(57)【要約】【課題】方向転換機構の構成を簡単化する。【解決手段】下糸ボビンを収納したボビンケースＢを、ミシンの釜８と前記釜から離隔してミシンテーブル前部寄りに設けられたボビンストック部５との間で授受することにより、釜内に装着される下糸ボビンの交換を行う。チャック部１２の先端にてボビンケースを把持するボビン把持装置１１を、釜８とボビンストック部５との間で往復移動させる搬送機構６を具備する。また、ボビン把持装置１１の移動行程における所定の箇所において、釜８に向かって移動される該ボビン把持装置１１のチャック部１２の向きを釜８の方に向かせるよう方向転換し、逆にボビンストック部５に向かって移動される該ボビン把持装置１１のチャック部１２の向きをボビンストック部５の方に向かせる方向転換する方向転換機構を具備する。【選択図】    図２
2008017916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミシンの釜から離隔してミシンテーブル前部寄りに設けられたボビンストック部から下糸ボビンを収納したボビンケースを取得し、釜内に装着される下糸ボビンの交換を行うボビン交換装置であって、
チャック部の先端にてボビンケースを把持するボビン把持装置と、
前記ボビン把持装置を前記釜と前記ボビンストック部との間で往復移動させる搬送機構と、
前記搬送機構による前記ボビン把持装置の移動行程の一方の終端付近において、前記釜に向かって移動される該ボビン把持装置の前記チャック部の向きを前記釜の方に向かせるよう方向転換し、逆に前記ボビンストック部に向かって移動される該ボビン把持装置の前記チャック部の向きを前記ボビンストック部の方に向かせるよう方向転換する方向転換機構と
を具備することを特徴とするボビン交換装置。
【請求項２】
前記ボビン把持装置は、
前記搬送機構によって第１の方向及びそれとは反対の第２の方向に直線的に往復移動される移動体と、
該移動体に枢支された前記チャック部と、
該チャック部の向きを通常時において前記第１の方向に指向させるよう付勢するバネ部材と、
前記チャック部と共に枢動するように前記ボビン把持装置に設けられた作動部材とを含み、
前記方向転換機構は、
前記移動行程の前記一方の終端付近に配置された突起部と、ここで、該突起部は、前記ボビン把持装置が前記第２の方向に進行する過程で前記作動部材が該突起部に当接して前記バネ部材の付勢力に抗して枢動されることで、前記チャック部の先端の向きを前記第２の方向に指向させるようにするものであり、
前記移動行程の前記一方の終端において、前記第２の方向に指向された前記チャック部に係合してその向きを維持する係合機構とを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のボビン交換装置。
【請求項３】
前記ボビン把持装置の前記作動部材は、前記チャック部の枢動軸に関して互いに所定の角度を成して設けられた第１及び第２の係合アームを含み、
前記方向転換機構の前記突起部は、前記移動行程の一方の終端付近において相前後して配置された第１及び第２の突起部からなり、
前記ボビン把持装置が前記第２の方向に進行する過程で、前記第１の係合アームが前記第１の突起部に当接して前記バネ部材の付勢力に抗して枢動され、次いで前記第２の係合アームが前記第２の突起部に当接して前記バネ部材の付勢力に抗して更に枢動されることで、前記チャック部の先端の向きを前記第２の方向に指向させる、
ことを特徴とする請求項２に記載のボビン交換装置。
【請求項４】
前記ボビン把持装置の前記作動部材は、前記チャック部と共に枢動するカムを含み、
前記方向転換機構の前記突起部は、前記移動行程の前記一方の終端付近に配置されたカム係合部からなり、
前記ボビン把持装置が前記第２の方向に進行する過程で、前記カムが前記カム係合部に当接して前記バネ部材の付勢力に抗して枢動されることで、前記チャック部の先端の向きを前記第２の方向に指向させる、
ことを特徴とする請求項２に記載のボビン交換装置。
【請求項５】
前記方向転換機構が設けられる前記一方の終端付近とは、前記搬送機構による前記ボビン把持装置の移動行程の前記釜寄りの終端の近くであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のボビン交換装置。
【請求項６】
ミシンの釜から離隔してミシンテーブル前部寄りに設けられたボビンストック部から下糸ボビンを収納したボビンケースを取得し、釜内に装着される下糸ボビンの交換を行うボビン交換装置であって、
チャック部の先端にてボビンケースを把持するボビン把持装置と、
前記ボビン把持装置を前記釜と前記ボビンストック部との間で往復移動させる搬送機構と、
前記ボビン把持装置に搭載されてなり、前記チャック部を回動することで該チャック部の向きを前記釜の方に向かせることと前記ボビンストック部の方に向かせることを選択的に行う方向転換用モータと
を具備することを特徴とするボビン交換装置。
【請求項７】
前記ボビン把持装置は、空の前記チャック部によりボビンケースを把持させる掴み動作とボビンを把持した前記チャック部からボビンケースを離す解放動作とを選択的に行うアクチュエータを更に含み、
前記チャック部が前記釜又は前記ボビンストック部に接する位置で、前記アクチュエータにより該チャック部にボビンケースを取り込む又は該チャック部からボビンケースを解放することで、下糸ボビンを収納したボビンケースの交換を行うようにした、請求項１乃至６のいずれかに記載のボビン交換装置。
【請求項８】
前記ボビン交換装置は、複数のミシンヘッドを具えるミシンにおいて各ミシンヘッドに対応する各釜毎に設けられており、前記ボビン把持装置の前記アクチュエータは、各釜毎に独立に設けられたモータであることを特徴とする請求項７に記載の多頭ミシンのボビン交換装置。
【請求項９】
前記チャック部は、
ボビンケースの摘みを引き起こすための爪と、
前記アクチュエータの駆動に応じて該爪を回動させて該ボビンケースの摘みの引き起こし操作を行わせる機構と、
該爪によって引き起こされたボビンケースの摘みに係合すると共に該ボビンケースを受け止めて保持する保持部材と
を含む請求項７又は８に記載の多頭ミシンのボビン交換装置。
【請求項１０】
複数のミシンヘッドを具えるミシンにおいて、各ミシンヘッドに対応する各釜毎に、請求項１乃至７のいずれかに記載のボビン交換装置がそれぞれ設けられていることを特徴とする多頭ミシン。
【請求項１１】
各釜毎の前記ボビン交換装置において、前記搬送機構の駆動用モータが各釜毎に独立に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の多頭ミシン。
【請求項１２】
各釜毎に前記ボビンストック部が設けられており、各釜毎の前記ボビンストック部は、
複数のボビン保持部と、
前記ボビン保持部のいずれか１つを所定のボビン交換位置に選択的に位置決めする選択機構と、
該選択機構を駆動するための独立のモータと
を含むことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の多頭ミシン。
【請求項１３】
交換用のボビンケースを保持するボビンストック部であって、複数のボビン保持部と、前記ボビン保持部のいずれか１つを所定のボビン交換位置に選択的に位置決めする選択機構と、前記所定のボビン交換位置に位置決めされた前記ボビン保持部にボビンケースが保持されているか否かを検出する検出手段と含むものと、
ミシンの釜内に装着される下糸ボビンの交換を行うためのボビン交換装置であって、チャック部の先端にてボビンケースを把持するボビン把持装置と、前記ボビンストック部と釜との間で前記ボビン把持装置を往復移動させる移動機構とを含むものと、
前記ボビン把持装置が把持しているボビンケースを前記ボビンストック部の前記所定のボビン交換位置のボビン保持部に渡すとき、前記検出手段が該所定のボビン交換位置のボビン保持部にボビンが保持されていることを検出したならば、前記搬送機構による前記ボビン把持装置の前記ボビンストック部に向けての移動を中止させ、他方、前記ボビンストック部の前記所定のボビン交換位置のボビン保持部に前記ボビン把持装置がボビンケースを取りに行くとき、前記検出手段が該所定のボビン交換位置のボビン保持部にボビンが保持されていないことを検出したならば、前記搬送機構による前記ボビン把持装置の前記ボビンストック部に向けての移動を中止させる制御手段と
を具えたミシン。
【請求項１４】
報知手段を更に具え、前記制御手段が前記搬送機構による前記ボビン把持装置の移動を中止させたとき該報知手段でユーザに対して所定の情報を報知することを特徴とする請求項１３に記載のミシン。
【請求項１５】
縫い針に通された上糸と釜に収納したボビンからの下糸とで縫いを行うミシンにおいて、
異なる性状の下糸を収納した少なくとも２つのボビンケースを保有し、その中から選択した１つのボビンケースを所定のボビン交換位置に位置決めするボビンストック部と、
ボビンケースを把持するためのチャック部を持つボビン把持装置と、
前記ボビンストック部と釜との間で前記ボビン把持装置を移動させる搬送機構と、
