(57)【要約】【課題】  ペン機構を装着した針棒の高さをミシンモータにより上下に移動できること、しかもペン機構を用いたペン書き中における針棒の上下動を阻止でき、マークや線を綺麗にペン書きできるようにすることである。【解決手段】  針棒７の下端部にチャック部１７が設けられ、このチャック部にペン工具（ペン機構）２０が着脱可能に装着されている。このペン工具２０には、下向きでインクを含むペン部材と、このペン部材を下方に付勢する圧縮コイルバネが内蔵されている。ミシンモータが制御されると、ミシン主軸１５の回転を介して針棒７を上下に駆動できるので、針棒の高さ位置が、ペン工具２０による加工布へのペン書きが可能な下降位置と、ペン書きが不可能な上昇位置とに切換えるられる。【選択図】  図６
2009011554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミシンモータによりミシン主軸を介して上下駆動される針棒を備えたミシンにおいて、  前記ミシン主軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
前記針棒の下端部に装着され、加工布にマークや線を描くペン機構と、
前記針棒の高さ位置を、前記ペン機構による加工布へ描くことが可能な下降位置と、描くことが不可能な上昇位置とに切換えるように、前記ミシンモータを制御する制御手段と、
前記針棒を前記下降位置と上昇位置とに位置決めした状態において前記ミシン主軸の回転を阻止する回転阻止手段と、
を備えたことを特徴とするミシン。
【請求項２】
前記加工布の布厚を設定する布厚設定手段と、この布厚設定手段により設定された布厚を用いて前記針棒の下降位置を決定する第１決定手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のミシン。
【請求項３】
前記ペン機構のペン部材のペン先を前記加工布の表面から上方へ離隔させる離隔距離を設定する離隔距離設定手段と、この離隔距離設定手段により設定された離隔距離を用いて前記加工布の表面から前記離隔距離だけ上昇させた空送り用上昇位置を決定する第２決定手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載のミシン。
【請求項４】
前記回転阻止手段は、前記ミシン主軸に固定されテーパ状の係合穴を有するロック板と、電気式アクチュエータにより前記係合穴に係合するロックピンとを有することを特徴とする請求項１に記載のミシン。
【請求項５】
前記ペン機構は、前記ペン部材を下方へ付勢するバネ部材を内部に設けたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のミシン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミシンモータによりミシン主軸を介して上下駆動される針棒の下端部に、加工布にマークや線を描くことが可能なペン機構を設け、針棒の上下動によりペン機構を上下移動させるようにしたミシンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、本縫いミシン等の電子ミシンは、下端に縫針を着脱可能に装着した針棒と、この針棒をミシン主軸を介して上下駆動するミシンモータ等を有し、針棒の上下動により回転釜と協働して、縫針からの上糸と回転釜からの下糸とを交絡させて縫目が形成される。ところで、針棒の下端部に、縫針に代えて、加工布にマークや線を描くことが可能なペン機構を装着し、針棒を、例えば最上位置に保持した状態で、針棒を針振り動作することにより、布送りにより移動する加工布や白紙にペン部材で線を引いたり、文字を書いたりするようにしたペン機構が種々提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載のミシンのペン書き装置は、モード切換え用の操作部を操作して描写モードに切換えると、ミシン主軸が回転して最上位置に達したときにクラッチがＯＦＦされるので、針棒の下端部から縫針を取外してペン書き装置を取付けるようにしてある。この場合、ペン書き装置に有するペンには、板バネのバネ力により筆圧が作用しているので、このペン書き装置により針板の上側に載置した紙に文字や模様を描ける一方、ソレノイドを作動させて、このプランジャーによりペン書き装置を所定距離だけ持ち上げるようにして、文字や模様を描けないようにしてある。
