波を検出する振動波検出手段と、
可動部の駆動開始から所定のタイミングを測定できるタイミング測定手段と、
前進信号出力による可動部の駆動開始から、可動部が衝突する寸前に設定されている前進信号停止のタイミング測定終了迄の間に、振動波検出手段で振動波が検出されるか否かによって下糸残量の有無を判定する手段と、を備えていることを特徴とするミシンの下糸残量検知装置。
【請求項２】
ミシンの下糸が巻かれたボビンを収容する釜が特定位置に停止しているときに、アクチュエータを動作させ、その可動部に固定された検知棒を前進させて釜内に導入して下糸残量を検知するミシンの下糸残量検知装置において、
上記可動部を前進させると、下糸残量が規定以上の場合は検知棒の先端がボビンに巻かれている糸外周部に衝突し、規定未満の場合は可動部がその収容枠体の前端部に衝突し、可動部を後退させると、該可動部が枠体の後端部に衝突して元の位置に復帰するようになされていると共に、
衝突時に発生する振動波を検出する振動波検出手段と、
可動部の駆動開始から所定のタイミングを測定できるタイミング測定手段と、
可動部の前進駆動開始時に、前進信号を出力する前進開始タイマ・オンから、可動部が前端部に衝突する寸前に前進信号を停止する前進終了タイマ・オンのタイミング迄の間に振動波検出手段で振動波が検出された場合は、下糸残量有りと判定し、前進終了タイマ・オンのタイミング経過後に振動検出手段で振動波が検出された場合は、下糸残量無しと判定する手段と、を備えていることを特徴とするミシンの下糸残量検知装置。
【請求項３】
請求項２において、
上記可動部の前進駆動時に、前進開始タイマ・オンから前進終了タイマ・オン直後迄の間、及び後退駆動時に、後退開始タイマ・オンから後退終了タイマ・オン直後迄の間に、振動波検出手段により振動波が検出されるか否かによって、前進動作及び後退動作がそれぞれ正常か否かを判定する手段を備えていることを特徴とするミシンの下糸残量検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ミシンの下糸残量検知装置、特にミシンの下糸が巻かれたボビンを収容する釜が特定位置に停止しているときに、ボビンの下糸が無くなる前に、下糸が規定量より少なくなったことを検知棒で検出し、縫製品の縫い直しや、不良品の発生を防止するに有効なミシンの下糸残量検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ミシンでは下糸を巻いたボビンはボビンケース内に収容され、このボビンケースはミシンの針棒下部にある釜に装着されるため、通常縫製中は外部から下糸残量を目で確認することができない。そこで、ミシンの下糸が無くなる前に、下糸が少なくなったことを検知できるようにする装置が開発され使用されており、その１つとしては、例えば実開昭６３−１３６５９１号公報に開示されているものがある。
【０００３】
この公報に開示されている下糸残量検知装置は、縫合が完了しているミシンが定位置に停止すると、ロータリソレノイド等の駆動手段が作動し、検知棒を移動させてその先端を釜内のボビンに巻かれた下糸外周部に接触させ、その後元の位置に復帰する往復運動をさせることにより、下糸の検知を行うようになっている。即ち、検知棒を往動させたときの移動距離が少なければ下糸の残量が多く、その移動距離が徐々に大きくなり、それが限界に達したときには下糸消費検知信号が発生し、下糸補充の必要性をオペレータに通知する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の下糸残量検知装置は、上記の如く検知棒を移動させる駆動手段として、ロータリソレノイドやプランジャ電磁石を使用しているが、これらの駆動手段は動作量が小さいため、リンク機構によって動作量を増幅して検知棒を作動させなければならない。
【０００５】
