(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボビンケースを把持または開放可能としたボビンケース把持手段を対向部材に対向可能に設け、この対向部材に向って前記ボビンケース把持手段を移動させると共に開放させることで、上記ボビンケースを前記対向部材に装着可能とし、
前記対向部材に装着されているボビンケースを上記ボビンケース把持手段により把持すると共に前記方向とは逆方向に移動させることで、上記ボビンケースを前記対向部材から取り出し可能としたボビン交換装置において、
上記ボビンケース把持手段が前記対向部材にボビンケースを押し込む押し込み動作、又は前記対向部材からボビンケースを引き出す引き出し動作を、その押し込み動作前における対向部材への接近移動、又は引き出し動作後における対向部材からの離間移動よりも、それぞれ高トルクで行うことを特徴とするボビン交換装置。
【請求項２】
請求項１記載のボビン交換装置において、
前記制御手段は、前記押し込み動作、又は引き出し動作における高トルクの移動を、前記接近移動、又は離間移動よりも、それぞれ低速で行うことを特徴とするボビン交換装置。
【請求項３】
ボビンケースを把持または開放可能としたボビンケース把持手段を対向部材に対向可能に設け、この対向部材に向って前記ボビンケース把持手段を移動させると共に開放させることで、上記ボビンケースを前記対向部材に装着可能とし、
前記対向部材に装着されているボビンケースを上記ボビンケース把持手段により把持すると共に前記方向とは逆方向に移動させることで、上記ボビンケースを前記対向部材から取り出し可能としたボビン交換装置において、
前記ボビンケース把持手段が前記ボビンケースを前記対向部材に押し込む押し込み動作の前における対向部材への接近移動、又は前記対向部材から前記ボビンケースを引き出す引き出し動作の後における対向部材からの離間移動を、上記押し込み動作、又は引き出し動作よりも、それぞれ高速で行うことを特徴とするボビン交換装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のボビン交換装置において、
ボビンケース把持手段の対向部材に対向する方向への前記接近移動又は離間移動、並びに前記押し込み動作又は引き出し動作はモータの駆動によりなされ、
このモータ速度を、モータ速度制御手段により制御することを特徴とするボビン交換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ミシンのボビン交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上糸と下糸とを使用して縫製を行うミシン、特に高速の縫製作業を行う工業用のミシンにあっては、下糸を巻回したボビンを頻繁に交換する必要がある。一般には、下糸が消費された時にミシンの運転を一旦停止し、ボビンケースを釜から抜き取った後に、ボビンに下糸を巻回し、この下糸が新たに巻回されたボビンをボビンケースに収容して該ボビンケースを釜内に装着する一連の操作を手作業で行っている。しかしながら、このような人手によるボビンケースの交換作業は極めて非能率的であり、生産性の低下の原因となっている。
【０００３】
そこで、本出願人は、先に出願した特開平６−３０４３６９号公報記載のミシンのボビン交換装置において上記問題点の解決を図っている。このボビン交換装置はボビンケース把持手段を備えており、このボビンケース把持手段は、図９に示されるように、紙面に垂直な方向に並設されている両側板８８ａ，８８ａの先端縁部（図示左側縁部）をボビンケース２の外表面に圧着し、例えばエアシリンダ−等を作動してこの作動力を回転力に変換し、上記両側板８８ａ，８８ａ間に掛け渡されている回転軸８８ｂを図示反時計回りに回動してこの回転軸８８ｂに固定されているレバー爪８８ｃを反時計回りに回動し、該レバー爪８８ｃの先端部を、閉位置にあるボビンケース２のロックレバー２ｅの先端部から内側（ロックレバー２ｅとボビン係止板２ｂとの間）に入り込ませてロックレバー２ｅを閉位置から引き起こして開放させ、その開放されたロックレバー２ｅを、開位置にあるロックレバー２ｅに沿った傾斜面に形成されたベース体８８ｍにより受け止めると共に、ロックレバー２ｅの係止孔（窓）２ｆを、ベース体８８ｍ上に形成された矩形台状の凸部８８ｎに入り込ませるようになっている。
【０００４】
また、この時、ボビン係止板２ｂ先端の係止爪２ｄがボビンに食い込んで係合し、該ボビンがボビンケース２内から離脱しないように把持される。そして、ロックレバー２ｅを開位置に開放した状態で、レバー爪８８ｃによる押圧力によりロックレバー２ｅをベース体８８ｍ側に押し付けて挟持し、その結果、ボビンと共にボビンケース２をボビンケース把持手段８８に把持できるようになっている。
【０００５】
また、上記レバー爪８８ｃを図示時計回りに回動することにより、ロックレバー２ｅを元の位置に戻し、ボビンケース２をボビンケース把持手段８８から開放できるようになっている。
【０００６】