【特許文献１】特開昭６１−５８７６号公報（第２〜３頁、図１〜図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のミシンのペン書き装置においては、ソレノイドを作動させてペン書き装置を所定距離だけ持ち上げる、即ち、ペン書き装置の持ち上げ距離が、ソレノイドに通電したときのプランジャーの動作距離に制限されているため、例えば、２〜５mm等の厚い布厚を有する生地の場合には、この布厚はペン書き装置の上げ代以上であるため、線や模様を描くことが到底できないという問題がある。
【０００５】
また、針棒の下端部に、縫針に代えて大きな箱状のペン書き装置を装着するので、針板上に布地や白紙を載置する準備作業の邪魔になるという問題がある。更に、描写モードに切換えると、ミシン主軸と駆動側とはクラッチにより切り離されて、針棒はフリー状態であるので、針棒の高さ位置が変動し易く、ペンと布地や白紙との接触度合い、つまり筆圧が変化し、ペン書きされた線や模様の線幅が均一にならないこと、等の問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、ペン機構を装着した針棒の高さをミシンモータにより上下に移動できること、しかもペン機構の使用時における針棒の上下動を阻止でき、マークや線を綺麗に描くことができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１のミシンは、ミシンモータによりミシン主軸を介して上下駆動される針棒を備えたミシンにおいて、ミシン主軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、針棒の下端部に装着され、加工布にマークや線を描くペン機構と、針棒の高さ位置を、ペン機構による加工布へ描くことが可能な下降位置と、描くことが不可能な上昇位置とに切換えるように、ミシンモータを制御する制御手段と、針棒を下降位置と上昇位置とに位置決めした状態においてミシン主軸の回転を阻止する回転阻止手段とを備えたものである。
【０００８】
ミシンモータの駆動によりミシン主軸が回転するので、ペン機構を下端部に有する針棒が上下駆動される。ミシン主軸が回転されると、ミシン主軸の回転位置が回転位置検出手段により検出される。制御手段はミシン主軸の回転位置に基づいてミシンモータを制御するので、針棒は、ペン機構を使用可能な下降位置に切換えられる一方、ペン機構の使用を中止するに際してペン機構の使用不可能な上昇位置に切換えられる。
【０００９】
針棒が下降位置に切換えられたとき、ミシン主軸の回転は回転阻止手段により阻止される。それ故、ペン機構に有するペン部材によりマークや線は、均一な太さで安定して綺麗に描かれる。また、針棒が上昇位置に切換えられたときにも、ミシン主軸の回転は回転阻止手段により阻止される。それ故、針棒が上昇位置に保持され、不用意にマークや線が描かれることがない。
【００１０】
請求項２のミシンは、請求項１において、前記加工布の布厚を設定する布厚設定手段と、この布厚設定手段により設定された布厚を用いて針棒の下降位置を決定する第１決定手段を設けたものである。
【００１１】
請求項３のミシンは、請求項２において、前記ペン機構のペン部材のペン先を加工布の表面から上方へ離隔させる離隔距離を設定する離隔距離設定手段と、この離隔距離設定手段により設定された離隔距離を用いて加工布の表面から前記離隔距離だけ上昇させた空送り用上昇位置を決定する第２決定手段を設けたものである。
【００１２】
請求項４のミシンは、請求項１において、前記回転阻止手段は、ミシン主軸に固定されテーパ状の係合穴を有するロック板と、電気式アクチュエータにより係合穴に係合するロックピンとを有するものである。
【００１３】
請求項５のミシンは、請求項１〜４の何れかにおいて、前記ペン機構は、ペン部材を下方へ付勢するバネ部材を内部に設けたものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、ミシンモータによりミシン主軸を介して上下駆動される針棒を備えたミシンにおいて、回転位置検出手段と、ペン機構と、ミシンモータを制御する制御手段と、回転阻止手段とを備えたので、制御手段によるミシンモータの制御により、針棒の高さ位置を、ペン機構を使用可能な下降位置に切換えることができる一方、ペン機構の使用を中止するに際してペン機構の使用不可能な上昇位置に切換えることができる。
【００１５】
針棒が下降位置に切換えられたとき、ミシン主軸の回転が阻止されるので、ペン機構によりマークや線を均一な太さで綺麗に描くことができる。針棒が上昇位置に切換えられたときにも、ミシン主軸の回転が阻止されるので、針棒が上昇位置に保持され、不用意に線等を描くことを確実に防止することができる。しかも、針棒の下端部に小型のペン機構を装着するだけなので、針板上に布地や白紙を載置する準備作業の障害とならない。
