JP6425512B2 - ミシンの目飛び及び糸切れ検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、布地を通過したミシン針から延出し、釜の剣先ですくわれて下糸をくぐるために釜を通過する上糸を光電センサで検出することで目飛び及び糸切れを検出するミシンの目飛び及び糸切れ検出装置に関する。

ミシンの縫製は、上糸と下糸とが所要に絡んで縫い目を形成することにより行われる。より具体的には、上糸を伴ったミシン針が布地を貫いて布地の下側に突出し次いで上昇に移るが、下死点に達したミシン針が上昇に移るときに上糸がたるんでループが形成される。同時に、ミシン針の上下動に連動して回転する釜が、ミシン針が下死点より若干上昇した位置において、剣先で前記ループになった上糸をすくう。そして該釜が回転し、前記剣先が所定の位置を過ぎた位置で天秤が上昇することによって、ループになった上糸が、釜の剣先から外されて上方に引き上げられる。これにより、ボビンケースから出て布地に達している下糸が上糸と絡み合って縫い目を一つ形成する。

このようにして縫製が行われるが、ミシン針の上下運動と釜の回転のタイミングの不一致や糸のテンション等が関係して、釜の剣先がループをすくわなかったりして、縫い目が一目或いは数目に亘って形成されていない目飛びが発生する場合がある。また、上糸が切れた場合にも、縫い目が形成されない事態が生じる。
このような課題に対し特許文献１に記載のミシンにおける縫い目の目飛び検出方法は、ミシン針の一回の上下運動の間に、釜の剣先ですくわれた上糸がループになって該釜を一回通過し、その際に、前記ループになった上糸の表側糸部分が、該釜に納められているボビンケースの表面を横切るミシンにおいて、この横切る表側糸部分の有無を、反射光により感応する光電検出器によって無接触で検出する。そのために、ボビンケースの表面に向けて光を照射するように（実施例では釜の回転軸線に対して約４５度の角度で）光電検出器が配置される。また、特許文献１に記載の発明にあっては、光電検出器はボビンケースの表面の色との比較で糸の色を判別できる色差光電検出器として構成するのが好ましいとされる。

特開２０００−１９７７８６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明のように、ボビンケースの表面に向けて光を照射する反射式光電センサにより上糸の通過を検出する場合には、次のような問題がある。
まず、ボビンケースの表面に向けて光を照射するので、光電センサによる上糸の検出期間は、釜の回転サイクルに対してごく限られた位相の時であって、釜の回転速度が高回転になるほど時間的に短くなり、上糸の通過があった事を検出できずに通過無しと誤判断するおそれが高まる。
また、特許文献１に記載の目飛び検出方法は、水平釜を有するミシンに適用することが困難である。水平釜に収められるボビンケースの表面の対向範囲（上方範囲）には、針板や針板すべりが存在するため、水平釜に収められるボビンケースの表面に向けて光を照射するように光電センサを配置することが難しい。
さらに、ボビンケースの表面からの反射光及び通過する上糸からの反射光のいずれかが常に光電センサに受光されるので、これらの反射光の比較によって上糸の通過を判別しなければならない。特許文献１では色差によって判別することが挙げられるが、高感度に判別するために安価な汎用のものでなく特別な光電センサの必要性が生じる。

そこで本発明は、布地を通過したミシン針から延出し、釜の剣先ですくわれて下糸をくぐるために釜を通過する上糸を光電センサで検出することで目飛び及び糸切れを検出するミシンの目飛び及び糸切れ検出装置において、水平釜に適用することを容易にし、目飛び及び糸切れの判別精度を向上し、安価に実施可能にすることを課題とする。

