JPH02501358A - センサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 センサ装置 本発明は、エネルギー源から給電される白熱電球である発光素子と、感度が調整 可能な評価段が接続されている光センサを有する、例えばミシンである作業機械 を制御するセンサ装置に関する。

上記の形式のセンサ装置は例えばミシンに設けられ、縫製作業の際に縫い物の終 端を検出し縫製作業を自動的に停止させるか、又は終端検出後、前もって定めら れている針数の残存縫い動作を実行させる。このようなセンサ装置の別の主な利 用分野には溶接機械及び切断機械がある。センサ装置による加工物の始端及び終 端の検出は光センサの光路内の状態変化にょシ行われる。この状態変化は例えば 光透過形光センサの場合には、光センサの光路内における加工物の存在の有無及 び存在の程度、加工物の光透過性の変化の程度等に起因する、発光素子から受光 素子へ達する光の強度の大なジノ」＼なシの低下であることもある。光反射形光 センサの場合にはセンサ装置は、加工物の通過時の反射特性の変化に応答するも のである。いずれのこの種の構成を採るにしても、受光素子に接続されている評 価段の感度は確実なエツジ検出を行うために加工物のその都度の材料特性に依存 して調整される。例えば縫い物にラベルを縫いつける場合、光路の中に縄い物の みがあるのか又はラベルも一緒にちるのかが確実に検出されるようにこの感度調 整は行われる。

実際上、発光素子として設けられている白熱電球の寿命は屡々充分に長くない、 何故ならば白熱電球には熱的負荷だけでなく機械振動等の機械的負荷もかかるた め、総合負荷が太きいからである。白熱電球の代わに ｎ光ダイオードを使用することはできない、何故ならば発光ダイオードではセン サ装置に要求される高感度を得られないからである。

本発明のＨＭは、白熱電球の寿命延長と同時に省エネルギー化を達成する冒頭に 記載の形式のセンサ装置を提供することＫある。

上記課題は、白熱電球の被制御エネルギー源の設定値を評価段の感度調整に依存 して自動調整できるようにエネルギー源を評価段と結合することによシエネルギ ー源を調整することによシ解決される。

従って本発明によるセンサ装置では、被制御電流又は電圧源として構成可能なエ ネルギー源の設定値は一定に保持されず、調整される感度に依存して変化する。

この場合にセンサ装置は有利には、白熱電球の定格電流値に相応する設定値はこ の被制御エネルギー源から、評価段の感度段階が最大の場合のみ供給されるよう に構成される。従って感度段階が最大の場合のみ白熱電球に定格電流が流れる。

その他の場合にはすべて白熱電球には定格電流よシ低い電流が流れる。これが白 熱電球の平均寿命を著しく延長することが大規模な実験の結果分かった。同時に これによシセンサ装置のエネルギー消費が低減される。

本発明の別の実施例では、感度を段階的に粗調整する第１の調整素子と感度を微 調整する第２の調整素子が評価段に設けられ、被制御エネルギー源に送られる設 定値の調整は第１の調整素子と結合して行われる。

被制御エネルギー源は更に有利には、投入接続時に白熱電球の立上り過度電流が 設定値を行き過ぎ（オーバーシュート）るのを阻止する投入遅延段−が設けられ る。これは、定電圧源の場合で投入接続時の立上シミ流が定格電流の最大６倍ま で達することが分かったからである。ｅｉｔ球の寿命を短縮するこのような過電 流はこの投入遅延段では阻止可能であるのは確かでちる。この場合に投入遅延段 は、投入接続時の白熱電球の立上シミ流を例えば１ｓないし２ｓかけて漸次に宇 金でさえも白熱電球の発光の遅延は、白熱電球の内部抵抗がフィラメントの加熱 の度合いに依存して変化するので起こる。重要なのは、調整される設定定格電流 に対する行き過ぎが投入接続時に発生しないことが保証されることである。

本発明の別の実施例では、被制御エネルギー源は、クロック制御されるスイッチ ングレギュレータを備える。これによ）、直列トランジスタを制御素子として有 する定電圧源に比べ太幅に損失の少ない制御が可能となる。スイッチングレギュ レータと白熱電球の間にチョークコイルを設けると有利である。チョークコイル は、スイッチングレギュレータと共働して白熱電球の電流を設定値にほぼ損失な しに追値させるエネルギー蓄積器として作用する。

評価段は、比較器が後置接続されている増幅器を備えることもある。この場合に 感度調整のために増幅器の増幅率は調整可能になっている。しかし例えば、感度 調整のために比較器の閾値を調整可能にすることもできる。