【００１６】
請求項２の発明によれば、前記加工布の布厚を設定する布厚設定手段と、この布厚設定手段により設定された布厚を用いて針棒の下降位置を決定する第１決定手段を設けたので、ペン機構の下降位置は、加工布の布厚を加味した、加工布に最適な高さ位置に決定されるため、加工布の布厚に関係なく、マークや線を綺麗に描くことができる。その他請求項１と同様の効果を奏する。
【００１７】
請求項３の発明によれば、前記ペン機構のペン部材のペン先を加工布の表面から上方へ離隔させる離隔距離を設定する離隔距離設定手段と、この離隔距離設定手段により設定された離隔距離を用いて加工布の表面から前記離隔距離だけ上昇させた空送り用上昇位置を決定する第２決定手段を設けたので、ペン機構を空送りするに際して、針棒をこの決定された空送り用上昇位置まで上昇させることにより、ペン機構によりマークや線を描くことを確実に不可能にさせることができる。
【００１８】
この場合、離隔距離は、加工布の表面から数ミリだけ上方へ離隔する短い距離が望ましい。この場合には、針棒の下降位置から空送り用上昇位置への上昇移動を、短時間に、つまり迅速に実現することができる。その他請求項２と同様の効果を奏する。
【００１９】
請求項４の発明によれば、前記回転阻止手段は、ミシン主軸に固定されテーパ状の係合穴を有するロック板と、電気式アクチュエータにより係合穴に係合するロックピンとを有するので、電気式アクチュエータを作動させることにより、ロックピンをロック板の係合穴にテーパを介して確実に且つ容易に係合させることができ、ミシン主軸の回転阻止を確実なものにできる。その他請求項１と同様の効果を奏する。
【００２０】
請求項５の発明によれば、前記ペン機構は、ペン部材を下方へ付勢するバネ部材を内部に設けたので、マークや線を描く途中で加工布の布厚が微妙に変化する場合でも、バネ部材によりペン部材を布厚変化に確実に追従させることができ、マークや線を均一な太さで綺麗に描くことができる。その他請求項１〜４の何れかと同様の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本実施例の模様縫いミシンは、針棒の下端部のチャック部に、縫針工具に代えてペン工具を装着し、ミシンモータを駆動して針棒を介してペン工具を上下移動させる一方、ペン工具の高さ位置を加工布の布厚に応じて調節でき、布厚が変化しても、加工布にマークや線等を綺麗に描くことができるようにしてある。
【実施例】
【００２２】
図１に示すように、模様縫いミシン１は、作業台として機能するミシンテーブル２と、このミシンテーブル２上に装備されたミシン本体３と、ミシンテーブル２上に立設された操作パネル９を有している。ミシン本体３は、ベッド部４と脚柱部５とアーム部６とを有している。
【００２３】
ベッド部４には、加工布Ｗを保持しながら直交するＸ方向（左右方向）とＹ方向（前後方向）へ独立に布送りする布送り機構８に加えて、縫針と協働して縫目を形成する垂直全回転釜（図示略）とが設けられている。
【００２４】
ミシンテーブル２の上側に操作パネル９が設置されている。この操作パネル９は、加工布の布厚を設定したり、後述するペン工具２０のペン部材２２のペン先を加工布の正面から上方へ離隔させる離隔距離を設定可能であり、液晶ディスプレイ９ａと、テンキー９ｂと、各種の操作スイッチを有するスイッチ類９ｃ等が設けられている。
【００２５】
布送り機構８は、図示しないＸ方向駆動機構及びＹ方向駆動機構と、これらの駆動機構により直交する２つ方向へ独立に移動駆動される布保持板１３と、布押え部材１４等を有している。布保持板１３はベッド部４の上面で加工布Ｗを載置する板部材であり、Ｘ方向駆動機構でＸ方向に移動され、Ｙ方向駆動機構でＹ方向に移動される。
【００２６】
Ｘ方向駆動機構は、Ｘ軸駆動モータ４７（図９参照）と、Ｘ軸駆動モータ４７の回転を、その出力軸に固定された円筒螺旋カム（図示略）を介して布保持板１３のＸ方向送りに変換する機構（図示略）とを有する。Ｙ方向駆動機構は、Ｙ軸駆動モータ４８（図９参照）と、Ｙ軸駆動モータ４８の回転を、その出力軸に固定された円筒螺旋カム（図示略）を介して布保持板１３のＹ方向送りに変換する機構（図示略）とを有する。
【００２７】
布押え部材１４は図示外のヒンジ機構により布保持板１３に上下揺動可能に支持されている。布保持板１３上にセットした加工布Ｗを布押え部材１４で上側から押圧保持した状態で、縫針工具（図示略）を針棒７と共に上下に往復駆動させている。同時に、両駆動モータ４７，４８により布保持板１３をＸ方向とＹ方向とに独立に移動駆動して、Ｘ方向とＹ方向の２方向の位置を制御することで、パターン縫製データに応じたパターン模様を加工布Ｗに自動的に縫製するようになっている。
