JPH0739667A - ミシンの糸調子装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多種多様な糸の太さを正確に検出でき、糸の
太さに応じた適切な糸調子制御を可能とする精度の高い
ミシンの上糸調子装置を提供すること。 【構成】 フォトダイオード素子２を複数個配列したＣ
ＣＤラインセンサ１を上糸供給源と縫目形成装置との間
の上糸経路に設け、上糸９を間に挟んでＣＣＤラインセ
ンサ１と対向する位置にＬＥＤ３を配置する。そして、
ＣＰＵ５がＣＣＤラインセンサ１からの電荷量信号を処
理して上糸９の太さを検出し、さらに、ＣＰＵ５は、そ
の上糸９の太さ情報に応じて、上糸供給源と天秤３５と
の間の上糸経路において上糸９を挟持して張力を与える
糸挟持マグネット７を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ミシンの糸調子装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ミシンの糸調子装置において、特
に、直接、かつ非接触で糸の太さを検出する手段とし
て、特公平３−２９７１４号公報や実開平１−６６２７
７号公報に開示されているものがある。これらは、図６
に示すように、ＬＥＤ等の光源３と太陽電池４３との間
に糸９を配置し、太陽電池４３上に生じる糸９の影４５
の面積と太陽電池４３の起電力との関係を利用して糸９
の太さを検出している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示すような方法においては、太陽電池４３の起電力と糸
９の影４５の面積との関係のみに基づいて、糸９の太さ
を検出しており、影４５の明るさの違いによる起電力の
変化を考慮していない。ところが、糸９の太さが同じ場
合でも、糸の影４５の部分の明るさは、糸９の材質、よ
り方法、色等に起因する光の吸収率及び反射率によって
変化し、明るいほど起電力は大きくなる。この結果、太
陽電池４３の起電力は糸９の太さだけではなく糸９の種
類の影響を受けることになる。従って、極端な例をあげ
れば、透明に近い太い糸と、黒色で光吸収率が高い細い
糸とでは同じ大きさの起電力を生じる場合があり、この
ような場合に、同じ太さの糸として検出されてしまうと
いう問題があった。特に、多種多様な糸を使用するミシ
ンの糸調子には、正確な糸９の太さの情報が必要であ
り、図６に示すような方法による糸の太さの検出では、
正確な糸の太さ情報が得られず、糸調子の精度が低下す
る原因になっていた。

【０００４】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、多種多様な糸の太さを正確に検
出でき、糸の太さに応じた適切な糸調子制御を可能とす
る精度の高いミシンの糸調子装置を提供することを目的
としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のミシンの糸調子装置は、糸供給源と縫目形成
部との間の糸経路中に配置された光源と、糸を挟んで前
記光源と対向する位置に配置され、かつ前記光源から与
えられる光エネルギー量の多少によって発生する電荷量
が変化する多数の受光素子を配列することにより構成さ
れた光センサと、前記光センサからの電荷量信号を処理
して、糸の太さを計算する演算装置と、糸供給源と天秤
との間の糸経路中において、糸を挟持して張力を与える
糸挟持機構と、前記演算装置からのデータに基づいて前
記糸挟持機構を制御する制御手段とを備えている。

【０００６】

【作用】上記の構成を有する本発明のミシンの糸調子装
置は、光源が糸供給源と縫目形成部との間に配置され、
受光素子を配列することにより構成された光センサが、
糸を挟んで前記光源と対向する位置に配置される。光源
から光エネルギーが与えられると、その光エネルギー量
の多少によって、各受光素子から発生する電荷量が変化
し、演算手段は、各受光素子から発生する電荷量信号を
処理し、糸の太さを計算する。そして、制御手段は、演
算装置からのデータに基づいて、糸供給源と天秤の間の
糸供給経路中において糸を挟持して張力を与える糸挟持
機構を制御する。

