JP4915118B2 - ミシン - Google Patents

Description

本発明は、縫針の近くをイメージセンサで撮像した画像データにより、縫針の近くに接近する指等の移動体を検知して、移動体の接近状態に応じて所定の安全動作を行うようにしたものに関する。

従来、ミシンによる縫製作業中に、上下動する縫針に作業者の指等が接近しないように安全カバーを設置したり、縫針に指等が接近した場合には、この接近を光学的に検知して何らかの安全動作を行うように、種々提案されている。

例えば、特許文献１に記載のミシンの付属品は、回動可能に押え棒の下端部に連結されるアーム部と、このアーム部の前端部に一体形成された保護板部と、この保護板部の開口窓に装着されたレンズを有する安全カバーを押え棒の下端部に取付け、針棒の前面側を保護板部で覆う使用位置と、押え棒の回りに回動させて保護板部を後方へ退避させた退避位置とに切換え可能に構成してある。

一方、特許文献２に記載のミシンの布押え装置は、布押え足の上側をカバーする押えホルダの上面に、縫針の上下往復動領域を囲むように２つの受光部を上向きに配置し、それに対峙する上側に、２つの投光部を下向きに配置した２組の光センサを設け、夫々の投光部から投射された光が異物で遮断されたことを受光部で検知すると、制御装置は針振り・針釈放用パルスモータを作動させて、針棒釈放機構を駆動して、針棒の上下動を遮断するようにしてある。

特開平１１−２６７３８８号公報（第４〜５頁、図２） 特開２００２−３０６８７８号公報（第５頁、図２）

特許文献１に記載のミシンの付属品においては、安全カバーを着脱するに際して、押え足を押え棒から取り外す必要があり、安全カバーの着脱操作が煩雑であり、その為の作業時間と労力が必要になること、針穴への糸通し時、針交換時や押え足の交換時に、安全カバーを退避位置に回動させたとしても、これらの作業に邪魔になり、作業性が悪い等の問題がある。

一方、特許文献２に記載のミシン及びミシンの布押え装置においては、縫針の上下往復動領域に作業者の指等の異物が受光部への光を遮断した場合に、異物を検知するので、異物を検知する検知範囲が非常に狭いという問題がある。そこで、この検知範囲を拡大させる為には、多数組の光センサを設ける必要があり、コスト的にも、設置スペース的にも不利になる。

本発明の目的は、撮像手段により縫針の近くを広範囲に撮像した画像データに基づいて、縫針の近くに接近する指等の移動体を検知して、作業者に対する安全性を確保できるようにすることである。

請求項１のミシンは、下端に縫針を装着した針棒と、この針棒をミシンモータでミシン主軸を介して上下駆動する針棒上下駆動機構とを備え、更に、少なくとも、縫針と、縫製に供する加工布と、前記加工布を押える押え足と、前記押え足を装着する押え棒と、を含む前記針棒の近傍を撮像範囲として撮像する撮像手段と、撮像手段から受ける画像データに基づいて縫針を検知すると共に、前記撮像範囲内に作業者の手指又は作業者が使用する物品が進入して前記撮像手段により撮像されたとき、前記撮像手段から受ける画像データに基づいて不規則に移動する作業者の手指又は作業者が使用する物品を移動体として検知し、検知された前記縫針と前記移動体間の距離を演算する距離演算手段と、距離演算手段で演算された距離が所定距離以下であることを判断する判断手段と、判断手段の判断結果に基づいて所定の安全動作を行うようにミシンを制御する制御手段とを備えたものである。

縫製中に、指等の移動体が縫針の近くに接近すると、縫針とその縫針の近くに接近する移動体とが撮像手段で撮像されるので、この撮像手段から受ける画像データに基づいて、縫針と移動体間の距離が演算され、この演算された距離が所定距離以下の場合には、制御手段により所定の安全動作が実行される。

請求項２のミシンは、下端に縫針を装着した針棒と、この針棒をミシンモータでミシン主軸を介して上下駆動する針棒上下駆動機構とを備え、更に、少なくとも、縫針と、縫製に供する加工布と、前記加工布を押える押え足と、前記押え足を装着する押え棒と、を含む前記針棒の近傍を撮像範囲として撮像する撮像手段と、撮像手段から受ける画像データに基づいて縫針を検知すると共に、前記撮像範囲内に作業者の手指又は作業者が使用する物品が進入して前記撮像手段により撮像されたとき、前記撮像手段から受ける画像データに基づいて不規則に移動する作業者の手指又は作業者が使用する物品を移動体として検知し、検知された前記移動体が前記縫針の上下動移動軌跡に入るまでの時間を演算する時間演算手段と、時間演算手段で演算された時間が所定時間以下であることを判断する判断手段と、判断手段の判断結果に基づいて所定の安全動作を行うようにミシンを制御する制御手段とを備えたものである。

縫製中に、指等の移動体が縫針の近くに接近すると、縫針とその縫針の近くに接近する移動体とが撮像手段で撮像されるので、この撮像手段から受ける画像データに基づいて、移動体が縫針の上下動移動軌跡に入るまでの時間が演算され、この演算された時間が所定時間以下の場合には、制御手段により所定の安全動作が実行される。