又、ロータリソレノイドやプランジャ電磁石の欠点は動作開始時に力が弱く、動作終了近くで非常に力が強くなる特性を有しているため、検知棒が下糸に衝突するとき、ボビンに巻かれた下糸の形状が大きく変化し、外側の下糸がその内側に巻かれた下糸の間に挟まれることが起きる。従って、その部分の下糸が繰り出されるときに下糸の張力が部分的に大きくなることが生じ、縫製品の縫目が乱れたり、場合によっては下糸自体が切断されることがある。これらの弊害防止のため、ばね等の弾性体を介在させる等して、検知棒が下糸に衝突する力を弱める必要があり、このような下糸保護対策を実施すると、駆動手段の構造が複雑になると共に、駆動部の質量が大きくなるため、大きな電磁石を使わなければならないという問題があった。
【０００６】
本出願人は、上記のような問題点を解決するために小型・軽量な構成で且つ下糸を保護し、しかも下糸残量を正確に検出できるミシンの下糸残量検知装置を、特願平６−１６７０６８号で提案している。以下、本出願人が既に提案している上記装置について具体的に説明する。
【０００７】
図８（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれこの下糸残量検知装置の平面図、Ｂ−Ｂ断面図及び正面図である。又、図９は、この下糸検知装置を一部破断して示した斜示図である。図中、符号１は検知棒軸受であり、２Ａ、２Ｂは後述するコイル５Ｂが移動できるスパン内で、ほぼ均一な磁界を与える永久磁石であり、３Ａ、３Ｂは永久磁石２Ａ、２Ｂそれぞれの内側に存在する空間、４は永久磁石２Ａ、２Ｂに平行な鉄心であり、永久磁石２Ａ及び２Ｂは両者共この鉄心４に同じ磁極面を向けている。
【０００８】
符号５は、鉄心４上を自由に滑動することができるコイル組立体で、このコイル組立体５はコイルボビン５Ａと、通電時にリニア直流モータの動作原理に基づき直線的な推力を得るためのコイル５Ｂより構成されている。符号６Ａ、６Ｂは上記コイル組立体５を図８（Ａ）の右端に付勢する復帰ばね（一点鎖線で示した）、７は後端が上記コイル組立体５に固定され、その先端が該コイル組立体５の移動時に釜を通してボビンに巻かれている下糸の外周部に当接するように移動する検知棒である。
【０００９】
符号８は抵抗変化や圧電素子又は電気容量の変化等を利用して圧力を検知する圧力センサであり、９は後退端を規定するヨーク１０Ａに固定され、コイル組立体５の移動を案内する役割を果たす下部案内棒である。
【００１０】
上記ヨーク１０Ａは鉄心４の長さ方向側面に接し、ヨーク１０Ｂは永久磁石の第２磁極面側とヨーク１０Ａの側端面に接しており、これらは永久磁石から出て永久磁石に戻る磁束の通路となるだけでなく、下糸残量検知装置の枠体を構成している。
【００１１】
上記下糸検知装置においては、上述した永久磁石２Ａ、２Ｂ、空隙３Ａ、３Ｂ、鉄心４、コイル組立体５及びヨーク１０Ａ、１０Ｂは、リニアモータを構成している。この検知装置は、図１０に符号Ａで示すように、ミシン内部で、下糸１１が巻かれているボビン１２が収容されている釜１４に近接する位置に取付けられ、釜１４が停止しているときに、下糸検知を行う場合、図１０（Ａ）に示す検知動作開始前の状態から、コイル組立体５のコイルに所定方向に電流を流すことにより、該組立体５を前進させると、検知棒７が同図（Ｂ）又は（Ｃ）のように釜１４内に挿入され、下糸１１の検知が行われる。その際、図１０（Ｂ）のように下糸１１が十分に残っているときには、検知棒７の先端が下糸１１の外周部に衝突し、小さい振動波が生じるが、同図（Ｃ）のように規定の長さ以下になると下糸の巻径が小さくなるため検知棒７の先端が届かなくなり、その結果コイル組立体５自体が前方のヨーク（枠体前端部）１０Ａに衝突し、機械的な強い衝撃音（振動波）が発生する。このように、検知棒７を前進動作させたときの振動波の強弱により、下糸の有無を検出することができる。
【００１２】
そこで、上記下糸検知装置では、図１１に、ミシン本体の取付部材１３に取付けられている状態を示すように、ヨーク１０Ｂの外側に振動波検出素子（圧電素子等からなる超音波センサ）１５が取付けられ、該振動波検出素子１５で検出される振動波を、図１２の回路図に示した基準電圧の異なる２種類のコンパレータを使用して識別し、下糸の検知を行っている。
