JP2006141434A - ミシンの針振り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】押圧部材により揺動軸を過剰に押圧した場合でも、揺動軸を交換する必要がなく、所望する針振りを正確に行うことが出来るミシンの針振り装置を提供する。
【解決手段】針棒（２）を上下動可能に支持する針棒支持台（３）と、一端が針棒支持台（３）に固定されるとともに他端が所定方向に往復運動を出力する駆動手段（４）に接続され、少なくとも摺動面にコーティング層（５３）が形成された揺動軸（５）と、揺動軸（５）に摺動抵抗を付与する押圧部材（２３）とを備えるミシンの針振り装置（１００）において、押圧部材（２３）は、コーティング層（５３）よりも耐摩耗性が低い材料から形成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、ミシンの針振り装置に関する。

従来、ミシンの針振り装置には、ステッピングモータに揺動軸の一端が接続され、この揺動軸の他端には、針棒を上下動可能に支持する針棒支持台が取り付けられている。そして、ステッピングモータを所定の位相だけ振らせることにより、揺動軸が揺動し、針棒支持台を布送り方向と直交する方向に振らせて縫い目を形成することができる。

ところで、針振り装置を高速で運転する際には、毎分数千の針数で縫製を行うので、ステッピングモータも毎分数千回の回転制御を行うことになる。このように高速回転による制御であることに加えて、ステッピングモータで動かす揺動軸や針棒揺動台の重量が大きいので、脱調により、針を所要の針振り位置に停止させることが困難なことがある。すなわち、ステッピングモータの回転出力の変動や部材の慣性力に起因するオーバーランを生じて、所要の針位置を越えて停止することがある。あるいは、部材の振動に伴う負荷変動により、オーバーランを生じて所要の針位置を越えて停止することがある。

このように針を所要の位置に停止させることができないと、所要の縫い目が形成されない。オーバーランが大きいと、針に大きな負荷がかかって針が折れるおそれもある。そこで、ステッピングモータの脱調による針振り装置のオーバーランを防ぐため、揺動軸を囲む押圧部材を設け、この押圧部材をばねにより揺動軸側に付勢する技術が開示されている。これにより、揺動軸の摺動抵抗を増加させ、針を所要の針振り位置で停止しやすくし、オーバーランを防止することができる（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−３１４６７３号公報

しかし、従来の針振り装置においては、摺動抵抗の増加を求めるあまり、押圧部材を過剰に押圧してしまうことがあった。このため、過剰な押圧力による揺動軸の摩耗や、揺動軸に面接触する押圧部材の仕上げ精度に起因する揺動軸の摩耗を引き起こすことがあった。このように、揺動軸が摩耗すると、揺動軸の滑りが変化し、針棒支持台に作用するトルクが変化してステッピングモータの脱調を引き起こすため、揺動軸を交換しなければならず、揺動軸にはステッピングモータや針棒支持台が取り付けられていることから、その交換作業は非常に手間がかかるという問題があった。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、押圧部材により揺動軸を過剰に押圧した場合でも、揺動軸を交換する必要がなく、所望する針振りを正確に行うことができるミシンの針振り装置を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、針棒を上下動可能に支持する針棒支持台と、一端が前記針棒支持台に固定されるとともに他端が所定方向に往復運動を出力する駆動手段に接続され、少なくとも他の部材との摺動面にコーティング層が形成された揺動軸と、前記揺動軸に摺動抵抗を付与する押圧部材とを備えるミシンの針振り装置において、前記押圧部材は、前記コーティング層よりも耐摩耗性が低い材料からなることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、押圧部材は、コーティング層よりも耐摩耗性が低い材料からなるため、押圧部材で揺動軸を押圧すると、押圧部材がほぼ一方的に摩耗する。これにより、揺動軸はほとんど摩耗することがないので、揺動軸の滑りが変化し、針棒支持台に作用するトルクが変化して駆動手段の脱調を引き起こすことがなく、揺動軸を交換する必要がなくなる。また、交換が必要な部材は押圧部材であるため、揺動軸のように交換に際して針棒支持台や駆動手段を取り外す必要がなく、メンテナンスが容易となる。
よって、押圧部材により揺動軸を過剰に押圧した場合でも、揺動軸を交換する必要がなく、揺動軸よりも交換が容易な押圧部材を交換するだけで、所望する針振りを正確に行うことができる。