請求項３のミシンは、請求項１又は２において、前記制御手段は、ミシンモータを所定速度以下に減速させるか又は停止させるように制御するものである。

請求項４のミシンは、請求項１又は２において、前記ミシンは針棒のミシン主軸との連動を遮断する針棒釈放機構を有し、制御手段は、針棒釈放機構を釈放動作させて針棒の上下動を停止させるものである。

請求項５のミシンは、請求項１〜４の何れかにおいて、警告を報知可能な報知手段を有し、制御手段は警告を報知するように報知手段を制御するものである。

請求項６のミシンは、請求項１において、前記所定距離は段階的に設定されており、制御手段は所定距離のレベルに応じた所定の安全動作を行うようにミシンを制御するものである。

請求項７のミシンは、請求項２において、前記所定時間は段階的に設定されており、制御手段は所定時間のレベルに応じた所定の安全動作を行うようにミシンを制御するものである。

請求項１の発明によれば、下端に縫針を装着した針棒と、この針棒をミシンモータでミシン主軸を介して上下駆動する針棒上下駆動機構とを備え、更に、撮像手段と、距離演算手段と、判断手段と、制御手段とを備えたので、縫製中に、作業者の指等の移動体が縫針の近くに接近すると、この接近した距離が所定距離以下の場合には、例えば、縫製速度が減速されたり、縫製処理が停止される等、何らかの安全動作が実行される為、作業者が、例え、誤って指を縫針に近づけた場合でも、作業者の安全性を確実に確保することができる。

しかも、１つの撮像手段により、縫針の近くを広範囲に撮像することができるので、移動体の検知範囲が拡大され、作業者の安全性を格段に高めることができる。更に、１つの撮像手段を設けるだけなので、コスト的にも設置スペース的にも有利になる。

請求項２の発明によれば、下端に縫針を装着した針棒と、この針棒をミシンモータでミシン主軸を介して上下駆動する針棒上下駆動機構とを備え、更に、撮像手段と、時間演算手段と、判断手段と、制御手段とを備えたので、縫製中に、作業者が誤って指を縫針に近づけた場合に、作業者の指等の移動体が縫針の上下動移動軌跡に入るまでの時間が所定時間以下の場合には、例えば、縫製速度が減速されたり、縫製処理が停止される等、何らかの安全動作が実行される為、作業者の安全性を確実に確保することができる。

しかも、１つの撮像手段により、縫針の近くを広範囲に撮像することができるので、移動体の検知範囲が拡大され、作業者の安全性を格段に高めることができる。更に、１つの撮像手段を設けるだけなので、コスト的にも設置スペース的にも有利になる。

請求項３の発明によれば、前記制御手段は、ミシンモータを所定速度以下に減速させるか又は停止させるように制御するので、移動体の接近状態に応じて、つまり縫針と移動体間の距離が遠い状態では、ミシンモータの駆動を直ぐにでも停止可能にミシンモータを減速した状態で縫製を続行できるとともに、移動体が縫針に非常に接近した状態になると、ミシンモータを緊急停止させて、移動体の安全性を高めることができる。その他請求項１又は２と同様の効果を奏する。

請求項４の発明によれば、前記ミシンは針棒のミシン主軸との連動を遮断する針棒釈放機構を有し、制御手段は、針棒釈放機構を釈放動作させて針棒の上下動を停止させるので、ミシンモータが惰性で回転している場合でも、針棒の上下動が直ぐに停止される為、移動体が縫針に非常に接近した場合でも、移動体の安全性をより高めることができる。その他請求項１又は２と同様の効果を奏する。

請求項５の発明によれば、警告を報知可能な報知手段を有し、制御手段は警告を報知するように報知手段を制御するので、作業者はこの報知により移動体が縫針に接近したことを認識することができ、直ぐにこの危険な状態を迅速に回避させることができる。その他請求項１〜４の何れかと同様の効果を奏する。

請求項６の発明によれば、前記所定距離は段階的に設定されており、制御手段は所定距離のレベルに応じた所定の安全動作を行うようにミシンを制御するので、移動体の縫針近くへの接近状態に応じて、安全動作の実行と縫製作業の実行の両立を図ることができる。即ち、縫針と移動体間の距離が、ある程度遠い場合には、安全動作を行う準備をしながら縫製処理を主として実行できる一方、縫針と移動体間の距離が非常に近い場合には、縫製処理を犠牲にして、安全動作を優先させることができる。その他請求項１と同様の効果を奏する。

請求項７の発明によれば、前記所定時間は段階的に設定されており、制御手段は所定時間のレベルに応じた所定の安全動作を行うようにミシンを制御するので、移動体の縫針近くへの到達時間に応じて、安全動作の実行と縫製作業の実行の両立を図ることができる。即ち、縫針近くへの到達時間が、ある程度長い場合には、安全動作を行う準備をしながら縫製処理を主として実行できる一方、縫針近くへの到達時間が非常に短い場合には、縫製処理を犠牲にして、安全動作を優先させることができる。その他請求項２と同様の効果を奏する。

本実施例のミシンは、イメージセンサで、縫針とこの縫針の近くに接近する移動体とを撮像し、撮像された画像データに基づいて、縫針と移動体間の距離が所定距離以下の場合に、所定の安全動作を行うようにしてある。

