説明

糸条の走行監視装置

【課題】本発明の目的は、目飛びなどの糸条の走行異常の発生を非接触で確実に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】本発明の走行監視装置10は、繊維機械12で使用される針糸14aと下糸14bの両方の走行を監視する。各糸条14a,14bに対してセンサー16a,16bが設けられる。センサー16a,16bには、光源18a、18bと差動型空間フィルタ素子20a,20bが含まれる。第1センサー16aの差動出力と第2センサー16bの差動出力は、糸条14a,14bの走行の有無を判定するための信号処理回路26に入力され、処理される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ミシン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、走行する糸条の監視が行われている。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目的がある。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て行う方法がある。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。糸条の走行に対するローラの回転数が一定しないため、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ができない。ローラを回転させるためのエネルギーを糸条の走行によって得ているので、過大な張力で糸条を引っ張る必要があり、目調子が悪くなるという問題点があった。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】
ミシンに使用される糸条は針糸(または上糸と言う)と下糸がある。糸条の動作の一例としては、ミシン針の動作によって、生地の一方から針糸が生地を貫通し、生地の他方で下糸が針糸に絡み合う。生地の種類によって目飛びを起こしやすい糸条が異なる。いずれか一方の糸条のみ監視していると、糸条の目飛びを見逃すおそれがある。
【0005】
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。
【0006】
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、糸条の目飛びを監視するものではない。また、化学合成糸のように毛羽がない糸条であれば、走行を監視することはできない。
【0007】
【特許文献1】特開2005−194024号公報(段落番号0015、図1など)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の目的は、目飛びなどの糸条の走行異常の発生を非接触で確実に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】
【0009】
本発明の糸条の走行監視装置は、針糸と下糸を使用して縫製をおこなう繊維機械における糸条の走行を監視する。具体的には、針糸に光を照射する第1光源と、前記針糸に対して第1光源とは反対方向に配置され、2系列の受光素子が針糸の走行方向に同じピッチで交互に並べられ、光が照射された針糸の影の変化に応じた第1光電流を出力する第1差動型空間フィルタ素子と、下糸に光を照射する第2光源と、前記下糸に対して第2光源とは反対方向に配置され、2系列の受光素子が下糸の走行方向に同じピッチで交互に並べられ、光が照射された下糸の影の変化に応じた第2光電流を出力する第2差動型空間フィルタ素子とを含む。
【0010】
前記第1光電流と第2光電流をそれぞれの値に対応した第1パルスと第2パルスに変換する手段と、前記第1パルスと第2パルスの数を計数する手段と、前記第1パルスと第2パルスの合計数によって針糸と下糸の走行異常を判断する手段とを含む。
【0011】
第1光源から針糸に光を照射し、第1差動型空間フィルタ素子で針糸の影を検出し、第1光電流を出力する。下糸に対しては、第2光源と第2差動型空間フィルタ素子によって第2光電流を出力する。第1光電流から第1パルスを生成し、第2光電流から第2パルスを生成する。第1パルスと第2パルスの合計と予め設定した閾値とを比較し、閾値以下であれば糸条の走行異常と判断する。
【0012】
前記第1パルスと第2パルスの数を計数する手段が、ミシン針が上下に1往復する間に針糸と下糸が走行する走行量の比の逆数に応じた数値を第1パルスと第2パルスに乗算する。
【0013】
前記針糸と下糸の走行異常を判断する手段が、同じタイミングでの第1パルスと第2パルスの合計数を使用して、針糸と下糸の走行異常を判断する。
【0014】
前記針糸と下糸の走行異常を判断する手段が、タイミングの異なる第1パルスと第2パルスの合計数を使用して、針糸と下糸の走行異常を判断する。
【0015】
