JP2004255161A - ミシン及びミシンの制動機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 針と加工布を相対的に移動させるパルスモータの駆動力に安定した制動力を作用させることが可能なミシン及びミシンの制動機構を提供する。
【解決手段】 ミシンの制動機構７Ｄは、パルスモータ５の出力軸１６に固定された円筒状の被制動部１０６を有し磁性体からなる被制動部材１００と、円弧状の６個の永久磁石片からなり静止側のケース部材１０２に付設された制動部材１０１と、被制動部材１００と制動部材１０１との相対位置を調節するための位置調節機構と、位置調節機構を介してモータケース５ａに取り付けられたケース部材１０２とを備えている。パルスモータ５が回転駆動されると、被制動部材１００も回転駆動され、磁性体からなる被制動部１０６が永久磁石片からなる制動部材１０１から制動力を受け、この制動力がパルスモータ５に制動力として作用する。
【選択図】 図１０

Description

本発明はミシン及びミシンの制動機構に関し、特に、安定した制動が可能なミシン及びミシンの制動機構に関するものである。

従来、ミシンに設けられた制御手段によりパルスモータを制御することで、針と加工布を相対的に移動可能なミシンが提供されている。例えば、ジグザグ縫いなどをする為に針棒を揺動させる針棒揺動機構をパルスモータにより駆動するミシンや、刺繍枠が装着された移動枠をパルスモータにより移動させるミシンなど、種々のミシンが提供されている。

特許文献１には、パルスモータに連結されてパルスモータの出力軸の周りを揺動する針振り駆動腕と、縫針が先端に装着された針棒を支持する針棒支持台とを針棒支持台軸により連結し、針振り駆動腕の揺動を針棒支持台軸を介して針棒支持台に伝達して針棒及び縫針を揺動し、ジクザグ縫い目を縫製するミシンが記載されている。

特許文献２には、パルスモータにより揺動されるリンク部材の一端に連結レバーが連結され、その連結レバーと針棒を上下動可能に支持している針棒支持枠とがシャフトにより連結されたミシンが記載されている。このミシンにおいては、パルスモータにより揺動されたリンク部材の揺動駆動を連結レバー、シャフトにより針棒支持枠に伝達させて針棒及び縫針を揺動してジクザグ縫い目を縫製している。

これらの針棒を揺動させるためのパルスモータは、駆動力の大きなものが適用されることが多い。なぜなら、駆動力の小さなパルスモータにより針棒を揺動させると、パルスモータの立ち上がりが遅いため、揺動駆動する針棒の周期が長くなり、ミシンモータによる針棒の上下方向の往復駆動に追随することができないなどの問題が生じるからである。

特開２００１−３１４６７３号公報（３頁〜４頁、図１〜図５） 特開平１１−１５９５９２号公報（５頁〜７頁、図１〜図４）

しかし、針棒の揺動のために大きな駆動力を有するパルスモータを適用すると、立ち上がりは速くなるが、必然的にロータイナーシャが大きくなる(例えば、ホールディングトルク1.568Ｎ・ｍの５相パルスモータにおいて、ロータイナーシャ0.423×10^-4ｋｇ・ｍ^２
)。従って、針棒を揺動させるための揺動駆動の両端において、駆動停止が正確な位置で行われないため、縫針の針落ち位置や縫針の揺動幅が安定せず、ジクザグ縫目が不揃いになるなどの問題や、駆動停止直後に反転させることでパルスモータが脱調を起こすなどの問題が生じる。

そこで、特許文献１のミシンでは、針棒支持台軸の中間部に押圧部材を外嵌し、その押圧部材をコイルバネにより針棒支持台軸の方向へ付勢して針棒支持体軸と押圧部材との間で摩擦を生じさせて常時制動することで、所定の駆動停止位置で正確に揺動駆動を停止可能に構成している。一方、特許文献２のミシンでは、リンク部材の他端に板バネを連結することで、板バネによりリンク部材の揺動方向とは逆方向にリンク部材を付勢してリンク部材に中心位置への復元力を与えることで、所定の駆動停止位置で正確に揺動駆動を停止可能に構成している。

しかし、特許文献１のように針棒支持台軸に外嵌させた押圧部材との摩擦により制動するように構成すると、押圧部材と針棒支持台軸とが摩耗し、また、コイルバネにより押圧部材を付勢させているのでコイルバネの劣化により押圧部材と針棒支持台軸との間の摩擦力が変化し、安定した制動を行うことができず、揺動駆動が一定しない。一方、特許文献２においても、板バネの復元力により制動するように構成すると、板バネの劣化により安定した制動を行うことができず、揺動駆動が一定しない。

本発明の目的は、針と加工布を相対的に移動させるパルスモータの駆動力に安定した制動力を作用させることが可能なミシン及びミシンの制動機構を提供することにある。

請求項１に記載のミシンは、針と加工布を相対的に移動させるパルスモータと、パルスモータの駆動力を制動するための制動機構と、ミシンの制御全般を司る制御手段とを備えたミシンにおいて、前記制動機構は、磁束を発生させる為のコイルを有するヒステリシスブレーキからなり、前記制御手段は、前記制動機構を制御してパルスモータの駆動力を制動するものである。

このミシンによれば、制御手段が、制動機構のヒステリシスブレーキに設けられたコイルに電流を流して磁束を発生させ、ヒステリシス効果による制動力によりパルスモータの駆動力を制動する。

請求項２に記載のミシンは、針と加工布を相対的に移動させるパルスモータと、パルスモータの駆動力を制動するための制動機構と、ミシンの制御全般を司る制御手段とを備えたミシンにおいて、前記制動機構は、磁束を発生させる為のコイルを有するパウダブレーキからなり、前記制御手段は、前記制動機構を制御してパルスモータの駆動力を制動するものである。

このミシンによれば、制御手段が、制動機構のパウダブレーキに設けられたコイルに電流を流して磁束を発生させ、パウダを磁化させて連結することでパルスモータの駆動力を制動する。

請求項３に記載のミシンは、針と加工布を相対的に移動させるパルスモータの駆動力を制動するためのミシンの制動機構において、前記パルスモータの出力軸若しくは出力軸に連結された軸部材に固定されフィンを有する回転体と、前記回転体が回転している状態で、回転体に制動力を作用させる粘性流体と、前記粘性流体を収容するケースとを備えたものである。