本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本縫いミシンＭは、別体の刺繍装置１２（図２参照）を装着することで刺繍縫い可能であり、刺繍装置１２を着脱可能に装着するフリーアーム部（図示略）を有するベッド部１と、ベッド部１の右端部から立設された脚柱部２と、脚柱部２の上端からベッド部１に対向するように左方へ延びるアーム部３を有する。そこで、刺繍装置１２が取外された本縫いミシンＭを図１に示し、刺繍装置１２が装着された刺繍縫い可能な本縫いミシンＭを図２に示す。

ベッド部１には、送り歯（図示略）を上下動させる送り歯上下動機構（図示略）及び送り歯を前後動させる送り歯前後動機構（図示略）とを有する布送り機構と、下糸ボビン（図示略）を収容し縫針６と協働する糸輪捕捉器（例えば、水平釜）（図示略）と、上糸と下糸とを切断する糸切断機構（図示略）等が設けられている。

アーム部３の前面に縫製の開始及び停止を指令する起動停止スイッチ７が設けられている。脚柱部２の前面にカラーの液晶ディスプレイ（これが報知手段に相当する）８が設けられ、この液晶ディスプレイ８には、種々の通常模様の縫目模様、各種の機能名や模様名や種々のメッセージ等が表示される。尚、この液晶ディスプレイ８の前面に透明電極からなるタッチキー（図示略）が設けられ、そのタッチキーを適宜操作することにより、縫製に供する模様の選択操作や実行させる機能の選択操作が可能になっているが、ここではその詳細な説明を省略する。

ところで、図１に示すように、ベッド部１の上面に載置される加工布に対しほぼ上方から撮像するように、頭部４の下面部位のうち、針棒５よりも前側に、カラーのイメージセンサ（これが撮像手段に相当する）９が下向きに配設されている。このイメージセンサ９は、ＣＣＤ型の撮像素子で構成されている。

そこで、縫製に供する加工布がベッド部１の上面に載置されると、図１０に示すように、この加工布だけでなく、針棒５の下端に装着された縫針６及び押え棒１０の下端に装着された押え足１１と、縫針６の近くに接近する移動体７３がほぼ矩形状の撮像範囲において、イメージセンサ９により撮像できるようになっている。

図３に示すように、本縫いミシンＭの頭部４には、針棒５を上下に駆動する針棒上下駆動機構１５と、針棒５を布送り方向と直交する左右方向に揺動させる針棒揺動機構（図示略）と、針棒５の上下駆動を遮断する針棒釈放機構３０（図４参照）と、糸駒（図示略）から針棒５の下端に装着された縫針６に至る上糸経路中の上糸に張力を付与する糸調子機構（図示略）とが設けられ、これら針棒揺動機構と針棒釈放機構３０とが共通の１つの駆動モータ４０の駆動力で駆動されるように構成されている。

先ず、針棒上下駆動機構１５について、図３〜図５に基づいて説明する。
前記ミシン頭部４の略中央部には上下方向向きの針棒台１６が配置され、この針棒台１６はその上端部において枢支ピン１７により、フレームＦに揺動可能に枢着されている。この針棒台１６には針棒５が上下動可能に支持され、その下端部に縫針６が着脱可能に装着されている。

一方、図示外のミシンモータ５６（図７参照）で回転駆動されるミシン主軸１８の先端部に天秤クランク１９が固着され、この天秤クランク１９の一端部に針棒クランクロッド２０の上端部が回動可能に連結され、針棒５はこの針棒クランクロッド２０の下端部に連結された針棒抱き２１と連結機構２２とを介して上下動するように連結されている。

この連結機構２２について簡単に説明すると、針棒抱き２１は針棒５に摺動可能に支持され、針棒５に固着した固定部材２３に上下向きの揺動部材２４の上端部が回動可能に枢支されている。この揺動部材２４の下端部の係合凸部２４ａが針棒抱き２１の係合凹部２１ａに係合するように、巻きバネ２５で弾性付勢されている。

即ち、ミシンモータ５６でミシン主軸１８が回転されると、天秤クランク１９と針棒クランクロッド２０とを介して針棒抱き２１が上下動するときに、連結機構２２を介して針棒５が上下に往復駆動される。

次に、針棒５のミシン主軸１８との連動を遮断する針棒釈放機構３０について説明する。
図４，図５に示すように、針棒台１６の左側の略下半部分には、上下方向向きの回動軸３１が固定され、この回動軸３１には針棒台１６の略左半分で且つ略下半部分に対応する大きさを有する板状の作動板３３と駆動レバー３４とを一体形成した遮断板３２が回動可能に枢支されている。

駆動レバー３４の先端部には係合ピン３５が固着され、この係合ピン３５が後述する第１カム部材４４の遮断用カム４４ｂに後方から当接可能になっている。また、その遮断板３２はコイルバネ３６のバネ力により平面視にて反時計回りに付勢され、作動板３３は前記揺動部材２４の係合突出部２４ｂに後方から係合可能になっている。

