JP2021164553A - ミシンのボビンケース交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】故障率を下げ、修理によるダウンタイムを減らし、ミシンの稼働率を上げる。【解決手段】ボビンケース交換装置１は、補充ボビンケース受け２と、固定ベース３と、旋回ベース４と、開閉可能なツメ１０を有するツメ装置６と、旋回ベース４を旋回可能にする旋回機構１７と、ツメ装置６を旋回ベース４に対して前後スライド可能にする前後スライド機構２２と、ツメを開閉可能にするツメ開閉機構３４と、旋回機構１７と前後スライド機構２２とツメ開閉機構３４とをすべて駆動する１つの駆動軸１６とを含む。さらに、補充ボビンケース受け２への補充ボビンケースセット忘れと、釜６４からの空ボビンケース取り出しミスと、補充ボビンケース受け２からの補充ボビンケース取り出しミスと、駆動軸１６の原点検出とを、１つのセンサー５１で検出するエラー検出装置４０を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、ミシンのボビンケース交換装置に関するものである。

ボビンケース交換装置は、下糸が無くなった又は無くなりかけたボビンを収容したボビンケース（以下「空ボビンケース」という。）を釜から取り出し、それと交換に、下糸が満巻されたボビンを収容したボビンケース（以下「補充ボビンケース」という。）を釜に取り付けるものである。

特許文献１には、 補充ボビンケースを配したボビン収容部と、縦形搬送ベースと、縦形搬送ベースに設けられた案内溝と、縦形搬送ベースに旋回ピンにより回動可能に支持されチャックピンを案内溝に沿って往復摺動させるチャック駆動レバーと、チャックピンに連結された取付ベースと、取付ベースに取り付けられたチャック爪を有するボビンチャックとを備えたボビンケース交換装置が開示されている。ボビンチャックは取付ベースとともに、チャック駆動レバーの回動によって、ボビン収容部に対応する「待機位置」と釜に対応する「交換位置」とそれらの「中間位置」とに回動しうる。

ボビンチャックの回動動作は、まず中間位置から交換位置に回動してチャック爪を閉じて空ボビンケースを抜き取り、中間位置に戻ってチャック爪を開いて空ボビンケースを落下させ、待機位置に回動してチャック爪を閉じて補充ボビンケースを掴んで抜き取り、待機位置から交換位置に回動してチャック爪の開閉で補充ボビンケースを釜に装着する。このボビンチャックの回動動作は、チャック駆動エアシリンダーによってチャック駆動レバーを回動させて行う。また、チャック爪の開閉動作は、チャックエアシリンダーによって行う。

また、最近のボビンケース交換装置の製品には、上記ボビンチャックの回動動作（及び前後動作）をモーターによって行い、チャック爪の開閉動作を別の直動モーターによって行うものがある。

特許第５７００６０９号公報

ボビンケース交換装置は、元来は人が手で交換していた作業を、装置にて自動で行うことにより、ミシンのダウンタイムを減らし、稼働率を上げることを目的としている。しかし、装置である以上、故障は発生するものであり、故障が多ければ修理によるダウンタイムが発生し、稼働率が想定通りに上がらなくなってしまう。そして、平均故障間隔（ＭＴＢＦ）の計算では、部品点数が増えるほど故障率が上がることが知られている。

駆動源として、上記の特許文献１の装置では２つの駆動軸とそれらを駆動する２つのエアシリンダーを使用しており、上記の製品では２つの駆動軸とそれらを駆動する２つのモーターを使用しているため、いずれの装置も、駆動軸・駆動源が各１つである場合と比べて、故障率が上がるという問題がある。

また、上記の製品では、マグネットセンサーによって、駆動軸の原点を合わせており、接触型センサーとしてのマイクロスイッチによって、補充ボビンケースが待機位置がセットされているかどうかを検出している。このように、センサーについても２つを使用しているため、センサーが１つである場合と比べて、故障率が上がるという問題がある。

そこで、本発明の第１の目的は、駆動軸を１つにして故障率を下げ、修理によるダウンタイムを減らし、ミシンの稼働率を上げることにある。
さらに、本発明の第２の目的は、エラー検出用のセンサーも１つにして故障率を下げ、修理によるダウンタイムを減らし、ミシンの稼働率を上げることにある。

本発明は、空ボビンケースをミシンの釜から取り出し、補充ボビンケースを釜に取り付けるボビンケース交換装置において、
補充ボビンケースをセットする補充ボビンケース受けと、
固定ベースと、
固定ベースに対して旋回可能な旋回ベースと、
空ボビンケース又は補充ボビンケースを掴むための開閉可能なツメを有するツメ装置と、
旋回ベースを補充ボビンケース受けを向く方向と釜を向く方向との間で旋回可能にする旋回機構と、
ツメ装置を旋回ベースに対して前後スライド可能にする前後スライド機構と、
ツメを開閉可能にするツメ開閉機構と、
旋回機構と前後スライド機構とツメ開閉機構とをすべて駆動する１つの駆動軸と、
を含み構成されたことを特徴とする。

ここで、前記駆動軸を１つの駆動モーターで回転させることが好ましい。

前記駆動モーターが１方向回転であることが好ましい。

前記駆動軸が、前記旋回ベースと共に旋回するものである態様を例示できる。

前記旋回機構は、駆動軸により回転する旋回用カムと、固定ベースに取り付けられたカムフォロアとを含み、旋回用カムが該カムフォロアを押すことにより旋回ベースが旋回する態様を例示できる。