また、上記ボビンケース把持手段８８は、釜に対向してエアシリンダ−の作動力により、ボビンケースの着脱位置と退避位置との間を前進・後退できるようになっており、従って釜内のボビンケースを、該ボビンケース把持手段８８により把持して釜内から抜き取ると共に、下糸巻回済みのボビンを収容したボビンケースを、該ボビンケース把持手段８８により把持して釜内に装着できるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平６−３０４３６９号公報記載のミシンのボビン交換装置にあっては、以下の問題点がある。すなわち、釜とボビンケース把持手段８８との芯合わせ完全に行うこと（釜の軸心とボビンケース把持手段８８により把持されるボビンケース２の中空状の支持筒の軸心とを正確に一致させること）が極めて難しく、従って芯が合っていない状態で釜に対してボビンケース２の着脱を行うことになるが、この芯ずれが大きいと釜に対してボビンケース２の着脱を行うことができないといった問題がある。
【０００８】
また、このような芯ずれに拘らず、釜に対してボビンケース２の着脱を行うには、ボビンケース２を釜に対して押し込む時、ボビンケース２を釜から引き出す時に抵抗が多大に作用することから、その押し込み力、引き出し力を充分大きくする必要がある。ここで、釜に対向する方向への移動を行うエアーシリンダ−の空圧を上げれば、上記押し込み力、引き出し力が大きくなって対処が可能となるが、このように空圧を上げると移動速度が大きくなり、該ボビンケース２の釜に対する衝突力が増大し、従って該ボビンケース２、ボビンケース把持手段８８、釜を傷めて耐久性が低下するといった問題点がある。
【０００９】
また、上記エアーシリンダ−に代えて単に大型のモータを用い、ボビンケース着脱位置と退避位置との間におけるボビンケース把持手段８８の移動を高トルク、高速度で行うことも考えられるが、上記衝突力が増大しボビンケース２、ボビンケース把持手段８８、釜の耐久性が低下するといった問題は解消されない。
【００１０】
そこで本発明は、対向部材とボビンケース把持手段との芯ずれに拘らず対向部材に対するボビンケースの着脱が確実になされると共に装着時にボビンケース、ボビンケース把持手段、対向部材を傷めることがなく耐久性が向上されるボビン交換装置を提供することを第１の目的とする。
【００１１】
また、上記第１の目的に加えて、ボビンケース着脱位置と退避位置との間におけるボビンケース把持手段の移動速度が最適に制御され、ボビン交換時間が最短にされるボビン交換装置を提供することを第２の目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、請求項１のボビン交換装置は、ボビンケースを把持または開放可能としたボビンケース把持手段を対向部材に対向可能に設け、この対向部材に向って前記ボビンケース把持手段を移動させると共に開放させることで、上記ボビンケースを前記対向部材に装着可能とし、前記対向部材に装着されているボビンケースを上記ボビンケース把持手段により把持すると共に前記方向とは逆方向に移動させることで、上記ボビンケースを前記対向部材から取り出し可能としたボビン交換装置において、上記ボビンケース把持手段が前記対向部材にボビンケースを押し込む押し込み動作、又は前記対向部材からボビンケースを引き出す引き出し動作を、その押し込み動作前における対向部材への接近移動、又は引き出し動作後における対向部材からの離間移動よりも、それぞれ高トルクで行うことを特徴としている。
【００１３】
上記第２の目的を達成するために、請求項３のボビン交換装置は、ボビンケースを把持または開放可能としたボビンケース把持手段を対向部材に対向可能に設け、この対向部材に向って前記ボビンケース把持手段を移動させると共に開放させることで、上記ボビンケースを前記対向部材に装着可能とし、前記対向部材に装着されているボビンケースを上記ボビンケース把持手段により把持すると共に前記方向とは逆方向に移動させることで、上記ボビンケースを前記対向部材から取り出し可能としたボビン交換装置において、前記ボビンケース把持手段が前記ボビンケースを前記対向部材に押し込む押し込み動作の前における対向部材への接近移動、又は前記対向部材から前記ボビンケースを引き出す引き出し動作の後における対向部材からの離間移動を、上記押し込み動作、又は引き出し動作よりも、それぞれ高速で行うことを特徴としている。
【００１４】
上記第１、第２の目的を達成するために、請求項４のボビン交換装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に加えて、ボビンケース把持手段の対向部材に対向する方向への移動をモータの駆動により行い、このモータ速度を、モータ速度制御手段により制御したことを特徴としている。
【００１５】
【作用】
このような請求項１におけるボビン交換装置によれば、ボビンケース把持手段の押し込み時又は引き出し時の移動が、その押し込み動作前又は引き出し動作後における移動よりも高トルクで行われると、対向部材とボビンケース把持手段とに芯ずれがあって対向部材に対するボビンケースの着脱時に抵抗が多大に作用しても、高トルクによりその押し込み力または引き出し力が充分に大きくされる。
また、請求項２におけるボビン交換装置によれば、上記請求項１にかかる作用に加えて、低速により対向部材に対するボビンケースの衝突力が低減される。
【００１６】