請求項１記載の発明は、布地を通過したミシン針から延出し、釜の剣先ですくわれて下糸をくぐるために釜を通過する上糸を光電センサで検出することで目飛び及び糸切れを検出するミシンの目飛び及び糸切れ検出装置において、
前記光電センサの発光部から受光部までの光路が、上糸の通過範囲を通りつつ、前記釜へ回転動力を伝える下軸とは逆側の前記釜の回転軸方向の端面を垂直視して同端面を横断するように設けられ、
前記受光部によって受光された光の受光量に基づき、上糸の通過を判別することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載のミシンの目飛び及び糸切れ検出装置において、前記回転軸と前記ミシン針の中心軸とを含む平面で前記釜の両側を区分したとき、上糸をすくった前記剣先が先に進む側に前記発光部が設置されたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のミシンの目飛び及び糸切れ検出装置において、前記発光部から出射される光の光軸が、前記釜へ回転動力を伝える下軸とは逆側の前記釜の端面に一致していることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のミシンの目飛び及び糸切れ検出装置において、前記釜が水平釜であることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のミシンの目飛び及び糸切れ検出装置において、複数の受光素子から構成され、前記受光素子は水平方向及び上下方向にオフセットして配置されていることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５に記載のミシンの目飛び及び糸切れ検出装置において、前記複数の受光素子が、それぞれ受光量を検出することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、光電センサの発光部から受光部までの光路が、上糸の通過範囲を通りつつ釜の回転軸に対して垂直方向に釜を横断するように設けられるので、釜の剣先にすくわれて移動する上糸の移動方向と光路の横断方向とが近似し、受光部までの光路が上糸に遮られる期間が長くなり、光電センサによる上糸の検出期間を長くとれる。これにより、目飛び及び糸切れの判別精度が向上する。それとともに、水平釜の上端面と針板等との間の狭い隙間に発光部から受光部までの光路を通して光電センサを水平釜に適用することも容易である。
また、受光部までの光路が上糸に遮られたときと、遮られていないときとの受光量の差によって検出するので、光電センサとして安価な汎用の発光素子及び受光素子を適用して十分な判別精度を達成できる。

上糸が釜を通過するときの釜回りの後半区間は上糸が釜からすり抜けるために、前半の上糸が剣先に引かれる区間に対して、上糸のループ部の挙動が不安定である。また、発光ダイオードなどの光に広がりが有る場合、光電センサの発光部から検出対象物までの距離は近い方が、検出対象物による影が大きく受光部での受光量の変化が鮮明で検出しやすい。
請求項２記載の発明によれば、前半の上糸が剣先に引かれる区間において上糸に近接した発光部から光を照射し、安定的かつ鮮明に受光量の変化を検出することができ、目飛び及び糸切れの判別精度を向上することができる。

光電センサの発光部から出射される光の光軸が釜の端面から外側に離れていると、通過する上糸に光が照射される場合にその影が釜に投影されるために、受光部で十分に上糸の通過に起因した受光量の変化を検出できなくなるおそれがあり、反対に、光電センサの発光部から出射される光の光軸が釜に交わる場合には、通過する上糸が釜の影に入って受光部で十分に上糸の通過に起因した受光量の変化を検出できなくなるおそれがある。
請求項３記載の発明によれば、発光部から出射される光の光軸が釜の端面に一致しているので、通過する上糸の影が釜に投影されることも、通過する上糸が釜の影に入ることもなく、受光部で十分に上糸の通過に起因した受光量の変化を検出でき、目飛び及び糸切れの判別精度を向上することができる。

請求項４記載の発明によれば、水平釜を通過する上糸を光電センサで検出し目飛び及び糸切れを検出することができる。

請求項５の発明によれば、光電センサの受光部を複数の受光素子を水平方向及び上下方向にオフセットして配置することによって、安価に広い検出範囲を有した受光部を構成することが可能になる。

請求項６の発明によれば、複数ある受光素子の検出結果に基づき目飛び及び糸切れの判別を最終的に下すことができ、これにより目飛び及び糸切れの判別精度を向上することができる。