前記ツメ開閉機構は、駆動軸により回転するツメ開閉用カムと、ツメと連動するカムフォロアとを含み、ツメ開閉用カムが該カムフォロアを押すことに基づいてツメが開閉する態様を例示できる。

前後スライド機構は、駆動軸により回転する前後スライド用カムと、ツメ装置と連動するカムフォロアとを含み、前後スライド用カムが該カムフォロアを押すことに基づいてツメ装置が前後スライドする態様を例示できる。

前記旋回機構は、駆動軸により回転する旋回用カムと、固定ベースに固定されたカムフォロアとを含み、旋回用カムが該カムフォロアを押すことにより旋回ベースが旋回し、
前記ツメ開閉機構は、駆動軸により回転するツメ開閉用カムと、ツメと連動するカムフォロアとを含み、ツメ開閉用カムが該カムフォロアを押すことに基づいてツメが開閉し、
前後スライド機構は、駆動軸により回転する前後スライド用カムと、ツメ装置と連動するカムフォロアとを含み、前後スライド用カムが該カムフォロアを押すことに基づいてツメ装置が前後スライドし、
前記旋回用カムとツメ開閉用カムと前後スライド用カムは同期して回転する態様を例示できる。

以上において、補充ボビンケース受けへの補充ボビンケースセット忘れと、釜からの空ボビンケース取り出しミスと、補充ボビンケース受けからの補充ボビンケース取り出しミスと、駆動軸の原点検出とを、１つのセンサーで検出するエラー検出装置を備えることが好ましい。

前記前後スライド機構は、駆動軸により回転する前後スライド用カムと、カムフォロアと、旋回ベースに取り付けられた前後スライド軸と、前後スライド軸にスライド可能に係合した後側スライドブロック及び前側スライドブロックと、両スライドブロック間の間隙に介装されたバネと、カムフォロアに後側スライドブロックを連動させる部材とを含み、
前側スライドブロックにツメ装置が取り付けられており、
前後スライド用カムが該カムフォロアを押すことに基づいてツメ装置が前後スライドし、
ツメ装置が空ボビンケース又は補充ボビンケースを押さえないときは、後側スライドブロックと前側スライドブロックは同量スライドし、
ツメ装置が空ボビンケース又は補充ボビンケースを押さえた後は、前側スライドブロックがスライドせず、後側スライドブロックがバネを圧縮して前側スライドブロックとの間隙を縮めながらスライドする態様を例示できる。

この態様において、補充ボビンケース受けへの補充ボビンケースセット忘れと、釜からの空ボビンケース取り出しミスと、補充ボビンケース受けからの補充ボビンケース取り出しミスと、駆動軸の原点検出とを、１つのセンサーで検出するエラー検出装置を備えることが好ましい。

前記エラー検出装置は、駆動モーターで回転する開スリット付きの円板状ドグと、ツメ装置と共に前後スライドする開スリット付きのバー状ドグと、円板状ドグとバー状ドグとが並んだ箇所に配置された前記センサーとしてのフォトセンサーとを備える態様を例示できる。

本発明によれば、駆動軸を１つにして故障率を下げ、修理によるダウンタイムを減らし、ミシンの稼働率を上げることができる。
さらに、エラー検出用のセンサーも１つにして故障率を下げ、修理によるダウンタイムを減らし、ミシンの稼働率を上げることができる。

図１は実施例のボビンケース交換装置の斜視図である。 図２は同装置の分解斜視図である。 図３は同装置の旋回ベース、前後スライド機構、エラー検出装置等の斜視図である。 図４は同装置の３つのカム等の分解斜視図である。 図５は同装置のツメ装置等の分解斜視図である。 図６は同装置の円板状ドグとバー状ドグの側面図である。 図７は同装置のタイミングチャート図である。 図８は同装置の駆動軸位相０°での（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図９は同装置の駆動軸位相３０°での（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図１０は同装置の駆動軸位相３５°での（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図１１は同装置の駆動軸位相６０°での（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図１２は同装置の駆動軸位相１０５°での（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図１３は同装置の駆動軸位相１３０°での（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図１４は同装置の駆動軸位相１４５°での（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図１５は同装置の駆動軸位相１５５°での（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図１６は同装置の駆動軸位相１８０°での（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図１７は同装置の駆動軸位相２１０°での（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図１８は同装置の駆動軸位相２６０°での（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図１９は同装置の駆動軸位相２８０°での（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図２０は同装置の駆動軸位相３１０°での（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図２１は同装置の駆動軸位相３４０°での（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図２２は同装置の補充ボビンケースセット忘れ検出を示す（ａ）は正常時の側面図、（ｂ）はエラー時の側面図である。 図２３は同装置の空ボビンケース取り出しミス検出を示す（ａ）は正常時の側面図、（ｂ）はエラー時の側面図である。 図２４は同装置の補充ボビンケース取り出しミス検出を示す（ａ）は正常時の側面図、（ｂ）はエラー時の側面図である。