また、請求項３におけるボビン交換装置によれば、高トルクが要求されない、ボビンケース把持手段の押し込み動作時または引き出し動作時を除いた近接移動または離間移動は、高速移動を含んで行われ、ボビンケース把持手段の移動速度が最適に制御される。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１及び図２に基づいて詳細に説明する。符号１はボビンケース２が装着される釜を、３は中釜軸を、６はミシン本体に取り付けられたメインベースに立設すると共に釜１の下方で且つ釜１の後方（図２における上方）に配設された支持体としてのベース板をそれぞれ示しており、該ベース板６には、釜軸に平行な軸心を有する搬送軸４の基端４ａが固定され、該搬送軸４はベース板６に片持ち支持された状態となっている。
【００１８】
この搬送軸４の先端４ｂ側（反ベース板側）には、中空円筒状の搬送ブッシュ１３が回転可能に支持されている。該搬送ブッシュ１３の反ベース板側の端部外周には回動歯車１４が嵌合・固定されており、この回動歯車１４よりさらに反ベース板側の端部外周には、搬送アーム１２の一端が嵌合・固定されている。該搬送アーム１２の他端には保持部１１が固定されており、この保持部１１の釜側を向く面には、図３乃至図５に示されるようなボビンケース把持手段５０が固定されている。なお、図１及び図２においては、図が煩雑になるのを避けるために、ボビンケース把持手段５０は省略されている。次に、このボビンケース把持手段５０について、図３乃至図５を参照しながら以下説明する。
【００１９】
上記保持部１１には、図４及び図５に示されるような、コの字状の支持板５３が、図５における下方に開放されるようにして固定されており、両側板５３ａ，５３ｂの間には、ネイル軸５４が回転可能に掛け渡されている。このネイル軸５４には、ボビンケース２のロックレバー２ｅを閉位置（図５（ａ）参照）から引き起こして開放させて開位置（図５（ｃ）参照）に位置させるネイルと称される爪部材５５が取り付けられている。このネイル５５は円弧状に湾曲形成されており、該ネイル５５の先端部５５ｂは、ボビンケース２のロックレバー２ｅとボビン係止板２ｂとの重なり合い部分に挿入可能な位置関係に配置されている。
【００２０】
ネイル５５は、その一部（図５における下部）が両側板５３ａ，５３ｂ間から外方に突出しており、この突出部分の側板５３ｂ側の面にはピン５５ａが突設されている。また、側板５３ｂの外側面にはリンク軸５７が突設されており、このリンク軸５７には略ヘの字状のリンク５６が回転可能に支承されている。このリンク５６の両端には切欠５６ａ，５６ｂがそれぞれ形成されており、切欠５６ａには上記ネイル５５のピン５５ａが、切欠５６ｂにはソレノイド５１のプランジャ５１ａに突設されたピン５１ｂが、それぞれ遊嵌配置されている。このソレノイド５１は上記保持部１１に固定されている。
【００２１】
上記支持板５３には、図３及び図５に示されるように、その両側板５３ａ，５３ｂ間にあってネイル５５側に向かって立設する第１の弾性部材としての板ばね５８と、第２の弾性部材としての板ばね５９と、がそれぞれ固定されている。板ばね５９の先端部５９ａは、ボビンケース２側に折り曲げられており、上記ネイル５５により引き起こされたロックレバー２ｅの窓２ｆに進入してこの窓２ｆを形成する縁部２ｉを受けることが可能な位置関係に配置されている。
【００２２】
また、板ばね５８の先端部５８ａは、上記板ばね５９の先端部５９ａとは反対方向に折り曲げられており、上記ネイル５５により引き起こされたロックレバー２ｅの外表面２ｇを受けることが可能な位置関係に配置されている。このような板ばね５８，５９に受けられたロックレバー２ｅは、上記ネイル５５からの押圧力により開状態に挟持されて固定され、これによりボビンケース２の全体の把持が行われるように構成されている。
【００２３】
なお、図５において、符号１Ａは外釜を、１Ｂは外釜１Ａに収容される中釜をそれぞれ示している。
【００２４】上記回動歯車１４には、図２に示されるように、釜軸方向に沿って長尺なる形状の回動モータ歯車１５が噛合しており、この回動モータ歯車１５は、メインベースに固定された駆動手段としての回動モータ１６の出力軸に直結された状態となっている。
【００２５】
従って、回動モータ１６が回転すると、回動モータ歯車１５、回動歯車１４を介して、搬送アーム１２及び保持部１１から構成される回転手段としての回動アーム７０が回転するようになっている。なお、この回動アーム７０の回転動作は、本実施例にあっては、該回動アーム７０が釜位置Ａから退避した退避位置にある時（図２参照）に、行われるようになっている。また、搬送軸４は片持ち支持であるが、上記回動モータ歯車１５によりガイドされていることから、その支持強度は充分となっている。
【００２６】
上記搬送ブッシュ１３の外周における上記回動歯車１４より搬送軸４の固定端側には、例えばストップリング３０が固定されており、該搬送ブッシュ１３の外周における回動歯車１４とストップリング３０との間には、直動カラー１７が回転可能に支持されている。
【００２７】
この直動カラー１７の外周には、図２に示されるように、軸線方向に沿って直動歯車（ラック）１８が固定されている。この直動歯車１８には直動モータ歯車（ピニオン）１９が噛合しており、この直動モータ歯車１９は、メインベースに固定された移動手段としての直動モータ２０の出力軸に直結された状態となっている。
【００２８】