請求項２に記載の発明は、針棒を上下動可能に支持する針棒支持台と、一端が前記針棒支持台に固定されるとともに他端が所定方向に往復運動を出力する駆動手段に接続され、基材がアルミニウム又はマグネシウムからなるとともに、少なくとも他の部材との摺動面にリン青銅よりも硬い材料からなるコーティング層が形成された揺動軸と、前記揺動軸に摺動抵抗を付与する押圧部材とを備えるミシンの針振り装置において、前記押圧部材は、前記アルミニウム又はマグネシウムよりも硬く、前記リン青銅よりも軟らかい材料からなることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、コーティング層はリン青銅よりも硬い材料からなるため、押圧部材で揺動軸を押圧すると、押圧部材がほぼ一方的に摩耗する。これにより、揺動軸はほとんど摩耗することがないので、揺動軸の滑りが変化し、針棒支持台に作用するトルクが変化して駆動手段の脱調を引き起こすことがなく、揺動軸を交換する必要がなくなる。また、交換が必要な部材は押圧部材であるため、揺動軸のように交換に際して針棒支持台や駆動手段を取り外す必要がなく、メンテナンスが容易となる。また、押圧部材はアルミニウム又はマグネシウムよりも硬く、リン青銅よりも軟らかい材料からなるため、揺動軸に対して適度な押圧力を付与する硬さを有するとともに、押圧部材自身も適度な速さで摩耗する。
よって、押圧部材により揺動軸を過剰に押圧した場合でも、揺動軸を交換する必要がなく、揺動軸よりも交換が容易な押圧部材を交換するだけで、所望する針振りを正確に行うことができる。また、押圧部材の交換サイクルを長くすることができ、メンテナンスにかかるコストを低減できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のミシンの針振り装置において、前記コーティング層は、前記押圧部材よりも硬いセラミック皮膜であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、コーティング層は、押圧部材よりも硬いセラミック皮膜であるため、押圧部材で揺動軸を押圧すると、押圧部材がほぼ一方的に摩耗する。これにより、揺動軸はほとんど摩耗することがないので、揺動軸の滑りが変化し、針棒支持台に作用するトルクが変化して駆動手段の脱調を引き起こすことがなく、揺動軸を交換する必要がなくなる。
よって、押圧部材により揺動軸を過剰に押圧した場合でも、揺動軸を交換する必要がなく、揺動軸よりも交換が容易な押圧部材を交換するだけで、所望する針振りを正確に行うことができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のミシンの針振り装置において、前記押圧部材は、銅系焼結合金、銅系含油焼結合金、銅系鋳物、ポリアセタル系、ポリアミド系、ポリイミド系のいずれかからなることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、上記の材料を用いることにより、メンテナンスにかかるコストを低減することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか一項に記載のミシンの針振り装置において、前記基材の表面と前記コーティング層との間に、前記押圧部材よりも硬く、前記コーティング層よりも軟らかい材料からなる中間層を形成したことを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、中間層は、押圧部材よりも硬く、コーティング層よりも軟らかい材料からなるため、コーティング層に押圧力が作用した場合には、コーティング層への押圧力を緩和する緩衝材としての機能を果たし、大きな押圧力によりコーティング層が剥がれた場合には、中間層がコーティング層としての機能を果たす。
よって、揺動軸がコーティング層を有するだけの場合に比べて、揺動軸をより確実に保護することができる。

請求項１に記載の発明によれば、押圧部材により揺動軸を過剰に押圧した場合でも、揺動軸を交換する必要がなく、揺動軸よりも交換が容易な押圧部材を交換するだけで、所望する針振りを正確に行うことができる。