本発明の一実施形態に係る目飛び等検出装置が適用されたミシンの水平釜を中心にした部分の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る目飛び等検出装置が適用されたミシンの水平釜を中心にした部分の図であって、図１とは異なる角度から見た斜視図である。 本発明の一実施形態に係る目飛び等検出装置が適用されたミシンの制御系のブロック図である。 本発明の一実施形態に係る目飛び等検出装に含まれる光電センサの出力信号の波形図である。エンコーダーＺ相信号が併記される。 本発明の一実施形態に係る目飛び等検出装置による目飛び等検出処理動作にかかるフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るミシンの釜と光電センサの発光部を模式的に示した平面図(a)及び垂直断面図(b)である。 本発明の一実施形態に係るミシンの釜と光電センサの発光部を模式的に示した垂直断面図であり、発光部の配置の他の例を示す。 本発明の一実施形態に係るミシンの釜と光電センサの発光部を模式的に示した垂直断面図であり、発光部の配置の他の例を示す。 本発明の一実施形態に係る光電センサの受光部を構成する３つの受光素子の配列を示した模式図(a)、その複数の受光素子の並列回路図(b)、及び上側センサエリア、下側センサエリアの組み合わせを示す模式図(c)である。 図９に示した受光部が併設された釜に対して通過する上糸の様々な状態を示した模式図(a)(b)(c)(d)である。 図１０(a)の状態で上糸が通過した時の３つの受光素子の合算値の時間変化を示す模式的波形図(a)、図１０(b)の状態で上糸が通過した時の３つの受光素子の合算値の時間変化を示す模式的波形図(b)、図１０(c)の状態で上糸が通過した時の３つの受光素子の合算値の時間変化を示す模式的波形図(c)、図１０(d)の状態で上糸が通過した時の３つの受光素子の合算値の時間変化を示す模式的波形図(d)である。 図１０(a)の状態で上糸が通過した時の上側２つの受光素子の合算値の時間変化を示す模式的波形図(a1)及び下側２つの受光素子の合算値の時間変化を示す模式的波形図(a2)、図１０(b)の状態で上糸が通過した時の上側２つの受光素子の合算値の時間変化を示す模式的波形図(b1)及び下側２つの受光素子の合算値の時間変化を示す模式的波形図(b2)、図１０(c)の状態で上糸が通過した時の上側２つの受光素子の合算値の時間変化を示す模式的波形図(c1)及び下側２つの受光素子の合算値の時間変化を示す模式的波形図(c2)、図１０(d)の状態で上糸が通過した時の上側２つの受光素子の合算値の時間変化を示す模式的波形図(d1)及び下側２つの受光素子の合算値の時間変化を示す模式的波形図(d2)である。

本発明に係るミシンの目飛び及び糸切れ検出装置（以下「目飛び等検出装置」）につき図面を参照して説明する。
図１，図２に、本発明の一実施形態に係る目飛び等検出装置１０が適用されたミシンの水平釜を中心にした部分の斜視図が示される。図３にブロック図を示す。
図３に示すように目飛び等検出装置１０は、光電センサ１１と、ＣＰＵ基板１２とを備える。ＣＰＵ基板１２は、光電センサ１１及びミシン制御基板２０に接続されている。光電センサ１１は、発光部１３及びその駆動部１４と、受光部１５及びその信号増幅部１６とを有する。

図１及び図２に水平釜１、針孔２、発光部１３及び受光部１５が示される。水平釜１は剣先１ａを有し水平に矢印Ｆ方向に回転する。
ミシン針（図示略）が針孔２に落ち下死点に達した後、上昇する時に生じる上糸のループを剣先１ａがすくい、水平釜１が矢印Ｆ方向に回転していく。水平釜１がさらに回転し、半回転程度回転すると、上昇するミシン針に引かれて上糸が水平釜１からすり抜け、上糸のループが水平釜１を通過する。すなわち、縫製時、上糸は布地を通過したミシン針から延出し、水平釜１の剣先１ａですくわれて下糸をくぐるために水平釜１の上方を通過する。この水平釜１を通過する上糸を光電センサ１１で検出する。

光電センサ１１の発光部１３から受光部１５までの光路Ｌ１は、上糸の通過範囲を通りつつ水平釜１の回転軸Ａ１に対して垂直方向に水平釜１を横断するように設けられている。本実施形態では、水平釜１を採用しているため、水平釜１の上端面１ｂのすぐ上を光路Ｌ１が横断する。水平釜１の回転軸Ａ１とミシン針の中心軸Ａ２とを含む平面で水平釜１の両側を区分したとき、上糸３をすくった剣先１ａが先に進む側Ｆ１に発光部１３が設置されている。受光部１５は、その逆側Ｆ２に設置されている。図中の受光部１５の位置にミラーを設置して発光部１３からの光をＦ１側に反射する場合には、受光部１５を発光部１３と同じ側Ｆ１に設置することができる。