このミシンの制動機構によれば、針と加工布を相対的に移動させるためにパルスモータが駆動すると、パルスモータの出力軸若しくは出力軸に連結された軸部材に固定されフィンを有する回転体が、ケースに収容された粘性流体内を回転するので、フィンを介して回転体に抵抗力が作用し、その抵抗力により出力軸若しくは軸部材を介してパルスモータの駆動力を制動する。

請求項４に記載のミシンは、針と加工布を相対的に移動させるパルスモータの駆動力を制動するためのミシンの制動機構において、前記パルスモータの出力軸の軸心と同軸に設けられた永久磁石と、前記永久磁石の磁束によりパルスモータの出力軸に制動力を作用させる磁性流体であって磁性粉体が溶解された磁性流体と、前記磁性流体に永久磁石の磁束を導くための磁性体とを備えたものである。

このミシンの制動機構によれば、針と加工布を相対的に移動させるためにパルスモータが駆動すると、パルスモータの出力軸の軸心と同軸に設けられた永久磁石の磁束が磁性体により磁性流体に導かれ、その磁束により磁性流体に溶解された磁性粉体が磁化されて連結するので、パルスモータの出力軸に制動力が作用し、パルスモータの駆動力を制動する。

請求項５に記載のミシンの制動機構は、請求項４に記載のミシンの制動機構において、前記パルスモータの出力軸若しくは出力軸に連結された軸部材に立設された突出片を備え、前記突出片はパルスモータの出力軸若しくは軸部材と共に磁性流体内を回転するものである。

このミシンの制動機構によれば、パルスモータが駆動すると、そのパルスモータの出力軸若しくは軸部材が突出片と共に回転するので、突出片は磁性流体内で磁化されて連結している磁性粉体から抵抗力を受け、その抵抗力が出力軸若しくは軸部材を介してパルスモータの駆動力を制動する。

請求項６に記載のミシンの制動機構は、針と加工布を相対的に移動させるパルスモータの駆動力を制動するためのミシンの制動機構において、前記パルスモータの出力軸に固定された回転体状の被制動部材と、前記被制動部材に非接触にて外嵌され且つ静止側のケース部材に付設された回転体状の制動部材とを備え、前記被制動部材又は前記制動部材の一方が永久磁石からなり、その他方が前記永久磁石による磁力を受ける磁性体からなるものである。

このミシンの制動機構によれば、針と加工布を相対的に移動させるパルスモータの駆動力を制動するためのミシンの制動機構において、パルスモータが回転駆動されると、パルスモータの回転軸に固定された回転体状の被制動部材も共に回転駆動され、この磁性体(若しくは永久磁石)からなる被制動部材は、被制動部材に非接触にて外嵌され且つ静止側のケース部材に付設された回転体状の制動部材であって永久磁石(若しくは磁性体)からなる制動部材から制動力を受け、この制動力が被制動部材が固定されているパルスモータに制動力として作用する。

請求項７に記載のミシンの制動機構は、請求項６に記載のミシンの制動機構において、永久磁石からなる前記制動部材若しくは前記被制動部材が、複数の円弧状部材から構成されているものである。このミシンの制動機構によれば、永久磁石からなる制動部材若しくは被制動部材が複数の円弧状部材によって回転体状に構成されている。

請求項８に記載のミシンの制動機構は、請求項６又は７に記載のミシンの制動機構において、前記制動部材が永久磁石からなるものである。このミシンの制動機構によれば、被制動部材に外嵌され被制動部材より直径の大きい制動部材が永久磁石からなり、この制動部材により、内側で磁性体からなる被制動部材に制動力が作用する。

請求項９に記載のミシンの制動機構は、請求項６〜８に記載のミシンの制動機構において、前記制動部材の前記被制動部材に対する相対位置を調整する為に、前記制動部材の前記出力軸の軸心方向の位置を調節可能な位置調節機構を有する。このミシンの制動機構によれば、位置調節機構により制動部材がパルスモータの出力軸の軸心方向で位置を調節されて、制動部材と被制動部材の相対位置が調整される。

請求項１０に記載のミシンの制動機構は、請求項６〜９に記載のミシンの制動機構において、前記ケース部材は、位置調節機構を介してパルスモータのモータケースに取り付けられているものである。このミシンの制動機構によれば、パルスモータのモータケースに位置調節機構を介してケース部材が一体的に取り付けられている。

請求項１１に記載のミシンの制動機構は、針と加工布を相対的に移動させるパルスモータの駆動力を制動するためのミシンの制動機構において、パルスモータの出力軸と共に回転され非磁性体からなる回転体状の被制動部材と、前記被制動部材に非接触で外嵌され且つ回転不能に固定された永久磁石からなる回転体状の第１制動部材と、前記被制動部材に非接触で内嵌され且つ回転不能に固定され前記第１制動部材と引き合うような方向に極性を有する永久磁石からなる回転体状の第２制動部材とを備えたものである。

このミシンの制動機構によれば、針と加工布を相対的に移動させるパルスモータの駆動力を制動するためのミシンの制動機構において、パルスモータが回転駆動されると、このパルスモータの出力軸に固定され非磁性体からなる回転対状の被制動部材が回転駆動される。この回転駆動される被制動部材は、被制動部材に非接触で外嵌され且つ回転不能に固定された永久磁石からなる回転体状の第１制動部材と、被制動部材に非接触で内嵌され且つ回転不能に固定され第１制動部材と引き合うような方向に極性を有する永久磁石からなる回転体状の第２制動部材との間に亙って形成された磁力線を横切るように回転されるので、過電流が被制動部材に流れて磁気摩擦が発生し、被制動部材に制動力が作用し、この制動力がパルスモータに作用する。

請求項１に記載のミシンは、パルスモータの駆動力をヒステリシスブレーキにより制動している、即ち、非接触でパルスモータの駆動力を制動しているので、制動機構が破損及び摩耗することがなく、パルスモータの駆動力を安定した状態で制動することができる。

請求項２に記載のミシンは、パルスモータの駆動力をパウダブレーキにより制動している、即ち、パウダを磁化し連結させることでパルスモータの駆動力を制動しているので、制動機構が破損及び摩耗することがなく、パルスモータの駆動力を安定した状態で制動することができる。