下糸変更信号に応じて、前記ボビン把持装置により前記釜内のボビンケースを取り出させて前記搬送機構を介して前記ボビンストック部まで移送させ、次いで、前記ボビンストック部の前記所定のボビン交換位置に新たなボビンケースを位置決めして前記ボビン把持装置により該新たなボビンケースを把持し、前記搬送機構を介して該新たなボビンケースを釜まで移送する下糸変更制御手段と
を具備するミシン。
【請求項１６】
前記ボビンストック部は、ボビンケースを保持するための複数のボビン保持部を回転方向に沿って具備するボビン保持体と、該ボビン保持体を回転駆動することで１つのボビン保持部を所定のボビン交換位置に位置決めする機構とを含むことを特徴とする請求項１５に記載のミシン。
【請求項１７】
前記ボビンストック部は、ボビンケースを保持するための複数のボビン保持部を直線方向に沿って具備するボビン保持体と、該ボビン保持体を直線駆動することで１つのボビン保持部を所定のボビン交換位置に位置決めする機構とを含むことを特徴とする請求項１５に記載のミシン。
【請求項１８】
前記ボビンストック部に対して、前記複数のボビン保持部を具備する前記ボビン保持体が、着脱自在に装着されることを特徴とする請求項１７に記載のミシン。
【請求項１９】
前記ボビンストック部の直線駆動軸の円周方向に沿って複数の前記ボビン保持体が設けられ、該ボビン保持体を直線駆動及び回転駆動することで１つのボビン保持部を前記所定のボビン交換位置に位置決めすることを特徴とする請求項１７又は１８に記載のミシン。
【請求項２０】
前記ボビンストック部は、ボビンケースを保持するための複数のボビン保持部を直線方向に沿って具備すると共に回転方向にも具備するボビン保持体と、該ボビン保持体を直線駆動及び回転駆動することで１つのボビン保持部を所定のボビン交換位置に位置決めする機構とを含むことを特徴とする請求項１５に記載のミシン。
【請求項２１】
前記下糸変更信号は、所望の縫いパターンデータに従う縫い動作を実行する過程で発生されるものである請求項１５に記載のミシン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミシンの釜内に装着される下糸ボビンを収納したボビンケースを自動的に交換するためのボビン交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
釜土台の釜内に装着されているボビンケース内のボビンの下糸が無くなったら、その空のボビンケースを、十分に下糸の巻かれたボビンが収納されている新しいボビンケースと自動交換する下糸交換装置は、ボビンチェンジャーとして従来より知られている（例えば、下記特許文献１）。また、下記特許文献２においては、複数個のミシンヘッドを備えている多頭式のミシンにおいて、各ミシンヘッド（各釜土台）毎にボビンチェンジャーを設け、かつ、各ボビンチェンジャーの駆動機構を共通の駆動源で駆動しうるようにしたことが示されている。
【特許文献１】特開平８−１９６７６６号公報に
【特許文献２】特開２０００−１５７７７４号公報
【０００３】
特許文献２に示されたタイプのボビンチェンジャーにおいては、縫製台の手前（つまり前縁）寄りにボビンストック部（若しくはボビン交換カセット）を配置し、縫製台の奥寄りにあるミシンヘッドの下方に位置する釜土台の釜と該ボビンストック部との間で、ボビン把持装置（若しくはボビンチャック機構）を往復走行させるように搬送機構を配置する。ボビンストック部（若しくはボビン交換カセット）は、複数個のボビンケースを装備し、ボビンチェンジャーとの間でボビンケースの受渡しを行う。すなわち、釜内の下糸ボビンの糸が不足した場合、下糸切れ検出信号等に基づきボビン把持装置が搬送機構を介して釜まで移動し、釜から空のボビンを収容しているボビンケースを取り出し、それから、該取り出したボビンケースを把持したままで該ボビン把持装置が搬送機構を介してボビンストック部まで移動し、ボビンストック部の空のボビンストック位置に該ボビンケースを渡す。それから、該ボビンストック部が所定角度回転して、別のボビンストック位置にある十分に下糸の巻かれたボビンが収納されている新しいボビンケースを該ボビン把持装置に取り出させる。該ボビン把持装置は、該取り出した新しいボビンケースを把持したままで搬送機構を介して釜まで移動し、空の釜内に新しいボビンケースを置く。概ね、このような手順でボビン交換が自動的に行われる。
【０００４】
このような特許文献２に示されたタイプのボビンチェンジャーによれば、作業者は縫製台（ミシンテーブル）の手前寄りにあるボビンストック部に対して、空のボビンケースの回収作業や、十分に下糸の巻かれたボビンが収納されている新しいボビンケースの補充作業を行えばよいので、作業しやすいものとなる。一方、特許文献１に示されたボビンチェンジャーは、搬送機構を使用せず、ボビンストック部が釜の近傍に設けられる構成であるから、作業者が縫製台の下にもぐり込んで、釜土台の釜内のボビンケースを直接人手で交換しなければならないことになり、大変面倒である。よって、縫製作業の効率化のためには、多頭式ミシンなどの大型の工業ミシン（通常の縫製ミシンは勿論のこと、刺繍ミシンも含む）にあっては、特許文献２に示されたタイプのボビンチェンジャーは不可欠のものとなりつつある。しかるに、従来のボビンチェンジャーには改善されるべき余地がまだあり、改善が望まれていた。
【０００５】
たとえば、上記特許文献２に示されたボビンチェンジャーでは、ボビン把持装置の移動を案内する案内プレートには直線状の案内溝と、両端付近においてそれぞれ方向転換用の傾斜部を有する方向転換用の案内溝とが設けてあり、この方向転換用の案内溝の傾斜部により案内されることで移動行程の各終端においてボビン把持装置のチャック部の向きを変えるようになっている。要するに、移動行程の各端における方向転換機構が搬送機構（案内プレート）に一体不可分に組み込まれた構造となっている。
【０００６】
周知のようにミシンのサイズには刺繍範囲などに応じて種々のものがあり、釜土台から縫製台の前縁までの距離、すなわちミシン釜からボビンストック部までの距離もミシンサイズによって異なる。このため、ミシン釜からボビンストック部までの距離に対応した種々の種類（サイズ）の案内プレートがそれぞれ必要となる。この場合、上述のような従来技術（特許文献２）にあっては、移動行程の各端における方向転換機構が案内プレートに一体不可分に組み込まれた構造となっているため、移動行程の各端における方向転換機構を含む案内プレート全体を、それぞれのミシンのタイプに適したサイズ・構造で個別に製作しなければならず、部品形成に手間が掛かると共にコストの高いものとなっていた。
【０００７】
この点に鑑みて、下記特許文献３においては、搬送機構によってボビン把持装置が釜に向かって移動される過程で該ボビン把持装置のチャック部の向きを、釜の方に向かせる第１の方向転換機構と、該搬送機構によってボビン把持装置がボビンストック部に向かって移動される過程で該ボビン把持装置のチャック部の向きを、ボビンストック部に向かせる第２の方向転換機構とを具え、これらの第１及び第２の方向転換機構は搬送機構に対してそれぞれ分離可能であることを特徴とするボビン交換装置が開示されている。
【特許文献３】ＷＯ２００５／０４７５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記特許文献２及び３のいずれのタイプにおいても、ボビン把持装置のチャック部の向きを、釜の方に向かせる第１の方向転換機構と、ボビンストック部に向かせる第２の方向転換機構とを別々の構成で設けるものであったため、構成が複雑となり、また、部品点数も増す、という問題点があった。
【０００９】
また、従来のボビン交換装置においては、搬送機構の搬送動作やボビン把持装置のチャック部の開閉動作の駆動装置として、エアアクチュエータを使用しているため、駆動機構の構成が複雑となり、コスト高ともなっていた。また、複数のミシンヘッドを具えるタイプのミシンにあっては、各釜に対応するボビン交換装置の駆動源が共通であったため、複数の釜のうち特定の釜のみのボビン交換を行うような制御が困難であった。
【００１０】
また、従来のボビン交換装置においては、ボビン交換操作に際して適切な誤動作対策を講ずることが行われていなかった。また、従来のミシンにおいては、或る縫いパターンの縫い動作の途中過程において下糸の色替えを任意に行える構成とはなっていなかった。
【００１１】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、本発明の１つの目的は、下糸ボビンを収納したボビンケースをミシンの釜と前記釜から離隔してミシンテーブル前部寄りに設けられたボビンストック部との間で授受することにより釜内に装着される下糸ボビンの交換を行うタイプのボビン交換装置において、特に方向転換機構の構成を簡単化しようとするものである。
【００１２】
また、本発明の別の目的は、駆動機構の簡素化を図ると共に、特定の釜のみのボビン交換を行うことを容易にしたボビン交換装置を提供しようとするものである。
【００１３】