ボビンケース交換装置は、
補充ボビンケースをセットする補充ボビンケース受けと、
固定ベースと、
固定ベースに対して旋回可能な旋回ベースと、
空ボビンケース又は補充ボビンケースを掴むための開閉可能なツメを有するツメ装置と、
旋回ベースを補充ボビンケース受けを向く方向と釜を向く方向との間で旋回可能にする旋回機構と、
ツメ装置を旋回ベースに対して前後スライド可能にする前後スライド機構と、
ツメを開閉可能にするツメ開閉機構と、
旋回機構と前後スライド機構とツメ開閉機構とをすべて駆動する１つの駆動軸と、
補充ボビンケース受けへの補充ボビンケースセット忘れと、釜からの空ボビンケース取り出しミスと、補充ボビンケース受けからの補充ボビンケース取り出しミスと、駆動軸の原点検出とを、１つのセンサーで検出するエラー検出装置と
を含み構成されている。
ミシンの種類は特に限定されず、直線縫いミシン、模様縫いミシン、刺繍ミシン等を例示できる。

次に、本発明の実施例について図１〜図２４を参照して説明する。なお、実施例の各部の構造、材料、形状及び寸法は例示であり、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更できる。

ミシン６０は、ミシンヘッド（図示略）と、その下方のベッド６１とを備える。ベッド６１は機枠６２の上に取り付けられ、ベッド６１には駆動軸６３が通されている。ベッドは、駆動軸６３により駆動される釜６４と、その上を覆う針板６５とを備える。

ボビンケース交換装置１は、釜６４の手前に設けられている。以下では、ボビンケース交換装置１から見て、釜６４の側を「前」、釜６４に向かって進むことを「前進」といい、反対の側を「後」、釜６４から反対に離れることを「後退」ということにする。

図１〜図６に示すように、ボビンケース交換装置１は、
補充ボビンケースＢをセットする補充ボビンケース受け２と、
固定ベース３と、
固定ベース３に対して旋回可能な旋回ベース４と、
空ボビンケースＡ又は補充ボビンケースＢを掴むための開閉可能なツメ１０を有するツメ装置６と、
旋回ベース４を、補充ボビンケース受け２を向く方向と釜６４を向く方向との間で旋回可能にする旋回機構１７と、
ツメ装置６を旋回ベース４に対して前後スライド可能にする前後スライド機構２２と、
ツメ１０を開閉可能にするツメ開閉機構３４と、
旋回機構１７と前後スライド機構２２とツメ開閉機構３４とをすべて駆動する１つの駆動軸１６と、
駆動軸１６を回転させる１つの駆動モーター１４と、
補充ボビンケース受け２への補充ボビンケースセット忘れと、釜６４からの空ボビンケース取り出しミスと、補充ボビンケース受け２からの補充ボビンケース取り出しミスと、駆動軸１６の原点とを、１つのセンサーで検出するエラー検出装置４０と
を含み構成されている。

［補充ボビンケース受け２］
補充ボビンケース受け２は、斜めに前傾することにより後面が斜め上後方を向く受け板に、補充ボビンケースＢをセットする凹所が形成されてなる。補充ボビンケース受け２は、釜６４の直下の機枠にブラケットを介して取り付けられている。

［固定ベース３］
固定ベース３は、縦方向と前後方向とに延びる板状体であって、補充ボビンケース受け２の側部に固定されている。ベースには、後述するモーターの旋回を逃がすための逃がし穴が形成されている。

［旋回ベース４］
旋回ベース４は、縦方向と前後方向とに延びる板状体であって、その後上部が固定ベース３の上部に対して旋回支持軸５により軸着され、該旋回支持軸５を中心にしてその前部が旋回可能となっている。

［ツメ装置６］
ツメ装置６は、スライドベース７と、スライドベース７の上にピン受け８を介して取り付けられた押さえ下板９と、押さえ下板９の上にピン受け８に係入する支点軸１１により回動可能に取り付けられたツメ１０と、押さえ下板９の上に固定されたツメ受け１２と、ツメ１０及びツメ受け１２を覆う押さえ上板１３とからなる。
後述する後側スライドブロック２８と共に、スライドベース７、押さえ下板９、ツメ１０、ツメ受け１２及び押さえ上板１３が共に前後スライドしうる。
ツメ１０は、ツメ受け１２に近付くように回動すると、ツメ受け１２とでボビンケースのつまみを掴む「閉」となり、ツメ受け１２から離れるように回動すると、ボビンケースＡ，Ｂのつまみを離して「開」となる。

［駆動モーター１４］
駆動モーター１４は、旋回ベース４の後部に横向きに取り付けられている。モーター本体１５は旋回ベース４の左側にあって固定ベース３の逃がし穴を貫通しており、モーター本体１５が回転させる駆動軸１６は旋回ベース４の右側に突出している。

［旋回機構１７］
旋回機構１７は、駆動軸１６に取り付けられて回転する旋回用カム１８と、固定ベース３に基台２０及び旋回位相調整板２１を介して取り付けられたカムフォロア１９とを含み構成されている。
旋回用カム１８は特定カムプロフィールのカム縁をもつ板カムであり、回転に伴いカム縁の各位相が、カムフォロア１９を押すことにより、旋回用カム１８とともに旋回ベース４が旋回するようになっている。また、基台２０に対して旋回位相調整板２１を位置調整して止めることにより、旋回位相を調整することができる。なお、カムフォロア１９を旋回用カム１８に当接させる方向に、旋回機構１７を付勢するバネ機構（図示略）を備えている。
旋回用カム１８等による旋回ベース４の旋回角度（補充ボビンケース受け２を向く方向と釜６４を向く方向との間の角度）は例えば２０〜４０°（図示例は３０°）であり、機構を組み込みやすく且つ旋回時間を短くできる。