即ち、第１カム部材４４が時計回りに回転され、係合ピン３５が遮断用カム４４ｂで後方に移動されるときに遮断板３２が平面視にて時計回りに回動されるので、作動板３３に係合する係合突出部２４ｂを介して揺動部材２４の係合凸部２４ａが針棒抱き２１の係合凹部２１ａから離脱して、針棒５の上下駆動が遮断される。

その結果、針棒５は、針棒台１６に取付けたバネ受け板３７に引っ掛けられた引っ張りコイルバネ３８のバネ力により、その最上位置に摺動して保持される。ところで、針棒５の上下駆動が遮断された後に、遮断板３２が図４、図５に示す待機位置に復帰しているときに、針棒抱き２１が上昇してくることにより、係合凸部２４ａは針棒抱き２１の傾斜案内面２１ｂを経て係合凹部２１ａに自動的に係合、針棒５はミシン主軸１８との連動動作が復帰され、上下駆動されるようになっている。

ところで、頭部４の高さ方向中段部に、ステッピングモータからなる駆動モータ４０が配設され、この駆動モータ４０の駆動軸に駆動ギヤ４１が固着されている。図６に示すように、この駆動軸の下側に前後方向向きの第１枢支軸４２の後端部が補助フレーム４３に固着され、この第１枢支軸４２に第１カム部材４４が回転自在に枢支されている。そして、この第１カム部材４４には、偏心状の揺動用カム４４ａと、後方突出状の遮断用カム４４ｂとが形成されている。

そこで、この本縫いミシンＭに電源が投入された直後には、初期化の為に駆動モータ４０が駆動されて初期状態が設定された後、この状態で縫製処理が実行されたときには、針棒５は上下駆動されるとともに、揺動幅に応じて駆動モータ４０が駆動されて揺動駆動され、最適な張力が付与された上糸により加工布に縫目が形成される。

そして、駆動モータ４０の駆動により、第１カム部材４４が所定の位相角に到達して遮断期間を経たときには、係合ピン３５が遮断用カム４４ｂで後方に移動されて遮断板３２が平面視にて時計回りに回動され、揺動部材２４の係合凸部２４ａが針棒抱き２１の係合凹部２１ａから離脱して針棒５のミシン主軸１８との連動が遮断され、針棒５が引っ張りコイルバネ３８により、その最上位置に摺動して保持される。

ここで、図２に示すように、前述した刺繍装置１２は、その本体フレーム１２ａと、加工布を着脱自在に装着する刺繍枠１３と、刺繍枠１３をＹ方向（前後方向）へ駆動するＹ方向駆動機構（図示略）を内蔵したＹ方向駆動部１４と、このＹ方向駆動部１４をＸ方向（左右方向）へ駆動する本体フレーム１２ａ内に収容されたＸ方向駆動機構（図示略）とを備えている。

ここで、Ｙ方向駆動部１４にキャリッジ（図示略）が設けられ、刺繍枠１３は連結部を介してキャリッジに着脱可能に装着されている。それ故、Ｘ方向駆動機構はＸ軸駆動モータ６０による駆動を介してキャリッジを含むＹ方向駆動機構をＸ方向に移動し、Ｙ方向駆動機構はＹ軸駆動モータ６１による駆動を介してキャリッジをＹ方向に移動する。

刺繍装置１２がフリーアーム部に装着されると、Ｘ，Ｙ軸駆動モータ６０，６１が本縫いミシンＭの制御装置５０に電気的に接続される。そこで、刺繍枠１３をキャリッジに連結すると、制御装置５０によりＸ，Ｙ軸駆動モータ６０，６１が夫々駆動制御され、加工布をセットした刺繍枠１３がＸ方向とＹ方向とに夫々独立に移動駆動され、加工布に刺繍模様が形成される。

次に、本縫いミシンＭの制御系について説明する。
図７に示すように、制御装置５０は、ＣＰＵ５１とＲＯＭ５２とＲＡＭ５３及び電気的に書換え可能な不揮発性のフラッシュメモリ（Ｆ／Ｍ）５４とを含むコンピュータから構成されている。

この制御装置５０には、起動停止スイッチ７と、ミシン主軸１８の回転位置を検出するタイミング信号発生器５５と、イメージセンサ９と、ミシンモータ５６の為の駆動回路６２と、駆動モータ４０の為の駆動回路６３と、針棒揺動機構を駆動させる針振りモータ５７の為の駆動回路６４と、糸切断機構を駆動させる糸切りモータ５８の為の駆動回路６５と、液晶ディスプレイ８の為の表示駆動回路６６と、警告ブザー（これが報知手段に相当する）５９の為の駆動回路６７と、２つの駆動回路６８，６９とが夫々接続されている。但し、刺繍装置１２が本縫いミシンＭに装着された場合に、駆動回路６８にＸ軸駆動モータ６０が接続され、駆動回路６９にＹ軸駆動モータ６１が接続される。

前記ＲＯＭ５２には、種々の通常模様や刺繍模様を縫製する縫製制御プログラムや表示制御の一般的な制御プログラムに加えて、後述する本願特有の安全確認制御の制御プログラム等が予め格納されている。ＲＡＭ５３には、各種の制御を実行するに際して必要なメモリ類（フラグやポインタやカウンタ等のメモリ、レジスタやバッファ等）が必要に応じて設けられている。