前記繊維機械に設けられた針糸と下糸を走行させるための手段の動作に応じて第3パルスを発する手段と、前記第1パルス、第2パルス、および第3パルスのタイミングを比較し、針糸と下糸を走行させる手段の動作に応じて針糸と下糸の走行異常を判定する手段とを備える。
【0016】
前記針糸と下糸がフィラメント糸であり、前記第1差動型空間フィルタの前記ピッチが針糸の表面にある凹凸の凹から凹までの距離または凸から凸までの距離とほぼ同じであり、前記第2差動型空間フィルタの前記ピッチが下糸の表面にある凹凸の凹から凹までの距離または凸から凸までの距離とほぼ同じである。
【発明の効果】
【0017】
本発明は、針糸と下糸の両方を監視するため、生地によって目飛びを起こす糸条が異なっても、糸条の目飛びを監視することができる。両方の糸条の走行に基づいて生成したパルスを加算することにより、目飛びを監視する精度を高めている。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
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。本発明の走行監視装置は、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が挙げられ、糸条は針糸と下糸が使用される。糸条は毛羽の有無を問わないが、先ず、毛羽の無いフィラメント糸を使用して説明をおこなう。フィラメント糸は、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。以下、説明に使用するフィラメント糸は主として化学合成糸とする。
【0019】
糸条(フィラメント糸)は、複数の長繊維がより合わさっている。図5に示すように、長繊維15の表面は、目視観察では凹凸がなく滑らかな表面のように見えるが、顕微鏡等によって拡大観察すると、その表面に微細凹凸32を持っている。微細凹凸32は、長繊維15が紡糸される際の製造条件や環境条件や原料の物性等によって、ある一定の大きさの範囲で存在している。すなわち、針糸14a,下糸14bの表面には、長繊維15が持つ微細凹凸32がある一定の大きさの範囲で存在している。
【0020】
図1に示す本発明の走行監視装置10は、繊維機械12で使用される針糸14aと下糸14bの両方の走行を監視する。各糸条14a,14bに対してセンサー16a,16bが設けられる。センサー16a,16bには、光源と差動型空間フィルタ素子が含まれる(図2)。説明の便宜上、針糸14aを監視する方を第1センサー16a、第1光源18a、第1差動型空間フィルタ素子20aとし、下糸14bを監視する方を第2センサー16b、第2光源18b、第2差動型空間フィルタ素子20bとする。いずれのセンサー16a,16bも同じ動作をするものであり、針糸14aの監視を例にして説明する。
【0021】
第1光源18aは、走行する針糸14aに光Lを照射する。第1光源18aは、発光ダイオードやレーザダイオードを使用する。第1光源18aが発光する光Lは、第1差動型空間フィルタ素子20aの上に針糸14aの微細凹凸32による影の明暗を投影させることができる輝度である。例えば、発光出力が10mW以上の高出力が良い。
【0022】
第1差動型空間フィルタ素子20aは、針糸14aに対して第1光源18aとは反対方向に配置される。第1差動型空間フィルタ素子20aは、複数の受光素子22m、22nを有する。受光素子22m、22nとしては、pnフォトダイオードやpinフォトダイオード等が挙げられるが、これに限定されない。複数の受光素子22m、22nは2系列A、Bに分かれており、各系列A、Bごとに複数の受光素子22m、22nを有する。
【0023】
図3に示すように、2系列A、Bの受光素子22m、22nは糸条14aの走行方向zに同じピッチd1で交互に並べられている。また、系列Aの受光素子22mと系列Bの受光素子22nとのピッチはd1/2である。第1差動型空間フィルタ素子20aの等価回路は図4に示され、各系列A、Bごとに受光素子22m、22nのカソードは全て短絡されて櫛歯型になっている。第1差動型空間フィルタ素子20aは、両系列A、Bのアノードから光電流が系列A出力と系列B出力として出力され、第1差動増幅回路24aに送られる。第1差動増幅回路24aでは、系列A出力と系列B出力とを差動出力し、信号処理回路26に送る。第1差動増幅回路24aは、差動出力を必要に応じて適宜増幅する。
【0024】
針糸14aの走行を監視するために、受光素子22m、22nのピッチd1を針糸14aの表面の微細凹凸32の大きさと略同じとしている。このことについて以下説明する。
【0025】
(1)第1差動型空間フィルタ素子20aは、2系列A、Bの受光素子22m、22nが交互に等ピッチd1で並んでいる。(2)第1差動型空間フィルタ素子20aの出力は、受光素子22m、22nに投影される針糸14aの微細凹凸32の影に影響される。(3)第1差動増幅回路24aの出力は差動出力である。以上の(1)〜(3)より、系列Aと系列Bの両方の受光素子22m、22nが同一の受光量であれば、受光素子22m、22nの出力はキャンセルされる。系列Aと系列Bの受光素子22m、22nが異なる受光量となれば、差動出力が生じる。なお、各系列A,Bでの受光量は平均あるいは全て加算されたものである。