ＣＰＵ基板１２は、受光部１５によって受光された光の受光量に基づき、上糸３の通過を判別する手段として機能する。
ミシン制御基板２０には、エンコーダー２１から本ミシンの上軸（主軸）の位相信号が入力される。ミシン制御基板２０からＣＰＵ基板１２に入力されるエンコーダーＡ相信号３１は、最小単位信号で、本実施形態では上軸回転の１°で１パルスを出力する。ミシン制御基板２０からＣＰＵ基板１２に入力されるエンコーダーＺ相信号３２は、上軸の一回転を一周期とするパルス信号である。上軸の一回転つき水平釜１は二回転し、ミシン針は一往復する。

ＣＰＵ基板１２からの駆動制御信号が光電センサ１１の駆動部１４に入力され、発光部１３が発光駆動される。受光部１５の受光量に応じた光電変換信号が信号増幅部１６で増幅されて出力信号３４とされてＣＰＵ基板１２に入力される。剣先１ａが上糸３をすくい回転する際に上糸３が光電センサ１１の発光部１３から受光部１５までの光路Ｌ１を遮る位相範囲に、又はそれを含む位相範囲に上糸検出範囲が予め設定される。
ＣＰＵ基板１２は、エンコーダーＡ相信号３１及びエンコーダーＺ相信号３２に基づき、上糸検出範囲において光電センサ１１の出力信号３４に上糸３の通過による変化があるか否か判別する。すなわち、上糸３の通過による変化が認められた場合には、上糸３が正常に通過した、つまり、目飛び及び糸切れが無かったと判段し、上糸３の通過による変化が認められずに上糸検出範囲が終了した場合には、目飛び又は糸切れがあったと判断して目飛び等検出信号３３をミシン制御基板２０に出力する。
ＣＰＵ基板１２に接続した外部コンピューター３０によってモニタリングした光電センサ１１の出力信号３４の波形の一部を図４に示す。

さらに図５のフローチャートに沿って目飛び等検出処理動作につき説明する。
まず、ＣＰＵ基板１２は、目飛び等検出処理を開始すると、目飛び等検出フラグをＯＦＦにする（ステップＳ１）。
そしてＣＰＵ基板１２は、光電センサ１１の出力信号３４をＡ/Ｄ変換して光電センサ値として取得する（ステップＳ２）。
次に、ＣＰＵ基板１２は、エンコーダーＡ相信号３１及びエンコーダーＺ相信号３２に基づき上軸角度を算出し、上軸角度が上糸検出範囲にある場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、目飛び等検出フラグをＯＮにする（ステップＳ４）。上糸検出範囲に入る前はステップＳ３でＮＯ、ステップＳ８でＮＯとなってステップＳ２に回帰する。
上糸３が水平釜１を通過する場合に発光部１３と受光部１５の間の光路Ｌ１を上糸３が遮ると、受光部１５に入る光量が変化する。図４に示すように光電センサ１１の出力信号３４が変化している個所３４ａが、上糸３により光路Ｌ１が遮られたことに起因している。このような変化が見られた場合、ＣＰＵ基板１２は、上糸３を検出したと判断する。
ＣＰＵ基板１２は、上糸検出範囲において光電センサ値から上糸３の検出有無を判断し（ステップＳ５）、上糸３が検出された場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、目飛び検出フラグをＯＦＦにする（ステップＳ６）。上糸検出後、上軸角度が上糸検出範囲内のうちは処理をループし（ステップＳ７でＹＥＳ）、上糸検出範囲を過ぎればステップＳ２に回帰し（ステップＳ７でＮＯ）、その後上糸検出範囲に入るまではステップＳ３でＮＯ、ステップＳ８でＮＯとなってステップＳ２に回帰する。
一方、上糸検出範囲において上糸３が検出されず、そのまま上糸検出範囲を過ぎた場合は、ステップＳ４にて目飛び等検出フラグがＯＮになった状態のまま、ステップＳ５でＮＯでステップＳ２に回帰し、ステップＳ３でＮＯとなって、処理はステップＳ８に移行する。
ステップＳ８にて目飛び等検出フラグのＯＮ/ＯＦＦを判断し、ＯＮの場合に目飛び又は糸切れがあったと判断し、ステップＳ９で目飛び等検出信号３３をミシン制御基板２０へ出力する。
なお、ミシン制御基板２０は、目飛び等検出信号３３を受けると、縫製動作の停止制御や、表示装置を介してユーザーに目飛び等が検出されたことを報知する報知制御を行う。