【００２８】
アーム部６には、前後方向向きにミシン主軸１５が配設されるとともに、針棒７と天秤（図示略）が夫々設けられ、ミシン主軸１５の回転により針棒７を上下駆動する針棒上下駆動機構７Ａ（図６参照）と、天秤を上下駆動する天秤上下駆動機構（図示略）が設けられている。
【００２９】
図１に示すように、ミシンテーブル３の下側に、ミシンモータ４６が配設され、制御ボックス１０が設けられている。この制御ボックス１０には、後述する縫製制御装置４０が内蔵されている。ミシンテーブル２の下側には、縫製動作の開始／停止を指示するペダル型の起動スイッチ１１が配設されている。
【００３０】
針棒７の下端部には、図２に示すチャック部１７が設けられており、このチャック部１７に、縫針を工具本体として装着した縫針工具が着脱可能に装着でき、この縫針工具に代えて後述するペン工具２０が装着可能になっている。そこで、先ず、チャック部１７に着脱可能なペン工具２０（ペン機構）について説明する。
【００３１】
図３，図４に示すように、ペン工具２０は、ペンホルダ２１と、このペンホルダ２１内に収容されたペン部材２２と、インク含浸体２３と、バネ部材２４と、ペン受けカラー２５と、キャップ２６等を有している。
【００３２】
ペンホルダ２１はぼぼ円筒状であり、上端部分の係合軸部２１ａと、この係合軸部２１ａの下端から下方へ連なる第１環状テーパ面２１ｂと、この第１環状テーパ面２１ｂの下端から下方へ連なる第２環状テーパ面２１ｃと、この第２環状テーパ面２１ｃの下側の環状Ｖ溝２１ｄとを有し、内部に水平円筒穴２１ｅと鉛直円筒穴２１ｆとを有している。係合軸部２１ａの下部には、括れ状の環状凹溝２１ｇが形成され、チャック部１７に設けられた後述するボールロック機構１８の硬球１８ａに係合可能になっている。
【００３３】
水平円筒穴２１ｅは、ペンホルダ２１の中段より高い位置に水平状に形成されている。鉛直円筒穴２１ｆは、ペンホルダ２１の中央部で鉛直向きに形成され、上端部で水平円筒穴２１ｅに連通している。水平円筒穴２１ｅには、「赤」や「黄色」等のカラーインクを含浸した円筒状の綿等からなるインク含浸体２３が封じ込められ、蓋螺子２７により外側から蓋されている。
【００３４】
ペン部材２２はフェルトからなる軸状に形成され、このペン部材２２の高さ方向中段部に環状の段部２２ａが形成されている。ペン受けカラー２５は円筒状に形成され、上端部に環状の鍔部２５ａを有する。そこで、ペン受けカラー２５は、ペン部材２２に上側から圧入され、鍔部２５ａを段部２２ａに係合する位置関係で、ペン部材２２に一体化されている。鉛直円筒穴２１ｆにおいて、ペン受けカラー２５の上側に圧縮コイルバネ２８（バネ部材）が内装され、この圧縮コイルバネ２８のバネ力によりペン部材２２がペン受けカラー２５と共に下方に付勢されている。
【００３５】
ペンホルダ２１の下端部には、キャップ部材２６が螺着されている。このキャップ部材２６の中央部に挿通穴２６ａが形成され、ペン部材２２の先端部を挿通させているが、ペン受けカラー２５の下端部を受け止めている。それ故、通常においては、ペン受けカラー２５とペン部材２２とは図４に実線で示す下方限界位置に位置決めされている。しかし、ペン部材２２に上方への押し上げ力が作用すると、ペン受けカラー２５とペン部材２２とは一体的に、圧縮コイルバネ２８のバネ力に抗して、図４に２点鎖線で示す上動位置に移動する。
【００３６】
ここで、環状Ｖ溝２１ｄは、ペン工具２０を自動で交換する際に、図示外の交換アームの先端部の二股状の把持部で把持するために形成されている。
【００３７】
次に、針棒７の下端部に設けられたチャック部１７について説明する。
図２に示すように、チャック部１７は、針棒７の下端部に螺着されたブロック状のチャック本体１７ａと、このチャック本体１７ａに設けられた３組のボールロック機構１８等を有する。針棒７の下端部には針棒メタル７ｂが装着されている。
【００３８】
チャック本体１７ａには、図６に示すように、水平面で１２０°おきに３つのロック機構形成部１７ｂが放射状に形成されるとともに、チャック本体１７ａの中央部から上方に延びる固定軸部１７ｃが一体的に形成されている。そこで、チャック本体１７ａは、この固定軸部１７ｃに形成した雄螺子を針棒７の下端部に形成した固定穴７ａの雌螺子に螺合させることで、針棒７の下端部に固定されている。３つのロック機構形成部１７ｂの各々には、後述するボールロック機構１８が夫々設けられている。
【００３９】