【００１３】
即ち、図１２の上段に示した基準電圧１００ｍＶに設定したコンパレータと、下段に示した基準電圧６００ｍＶに設定したコンパレータの一方の入力端子に、超音波センサ１５からの検出信号が入力されるようになっている。これらコンパレータの出力は、それぞれ別個のモノステーブル・マルチバイブレータ（ワンショット）ＬＭ５５５の入力に接続され、ワンショットの出力を図示しない判定回路で識別する。
【００１４】
図１３は、可動部（コイル組立体）５が超音波センサ１５から上記振動波識別回路に入力されたときに得られる、基準電圧が異なる２つのコンパレータと、２つのワンショットの出力波形を示し、この図から検知棒が前進して下糸１１に当たったときと、コイル組立体５が復帰して後ろの壁（枠体後端部）に当たったときには、基準電圧１００ミリＶに設定した側のワンショットのみがパルスを出力する。
【００１５】
一方、規定より下糸が少なくなったときは、強く付勢されたコイル組立体５が前進して前の壁に当たったときには振動波が最大値７００ミリＶに達するため、基準電圧を１００ミリＶに設定した側のワンショット及び基準電圧６００ミリＶに設定した側のワンショットの両方が出力パルスを送出する。従って、上で詳述した本出願人が既に提案している下糸残量検知装置は、上記２つのワンショット回路の出力の有無と、コイル組立体の前進・復帰動作制御とを組合せることにより、下糸の有無及び可動部の前進・後退が正しく実行されたか否かを、単一の超音波センサ１５で識別することができる点で極めて有効である。
【００１６】
このように、上記下糸検知装置は、通常の縫製時には下糸の有無を正確に検知することができるが、ボビンに下糸が固く巻かれ、しかも残量が少ないとき等には超音波センサ１５からの出力電圧レベルが６００ｍＶより高くなり、規定以上の残量があるにも拘らず下糸無しと検知してしまうという問題が新たに見出された。
【００１７】
本発明は、新たに見出された上記問題点を解決するべくなされたもので、ミシンの下糸が巻かれたボビンを収容する釜が特定位置に停止しているときに、リニアアクチュエータ等のアクチュエータを動作させて下糸検知棒を釜内に付勢導入し、ボビンに巻かれている糸の外周部に衝突させることにより生じる振動波の強弱に拘らず、常に下糸検知を正確に行うことができる下糸検知装置を提供することを第１の課題とする。
【００１８】
又、本発明は、上記第１の課題と共に、リニアアクチュエータ等のアクチュエータの動作異常をも検知することができる下糸検知装置を提供することを第２の課題とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ミシンの下糸が巻かれたボビンを収容する釜が特定位置に停止しているときに、アクチュエータを動作させ、その可動部に固定された検知棒を前進させて釜内に導入して下糸残量を検知するミシンの下糸残量検知装置おいて、可動部又は検知棒が衝突した時に発生する振動波を検出する振動波検出手段と、可動部の駆動開始から所定のタイミングを測定できるタイミング測定手段と、前進信号出力による可動部の駆動開始から、可動部が衝突する寸前に設定されている前進信号停止のタイミング測定終了迄の間に、振動波検出手段で振動波が検出されるか否かによって下糸残量の有無を判定する手段と、を備えた構成とすることにより、前記第１の課題を解決したものである。
【００２０】