また、本発明の別の目的は、ボビン交換操作に際して適切な誤動作対策を講じた、あるいは確実なボビンケースの受け渡しを可能にした、ミシンを提供しようとするものである。
【００１４】
また、本発明の別の目的は、縫い動作の途中過程において下糸の色替えを任意に行えるようにしたミシンを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るボビン交換装置は、ミシンの釜から離隔してミシンテーブル前部寄りに設けられたボビンストック部から下糸ボビンを収納したボビンケースを取得し、釜内に装着される下糸ボビンの交換を行うボビン交換装置であって、チャック部の先端にてボビンケースを把持するボビン把持装置と、前記ボビン把持装置を前記釜と前記ボビンストック部との間で往復移動させる搬送機構と、前記搬送機構による前記ボビン把持装置の移動行程の一方の終端付近において、前記釜に向かって移動される該ボビン把持装置の前記チャック部の向きを前記釜の方に向かせるよう方向転換し、逆に前記ボビンストック部に向かって移動される該ボビン把持装置の前記チャック部の向きを前記ボビンストック部の方に向かせるよう方向転換する方向転換機構とを具備することを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、ボビン把持装置の移動行程の一方の終端付近において、１つの方向転換機構によって、ボビン把持装置のチャック部の向きを釜の方と、ボビンストック部の方の、２方向のどちらにも方向転換できるため、少ない部品点数からなる簡素化された方向転換の構成を提供することができる。また、使用するミシンのタイプに応じて釜とボビンストック部との間の距離すなわち搬送距離が変化しても、それに容易に対応できる。
【００１７】
本発明の別の観点に係るボビン交換装置は、ミシンの釜から離隔してミシンテーブル前部寄りに設けられたボビンストック部から下糸ボビンを収納したボビンケースを取得し、釜内に装着される下糸ボビンの交換を行うボビン交換装置であって、チャック部の先端にてボビンケースを把持するボビン把持装置と、前記ボビン把持装置を前記釜と前記ボビンストック部との間で往復移動させる搬送機構と、前記ボビン把持装置に搭載されてなり、前記チャック部を回動することで該チャック部の向きを前記釜の方に向かせることと前記ボビンストック部の方に向かせることを選択的に行う方向転換用モータとを具備することを特徴とする。
【００１８】
これによれば、方向転換用モータがボビン把持装置に搭載され、該方向転換用モータの駆動によって、ボビン把持装置のチャック部の向きを釜の方と、ボビンストック部の方の、２方向のどちらにも方向転換できる。従って、より一層少ない部品点数からなる簡素化された方向転換の構成を提供することができる。また、使用するミシンのタイプに応じて釜とボビンストック部との間の距離すなわち搬送距離が変化しても、それに容易に対応できる。
【００１９】
好ましい実施態様として、ボビン把持装置のチャック部によるボビンケースの掴み動作とボビンケースを離す解放動作とを選択的に行うアクチュエータとして、各釜毎に独立に設けられたモータを用いるとよい。また、複数のミシンヘッドを具えるミシンにおいて各釜毎に設けられるボビン交換装置において、搬送機構の駆動用モータを各釜毎に独立に設けるとよい。また、各釜毎にボビンストック部が設ける場合、各釜毎の該ボビンストック部は、複数のボビン保持部と、前記ボビン保持部のいずれか１つを所定のボビン交換位置に選択的に位置決めする選択機構と、該選択機構を駆動するための独立のモータとを含むとよい。このように、各種の駆動源として独立のモータを使用することにより、共通のエア源で作動するエアシリンダを使用する場合に比べて、駆動機構の簡素化を図ることができる。また、各釜毎に独立のモータを使用することにより、特定の釜のみのボビン交換を容易に行うことができる。
【００２０】
本発明の別の観点に従うミシンは、交換用のボビンケースを保持するボビンストック部であって、複数のボビン保持部と、前記ボビン保持部のいずれか１つを所定のボビン交換位置に選択的に位置決めする選択機構と、前記所定のボビン交換位置に位置決めされた前記ボビン保持部にボビンケースが保持されているか否かを検出する検出手段と含むものと、ミシンの釜内に装着される下糸ボビンの交換を行うためのボビン交換装置であって、チャック部の先端にてボビンケースを把持するボビン把持装置と、前記ボビンストック部と釜との間で前記ボビン把持装置を往復移動させる移動機構とを含むものと、前記ボビン把持装置が把持しているボビンケースを前記ボビンストック部の前記所定のボビン交換位置のボビン保持部に渡すとき、前記検出手段が該所定のボビン交換位置のボビン保持部にボビンが保持されていることを検出したならば、前記搬送機構による前記ボビン把持装置の前記ボビンストック部に向けての移動を中止させ、他方、前記ボビンストック部の前記所定のボビン交換位置のボビン保持部に前記ボビン把持装置がボビンケースを取りに行くとき、前記検出手段が該所定のボビン交換位置のボビン保持部にボビンが保持されていないことを検出したならば、前記搬送機構による前記ボビン把持装置の前記ボビンストック部に向けての移動を中止させる制御手段とを具えたことを特徴とする。
【００２１】
これによれば、ボビンストック部において、所定のボビン交換位置に位置決めされたボビン保持部にボビンケースが保持されているか否かを検出する検出手段を設け、制御手段では、この検出手段の検出結果に応じて、搬送機構によるボビン把持装置のボビンストック部に向けての移動を中止する制御を行うようにしたので、所定のボビン交換位置にボビンケースが保持されているときにボビン把持装置のボビンケースをそこに渡しに行って機械的な損傷を引き起こすようなことが起こらず、誤動作を防止することができる。また、所定のボビン交換位置にボビンケースが保持されていないのにボビン把持装置がそこにボビンケースを取りに行って、ボビンケースを持たない状態で釜まで戻る、といったようなことが起こらず、確実なボビンケースの受け渡しが行われるように制御することができるようになる。
【００２２】
更に、本発明の別の観点に従うミシンは、縫い針に通された上糸と釜に収納したボビンからの下糸とで縫いを行うミシンにおいて、異なる性状の下糸を収納した少なくとも２つのボビンケースを保有し、その中から選択した１つのボビンケースを所定のボビン交換位置に位置決めするボビンストック部と、ボビンケースを把持するためのチャック部を持つボビン把持装置と、前記ボビンストック部と釜との間で前記ボビン把持装置を移動させる搬送機構と、下糸変更信号に応じて、前記ボビン把持装置により前記釜内のボビンケースを取り出させて前記搬送機構を介して前記ボビンストック部まで移送させ、次いで、前記ボビンストック部の前記所定のボビン交換位置に新たなボビンケースを位置決めして前記ボビン把持装置により該新たなボビンケースを把持し、前記搬送機構を介して該新たなボビンケースを釜まで移送する下糸変更制御手段とを具備することを特徴とする。
【００２３】
これによれば、下糸変更信号に応じて釜にセットするボビンケースを交換することで、随時、下糸変更信号に応じた適切な性状の下糸を収納したボビンケースを釜にセットすることができることとなり、縫い動作の途中過程において下糸の交換を任意に行うことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明しよう。
〔ミシン全体の説明〕
図１は、本発明に係るボビン交換装置を適用した多頭・多針式刺繍ミシン１００の一例を示す平面図である。公知のように、多頭・多針式刺繍ミシン１００においては、複数のミシンヘッド２の各々において、複数の針棒を具えた針棒ケース６０が設けられており、選択された所望の色糸に対応する針棒が所定の選択位置に位置決めされる。公知のように、ミシンテーブル１上には各ミシンヘッド２に対応して針板１０が配置されており、各針板１０の下方には釜土台７（図２）がそれぞれ配置され、該釜土台７には釜８（図２）が支持されている。ミシンテーブル１の前端部下面には、各釜８に対応付けてボビンストック部５がそれぞれ配置されている。ミシンヘッド２及び釜８からミシンテーブル１の前端部まである程度の距離があり、従って、その距離分だけ、ボビンストック部５はそれに対応する釜８から離隔して設けられている。ミシンテーブル１の下面においては、各ミシンヘッド２に対応して、ボビン交換装置３がそれぞれ設置されている。ボビン交換装置３は、下糸ボビンを収納したボビンケース（ボビンカセット）を、釜８とボビンストック部５との間で授受することにより、釜８内に装着される下糸ボビンの交換を行うものであり、釜８とボビンストック部５との間に延びた搬送部（搬送機構）６を含んでいる。
【００２５】
〔ボビン交換装置の全体説明〕
次に、図２〜図５等を参照して本発明の一実施例に係るボビン交換装置３について説明する。図２はボビン交換装置３、釜土台７及びボビンストック部５の右側面図、図３は同左側面図、図４は同底面図、図５は図２のＡ−Ａ線断面図である。
【００２６】