【０００７】

【実施例】以下、本発明のミシンの糸調子装置を具体化
した一実施例を図面を参照して説明する。

【０００８】本実施例のミシンの上糸調子装置の構成
を、図１に示すブロック図に基づいて説明する。上糸９
の太さを検出する上糸センサ２５は、光源であるＬＥＤ
３、レンズ１１及びフォトダイオードを配列したＣＣＤ
ラインセンサ１によって構成されている。このＣＣＤラ
インセンサ１が本発明の光センサを構成しており、ＬＥ
Ｄ３とＣＣＤラインセンサ１は、上糸９を間にはさんで
対向配置されている。さらに、上糸９とＣＣＤラインセ
ンサ１との間にはレンズ１１が配置され、ＬＥＤ３の光
によって生じる上糸９の影の像がレンズ１１によってＣ
ＣＤラインセンサ１上に結ばれる。尚、レンズ１１は、
要求される計測精度が低い場合には省略可能である。

【０００９】ＣＣＤラインセンサ１は、各フォトダイオ
ードが受光するエネルギー量に比例した電荷情報を読み
出し、クロックに同期して、シリアルに時系列アナログ
電圧信号として出力する。このアナログ信号は、Ａ／Ｄ
コンバータ１３でデジタル信号に変換された後ＣＰＵ５
に入力され、ＣＰＵ５内で上糸９の太さが演算される。
ＣＰＵ５は、主としてＲＯＭ１５に書き込まれたプログ
ラムに従って動作し、ＲＡＭ１７を一時的なデータ記憶
領域として使用する。

【００１０】そして、ＣＰＵ５は演算された上糸９の太
さデータに応じた制御信号をドライバ２３に出力するこ
とによって、糸挟持マグネット７による上糸９の狭持力
を制御する。この糸挟持マグネット７が、本発明の糸を
挟持して張力を与える糸挟持機構を構成し、ＣＰＵ５
が、本発明の糸の太さを計算する演算装置及び糸挟持機
構を制御する制御手段を構成している。

【００１１】上糸９は上糸供給経路上でプーリ１８に巻
き付けられ、このプーリ１８と結合されたエンコーダ１
９によってプーリ１８の回転量が計測され、ＣＰＵ５に
入力される。また、ミシンの主軸２０にも同様にエンコ
ーダ２１が結合されており、ミシンの主軸の回転位相が
ＣＰＵ５に入力される。さらに、ＣＰＵ５には上糸繰り
出し量指定装置１６からのデータも入力される。

【００１２】次に、本実施例の上糸調子装置の上糸セン
サ２５の構成を図２、図３を参照して説明する。図２に
示すように、上糸センサ２５は、ＬＥＤ３、上糸９、レ
ンズ１１及びＣＣＤラインセンサ１が縦方向に一直線に
配置されることにより構成されている。そして、ＣＣＤ
ラインセンサ１上には、ＬＥＤ３からの光によって生じ
る上糸９の影５３がレンズ１１によって結像される。ま
た、ＣＣＤラインセンサ１は複数個のフォトダイオード
素子２が横方向に一直線上に配置されたものであり、上
糸９の影５３の部分に位置するフォトダイオード素子２
のように、与えられる光エネルギーが低い場合は小さな
電荷量が発生し、一方、上糸９の影５３以外の部分に位
置するフォトダイオード素子２のように、与えられる光
エネルギーが高い場合は大きな電荷量が発生する。

【００１３】さらに、ＣＣＤラインセンサ１は複数のフ
ォトダイオード素子２に発生する電荷量を電圧値として
読み出し、クロックに同期して一直線に配置されたフォ
トダイオード素子２の一次元座標ｘの小さい方から順番
に出力する。この出力信号をグラフに示すと図３（ａ）
のようになり、縦軸は各フォトダイオード素子２の出力
電圧値を示し、横軸は一直線に配置したフォトダイオー
ド素子２を一次元座標ｘとして示している。これによっ
て、各フォトダイオード素子２の出力電圧値を知ること
ができ、上糸９の影５３の部分で、低い電圧値の信号が
連続することになる。