さらに、発光部１３の配置について図６から図８を参照して説明する。
発光部１３に、発光ダイオードなどの発光素子を適用する場合、図６(b)、図７及び図８に示すように照射範囲４０は発光部１３からの距離に応じて円錐状に広がる。
図６(b)に示すように、発光部１３の光軸ＡＬが水平釜１の回転軸Ａ１に対して垂直であり、光軸ＡＬが水平釜１の上端面１ｂより上にある場合、光軸ＡＬより下に上糸３があると、上糸３の影が水平釜１の影部分４１に重なってしまい、受光部１５を水平釜１のＦ２側に設置しても上糸３の通過を検出できない場合がある。
光軸ＡＬが水平釜１の上端面１ｂより下にある場合（光軸ＡＬが釜１に交わる場合）も同様に、水平釜１の影と上糸３の影部分が重なる場合がある。
効率的に糸を検出するために、図７のように水平釜１の回転軸Ａ１に垂直になる光軸ＡＬを水平釜１の上端面１ｂに一致させ、上糸の影４２の全体が水平釜１の影部分４１から分離して投影されるようにし、上糸の影４２が投影される範囲に受光部１５を設置する。図１〜図５に示して説明した上記構成についてはこれに従った光路Ｌ１の配置を採用した。
なお、このように照射範囲が円錐状に広がる光学系であれば、図８に示すように光軸ＡＬを水平釜１の上端面１ｂに合わせずとも、水平釜１の上端面１ｂから見て回転軸Ａ１に対して垂直方向に水平釜１を横断するように設けられた光路を形成することで、これを上糸３の通過を検出するための有効な光路とすれば足りる。すなわち、光軸ＡＬが発光部１３から受光部１５までの最短光路になっていなくてもよい。
また、水平釜１においては、水平釜１へ回転動力を伝える下軸（図示なし）が下側に設置されているので、上端面１ｂは水平釜１における下軸とは逆側の端面である。垂直釜の場合も、下軸とは逆側の端面に対して光軸ＡＬを設置する。

図１及び図２に示した光路Ｌ１を図６(a)にも示した。図６(a)の水平面上において、回転軸Ａ１とミシン針の中心軸Ａ２を結ぶ直線に垂直で回転軸Ａ１を通る直線を基準光路Ｌ０とする。光電センサ１１の発光部１３から受光部１５までの光路Ｌ１は、基準光路Ｌ０を境にミシン針の中心軸Ａ２の反対側に位置している。このように基準光路Ｌ０を基準にミシン針の中心軸Ａ２から離れた位置に光路を設置しても、図４に示したように十分な出力信号３４の変化を得ることができ、目飛び等の判別を行うことができる。
しかし、より判別精度を上げるためには、上糸３の挙動が安定するＦ１側において、できるだけ発光部１３を上糸３に近づけることが好ましい。そのためには、図６(a)に示すように基準光路Ｌ０に平行であり基準光路Ｌ０を基準にミシン針の中心軸Ａ２に近い側にある光路Ｌ２や、光軸ＡＬに対して斜めであり発光部１３を０°を越え９０°未満の範囲に設置できる光路Ｌ３等を採用することで、０°を越え９０°未満の範囲において上糸３にできるだけ近接して発光部１３を設置することが好ましい。
なお、上述したＦ１側には、図６(a)に示すように、回転軸Ａ１を中心（観察点）とし、ミシン針の中心軸Ａ２の位置を０°として釜の回転方向Ｆの下流側に０°から１８０°の方位にある区間（区間Ｆ１）が相当する。また、Ｆ２側には、１８０°から３６０°の方位にある区間（区間Ｆ２）が相当する。