図２に示すように、ボビン交換装置３は、ボビンケースＢを把持して搬送するためのボビン把持装置１１と、釜８とボビンストック部５との間で該ボビン把持装置１１を搬送する搬送部６と、搬送部６によって搬送される過程で該ボビン把持装置１１の向きを方向転換するための方向転換機構（符号３９、４０、４１で示される部分）とを含んでいる。ボビン把持装置１１は、その先端にてボビンケースＢを把持するチャック装置１２と、該チャック装置１２を枢支する移動体１３とを含む。
【００２７】
搬送部６は、釜８とボビンストック部５との間に延びた上下２本のガイドバー１４を含み、ボビン把持装置１１の移動体１３は該ガイドバー１４によりスライド可能に支持されている。各ガイドバー１４は、ボビン交換装置３をミシンテーブル１の下面に取付けている第１ブラケット１５と、釜土台７に取付けた第２ブラケット１６との間に差し渡されて、ミシンテーブル１と略平行に配置され、取付けネジによって着脱可能に取付けられている。
【００２８】
図３に示すように、第１ブラケット１５には駆動プーリ１７が、第２ブラケット１６には従動プーリ１８がそれぞれ支持され、これらの間にタイミングベルト２０が掛け渡されている。タイミングベルト２０の下側の直線走行部が下側のガイドバー１４の側方に沿って延びており、この下側直線走行部に移動体１３の下方部が結合部材２１（図５）によって結合されている。
【００２９】
図４に示すように、駆動プーリ１７は第１ブラケット１５に取付けたモータ２２のモータ軸２３に連結されており、モータ２２の交互方向の駆動によって移動体１３が前後方向に移動駆動され、これにより、チャック装置１２を備えたボビン把持装置１１が釜土台７とボビンストック部５の間を搬送される。なお、この搬送用のモータ２２は、個々の釜８に対応する各ボビン交換装置３毎に個別に設けられている。従って、従来の共通のエア源で作動するエアシリンダを使用する場合に比べて、駆動機構の簡素化を図ることができる。また、各釜毎に独立のモータを使用することにより、特定のミシンヘッドに対応する搬送部６のみを駆動することができるので、特定の釜のみのボビン交換を容易に行うこともできる。
【００３０】
図２及び図５に示すように、ボビン把持装置１１の移動体１３には水平横向き（ガイドバー１４に直角の向き）の支持軸２５が回転自由に支持されており、該支持軸２５の一方の突出した軸端に支持アーム２６が固着され、この支持アーム２６にチャック装置１２が支持されている。こうして、チャック装置１２が移動体１３に枢支されている。
【００３１】
〔ボビン把持装置のチャック装置の詳細説明〕
まず、図２、図４、図５に加えて図６を参照して、チャック装置１２の詳細例を説明する。図６はチャック装置１２を拡大して底面から見た図であり、ボビンケースＢを把持するときの動作の説明のためにボビンケースＢを併記したものである。チャック装置１２は、主に、ボビンケースＢを受け止めて保持する保持部材２７と、ボビンケースＢの摘みＢ１を引き起こす爪２８と、この爪２８の開閉駆動のためのリニアモータ３０で構成されている。図６に示すように、保持部材２７は、その先端縁にボビンケースＢを受け止める受止部２７ａを有しており、また、ピン３１を介して爪２８を回動自由に支持している。爪２８にはピン３１を介して作動レバー３２が結合され、これらは一体的に回動するようになっている。
【００３２】
保持部材２７を支持した支持アーム２６にはブラケットを介してリニアモータ３０が取付けられており、リニアモータ３０の直動ロッド３０ａの先端が作動レバー３２に対面しており、その突出時に該作動レバー３２を押圧することができるようになっている。作動レバー３２及び爪２８はトーションバネ３５により図６の時計方向に回動付勢されており、その自由端がリニアモータ３０の直動ロッド３０ａの先端に当接している（図の実線）。リニアモータ３０の駆動により、直動ロッド３０ａが突出すると作動レバー３２が反時計方向に回動駆動され、これにより、爪２８も回動してボビンケースＢの摘みＢ１を引き起こす動作が行なわれる。周知のように、ボビンケースＢは摘みＢ１を引き起こすことによって、釜８あるいはボビンストック部５などのボビンケース保持装置に対する保持が解除されるとともに、ケース内部のボビンを脱落不能に保持できるようになっている。
【００３３】
〔チャッキング動作の説明〕
空のチャック装置１２にボビンケースＢを把持させる「掴み動作」（チャッキング）を行うときは、釜８あるいはボビンストック部５などのボビンケース保持装置に保持されているボビンケースＢに対してチャック装置１２を近づけ、保持部材２７の受止部２７ａがボビンケースＢの前面に当接した後、リニアモータ３０の駆動によって直動ロッド３０ａを想像線に示す位置へと進出させ、爪２８、作動レバー３２を図６の想像線に示すように回動させる。この過程で、爪２８の回動により、ボビンケースＢの摘みＢ１が引き起こされ、摘みＢ１が爪２８により保持部材２７の受止部２７ｂに押し当てられたところでチャッキングが完了となる。なお、ボビンケースＢの前面も保持部材２７の受止部２７ａで受け止められている。こうしてリニアモータ３０の直動ロッド３０ａを突出させた状態を維持することで、チャック装置１２でボビンケースＢを把持し続ける。
【００３４】
チャック装置１２に把持されたボビンケースＢを離す「解放動作」は、上記「掴み動作」（チャッキング）とは逆の手順で行われる。すなわち、空の釜８あるいはボビンストック部５などのボビンケース保持装置に対して、ボビンケースＢを把持したチャック装置１２を近づけ、該ボビンケースＢが該ボビンケース保持装置に渡された状態でリニアモータ３０の直動ロッド３０ａを図６の実線に示す位置まで引き戻す。これに伴い、作動レバー３２及び爪２８が図６の想像線から実線に示す位置まで時計方向に回動し、引き出されていた摘みＢ１が元に戻される。こうして、ボビンケースＢがチャック装置１２から解放される。
【００３５】
〔方向転換のための構造の説明〕
図２、図３及び図４に示すように、ボビン把持装置１１において、移動体１３に回転可能に設けられた支持軸２５の、前記支持アーム２６（チャック装置１２）を取り付けた端部とは反対側に突出した軸端に、作動部材３６（一種のカム体）が固着されており、該作動部材３６とチャック装置１２とが一緒に回動する。更に、支持軸２５には、移動体１３と支持アーム２６の間に、トーションバネ３７（図４参照）が嵌装されている。このトーションバネ３７によって支持軸２５（及び作動部材３６とチャック装置１２）が図２の時計方向（図３では反時計方向）に回転付勢されている。移動体１３の所定箇所にはストッパピン４２が突設されており、図３に示すように、作動部材３６の所定部位（係合アーム３６ｂ）が該ストッパピン４２に当接することで、チャック装置１２が図２及び図３に示す姿勢に保持されている。搬送部６によってボビン把持装置１１がボビンストック部５の方向に向かって移動される方向を「第１の方向」（図２の矢印Ｆの方向）と言うことにすると、図２及び図３に示すチャック装置１２の姿勢は、チャック装置１２の向きが該「第１の方向」を指向している状態である。すなわち、トーションバネ３７の付勢とストッパピン４２による制止によって、通常時において、チャック装置１２が該「第１の方向」を指向させられている。なお、搬送部６によってボビン把持装置１１が釜８の方向に向かって移動される方向を「第２の方向」（図２の矢印Ｒの方向）と言うことにする。
【００３６】
搬送部６によるボビン把持装置１１の移動行程における所定の箇所（図２の例では釜土台７側の終端の近く）において、方向転換のための機構が設けられている。すなわち、図２に示すように、釜土台７に取付けた上記第２ブラケット１６に支持プレート３９が固定されており、この支持プレート３９に係合ピン（突起部）４０、４１が突設されている（ガイドバー１４と直角を成す方向に適量突出している）。この係合ピン（突起部）４０、４１は、ガイドバー１４に沿って移動するボビン把持装置１１の作動部材３６が（のみが）それに係合するように突出している。この実施例では、作動部材３６は、チャック装置１２の支持軸２５に関して互いに所定の角度を成して（略Ｌ字形をなして）設けられた第１の係合アーム３６ａ及び第２の係合アーム３６ｂを含んでいる。通常時は、図３に示すように、第１の係合アーム３６ａが略垂直に立ち上がっており、第２の係合アーム３６ｂが横向きに寝ている。そして、支持プレート３９には、第２の方向Ｒに進行する第１及び第２の係合アーム３６ａ，３６ｂのいずれかに順次係合しうるように、第１及び第２の係合ピン（突起部）４０、４１が相前後して配置されている。
【００３７】
〔方向転換動作の説明〕
図７Ａ〜図７Ｅは、方向転換機構（係合ピン４０、４１を設けた箇所）におけるチャック装置１２の方向転換動作を説明するために、ガイドバー１４を切り欠き、かつ、ボビン把持装置１１における作動部材３６以外の部材を想像線で示す、要部側面図である。
【００３８】