請求項３に記載のミシンの制動機構は、回転体を粘性流体の中で回転させているだけなので、回転体が損傷若しくは摩耗することがなく、パルスモータの駆動力を安定した状態で常時制動することができる。ミシンの制動機構の構成を非常に簡単化することができ且つ安価に製造することができる。

請求項４に記載のミシンの制動機構は、永久磁石の磁束により磁化されて連結された磁性粉体によりパルスモータの駆動力を制動しているので、パルスモータの出力軸などが破損若しくは磨耗することがなく、パルスモータの駆動力を安定した状態で常時制動することができる。ミシンの制動機構の構成を簡単化することができ且つ安価に製造することができる。

請求項５に記載のミシンの制動機構は、突出片が連結された磁性粉体から抵抗力を受けるので、更に強い制動力を得ることができる。その他、請求項４と同じ効果を奏することができる。

請求項６に記載のミシンの制動機構によれば、磁性体(若しくは永久磁石)からなる被制動部材は、非接触で外嵌された永久磁石(若しくは磁性体)からなる制動部材から制動力を受けるので、被制動部材若しくは制動部材が摩耗などにより劣化することなく、安定した制動力を被制動部材を介してパルスモータに作用させることができる。

請求項７に記載のミシンの制動機構によれば、複数の円弧状部材により永久磁石からなる制動部材若しくは被制動部材を構成することで、１つの回転体状の部材により永久磁石を構成する場合に比べ、永久磁石の成形を簡単化することができる。

請求項８に記載のミシンの制動機構によれば、外嵌されている制動部材、即ち、被制動部材より直径の大きい制動部材を永久磁石で構成することで、直径の小さい被制動部材を永久磁石で構成する場合に比べ、磁力の大きい永久磁石を適用することができ、大きい制動力を被制動部材を介してパルスモータに作用させることができる。

請求項９に記載のミシンの制動機構によれば、制動部材と被制動部材の相対位置を調節することで、磁性体からなる被制動部材(若しくは制動部材)に作用する磁力線を調節し、被制動部材に作用する制動力を調節することができる。

請求項１０に記載のミシンの制動機構によれば、パルスモータのモータケースにケース部材を位置調節機構によって一体的に取り付けることで、ミシンの制動機構を小型化することができる。

請求項１１に記載のミシンの制動機構によれば、被制動部材は、非接触で被制動部材に外嵌及び内嵌された第１,第２制動部材から制動力を受けるので、被制動部材及び第１,第２制動部材が摩耗などにより劣化するのことを防ぐことができ、安定した制動力を被制動部材に作用させることができる。

針と加工布を相対的に移動させるパルスモータの駆動力に安定した制動力を作用させることが可能なミシン及びミシンの制動機構を提供するという本発明の目的を達成するために、非接触,流体,粉体により被制動部材に制動力を作用させるように構成することで実現した。

以下、本発明の第１の実施例を図面を参照して説明する。本実施例は、ジグザグ縫いが可能なミシンに本発明の制動機構を適用した場合の例である。尚、図１において紙面手前側に作業者が位置するので、紙面手前側を前方とし、作業者から見て左右を左右とする。

図１,図２に示すように、ミシン１は、針棒３を上下動可能に支持してその針棒３に揺動駆動を伝達するためにヘッド部２に設けられた針棒揺動機構４と、パルスモータ５を有し針棒揺動機構４を介して針棒３を加工布に対して相対的に揺動させるためにアーム部９の後端部に設けられた揺動機構６と、パルスモータ５の駆動力を制動するための制動機構７と、ミシン１の制御全般を司る制御装置８などを備えている。

まず、針棒揺動機構４について説明する。ミシン１のアーム部９の先端部には、揺動機構６の揺動駆動を伝達するシャフト１１の先端部に正面視略コ字状の針棒支持枠１２が配設され、その針棒支持枠１２の左端部に針棒３が上下動可能に支持され、針棒３の下端部には縫針１３が装着されている。揺動機構６から伝達された揺動駆動は、軸受１４ａ,１４ｂに摺動可能に支持されたシャフト１１を介して針棒支持枠１２に伝達されて、縫針１３と共に針棒３を左右方向に揺動させる。更に、針棒３と縫針１３は、ミシンモータ４６（図４参照）を含む針棒上下動機構（図示略）により上下駆動されて、ミシンベッド部（図示略）に設けられた糸輪捕捉用釜との協動により加工布にジグザグ縫目を縫製する。

次に、揺動機構６について説明する。揺動機構６は、パルスモータ５の回転駆動を揺動駆動に変換して針棒揺動機構４に伝達する為のものである。揺動機構６は、前方に延びる出力軸１５と後方に延びる出力軸１６とを有するパルスモータ５と、出力軸１５に固定された駆動レバー１７と、中央部やや上方で駆動レバー１７にピン１８を介して回動可能に連結されたリンク部材１９と、一端をリンク部材１９の上端にピン２０を介して回動可能に連結され他端をシャフト１１に連結された連結部材２１にピン２２を介して回動可能に連結された連結レバー２３と、ベースプレート２４に固定された枢支軸部材２５とを備えている。リンク部材１９の下端部には、二股部２６が形成され、その二股部２６は、前方に延びる枢支軸部材２５の枢支部２７を摺動可能に嵌合している。

揺動機構６は、パルスモータ５が回転駆動すると、駆動レバー１７が出力軸１５の軸心の周りを揺動し、その駆動レバー１７の回動駆動によりリンク部材１９が、二股部２６で枢支部２７に摺動されつつ、枢支部２７を軸心として揺動駆動し、その揺動駆動がリンク部材１９の上端部に連結された連結レバー２３を介して針棒揺動機構４に伝達されて、図１の実線で示す針棒３の原点位置から左方に位置する左揺動位置Ｌと原点位置の右方に位置する右揺動位置Ｒとの間を、縫針１３と共に針棒３を揺動させる。