従って、直動モータ２０が回転すると、直動モータ歯車１９、直動歯車１８を介して、直動カラー１７と共に回動アーム７０が搬送軸４の軸線方向に沿って移動するようになっている。すなわち、回動アーム７０は、搬送軸４に対して回転できると共に、搬送軸４に沿って摺動できるようになっている。
【００２９】
ベース板６における上記ボビンケース把持手段の回転軌跡の対向位置であって、図１に示されるように、例えば位置Ｂには、ボビンケース保持手段としてのダミー軸５が固定されている。このダミー軸５は、図２に示されるように、中釜軸３先端と同構造となっており、ボビンが収容されたボビンケース２を押し込めば、該ボビンケース２を保持できるようになっている。そして、押し込められたボビンケース２の既設のボビン係止爪２ｄが、図１に示されるように、ダミー軸５の近傍に突設された回り止め部材５ａａの係止溝に係合するよう構成されている。すなわち、ボビンケース２は所定の位置に位置決めされて保持されるようになっている。
【００３０】
また、上記ボビンケース把持手段の回転軌跡の対向位置であって、図１に示されるように、例えば位置Ｆには、残糸除去装置が配設されている。この残糸除去装置としては、上記ダミー軸５と同様な構成の保持軸５ａに該ボビンケースが受け渡されて当該ボビンケースを保持した状態で、ボビンに巻かれた糸を引き出す引き出し手段の糸引き出し動作によって、ボビンが回転されて、ボビンに巻回された糸が引き出されるようなものであればどのようなものであっても良く、ボビンケースを保持するダミー軸以外の構成としては、例えば本出願人が先に出願した特願平５−２０３６１０号明細書や特願平６−４０３５１号明細書のボビンの残糸除去装置を始めとして、適宜のものを採用することができる。
【００３１】
また、上記ボビンケース把持手段の回転軌跡の対向位置であって、図１に示されるように、例えば位置Ｃには、下糸巻回装置が配設されている。この下糸巻回装置としては、例えばモータの駆動等により自動的にボビンに下糸が巻回可能で、その後ボビンケース２への糸掛け及び下糸切断が可能なものであればどのようなものであっても良く、例えば特開平５−１９２４７６号公報のボビン交換装置や本出願人が先に出願した特願平５−１２１９６０号明細書のミシンのボビン交換装置や特願平５−１１６３６３号明細書のミシンのボビン交換装置に記載されている下糸巻回装置を始めとして、適宜のものを採用することができる。
【００３２】
なお、上記残糸除去装置、下糸巻回装置が、ベース板６に接触する場合には、該ベース板６は適宜切欠かれる。
【００３３】
ところで、本実施例にあっては、ボビンケース把持手段の例えば釜１に対向した退避位置（図２参照）を、原点検索位置としている。また、回動モータ１６として例えばパルスモータを用いているので、該パルスモータのパルス数をカウントすることによって、原点位置を基準として、ボビンケース把持手段５０を、上記釜位置Ａ、下糸巻回位置Ｃ、残糸除去位置Ｆ、ダミー位置Ｂに、回動制御することができる。
【００３４】
また、上記直動モータ（ステッピングモータ）２０には、図１及び図２に示されるように、モータ速度を制御するモータ速度制御手段９０がドライバ９１を介して接続されている。このモータ速度制御手段９０は、例えばタイマ、位置センサ、モータ回転数等からの情報信号に基づいて、ボビンケース把持手段５０の位置を判定し、ボビンケース把持手段５０の対向部材（釜１、ダミー軸５、保持軸５ａ、下糸巻回装置）に対するボビンケース押し込み時、引き出し時の移動を、低速、高トルクで行う指令をドライバ９１に与える一方で、押し込み動作前の対向部材に向う移動、引き出し動作後の対向部材から離間する移動を、高速で行う指令をドライバ９１に与えるように機能する所謂マイクロコンピュータである。
【００３５】
すなわち、モータ速度制御手段９０は、対向部材からボビンケースを取り出す場合に、図６（ａ）に示されるような速度制御を行って、ボビンケースを対向部材から引き出す時に低速とし、引き出し動作後の対向部材から離間する移動時に高速とする。また、対向部材に対してボビンケースを装着する場合に、図６（ｂ）に示されるような速度制御を行って、ボビンケースを対向部材に押し込む時に低速とし、押し込み動作前の対向部材に向う移動時に高速とする。
【００３６】
ところで、ステッピングモータにあっては、図７に示されるような速度−トルク特性がある。すなわち、低速にすると高トルクとなり（符号ｙｙの辺り）、高速にすると低トルク（符号ｘｘの辺り）となる。従って、上述のボビンケース引き出し動作時及び押し込み動作時には低速・高トルクとなり、一方それ以外の移動時には高速・低トルクとなる。すなわち、抵抗が多大に作用するボビンケースの着脱時に高トルクが得られると共に、ボビンケース２の対向部材に対する当接時に低速となり、それ以外の高速移動が望まれる時に高速となるように制御される。
【００３７】
なお、モータ速度制御手段９０には、動作手順を表したプログラムが記憶されるＲＯＭ（不図示）、各設定値やデータテーブルを記憶処理するＲＡＭ（不図示）が接続されている。
【００３８】
次に、このように構成された装置の動作手順について、以下説明する。先ず、例えばボビンケース把持手段５０に、下糸巻回済みのボビンを収容したボビンケース２を把持させるために、回動アーム側から手を差し込んで、該下糸巻回済みのボビンを収容したボビンケースを、中釜軸３に装着するのと同様に、手の平を返すことなくダミー軸５、残糸除去装置の保持軸（ダミー軸５と同様な構成のもの）５ａに押し込んで、ボビンケースをダミー軸５、残糸除去装置の保持軸５ａにそれぞれ装着する。