次に、本縫いミシンＭの制御装置５０により実行される安全確認制御について、図８−１，図８−２のフローチャートに基づいて説明する。但し、図中符号Ｓｉ（ｉ＝１１、１２、１３・・・）は各ステップである。

本縫いミシンＭに電源が投入されるとこの制御が開始され、先ず、イメージセンサ９により、縫針６のやや後方から前側において、矩形状の撮像範囲で加工布の一部と、押え足１１と、縫針６の一部と、移動体７３とが撮像される（Ｓ１１）。起動停止スイッチ７が起動操作されない場合には（Ｓ１２：Ｎｏ）、Ｓ１１とＳ１２が繰返して実行される。起動停止スイッチ７が起動操作された場合には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、縫製が開始される直前の画像データがフラッシュメモリ５４に記憶される（Ｓ１３）。或いは、この画像データはフラッシュメモリ５４ではなくＲＡＭ５３に記憶されるようにしてもよい。

次に、ミシンモータ５６が駆動されて、縫製処理が実行される（Ｓ１４）。次に、起動停止スイッチ７が停止操作されない場合には（Ｓ１５：Ｎｏ）、縫製処理が実行中に、イメージセンサ９による撮像処理が実行され（Ｓ１６）、撮像された画像データに基づいて移動体７３を検知する検知処理が実行される（Ｓ１７）。この移動体検知処理においては、縫製開始直前に撮像された、何れの移動体７３が撮像されていない画像データと、縫製開始後にＳ１６において撮像された画像データとを照合することにより、移動体７３の有無が検知される。

即ち、この移動体検知処理においては、周知のように、先ず、撮像されている押え足１１や押え棒１０、縫針６等のミシン側の物体と、これ以外の移動体７３を識別可能にできる「しきい値」により２値化処理され、ノイズ除去処理等が施されてから、最終的に、押え足１１、押え棒１０、縫針６と、移動体７３を夫々求める輪郭線抽出処理が実行され、イメージセンサ９から受ける画像データに基づいて縫針６を検知すると共に、撮像範囲内に移動体７３の有無が検知される。

そこで、縫製開始直前の画像データに含まれる物体で、縫針６のように規則正しく上下動するもの、布送り動作に伴って規則正しく縫製方向に移動する加工布については移動体７３の対象から外される。撮像範囲内に移動体７３が進入してイメージセンサ９により撮像されたとき、イメージセンサ９から受ける画像データに基づいて作業者の指や手、更には、作業者が使用するハサミ等の種々の物品の動きは、規則性が無いので、これらの物品は縫針６と衝突すると危険性が高い移動体７３として検知される。ここで、縫針６の加工布上における針落ち位置Ｎについては、画像データにおいて所定位置に決められている。

次に、移動体７３が検知されない場合には（Ｓ１８：Ｎｏ）、Ｓ１５以降が繰返して実行される。しかし、縫針６と衝突すると危険性が高い移動体７３が検知された場合には（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、縫針６と移動体７３間の水平方向における接近距離Ｄが演算される（Ｓ１９）。次に、縫製開始に際して、刺繍装置１２が装着されておらず、しかも通常模様が選択されているので、刺繍モードでない場合に（Ｓ２１：Ｎｏ）、Ｓ３０において、接近距離Ｄが段階的に判定され、この接近距離Ｄのレベルに応じて所定の安全動作が実行される（Ｓ３１〜Ｓ３８）。

即ち、この接近距離Ｄが、Ｄ＞５０ｍｍの場合、つまり移動体７３が縫針６と干渉する危険性がない場合には（Ｓ３０）、Ｓ１５以降が繰返して実行される。接近距離Ｄが、５０ｍｍ≧Ｄ＞３０ｍｍの場合には（Ｓ３０）、作業者に注意を促すように警告ブザー５９が鳴動される（Ｓ３１）。また、接近距離Ｄが、３０ｍｍ≧Ｄ＞１０ｍｍの場合には（Ｓ３０）、ミシンモータ５６の回転速度を所定速度に減速させる減速処理が実行され（Ｓ３２）、作業者に警告を促すように警告ブザー５９が鳴動され（Ｓ３３）、更に、液晶ディスプレイ８に警告を促すメッセージで警告表示される（Ｓ３４）。

ところで、接近距離Ｄが、Ｄ≦１０ｍｍの場合、つまり移動体７３が縫針６に非常に接近している場合には（Ｓ３０）、駆動モータ４０の駆動により針棒釈放機構３０を介して針棒５の釈放動作が実行される（Ｓ３５）、ミシンモータ５６の駆動が緊急停止され（Ｓ３６）、作業者に緊急停止を促すように警告ブザー５９が鳴動され（Ｓ３７）、更に、液晶ディスプレイ８に警告を促すメッセージで警告表示され（Ｓ３８）、Ｓ１１以降が繰返して実行される。

一方、縫製開始に際して、刺繍装置１２が装着されており、しかも刺繍模様が選択されているので、刺繍モードの場合に（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、Ｓ２２において、接近距離Ｄが段階的に判定され、この接近距離Ｄのレベルに応じて所定の安全動作が実行される（Ｓ２３〜Ｓ２９）。但し、このように刺繍モードにおいては、刺繍モード以外の場合に比べて、接近距離は比較的大きく設定されている。