図２に示す位置にあるボビン把持装置１１が第２の方向Ｒ（釜土台７の方向）に移動して、方向転換機構（係合ピン４０、４１を設けた箇所）まで達すると、図７Ａに示すように、まず、作動部材３６の第１の係合アーム３６ａが第１の係合ピン４０に当接する。この当接時点の後、ボビン把持装置１１が第２の方向Ｒに更に進行するにつれて、作動部材３６がトーションバネ３７のばね力に抗して反時計方向に回動し、これに伴い、チャック装置１２も反時計方向に回動する。これに伴い、横向きに寝ていた第２の係合アーム３６ｂが立ち上がり始め、その先端（自由端）が第１及び第２の係合ピン４０，４１の間に入り、図７Ｂに示すように、該第２の係合アーム３６ｂの自由端が第２の係合ピン４１と当接・係合することが可能な位置に到達する。更にボビン把持装置１１が第２の方向Ｒに進行すると、図７Ｃに示すように、第１の係合アーム３６ａと第１の係合ピン４０の当接は解かれるが、その後は、第２の係合アーム３６ｂと第２の係合ピン４１との当接・係合によって作動部材３６（及びチャック装置１２）がさらに反時計方向に回動を続ける。
【００３９】
図７Ｄに示すように、ボビン把持装置１１がこれ以上第２の方向Ｒに移動しても、もう作動部材３６が反時計方向に回動されないという位置に到達したとき、チャック装置１２の１８０度反転すなわち方向転換が完了する（その先端が第２の方向Ｒつまり釜８の方を指向する状態となる）。この方向転換完了位置では、チャック装置１２の保持部材２７の受止部２７ａが、釜８内のボビンケースＢの前方に整合しており（高さが合っている）、また、チャック装置１２の所定位置に突設された位置決めピン１２ａが、第２ブラケット１６に固着された案内部材１９の案内溝１９ａの開口部に到達している。なお、図８は、図７Ｄの状態に対応する、ボビン交換装置３、釜土台７及びボビンストック部５を示す右側面図である。
【００４０】
更にボビン把持装置１１が第２の方向Ｒに進行すると、図７Ｅに示すように、第２の係合アーム３６ｂと第２の係合ピン４１との当接・係合は解かれるが、位置決めピン１２ａが案内部材１９の案内溝１９ａに嵌合し、チャック装置１２が第２の方向Ｒつまり釜８の方を指向する姿勢が維持される。なお、案内溝１９ａはガイドバー１４と平行であり、位置決めピン１２ａが案内部材１９の案内溝１９ａに嵌合した以後、チャック装置１２の姿勢は変化しない。そして、ボビン把持装置１１の移動体１３が、ガイドバー１４に位置調整可能に取付けられたストッパ１４Ｓに当接して停止した時点で、チャック装置１２が釜８に対してボビンケースＢを受け渡しできる状態となる。すなわち、ボビンケースＢを受け取る場合は、チャック装置１２の保持部材２７の受止部２７ａが釜８内のボビンケースＢの前面に当接する。また、ボビンケースＢを渡す場合は、チャック装置１２に把持されたボビンケースＢが釜８内に確実に入り込む。この図７Ｅに示す状態で、リニアモータ３０を制御し、ボビンケースＢを受け取る場合は前述の「掴み動作」を行い、ボビンケースＢを渡す場合は前述の「解放動作」を行う。
【００４１】
図７Ｅに示す位置にあるボビン把持装置１１が第１の方向Ｆ（ボビンストック部５の方向）に向かって搬送されるときは、上述とは逆に、図７Ｄ、図７Ｃ、図７Ｂ、図７Ａの経過を逆にたどり、トーションバネ３７の付勢力により作動部材３６及びチャック装置１２が時計方向に回動される。図７Ａに示すように、第２の係合アーム３６ｂがストッパピン４２に当接したとき、ボビン把持装置１１がこれ以上第１の方向Ｆに移動しても、もう作動部材３６が時計方向に回動されない状態となり、チャック装置１２の１８０度反転すなわち方向転換が完了する（その先端が第１の方向Ｆつまりボビンストック部５の方を指向する状態となる）。以後は、チャック装置１２が第１の方向Ｆつまりボビンストック部５の方を指向する姿勢を維持したまま、ボビン把持装置１１は第１の方向Ｆ（ボビンストック部５の方向）に搬送される。
【００４２】
このように、本実施例によれば、ボビン把持装置１１の移動行程における所定の１箇所（係合ピン４０、４１を設けた箇所）において、１つの方向転換機構によって、ボビン把持装置１１のチャック装置１２の向きを釜８の方と、ボビンストック部５の方の、２方向のどちらにも方向転換できるため、少ない部品点数からなる簡素化された方向転換の構成を提供することができる。また、使用するミシンのタイプに応じて釜とボビンストック部との間の距離すなわち搬送距離が変化しても、ガイドバー１４の長さだけを変更すればよいので、そのような仕様変更に容易に対応できる。なお、方向転換機構（係合ピン４０、４１を設ける箇所）は、釜８寄りの移動行程端部に限らず、ボビンストック部５寄りの移動行程端部に設けてもよい。
【００４３】
〔ボビンストック部の説明〕
図２〜図８に示された実施例において、ボビンストック部５は、ボビンケースＢを保持するための保持部４３Ｈを９０度間隔で４個具えた保持ブロック４３と、この保持ブロック４３を支持した駆動軸４４を駆動する駆動モータ４５（図４）とを備えている。該保持ブロック４３に合計４つのボビンケースＢをセットできる。図４に示すように、駆動軸４４は第１ブラケット１５に固定されたベース４６に軸支されており、また、駆動軸４４は駆動モータ４５に連結され、駆動モータ４５はベース部材４７、スタッド４８を介してベース４６に固定されている。更に、駆動軸４４には位置決めカム４９が固定されている。
【００４４】
図９は、ボビンストック部５における位置決めカム４９の部分を抽出して示す拡大側面図である。位置決めカム４９の外周には９０度間隔で４個の係合凹部４９ａが形成されている。ベース４６には揺動レバー５０がピン５０Ｐにより支持されており、揺動レバー５０の一端には位置決めカム４９の係合凹部４９ａに係合可能な係合ピン５１が固定されている。揺動レバー５０の他端は、ベース４６に固定されたソレノイド５２のロッド５２ａにリンクを介して連結されている。ソレノイド５２のロッド５２ａは常には図９の実線に示す位置にあり、係合ピン５１が一つの係合凹部４９ａに係合して、位置決めカム４９の回転位置がロックされ、駆動軸４４、保持ブロック４３の回転位置がロックされている。ソレノイド５２のロッド５２aは、非励磁時はバネ弾力により突出している。
【００４５】
ソレノイド５２の駆動（励磁）によってロッド５２ａを図９の想像線に示すように引き込むと、揺動レバー５０が時計方向に回動して係合ピン５１が係合凹部４９ａから外れ、位置決めカム４９のロックが解除される。このときに駆動モータ４５の駆動によって駆動軸４４を９０度単位で回転させることで、保持部４３Ｈのいずれか１つを所定のボビン交換位置に選択的に位置決めすることができる。例えば、ボビン把持装置１１からボビンケースＢを受け取る場合は、空きの（ボビンケースＢを保持していない）保持部４３Ｈを所定のボビン交換位置に選択的に位置決めすればよい。また、ボビン把持装置１１に、必要とされる下糸ボビンを収納したボビンケースＢを渡す場合は、当該必要とされるボビンケースＢを保持している保持部４３Ｈを所定のボビン交換位置に選択的に位置決めすればよい。なお、ボビン選択用の駆動モータ４５は、個々の釜８に対応する各ボビン交換装置３毎に個別に設けられている。従って、従来の共通のエア源で作動するエアシリンダを使用する場合に比べて、駆動機構の簡素化を図ることができる。また、各釜毎に独立のモータを使用することにより、各釜毎に任意の下糸を選択させることができ、各ミシンヘッド毎に下糸の色を異ならせることも可能である。なお、本発明においては、ボビンストック部５で保持する複数のボビンケースＢには、従来と同様に同じ性状（例えば白色の木綿糸）の下糸が蓄えられていてもよいし、後述するように各種の異なる性状の下糸が蓄えられていてもよい。
【００４６】
〔ボビンストック部におけるボビンケースの有無の検出と制御の説明〕
上記所定のボビン交換位置とは、搬送部６を介して搬送されてくるボビン把持装置１１のチャック装置１２に対面して、該チャック装置１２によってボビンケースＢの受け渡しが行える位置である。安全対策と確実な受け渡し動作を可能にするために、図４に示すように、ボビンストック部５には、該所定のボビン交換位置の保持部４３ＨにボビンケースＢが保持されているか否かを検出するマイクロスイッチ５３が設けてある。マイクロスイッチ５３には、該所定のボビン交換位置に位置された保持部４３ＨにおけるボビンケースＢの有無によって進退動する検出片５５が設けてあり、該所定のボビン交換位置の保持部４３ＨにボビンケースＢがあるときには検出片５５がボビンケースＢと当接して押し込まれ、マイクロスイッチ５３をＯＮ状態にする。一方、ボビンケースＢが無いときには、検出片５５が進出し、マイクロスイッチ５３をＯＦＦ状態にする。
【００４７】