【００３９】
次いで、電源スイッチがオンされたら、回動アーム７０を原点位置に復帰させる。この時には、ソレノイド５１には通電がなされておらず、ネイル５５の先端部５５ｂは、図５（ａ）に示されるような退避位置にあり、ボビンケース２のロックレバー２ｅは閉位置にある。そして、スタートスイッチのオンにより、回動アーム７０を回動させてボビンケース把持手段５０をダミー位置Ｂまたは残糸除去位置Ｆ（ボビンケースを保持可能な保持軸５ａが在る）に対向させる。ここで、本実施例にあっては、説明の都合上、ボビンケース把持手段５０を、例えばダミー位置Ｂに対向させる。そして、該回動アーム７０を前進させて、該ダミー軸５に保持されている下糸巻回済みのボビンを収容したボビンケースをボビンケース把持手段５０に把持させる。なお、図５においては、釜軸１ａに対してボビンケースを取り出す場合の例が描かれているが、釜軸１ａをダミー軸５に置き換えても同様である。
【００４０】
すなわち、図５（ａ）に示される状態から、ソレノイド５１のプランジャ５１ａの引き込み動作によりネイル５５を開方向に向かって回動させ、ネイル５５の先端部５５ｂを、閉位置にあるボビンケース２のロックレバー２ｅの先端部から内側に入り込ませてロックレバー２ｅを閉位置から引き起こし開放させる。この時、ネイル５５の背面５５ｃにより、図３及び図５（ｂ）に示されるように、ボビンケース２の外表面２ｈが押えられる。この開放されたロックレバー２ｅを開位置に開放すると、板ばね５９の先端部５９ａが、この開放されたロックレバー２ｅの窓２ｆに進入し、この先端部５９ａにより窓２ｆを形成する縁部２ｉが受けられる。そして、図５（ｃ）に示されるＹ方向にロックレバー２ｅを押圧する。また、同時に、板ばね５８の先端部５８ａにより、開放されたロックレバー２ｅの外表面２ｇが受けられる。そして、ロックレバー２ｅが開放された状態で、ネイル５５による押圧力によりロックレバー２ｅが板ばね５８，５９に押し付けられて挟持され、その結果ボビンケース２の全体がボビンケース把持手段５０に把持される。また、このようにロックレバー２ｅが開放状態に維持されることにより、ダミー軸５に対してボビンケース２が離脱可能な自由状態になされると共に、ボビンがボビンケース２内から離脱しないように保持される。
【００４１】
この時、上記ボビンケース把持手段５０を、上述の図６（ａ）に示したように、ダミー軸５から離間する方向に低速にて移動させ、高トルクでダミー軸５から引き出す。そして、後は高速にてボビンケース把持手段５０を後退させる。
【００４２】
従って、ダミー軸５とボビンケース把持手段５０とに芯ずれがあってダミー軸５からのボビンケースの引き出し時に抵抗が多大に作用しても、高トルクによりその引き出し力を充分に大きくするよう構成しているので、ダミー軸５とボビンケース把持手段５０との芯ずれに拘らずダミー軸５からのボビンケースの取り出しを確実に行うことが可能となっている。
【００４３】
また、ボビンケースの引き出し動作後のダミー軸５から離間する移動を、高速で行うよう構成しているので、ボビンケース着脱位置と退避位置との間におけるボビンケース把持手段の移動速度が最適となり、ボビン交換時間を最短にすることが可能となっている。
【００４４】
また、本実施例にあっては、ボビンケース把持手段５０を上記の構成としているので、さらに以下の効果がある。すなわち、ダミー軸５とボビンケース把持手段５０とに芯ずれがあっても、この芯ずれは、ダミー軸５に対してボビンケース２を取り出す際の板ばね５８，５９の３次元的な弾性変形により解消され、ダミー軸５に対するボビンケース２の取り出しをより確実に行うことができるようになっている。換言すれば、ダミー軸５とボビンケース把持手段５０との位置合わせはラフで良く、この位置合わせに要する組立時間を低減することが可能となっている。
【００４５】
また、個々のロックレバー２ｅの開き角度に違いがあっても、ロックレバー２ｅを板ばね５８，５９の開き方向への弾性変形によりその違いを吸収し充分に開放できることから、ボビンケース２の係止爪２ｄのボビンへの食い込みを充分に行うことができるようになっており、ボビンの取り残しの解消が可能となっている。
【００４６】
また、個々のロックレバー２ｅの窓２ｆの位置に違いがあっても、板ばね５９の先端部５９ａを窓２ｆに嵌入させるのではなく進入させて縁部２ｉを受け、ロックレバー２ｅを板ばね５８，５９の開き方向への弾性変形によりその違いを吸収し充分に開放できるようにしていることから、ボビンケース２の把持を確実に行うことが可能となっている。
【００４７】
また、ロックレバー２を板ばね５８，５９の３次元的な弾性変形により、ネイル５５と板ばね５８，５９との間に隙間なく挟持できるようにしていることから、これら部材の位置合わせはラフで良く、これら部材の位置合わせに要する組立時間を低減することが可能となっている。
【００４８】
さて、再び動作説明に戻って、退避位置に後退した回動アーム７０を回動させる。そして、ボビンケースを把持したボビンケース把持手段５０を釜１に対向させると共に前進させ、下糸巻回済みのボビンを収容したボビンケースを釜内に装着する。