［前後スライド機構２２］
前後スライド機構２２は、駆動軸１６により旋回用カム１８と同期して回転する前後スライド用カム２３と、カムフォロア２４付きの四節リンク２５と、四節リンク２５の１つのレバーに取り付けられた前後スライド用レバー２６と、旋回ベース４に取り付けられた前後スライド軸２７と、前後スライド軸２７にスライド可能に係合した後側スライドブロック２８及び前側スライドブロック２９と、両スライドブロック２８，２９間の前後長８ｍｍほどの間隙３０に介装されたバネ３１と、後側スライドブロック２８に突設され、前後スライド用レバー２６に係合するレバー駆動ピン３２とを含み構成され、前側スライドブロック２９にツメ装置６のスライドベース７が取り付けられている。

前後スライド用カム２３は、その孔に旋回用カム１８の孔にも差し込まれた複数本の連結ネジ３３が差し込まれていることにより、旋回用カム１８と同期して回転する。前後スライド用カム２３は特定カムプロフィールのカム縁をもつ板カムであり、回転に伴いカム縁の各位相がカムフォロア２４を押して、四節リンク２５を前後方向に揺動させる。この揺動共に前後スライド用レバー２６が揺動してレバー駆動ピン３２を押すことにより、後側スライドブロック２８がバネ３１を介して前側スライドブロック２９を押すので、後側スライドブロック２８と前側スライドブロック２９は同量スライドし、前側スライドブロック２９にスライドベース７において取り付けられたツメ装置６が前後スライドするようになっている。なお、カムフォロア２４を前後スライド用カム２３に当接させる方向に、前後スライド機構２２を付勢するバネ機構（図示略）を備えている。

詳しくは、後側スライドブロック２８及び前側スライドブロック２９の前後スライド量が４４ｍｍになったときに、後述するように押さえ下板９及び押さえ上板１３がボビンケースＡ，Ｂを押さえるので、前側スライドブロック２９（及びそれに取り付けられたスライドベース７とバー状ドグ４６）はそれ以上スライドしなくなる。その後、後側スライドブロック２８のみがバネ３１を圧縮しながら２ｍｍスライドしてストロークの４６ｍｍに達し、間隙３０は８ｍｍから６ｍｍに縮まる。

しかし、押さえるべきボビンケースＡ，Ｂがなかった場合には、後側スライドブロック２８及び前側スライドブロック２９の前後スライド量が４４ｍｍになったときに、押さえ下板９及び押さえ上板１３がボビンケースＡ，Ｂを押さえないので、前側スライドブロック２９はさらにスライド可能である。その後、後側スライドブロック２８は、前側スライドブロック２９（及びそれに取り付けられたスライドベース７とバー状ドグ４６）とともに２ｍｍスライドしてストロークの４６ｍｍに達する。

［ツメ開閉機構３４］
ツメ開閉機構３４は、駆動軸１６により旋回用カム１８と同期して回転するツメ開閉用カム３５と、カムフォロア３６付きのツメ開閉用レバー３７と、四節リンク３８と、ツメ１０の支点軸１１よりも後側から下方へ延び、押さえ下板９のスリットを貫通して、四節リンク３８の側縁に当たるツメ駆動ピン３９とを含み構成されている。

ツメ開閉用カム３５は、その孔に旋回用カム１８の孔にも差し込まれた複数本の連結ネジ３３が差し込まれていることにより、旋回用カム１８と同期して回転する。ツメ開閉用カム３５は特定カムプロフィールのカム縁をもつ板カムであり、回転に伴いカム縁の各位相がカムフォロア３６を押してツメ開閉用レバー３７を前後方向に揺動させ、ツメ開閉用レバー３７が係合ピンを介して四節リンク３８を前後方向に揺動させるとともに四節リンク３８の側縁を横方向に変位させ、該側縁がツメ駆動ピン３９を押すことにより、ツメ１０が回動して開閉するようになっている。なお、カムフォロア３６をツメ開閉用カム３５に当接させる方向に、ツメ開閉機構３４を付勢するバネ機構（図示略）を備えている。

［エラー検出装置４０］
エラー検出装置４０は、駆動軸１６により旋回用カム１８と同期して回転する円板状ドグ４１と、スライドベース７に取り付けられて共に前後スライドするバー状ドグ４６と、センサーベース５０に取り付けられた１つのフォトセンサー５１とからなる。

円板状ドグ４１は、その孔に旋回用カム１８にも差し込まれた複数本の連結ネジ３３が差し込まれていることにより、旋回用カム１８と同期して回転する。円板状ドグ４１は、カム角度と位相を合わせた開スリットが形成された円板であり、詳しくは、
・駆動軸１６の位相０°（原点）に合わせた円板側原点検出スリット４２と、
・位相１５７°に合わせた円板側補充ボビンケース忘れ用スリット４３と、
・位相２６５°に合わせた円板側空ボビンケース用スリット４４と、
・位相２８３°に合わせた円板側補充ボビンケース用スリット４５と
が形成されている。