即ち、この接近距離Ｄが、Ｄ＞１００ｍｍの場合、つまり移動体７３が縫針６と干渉する危険性がない場合には（Ｓ２２）、Ｓ１５以降が繰返して実行される。接近距離Ｄが、１００ｍｍ≧Ｄ＞５０ｍｍの場合には（Ｓ２２）、ミシンモータ５６の回転速度を所定速度に減速させる減速処理が実行され（Ｓ２３）、作業者に警告を促すように警告ブザー５９が鳴動され（Ｓ２４）、更に、液晶ディスプレイ８に警告を促すメッセージで警告表示される（Ｓ２５）。

ところで、接近距離Ｄが、Ｄ≦５０ｍｍの場合、つまり移動体７３が縫針６に非常に接近している場合には（Ｓ２２）、駆動モータ４０の駆動により針棒釈放機構３０を介して針棒５の釈放動作が実行され（Ｓ２６）、ミシンモータ５６の駆動が緊急停止され（Ｓ２７）、作業者に緊急停止を促すように警告ブザー５９が鳴動され（Ｓ２８）、更に、液晶ディスプレイ８に警告を促すメッセージで警告表示され（Ｓ２９）、Ｓ１１以降が繰返して実行される。

縫製処理を終了する為に、起動停止スイッチ７が停止操作されされた場合には（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、ミシンモータ５６の駆動が停止される（Ｓ２０）。
ここで、安全確認制御のＳ１９を実行する制御装置５０が距離演算手段に相当し、安全確認制御のＳ２２，Ｓ３０を実行する制御装置５０が判断手段に相当する。

次に、安全確認動作の作動について説明する。
作業者により起動停止スイッチ７が起動操作される直前に撮像された画像データＧＤ０には、図９に示すように、作業者の指等の移動体７３が一切含まれず、加工布Ｗの一部と、押え足１１と、縫針６及び押え棒１０の一部だけが含まれており、この画像データＧＤ０がフラッシュメモリ５４に記憶される。或いは、この画像データＧＤ０はフラッシュメモリ５４ではなくＲＡＭ５３に記憶されるようにしてもよい。

作業者により起動停止スイッチ７が起動操作されて、縫製が開始され、撮像された画像データＧＤ１には、図１０に示すように、加工布Ｗの一部と、押え足１１と、縫針６及び押え棒１０の一部以外に、作業者の指である移動体７３が含まれるようになった。ここで、押え足１１は常にほぼ定位置にあり、加工布Ｗは間欠的に縫製方向に水平移動し、押え棒１０と縫針６は規則的に上下動するので、これら加工布Ｗの一部と、押え足１１と、縫針６及び押え棒１０の一部は、移動体検知処理の対象から外される。

しかし、作業者の指や手等の動きには規則性が無いので、これらの物品は縫針６と衝突すると危険性が高い移動体７３として検知される。しかし、縫針６の針落ち位置Ｎと移動体７３間の水平方向における接近距離Ｌ１は、５０ｍｍよりも大きいので、危険性が無いとして、何ら警告されることはない。

一方、図１１に示すように、その後、縫製中に撮像された画像データＧＤ２には、移動体検知処理対象以外に、作業者の指が移動体７３として含まれている。しかも、この移動体７３と縫針６の針落ち位置Ｎ間の水平方向における接近距離Ｌ２は、約１５ｍｍまで接近しているので、危険性が高くなり、ミシンモータ５６の回転速度が減速処理され、警告ブザー５９が鳴動し、液晶ディスプレイ８に警告表示される。それ故、作業者は、これらブザーの鳴動に加えて、警告表示により、危険を感じて、指を引っ込めるようになり、安全性が高まる。

作業者の指が縫針６の針落ち位置Ｎに非常に接近した場合、例えば、数ｍｍにまで接近した場合（図示を省略）には、ミシンモータ５６が緊急停止され、ミシンの緊急停止を促すように警告ブザー５９が鳴動され、しかも液晶ディスプレイ８に警告表示されるので、作業者はこの警告に驚いて、指を早急に引っ込めるようになり、安全性が高まる。

このように、下端に縫針６を装着した針棒５と、この針棒５をミシンモータ５６でミシン主軸１８を介して上下駆動する針棒上下駆動機構１５とを備え、更に、ＣＣＤ型イメージセンサ９と、距離演算ステップ（Ｓ１９）と、判断ステップ（Ｓ２２，Ｓ３０）と、制御装置５０とを備えたので、縫製中に、作業者の指等の移動体７３が縫針６の近くに接近すると、この接近した距離が所定距離以下の場合には、縫製速度が減速されたり、縫製処理が停止される等、何らかの安全動作が実行される為、作業者が、例え、誤って指を縫針６に近づけた場合でも、作業者の安全性を確実に確保することができる。

しかも、１つのイメージセンサ９により、縫針６の近くを広範囲に撮像することができるので、移動体７３の検知範囲が拡大され、作業者の安全性を格段に高めることができる。更に、１つのイメージセンサ９を設けるだけなので、コスト的にも設置スペース的にも有利になる。