チャック本体１７ａの内部には、図２に示すように、ペン工具２０のペンホルダ２１の上端部を装着するために、ペンホルダ２１の係合軸部２１ａが内嵌する係合穴１７ｄと、この係合穴１７ｄの下端に連なり第１環状テーパ面２１ｂと係合可能な第１環状係合面１７ｅと、この第１環状係合面１７ｅの下端に連なり第２環状テーパ面２１ｃと係合可能な第２環状係合面１７ｆとが形成されている。
【００４０】
次に、３つのロック機構形成部１７ｂの各々に設けられたボールロック機構１８について説明する。但し、これら３組のボールロック機構１８は同様の構造なので、そのうちの１つのロック機構形成部１７ｂに設けられたボールロック機構１８について説明する。
【００４１】
係合穴１７ｄの高さ方向中段部には、ロック機構形成部１７ｂに向かう横向きのテーパ状連通穴１７ｈが形成されている。このロック機構形成部１７ｂの内部には、このテーパ状連通穴１７ｈに連続する円筒穴１７ｉが横向きに形成されている。そこで、テーパ状連通穴１７ｈに金属製の硬球１８ａが嵌め込まれ、円筒穴１７ｉには奥側から円座１８ｂと、圧縮コイルバネ１８ｃが内装され、外側からバネ押え螺子１８ｄが螺着されている。
【００４２】
この場合、テーパ状連通穴１７ｈの硬球１８ａは圧縮コイルバネ１８ｃのバネ力により円座１８ｂを介して係合穴１７ｄの方に付勢されるので、硬球１８ａの一部が係合穴１７ｄの内部に臨んでいる。それ故、図４に示すペン工具２０のペンホルダ２１を図２に示すチャック部１７に下側から装着すると、硬球１８ａは、ペンホルダ２１の係合軸部２１ａが通過するときに、圧縮コイルバネ１８ｃのバネ力に抗して一時的に外側に移動するが、環状凹溝２１ｇに対応するとき、元の係合位置に復帰して環状凹溝２１ｇの上側を押圧する。
【００４３】
このとき、図５に示すように、ペンホルダ２１の係合軸部２１ａが係合穴１７ｄに係合し、第１環状テーパ面２１ｂが第１環状係合面１７ｅに係合し、第２環状テーパ面２１ｃが第２環状係合面１７ｆに係合される。このようにして、ペン工具２０は、ペンホルダ２１を介してチャック部１７に容易に且つ確実に装着される。
【００４４】
次に、針棒７を最上位置に保持する為にミシン主軸１５の回転をロックさせる機械式のロック機構３０について説明する。
図６に示すように、このロック機構３０は、ミシン主軸１５に設けられたロック板３１と、このロック板３１の係合穴３１ａにロックピン３２を係合させる駆動レバー３３と、案内軸３４と、ロックソレノイド３５等を有する。図６，図７に示すように、ロック板３１は円形であり、ミシン主軸１５の後端近傍部に固着されている。
【００４５】
ロック板３１の直ぐ前側に左右向きの駆動レバー３３が配設され、左端近傍部において、前後方向向きの案内軸３４に固着されている。この案内軸３４は図示しない支持部材で前後方向に往復移動可能に支持されている。駆動レバー３３の右端部にロックピン３２が後方向きに固着され、ロック板３１には、図８に示すように、このロックピン３２が嵌入可能なテーパ状の係合穴３１ａが形成されている。
【００４６】
駆動レバー３３は案内軸３４と共に、ロックピン３２が係合穴３１ａから外れる前側の非係合位置（図７に実線で図示）と、非係合位置から所定距離だけ後方であって、ロックピン３２が係合穴３１ａに係合する後側の係合位置（図６に実線で図示）とに亙ってスライド可能になっている。この駆動レバー３３は、案内軸３４に外装した圧縮コイルバネ３６のバネ力により、常には前側の非係合位置に位置している。
【００４７】
駆動レバー３３の左端部の前側に、縦向きの支持螺子により水平面で回動可能な回動板３７が配設され、ロックソレノイド３５がこのプランジャーにより回動板３７を回動可能、つまり平面視にて反時計回りに回動可能になっている。ロックソレノイド３５に通電されない場合には、案内軸３４と駆動レバー３３は、圧縮コイルバネ３６のバネ力により前側の非係合位置（図７参照）に待機している。
【００４８】
ペン工具２０の交換に際して、ロックソレノイド３５に通電された場合には、回動板３７が反時計回りに回動して駆動レバー３３を後方に押すので、駆動レバー３３は案内軸３４で案内されながら、圧縮コイルバネ３６のバネ力に抗して係合位置（図６参照）に移動する。このとき、係合穴３１ａはテーパ状なので、ロックピン３２がテーパを介して係合穴３１ａに容易に且つ確実に係合し、ミシン主軸１５の回転がその最上位置においてロックされる。
【００４９】
次に、模様縫いミシン１の制御系について説明する。
図９に示すように、縫製制御装置４０は、ＣＰＵ４１とＲＯＭ４２とＲＡＭ４３等を含むコピュータから構成されている。この縫製制御装置４０には、起動停止スイッチ１１と、ミシン主軸１５の回転位置（回転角度）を検出する主軸回転位置検出センサ４５と、操作パネル９と、ミシンモータ４６の為の駆動回路５０と、Ｘ方向及びＹ方向駆動モータの４７，４８の為の駆動回路５１，５２と、ロックソレノイド３５の為の駆動回路５３とが夫々接続されている。