請求項２の発明は、ミシンの下糸が巻かれたボビンを収容する釜が特定位置に停止しているときに、アクチュエータを動作させ、その可動部に固定された検知棒を前進させて釜内に導入して下糸残量を検知するミシンの下糸残量検知装置において、上記可動部を前進させると、下糸残量が規定以上の場合は検知棒の先端がボビンに巻かれている糸外周部に衝突し、規定未満の場合は可動部がその収容枠体の前端部に衝突し、可動部を後退させると、該可動部が枠体の後端部に衝突して元の位置に復帰するようになされていると共に、衝突時に発生する振動波を検出する振動波検出手段と、可動部の駆動開始から所定のタイミングを測定できるタイミング測定手段と、可動部の前進駆動開始時に、前進信号を出力する前進開始タイマ・オンから、可動部が前端部に衝突する寸前に前進信号を停止する前進終了タイマ・オンのタイミング迄の間に振動波検出手段で振動波が検出された場合は、下糸残量有りと判定し、前進終了タイマ・オンのタイミング経過後に振動検出手段で振動波が検出された場合は、下糸残量無しと判定する手段と、を備えた構成とすることにより、同様に前記第１の課題を解決したものである。
【００２１】
請求項３の発明は、上記請求項２の下糸残量検知装置において、上記可動部の前進駆動時に、前進開始タイマ・オンから前進終了タイマ・オン直後迄の間、及び後退駆動時に、後退開始タイマ・オンから後退終了タイマ・オン直後迄の間に、振動波検出手段により振動波が検出されるか否かによって、前進動作及び後退動作がそれぞれ正常か否かを判定する手段を備えた構成とすることにより、前記第２の課題を解決したものである。
【００２２】
【作用】
請求項１又は２の発明においては、下糸残量の検知を、振動波検出手段により振動波を検出したときの検出信号の電圧レベルではなく、振動波が検出された事実と、それがアクチュエータの可動部が前進中に検出されたというタイミングとの組合せで行うことが可能となるので、確実に下糸残量を検知することができる。
【００２３】
又、請求項２の発明において、上記可動部の前進駆動時に、前進開始タイマ・オンから前進終了タイマ・オン直後迄の間、及び後退駆動時に、後退開始タイマ・オンから後退終了タイマ・オン直後迄の間に、振動波検出手段により振動波が検出されるか否かによって、前進動作及び後退動作がそれぞれ正常か否かを判定する手段を備えた場合には、可動部が前進動作時にその終点に達したか否か、又は、後退動作時にその終点に達したか否かを、同様に振動波が検出される信号レベルではなく、検出されたという事実と、そのタイミングで判断するようにしたので、下糸残量と共に前進、後退の動作異常をも確実に、しかも１つの検出回路で検出することができる。
【００２４】
従って、下糸がボビンに固く巻かれているために、検知棒が衝突したときに強い振動波が発生したとしても誤検出することがなくなるため、信頼性を向上することができると共に、コストダウンを図ることが可能となる。
【００２５】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明に係る一実施例の下糸残量検知装置に組込まれている振動検出部と、リニアアクチュエータの駆動制御部の要部を示す回路図である。
【００２７】
本実施例の下糸残量検知装置は、以下に説明するように、図１に示したコンパレータ・ワンショット回路１６を、前記図１２に示した回路の代わりに組込んでいる以外は、基本的なハード構成は前記図８〜図１２を用いて説明した検知装置と実質的に同一である。従って、その図示と、説明は省略する。
【００２８】
本実施例の下糸残量検知装置は、図１に示すように、超音波センサ（振動波検出手段）１５から入力される検出信号のレベルを、例えば１００ｍＶの基準レベルと比較し、その基準レベルを越えている場合には、ワンショット信号を出力するコンパレータ・ワンショット回路１６と、該ワンショット回路１６からの信号入力等に基づいて後述する各種の制御信号を生成するプログラマブルコントローラ（ＣＴＬ）１７と、該コントローラ１７からの制御信号に基づいて制御されるアクチュエータドライバ１８と、該ドライバ１８により制御駆動されるリニアアクチュエータ１９を主要部として備え、上記プログラマブルコントローラ１７にはスタートとリセットを指示するスタートスイッチ２０が取付けられている。
【００２９】