次に、制動機構７について説明する。図２に示すように、制動機構７は、パルスモータ５から後方に延びる出力軸１６にカップリング３０により連結された軸部材３１を制動するヒステリシスブレーキ３２からなる。ヒステリシスブレーキ３２は一般的なものであるので簡単に説明すると、このヒステリシスブレーキ３２は、固定部材３３により軸部材３１に固定されたヒステリシス特性を有するカップ状の回転子３４と、磁束２８を発生させるための励磁コイル３５と、励磁された磁束２８を回転子３４に導くための円筒状の１対の磁性体３６,３７と、軸部材３１を受けるための１対の玉軸受け３８ａ,３８ｂと、磁性体３６,３７や励磁コイル３５などを支持する本体部３９などを有する。尚、磁束２８の矢印の向きは一例であり、逆方向であっても構わない。

１対の磁性体３６,３７は、図３に示すように、外側の磁性体３６の内周側には断面円状の凹部３６ａが周方向適当間隔に形成され、内側の磁性体３７の外周側には凹部３６ａとは周方向にずれた位置に同様の凹部３７ａが形成されているので、回転子３４を貫く磁束２８は周方向適当間隔で強弱が形成される。

制動機構７は、励磁コイル３５に電流が流されて磁束２８が発生すると、１対の磁性体３６,３７の凸部３６ｂ,３７ｂを貫くように強い磁束２８が形成され、その磁束２８は周方向適当間隔で強弱が形成されるので、この磁束２８の中をヒステリシス特性を有する回転子３４が回転すると、ヒステリシスループに基づいて回転子３４が磁化され、回転子３４に制動トルクが作用するため、その回転子３４が固定された軸部材３１を介してパルスモータ５の駆動力を制動する。

次に、ミシン１の制御全般を司る制御装置８について、図４を参照して説明する。制御装置８には、ＣＰＵ４０とＲＯＭ４１とＲＡＭ４２と、これらを接続するバス４３等を含むコンピュータ４４と、このコンピュータ４４に入出力するための入出力インターフェース４５と、その入出力インターフェース４５に接続されたミシンモータ４６を駆動するための駆動回路４７と、パルスモータ５を駆動するための駆動回路４８と、励磁コイル３５を駆動するための駆動回路４９等を有する。

入出力インターフェース４５には、針棒３を左右方向に揺動するタイミングを決定するために、針棒３の上下位置を検出するための位置検出器５０も接続されている。ＲＯＭ４１には、針棒３を揺動させる為の第１針棒揺動プログラムなどが読出し可能に記録されている。ＲＡＭ４２には、位置検出器５０から受信した位置データなどの各種データが格納される。

第１針棒揺動プログラムは、パルスモータ５及び励磁コイル３５を制御するために制御装置８のコンピュータ４４に実行させる為のものである。この針棒揺動プログラムについて図５のフローチャートを参照して説明する。尚、Ｓｉ（ｉ＝１０,１１,・・・）はステップ番号を示す。

まず、針棒３が右方に位置している状態で、ミシンモータ４６が駆動し、位置検出器５０により針棒３の揺動タイミングを検出すると（Ｓ１０）、所定数のパルスをパルスモータ５に送信し（Ｓ１１）、針棒３を左方に揺動さながら励磁コイル３５に電流を流すことで（Ｓ１２）制動機構７のヒステリシスブレーキ３２によりパルスモータ５を制動して、図１に二点鎖線で示す左揺動位置Ｌで針棒３を停止させ、その左揺動位置Ｌで縫針１３と共に針棒３をミシンモータ４６を含む針棒上下動機構により上下駆動させる。次に、位置検出器５０により針棒３の揺動タイミングを検出すると（Ｓ１３）、Ｓ１１と正負が逆のパルスを所定数パルスモータ５に送信し（Ｓ１４）、針棒３を右方に揺動させながら、励磁コイル３５に電流を流すことで（Ｓ１５）、制動機構７のヒステリシスブレーキ３２によりパルスモータ５を制動して、図１に二点鎖線で示す右揺動位置Ｒで針棒３を停止させ、その右揺動位置Ｒで縫針１３と共に針棒３をミシンモータ４６を含む針棒上下動機構により上下駆動させる。このＳ１０〜Ｓ１５の処理を繰り返すことでジグザグ縫目が縫製される。尚、最初に針棒３を右方から左方へ揺動させたが、左方から右方へ揺動させてもよい。

次に、第１の実施例の作用及び効果について説明する。この実施例においては、パルスモータ５の駆動力を、ヒステリシスブレーキ３２の回転子３４が回転することで得られる制動トルクにより制動している。即ち、回転子３４と１対の磁性体３６,３７が非接触の状態で、回転子３４が制動トルクを得ているので、制動機構７の構成部材、特に回転子３４や１対の磁性体３６,３７が破損若しくは磨耗することがなく、パルスモータ５の駆動力を安定した状態で制動することができる。制御装置８により、パルスモータ５の駆動力を反転時のみ制動しているので、パルスモータ５及び制動機構７の消費電力を削減することができ、ミシン１の運転コストを削減することができる。ヒステリシスブレーキ３２は、励磁コイル３５に流される電流と制動力が略比例するので、制御装置８による制御が容易にできる。

次に、この第１の実施例を部分的に変更した変更例について説明する。

１）ヒステリシスブレーキ３２は、上記の構成に限定されるものではなく、適宜変更可能である。

２）ヒステリシスブレーキ３２による制動を常時制動にしてもよく、このような構成にすることで制御装置８による制御を簡単化することができる。また、パルスモータ５の駆動期間内における所定の駆動終了期間のみ、パルスモータ５の駆動力を制動するようにしてもよい。

３）針振りの大小により、励磁コイル３５に流す電流若しくは電圧の大きさを制御し、制動力を調整してもよい。このように制御することで、針振りの小さなときは消費電力を削減することができ、針振りの大きなときは大きな制動力を作用させることでジグザグ縫いの精度を高めることができる。

次に、第２の実施例について図６を参照して説明する。この実施例は、針棒揺動機構４、揺動機構６、制御装置８などは第１の実施例と同じ構成であるので説明を省略し、パルスモータ５の駆動力を制動するための制動機構７Ａについてのみ説明する。この制動機構７Ａは、パルスモータ５の出力軸１６にカップリング３０（図２参照）を介して連結された軸部材３１ａにパウダブレーキ５５を設けたものである。