図１０は、このマイクロスイッチ５３のＯＮ／ＯＦＦ状態に応じて実行される制御の一例を示すフロー図である。この処理フローは、ミシンが具備するコンピュータ等の制御装置によって実行される。図１０の処理は、ボビン把持装置１１がボビンストック部５に向かって搬送されているときに実行される。まず、ステップＳ１では、マイクロスイッチ５３のＯＮ／ＯＦＦ状態に応じて所定のボビン交換位置の保持部４３ＨにボビンケースＢが有るか否かが判定される。有りと判定されたならば、ステップＳ２に行き、現在のボビンストック部５に向う搬送が、ボビン把持装置１１がボビンストック部５から必要なボビンケースＢを受け取る処理を行うためのものであるか否かが判定される。ＹＥＳであれば、正常であるため、ステップＳ３に行き、受け取り処理を続行させる。ＮＯであれば、現在のボビンストック部５に向う搬送が、ボビン把持装置１１からボビンストック部５にボビンケースＢを渡す処理を行うためのものであるにもかかわらず、ボビン交換位置の保持部４３ＨにボビンケースＢが有るため、障害があることを意味する。そこで、ステップＳ４に行き、搬送部６によるボビン把持装置１１の移動を停止し、更にステップＳ５に行き、ミシンの操作パネル等に設けられた表示手段に警告を表示する、及び／又は、音声で警告を発するなど、作業者に対して警告を報知する。これにより、作業者は、ボビンケースＢの無い保持部４３Ｈをボビン交換位置に位置させるなど、障害を取り除くための必要な処置を講ずることができる。ステップＳ６では、障害を取り除かれたかどうかをチェックし、取り除かれたならば、ボビン把持装置１１の搬送を再開して、それまで行っていた処理を続行する。
【００４８】
一方、ステップＳ１でＮＯ（所定のボビン交換位置の保持部４３ＨにボビンケースＢが無い）と判定されたならば、ステップＳ８に行き、現在のボビンストック部５に向う搬送が、ボビン把持装置１１からボビンストック部５にボビンケースＢを渡す処理を行うためのものであるか否かを判定する。ＹＥＳであれば、正常であるため、ステップＳ９に行き、渡す処理を続行させる。ＮＯであれば、現在のボビンストック部５に向う搬送が、ボビン把持装置１１がボビンストック部５から必要なボビンケースＢを受け取る処理を行うためのものであるにもかかわらず、ボビン交換位置の保持部４３Ｈに必要なボビンケースＢが無いため、障害があることを意味する。そこで、ステップＳ４に行き、搬送部６によるボビン把持装置１１の移動を停止し、更にステップＳ５に行き、作業者に対して警告を報知する。これにより、作業者は、必要なボビンケースＢを保持した保持部４３Ｈをボビン交換位置に位置させるなど、障害を取り除くための必要な処置を講ずることができる。ステップＳ６では、障害を取り除かれたかどうかをチェックし、取り除かれたならば、ボビン把持装置１１の搬送を再開して、それまで行っていた処理を続行する。
【００４９】
これによれば、所定のボビン交換位置にボビンケースＢが保持されているときにボビン把持装置１１のボビンケースＢをそこに渡しに行って機械的な損傷を引き起こすようなことが起こらず、安全性を確保することができる。また、所定のボビン交換位置にボビンケースＢが保持されていないのにボビン把持装置１１がそこにボビンケースＢを取りに行って、ボビンケースＢを持たない状態で釜まで戻る、といったようなことが起こらず、確実なボビンケースＢの受け渡しが行われるように制御することができるようになる。
【００５０】
〔ボビン交換動作の説明〕
ボビン把持装置１１は、常にはボビンストック部５より釜土台７側に少し離れた待機位置に待機している。釜８に装着されているボビンケースＢ内の下糸が無くなったことが検出されると、ボビン把持装置１１の移動が開始される。初めにボビン把持装置１１は釜８に向かって（第２の方向Ｒに）移動し、釜８に装着されているボビンケースＢをチャック装置１２でチャッキングする。ついで、ボビン把持装置１１はボビンストック部５に向かって（第１の方向Ｆに）移動し、ボビンストック部５に到達すると、把持しているボビンケースＢをボビンストック部５の、空の保持部４３Ｈに渡す。このとき、保持部４３ＨにボビンケースＢがセットされていたのではチャック装置１２が把持しているボビンケースＢと干渉してしまうため、前述の通り、マイクロスイッチ５３によりボビンケースＢが有ると判定されたときにはボビンチャックユニット９の移動を停止するとともに作業者にボビンケースＢがあることを報知し、障害が取り除かれるようにする。
【００５１】
下糸が無くなったボビンケースＢがボビンストック部５に渡された後、チャック装置１２が釜８側に少し後退されるとともに、ボビンストック部５の保持ブロック４３が９０度回転して、下糸の充填されたボビンを収容したボビンケースＢが所定のボビン交換位置に位置決めされる。このとき、マイクロスイッチ５３によりボビンケースＢが無いと判定されたときには、前述の通り、搬送動作を停止し、作業者にボビンケースＢが無いことを報知し、障害が取り除かれるようにする。一方、ボビンケースＢが有る場合には、チャック装置１２をボビンストック部５に向けて更に移動させ、ボビンケースＢをチャック装置１２でチャッキングする。
【００５２】
なお、チャック装置１２がボビンストック部５に到達したときの停止位置は、釜土台7に向かって停止するときと同様に、移動体１３が、下側のガイドバー１４に位置調整可能に取付けられたストッパ１４Ｓ’（図２、図３）に当接することで規制するようになっている。また、チャック装置１２がボビンストック部５に到達したときには、チャック装置１２の位置決めピン１２ａが、第１ブラケット１５に設けられた案内部材１９’の案内溝１９ａ’ （図２、図８）に嵌合することで安定した姿勢が保持されるようになっている。
【００５３】
ボビンストック部５で新しいボビンケースＢを受け取った後、チャック装置１２は釜土台７に向けて（第２の方向Ｒに）移動され、釜８にボビンケースＢを渡す。その後、チャック装置１２は前述の待機位置に戻り、これにてボビンケースＢの１回の交換動作が完了する。
【００５４】
なお、このボビンケースＢの交換は、釜８に装着されているボビンケースＢ内の下糸が無くなったときに限らず、例えば刺繍ステッチ数が所定の設定値に達したときに自動的に実行したり、あるいは作業者の手動操作命令などによって随時行うようにしてもよい。
【００５５】
〔方向転換のための構造の別の実施例〕
図１１Ａ及び図１１Ｂは、チャック装置１２の方向転換のための構造の別の実施例を示す拡大側面図である。この実施例においては、ボビン把持装置１１において、前述した実施例における作動部材３６に代替して作動部材６１が使用される。この作動部材６１は、前述の作動部材３６と同様に支持軸２５に取り付けられ、チャック装置１２と共に回動するようになっている。作動部材３６と異なる点は、作動部材６１が１つのカム（カム面）６１ａで構成されている点である。また、釜土台７側の第２ブラケット１６には所定箇所に１つのカム係合ピン（カム係合部）６２のみが設けられている。
【００５６】
ボビン把持装置１１におけるその他の構成は、前述した実施例と同様である。すなわち、支持軸２５には、移動体１３と支持アーム２６の間に、トーションバネ（図４のトーションバネ３７を参照）が嵌装されており、このトーションバネ３７によって支持軸２５及び作動部材６１とチャック装置１２が図１１Ａの時計方向に付勢されている。移動体１３の所定箇所にはストッパピン４２が突設されており、通常時においては、図１１Ａに示すように、作動部材６１の所定部位が該ストッパピン４２に当接することで、チャック装置１２が第１の方向Ｆを指向する所定の姿勢（カム６１ａを立ち上げた状態）に保持されている。
【００５７】
ボビン把持装置１１がボビンストック部５から第２の方向Ｒに向かって移動してきて図１１Ａに示す位置まで到達すると、作動部材６１のカム面６１ａが係合ピン６２に当接する。この当接時点の後、カム面６１ａの係合ピン６２に対する当接・係合が維持され、ボビン把持装置１１が第２の方向Ｒに更に進行するにつれて、作動部材６１がトーションバネ３７のばね力に抗して反時計方向に回動し、これに伴い、チャック装置１２も反時計方向に回動する。
【００５８】
図１１Ｂに示すように、カム面６１ａの形状の故に、ボビン把持装置１１がこれ以上第２の方向Ｒに移動しても、もう作動部材６１が反時計方向に回動されないという位置に到達したとき、チャック装置１２の１８０度反転すなわち方向転換が完了する（その先端が第２の方向Ｒつまり釜８の方を指向する状態となる）。この方向転換完了位置では、前述と同様に、チャック装置１２の保持部材２７の受止部２７ａが、釜８内のボビンケースＢの前方に整合しており（高さが合っている）、また、チャック装置１２の所定位置に突設された位置決めピン１２ａが、第２ブラケット１６に固着された案内部材１９の案内溝１９ａの開口部に到達している。この状態から更にボビン把持装置１１が第２の方向Ｒに進行すると、位置決めピン１２ａが案内部材１９の案内溝１９ａに嵌合し、カム面６１ａと係合ピン６２との係合が無くなっても、チャック装置１２が第２の方向Ｒつまり釜８の方を指向する姿勢が維持される。そして、ボビン把持装置１１の移動体１３が、ガイドバー１４に位置調整可能に取付けられたストッパ１４Ｓに当接して停止した時点で、チャック装置１２が釜８に対してボビンケースＢを受け渡しできる状態となる。
【００５９】
チャック装置１２が釜８に対面した状態から、ボビン把持装置１１が第１の方向Ｆ（ボビンストック部５の方向）に向かって搬送されるときは、上述とは逆に、図１１Ｂ、図１１Ａの経過を逆にたどり、トーションバネ３７の付勢力により作動部材６１及びチャック装置１２が時計方向に回動される。図１１Ａに示すように、作動部材６１の所定部位がストッパピン４２に当接したとき、ボビン把持装置１１がこれ以上第１の方向Ｆに移動しても、もう作動部材６１が時計方向に回動されない状態となり、チャック装置１２の１８０度反転すなわち方向転換が完了する（その先端が第１の方向Ｆつまりボビンストック部５の方を指向する状態となる）。以後は、チャック装置１２が第１の方向Ｆつまりボビンストック部５の方を指向する姿勢を維持したまま、ボビン把持装置１１は第１の方向Ｆ（ボビンストック部５の方向）に搬送される。