次に本発明を実施例に基づき図を参照しながら詳細第１図においてミシ／１１は 針１２及び針板１０を備えている。針板１０は針１２が貫通する孔１３の他に、 孔１３から縫い方向に間隔を置いて配置されている別の孔１４を有する。孔１４ は、この実施例では光透過形光センサとして構成されている光セ／す１５の光路 の中に位置する。光センサ１５は白熱電球１６の形式の発光素子と例えばホトト ランジスタである受光素子１７を備える。白熱電球１６ａ、調整されるエネルギ ー源１８から給電される。エネルギー源１８は、目標値が調整可能である調整さ れる電流又は電圧電源として構成されている。

受光素子１７には、感度を調整できる評価段１９が後置接続されている。評価段 １９は、比較器２１が後置接続されている増幅器２０を備える。評価段１９の感 度調整のために、感度を粗調整する第１の調整素子２２と段階的又は連続的に微 調整するＷ２の調整素子２３が設けられている。図示の実施例では調整素子２２ 及び２３によシ増幅器２０の増幅率の調整が可能である。１つの変形の実施例で は調整素子２２及び２３によシ比較器２１の閾値の調整が可能である。第１の調 整素子２２は線２４を介して被制御エネルギー源に前置接続されたブロック２５ に作用して調整素子２２の位置に依存して被制御エネルギー源から供給される設 定値を制御する。

有利には、白熱電球１６の定格電流値に相応する被制御エネルギー源の設定値は 、第１の調整素子２２が最大感度段階に設定された場合にのみ与えられるように 構成されている。

評価段１９の出力側にミシン制御装置２６が接続されている。ミシン制御装置２ ６は公知の方法で（例えばヨーロッパ特許Ｉ１１：ｌＢ第０１０２５２４号明細 書を参照）Ｓ成可能であるＣ センサ装置の動作を説明する上で、ラベル２７を縫い物２８の上に縫着するとす る。縫い物は矢印２９の方向に送られるとする。針板２９の孔１４の上に縫い物 ２８及びラベル２７が載っている間は、白熱電球１６から構成される装置３０に よシ集束される光のうちの比較的僅かな部分だけが孔１４を通って受光素子１７ に達する。しかし、ラベル２７の終端ニンジ３１が矢印の方向に光センサ１５の 光路を横断し終わると白熱電球１６の光は縫い物２８だけを透過すればよい状態 となる。これに対応して光の減衰率が低下する。これに対応して受光素子１７が 受取る光量は増加する。調整素子２２および２３を介して増幅器２０の増ｆｐｘ 率は、光がラベル２７及び縫い物２８を透過しなければならない場合には増幅器 ２０の出力信号が比較器２１の固定切換閾値よりＪ・さく、縫い物２８だけを透 過すればよい場合には増幅器２０の出力信号はこの切換閾値を上回るように調整 される。従って、ラベル３１が光センサ１５の光路を横切る際、対応する検出信 号がミシン制御装置２６に送られる。

被制御エネルギー源１８の設定値を調整素子２２の位置に依存して調整すること により、縫い物２８及びラベル２７の種類が調整素子２２の最大感度への調整を 必要とする場合のみ最大許容エネルギーが白熱電球１６に供給されるようにする ことが可能となる。その他の場合にはすべて白熱電球１６への供給エネルギーは 絞られる。これは白熱電球１６の寿命にとって好適でちる。その上有利には、被 制御エネルギー源１８は、光センサ１５の投入接続時に流れる白熱電球の立上り 電流が設定値を越えて過度振動（オーバーシュート）いる。比較器２１は、好適 には発光ダイオードの形式である設定指示器５５に接続されている。設定指示器 ５５は、調整素子２２，２３によシ感度が最適に設定されたことを知らせる。

第２図の詳細な回路図には電源電圧の接続及びミシン制御装置２６の接続用の接 続プラグ３５、受光素子１７の接続用の接続プラグ３６、白熱電球１６の接続用 の接続プラグ３７が示されている。評価段１９の感度を粗調整する調整素子２２ は６ステツプスイツチとして、感度を微調整する調整素子２３にポテンショメー タとして図示されている。これらの調整素子は増幅率が調整可能な増幅器２０に 接続、されている。増幅器２０の出力側は線４１を介して切換閾値が固定の比較 器２１の入力側に接続されている。比較器２１の出力側は線４２を介して、ミシ ン２６が接続される接続ゾラグ３５の接点と接続されている。最大感度に対応す る調整素子２２の第６段は線２４を介して機能ブロック２５に接続されてい・る 。機能ブロック２５の出力側は線４３を介して、被制御エネルギー源１８の一部 であるスイッチングレギュレータ４５の入力側４４に接続されている。スイッチ ングレギュレータ４５０入力側４４は更に増幅段４６を介して、白熱電球１６の 実際値電流を測定する電流測定抵抗４７に接続されている。