なお、発光部１３に適用する発光素子としては、発光ダイオードのほかレーザーダイオードが挙げられる。

さらに、受光部１５の配置について図９から図１０を参照して説明する。
通常このような受光素子として用いられる半導体素子は、広く広がった光の輝度を計測する用途に使用されるため、受光面積は０．５ｍｍ×０．５ｍｍ程度の小さいサイズとなっている。また、半導体素子の面積が小さいほど、一枚の半導体のウェハから切り出せる半導体素子の枚数が増えるため、半導体素子の面積が小さいほど一枚あたりのコストは下がる事になる。
しかしながら、本発明に使用する受光部１５に使用される半導体素子は、水平釜１の上方を通過する上糸３の位置と、光源である発光部１３の配置の関係上、上下方向に1mm以上の幅を持った半導体素子が必要である。
また、上糸３は水平方向に水平釜１の上方を通過するため、上糸３の影４２も水平方向に投影されることになる。したがって、水平方向に広く半導体素子が存在すれば、投影された上糸３の影４２を検出する検出面積は大きくなる。
検出面積を大きくするためには、半導体素子をマトリクス状に配置する方法が考えられるが、半導体素子は実質的なセンサ部の外側にケースがある構成のため、無駄なスペースが生じる。
そこで、受光部１５として半導体素子を水平方向に並べて配置するとともに、上下方向にオフセットして配置することで、水平方向に投影された上糸３の影４２を検出する範囲を広がるため、面積の小さい半導体素子を使用しながら、上糸３の影４２の検出感度を向上させることができる。例えば図９(a)に示すように、受光部１５として３つの半導体素子１５ａ、１５ｂ、１５ｃを上下方向にオフセットして並べることによって検出範囲を広げることができる。図９(a)に示すように３つの半導体素子１５ａ、１５ｂ、１５ｃが水平方向及び上下方向にオフセットして配置されて回路基板１５Ｋに実装されている。かかるオフセットは、半導体素子の実検出エリア（受光面）がオフセットされていることを条件とする。
また、複数配置した半導体素子は、例えば図９(b)に示すように半導体素子１５ａ、１５ｂ、１５ｃを並列に回路を接続し、各半導体素子が検出した受光量を合算するように接続すればよい。