本実施例においては、ＣＴＬ１７のタイマを使ってリニアアクチュエータ１９の駆動と下糸検知動作異常の検出を行うようになっており、これを図２〜図６のタイムチャートを用いて（１）アクチュエータの前進と後退の駆動出力の発生、（２）下糸無しの判定、（３）下糸有りの判定、（４）後退動作異常の判定、（５）前進動作異常の判定のそれぞれに使用される制御信号の生成について説明する。
【００３０】
本実施例の検知装置では、下糸が規定量より少ないときにコイル組立体５が前の壁（ヨーク１０Ａ、前端部）に当たる寸前にアクチュエータドライバ１８に出力される前進信号がオフとなるように設定する。コンパレータの基準電圧は約１００ｍＶと低い設定値とし、下糸の有無に関係なく前進と後退の動作時の振動波を検出できるようにしてある。
【００３１】
まず、スタートスイッチ２０をオンにすると、ＣＴＬ１７の入力リレー００００がオンとなり、プログラムがスタートする。ミシンを起動させて縫い動作を行った後、ＣＴＬ１７に糸切り信号が出力されると、該ＣＴＬ１７の入力リレー０００１がオンとなり、ボビンを収容している釜１４が特定位置で停止すると共に、糸切り動作が実行される。
【００３２】
糸切り動作が終了する（入力リレー０００１がオフになる）と本実施例の検知装置による下糸検知が、図２に示したタイマＴ０００、Ｔ００１、Ｔ００２、Ｔ００３、Ｔ００４、Ｔ００５がこの順に動作し、先ずＴ０００からＴ００１オンまでの間、出力リレー０５００をオンさせて、タイミングｔ１  〜ｔ２  の間だけ前進信号を出力する。又、タイマＴ００２オンからＴ００３オンまでの間、出力リレー０５０１をオンさせてタイミングｔ３  〜ｔ４  の間だけ後退信号を出力する。このように、出力される出力リレー０５００からの信号により、前記図８等に示したコイル組立体（可動部）５が前進駆動され、出力リレー０５０１からの信号により後退駆動される。
【００３３】
図３は、下糸無しのときに生成される信号を示し、コンパレータ・ワンショット回路１６から信号Ｐ１がタイマＴ００１オンからＴ００２オンまでのタイミングｔ２  〜ｔ３  の間に出力されてＣＴＬ１７の入力リレー０００２がこの間にオンになると、ＣＴＬの内部リレー１１００が保持され、その結果出力リレー０５０２がオンとなり下糸無しの信号を出力し、その表示がされる。
【００３４】
図４は、下糸が有るときに生成される信号を示し、コンパレータ・ワンショット回路１６から前進時と後退終了直後にそれぞれパルスが１つずつ出力される。初めのパルスＰ１はタイマＴ０００オンからＴ００１オンまでの間（タイミングｔ１  〜ｔ２  ）に出力され、ＣＴＬ１７の前進チェック用内部リレー１１０２を保持し、２回目のパルスＰ２はタイマＴ００２オン（後退動作開始タイミングｔ３  ）から後退動作終了タイミングｔ４  が過ぎ、所定時間（衝突待ち時間）が経過した後にタイマＴ００４オン（タイミングｔ５  ）するまでの間に出力されて後退チェック用内部リレー１１０３を保持する。このように内部リレー１１０２及び１１０３が保持されると、動作異常信号用内部リレー１１０５は保持されず、同信号の出力リレー０５０３もオンとならずにエラーは出力されない（前進異常の表示はされない）。
【００３５】
図５は、後退動作エラーのときに生成される信号を示し、入力リレー０００２に２回目のパルス（図４に示したＰ３に当たる）がタイマＴ００２オンからＴ００４オンまでの間（タイミングｔ３  〜ｔ５  ）に入力されないと、内部リレー１１０３が保持されず、後退異常信号用内部リレー１１０５が保持状態となり、出力リレー０５０３をオンさせて動作エラー信号を出力し、その表示がされる。
【００３６】
図６は、前進動作エラーのときに生成される信号を示し、入力リレー０００２はパルス信号が入力されないため、内部リレー１１０２及び１１０３等に保持されない。従って内部リレー１１０５が保持状態となり、出力リレー０５０３をオンさせて動作エラー信号を出力する。なお、この場合、図４に示した後退動作終了時のパルスＰ３が出力されることもあるが、図６には省略してある。
【００３７】