【００５０】
ここで、ミシンモータ４６は、例えば、ＤＣサーボモータとして機能する。即ち、ミシンモータ４６のモータ軸にロータリーエンコーダが装備されており、このロータリーエンコーダから出力されるエンコーダ信号に基づいてフィードバック制御、つまり位置制御が可能である。そこで、ミシンモータ４６が駆動されない状態においては、駆動回路５０であるモータドライバにより、電機子コイルへ供給される駆動電流によるブレーキ作用、即ち、ロック作用が発生している。そこで、ミシンモータ４６によるロック作用が電機式ロック機構（サーボロック機構）であるとする。
【００５１】
ＲＯＭ４２には、縫製対象の複数のパターン模様を縫製する為の複数のパターン縫製データと、前述したペン工具２０を用いて加工布にマークや線を描く際に、ミシンモータ４６を駆動して針棒を上下動させる本願特有の、針棒上昇制御と針棒下降制御の制御プログラム、布厚設定制御や離隔距離設定制御の制御プログラム等が予め記憶されている。
【００５２】
ＲＡＭ４３には、設定された布厚を記憶する布厚メモリと、設定された離隔距離を記憶する離隔距離メモリと、各種の制御を実行するに際して必要なメモリ類（フラグやポインタやカウンタ等のメモリ、レジスタやバッファ等）が必要に応じて設けられている。ここで、加工布の布厚とは、作業者が予め測定して登録する加工布の厚みである。離隔距離とは、ペン工具２０を空送りする際に、ペン工具２０のペン部材２２のペン先を加工布Ｗの表面から上方へ離隔させる距離である。
【００５３】
次に、縫製制御装置４０で実行される布厚設定制御のルーチンについて、図１０のフローチャートに基づいて説明する。但し、図中、符号Ｓｉ（ｉ＝１１、１２、１３・・・）は各ステップを示すものである。
【００５４】
操作パネル９のスイッチ類９ｃに設けられた布厚設定スイッチが操作されるとこの制御が開始され、先ず、液晶ディスプレイに９ａに布厚設定画面が表示されるので（Ｓ１１）、作業者はテンキー９ｂに有する数字キーを操作して布厚が数値で設定される（Ｓ１２）。数字キーによる布厚設定が完了し、スイッチ類９ｃに設けられた実行キーが操作された場合には（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、設定された布厚が布厚メモリに記憶され（Ｓ１４）、この制御を終了する。
【００５５】
次に、縫製制御装置４０で実行される離隔距離設定制御のルーチンについて、図１１のフローチャートに基づいて説明する。
操作パネル９のスイッチ類９ｃに設けられた離隔距離設定スイッチが操作されるとこの制御が開始され、先ず、液晶ディスプレイに９ａに離隔距離設定画面が表示されるので（Ｓ１６）、作業者はテンキー９ｂに有する数字キーを操作して離隔距離が数値で設定される（Ｓ１７）。数字キーによる離隔距離設定が完了し、スイッチ類９ｃに設けられた実行キーが操作された場合には（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、設定された離隔距離が離隔距離メモリに記憶され（Ｓ１９）、この制御を終了する。
【００５６】
次に、縫製制御装置４０で実行される針棒上昇制御のルーチンについて、図１２のフローチャートに基づいて説明する。
布保持板１３（針板）上に載置して布押え部材１４で保持された加工布Ｗにマークや線を描くために、スイッチ類９ｃに設けられた「ペン使用指令キー」が操作されると、この針棒上昇制御が実行される。
【００５７】
この制御が開始されたときに、先ず、機械的なロック機構３０又は電機的なロック機構がオフ動作される（Ｓ２１）。次に、この場合の指令は、マークや線を描くために、縫針工具からペン工具２０に交換する交換指令であるため（Ｓ２２）、ミシンモータ４６の駆動により針棒７が最上位置に移動され（Ｓ２３）、この場合には、ロックソレノイド３５へ通電されてロック機構３０がオン動作され（Ｓ２４）、この制御を終了する。
【００５８】
この状態において、作業者は、チャック部１７に装着されている縫針工具を取外して、ペン工具２０に交換する。そして、加工布Ｗにマークや線を描くために、スイッチ類９ｃに設けられた「下降指令キー」が操作されると、図１３に示す針棒下降制御が実行される。尚、工具交換装置を備えたものでは、自動的にペン工具２０に交換することができる。
この針棒下降制御が開始されたときに、先ず、主軸回転位置検出センサ４５からのセンサ信号に基づいて、現在の針棒７の高さ位置が演算され、針棒７の高さ位置が判定される（Ｓ３１）。