バー状ドグ４６は、カム角度と位相を合わせた開スリットが形成された前後方向に延びる帯板であり、詳しくは、
・バー側原点検出スリット４７と、
・バー側空ボビンケース用スリット４８と
が形成されている。

円板状ドグ４１とバー状ドグ４６とは、両者のスリットが重なりうる位置関係で、横方向に近接して並んでいる。

センサーベース５０は、円板状ドグ４１とバー状ドグ４６の情報に位置するように、旋回ベース４の上部に取り付けられている。
１つのフォトセンサー５１は、センサーベース５０に取り付けられた発光体及び受光体からなり、円板状ドグ４１のスリットとバー状ドグ４６のスリットとが合致したことを検知して、補充ボビンケース受け２への補充ボビンケースセット忘れと、釜６４からの空ボビンケース取り出しミスと、補充ボビンケース受け２からの補充ボビンケース取り出しミスと、駆動軸１６の原点とを検出する。その詳細は後述する。

［基本動作］
以上のように構成された本実施例のボビンケース交換装置１の基本動作を、図７のタイミングチャートと、図８〜図２１の動作図を参照して説明する。

（１）駆動軸１６の位相が０°（原点）のとき、図８に示すように、ツメ装置６は旋回ベース４と共に、補充ボビンケース受け２を向く方向と釜６４を向く方向との中間位置にある。このとき、釜６４には空ボビンケースＡがあり、補充ボビンケース受け２には補充ボビンケースＢがセットされている。
そして、駆動軸１６が一方向に回転しはじめると、タイミングチャートのとおり、ツメ装置６は旋回ベース４と共に釜６４を向く方向となる側に旋回しはじめるとともに、ツメ装置６は前進しはじめる。

（２）駆動軸１６が回動して位相３０°のとき、図９に示すように、ツメ装置６は旋回ベース４と共に釜６４を向く方向となり、ツメ装置６は空ボビンＡのすぐ手前まで前進している。このとき、ツメ１０は「開」から閉じはじめる。

（３）駆動軸１６が回動して位相３５°のとき、図１０に示すように、ツメ装置６は前進し終わり、押さえ下板９及び押さえ上板１３（同図では図示略）の前端が空ボビンケースＡを押さえ、ツメ１０は「開」から「閉」に向けて少し回動しているが、まだ空ボビンケースＡのつまみを掴んではいない。このように、つまみを掴む前に空ボビンケースＡを押さえる理由は、つまみを掴む際に空ボビンケースＡ全体が連れ動いて傾かないようにするためである（空ボビンケースＡの安定化）。

（４）駆動軸１６が回動して位相６０°のとき、図１１に示すように、ツメ１０は「閉」となって空ボビンケースＡのつまみを掴んでおり、ツメ装置６は後退しはじめる。その後、ツメ装置６は旋回ベース４と共に補充ボビンケース受け２を向く方向となる側に旋回しはじめる。

（５）駆動軸１６が回動して位相１０５°のとき、図１２に示すように、ツメ装置６は旋回ベース４と共に、補充ボビンケース受け２を向く方向と釜６４を向く方向との中間位置にあり、ツメ装置６は後退し終わっている。その後、ツメ１０は「閉」から開きはじめ、つまみを離して空ボビンケースＡを落下させる。

（６）駆動軸１６が回動して位相１３０°のとき、図１３に示すように、ツメ装置６は旋回ベース４と共に、補充ボビンケース受け２を向く方向となり、（厳密には１２５°から）ツメ装置６は前進しはじめる。

（７）駆動軸１６が回動して位相１４５°のとき、図１４に示すように、ツメ装置６は補充ボビンケースＢのすぐ手前まで前進している。

（８）駆動軸１６が回動して位相１５５°のとき、図１５に示すように、ツメ装置６は前進し終わり、押さえ下板９及び押さえ上板１３（同図では図示略）の前端が補充ボビンケースＢを押さえ、ツメ１０は「開」から「閉」に向けて少し回動しているが、まだ補充ボビンケースＢのつまみを掴んではいない。このように、つまみを掴む前に補充ボビンケースＢを押さえる理由は、つまみを掴む際に補充ボビンケースＢ全体が連れ動いて傾かないようにするためである（補充ボビンケースＢの安定化）。

（９）駆動軸１６が回動して位相１８０°のとき、図１６に示すように、ツメ１０は「閉」となって補充ボビンケースＢのつまみを掴んでおり、ツメ装置６は後退しはじめる。その後、ツメ装置６は旋回ベース４と共に釜６４を向く方向となる側に旋回しはじめる。

（10）駆動軸１６が回動して位相２１０°のとき、図１７に示すように、ツメ装置６は後退し終わり、（厳密には２０５°から）ツメ装置６は旋回ベース４と共に釜６４を向く方向となる側に旋回しはじめる。

（11）駆動軸１６が回動して位相２６０°のとき、図１８に示すように、ツメ装置６は旋回ベース４と共に釜６４を向く方向となり、ツメ装置６は釜６４のすぐ手前まで前進している。

（12）駆動軸１６が回動して位相２８０°のとき、図１９に示すように、ツメ装置６は前進し終わって補充ボビンケースＢを釜６４に係入させており、ツメ１０は「閉」から回動しはじめる。