図７は、以上詳述した図２〜図６のタイムチャートに示した制御信号により実行される駆動動作と、判定動作とを時間の流れに従ってまとめて示したフローチャートであり、ステップＳ１〜Ｓ９の順に動作が実行され、下糸残量の有無と、前進・後退の動作異常の検出が行われる。
【００３８】
なお、ステップＳ４で行う前進終了直後の振動波の判定は、前進終了タイミングｔ２  より所定時間（図示せず）待って行い、又、ステップＳ８で行う後退終了直後の振動波発生の判定は、図４に示したように後退動作終了後、所定時間経過するタイミングｔ５  まで待つようにしている。
【００３９】
以上詳述した如く、本実施例においては、下糸の有無及びアクチュエータの可動部が動作したか否かの検出を電圧で見るのではなく、時間タイミングで見るようにしたので、下糸の巻きの固さの違いによる誤動作が無くなると共に、コンパレータ・ワンショット回路が１つで済むために、信頼性の向上とコストダウンとを同時に達成することができる。
【００４０】
以上、本発明について具体的に説明したが、本発明は前記実施例に示したものに限られるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００４１】
例えば、超音波センサとしては、前述した圧電素子からなるものが、小型で耐油性に優れているために好ましいが、これに限定されず、縫製の通常作業時に発生する振動波と区別できる、例えば２００〜２５０ＫＨｚを検出できるセンサであれば特に制限されない。
【００４２】
又、検知棒を前進後退動作させるアクチュエータの具体的な構造は、前記実施例に示したものに限定されない。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したとおり、請求項１又は２の発明によれば、検知棒の先端をボビンに巻かれている糸の外周部に衝突させて下糸の残量を検知する場合、常に下糸残量を正確に検知することができる。又、請求項３の発明によれば、リニアアクチュエータの動作異常をも同時に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施例の下糸残量検知装置に組込まれている検知部と駆動制御部の要部を示す回路図
【図２】前進動作、後退動作の駆動信号の生成を説明するタイムチャート
【図３】下糸無しの判定の制御信号の生成を説明するタイムチャート
【図４】下糸有りの判定の制御信号の生成を説明するタイムチャート
【図５】後退動作エラー時の制御信号の生成を説明するタイムチャート
【図６】前進動作エラー時の制御信号の生成を説明するタイムチャート
【図７】実施例による下糸残量検知動作の流れを示すフローチャート
【図８】下糸残量検知装置の概略構成を示す平面図、断面図及び正面図
【図９】下糸残量検知装置を一部破断して示す斜示図
【図１０】下糸残量検知装置と釜内に収容されているボビンケースとの関係を示す概略断面図
【図１１】下糸検知装置に超音波センサが取付けられている様子を示す正面図
【図１２】下糸残量検知装置に組込まれている振動波識別用回路を示す回路図
【図１３】振動波識別用回路で検出された振動波形を示す線図
【符号の説明】
１…検知棒軸受
２Ａ、２Ｂ…永久磁石
３Ａ、３Ｂ…空隙
４…鉄心
５…コイル組立体
５Ａ…コイルボビン
５Ｂ…コイル
６Ａ、６Ｂ…復帰ばね
７…検知棒
８…圧力センサ
９…下部案内棒
１０Ａ、１０Ｂ…ヨーク
１１…下糸
１２…ボビン
１３…取付部材
１４…釜
１５…振動波検出素子（超音波センサ）
１６…コンパレータ・ワンショット回路
１７…プログラマブルコントローラ（ＣＴＬ）
１８…アクチュエータドライバ
１９…リニアアクチュエータ
２０…スタートスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0003585545.tif 000013
【図１３】
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