パウダブレーキ５５は、一般的なものなので簡単に説明すると、このパウダブレーキ５５は、内周部の中央部にパウダ室５７が形成された略円筒状の本体部５８と、本体部５８に内包され磁束６３を発生させるための励磁コイル５９と、軸部材３１ａにスプライン結合された磁性体の回転体６０と、パウダ室５７のパウダが漏れるのを防ぐための１対のシール部材６１ａ,６１ｂと、軸部材３１ａを受ける１対の玉軸受け５６ａ,５６ｂとを有する。本体部５８は、固定部材６２によりベースプレート２４（図２参照）に固定され、本体部５８のパウダ室５７と軸部材３１ａの間の空隙部には、磁性体の粉末が収容されている。

パウダブレーキ５５は、励磁コイル５９に電流が流されると、図６の点線で示すように磁束６３が発生するので、パウダ室５７の磁束６３に貫かれる位置では、磁性体の粉末であるパウダ同士が連結される。そのため、回転体６０と本体部５８との間でパウダのリング６４が全周に亙って形成されるので、パウダのリング６４と本体部５８との間、及び、パウダのリング６４と回転体６０との間で抵抗が生じ、パルスモータ５の駆動力を制動する。

次に、第２針棒揺動プログラムについて簡単に説明する。この第２針棒揺動プログラムは、パルスモータ５及び励磁コイル５９を制御するために制御装置８のコンピュータ４４に実行させる為のものである。尚、フローチャートについては、第１針棒揺動プログラムと略同様であるため省略する。

まず、針棒３が右方に位置している状態で、ミシンモータ４６が駆動して、位置検出器５０により針棒３の揺動タイミングを検出すると、所定数のパルスをパルスモータ５に送信して針棒３を左方に揺動させながら、励磁コイル５９に電流を流すことで制動機構７のパウダブレーキ５５によりパルスモータ５を制動して、図１に二点鎖線で示す左揺動位置Ｌで針棒３を停止させて、その左揺動位置Ｌで縫針１３と共に針棒３を針棒上下動機構により上下駆動させる。次に、位置検出器５０により針棒３の揺動タイミングを検出すると、左方に揺動させたときとは正負が逆のパルスを所定数パルスモータ５に送信し、針棒３を右方に揺動させながら、励磁コイル５９に電流を流すことで、制動機構７Ａのパウダブレーキ５５によりパルスモータ５を制動して、図１に二点鎖線で示す右揺動位置Ｒで針棒３を停止させ、右揺動位置Ｒで縫針１３と共に針棒３を針棒上下動機構により上下駆動させる。この一連の処理を繰り返すことでジグザグ縫目が形成される。

次に、この第２の実施例の作用及び効果について説明する。制動機構７Ａは、パルスモータ５の駆動力を、励磁コイル５９が発生させた磁束６３により磁性粉体のリング６４を形成し、本体部５８とパウダのリング６４との間、及び、回転体６０とパウダのリング６４との間に抵抗力を生じさせ、その抵抗力によりパルスモータ５の駆動力を制動するので、パウダブレーキ５５の本体部５８や回転体６０が破損及び磨耗することがなく、パルスモータ５の駆動力を安定した状態で制動することができる。制御装置８によりパルスモータ５の駆動力を反転時のみ制動しているので、パルスモータ５及び制動機構７Ａの消費電力を削減することができ、ミシン１の運転コストを削減することができる。パウダブレーキ５５は、励磁コイル５９に流される電流と制動力が略比例するので、制御装置８による制御が容易にできる。

次に、この第２の実施例を一部変更した変更例について説明する。

１）パウダブレーキ５５は、上記の構成に限定されるものではなく、適宜変更可能である

２）パウダブレーキによる制動を常時制動にしてもよく、このような構成にすることで制御装置による制御を簡単化することができる。また、パルスモータ５の駆動期間内における所定の駆動終了期間のみ、パルスモータ５の駆動力を制動するようにしてもよい。

３）針振りの大小により、励磁コイル５９に流す電流若しくは電圧の大きさを制御し、制動力を調整してもよい。このように制御することで、針振りの小さなときは消費電力を削減することができ、針振りの大きなときは大きな制動力を作用させることでジグザグ縫いの精度を高めることができる。

次に、第３の実施例について図７,図８を参照して説明する。この実施例は、針棒揺動機構４、揺動機構６などは第１の実施例と同じ構成であるので説明を省略し、パルスモータ５の駆動力を制動するための制動機構７Ｂについてのみ説明する。この制動機構７Ｂは、パルスモータ５の出力軸１６にカップリング３０（図２参照）を介して連結された軸部材３１ｂに４枚のフィン７１を有する回転体７０をビス７０ａで固定し、ベースプレート２４に固定された円筒状のケース７２にシリコンオイルである粘性流体７３を収容したものである。

回転体７０は、ディスク状の板部７４の一部を矩形状に切り起こしてフィン７１を周方向９０°間隔で形成したものである。ケース７２の前後両端部には、粘性流体７３の流出を防ぐためのシール７５が、軸部材３１ｂに外嵌するように装着されている。制動機構７Ｂは、パルスモータ５が回転駆動すると軸部材３１ｂが回転体７０と共にケース７２に充填された粘性流体７３の中を回転するので、フィン７１が粘性流体７３から抵抗力を受け、その抵抗力によりパルスモータ５の駆動力を常時制動する。

次に、この第３の実施例の作用及び効果について説明する。制動機構７Ｂは、パルスモータ５が駆動すると、回転体７０が粘性流体７３内で回転し、フィン７１が粘性流体７３から抵抗力を得て、その抵抗力によりパルスモータ５の駆動力を制動している。従って、回転体７０等の制動機構７Ｂの構成部材が破損若しくは磨耗することなく、パルスモータ５の駆動力を安定した状態で常時制動することができる。制動機構７Ｂの構成は非常に簡単であり、製造コストを安価にすることができる。

