(57)【要約】【課題】本発明の目的は、ミシンの目飛びなどの糸条の走行異常を非接触で精度良く検知することができる装置を提供することにある。【解決手段】走行監視装置１０は、糸条１２に光Ｌを照射する光源１４と、糸条１２に対して光源１４とは反対方向に配置された受光素子１６と、受光素子１６の出力から糸条１２の走行の有無を判定する制御回路１８とを備える。受光素子１６は、光Ｌを光電変換して光電流を出力する。光源１４と受光素子１６の間に糸条１２が走行するため、受光素子１６に糸条１２の影が投影される。糸条１２の影が変化することによって、受光素子１６で光電変換された光電流の値が変化する。【選択図】図１
2011011895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
糸条に光を照射する光源と、
前記光源からの光を受光する受光面を有する受光素子と、
を備え、
前記光源と受光面との間を糸条が走行し、糸条の位置が受光面に対して平行方向に変化した時に、受光素子で光電変換された光電流が変化する糸条の走行監視装置。
【請求項２】
前記受光素子は、受光面の幅が前記平行方向に変化した請求項１の走行監視装置。
【請求項３】
前記光源は、前記平行方向を向いたライン状の光源であり、該平行方向に光量が変化した請求項１の走行監視装置。
【請求項４】
前記光電流の値の変化に対応した第１パルスを生成する手段と、
前記第１パルスの数を計数する手段と、
前記第１パルスの数によって糸条の走行異常を判定する手段と、
を含む請求項１から３の走行監視装置。
【請求項５】
糸条を走行させるための手段の動作に応じて第２パルスを発する手段と、
前記第１パルスおよび第２パルスのタイミングを比較し、糸条を走行させる手段の動作に応じて糸条の走行異常を判定する手段と、
を含む請求項４の走行監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミシン、編み機、ワインダなどの繊維機械の稼働中に糸条の走行を監視する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ミシンの稼働中に糸条の走行を監視することが行われている。衣類などの生産中に起きる目飛びなどを監視することによって、製造歩留まりを改善することができる。走行する糸条の糸長や糸速、糸切れあるいはミシンの目飛びの発生等を監視する場合、糸条をローラに巻きつける方法がよく行われている。この方法では、糸条に連れ回りするローラの回転数を検出することによって、糸条の走行状態を監視する。
【０００３】
糸条をローラに巻きつける方法では、糸条とローラとの間に不規則な滑りや摩擦が発生する。したがって、糸条の走行量に対してローラの回転数が比例的に変化しないため、糸長や糸速、糸切れ、ミシンの目飛び等を正確に監視することは困難である。ローラを回転させるエネルギーを糸条の走行によって得る必要があるため、その分の余計な張力で糸条を引っ張る必要があり、ミシンの目調子が悪くなるという問題点があった。また、ローラには回転摺動部が存在するために、回転摺動部に綿ゴミなどがたまって回転しなくなるという欠点があった。
【０００４】
下記の特許文献１に差動型空間フィルタ素子を使用した巻き取り装置が開示されている。走行する糸条の毛羽の影を差動型空間フィルタ素子上に投影し、空間フィルタ素子で光電変換された光電流を信号処理する。
【０００５】
しかし、特許文献１の装置は糸条の巻き取り長を計測する巻き取り装置であり、糸条の走行を監視する装置ではない。また、差動型空間フィルタ素子上に投影された糸条の毛羽の影を利用するため、毛羽の無い糸条には適用できなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１９４０２４号公報（段落番号００１５、図１など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、ミシンの目飛びなどの糸条の走行異常を非接触で精度良く検知することができる装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の糸条の走行監視装置は、糸条に光を照射する光源と、前記光源からの光を受光する受光面を有する受光素子とを備える。前記光源と受光面との間を糸条が走行し、糸条の位置が受光面に対して平行方向に変化した時に、受光素子で光電変換された光電流が変化する。
【０００９】