（13）駆動軸１６が回動して位相３１０°のとき、図２０に示すように、ツメは「開」となって補充ボビンケースＢを釜６４に取り付け終わっており、ツメ装置６は旋回ベース４と共に補充ボビンケース受け２を向く方向となる側に旋回しはじめ、（厳密には３０５°から）ツメ装置６は後退しはじめる。

（14）駆動軸１６が回動して位相３４０°のとき、図２１に示すように、ツメ装置６は旋回ベース４と共に、補充ボビンケース受け２を向く方向となり、ツメ装置６は後退し終わる。その後、駆動軸１６は回動して位相０°（原点）となる。

以上のように、駆動軸１６の一方向の１回転で、ボビンケース交換が完了する。次のボビンケース交換は、同じく駆動軸１６の一方向の１回転で行われる。

［エラー検出と原点検出］
次に、本実施例のボビンケース交換装置１において、動作上問題となるため検出すべき３点のエラー検出と、駆動軸１６の原点検出とを、図７のタイミングチャートと、図２２〜図２４の動作図を参照して説明する。

（ア）補充ボビンケースセット忘れ検出
図２２は、駆動軸１６が回動して位相１５７°のとき（［基本動作］（８）の直後）の動作図であり、補充ボビンケースＢを補充ボビンケース受け２から取り出そうとしている。

同図（ａ）は、正常時、すなわち補充ボビンケース受け２に補充ボビンケースＢがセットされていた場合を示す。上記［前後スライド機構２２］と［基本動作］（８）で説明したとおり、後側スライドブロック２８及び前側スライドブロック２９の前後スライド量が４４ｍｍになったときに、押さえ下板９及び押さえ上板１３（同図では図示略）が補充ボビンケースＢを押さえ、前側スライドブロック２９及びバー状ドグ４６はそれ以上スライドしなくなり、その後、後側スライドブロック２８のみが間隙３０のバネ３１（図３参照）を圧縮しながら２ｍｍスライドして、間隙３０は８ｍｍから６ｍｍに縮まっている。このとき、フォトセンサー５１上を、円板側補充ボビンケース忘れ用スリット４３が通過するが、該スリット４３をバー状ドグ４６の後端部が塞ぐため、フォトセンサー５１はエラー検出しない。
なお、前側スライドブロック２９の前端からフォトセンサー５１までの距離は１０３ｍｍである。

同図（ｂ）は、エラー時、すなわち補充ボビンケース受け２に補充ボビンケースＢをセットし忘れていた場合を示す。上記［前後スライド機構２２］で説明したとおり、押さえ下板９及び押さえ上板１３は補充ボビンケースを押さえないから、後側スライドブロック２８は前側スライドブロック２９及びバー状ドグ４６とともにストロークの４６ｍｍまでスライドし、間隙３０のバネ３１は圧縮しておらず、間隙３０は８ｍｍである。すなわち、バー状ドグ４６は、上記（ａ）の正常時よりも２ｍｍだけ前にある。このとき、フォトセンサー５１上を、円板側補充ボビンケース忘れ用スリット４３が通過し、該スリット４３をバー状ドグ４６の後端部が塞がないため、フォトセンサー５１はエラー検出し、ボビンケース交換装置１は停止する。

（イ）空ボビンケース取り出しミス検出
図２３は、駆動軸１６が回動して位相２６６°のとき（［基本動作］（11）の直後）の動作図であり、補充ボビンケースＢを釜６４に取り付けようとしている。

同図（ａ）は、正常時、すなわちそれ以前の［基本動作］（４）で空ボビンケースＡが取り出された釜６４に、補充ボビンケースＢを取り付ける場合を示す。後側スライドブロック２８及び前側スライドブロック２９のスライドはストロークの途中であり、補充ボビンケースＢは何にも当たっていないから、間隙３０のバネ３１（図３参照）は圧縮しておらず、間隙３０は８ｍｍである。このとき、フォトセンサー５１上を、円板側空ボビンケース用スリット４４が通過するが、該スリット４４をバー状ドグ４６の後部が塞ぐため、フォトセンサー５１はエラー検出しない。
なお、前側スライドブロック２９の前端からフォトセンサー５１までの距離は９１ｍｍである。

同図（ｂ）は、エラー時、すなわちそれ以前の［基本動作］（４）で取り出しミスにより空ボビンケースＡが残っている釜６４に、補充ボビンケースＢを取り付ける場合を示す。後側スライドブロック２８及び前側スライドブロック２９のスライドはストロークの途中であるが、補充ボビンケースＢが空ボビンケースＡに当たるから、前側スライドブロック２９及びバー状ドグ４６はすでにスライドが止まっており、後側スライドブロック２８のみが間隙３０のバネ３１を圧縮しながら４ｍｍスライドして、間隙３０は８ｍｍから４ｍｍに縮まっている。すなわち、バー状ドグ４６は上記（ａ）の正常時よりも４ｍｍだけ後ろにある。このとき、フォトセンサー５１上を、円板側空ボビンケース用スリット４４が通過し、該スリット４４にバー側空ボビンケース用スリット４８が合致するため、フォトセンサー５１はエラー検出し、ボビンケース交換装置１は停止する。