次に、この第３の実施例を部分的に変更した変更例について説明する。

１）回転体７０は、上記の実施例に限定されるものではなく、フィン７１を斜めに傾斜させてもよい。

２）粘性流体は、シリコンオイルに限定されるものではなく、必要な制動力を得ることができる適当な粘性を有する流体なら、特に限定するものではない。

次に、第４の実施例について説明する。この実施例は、針棒揺動機構４、揺動機構６などは第１の実施例と同じ構成であるので説明を省略し、パルスモータ５の駆動力を制動するための制動機構７Ｃについてのみ説明する。制動機構７Ｃは、固定部材９０を介してベースプレート２４に固定されパルスモータ５の出力軸１６にカップリング３０（図２参照）を介して連結された軸部材３１ｃを回動可能に内嵌する非磁性体のケース８０と、そのケース８０の内部に内嵌されパルスモータ５の出力軸１６の軸心と同軸に設けられた円筒状の永久磁石８１と、永久磁石８１と軸部材３１ｃとの間に嵌合された非磁性体８２と、軸部材３１ｃの外周部に形成され磁性粉体が溶解された磁性流体８３と、磁性流体８３が充填される磁性流体室８４と、ケース８０に回転不能に固定され永久磁石８１の磁束８５を磁性流体室８４に導くための円筒状の磁性体８６とを有する。ケース８０の前後両端部と非磁性体８２の前端部には、磁性流体８３が流出するのを防ぐためのシール８７が設けられている。軸部材３１ｃには、磁性流体室８４に対応する位置に周方向適当間隔で矩形状の８枚の突出片８８が立設されている。尚、磁束８５の矢印の向きは一例であり、逆方向であっても構わない。

制動機構７Ｃは、図９に点線で示すように、永久磁石８１の磁束８５が磁性体８６により磁性流体室８４に導かれ、その磁束８５により磁性流体８３に溶解している磁性粉体が連結されて軸部材３１の外周部に磁性粉体のリング８９が形成される。この状態でパルスモータ５を回転駆動すると、磁性粉体のリング８９は、磁性体８６と軸部材３１ｃを連結するように形成されるので、この連結により磁性体８６と磁性粉体のリング８９との間、及び、軸部材３１ｃと磁性粉体のリング８９との間に抵抗が生じ、パルスモータ５の駆動力を制動する。また、軸部材３１ｃに設けられた突出片８８が軸部材３１ｃと共に磁性流体８３内を回転し、磁性流体室８４に形成された磁性粉体のリング８９に当接するので、軸部材３１ｃに抵抗が作用し、パルスモータ５の駆動力を制動する。

次に、第４の実施例の作用及び効果について説明する。制動機構７Ｃは、永久磁石８１の磁束８５により磁化されて連結した磁性粉体が軸部材３１ｃの外周部を覆うリング８９になり、磁性体８６と磁性粉体のリング８９との間、及び、軸部材３１ｃと磁性粉体のリング８９との間で抵抗力を生じさせ、その抵抗力によりパルスモータ５の駆動力を制動しているので、軸部材３１ｃ等の制動機構７Ｃの構成部材が破損若しくは磨耗することがなく、パルスモータ５の駆動力を安定した状態で常時制動することができる。この制動機構７Ｃは、軸部材３１ｃに設けられた突出片８８が磁性粉体のリング８９から抵抗力を受けるので、更に、強い制動力を得ることができる。尚、軸部材３１ｃに設けられた突出片８８は省略してもよい。制動機構７Ｃは、構成が非常に簡単なため、製造コストを安価にすることができる。

次に、第５の実施例について説明する。この実施例は、針棒揺動機構４、揺動機構６、制御装置８などは第１の実施例と同じ構成であるので説明を省略し、パルスモータ５を支持する支持機構と、パルスモータ５の駆動力を制動するための制動機構７Ｄについてのみ図１０〜図１４を参照して説明する。

まず、パルスモータ５の支持機構について説明する。図１０,図１１に示すように、パルスモータ５は、ベースプレート４に固定された前側取付板９５と、この前側取付板９５に２本の支持棒９６により連結されたディスク状の後側取付板９７とに前後方向から挟持されて支持されている。図１１に示すように、後側取付板９７には、後述するケース部材１０２の２枚の部分円筒片１１２ａ,１１２ｂの切れ目から外側へ伸び、支持棒９６が固定される２本の枝部９８ａ,９８ｂが一体的に設けられている。

制動機構７Ｄは、被制動部材１００と、制動部材１０１と、ケース部材１０２と、位置調整機構１０３などを備えている。被制動部材１００は、磁性体である鉄で回転体状に構成されている。被制動部材１００は、パルスモータ５の出力軸１６に外嵌され、ビス１０５によって固定されている。被制動部材１００の前側には、制動部材１０１から制動力を受ける円筒状の被制動部１０６が一体的に形成されている。被制動部材１００の後側は、前側に比べやや小径に形成され、制動部材１０１と共にケース部材１０２を前後にガイドするガイド部１０７が形成されている。

図１３に示すように、制動部材１０１は、部分円弧状の永久磁石片１０８(円弧状部材)であって、内周側がＮ極,外周側がＳ極の６個の永久磁石片１０８からなる。これらの６個の永久磁石片１０８はケース部材１０２の内周面に磁力によって付設され円筒状に構成されている。制動部材１０１は、被制動部１０６に非接触で外嵌され、制動部材１０１の内周面と被制動部１０６の外周部との間には、１ｍｍ以下の隙間が全周に亙って形成されている。

図１０〜図１２に示すように、ケース部材１０２は、制動部材１０１などを収容可能な円筒状の円筒部１１１と、パルスモータ５に外嵌される２枚の部分円筒片１１２ａ,１１２ｂと、ガイド部１０７に軸受１１３と被ガイド部材１１４を介して前後方向に移動可能に支持される支持部１１５とを有する。部分円筒片１１２ｂの外周側には、ケース部材１０２を前後方向に位置調節するための長穴１１６が形成されたスライド部１１７が一体的に設けられている。

パルスモータ５が回転駆動されると、パルスモータ５の出力軸１６に装着された被制動部材１００も共に回転駆動される。回転駆動される被制動部１０６は、制動部材１０１の磁力線が被制動部材１０６を貫くので、被制動部材１０６に誘導起電流が発生し、この誘導起電流が流れることで、被制動部材１００の運動エネルギーが熱エネルギーに変換、即ち、被制動部材１０２に制動力が作用し、この制動力が被制動部材１００を介してパルスモータ５に制動力として作用する。