請求項２に記載の発明によれば、押圧部材により揺動軸を過剰に押圧した場合でも、揺動軸を交換する必要がなく、揺動軸よりも交換が容易な押圧部材を交換するだけで、所望する針振りを正確に行うことができる。また、押圧部材の交換サイクルを長くすることができ、メンテナンスにかかるコストを低減できる。

請求項３に記載の発明によれば、押圧部材により揺動軸を過剰に押圧した場合でも、揺動軸を交換する必要がなく、揺動軸よりも交換が容易な押圧部材を交換するだけで、所望する針振りを正確に行うことができる。

請求項４に記載の発明によれば、メンテナンスにかかるコストを低減することができる。

請求項５に記載の発明によれば、揺動軸がコーティング層を有するだけの場合に比べて、揺動軸をより確実に保護することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係るミシンの針振り装置の最良の形態について詳細に説明する。
＜ミシンの針振り装置の構成＞
最初に、ミシンの針振り装置の構成について説明する。
図１及び図２に示すように、針振り装置１００は、針１を保持する針棒２を上下動可能に支持する針棒支持台３と、一端が針棒支持台３に固定されるとともに他端が針棒２の上下方向に直交する方向に往復運動を出力する駆動手段としてのステッピングモータ４にリンクを介して接続された揺動軸５とを備えている。
針棒２は、上軸（ミシン主軸）７に連動して上下動する。針棒支持台３はこの針棒２を、上下動可能なように支持する。ステッピングモータ４は、その出力軸４ａを正逆いずれの方向にも間欠回動可能である。

ステッピングモータ４の出力軸４ａには針振り駆動腕８が固定され、針振り駆動腕８には針振りリンクピン９を介して針振りリンク１０の一端が回動可能に連結されている。針振りリンク１０の他端には針棒支持台軸抱き１１を介して針振りリンクピン１２により揺動軸５の他端が連結されており、ステッピングモータ４の駆動力は、針振り駆動腕８、針振りリンク１０を介して揺動軸５に伝達される。
揺動軸５は、ミシンフレーム１３のアーム部の下部に取付けられている第１の針棒支持台軸受１４及び第２の針棒支持台軸受１５に軸方向の摺動が可能なように支持されている。

図３に示すように、揺動軸５は、軸本体を形成する基材５１と、基材５１の表面に形成された中間層５２と、中間層５２の表面に形成されたコーティング層５３と、を備えている。
基材５１は、アルミニウムやマグネシウムのような軽金属からなり、円柱状に形成されている。
中間層５２は、後述する押圧部材としてのカラー２３よりも硬く、コーティング層５３よりも軟らかい材料から形成されている。具体的には、ビッカース硬さが６００〜９００程度の材料であり、無電解ニッケルリン（ＮｉＰ）、無電解ニッケルホウ素（ＮｉＢ）、無電解ニッケルホウ素タングステン（ＮｉＢＷ）のメッキ処理により形成されている。なお、中間層５２の厚さは、１〜５０μｍであることが好ましい。
コーティング層５３は、ロックウェル硬さがＢスケールで２８０（ビッカース硬さで３００程度）程度のリン青銅よりも硬い材料から形成されている。具体的には、ビッカース硬さが１０００〜３５００程度の材料であり、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）、窒化クロム（ＣｒＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化アルミナチタン（ＴｉＡｌＮ）のような硬質セラミック皮膜のコーティング処理により形成されている。なお、コーティング層５３の厚さは、０．５〜２０μｍであることが好ましい。また、コーティング層５３は、カラー２３よりも硬い材料から形成されている。
なお、中間層５２及びコーティング層５３の形成は、摺動箇所のみに形成してもよいし、基材５１の全域にわたって形成してもよい。