また、図９(a)，(b)で示した受光部１５の目飛び等検出の精度を上げる方法として、図９(c)に示すように３つの半導体素子のうち、半導体素子１５ａ、１５ｂを上側センサエリア１５ｍと、半導体素子１５ｂ、１５ｃを下側センエリア１５ｎとに分ける方法がある。より詳細には、上側センサエリア１５ｍの合算値として半導体素子１５ａ、１５ｂがそれぞれ検出した受光量を合算し、下側センサエリア１５ｎの合算値として半導体素子１５ｂ、１５ｃがそれぞれ検出した受光量を合算して目飛び等検出を判断する。そして、上側センサエリア１５ｍと下側センサエリア１５ｎの両方で目飛び等検出と判断した時のみ、ミシン制御基板２０は目飛びと判断する。
通常、上糸３は水平釜１の上端面１ｂに沿って通過するが、被縫製物が重なって部分的に厚くなっている段部を縫う際や、縫いピッチを変えた際には、上糸３が余り気味となり 、上糸３が 釜１の上端面１ｂを通過する時に上糸３が暴れて、斜めになる事や浮いてしまう事がある。このような場合に、３つの半導体素子１５ａ、１５ｂ、１５ｃを合算して検出する方法では、上糸３の影４２に起因した受光量の変化が小さくなり、 光電センサ１１が上糸３を検出できず、目飛びや糸切れと誤検出してしまう可能性もある。
図１０(a)は上糸３が釜１の上端面１ｂに沿っている状態、図１０(b)は上糸３が釜１の上方で水平に浮いている状態、図１０(c)は上糸３が斜めになり半導体素子１５ａは３／４開、半導体素子１５ｂは全閉、半導体素子１５ｃは１／２開と検出する状態、図１０(d)は上糸３が斜めになり半導体素子１５ａは全開、半導体素子１５ｂは３／４開、半導体素子１５ｃは全閉と検出する状態を示している。上糸３の影が半導体素子の実検出エリア（受光面）を完全に覆う全閉状態では出力値は１とし、影が半導体素子の実検出エリア（受光面）を全く覆わない全開状態では出力値は０となる。
図１１(a)〜(d)は、半導体素子１５ａ、１５ｂ、１５ｃの各出力を合算する方法の場合の出力値、図１２（a1）（a2）〜（d1）（d2）は半導体素子１５ａ、１５ｂを上側センサエリア１５ｍ、半導体素子１５ｂ、１５ｃを下側センサエリア１５ｎと分け、エリアごとに出力値を合算する方法の場合の出力値を示している。図１１(a)〜(d)と図１２（a1）（a2）〜（d1）（d2）は、それぞれ図１０(a)〜(d)の上糸３の状態に対応している。図１２（a1）（b1）（c1）（d1）は、上側センサエリア１５ｍの出力値を示している。図１２（a2）（b2）（c2）（d2）は、下側センサエリア１５ｎの出力値を示している。
半導体素子１５ａ、１５ｂ、１５ｃの各出力を合算する方法の場合、図１０(a)の状態に対応した図１１(a)の出力値、図１０(b)の状態に対応した図１１(b)の出力値、及び図１０(c)の状態に対応した図１１(c)の出力値では、半導体素子１５ａ、１５ｂ、１５ｃの各出力の合算値が閾値ＴＨを超えないために上糸３の影４２の検出が可能である。しかし、図１０(d)の状態に対応した図１１(d)の出力値では、上糸３の影４２が実検出エリア（受光面）に係る面積が不十分となり、半導体素子１５ａ、１５ｂ、１５ｃの各出力の合算値が閾値ＴＨを超えてしまうため、上糸３が渡っているにも関わらず上糸３の検出が出来ずに目飛びや糸切れと誤検出してしまう。
それに対し、半導体素子１５ａ、１５ｂを上側センサエリア１５ｍ、半導体素子１５ｂ、１５ｃを下側センサエリア１５ｎと分け、エリアごとに出力値を合算する方法の場合、図１２（a1）（a2）〜（d1）（d2）に示すように、図１０(a)〜(d)に示したどの状態においても上糸３の検出が可能である。図１０(d)の状態では、図１２（d2）に示すように下側センサエリア１５ｎの半導体素子１５ｂ、１５ｃの合算値は閾値ＴＨを超えるが、図１２（d1）に示すように上側センサエリア１５ｍの半導体素子１５ａ、１５ｂの合算値が閾値ＴＨを超えないため、ミシン制御基板２０は上糸有りと判断する事ができる。
従って、検出結果を各センサエリアで独立して算出し、どちらかのセンサエリアにて上糸３が存在することを検出できるので、水平釜１を通過する上糸３が暴れた場合でも、受光部１５は受光量の変化を検出することができる。
以上のように、複数の受光素子をオフセットして配置し、位置が異なる複数のエリアで上糸検出を行って、少なくともいずれかのエリアで上糸検出ができた場合に目飛び及び糸切れが無かったと、いずれのエリアでも上糸検出ができなった場合に目飛び又は糸切れがあったとして最終的に目飛び及び糸切れの判別を下すことができ、これにより目飛び及び糸切れの判別精度を向上することができる。

以上の本実施形態の目飛び等検出装置によれば、光電センサ１１の発光部１３から受光部１５までの光路Ｌ１が、上糸３の通過範囲を通りつつ釜１の回転軸Ａ１に対して垂直方向に釜１を横断するように設けられるので、釜１の剣先１ａにすくわれて移動する上糸３の移動方向と光路Ｌ１の横断方向とが近似し、受光部１５までの光路Ｌ１が上糸３に遮られる期間が長くなり、光電センサ１１による上糸３の検出期間を長くとれる。これにより、目飛び及び糸切れの判別精度が向上する。それとともに、水平釜１の上端面１ｂと針板等との間の狭い隙間に発光部１３から受光部１５までの光路Ｌ１を通して光電センサ１１を水平釜１に適用することが容易である。
また、受光部１５までの光路Ｌ１が上糸３に遮られたときと、遮られていないときとの受光量の差によって検出するので、光電センサ１１として安価な汎用の発光素子及び受光素子を適用して十分な判別精度を達成できる。

上糸３が釜１を通過するときの釜回りの後半区間Ｆ２は上糸３が釜１からすり抜けるために、前半の上糸３が剣先１ａに引かれる区間Ｆ１に対して、上糸３のループ部の挙動が不安定である。また、発光ダイオードなどによる光に広がりが有る場合、光電センサ１１の発光部１３から検出対象物（上糸３）までの距離は近い方が、検出対象物による影が大きく受光部１５での受光量の変化が鮮明で検出しやすい。
本実施形態の目飛び等検出装置によれば、上糸３が剣先１ａに引かれる前半の区間Ｆ１において上糸３に近接した発光部１３から光を照射し、安定的かつ鮮明に受光量の変化を検出することができ、目飛び及び糸切れの判別精度を向上することができる。