位置調節機構１０３は、ケース部材１０２を後側取付板９７を介してモータケース５ａに取り付けるためのものであって、また、ケース部材１０２や制動部材１０１出力軸１６の軸心方向に移動させて制動部材１０１と被制動部材１００の相対位置を調節するためのものである。位置調節機構１０３は、後側取付板９７の枝部９８ａにビス１１９で固定された連結板１２０と、スライド部１１７の長穴１１６に挿通され連結板１２０とスライド部１１７を連結するスライドネジ１２１とを備えている。連結板１２０の上端部には、水平方向に延びる水平板部１２２が形成され、この水平板部１２２にはスライドネジ１２１が挿通されるネジ孔(図示略)が形成されている。

縫製時など、ケース部材１０２及び制動部材１０１などを前後方向にスライド不能に固定する場合には、ネジ孔に挿通されたスライドネジ１２１と水平板部１２２によりスライド部１１７が挟持されて固定される。一方、パルスモータ５への制動力を調整するために、ケース部材１０２及び制動部材１０１を前後方向にスライドさせる場合には、スライドネジ１２１が緩められて、スライドネジ１２１と水平板部１２２によるスライド部１１７の固定が解除される。図１４に示すように、この状態でガイド部１０７及び後側取付板９７に固定されたガイドディスク１２３によってケース部材１０２がガイドされつつ、ケース部材１０２と共に制動部材１０１が、前後方向にスライドされて被制動部材１００との相対位置が位置調節され、所望の位置でスライドネジ１２１が締められてケース部材１０２が固定される。即ち、制動部材１０１と被制動部材１００との前後方向における重なる領域が調節されることになり、制動部材１０１から受ける被制動部材１００の制動力が調節される。

次に、実施例５の作用及び効果について説明する。この制動機構７Ｄは、制動部材１０１と被制動部材１００とが接触することなく、制動部材１０１が被制動部材１００に制動力を作用させるので、破損や摩耗などによる制動部材１０１や被制動部材１００の劣化を防ぐことができ、常に安定した制動力をパルスモータ５に作用させることができる。外周側に設けられている制動部材１０１を永久磁石片１０８により構成したので、内周側に設けられている被制動部材１００を永久磁石片で構成する場合に比べ、大きな制動力を被制動部材１００に作用させることができる。

この制動機構７Ｄは、位置調節機構１０３によって制動部材１０１と被制動部材１００との前後方向で重なる領域を調節することで、被制動部材１００に作用する制動力、即ち、パルスモータ５に作用する制動力を所望の大きさにすることができる。ケース部材１０２は、位置調節機構１０３を介してパルスモータ５のモータケース５ａに装着されているので、制動機構７Ｄの小型化を実現することができる。

次に、実施例５を部分的に変更した変更例について説明する。

１）上述の実施例においては、制動部材１０１を永久磁石片１０８により構成したが制動部材を磁性体で構成し、被制動部材を永久磁石片で構成し、被制動部材の磁性が作用するように所定間隔を空けて制動部材を外嵌するように構成してもよい。

３）永久磁石片１０８の代わりに、電磁石を用いてもよい。

４）被制動部材を電磁石、制動部材を永久磁石(若しくはその逆)で構成しても良い。但し、このように構成する場合には、被制動部材に制動力が作用するように電磁石を制御しなければならない。

５）上述の実施例においては、６個の永久磁石片１０８で制動部材１０１を構成したが、永久磁石片の数は６個に限定されるものではなく、例えば、１個の円筒状の永久磁石により構成してもよく適宜変更可能である。

６）上述の実施例においては、永久磁石片１０８がＮ極が内周側になるように構成したが、外周側がＮ極となるように構成してもよい。また、永久磁石片の半分をＮ極が内周側に向くように構成し、半分をＳ極が内周側に向くように構成し、これらの磁石を周方向に交互に配設してもよい。

次に、実施例６について説明する。この実施例は、針棒揺動機構４、揺動機構６、制御装置８などは第１の実施例と同じ構成であるので説明を省略し、パルスモータ５の駆動力を制動するための制動機構７Ｅについてのみ図１５〜図１６を参照して説明する。

図１５,図１６に示すように、制動機構７Ｅは、被制動部材１３０と、第１制動部材１３１と、第２制動部材１３２と、ミシン１に固定されたケース部材１３３とを備えている。被制動部材１３０は、非磁性体からなりパルスモータ５の出力軸１６に固定されるリング状の固定部１３０ａと、円筒状の被制動部１３０ｂとを有する。第１制動部材１３１は、円筒状の永久磁石からなり、所定間隔空けて被制動部１３０ｂに外嵌されてケース部材１３３に回転不能に固定されている。図１６に示すように、第１制動部材１３１の極性は、内周側がＮ極、外周側がＳ極となるように構成されている。第２制動部材１３２は、円筒状の永久磁石からなり、所定間隔空けて被制動部１３０ｂに内嵌されてケース部材１３３に回転不能に固定されている。図１６に示すように、第２制動部材１３１の極性は、内周側がＮ極、外周側がＳ極、即ち、第１制動部材１３１と引き合うよう方向に極性が構成されている。

パルスモータ５の出力軸１６が回転駆動されると、出力軸１６に固定された被制動部材１３０も共に回転駆動される。回転駆動される被制動部材１３０の被制動部１３０ｂは、第１制動部材１３１の内周側から第２制動部材１３２の外周側へ延びる磁束を横切るように回転することになるので、表面に過電流が流れ、第１制動部材１３１と被制動部１３０ｂ及び第２制動部材１３２と被制動部１３０ｂとの間に磁気摩擦が発生し、この磁気摩擦が被制動部材１３０が固定されているパルスモータ５に制動力として作用する。

このように制動機構７Ｅは、１対の直径の異なる円筒状の永久磁石である第１,第２制動部材１３１,１３２の間に所定間隔を空けて被制動部１３０ｂを嵌入するだけの簡単な構造で制動力をパルスモータ５に作用させることができる。また、被制動部１３０ｂは、第１,第２制動部材１３１,１３２から接触することなく制動力を得ることができるので、摩耗などによる制動力の低下などがなく、安定した制動力を得ることができる。

尚、上述の実施例において、第１,第２制動部材１３１,１３２の永久磁石の磁性の向きを内周側がＮ極となるように構成したが、第１,第２制動部材１３１,１３２の永久磁石の磁性の向きを外周側がＮ極となるように構成してもよい。