第１の針棒支持台軸受１４及び第２の針棒支持台軸受１５のうち前方（針棒２側）に配置された第１の針棒支持台軸受１４は軸受メタルで、ミシンフレーム１３に固定されている。第２の針棒支持台軸受１５は、図４に示すように、２個の軸受メタル２０，２１と、これら２つの軸受メタルの間に配置され、揺動軸５に摺動抵抗を付与する押圧部材としての１個のカラー２３とを備えている。２つの軸受メタル２０，２１は同じ形状であり、その外径Ｄ１はミシンフレーム１３に形成された貫通孔１３ａの内径よりも若干大きくされている。従って、軸受メタル２０，２１は貫通孔１３ａへ圧入されてミシンフレーム１３に固定される。

一方、中央のカラー２３の外径Ｄ２は貫通孔１３ａの内径よりも若干小さくされている。また、カラー２３と２個の軸受メタル２０，２１の間には軸方向に若干の隙間が形成されるように配置されている。従って、カラー２３には貫通孔１３ａに対して径方向に遊びが与えられているとともに両側の軸受メタル２０，２１に対しても軸方向に遊びが与えられている。

ここで、カラー２３は、コーティング層５３よりも耐摩耗性が低い材料、具体的には、基材５１を形成するアルミニウムやマグネシウムよりも硬く、リン青銅よりも軟らかい材料から形成されている。材料としては、例えば、ロックウェル硬さがＢスケールで１００〜２００（ビッカース硬さで１１０〜２１０程度）程度の銅系焼結合金、銅系含油焼結合金、銅系鋳物、ポリアセタル系、ポリアミド系、ポリイミド系のいずれかで形成することが好ましい。

図５に示すように、ミシンフレーム１３には、カラー２３に対応する位置へねじ穴２４が形成されている。このねじ穴２４には、ばね２５が挿入され、カラー２３へ径方向内側への付勢力を与えている。この付勢力により、カラー２３は揺動軸５に押圧されるので、揺動軸５とカラー２３との間に摺動抵抗が生じる。また、ばね２５を用いているので、上記の摺動抵抗は長期間に渡ってほぼ一定の値を保つ。この摺動抵抗の大きさはねじ２６，２７により調整可能である。なお、２個のねじ２６，２７を用いるのは、緩み防止のためであるが１個のねじだけとしてもよい。

カラー２３には、内径部に溝２３ｂが形成され、２個の軸受メタル２０，２１には、内径部に溝２０ｂ，２１ｂが形成されている。また、カラー２３には、外径部から溝２３ｂと連絡する小孔２３ｃが形成されている。ミシンフレーム１３のねじ穴２４からグリース等の潤滑油を注入することにより、小孔２３ｃを通じてカラー２３と揺動軸５との摺動面及び軸受メタル２０，２１と揺動軸５との摺動面に給油することができる。第２の針棒支持台軸受１５においては通常の軸受としての摺動に加えて、ばね２５によりカラー２３へ付勢力が加えられるので、このように給油可能な構成とすることが好ましい。

＜実施形態の作用効果＞
以上のように、実施形態におけるミシンの針振り装置１００によれば、ステッピングモータ４を駆動させると、その出力軸４ａが回転し、出力軸４ａの回転は針振り駆動腕８及び針振りリンク１０によって前後方向（図１の左右方向）の駆動に変換され、揺動軸５が往復運動をする。この揺動軸５の往復運動による針棒２の左右方向（図１の矢印方向）の往復運動と、それに直交する布送りの組み合せにより、ジグザグ縫いがなされる。
このとき、揺動軸５はミシンの前後方向に揺動するため、揺動軸５を押圧するカラー２３との間には摩擦による摺動抵抗が生じる。

ここで、コーティング層５３は、カラー２３よりも硬いセラミック皮膜であるため、カラー２３で揺動軸５を押圧すると、カラー２３がほぼ一方的に摩耗する。これにより、揺動軸５はほとんど摩耗することがないので、揺動軸５の滑りが変化し、針棒支持台３に作用するトルクが変化してステッピングモータ４の脱調を引き起こすことがなく、揺動軸５を交換する必要がなくなる。また、交換が必要な部材はカラー２３であるため、揺動軸５のように交換に際して針棒支持台３やステッピングモータ４を取り外す必要がなく、メンテナンスが容易となる。また、カラー２３はアルミニウム又はマグネシウムよりも硬く、リン青銅よりも軟らかい材料からなるため、揺動軸５に対して適度な押圧力を付与する硬さを有するとともに、カラー２３自身も適度な速さで摩耗する。