【0026】
針糸14aの微細凹凸32が、ピッチd1に対して異なる大きさであれば、両系列A、Bの受光素子22m、22nの受光量が同じかほぼ同じになってしまう。具体的には、隣り合う受光素子22m、22nで異なる受光量であっても、系列A、Bごとに受光素子22m、22nの受光量を加算すると同じかほぼ同じになる。両系列A、Bの出力は同じかほぼ同じになり、第1差動増幅回路24aの差動出力は0かほぼ0となる。
【0027】
微細凹凸32の凹部同士または凸部同士の間隔が、ピッチd1と同じか略同じであれば、系列Aの受光素子22mと系列Bの受光素子22nで受光される光量の位相が180度ずれることとなる。例えば、受光素子22mに針糸14aの凹による影が投影されたとき、受光素子22nに針糸14aの凸による影が投影され、それに応じた受光量が受光される。例えば、微細凹凸32の形状がほぼ均一なものであれば、系列Aと系列Bとで、交互にほぼ同じ受光量となる。したがって、第1差動増幅回路24aは、系列Aまたは系列Bの受光素子22m、22nの光電流のほぼ倍に対応した差動出力をおこなう。
【0028】
また、微細凹凸32の形状が多少不均一であったとしても、それぞれの系列A、Bに複数の受光素子22m、22nがあるため、系列A、Bごとの総受光量は交互にほぼ同じになる。したがって、この場合も第1差動増幅回路24aは、系列Aまたは系列Bの受光素子22m、22nの光電流のほぼ倍に対応した差動出力をおこなう。
【0029】
以上のように、針糸14aの微細凹凸32の影によって生じる受光素子22m、22nの光電流を差動出力させるためには、各受光素子22m、22nのピッチd1を針糸14aの微細凹凸32の大きさと略同じとし、受光素子22mと22nを交互に等間隔に並べれば良い。そこで、ピッチd1が針糸14aの表面にある微細凹凸32の凹から凹までの距離d2または凸から凸までの距離d3と略同じにする。例えば、ピッチd1は50〜500μmであり、その中でも50〜300μmが好ましい。距離d2,d3は、後述するように平均値などを使用しても良い。
【0030】
下糸14bの監視をおこなう第2センサー16bについても、第1センサー16aと同様である。第2差動型空間フィルタ20bに2系列の受光素子22p、22qが等間隔で並べられており、第2光源18bの光によって下糸14bの影が第2差動型空間フィルタ20bに投影され、第2差動増幅回路24bが第1差動増幅回路24aと同様の差動出力をおこなう。
【0031】
第1センサー16aの差動出力と第2センサー16bの差動出力は、各糸条14a,14bの走行の有無を判定するための信号処理回路26に入力され、処理される。
【0032】
信号処理回路26は、第1差動型空間フィルタ素子20aおよび第2差動型空間フィルタ素子20bの光電流の値に対応した第1パルスと第2パルスに変換するアンプ回路28と、第1パルスと第2パルスを使用して糸条14a,14bの走行の異常を判断する制御回路30とを備える。制御回路30は、第1パルスと第2パルスの数を計数する回路と、第1パルスと第2パルスの合計数によって針糸14aと下糸14bの走行の異常を判断する回路とを備える。信号処理回路26は、オペアンプや抵抗、コンデンサなどの回路素子で構成される。
【0033】
第1および第2パルスへの変換は、第1差動増幅回路24aおよび第2差動増幅回路24bからの出力信号を入力し、バンドパスフィルタを通して波形整形し、更に増幅して予め記憶しておいた閾値以上の波形をパルス列に変換する。パルスの計数は、パルス列のパルス数を計数する。所定時間内の第1パルスと第2パルスの合計数が所定数あれば糸条14a,14bの走行が正常であると判断し、無ければ各糸条14a,14bの走行異常と判断する。
【0034】
第1パルスと第2パルスを合計する理由は、針糸14aと下糸14bが互いに絡み合いながら縫製されるためである。いずれか一方の糸条14a,14bに目飛びが発生すると、両方の糸条14a,14bの消費量が減少する。第1および第2パルスを合計することにより、正常時と目飛び時のパルス数の差が大きくなり、目飛びを発見しやすくなる。一方、いずれかの糸条14a,14bのみを検知していた場合、パルス数の減少が少ない場合に、目飛びの発生を見逃す可能性がある。
【0035】
パルス数を計数する時間について説明する。糸条14a,14bはミシン針の動きにあわせて消費される。したがって、ミシン針やミシン針を動作させる手段の付近に近接スイッチ34やフォトマイクロスイッチなどを取り付ける。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などの付近に近接スイッチ34を取り付ける。近接スイッチ34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。信号処理回路26がオン・オフ信号にあわせて第3パルスを生成すれば、第3パルスがオンまたはオフになっているときに、第1パルスと第2パルスが生成される。したがって、パルスを計数する所定時間は第3パルスがオンまたはオフになっているときである。