【００１４】そしてＣＰＵ５は読み出しクロックに同期
して、図３（ａ）に示すＣＣＤラインセンサ１からの出
力信号を入力する。

【００１５】次に、図３（ａ）に示すようなＣＣＤライ
ンセンサ１からの出力信号を用いて、上糸９の太さを計
算する方法について説明する。図２において上糸９の中
心からレンズ１１の中心までの距離をａ、レンズ１１の
中心とＣＣＤラインセンサ１までの距離をｂとする。こ
の時、ＣＣＤラインセンサ１上における上糸９の影５３
の長さがｄであるとすると、簡単な比例計算により上糸
９の太さＤ＝（ａ／ｂ）×ｄとなる。図３（ａ）に示す
ＣＣＤラインセンサ１からの出力信号を表すグラフ中
で、上糸９の影５３がある部分は、低い出力電圧値の信
号が連続するので、従って、適切な電圧のしきい値ｖｔ
を求めることができれば、連続してｖｔ以下となるフォ
トダイオード素子２の個数ｎを求め、上糸９の影５３の
長さｄを計算することができる。すなわち、隣接するフ
ォトダイオード素子２間の距離ｋがわかっているので、
上糸９の影５３の長さはｄ＝ｎ×ｋとなる。

【００１６】上述のように、しきい値ｖｔとして固定的
な値を用い、上糸９の影５３の長さｄを求めることもで
きるが、上糸９やＬＥＤ３の種類などの条件によって、
最大値ｖｍａｘや最小値ｖｍｉｎ、あるいはそれらの差
が変化するので、固定的に設定したしきい値ｖｔが適切
でない場合が生じる。従って、上糸９の種類やＬＥＤ３
の種類などの条件に左右されない上糸９の影５３の長さ
ｄを求めるためには、適切な方法でしきい値ｖｔを定め
る必要がある。

【００１７】そこで、任意のしきい値ｖｔにおいて、複
数のフォトダイオード素子２の中で、その出力電圧値が
しきい値ｖｔ以下であるものの個数（ｎ）を求め、しき
い値ｖｔを順に変化させ、しきい値ｖｔを横軸に、出力
電圧値がしきい値ｖｔ以下であるものの個数（ｎ）を縦
軸に表したグラフが図３（ｂ）である。図３（ｂ）に示
すように、しきい値ｖｔを最低値ｖｍｉｎから最大値ｖ
ｍａｘまでの範囲内で変化させると、適切なしきい値ｖ
ｔ付近で出力電圧値がｖｔ以下となるフォトダイオード
素子２の個数（ｎ）の変化が少なくなり、グラフが横軸
に対して平行に近くなる。この時のフォトダイオード素
子２の個数（ｎ）の値ｎｏｐｔをもとに上糸９の影５３
の長さをｄ＝ｎｏｐｔ×ｋによって計算すれば、上糸９
の種類やＬＥＤ３の種類などの条件によらない上糸９の
影５３の長さを求めることができる。

【００１８】尚、上糸９の太さ計測にはＣＣＤラインセ
ンサ１からの出力信号の微分信号を用いることもでき
る。図３（ｃ）は微分信号の一例であり、ＣＣＤライン
センサ１からの原信号である図３（ａ）の信号を一次元
座標ｘに対して微分した信号である。このような信号
は、ＣＰＵ５の演算処理によっても、また、ＣＣＤライ
ンセンサ１とＡ／Ｄコンバータ１３との間にアナログ的
な微分回路を挿入することによっても得ることができ
る。

【００１９】この場合、図３（ｃ）に示すように上糸９
の影５３の境界部分において微分値が負のピークと正の
ピークとをそれぞれとるので、その２つのピークを示す
フォトダイオード素子２間の個数ｎを用いて、図３
（ａ）の場合と同様に上糸９の太さを計算することがで
きる。この方法によれば、特別に光の透過量の多い上糸
９などで、図３（ａ）の方法では原信号が点線部のよう
な波形となりｎの部分が正しく連続しない場合において
も、正しく上糸９の太さを検出できる。

【００２０】これらの方法は上糸９の直径方向の長さを
光学的に直接計測するので、従来の図６のような方法に
比べて、はるかに上糸９の種類に影響されない正確な値
を得ることができる。

【００２１】次に、図４を参照して、図１に示す本実施
例のミシンの上糸調子装置の糸狭持マグネット７の構成
について詳しく説明する。可動部３１は非磁性体で構成
されており、フレーム２８は、図示されていないミシン
のヘッドに固定されており、このフレーム２８の内部に
は、可動部３１の軸３１ａを中心として、その外側に円
筒形のコア２６及びコイル２７が順に設けられ、軸３１
ａには吸着用磁性体２９が固定されている。軸３１ａと
コア２６とは隙間を有して設けられており、コア２６と
コイル２７は隣接している。また、軸３１ａにはその周
囲にスプリング３０が設けられており、そのスプリング
３０の一端は吸着用磁性体２９に固定され、他端はフレ
ーム２８のヘッド側の端部に固定されている。さらに、
軸３１ａはフレーム２８を貫通しており、その先端部に
は可動部３１の円盤部３１ｂが取り付けられている。