よって、カラー２３により揺動軸５を過剰に押圧した場合でも、揺動軸５を交換する必要がなく、揺動軸５よりも交換が容易なカラー２３を交換するだけで、所望する針振りを正確に行うことができる。また、カラー２３の交換サイクルを長くすることができ、メンテナンスにかかるコストを低減できる。

また、基材５１とコーティング層５３との間に中間層５２を形成し、この中間層５２は、カラー２３よりも硬く、コーティング層５３よりも軟らかい材料からなるため、コーティング層５３に押圧力が作用した場合には、コーティング層５３への押圧力を緩和する緩衝材としての機能を果たし、仮に大きな押圧力によりコーティング層５３が剥がれた場合には、中間層５２がコーティング層５３としての機能を果たす。
よって、揺動軸５がコーティング層５３を有するだけの場合に比べて、揺動軸５をより長期間確実に保護することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、カラー２３を、アルミニウム又はマグネシウムよりも硬く、リン青銅よりも軟らかい材料のうち、弾性を有する材料で形成するとなお好ましい。これにより、ばね２５やねじ２６，２７が不要となって部品点数を減らすことができるとともに、これらを挿入するねじ穴２４が不要となるので加工工数を減らすことができ、コストの低減を図ることができる。また、カラー２３は、環状である必要はなく、半円形状のカラー片を二つ組み合わせて環状となるような構造であってもよい。これにより、揺動軸５への着脱をさらに容易にすることができる。

針振り装置を示す概略図である。 揺動軸の支持構造を示す断面図である。 揺動軸の内部構造を示す断面図である。 揺動軸及びカラーの断面図である。 図２におけるＶ-Ｖ断面図である。

符号の説明

２ 針棒
３ 針棒支持台
４ ステッピングモータ（駆動手段）
５ 揺動軸
２３ カラー（押圧部材）
５１ 基材
５２ 中間層
５３ コーティング層
１００ 針振り装置

Claims (5)

1. 針棒を上下動可能に支持する針棒支持台と、一端が前記針棒支持台に固定されるとともに他端が所定方向に往復運動を出力する駆動手段に接続され、少なくとも他の部材との摺動面にコーティング層が形成された揺動軸と、前記揺動軸に摺動抵抗を付与する押圧部材とを備えるミシンの針振り装置において、
   前記押圧部材は、前記コーティング層よりも耐摩耗性が低い材料からなることを特徴とするミシンの針振り装置。
2. 針棒を上下動可能に支持する針棒支持台と、一端が前記針棒支持台に固定されるとともに他端が所定方向に往復運動を出力する駆動手段に接続され、基材がアルミニウム又はマグネシウムからなるとともに、少なくとも他の部材との摺動面にリン青銅よりも硬い材料からなるコーティング層が形成された揺動軸と、前記揺動軸に摺動抵抗を付与する押圧部材とを備えるミシンの針振り装置において、
   前記押圧部材は、前記アルミニウム又はマグネシウムよりも硬く、前記リン青銅よりも軟らかい材料からなることを特徴とするミシンの針振り装置。
3. 前記コーティング層は、前記押圧部材よりも硬いセラミック皮膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載のミシンの針振り装置。
4. 前記押圧部材は、銅系焼結合金、銅系含油焼結合金、銅系鋳物、ポリアセタル系、ポリアミド系、ポリイミド系のいずれかからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のミシンの針振り装置。
5. 前記基材の表面と前記コーティング層との間に、前記押圧部材よりも硬く、前記コーティング層よりも軟らかい材料からなる中間層を形成したことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載のミシンの針振り装置。

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