【0036】
また、信号処理回路26は、第1パルス、第2パルス、および第3パルスのタイミングを比較し、針糸14aと下糸14bを走行させる手段の動作に応じて針糸14aと下糸14bの走行異常を判定する回路を含む。パルスのタイミングが一致しているか否かをチェックするだけで、糸条14a,14bの走行と繊維機械12の動作とが一致しているか否かをチェックすることができる。例えば、正常に糸条14a,14bが走行していれば、図6の時間T1,T2のように近接スイッチ34のオン・オフによる第3パルスと第1差動型空間フィルタ素子20aおよび第2差動型空間フィルタ素子20bの出力によるパルス列とが略同時間で且つ同じ時間間隔でオンになっている。
【0037】
なお、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14a,14b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34のオン・オフによる第3パルスが1つ生成されれば、第1差動型空間フィルタ素子20aおよび第2差動型空間フィルタ素子20bの出力によるパルス列が生成される。信号処理回路26は、第3パルスとパルス列の一定のタイミングのズレを考慮して判定する。
【0038】
糸条14a,14bに目飛びが発生すると、図6の時間T3のように第1および第2パルスの数が減少する。パルス数が閾値よりも少なくなり、制御回路30が糸条14a,14bの走行異常と判定する。糸条14a,14bの走行異常と判定されれば、信号処理回路26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。例えば、図6のように、警報装置への信号を変化させ、警報装置が警報を発するようにする。また、信号処理回路26から繊維機械12の動作を制御するシーケンサに信号を送り、繊維機械12の動作を停止させても良い。
【0039】
信号処理回路26は、繊維機械12の運転時間中の各パルスの総数から糸条14a,14bの走行糸長、単位時間当たりの各パルスの数から糸速を算出する回路を含むようにしても良い。糸条14a,14bの走行異常だけでなく、糸条14a,14bの走行状態がわかる。算出された糸条14a,14bの走行糸長、糸速のデータを繊維機械12の動作を制御するシーケンサにフィードバックするようにしても良い。フィードバックされたデータから、シーケンサが繊維機械12の動作を修正することができる。
【0040】
ミシン針が上下に1往復する間の針糸14aと下糸14bの走行量が異なる場合がある。そのような場合には、針糸14aと下糸14bの走行量の比の逆数に応じた数値を第1パルスと第2パルスに乗算する。例えば、針糸14aの走行量が2であり、下糸14bの走行量が1である場合、第1パルスに1/2を乗算し、第2パルスに1を乗算する。正常に糸条14a,14bが消費されている場合に、第1パルスと第2パルスの数が一致するように重み付けをおこなう。
【0041】
同一のタイミングで第1パルスと第2パルスを合計する以外に、異なるタイミングの第1パルスと第2パルスを合計しても良い。第3パルスが1タイミング異なる時に、第1パルスと第2パルスを合計する。例えば、図6の時間T2の第1パルスと時間T3の第2パルスを加算する方法や、時間T2の第2パルスと時間T3の第1パルスを加算する方法がある。同一タイミングと異なるタイミングの第1パルスと第2パルスが合計されることによって、パルスの計数精度を高める。
【0042】
以上のように、繊維機械12の針糸14aと下糸14bの両方からパルスを生成し、走行を監視している。生地によって針糸14aの目飛びと下糸14bの目飛びの発生のしやすさが異なり、どのような生地を縫製しても目飛びを監視することができる。
【0043】
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に示す糸条14a,14bは、ある一定の範囲の大きさの微細凹凸32を有するが、実際の糸条14a,14bは必ずある一定の範囲の大きさの微細凹凸32ができるとは限らない。そこで、上述した距離d2,d3は、糸条14a,14bの表面にある複数の微細凹凸32の凹から凹までの距離の平均値、凸から凸までの距離の平均値、またはその両方の距離の平均値を含むようにする。また、平均値を使用せず、複数ある距離d2,d3の中から代表的な値を使用しても良い。
【0044】
複数の長繊維15がより合わさった糸条14a,14bを使用して説明したが、毛羽が無く表面に凹凸がある単線であっても良い。
【0045】
針糸14aおよび下糸14bの本数が増えれば、全ての糸条に対してセンサーを備えるようにし、信号処理回路26でパルスを生成して、全てのパルスを合計するようにしても良い。針糸14aおよび下糸14bの本数に関係なく本発明を適用することができる。