【００６０】
〔チャック装置の変形例〕
前記実施例においては、チャック装置１２の爪２８がピン３１を介して作動レバー３２と一体的に結合され、これらは常に一体回動するようになっていたが、このような構造に限らず、例えば図１２のような構造であってもよい。図１２（ａ）はチャック装置１２の変形例を示す斜視図、（ｂ）はその分解斜視図である。
【００６１】
図１２に示すチャック装置１２の変形例においては、爪２８と作動レバー３２を結合するピン３１Ｔに対して、作動レバー３２は固着されているが、爪２８は相対回動可能に装着されている。図１２（ｂ）から明らかなように、爪２８はピン３１Ｔの軸部６３に対して回転可能に嵌合されている。そして、ピン３１Ｔに形成されたフランジ６５との間に懸装したトーションバネ６６により回動付勢され、フランジ６５に突設したストッパ５６に当接して回動規制されている。なお、トーションバネ５７は前記実施例（図６に示したトーションバネ３５）と同様、爪２８及び作動レバー３２を姿勢復帰させるためのものである。本変形例においては、リニアモータ３０の駆動によりその直動ロッド３０ａが作動して爪２８がボビンケースＢの摘みＢ１を引き起こし切った後、直動ロッド３０ａをさらに突出させることで、ストッパ５６に当接して回動規制されている爪２８がトーションバネ５７の付勢力に抗して相対的に回動することになり、結果として、爪２８が摘みＢ１をトーションバネ６６の復元力により弾力的に保持することになる。
【００６２】
〔下糸変更制御の説明〕
次に、本発明に従って下糸変更制御を可能にしたミシンの一実施例について説明する。
公知のように、図１において、例えば１つの針棒ケース６０が１２本の針棒を備えたものである場合には、針棒ケース６０のスライドによる針棒の選択によって、最大１２色の刺繍糸（上糸）を使用した刺繍が可能である。その場合、従来は、縫いデータに応じた下糸の色替えは不可能であったから、下糸は１色（通常は白の綿糸）使いであった。従って、従来は、下糸が顕れる刺繍製品の裏面は、面白みのないものであった。
【００６３】
この点に鑑みて、本発明では、縫い動作の途中過程において下糸の色替えを任意に行えるようにしたミシンを提案する。これにより、例えば、上糸の色替えに連動させて下糸を上糸と同色に色替えして刺繍することができるようになり、そうすると、被刺繍布の裏面にも下糸によってそこそこの刺繍柄を形成することができる。また、上糸とは異なる色糸を下糸に用いるようにしてもよく、その場合でも、下糸の色替えを適宜行うことにより、被刺繍布の裏面にもそれなりの色模様が出せるので、今までに無い、面白みのある刺繍物を製作することが可能となる。なお、本実施例では色替え制御について説明するが、本発明における下糸変更制御においては、色替えに限らず、太さ、材質、伸縮性など、要するに性状の異なる下糸に交換する制御を行うことができる。
【００６４】
図１３は、選択された或る刺繍縫いパターンデータに基づく刺繍縫い動作の途中過程において実行される「下糸変更制御」ルーチンの一例を示すフロー図である。この処理フローは、ミシンが具備するコンピュータ等の制御装置によって実行される。まず、ステップＳ１１では、下糸変更信号が制御イベントとして与えられたかどうかを判定する。例えば、刺繍縫いパターンデータ中の任意の位置に、例えば上糸色替タイミングに同期する記憶位置に、下糸変更信号が変更すべき下糸の性状（例えば色）を指定するデータを含むイベントデータとして記憶されており、刺繍縫いの進行に従って該下糸変更信号が読み出されたとき、該ステップＳ１１ではＹＥＳと判定される。勿論、これに限らず、例えば、作業者がマニュアル操作で下糸変更指示を与えたときに、該ステップＳ１１ではＹＥＳと判定されるようになっていてもよい。
【００６５】
ステップＳ１１がＹＥＳの場合、ステップＳ１２及びＳ１３の処理を実行する。ステップＳ１２では、ミシン運転を一時停止し、ボビン把持装置１１を上述したように第２の方向Ｒに搬送して「掴み動作」を行わせることで、釜８からボビンケースＢを取り出し、それから第１の方向Ｆに搬送してボビンストック部５の所定のボビン交換位置で「解放動作」を行わせることで、該ボビンケースＢをボビンストック部５に移送する。なお、この場合、下糸変更が目的であるから、勿論、釜８内のボビンケースＢの下糸が不足状態となっているかどうかは問わない。
【００６６】
ステップＳ１３では、今回の制御イベントに係る下糸変更信号に含まれる下糸指定データに応じて、該当する性状（例えば色）の下糸を収容しているボビンケースＢをボビンストック部５で選択し、該選択したボビンケースＢを前記所定のボビン交換位置に位置決めする。そして、ボビン把持装置１１を上述したように第１の方向Ｆに搬送して「掴み動作」を行わせることで、ボビンストック部５の所定のボビン交換位置からボビンケースＢを取り出し、それから第２の方向Ｒに搬送して釜８の位置で「解放動作」を行わせることで、該ボビンケースＢを釜８に移送する。その後、ステップＳ１４で、ミシン運転を再開する。
【００６７】
〔ボビンストック部の種々の構成例〕
ボビンストック部５の構成は上記実施例に示したものに限らず、種々に変更可能である。特に、様々な性状（例えば色）の下糸変更を可能にするには、ボビンストック部５で保持できるボビンケースＢの数は多い方がよく、例えば上糸の針棒ケース６０における針棒数と同数程度であることが好ましく、更には下糸不足時の補充用のボビン交換をも考慮すると、コンパクトな構成で、より多くのボビンケースＢを保持しうることが好ましい。そのような観点で構成されたボビンストック部５の変形例について、図１４及び図１５を参照して説明する。
【００６８】
図１４（ａ）は、前述のボビンストック部５の変形例に係るボビンストック部１０１を示す平面略図であり、それに対応する釜８を併せて示している。図において一点鎖線Ｋは釜８とボビンストック部１０１との間のチャック装置１２の移動経路を略示している。図１４（ｂ）は、（ａ）と同様のボビンストック部１０１の右側面図であるが、（ａ）に示す構成とは幾分相違するものを示している。各釜８に対応する各ボビンストック部１０１に共通の１本の操作軸１０２が、ミシンテーブル１の前部寄りの下面においてそのほぼ全幅に亘って配置され、該操作軸１０２には各釜８に対応してそれぞれ取付ブロック１０３が固着されている。取付ブロック１０３には、複数個のボビンケースＢを一列上に並べて保持する保持部材１０４が、ボビンケースＢの並設方向を操作軸１０２の長手方向に沿わせて着脱可能に取付けられるようになっている。図１４（ａ）は保持部材１０４に保持されたボビンケースＢのうちの一つが前記所定の交換位置（つまり、チャック装置１２によるチャッキングが可能な一点鎖線Ｋ上の位置）にある状態を示している。操作軸１０２はその端末が図視外の駆動装置に接続されており、コントローラからの指示により操作軸１０２を、並設されたボビンケースＢの間隔ずつ軸方向に直線的にスライド駆動したり、軸周りに回転させるようになっている。なお、この直線的スライド駆動は、針棒ケース６０のスライド駆動に連動させるようにしてもよい。
【００６９】
図１４（ａ）では、取付ブロック１０３には１つの保持部材１０４（一列のボビンケースＢ）だけが取り付けられるように示しているが、これに限らず、（ｂ）に示すように、操作軸１０２の円周方向に異なる角度で（例えば９０度の間隔で）複数の保持部材１０４を、該取付ブロック１０３に取り付けるようにしてもよい。例えば、図示例のように、１つの保持部材１０４につき４つのボビンケースＢを保持し、このような保持部材１０４を３つ設ければ、合計１２個のボビンケースＢを保持することができる。その場合、ミシンヘッド２において１２針の針棒ケース６０を具備して１２色の上糸色替えが可能な構成に対応して、下糸も同数の１２色の色替えが可能となることを意味している。（ｂ）の場合、操作軸１０２を回転及び直線駆動することにより、所望の１つの色の下糸を収容したボビンケースＢを前記所定の交換位置に位置決めしたり、ボビンケースＢを保持していない空の保持位置を前記所定の交換位置に位置決めしたりすることができる。勿論、図示例に限らず、１つの保持部材１０４で直線状に保持するボビンケースＢの数、及び操作軸１０２の周りに所定の角度で設ける保持部材１０４の数は任意に定めてよい。
【００７０】
なお、図１４（ａ）において、操作軸１０２を１８０度回転させると、保持部材１０４をミシンテーブル１の手前側に向けることができる。このように、保持部材１０４をミシンテーブル１の手前側に向けることで、作業者が保持部材１０４を交換したり、保持部材１０４上のボビンケースＢを交換したりする手作業が非常にし易くなる。
【００７１】