（ウ）補充ボビンケース取り出しミス検出
図２４は、駆動軸１６が回動して位相２８４°のとき（［基本動作］（12）の直後）の動作図であり、補充ボビンケースＢを釜６４に取り付け終わろうとしている。

同図（ａ）は、正常時、すなわちそれ以前の［基本動作］（９）で補充ボビンケース受け２から取り出して掴んでいる補充ボビンケースＢを釜６４に取り付ける場合を示す。上記（ア）（ａ）と（場所は異なるが）同様に、押さえ下板９及び押さえ上板１３が補充ボビンケースＢを押さえることから、間隙３０は８ｍｍから６ｍｍに縮まっている。このとき、フォトセンサー５１上を、円板側補充ボビンケース用スリット４５が通過するが、該スリット４５をバー状ドグ４６の後端部が塞ぐため、フォトセンサー５１はエラー検出しない。

同図（ｂ）は、エラー時、すなわちそれ以前の［基本動作］（９）で補充ボビンケース受け２からの取り出しミスにより掴んでいない補充ボビンケースを釜６４に取り付けようとする場合を示す。上記（ア）（ｂ）と（場所は異なるが）同様に、押さえ下板９及び押さえ上板１３は補充ボビンケースを押さえないから、間隙３０は８ｍｍである。すなわち、バー状ドグ４６は、上記（ａ）の正常時よりも２ｍｍだけ前にある。このとき、フォトセンサー５１上を、円板側補充ボビンケース用スリット４５が通過し、該スリット４５をバー状ドグ４６の後端部が塞がないため、フォトセンサー５１はエラー検出し、ボビンケース交換装置１は停止する。

（エ）駆動軸１６の原点検出
駆動軸１６が１回転して正しく位相０°（原点）となったとき、フォトセンサー５１上で、円板側原点検出スリット４２とバー側原点検出スリット４７が合致するため、フォトセンサー５１は原点検出し、ボビンケース交換装置１は停止する。

以上詳述した本実施例のボビンケース交換装置１により、次の作用効果が得られる。
（ａ）旋回機構１７と前後スライド機構２２とツメ開閉機構３４とをすべて１つの駆動軸１６で駆動するので、故障率を下げることができ、修理によるダウンタイムを減らし、ミシンの稼働率を上げることができる。
（ｂ）１つの駆動軸１６を１つの駆動モーター１４で回転させるため、さらに故障率を下げることができる。
（ｃ）前記駆動モーター１４が１方向回転であるため、動作がスムーズで、制御が容易である。
（ｄ）エラー検出用のセンサーも１つなので、故障率を下げることができ、修理によるダウンタイムを減らし、ミシンの稼働率を上げることができる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することができる。

Ａ 空ボビンケース
Ｂ 補充ボビンケース
１ ボビンケース交換装置
２ 補充ボビンケース受け
３ 固定ベース
４ 旋回ベース
５ 旋回支持軸
６ ツメ装置
７ スライドベース
８ ピン受け
９ 押さえ下板
１０ ツメ
１１ 支点軸
１３ 押さえ上板
１４ 駆動モーター
１５ モーター本体
１６ 駆動軸
１７ 旋回機構
１８ 旋回用カム
１９ カムフォロア
２０ 基台
２１ 旋回位相調整板
２２ 前後スライド機構
２３ 前後スライド用カム
２４ カムフォロア
２５ 四節リンク
２６ 前後スライド用レバー
２７ 前後スライド軸
２８ 後側スライドブロック
２９ 前側スライドブロック
３０ 間隙
３２ レバー駆動ピン
３３ 連結ネジ
３４ ツメ開閉機構
３５ ツメ開閉用カム
３６ カムフォロア
３７ ツメ開閉用レバー
３８ 四節リンク
３９ ツメ駆動ピン
４０ エラー検出装置
４１ 円板状ドグ
４２ 円板側原点検出スリット
４３ 円板側補充ボビンケース忘れ用スリット
４４ 円板側空ボビンケース用スリット
４５ 円板側補充ボビンケース用スリット
４６ バー状ドグ
４７ バー側原点検出スリット
４８ バー側空ボビンケース用スリット
５０ センサーベース
５１ フォトセンサー
６０ ミシン
６０ 位相
６１ ベッド
６２ 機枠
６３ 駆動軸
６４ 釜
６５ 針板

Claims (12)