スイッチングレイユレータ４５の出力側４８とアースの間にダイオード４９が設 けられている。ダイオード４９に並列にコンデンサ５０がチョークコイル５１を 介して接続されている。コンデンサ５０とチョークコイル５１０間の接続点が線 ５２を介して白熱電球１６に接続されている。

第２図の実施例において、調整素子２２を最大感度段に調整する際に機能ブロッ ク２５のトランジスタ５３が線２４を介して遮断され、従ってトランジスタ５３ に後−置接続されているトランジスタ５４も遮断される。トランジスタ５３が遮 断されるとトランジスタ作用し、被制御エネルギー源１８の設定値を高める。

調整素子２２のその他の切換位置ではすべてエネルギー源１８は低減された設定 値で動作する。スイッチン調整動作の際のエネルワ失を大幅に低減する。コンデ ンサ５０とチョークコイル５１は、光センサ１５の投入接続時に白熱電球１６の 電流を漸次に例えば１ｓないし２Ｓかけて零から設定値に増加させる投入遅延段 を形成する。

本発明の枠内で種々の変形が可能である。例えば感度の粗調整に用いられる調整 素子２２の各切換位置に、被制御エネルギー源１８の１つの固有の設定値を対応 させることが可能である。増嘱率が調整可能な増幅器２０の代わりに閾値が調整 可能な比較器２１を設けることも可能である。増幅器と比較器は必要に応じて１ つの段に統合することも可能である。被制御エネルギー源１８が白熱電球１６の 電流及び／又は電圧を調整することも可能である。光透過形光センサの代わシに 光反射形光センサを設けることも可能である。後者の場合、受光素子１７は、縫 い物から反射される光を受光する。ために針板１０の上方に載置される。この場 合、針板１０の第２の孔１４は不要となる。光反射形光センサは必要に応じて、 白熱電球１日の発する光が第１の光導波体を介して縫い物の上面の個所に導かれ 、反射光は第２の光導波体を介して受光素子１７に導かれるように構成すること も可能である。第１図に示されている光透過形光センサの場合には受光素子１７ を孔１４の、中に挿入することも可能である。

Ｆｉｇ　、ｉ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．エネルギー源から給電される白熱電球である発光素子と、感度調整の可能左 評価段が接続されている受光素子を有する光センサに依存して例えばミシ７であ る作業機械を制御するセンサ装置にかいて、あ 被制御エネルギー源（１８）の設定値が評価段（１９）の感度調整に依存して自 動的に調整可能であるように白熱電球（１６）のエネルギー源（１８）を評価段 （１９）と結合して、被制御エネルギー源（１８）を調整することを特徴とする センサ装置。 ２．評価段（１９）が最大感度段階にある場合のみ、被制御エネルギー源（１８ ）が、白熱電球（１６）の定格電流値に相応する設定値をとることを特徴とする 請求項１記載のセンサ装置。 ３．評価段（１９）に、感度を段階的粗調整する第１の調整索子と感度を微調整 する第２の調整素子（２３）を設け、 被制御エネルギー源（１８）の設定値の調整を第１の調整素子（２２）と関連さ せることを特徴とする請求項１又は２記載のセンサ装置。 ４．被制御エネルギー源（１８）に、投入接続時の白熱電球（１６）の立上り過 渡電流が設定値を行き過ぎるのを阻止する投入遅延段を設けることを特徴とする 請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載のセンサ装置。 ５．投入遅延段を、投入接続時の白熱電球の電流が零から漸次設定値まで増加す るように構成することを特徴とする請求項４記載のセンサ装置。 ６．被制御エネルギー源（１８）が、クロック制御されるスイツチングレギユレ ータを備えていることを特徴とする請求項１ないし５のうちのいずれか１項に記 載のセンサ装置。 ７．スィッチングレギユレータと白熱電球（１６）の間にチョークコイルを設け ることを特徴とする請求項６記載のセンサ装置。 ８．評価段（１９）が、比較器（２１）が後置接続されている増幅器（２０）を 備えていることを特徴とする請求項１たいし７のうちのいずれか１項に記載のセ ンサ装置。 ９．感度調整のために増幅器（２０）の増幅率が調整可能であることを特徴とす る請求項８記載のセンサ装置。 １０．感度調整のために比較器（２１）の切換閾値が調整可能であることを特徴 とする請求項８記載のセンサ装置。 １１．比較器（２１）に、最適感度調壁を表示する調整指示器（５５）を設ける ことを特徴とする請求項８互いし１０のうちのいずれか１項に記載のセンサ装置 。 １２．調整指示器（５５）として発光ダイオードを設けることを特徴とする請求 項１１記載のセンサ装置。 １３．発光ダイオードを、一方の光導波体が発射光を導き他方の光導波体が反射 光を導く二重光導波体を有する反射光センサとして構成することを特徴とする請 求項１ないし１２のうちのいずれか１項に記載のセンサ装置。