また、縫針６の針落ち位置Ｎと移動体７３間の接近距離Ｄが所定距離以下の場合には、制御装置５０は、ミシンモータ５６を所定速度以下に減速させたり、ミシンモータ５６を停止させるように制御するので、移動体７３の接近状態に応じて、つまり縫針６と移動体７３間の距離が遠い状態では、ミシンモータ５６の駆動を直ぐにでも停止可能にミシンモータ５６を減速した状態で縫製を続行できるとともに、移動体７３が縫針に非常に接近した状態になると、ミシンモータ５６を緊急停止させて、移動体７３の安全性を高めることができる。

また、本縫いミシンＭは針棒５のミシン主軸１８との連動を遮断する針棒釈放機構３０を有し、制御装置５０は、針棒釈放機構３０を釈放動作させて針棒５の上下動を停止させるので、ミシンモータ５６が惰性で回転している場合でも、針棒５の上下動が直ぐに停止される為、移動体７３が縫針６に非常に接近した場合でも、移動体７３の安全性をより高めることができる。

また、警告を報知可能な警告ブザー５９や液晶ディスプレイ８を有し、制御装置５０は警告を報知するように、警告ブザー５９を鳴動させたり、液晶ディスプレイ８に警告表示を行うので、作業者はこの報知により移動体７３の接近を感知することができ、直ぐにこの危険な状態を迅速に回避させることができる。

更に、所定距離は段階的に設定されており、制御装置５０は所定距離のレベルに応じた所定の安全動作を行うように本縫いミシンＭを制御するので、移動体７３の縫針６近くへの接近状態に応じて、安全動作の実行と縫製作業の実行の両立を図ることができる。即ち、縫針６と移動体７３間の距離Ｄがある程度遠い場合には、安全動作を行う準備をしながら縫製処理を主として実行できる一方、縫針６と移動体７３間の距離が非常に近い場合には、縫製処理を犠牲にして、安全動作を優先させることができる。

次に、前記実施例を部分的に変更した変更形態について説明する。
１）前述した安全確認制御（図８−１，図８−２）を部分的に変更し、移動体７３が縫針６の上下動移動軌跡に入るまでの時間、つまり移動体７３が縫針６の針落ち位置Ｎに到達する時間が短い場合に警告するようにしてもよい。即ち、図１２に示すように、この制御が開始されると、先ず、Ｓ４１〜Ｓ４８が、前述した実施例のＳ１１〜Ｓ１８と同様に実行される。

そして、移動体７３が検知された場合には（Ｓ４８：Ｙｅｓ）、移動体７３の移動速度と、移動体７３の位置と縫針６の針落ち位置Ｎとの距離とに基づいて、移動体７３が針落ち位置Ｎに到達する到達時間Ｔが演算される（Ｓ４９）。即ち、移動体７３の移動速度は、Ｓ４６において複数回に亙って撮像される撮像間隔の時間と、この撮像間隔で移動する移動体７３の移動距離とに基づいて求められる。

そこで、次のＳ５０において、到達時間Ｔが段階的に判定され、この到達時間Ｔのレベルに応じて所定の安全動作が実行される（Ｓ５１〜Ｓ５８）。即ち、到達時間Ｔが、Ｔ＞２秒の場合、つまり移動体７３が縫針６と干渉するまでに時間がある場合には（Ｓ５０）、Ｓ４５以降が繰返して実行される。到達時間Ｔが、２秒≧Ｔ＞１秒の場合には（Ｓ５０）、作業者に注意を促すように警告ブザー５９が鳴動される（Ｓ５１）。

また、到達時間Ｔが、１秒≧Ｔ＞０．１秒の場合には（Ｓ５０）、ミシンモータ５６の回転速度を所定速度に減速させる減速処理が実行され（Ｓ５２）、作業者に警告を促すように警告ブザー５９が鳴動され（Ｓ５３）、更に、液晶ディスプレイ８に警告を促すメッセージで警告表示される（Ｓ５４）。

ところで、到達時間Ｔが、Ｔ≦０．１秒の場合、つまり移動体７３が縫針６の近くに微小時間以内で到達する場合には（Ｓ５０）、駆動モータ４０の駆動により針棒遮断機構を介して針棒５の釈放動作が実行される（Ｓ５５）、ミシンモータ５６の駆動が緊急停止され（Ｓ５６）、作業者に緊急停止を促すように警告ブザー５９が鳴動され（Ｓ５７）、更に、液晶ディスプレイ８に警告を促すメッセージで警告表示され（Ｓ５８）、Ｓ４１以降が繰返して実行される。

ここで、安全確認制御のＳ４９を実行する制御装置５０が時間演算手段に相当し、安全確認制御のＳ５０を実行する制御装置５０が判断手段に相当する。

このように、下端に縫針６を装着した針棒５と、この針棒５をミシンモータ５６でミシン主軸１８を介して上下駆動する針棒上下駆動機構１５とを備え、更に、ＣＣＤ型イメージセンサ９と、時間演算ステップ（Ｓ４９）と、判断ステップ（Ｓ５０）と、制御装置５０とを備えたので、縫製中に、作業者が誤って指を縫針６に近づけた場合に、作業者の指等の移動体７３が縫針６の上下動移動軌跡に入るまでの時間、つまり到達時間Ｔが所定時間以下の場合には、縫製速度が減速されたり、縫製処理が停止される等、何らかの安全動作が実行される為、作業者の安全性を確実に確保することができる。