【００５９】
Ｓ３１における判定の結果、針棒７が「最上位置」の場合には、ロック機構３０がオフ動作され（Ｓ３２）、布厚メモリに記憶している布厚ｔが読み込まれる（Ｓ３３）。次に、加工布Ｗへマークや線を描くことが可能な下降位置ＬＰが演算式により演算される（Ｓ３４）。即ち、図１４に示すように、針棒７の針板上面における高さを「０」とし、針棒最上位置の時のペン先高さを「Ｎ」とし、マークや線を描くために、加工布Ｗの表面から微小距離だけ下降させて筆圧を作用させる下降微小距離を「Ｃ」として、ＬＰ＝Ｎ−（Ｎ−ｔ＋Ｃ）、により求められる。例えば、Ｎ＝50mm、ｔ＝10mm、Ｃ＝2mmであれば、ＬＰ＝８mmである。
【００６０】
次に、針棒７が、Ｓ３４で求められた下降位置ＬＰに移動され（Ｓ３５）、電機式のロック機構がオン動作され（Ｓ３６）、この制御を終了する。このように、針棒７が下降位置ＬＰに固定された状態で、加工布Ｗ上に、ペン工具２０によりマークや線が描かれる。
【００６１】
ところで、ペン工具２０によってマークや線を描くことを中断して加工布Ｗを空送りしたい場合には、作業者は、スイッチ類９ｃに設けられた「空送りキー」を操作する。この場合にも、図１２が実行される。
【００６２】
即ち、ロック機構がオフ動作され（２１）、この場合の指令は、針棒７を上昇させて空送りする空送り指令であるため（Ｓ２２）、離隔距離メモリに記憶している離隔距離Ｄが読み込まれる（Ｓ２５）。次に、加工布Ｗの空送りが可能な空送り用上昇位置ＨＰが演算式により演算される（Ｓ２６）。即ち、図１４に示すように、ペン部材２２のペン先を加工布Ｗの表面から上方へ離隔させる離隔距離を「Ｄ」として、ＨＰ＝ＬＰ＋Ｃ＋Ｄ、により求められる。例えば、ＬＰ＝８mm、Ｃ＝2mm、Ｄ＝2mmであれば、ＨＰ＝12mmである。また、単に、ＨＰ＝ｔ＋Ｄから求めてもよい。
【００６３】
次に、針棒７が、Ｓ２６で求められた空送り用上昇位置ＨＰに移動され（Ｓ２７）、この制御を終了する。この状態において、加工布Ｗが布送り機構８により布送りされる。即ち、ペン工具２０を使用することなく、加工布Ｗが空送りされる。その後、加工布Ｗにマークや線を描くことを再開するために、「下降指令キー」が操作されると、図１３に示す針棒下降制御が実行される。
【００６４】
この針棒下降制御が開始されたときに、現在の針棒７の高さ位置が「空送り用上昇位置」の場合には（Ｓ３１）、加工布Ｗへのマークや線を描くことが可能な下降位置ＬＰが演算式により演算される（Ｓ３７）。即ち、図１４に示すように、ＬＰ＝ＨＰ−Ｄ−Ｃ、により求められる。例えば、ＨＰ＝12mm、Ｄ＝2mm、Ｃ＝2mm、であれば、ＬＰ＝８mmである。また、単に、ＬＰ＝ｔ−Ｃから求めてもよい。
【００６５】
その後、前述したように、針棒７が、Ｓ３７で求められた下降位置ＬＰに移動され（Ｓ３５）、ロック機構がオン動作され（Ｓ３６）、この制御を終了する。このように、針棒７が再び下降位置ＬＰに移動後に固定された状態で、加工布Ｗ上に、ペン工具２０によりマークや線が描かれる。
【００６６】
ここで、縫製制御装置４０が制御手段に相当する。主軸回転位置検出センサ４５が回転位置検出手段に相当する。機械式のロック機構３０と、ミシンモータ４６による電機式のロック機構（サーボロック機構）が回転阻止手段に相当する。図１０の布厚設定制御を実行する縫製制御装置４０が布厚設定手段に相当する。図１１の離隔距離設定制御を実行する縫製制御装置４０が離隔距離設定手段に相当する。図１３に示す針棒下降制御のＳ３４を実行する縫製制御手段４０が第１決定手段に相当する。図１２に示す針棒上昇制御のＳ２６を実行する縫製制御手段４０が第２決定手段に相当する。
【００６７】
このように、針棒７の下端部のチャック部１７に、ペン工具２０を着脱可能に装着し、針棒７の高さ位置を、ペン工具２０による加工布Ｗへのマークや線を描くことが可能な下降位置と、マークや線を描くことが不可能な上昇位置とに切換えるように、ミシンモータ４６を制御するようにしたので、縫製制御装置４０によるミシンモータ４６の制御により、針棒７の高さ位置を、マークや線を描くことが可能な下降位置に切換えることができる一方、ペン工具２０を使用しないときにマークや線を描くことが不可能な上昇位置に切換えることができる。
【００６８】
針棒７が下降位置に切換えられたとき、ミシン主軸１５の回転がロック機構により阻止されるので、ペン工具２０によりマークや線を均一な太さで綺麗に描くことができる。針棒７が上昇位置に切換えられたときにも、ミシン主軸１５の回転が阻止されるので、針棒７が上昇位置に保持され、不用意にマークや線を描くことを確実に防止することができる。しかも、針棒７の下端部に小型のペン工具２０を装着するだけなので、針板上に加工布Ｗを載置する準備作業に何ら邪魔になることは一切ない。