【0046】
また、両方の糸条14a,14bから生成されたパルスを加算して使用したが、それに加えて各糸条14a,14bのパルスに対しても閾値と比較をおこない、目飛びの判定をおこなっても良い。目飛びの検出精度を高めることができる。
【0047】
信号処理回路26は、オペアンプなどの回路素子だけではなく、必要に応じてソフトウェアを含めた回路であっても良い。糸条14a,14bを走行させる機構の動作に応じて電気信号を発するのであれば、近接スイッチ34以外の非接触センサを使用しても良い。
【0048】
針糸14aと下糸14bを使用するミシンを例に説明したが、本発明は、2系統の糸条14a,14bが絡み合いながら縫製をおこなう繊維機械12に適用することができる。
【0049】
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。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1】糸条の走行監視装置の構成を示す図である。
【図2】センサーの構成を示す図である。
【図3】受光素子が同じピッチで並んでいる様子を示す図である。
【図4】差動型空間フィルタ素子の等価回路である。
【図5】毛羽のない糸条の拡大図である。
【図6】信号処理回路でのパルスを示す図である。
【符号の説明】
【0051】
10:糸条の走行監視装置
12:繊維機械
14a:針糸(糸条)
14b:下糸(糸条)
16a:第1センサー
16b:第2センサー
18a:第1光源
18b:第2光源
20a:第1差動型空間フィルタ素子
20b:第2差動型空間フィルタ素子
22m,22n,22p,22q:受光素子
24a:第1差動増幅回路
24a:第2差動増幅回路
26:信号処理回路
28:アンプ回路
30:制御回路
32:微細凹凸
34:近接スイッチ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
針糸と下糸を使用して縫製をおこなう繊維機械における糸条の走行監視装置であって、
針糸に光を照射する第1光源と、
前記針糸に対して第1光源とは反対方向に配置され、2系列の受光素子が針糸の走行方向に同じピッチで交互に並べられ、光が照射された針糸の影の変化に応じた第1光電流を出力する第1差動型空間フィルタ素子と、
下糸に光を照射する第2光源と、
前記下糸に対して第2光源とは反対方向に配置され、2系列の受光素子が下糸の走行方向に同じピッチで交互に並べられ、光が照射された下糸の影の変化に応じた第2光電流を出力する第2差動型空間フィルタ素子と、
を含む走行監視装置。
【請求項2】
前記第1光電流と第2光電流をそれぞれの値に対応した第1パルスと第2パルスに変換する手段と、
前記第1パルスと第2パルスの数を計数する手段と、
前記第1パルスと第2パルスの合計数によって針糸と下糸の走行異常を判断する手段と、
を含む請求項1の走行監視装置。
【請求項3】
前記第1パルスと第2パルスの数を計数する手段が、ミシン針が上下に1往復する間に針糸と下糸が走行する走行量の比の逆数の比に応じた数値を第1パルスと第2パルスに乗算する請求項2の走行監視装置。
【請求項4】
前記針糸と下糸の走行異常を判断する手段が、同じタイミングでの第1パルスと第2パルスの合計数を使用して、針糸と下糸の走行異常を判断する請求項2または3の走行監視装置。
【請求項5】
前記針糸と下糸の走行異常を判断する手段が、タイミングの異なる第1パルスと第2パルスの合計数を使用して、針糸と下糸の走行異常を判断する請求項2乃至4の走行監視装置。
【請求項6】
前記繊維機械に設けられた針糸と下糸を走行させるための手段の動作に応じて第3パルスを発する手段と、
前記第1パルス、第2パルス、および第3パルスのタイミングを比較し、針糸と下糸を走行させる手段の動作に応じて針糸と下糸の走行異常を判定する手段と、
を含む請求項2乃至5のいずれかの走行監視装置。
【請求項7】
前記針糸と下糸がフィラメント糸であり、前記第1差動型空間フィルタの前記ピッチが針糸の表面にある凹凸の凹から凹までの距離または凸から凸までの距離とほぼ同じであり、前記第2差動型空間フィルタの前記ピッチが下糸の表面にある凹凸の凹から凹までの距離または凸から凸までの距離とほぼ同じである請求項1乃至6のいずれかの走行監視装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate


【公開番号】特開2010−111487(P2010−111487A)
【公開日】平成22年5月20日(2010.5.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−286536(P2008−286536)
【出願日】平成20年11月7日(2008.11.7)
【出願人】(000001339)グンゼ株式会社 (919)
【Fターム(参考)】