【００２２】ＯＮ状態で、コイル２７に電流が流れると
コア２６に磁束が発生し、吸着用磁性体２９がスプリン
グ３０に抗してコイル２７側、すなわち矢印Ｘ方向に吸
着される。この吸着によって可動部３１全体がコイル２
７側に吸着され、円盤部３１ｂとフレーム２８との間で
上糸９を狭持する。ＯＦＦ状態では、スプリング３０が
可動部３１を逆方向に押戻し、図４に示すように、上糸
９を解放した状態になる。

【００２３】この際、上糸９の太さには幅があるから、
図４に示すＯＦＦ状態における最大ストロークＬは糸の
太さの最大値より、さらに余裕を持った固定的な値とな
っている。従って、ＯＮ状態で上糸９を狭持するために
可動部３１が移動すべきストロークＳは上糸９の太さに
よって異なり、上糸９が太いほどストロークＳは短くな
る。糸狭持マグネット７の制御をコイル２７の電流のＯ
Ｎ／ＯＦＦで行う場合、上糸９の太さによらず同じタイ
ミングで上糸９の実質的な狭持を行うには、上糸９が細
い場合にはストロークＳが大きくなるため、早めにＯＮ
しなければならないし、上糸９が太い場合には細い場合
に比べて、遅くＯＮする必要がある。

【００２４】このように上糸９の太さに影響されない狭
持タイミングを実現するためには、上糸９の太さを正し
く計測すると共に、この計測値に応じて糸狭持マグネッ
ト７のＯＮ／ＯＦＦタイミングを制御しなければならな
い。本実施例の上糸調子装置においては、正確な上糸９
の太さを検出可能な上糸センサ２５を備えているので、
上糸９の太さに応じたタイミング制御が可能である。ま
た、コイル２７に供給する電流値をアナログ的に制御す
れば、スプリング３０との力の釣合によって可動部３１
とフレーム２８による糸９の締め付け力を微妙に制御す
ることができる。

【００２５】本実施例の上糸調子装置を適用したミシン
における上糸供給経路を図５に基づいて説明する。上糸
９は上糸供給源である糸巻４１からプリテンション３９
を経て、上糸センサ２５を通って、エンコーダ１９の回
転軸と一体となったプーリ１８に巻き付けられ、そし
て、糸狭持マグネット７に挟まれて保持される。さら
に、上糸９は、天秤３５を通って、縫目形成部である針
３３の穴を通る。

【００２６】上糸９は、プリテンション３９と上糸狭持
マグネット７との間において、常に弱い張力で引っ張ら
れているので、この間に設けられている上糸センサ２５
で計測される上糸９の太さは、例えば天秤３５付近で計
測される場合に比べて、動的な張力変化の影響を受ける
ことがはるかに少ない。従って、上糸９の正確な計測を
行う位置としては、プリテンション３９と上糸挟持マグ
ネット７の間が適切である。さらに、本実施例の上糸セ
ンサ２５は非接触式であるため、上糸センサ２５以降の
上糸経路上で余分な張力を与えることがなく、上糸９の
張力増加や摩擦による上糸９の損傷を防ぐことができ
る。

【００２７】以上の構成からなる本実施例の上糸調子装
置の全体的な動作について、図１に基づいて説明する。
まず、ミシンが縫目形成動作を始める前に、上糸センサ
２５によって上糸９の太さが計測される。そして、操作
者が上糸繰り出し量指定装置１６を用いて、上糸繰り出
し量を設定すると、その設定値の信号がＣＰＵ５に入力
される。上糸繰り出し量の設定は、ミシンの操作者が縫
製する布厚や縫いピッチに応じて、適切な値に設定す
る。ミシンが縫目形成動作を開始すると、縫目形成によ
って上糸９が消費されるのに伴い上糸９が繰り出され、
それに応じてプーリ１８が回転する。プーリ１８の回転
と同時にエンコーダ１９も回転するため、その回転量に
よって上糸９の消費量をリアルタイムに計測することが
できる。