1. 空ボビンケース（Ａ）をミシン（６０）の釜（６４）から取り出し、補充ボビンケース（Ｂ）を釜（６４）に取り付けるボビンケース交換装置において、
   補充ボビンケース（Ｂ）をセットする補充ボビンケース受け（２）と、
   固定ベース（３）と、
   固定ベース（３）に対して旋回可能な旋回ベース（４）と、
   空ボビンケース（Ａ）又は補充ボビンケース（Ｂ）を掴むための開閉可能なツメ（１０）を有するツメ装置（６）と、
   旋回ベース（４）を補充ボビンケース受け（２）を向く方向と釜（６４）を向く方向との間で旋回可能にする旋回機構（１７）と、
   ツメ装置（６）を旋回ベース（４）に対して前後スライド可能にする前後スライド機構（２２）と、
   ツメ（１０）を開閉可能にするツメ開閉機構（３４）と、
   旋回機構（１７）と前後スライド機構（２２）とツメ開閉機構（３４）とをすべて駆動する１つの駆動軸（１６）と、
   を含み構成されたことを特徴とするミシンのボビンケース交換装置。
2. 前記駆動軸（１６）を１つの駆動モーター（１４）で回転させる請求項１記載のミシンのボビンケース交換装置。
3. 前記駆動モーター（１４）が１方向回転である請求項２記載のミシンのボビンケース交換装置。
4. 前記駆動軸（１６）が、前記旋回ベース（４）と共に旋回するものである請求項１〜３のいずれか一項に記載のミシンのボビンケース交換装置。
5. 前記旋回機構（１７）は、駆動軸（１６）により回転する旋回用カム（１８）と、固定ベース（３）に取り付けられたカムフォロア（１９）とを含み、旋回用カム（１８）が該カムフォロア（１９）を押すことにより旋回ベース（４）が旋回する請求項４記載のミシンのボビンケース交換装置。
6. 前記ツメ開閉機構（３４）は、駆動軸（１６）により回転するツメ開閉用カム（３５）と、ツメ（１０）と連動するカムフォロア（３６）とを含み、ツメ開閉用カム（３５）が該カムフォロア（３６）を押すことに基づいてツメ（１０）が開閉する請求項４又は５記載のミシンのボビンケース交換装置。
7. 前後スライド機構（２２）は、駆動軸（１６）により回転する前後スライド用カム（２３）と、ツメ装置（６）と連動するカムフォロア（２４）とを含み、前後スライド用カム（２３）が該カムフォロア（２４）を押すことに基づいてツメ装置（６）が前後スライドする請求項４〜６のいずれか一項に記載のミシンのボビンケース交換装置。
8. 前記旋回機構（１７）は、駆動軸（１６）により回転する旋回用カム（１８）と、固定ベース（３）に固定されたカムフォロア（１９）とを含み、旋回用カム（１８）が該カムフォロア（１９）を押すことにより旋回ベース（４）が旋回し、
   前記ツメ開閉機構（３４）は、駆動軸（１６）により回転するツメ開閉用カム（３５）と、ツメ（１０）と連動するカムフォロア（３６）とを含み、ツメ開閉用カム（３５）が該カムフォロア（３６）を押すことに基づいてツメ（１０）が開閉し、
   前後スライド機構（２２）は、駆動軸（１６）により回転する前後スライド用カム（２３）と、ツメ装置（６）と連動するカムフォロア（２４）とを含み、前後スライド用カム（２３）が該カムフォロア（２４）を押すことに基づいてツメ装置（６）が前後スライドし、
   前記旋回用カム（１８）とツメ開閉用カム（３５）と前後スライド用カム（２３）は同期して回転する請求項４記載のミシンのボビンケース交換装置。
9. 補充ボビンケース受け（２）への補充ボビンケースセット忘れと、釜（６４）からの空ボビンケース取り出しミスと、補充ボビンケース受け（２）からの補充ボビンケース取り出しミスと、駆動軸（１６）の原点検出とを、１つのセンサー（５１）で検出するエラー検出装置（４０）を備える請求項１〜８のいずれか一項に記載のミシンのボビンケース交換装置。
10. 前記前後スライド機構（２２）は、駆動軸（１６）により回転する前後スライド用カム（２３）と、カムフォロア（２４）と、旋回ベース（４）に取り付けられた前後スライド軸（２７）と、前後スライド軸（２７）にスライド可能に係合した後側スライドブロック（２８）及び前側スライドブロック（２９）と、両スライドブロック（２８，２９）間の間隙（３０）に介装されたバネ（３１）と、該カムフォロア（２４）に後側スライドブロック（２８）を連動させる部材（２５，２６，３２）とを含み、
    前側スライドブロック（２９）にツメ装置（６）が取り付けられており、
    前後スライド用カム（２３）が該カムフォロア（２４）を押すことに基づいてツメ装置（６）が前後スライドし、
    ツメ装置（６）が空ボビンケース（Ａ）又は補充ボビンケース（Ｂ）を押さえないときは、後側スライドブロック（２８）と前側スライドブロック（２９）は同量スライドし、
    ツメ装置（６）が空ボビンケース（Ａ）又は補充ボビンケース（Ｂ）を押さえた後は、前側スライドブロック（２９）がスライドせず、後側スライドブロック（２８）がバネ（３１）を圧縮して前側スライドブロック（２９）との間隙（３０）を縮めながらスライドする請求項４〜８のいずれか一項に記載のミシンのボビンケース交換装置。
11. 補充ボビンケース受け（２）への補充ボビンケースセット忘れと、釜（６４）からの空ボビンケース取り出しミスと、補充ボビンケース受け（２）からの補充ボビンケース取り出しミスと、駆動軸（１６）の原点検出とを、１つのセンサー（５１）で検出するエラー検出装置（４０）を備える請求項１０記載のミシンのボビンケース交換装置。
12. 前記エラー検出装置（４０）は、駆動モーター（１４）で回転する開スリット（４２−４５）付きの円板状ドグ（４１）と、ツメ装置（６）と共に前後スライドする開スリット（４７，４８）付きのバー状ドグ（４６）と、円板状ドグ（４１）とバー状ドグ（４６）とが並んだ箇所に配置された前記センサー（５１）としてのフォトセンサーとを備える請求項１１記載のミシンのボビンケース交換装置。

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