しかも、１つのイメージセンサ９により、縫針６の近くを広範囲に撮像することができるので、移動体７３の検知範囲が拡大され、作業者の安全性を格段に高めることができる。更に、１つのイメージセンサ９を設けるだけなので、コスト的にも設置スペース的にも有利になる。これ以外に、前記実施例と同様の効果を奏することができる。

２）図８−１，図８−２に示す安全確認制御において、起動停止スイッチ７が起動操作されたときに（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、Ｓ１１で撮像した画像データに基づいて、移動体７３が所定の危険領域に進入しているかを検知し、危険領域に進入する移動体７３が検知された場合には、警告ブザー５９を鳴動させたり、液晶ディスプレイ８に警告表示する等、所定の安全動作を行うようしてもよい。

３）イメージセンサ９は、ＣＣＤ型以外に、ＣＭＯＳ型のイメージセンサ等、種々の撮像素子であってもよい。

４）本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、当業者でれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記実施例に種々の変更を付加して実施することができ、本発明はそれらの変更形態をも包含するものである。

本発明の実施例に係る本縫いミシンの全体正面図（刺繍装置なし）である。 本発明の実施例に係る本縫いミシンの全体正面図（刺繍装置付き）である。 本発明の実施例に係る本縫いミシンの頭部の部分正面図である。 針棒上下駆動機構と針棒釈放機構を示す要部部分正面図である。 針棒上下駆動機構と針棒釈放機構を示す要部部分側面図である。 第１カム部材の要部縦断正面図である。 本縫いミシンの制御系のブロック図である。 安全確認制御のフローチャートの一部である。 安全確認制御のフローチャートの残部である。 縫製開始直前に撮像された画像データを説明する説明図である。 縫製開始後に撮像された画像データを説明する説明図である。 縫製開始後に撮像された画像データを説明する説明図である。 変更形態に係る図８−１，図８−２相当図である。

Ｍ 本縫いミシン
５ 針棒
６ 縫針
８ 液晶ディスプレイ
９ ＣＣＤ型イメージセンサ（撮像手段）
１５ 針棒上下駆動機構
１８ ミシン主軸
３０ 針棒釈放機構
５０ 制御装置
５６ ミシンモータ
５９ 警告ブザー
７３ 移動体

Claims (7)

1. 下端に縫針を装着した針棒と、この針棒をミシンモータでミシン主軸を介して上下駆動する針棒上下駆動機構とを備えたミシンにおいて、
   少なくとも、前記縫針と、縫製に供する加工布と、前記加工布を押える押え足と、前記押え足を装着する押え棒と、を含む前記針棒の近傍を撮像範囲として撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段から受ける画像データに基づいて前記縫針を検知すると共に、前記撮像範囲内に作業者の手指又は作業者が使用する物品が進入して前記撮像手段により撮像されたとき、前記撮像手段から受ける画像データに基づいて不規則に移動する作業者の手指又は作業者が使用する物品を移動体として検知し、検知された前記縫針と前記移動体間の距離を演算する距離演算手段と、
   前記距離演算手段で演算された前記距離が所定距離以下であることを判断する判断手段と、
   前記判断手段の判断結果に基づいて所定の安全動作を行うようにミシンを制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とするミシン。
2. 下端に縫針を装着した針棒と、この針棒をミシンモータでミシン主軸を介して上下駆動する針棒上下駆動機構とを備えたミシンにおいて、
   少なくとも、前記縫針と、縫製に供する加工布と、前記加工布を押える押え足と、前記押え足を装着する押え棒と、を含む前記針棒の近傍を撮像範囲として撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段から受ける画像データに基づいて前記縫針を検知すると共に、前記撮像範囲内に作業者の手指又は作業者が使用する物品が進入して前記撮像手段により撮像されたとき、前記撮像手段から受ける画像データに基づいて不規則に移動する作業者の手指又は作業者が使用する物品を移動体として検知し、検知された前記移動体が前記縫針の上下動移動軌跡に入るまでの時間を演算する時間演算手段と、
   前記時間演算手段で演算された前記時間が所定時間以下であることを判断する判断手段と、
   前記判断手段の判断結果に基づいて所定の安全動作を行うようにミシンを制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とするミシン。
3. 前記制御手段は、前記ミシンモータを所定速度以下に減速させるか又は停止させるように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のミシン。
4. 前記ミシンは針棒のミシン主軸との連動を遮断する針棒釈放機構を有し、
   前記制御手段は、前記針棒釈放機構を釈放動作させて針棒の上下動を停止させることを特徴とする請求項１又は２に記載のミシン。
5. 警告を報知可能な報知手段を有し、前記制御手段は警告を報知するように前記報知手段を制御することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のミシン。
6. 前記所定距離は段階的に設定されており、前記制御手段は前記所定距離のレベルに応じた所定の安全動作を行うようにミシンを制御することを特徴とする請求項１に記載のミシン。
7. 前記所定時間は段階的に設定されており、前記制御手段は前記所定時間のレベルに応じた所定の安全動作を行うようにミシンを制御することを特徴とする請求項２に記載のミシン。