【００４９】
このボビンケース把持手段５０によるボビンケースの釜１への装着は、図５に示した動作手順を逆にすると共に、図６（ｂ）に示した速度で制御される。すなわち、ボビンケース把持手段５０を、上述の図６（ｂ）に示したように、釜１に向かって高速にて移動させ、釜１の手前で低速に落とすと共に高トルクで釜１にボビンケースを押し込み、押し込んだ時点で、ソレノイド５１の通電を解除し、ボビンケース把持手段５０ａのネイル５５を開放して、これによりボビンケース２を釜１内に装着する。
【００５０】
従って、釜１とボビンケース把持手段５０とに芯ずれがあって釜１に対するボビンケースの押し込み時に抵抗が多大に作用しても、高トルクにより押し込み力を充分に大きくするよう構成しているので、釜１とボビンケース把持手段５０との芯ずれに拘らず釜１に対するボビンケースの装着を確実に行うことが可能となっている。また、低速により釜１に対するボビンケースの衝突力を低減するよう構成しているので、ボビンケース、ボビンケース把持手段５０、対向部材を傷めることがなく耐久性を向上することが可能となっている。
【００５１】
また、板ばね５８，５９の３次元的な弾性変形により、より確実に釜１に対するボビンケース２の装着を行うことができるようになっている。
【００５２】
また、ボビンケースの押し込み動作前の釜１に向かう移動を、高速で行うよう構成しているので、ボビン交換時間を最短にすることが可能となっている。
【００５３】
そして、回動アーム７０が後退され、縫製が開始される。ここで、例えば釜内のボビンの残糸が少なくなった等の理由でボビンの交換指令が発せられたら、ミシンの縫製動作を禁止して、ボビンケースを把持していないボビンケース把持手段５０を釜１に前進させ、残糸の少なくなったボビンを釜内から取り出す。
【００５４】
このボビンケース把持手段５０によるボビンケースの取り出しは、図５に示した動作手順と同様である。従って、ボビンケース把持手段５０により釜１に対してボビンケースを取り出す場合にあっても、ボビンケース把持手段５０によりダミー軸５からボビンケースを取り出す場合と同様な作用・効果を奏する。
【００５５】
そして、回動アーム７０を後退させて回動させ、残糸の少なくなったボビンを収容したボビンケースをダミー軸５に対向させると共に前進させ、該ダミー軸５に装着する。
【００５６】
このボビンケース把持手段５０によるボビンケースのダミー軸５への装着は、ボビンケース把持手段５０により釜１に対してボビンケースを装着する場合と同様であり、従って同様な作用・効果を奏する。
【００５７】
そして、回動アーム７０を後退させた後に回動させ、ボビンケースを把持していないボビンケース把持手段５０を残糸除去装置の保持軸５ａに対向させると共に前進させ、該保持軸５ａに保持されている下糸巻回済みのボビンを収容したボビンケースをボビンケース把持手段５０に把持させる。
【００５８】
このボビンケース把持手段５０によるボビンケースの保持軸５ａからの取り出しも、ボビンケース把持手段５０により釜１からボビンケースを取り出す場合と同様であり、従って同様な作用・効果を奏する。
【００５９】
次いで、回動アーム７０を後退させると共に回動させて、ボビンケースを把持したボビンケース把持手段５０を釜１に対向させると共に前進させ、下糸巻回済みのボビンを収容したボビンケースを釜内に装着し、該回動アーム７０を後退させる。
【００６０】
そして、縫製が開始されたら、その縫製中に、回動アーム７０を回動させ、ボビンケース把持手段５０をダミー軸５に対向させると共に前進させ、該ダミー軸５に保持されている残糸の少なくなったボビンを該ダミー軸５から取り出して、後退させる。
【００６１】
次いで、回動アーム７０を回動させ、残糸の少なくなったボビンを収容したボビンケースを残糸除去装置に対向させ、該残糸除去装置によってボビンケース内に収容されたボビンの残糸を除去し、そのボビンを糸のない空ボビンとする。
【００６２】
次いで、回動アーム７０を回動させ、空ボビンを下糸巻回装置に対向させると共に、回動アーム７０を前進させ、そこの下糸巻回装置によって空ボビンに下糸を巻回すると共にボビンケースへの糸掛け及び下糸切断を行う。
【００６３】
このようにして、ボビンに下糸が巻回されたら、回動アーム７０を後退させて回動させ、ボビンケース把持手段５０をダミー軸５に対向させると共に前進させ、下糸巻回装置により下糸が巻回されたボビンを収容したボビンケースをダミー軸５に一旦保持させ、その後回動アーム７０を後退させる。
【００６４】
そして、この状態で待機状態となり、次のボビンの交換指令が発せられたら、ミシンの縫製動作を禁止して、回動アーム７０を回動させ、ボビンケースを把持していないボビンケース把持手段５０を釜１に対向させると共に前進させ、残糸の少なくなったボビンを釜内から取り出して、該回動アーム７０を後退させる。
【００６５】
次いで、回動アーム７０を回動させ、ボビンケース把持手段５０を残糸除去装置の保持軸５ａに対向させる共に前進させ、残糸の少なくなったボビンを収容したボビンケースを保持軸５ａに保持させて、その後回動アーム７０を後退させる。次いで、回動アーム７０を回動させ、ボビンケース把持手段をダミー軸５に対向させる。そして、該回動アーム７０を前進させて、該ダミー軸５に保持されている下糸巻回済みのボビンを収容したボビンケースをボビンケース把持手段５０に把持させる。