糸条が走行するときに、糸条は複数の方向にブレが生じる。糸条が受光面に対して平行方向にブレたときに、受光素子で光電変換された光電流が変化する。
【００１０】
また、前記受光素子は、受光面の幅を前記平行方向に変化させても良い。さらに、前記光源は、前記平行方向を向いたライン状の光源であり、該平行方向に光量を変化させても良い。
【００１１】
走行する糸条が前記受光面に対して、前記平行方向にブレたときに、前期光電流が変化する。前記光電流の変化を検出することによって、糸条の走行を監視することができる。
【００１２】
前記光電流の値の変化に対応した第１パルスを生成する手段と、前記第１パルスの数を計数する手段と、前記第１パルスの数によって糸条の走行異常を判定する手段とを含む。第１パルスの数を計数することによって糸条の走行異常を判定する。
【００１３】
糸条を走行させるための手段の動作に応じて第２パルスを発する手段と、前記第１パルスおよび第２パルスのタイミングを比較し、糸条を走行させる手段の動作に応じて糸条の走行異常を判定する手段とを含む。糸条の走行が繊維機械の動作に同期しているか否かを求めて、糸条の走行異常を判定する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、糸条が走行したときに、糸条にブレが生じ、受光面に対して平行方向に糸条の位置が変化することを利用する。上記平行方向への動きであるため、糸条の毛羽の有無に関係なく走行異常を監視することができる。さらに、上記平行方向に受光素子の受光面の幅や光源の光量を変化させるため、出力された光電流の値の変化が大きくなりやすく、走行異常を判定しやすい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の糸条の走行監視装置の構成を示す図である。
【図２】受光素子を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図であり、（ｃ）は影の移動を示す図である。
【図３】光電流を電流電圧変換した出力と近接スイッチの動作との関係を示す図である。
【図４】第１パルスと第２パルスの関係を示すグラフである。
【図５】受光素子の受光面の幅を変化させた構成を示す図である。
【図６】光源の出射光量を変化させた構成を示す図である。
【図７】ミシンに糸条の走行監視装置を適用した図である。
【図８】複数の受光素子を並べた図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の糸条の走行監視装置について図面を使用して説明する。糸条の走行監視装置は、繊維機械の糸条の走行経路の途中に取り付けられる。繊維機械としてはミシン、編み機、ワインダなどが挙げられる。
【００１７】
図１に示すように、走行監視装置１０は、糸条１２に光Ｌを照射する光源１４と、糸条１２に対して光源１４とは反対方向に配置された受光素子１６と、受光素子１６の出力から糸条１２の走行異常を判定する制御回路１８とを備える。
【００１８】
走行を監視される糸条１２は毛羽１３の有無を問わない。毛羽１３を有する糸条１２は、綿糸などである。毛羽１３の無い糸条１２、すなわちフィラメント糸の例としては、天然糸としては絹糸、化学合成糸としてはナイロン糸やポリエステル糸などが挙げられる。
【００１９】
光源１４は、走行する糸条１２に光Ｌを照射する。光源１４は、発光ダイオードやレーザダイオードなどを使用する。光源１４が発光する光Ｌは、受光素子１６の受光面２０に糸条１２による影の明暗を投影させることができる。糸条１２がない場合、光源１４は受光素子１６の受光面２０の全域に対して均一な光量の光Ｌを照射するようにする。
【００２０】
受光素子１６は、光Ｌを光電変換して光電流を出力する。光源１４と受光素子１６の間に糸条１２が走行するため、受光素子１６に糸条１２の影が投影される。受光面２０に糸条１２の影が投影されるようにする。糸条１２の影の位置や大きさが変化することによって、受光素子１６で光電変換された光電流の値が変化する。糸条１２は繊維機械によって決められた方向に走行するが、走行時に走行方向だけではなく、走行方向に対する垂直方向にもブレを生じながら走行する。本発明は、このブレによって糸条１２の影の位置や大きさが変化し、受光素子１６で光電変換された光電流の値が変化することを利用する。以下、その構成を説明する。
【００２１】