【００６９】
また、加工布Ｗの布厚を設定するようにし、この設定された布厚を用いて針棒７の下降位置ＬＰを決定するようにしたので、ペン工具２０の下降位置ＬＰは、加工布Ｗの布厚ｔを加味した、加工布Ｗに最適な高さ位置に決定され、加工布Ｗの布厚ｔに関係なく、マークや線を綺麗に描くことができる。
【００７０】
また、ペン工具２０のペン部材２２のペン先を加工布Ｗの表面から上方へ離隔させる離隔距離を設定するようにし、この設定された離隔距離を用いて加工布Ｗの表面から離隔距離だけ上昇させた空送り用上昇位置ＨＰを決定するようにしたので、ペン工具２０を空送りするに際して、針棒７をこの決定された空送り用上昇位置ＨＰまで上昇させることにより、ペン工具２０によるマークや線を描くことを確実に不可能にさせることができる。
【００７１】
また、機械式のロック機構３０（回転阻止手段）は、ミシン主軸１５に固定されテーパ状の係合穴３１ａを有するロック板３１と、ロックソレノイド３５により係合穴３１ａに係合するロックピン３２とを有するので、ロックソレノイド３５を作動させることにより、ロックピン３２をロック板３１の係合穴３１ａにテーパを介して確実に且つ容易に係合させることができ、ミシン主軸１５の回転阻止を確実なものにできる。
【００７２】
更に、ペン工具２０は、ペン部材２２を下方へ付勢する圧縮コイルバネ２８を内部に設けたので、ペン書き途中で加工布Ｗの布厚ｔが微妙に変化する場合でも、圧縮コイルバネ２８によりペン部材２２を布厚変化に確実に追従させることができ、マークや線を均一な太さで綺麗に描くことができる。
【００７３】
次に、前記実施例を部分的に変更した変更形態について説明する。
１）加工布Ｗの布厚を自動的に検出する布厚検出機構を設け、この布厚検出機構から出力される布厚信号に基づいて、布厚を設定するようにしてもよい。
【００７４】
２）ミシン主軸１５の右端部には図示していないハンドプーリが設けられているので、ロックソレノイド３５に通電されたときに、このハンドプーリに設けた係合穴に、ロックソレノイド３５のプランジャーを差し込むようにして、ロック機構を構成するようにしてもよい。
【００７５】
３）本実施例では、ペン工具２０の内部に圧縮コイルバネ２８を収納しているが、板バネ等を用いてペン工具２０の外側からペン部材２２を支持するようにしてもよい。
【００７６】
４）本実施例では、下降位置でのロック機構は、サーボロック機構で構成しているが、布厚がほぼ一定である場合は、上昇位置でのロック機構３０と同様の構成を用いてもよい。この場合、ロック板３０に上昇位置に対応する係合穴３１と同様の係合穴を下降位置に対応する箇所に設けることになる。
【００７７】
５）本実施例では、模様縫いミシンについて説明したが、本縫いミシン等の各種のミシンに、本発明を適用し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施例に係る模様縫いミシンの斜視図である。
【図２】針棒下端部とチャック部の要部縦断断面図である。
【図３】ペン工具の斜視図である。
【図４】ペン工具の要部縦断断面図である。
【図５】針棒下端部とチャック部とペン工具の要部縦断断面図である。
【図６】模様縫いミシンのアーム部及び頭部の内部構造を示す斜視図である。
【図７】ロック機構の要部を説明する説明図である。
【図８】ミシン主軸とロック板の要部縦断側面図である
【図９】模様縫いミシンの制御系のブロック図である。
【図１０】布厚設定制御のフローチャートである。
【図１１】離隔距離設定制御のフローチャートである。
【図１２】針棒上昇制御のフローチャートである。
【図１３】針棒下降制御のフローチャートである。
【図１４】針棒の上昇位置と下降位置を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００７９】
１      模様縫いミシン
７      針棒
９      操作パネル
１５    ミシン主軸
２０    ペン工具（ペン機構）
２２    ペン部材
２８    圧縮コイルバネ
３０    ロック機構（回転阻止手段）
３１    ロック板
３１ａ  係合穴
３２    ロックピン
３５    ロックソレノイド
４０    縫製制御装置
４５    主軸回転位置検出センサ
４６    ミシンモータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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