【００６６】
次いで、回動アーム７０を後退させると共に回動させて、ボビンケースを把持したボビンケース把持手段５０を釜１に対向させると共に前進させ、下糸巻回済みのボビンを収容したボビンケースを釜内に装着し、該回動アーム７０を後退させる。以降は、上記動作が繰り返される。
【００６７】
なお、上記工程において、一番最初に、回動アーム側から手を差し込んで、該下糸巻回済みのボビンを収容したボビンケースを、ダミー軸５または残糸除去装置の保持軸５ａの何れか一方に押し込み、他方に下糸が巻回されていないボビンを収容したボビンケースを押し込んでそれぞれに装着し、下糸巻回済みのボビンを収容したボビンケースを釜内に装着した後の縫製中に、下糸が巻回されていないボビンを収容したボビンケースを下糸巻回装置に移動して下糸を巻回して、ダミー軸５または残糸除去装置の保持軸５ａに何れか一方に保持させて待機状態としても良い。
【００６８】
ところで、ボビンケース把持手段５０に把持されているボビンケース２を取り出す場合若しくは色違いの下糸を使用するためにボビンケース２を一時的にダミー軸５に保持させておく場合にあっては、ボビンケース２を把持したボビンケース把持手段５０をダミー軸５に対向させると共に、前進させれば、該ボビンケース把持手段５０に把持されていたボビンケース２をダミー軸５に受け渡すことができる。
【００６９】
そして、ダミー軸５に保持されたボビンケース２を取り出す場合には、釜軸１ａからボビンケース２を取り出すのと同様に、回動アーム側から手を差し込めば、手の平を返すことなくダミー軸５に保持されているボビンケースを取り出すことができる。この手作業によるボビンケースのダミー軸５，５ａからの取り出しは非常に容易である。
【００７０】
このように、本実施例においては、ボビンケース把持手段５０の押し込み時または引き出し時の移動を、低速、高トルクで行い、対向部材（釜１、ダミー軸５、保持軸５ａ、下糸巻回装置）とボビンケース把持手段５０とに芯ずれがあって対向部材に対するボビンケース２の着脱時に抵抗が多大に作用しても、高トルクによりその押し込み力または引き出し力を充分に大きくすると共に、低速により対向部材に対するボビンケース２の衝突力を低減するよう構成しているので、対向部材とボビンケース把持手段５０との芯ずれに拘らず対向部材に対するボビンケースの着脱を確実に行うことが可能となっていると共に、ボビンケース２、ボビンケース把持手段５０、対向部材を傷めることがなく耐久性を向上することが可能となっている。
【００７１】
また、低速、高トルクが要求されないボビンケース把持手段５０の押し込み動作前の対向部材に向う移動、引き出し動作後の対向部材から離間する移動を、高速で行うよう構成しているので、ボビンケース着脱位置と退避位置との間におけるボビンケース把持手段５０の移動速度を最適に制御でき、ボビン交換時間を最短にすることが可能となっている。
【００７２】
なお、上記装置に、例えば残糸除去装置、下糸巻回装置がなくても、ボビン交換を自動的に行うことができる。すなわち、ボビンケース把持手段５０が単数であると、ボビン交換を自動的に行うには、例えば釜１に装着するボビンケースを保持するためのダミー軸と、釜１から取り出したボビンケースを保持するためのダミー軸という少なくとも２個以上のダミー軸が必要となるが、上述のように、２個のダミー軸５，５ａを、ボビンケース把持手段の回転軌跡の対向位置に配設すれば、ボビン交換を自動的に行うことができる（但し、下糸巻回動作、残糸除去動作は、例えば手作業）。
【００７３】
図８本発明の他の実施例を表したものであり、ボビンケース把持手段５０の移動速度及びトルクの制御をモータ速度制御機構によりメカ的に行うものである。すなわち、このモータ速度制御機構９５は、定速回転するＤＣモータと、このＤＣモータの出力軸に固定された円盤６７と、この円盤６７の周端部に一端が枢着され他端が上記直動カラー１７に枢着されたリンク６６と、から構成されており、該ＤＣモータが回転すると、直動カラー１７は図示左右方向に移動するようになっている。
【００７４】
また、ボビンケース把持手段５０の退避位置からボビンケース着脱位置に向かう移動を、円盤６７を図示時計回りに回転させ枢着部を図示ａａの位置からｂｂの位置を経由してｃｃの位置まで移動させることにより行い、ボビンケース把持手段５０のボビンケース着脱位置から退避位置に向かう移動を、枢着部を図示ｃｃの位置からｄｄの位置を経由してａａの位置まで移動させることにより行うよう構成されている。
【００７５】
従って、ボビンケース把持手段５０の移動速度は、凡そ図６に示した線図のエッジを滑らかにした正弦波状のものとなり、ａａの近傍位置、ｃｃの近傍位置にあっては低速・高トルクとなり、ｂｂの近傍位置、ｄｄの近傍位置にあっては高速・低トルクとなる。すなわち、ボビンケース把持手段５０による対向部材に対してのボビンケースの着脱時には、枢着部がｃｃの位置近傍にあることから低速・高トルクとなり、また着脱時以外の移動に際しては出来るだけ高速移動としているので、先の実施例と同様な効果を得ることができるというのはいうまでもない。
【００７６】