なお、図１に示すように、糸条１２の走行方向をｙ方向とする。ｙ方向に対して垂直方向であり、光Ｌが出射される方向をｚ方向とする。ｚ方向に、光源１４と糸条１２と受光素子１６とが並ぶ。また、ｙ方向およびｚ方向に対する垂直方向をｘ方向とする。受光面２０はｘｙ平面にある。糸条１２のブレにはｘ方向成分とｚ方向成分があり、本発明はｘ方向成分を利用する。
【００２２】
受光素子１６は、図２（ａ）、（ｂ）に示すようなＰＩＮ型のフォトダイオード構造を有している。また、受光素子１６はＰＮ型のフォトダイオード構造でもよい。受光面２０はＰ層であり、受光層であるとともに抵抗層でもある。受光面２０は矩形であり、その両端には一対のアノード電極Ｔ１，Ｔ２を有する。各アノード電極Ｔ１，Ｔ２は受光面２０で光電変換された光電流を出力する出力電極である。また、受光面２０の反対面は、Ｎ型の高抵抗シリコン基板（Ｎ層）であり、カソード電極Ｔ３を有する。
【００２３】
受光面２０に光Ｌが照射されることによって光電流が生じる。本発明では、図２（ｃ）のように糸条１２の影Ｓ１があるため、影Ｓ１のない位置から光電流が生じる。
【００２４】
ここで、受光面２０が、抵抗の値が均一な抵抗層であるとき、受光面２０の中心から距離ＸＡだけ電極Ｔ２の方向に移動した位置にスポット光Ｌが照射されたとする。このとき、第１アノード電極Ｔ１で出力される光電流をＩｘ１、第２アノード電極Ｔ２で出力される光電流をＩｘ２、全電流をＩｏ（Ｉｘ１とＩｘ２の和）、受光面２０の長さをＬｘとする。この場合、以下の数式１、２の関係が成り立つ。
【００２５】
【数１】
2011011895.tif 000003
【数２】
2011011895.tif 000004
【００２６】
数式１、２より、受光面２０に光Ｌが照射されると、照射位置に応じて全電流Ｉｏが分割されて、各電極Ｔ１，Ｔ２から光電流が出力される。また、複数の箇所で光電流が生じた場合、光電流は合成される。本発明の場合、糸条１２の影Ｓ１以外の箇所から光電流が生じる。
【００２７】
糸条１２が走行することによってブレが生じ、ブレの成分には受光面２０に対する平行成分であるｘ方向成分が含まれる。例えば影Ｓ１が図２（ｃ）のように移動して、Ｉｘ１とＩｘ２が変化する。Ｉｘ１とＩｘ２の差分を取ることによって、糸条１２がｘ方向にブレながら走行する状態を監視することができる。
【００２８】
光電流の差分を取るために、オペアンプや抵抗などを使用した差動回路２２を使用する。差動回路２２では、前記アノード電極Ｔ１、Ｔ２から出力された光電流を電流電圧変換した後、両電圧の差動をとって差動信号が出力される。
【００２９】
制御回路１８は、アンプ回路と判定回路とからなる。アンプ回路は差動回路で出力された差動信号を第１パルスに変換する回路で、オペアンプや抵抗、コンデンサなどの回路素子から構成される。判定回路は第１パルスの有無によって糸条１２の走行異常を判定する回路で、シーケンサやマイコン等で構成される。具体的には、アンプ回路で差動信号をバンドパスフィルタに通して波形整形し、さらに増幅して予め記憶しておいた閾値以上の波形を第１パルスに変換する。判定回路では、第１パルスの数を計数する。所定時間に所定数の第１パルスがあれば糸条１２が走行していると判定し、無ければ糸条１２が走行していないと判定する。所定時間内に所定数の第１パルスがあるか否かで、簡単に糸条１２の走行異常を判定することができる。
【００３０】
糸条１２が走行していないと判定されれば、制御回路１８から警報装置に信号を送り、警報を発するようにしても良い。また、制御回路１８から繊維機械の動作を制御するシーケンサに信号を送り、繊維機械の動作を停止させるようにしても良い。
【００３１】
繊維機械の糸条１２を走行させる手段に近接スイッチ２４などを取り付ける。例えば、一定のタイミングで動作するミシン針の柄やその柄を動かす機構に近接スイッチ２４を取り付ける。近接スイッチ２４はミシン針の柄などの動作に応じてオン・オフの信号を発する。
【００３２】
例えば、糸条１２が繊維機械の動作に応じて走行している場合、近接スイッチ２４のオン・オフのタイミングと差動回路２２の出力との関係は、図３の様に同じような繰り返しとなる。このことを利用すれば、制御回路１８は、近接スイッチ２４のオン・オフによって生成された第２パルスと受光素子１６の光電流によって生成された第１パルスとのタイミングを比較し、糸条１２を走行させるための手段の動作に応じて糸条１２が走行しているか否かを判定することができる。図４に示すように、第１パルスと第２パルスのタイミングを判定するだけで、糸条１２の走行と繊維機械の動作とが一致しているか否かを判定することができる。