図１５（ａ）は、別の変形例に係るボビンストック部１１０を示す平面略図であり、それに対応する釜８を併せて示している。この図においても一点鎖線Ｋは釜８とボビンストック部１１０との間のチャック装置１２の移動経路を略示している。図１５（ｂ）は、（ａ）と同様のボビンストック部１１０の右側面図である。図１５の例でも、各釜８に対応する各ボビンストック部１１０に共通の１本の操作軸１０５が、ミシンテーブル１の前部寄りの下面においてそのほぼ全幅に亘って配置されている。該操作軸１０５には各釜８に対応して円周方向にボビンケースＢを着脱可能に保持する円筒形の保持ブロック１０６が取り付けられており、この保持ブロック１０６は１つのボビンストック部１１０につき１個に限らず、（ａ）に示すように軸方向に複数併設するようにしてよい。図示の例では、１つの保持ブロック１０６につき６つのボビンケースＢを保持し、このような保持ブロック１０６を２つ設けることで、合計１２個のボビンケースＢを保持することができるようにしている。この場合も、操作軸１０５を回転及び直線駆動することにより、所望の１つの色の下糸を収容したボビンケースＢを前記所定の交換位置に位置決めしたり、ボビンケースＢを保持していない空の保持位置を前記所定の交換位置に位置決めしたりすることができる。
【００７２】
なお、図１４又は図１５において、操作軸１０２又は１０５は、各釜８に対応する全ボビンストック部１０１又は１１０で共通に設ける例に限らず、複数のグループ毎に共通に設けたり、各ボビンストック部１０１又は１１０毎に個別に設けるようにしてもよい。
【００７３】
〔方向転換のための別の実施例の説明〕
上記実施例では、ボビン把持装置１１の移動行程における所定の１箇所（係合ピン４０、４１又は６２を設けた箇所）において、１つの方向転換機構によって、ボビン把持装置１１のチャック装置１２の向きを釜８の方と、ボビンストック部５（又は１０１，１１０）の方の、２方向のどちらにも方向転換できるようにしている。しかし、そのような方向転換機構を搬送行程の所定箇所に設けることなく、例えば図１６に示すように、方向転換用の小型モータ２００をボビン把持装置１１に搭載して該モータ２００によってチャック装置１２の方向転換を行わせるようにしてもよい。
【００７４】
図１６において、ボビン把持装置１１の移動体１３においてチャック装置１２を取り付ける側とは反対側にモータ２００（点線で示す）を取り付け、チャック装置１２の側に突出した該モータ２００の回転軸２００ａに支持アーム２６を介してチャック装置１２を連結する。これにより、モータ２００の回転に伴ってチャック装置１２を回転させることができる。例えば、図示のようにチャック装置１２が第１の方向Ｆを指向している状態から、モータ２００の回転軸２００ａを１８０度回転させると、チャック装置１２が第２の方向Ｒを指向するように方向転換することができる。また、これとは逆向きにモータ２００の回転軸２００ａを１８０度回転させると、チャック装置１２が第１の方向Ｆを指向するように方向転換することができる。
【００７５】
この方向転換の制御はモータ２００の回転角度を位置決め制御することで行えばよい。なお、モータ２００としてはパルスモータのような位置決め制御に適したモータを使用するとよいが、その他のタイプのモータを使用してもよい。また、モータ２００の回転軸２００ａにチャック装置１２の支持アーム２６を直結する構成に限らず、ギヤ等の変速または伝達機構を介在させてもよい。なお、モータ２００の回転駆動による方向転換動作は、ボビン把持装置１１の移動行程中のどの段階で行ってもよい。例えば、移動行程中の任意の箇所で素早くモータ２００を回転させて方向転換を行うようにしてもよいし、移動行程のかなりの部分または全体をかけてゆっくりとモータ２００を回転させて方向転換を行うようにしてもよい。また、移動しながら方向転換を行う例に限らず、移動行程中の任意の箇所でボビン把持装置１１の走行を一旦停止し、走行停止状態でモータ２００を回転させて方向転換を行うようにしてもよい。
【００７６】
このように、本実施例によれば、ボビン把持装置１１に搭載したモータ２００によりチャック装置１２を所定角度回動することで該チャック装置１２の向きを釜８の方に向かせることとボビンストック部５（又は１０１，１１０）の方に向かせることを選択的に行うので、より一層少ない部品点数からなる簡素化された方向転換の構成を提供することができる。また、使用するミシンのタイプに応じて釜とボビンストック部との間の距離すなわち搬送距離が変化しても、ガイドバー１４の長さだけを変更すればよいので、そのような仕様変更に容易に対応できる。
【００７７】
なお、上述した実施例では釜８から取り出したボビンケースＢは必ずボビンストック部５（又は１０１，１１０）に一旦収納するようにしているが、これに限らず、空のボビンケースＢは、ボビンストック部５、１０１、１１０まで運ぶことなく、その搬送経路の途中で別途回収するようにしてよい。例えば、搬送部６の搬送経路の下方にボビン受け（樋あるいはベルトコンベヤ等）を設置しておき、空のボビンケースＢをチャック装置１２で把持して搬送する途中で、該チャック装置１２からボビンケースＢを解放し、該下方のボビン受けの上に落とす。この解放動作はボビン把持装置１１の移動を一旦停止して行なってもよいし、あるいは停止せず移動しながら行なってもよい。ボビン受けに落とされた空のボビンケースはコンベヤ等により例えば１箇所に集めるようにするとよい。こうすることで、空になったボビンケースを操作者がボビンストック部５、１０１、１１０から回収する手間が省ける。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明に係るボビン交換装置を適用した多頭・多針式刺繍ミシン１の一例を示す平面図。
【図２】図１におけるボビン交換装置、釜土台及びボビンストック部の部分の右側面図。
【図３】図１におけるボビン交換装置、釜土台及びボビンストック部の部分の左側面図。
【図４】図１におけるボビン交換装置、釜土台及びボビンストック部の部分の底面図。
【図５】図２のＡ−Ａ線断面図。
【図６】チャック装置の拡大底面図。
【図７Ａ】方向転換機構におけるチャック装置の方向転換動作を説明する要部側面図。
【図７Ｂ】方向転換機構におけるチャック装置の方向転換動作を説明する要部側面図。
【図７Ｃ】方向転換機構におけるチャック装置の方向転換動作を説明する要部側面図。
【図７Ｄ】方向転換機構におけるチャック装置の方向転換動作を説明する要部側面図。
【図７Ｅ】方向転換機構におけるチャック装置の方向転換動作を説明する要部側面図。
【図８】図７Ｄの状態に対応するボビン交換装置、釜土台及びボビンストック部の部分を示す右側面図である。
【図９】ボビンストック部における位置決めカムの部分を抽出して示す拡大側面図。
【図１０】ボビンストック部のボビン交換位置におけるボビンケースの有無を検出する信号に応じて実行される制御の一例を示すフロー図。
【図１１Ａ】チャック装置の方向転換のための構造の別の実施例を示す拡大側面図。
【図１１Ｂ】図１１Ａの実施例において変化した状態を示す側面図。
【図１２】（ａ）はチャック装置の変形例を示す斜視図で、（ｂ）はその分解斜視図。
【図１３】選択された或る刺繍縫いパターンデータに基づく刺繍縫い動作の途中過程において実行される下糸色替制御ルーチンの一例を示すフロー図。
【図１４】（ａ）は、ボビンストック部の変形例を示す平面略図、（ｂ）はその右側面図。
【図１５】（ａ）は、ボビンストック部の別の変形例を示す平面略図、（ｂ）はその右側面図。
【図１６】本発明に係るボビン交換装置の別の実施例を示す側面図。
【符号の説明】
【００７９】
１  ミシンテーブル
２  ミシンヘッド
３  ボビン交換装置
５，１０１，１１０  ボビンストック部
６  搬送部（搬送機構）
７  釜土台
８  釜
１０  針板
１１  ボビン把持装置
１２  チャック装置
１３  移動体
３６，６１  作動部材
４０，４１，６２  突起部
６０  針棒ケース
１００  刺繍ミシン
２００  方向転換用のモータ
【図１】
2008017916.tif 000003
【図２】
2008017916.tif 000004
【図３】
2008017916.tif 000005
【図４】
2008017916.tif 000006
【図５】
2008017916.tif 000007
【図６】
2008017916.tif 000008
【図７Ａ】
2008017916.tif 000009
【図７Ｂ】
2008017916.tif 000010
【図７Ｃ】
2008017916.tif 000011
【図７Ｄ】
2008017916.tif 000012
【図７Ｅ】
2008017916.tif 000013
【図８】
2008017916.tif 000014
【図９】
2008017916.tif 000015
【図１０】
2008017916.tif 000016
【図１１Ａ】
2008017916.tif 000017
【図１１Ｂ】
2008017916.tif 000018
【図１２】
2008017916.tif 000019
【図１３】
2008017916.tif 000020
【図１４】
2008017916.tif 000021
【図１５】
2008017916.tif 000022
【図１６】
2008017916.tif 000023