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのはいうまでもなく、例えば、上記実施例においては、ボビンケースを保持する手段をダミー軸５，５ａとしているが、例えば、マグネットによりボビンケース２を磁気吸引してホルダ内に収容・保持するボビンケース保持手段等に代えることも可能である。
【００７７】
また、上記実施例においては、ボビンケース把持手段と対向部材とに芯ずれがあっても、対向部材に対するボビンケースの着脱をより確実に行うことができるように、ボビンケース把持手段を、３次元的に弾性変形する板ばね５８，５９より構成しているが、必ずしも該ボビンケース把持手段５０を用いる必要はなく、該ボビンケース把持手段５０を、従来技術で説明したボビンケース把持手段８８や、例えば特開平５−１９２４７６号公報の下糸自動供給装置や本出願人が先に出願した特願平５−１２１９６０号明細書のミシンのボビン交換装置に記載されている一対の電磁石吸着ヘッドタイプのボビンケース把持手段に代えることも可能である。
【００７８】
また、エアーシリンダ径の異なる大小の２本のエアーシリンダを連結させ、ボビンケース把持手段の移動を行わせると、上記実施例と同様な速度・トルク制御を行うことができる。すなわち、ボビンケース把持手段の押し込み時または引き出し時は、シリンダ径の小さいエアーシリンダによりボビンケース把持手段を移動させ、前記以外の移動はシリンダ径の大きいエアーシリンダにより行う構成を採ることも容易に考えられる。
【００７９】
また、上記実施例においては、ボビンケース把持手段を２個としているが、２個以上であっても良く、さらに残糸除去装置の保持軸５ａと兼用としなくても良い。また、ダミー位置Ｂ、下糸巻回位置Ｃ、残糸除去位置Ｆも上記実施例の位置に限定されるものではなく、要はこれら位置がボビンケース把持手段の移動軌跡の対向位置にあれば良い。
【００８０】
また、上記実施例においては、回動アーム７０の一端を支持して他端にボビンケース把持手段を設けたボビン交換装置に対する適用例が述べられているが、回動アームの中央を支持して両端部にボビンケース把持手段を設けたボビン交換装置や、多数の枝に分かれた回動アームの中央を支持して各端部にボビンケース把持手段を設けたボビン交換装置等に対しても適用できるというのはいうまでもない。
【００８１】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１のボビン交換装置によれば、ボビンケース把持手段の押し込み時または引き出し時の移動を高トルクで行い、対向部材とボビンケース把持手段とに芯ずれがあって対向部材に対するボビンケースの着脱時に抵抗が多大に作用しても、高トルクによりその押し込み力または引き出し力を充分に大きくするよう構成したものであるから、対向部材とボビンケース把持手段との芯ずれに拘らず対向部材に対するボビンケースの着脱を確実に行うことが可能となる。
また、請求項２のボビン交換装置によれば、請求項１に加えて、高トルクの移動を低速で行い、ボビンケース把持手段の押し込み力又は引き出し力が充分に大きくするとともに対向部材に対するボビンケースの衝突力を低減するよう構成したものであるから、対向部材に対するボビンケースの着脱を確実に行うと共に、ボビンケース、ボビンケース把持手段、対向部材を傷めることがなく耐久性を向上することが可能となる。
【００８２】
また、請求項３のボビン交換装置によれば、高トルクが要求されないボビンケース把持手段の押し込み動作時または引き出し動作時を除く近接移動または離間移動を、高速で行うよう構成したものであるから、ボビンケース着脱位置と退避位置との間におけるボビンケース把持手段の移動速度を最適に制御でき、ボビン交換時間を最短にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるボビン交換装置の正面図である。
【図２】同上ボビン交換装置の平面図である。
【図３】同上ボビン交換装置のボビンケース把持手段を表した斜視図である。
【図４】図３のボビンケース把持手段をＸ方向から見た図である。
【図５】同上ボビンケース把持手段の動作を表した各動作説明図である。
【図６】対向部材に対するボビンケース着脱位置と退避位置との間におけるボビンケース把持手段に対しての速度制御図であり、（ａ）はボビンケースを対向部材から取り出す場合のもの、（ｂ）はボビンケースを対向部材に装着する場合のものである。
【図７】ステッピングモータの速度−トルク特性図である。
【図８】本発明の他の実施例におけるボビン交換装置のモータ速度制御機構を表した抽出図である。
【図９】従来技術におけるボビン交換装置のボビンケース把持手段を表した側面図である。
【符号の説明】
１，５，５ａ  対向部材
２  ボビンケース
２０  直動モータ
５０  ボビンケース把持手段
７０  回動アーム
９０  モータ速度制御手段
９５  モータ速度制御機構
【図１】
0003579106.tif 000002
【図２】
0003579106.tif 000003
【図３】
0003579106.tif 000004
【図４】
0003579106.tif 000005
【図５】
0003579106.tif 000006
【図６】
0003579106.tif 000007
【図７】
0003579106.tif 000008
【図８】
0003579106.tif 000009
【図９】
0003579106.tif 000010