【００３３】
ミシン針の柄を動かす機構の動作に対して一定の遅れで糸条１２が走行する場合もある。そのような場合でも、近接スイッチ２４のオン・オフによる第２パルスが生成されれば、受光素子１６の出力による第１パルスのパルス列が生成される。制御回路１８は、第２パルスと第１パルスのパルス列のタイミングのズレを考慮して判定する。
【００３４】
以上のように、本発明は糸条１２が走行したときのブレを利用して糸条１２の走行を監視している。糸条１２の毛羽１３の有無に関係なく、糸条１２が走行時にｘ方向にブレることによって走行状態を監視できる。糸条１２の走行方向に対して垂直方向に光電流が変化することによって、糸条１２の走行を確実に監視できる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態を上述したが本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。図５に示すように、受光素子１６ｂの受光面２０ｂの面積を変化させた監視装置１０ｂであっても良い。面積は、ｘ方向に受光面２０の幅が変化するようにする。図５では、第１電極Ｔ１に近づけば受光面２０の幅が広くなる。受光面２０の幅を変化させることによって、各電極Ｔ１、Ｔ２から出力される光電流の差が大きくなり、差動信号の値を大きくすることができる。
【００３６】
また、図６に示すように、受光素子１６の受光面２０の幅一定にし、光源１４ｂの出射光量がｘ方向に変化させた監視装置１０ｃであっても良い。光源１４ｂはライン状の形状である。光源１４ｂの長手方向は、ｘ方向になるようにする。例えば、第１電極Ｔ１側に近づけば出射光量を小さくする。出射光量を変化させるために、出射光量の異なる発光ダイオードをライン状に並べたり、光源１４ｂの出射側に減光フィルムを配置して光量を調節しても良い。出射光量を変化させることによって、受光位置によって生じる光電流の値の変化を大きくできる。
【００３７】
糸条１２のブレのｘ方向成分を利用することを説明したが、ｚ方向へのブレであっても、受光面２０における糸条１２の影がｘ方向にボケて、光電流が変化する場合がある。したがって、ｚ方向に糸条１２が変化しても、糸条１２の走行を監視することができる。
【００３８】
図７に示すように、ミシン３０などであれば、針糸１２ａを有する。そのような場合、針糸１２ａに対して上記の光源１４、受光素子１６、制御回路１８を備えた監視装置１０を備えても良い。
【００３９】
針糸１２ａに限定されず下糸に監視装置１０を備えても良い。また、針糸１２ａと下糸の両方に監視装置１０を設けても良い。
【００４０】
図８に示すように、糸条１２の走行方向に受光素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃを並べても良い。複数の受光素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃの光電流から第１パルスを生成し、糸条１２の走行状態の監視を確実におこなえるようにする。差動回路２２が差動信号を生成する際、複数の受光素子１６ａ，１６ｂ，１６ｃの各電極Ｔ１、Ｔ２から出力された光電流の平均値または合計値を用いる。
【００４１】
糸条１２は複数の短繊維がより合わさったものではなく、毛羽が無く表面に凹凸がある長繊維であっても良い。
【００４２】
以上の説明では、差動回路２２によって、各アノード電極Ｔ１，Ｔ２の光電流の差分を取り、制御回路１８に入力したが、一方のアノード電極Ｔ１，Ｔ２の光電流のみを使用してもよい。糸条１２のブレによって、アノード電極Ｔ１，Ｔ２のどちらかひとつだけであっても光電流が変化するので、それを利用する。
【００４３】
近接スイッチ２４は、糸条１２を走行させる繊維機械の動作に応じて電気信号を発するのであれば、他の非接触センサを使用しても良い。
【００４４】
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【符号の説明】
【００４５】
１０：走行監視装置
１２：糸条
１３：毛羽
１４：光源
１６：受光素子
１８：制御回路
２０：受光面
２２：差動回路
２４：近接スイッチ
３０：ミシン
【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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