【００２８】ＣＰＵ５は上糸９が繰り出されるべき期
間、例えば、天秤上昇時になると糸狭持マグネット７を
ＯＦＦして、上糸９が自然に繰り出されるようにし、上
糸９が次第に繰り出される際、エンコーダ１９によって
上糸９の消費量が検出される。この検出量が、上糸繰り
出し量指定装置１６によって設定された値に達したとＣ
ＰＵ５によって判断されると、糸狭持マグネット７をＯ
Ｎして上糸９の繰り出しを強制的に停止する。この制御
によって一針分の縫い目形成に必要な上糸量を、上糸繰
り出し量指定装置１６の指定値にほぼ一定に保つことが
できる。

【００２９】また、糸狭持マグネット７の制御タイミン
グは、高精度でなければならない。これはエンコーダ１
９で計測された上糸消費量が指定値に達したら、できる
だけ早く糸狭持マグネット７をＯＮして、上糸９を停止
させる必要があるからである。同じタイミングで糸狭持
マグネット７をＯＮさせたとしても、狭持される上糸９
の太さによって実質的な上糸９の停止時期は変化する。
そこで、上糸９の停止時期を上糸９の太さによらずに一
定に保つために、上糸センサ２５によって計測された上
糸９が細いほど、上糸９が太い場合に比べて糸狭持マグ
ネット７のＯＮするタイミングを早めるように補正する
必要があり、この補正は、ミシンの回転速度が速くなる
ほど重要である。回転速度はエンコーダ２１から得られ
る位相情報の変化具合から計算することができ、試験等
により決定した補正量の基準値を回転速度に比例して増
加させることにより、回転速度に応じた補正量を得るこ
とができる。

【００３０】本実施例のミシンの糸調子装置によれば、
上糸センサ２５により正確な上糸９の太さが検出され、
この検出値を用いて、ＣＰＵ５が糸挟持マグネット７を
制御しているので、一針毎の上糸９の繰り出し量をほぼ
指定値に等しく保つことが可能になり、見た目に美し
く、整った縫目を自動的に形成することができる。

【００３１】尚、本実施例は、本発明のミシンの糸調子
装置を上糸に適用した例であるが、下糸に適用してもよ
い。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の上糸調子装置によれば、光センサからの電荷量
信号を処理して、演算手段が糸の太さを計算しているの
で、多種多様な上糸の太さを正確に検出することがで
き、この正確な検出値を用いて、制御手段が糸挟持機構
を制御するので、上糸の太さに応じた適切な糸調子制御
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のミシンの上糸調子装置のブロック図
である。

【図２】本実施例の上糸調子装置における上糸センサ部
分の構成図である。

【図３】（ａ）図２のＣＣＤラインセンサからの原信号
の一例である。 （ｂ）図３（ａ）における、しきい値ｖｔの決定方法を
示すグラフである。 （ｃ）図３（ａ）の信号の微分信号である。

【図４】本実施例の上糸調子装置における上糸狭持マグ
ネットの構成図である。

【図５】本実施例の上糸調子装置を適用したミシンにお
ける上糸経路を示す説明図である。

【図６】従来の、上糸の太さを検出する方法を示す説明
図である。

【符号の説明】

１ ＣＣＤラインセンサ ２ フォトダイオード素子 ３ ＬＥＤ ５ ＣＰＵ ７ 上糸挟持マグネット ９ 糸 ３３ 針 ３５ 天秤 ４１ 糸巻

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 糸供給源と縫目形成部との間の糸経路中
   に配置された光源と、 糸を挟んで前記光源と対向する位置に配置され、かつ前
   記光源から与えられる光エネルギー量の多少によって発
   生する電荷量が変化する多数の受光素子を配列すること
   により構成された光センサと、 前記光センサからの電荷量信号を処理して、糸の太さを
   計算する演算装置と、 糸供給源と天秤との間の糸経路中において、糸を挟持し
   て張力を与える糸挟持機構と、 前記演算装置からのデータに基づいて前記糸挟持機構を
   制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とするミシンの糸調子装置。