光電センサ１１の発光部１３から出射される光の光軸ＡＬが釜１の上端面１ｂから上側に離れていると（図６(b)の状態）、通過する上糸３に光が照射される場合にその影が釜１に投影されるために、受光部１５で十分に上糸３の通過に起因した受光量の変化を検出できなくなるおそれがある。また、光電センサ１１の発光部１３から出射される光の光軸ＡＬが上端面１ｂよりも下方で釜と交わる場合には、通過する上糸３が釜１の影に入って受光部１５で十分に上糸３の通過に起因した受光量の変化を検出できなくなるおそれがある。
図７に示す一実施形態の目飛び等検出装置によれば、発光部１３から出射される光の光軸ＡＬが釜１の上端面１ｂに一致しているので、通過する上糸３の影が釜に投影されることも、通過する上糸３が釜１の影に入ることもなく、受光部１５で十分に上糸３の通過に起因した受光量の変化を検出でき、目飛び及び糸切れの判別精度を向上することができる。

また、本実施形態の目飛び等検出装置によれば、水平釜１を通過する上糸３を光電センサ１１で検出し目飛び及び糸切れを検出することができる。
なお、上記実施形態では、ミシン針及び水平釜が一組である構成を示したが、ミシン針及び水平釜を二組備えた２本針本縫ミシンにおいて、本発明の目飛び等検出装置を各水平釜に適用して実施することが可能である。その場合に、いずれの釜に目飛び等が検出されたかを報知する報知制御を行うと、普及作業を効率化することができる。
また、上記実施形態では、水平釜を使用した構成を示したが、本実施形態の目飛び等検出装置は光電センサ１１の発光部１３から受光部１５までの光路が、剣先が設けられた側の回転軸Ａ１方向の上端面を垂直視して同端面を横断するように設ければ良いことから、垂直釜を使用したミシンでも実施可能である。

１ 水平釜
１ａ 剣先
１ｂ 上端面
２ 針孔
３ 上糸
１０ 目飛び等検出装置
１１ 光電センサ
１２ 目飛び等検出装置のＣＰＵ基板
１３ 発光部
１５ 受光部
２０ ミシン制御基板
２１ エンコーダー
Ａ１ 回転軸
Ａ２ ミシン針の中心軸
ＡＬ 光軸
Ｌ０ 基準光路
Ｌ１ 光路
Ｌ２ 光路
Ｌ３ 光路

Claims (6)

1. 布地を通過したミシン針から延出し、釜の剣先ですくわれて下糸をくぐるために釜を通過する上糸を光電センサで検出することで目飛び及び糸切れを検出するミシンの目飛び及び糸切れ検出装置において、
   前記光電センサの発光部から受光部までの光路が、上糸の通過範囲を通りつつ、前記釜へ回転動力を伝える下軸とは逆側の前記釜の回転軸方向の端面を垂直視して同端面を横断するように設けられ、
   前記受光部によって受光された光の受光量に基づき、上糸の通過を判別することを特徴とするミシンの目飛び及び糸切れ検出装置。
2. 前記回転軸と前記ミシン針の中心軸とを含む平面で前記釜の両側を区分したとき、上糸をすくった前記剣先が先に進む側に前記発光部が設置されたことを特徴とする請求項１に記載のミシンの目飛び及び糸切れ検出装置。
3. 前記発光部から出射される光の光軸が、前記釜へ回転動力を伝える下軸とは逆側の前記釜の端面に一致していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のミシンの目飛び及び糸切れ検出装置。
4. 前記釜が水平釜であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のミシンの目飛び及び糸切れ検出装置。
5. 前記受光部が、複数の受光素子から構成され、前記受光素子は水平方向及び上下方向にオフセットして配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のミシンの目飛び及び糸切れ検出装置。
6. 前記複数の受光素子が、それぞれ受光量を検出することを特徴とする請求項５に記載のミシンの目飛び及び糸切れ検出装置。

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