次に第１〜第５の実施例を部分的に変更した変更例について説明する。

１）上述した実施例においては、揺動機構６のパルスモータ５に設けられているが、加工布を支持する支持枠を移動させる移動枠を駆動するためのパルスモータに制動機構７,７Ａ,７Ｂ,７Ｃを設けてもよい。

２）出力軸１５を長くし、出力軸１５に制動機構７,７Ａ,７Ｂ,７Ｃ,７Ｄを取り付けてもよい。このように構成することで、ミシン１の内部構成を小型化することができる

３）制動機構７,７Ａ,７Ｂ,７Ｃによるパルスモータ５の駆動力の制動を針棒３の揺動の両端部のみならず、縫製終了時などに原点で停止させるときにも、制動機構７,７Ａ,７Ｂ,７Ｃによる制動を行ってもよい。

本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記実施例に種々の変更を付加して実施をすることができ、本発明はそれらの変更例をも包含するものである。

本発明の実施例１に係るミシンの正面図である。 図１におけるII−II線の断面図である。 図２におけるIII−III線の断面図である。 制御装置の概略構成のブロック図である。 揺動制御プログラムのフローチャートである。 第２の実施例の制動機構の断面図である。 第３の実施例の制動機構の断面図である。 回転体の正面図である。 第４の実施例の制動機構の断面図である。 第５の実施例の制動機構の断面図である。 第５の実施例の制動機構の後面図である。 第５の実施例の制動機構の部分平面図である。 図１０におけるXIII−XIII線の断面図である。 位置調節を説明する図１０相当図である。 第６の実施例の制動機構を説明する断面図である。 図１５におけるXVI−XVI線の断面図である。

符号の説明

１ ミシン
５ パルスモータ
７,７Ａ,７Ｂ,７Ｃ,７Ｄ,７Ｅ 制動機構
８ 制御装置
１３ 縫針
１５,１６ 出力軸
２８ 磁束
３１,３１ａ,３１ｂ,３１ｃ 軸部材
３２ ヒステリシスブレーキ
３５ 励磁コイル
５５ パウダブレーキ
５９ 励磁コイル
６３ 磁束
７０ 回転体
７１ フィン
７２ ケース
７３ 粘性流体
８０ ケース
８１ 永久磁石
８３ 磁性流体
８５ 磁束
８６ 磁性体
８８ 突出片
１００ 被制動部材
１０１ 制動部材
１０２ ケース部材
１０３ 位置調節機構
１０８ 永久磁石片
１３０ 被制動部材
１３１ 第１制動部材
１３２ 第２制動部材

Claims (11)

1. 針と加工布を相対的に移動させるパルスモータと、パルスモータの駆動力を制動するための制動機構と、ミシンの制御全般を司る制御手段とを備えたミシンにおいて、
   前記制動機構は、磁束を発生させる為のコイルを有するヒステリシスブレーキからなり、
   前記制御手段は、前記制動機構を制御してパルスモータの駆動力を制動することを特徴とするミシン。
2. 針と加工布を相対的に移動させるパルスモータと、パルスモータの駆動力を制動するための制動機構と、ミシンの制御全般を司る制御手段とを備えたミシンにおいて、
   前記制動機構は、磁束を発生させる為のコイルを有するパウダブレーキからなり、
   前記制御手段は、前記制動機構を制御してパルスモータの駆動力を制動することを特徴とするミシン。
3. 針と加工布を相対的に移動させるパルスモータの駆動力を制動するためのミシンの制動機構において、
   前記パルスモータの出力軸若しくは出力軸に連結された軸部材に固定されフィンを有する回転体と、
   前記回転体が回転している状態で、回転体に制動力を作用させる粘性流体と、
   前記粘性流体を収容するケースとを備えたことを特徴とするミシンの制動機構。
4. 針と加工布を相対的に移動させるパルスモータの駆動力を制動するためのミシンの制動機構において、
   前記パルスモータの出力軸の軸心と同軸に設けられた永久磁石と、
   前記永久磁石の磁束によりパルスモータの出力軸に制動力を作用させる磁性流体であって磁性粉体が溶解された磁性流体と、
   前記磁性流体に永久磁石の磁束を導くための磁性体と、
   を備えたことを特徴とするミシンの制動機構。
5. 前記パルスモータの出力軸若しくは出力軸に連結された軸部材に立設された突出片を備え、
   前記突出片はパルスモータの出力軸若しくは軸部材と共に磁性流体内を回転することを特徴とする請求項４に記載のミシンの制動機構。
6. 針と加工布を相対的に移動させるパルスモータの駆動力を制動するためのミシンの制動機構において、
   前記パルスモータの出力軸に固定された回転体状の被制動部材と、
   前記被制動部材に非接触にて外嵌され且つ静止側のケース部材に付設された回転体状の制動部材とを備え、
   前記被制動部材又は前記制動部材の一方が永久磁石からなり、その他方が前記永久磁石による磁力を受ける磁性体からなることを特徴とするミシンの制動機構。
7. 永久磁石からなる前記制動部材若しくは前記被制動部材が、複数の円弧状部材から構成されていることを特徴とする請求項６に記載のミシンの制動機構。
8. 前記制動部材が永久磁石からなることを特徴とする請求項６又は７に記載のミシンの制動機構。
9. 前記制動部材の前記被制動部材に対する相対位置を調整する為に、前記制動部材の前記出力軸の軸心方向の位置を調節可能な位置調節機構を有することを特徴とする請求項６〜８の何れかに記載のミシンの制動機構。
10. 前記ケース部材は、位置調節機構を介してパルスモータのモータケースに取り付けられていることを特徴とする請求項６〜９の何れかに記載のミシンの制動機構。
11. 針と加工布を相対的に移動させるパルスモータの駆動力を制動するためのミシンの制動機構において、
    パルスモータの出力軸と共に回転され非磁性体からなる回転体状の被制動部材と、
    前記被制動部材に非接触で外嵌され且つ回転不能に固定された永久磁石からなる回転体状の第１制動部材と、
    前記被制動部材に非接触で内嵌され且つ回転不能に固定され前記第１制動部材と引き合うような方向に極性を有する永久磁石からなる回転体状の第２制動部材とを備えたことを特徴とするミシンの制動機構。