JP2016123534A

JP2016123534A - ミシンの縫針冷却機構、ミシン及び空気の吸排気構造

Info

Publication number: JP2016123534A
Application number: JP2014265362A
Authority: JP
Inventors: 将浩福嶋; Masahiro Fukushima; 範一早川; Norikazu Hayakawa
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2016-07-11
Also published as: CN105734856B; CN105734856A

Abstract

【課題】空気の噴射量を増加できるミシンの縫針冷却機構、ミシン及び空気の吸排気構造を提供する。【解決手段】シリンダ部１１２を塞ぐ蓋部材１３０は、シリンダ部１１２上端との間に弁室１８０を形成する。蓋部材１３０は、外部と弁室１８０内を連通する吸気口１３６と排気口１３５を有する。弁室１８０は、内部に円環状の弁体１４０を非固定状態で上下動可能に配置する。針棒１１が上下動し、針棒１１の上端部１５に設けたピストン１２０が下方に移動する時、吸気口１３６から進入する外部の空気は、弁体１４０を下方に押圧する。外部の空気は、吸気口１３６、弁室１８０、流通口１４１を介してポンプ室１１７内に進入する。ピストン１２０は、上方に移動する時、ポンプ室１１７内部の空気を圧縮する。圧縮空気は弁体１４０を押圧し、弁体１４０は吸気口１３６を塞ぐ。圧縮空気は、排気口１３５からチューブ１６０を介して外部に噴出し、縫針を冷却する。【選択図】図３

Description

本発明は、ミシンの縫針冷却機構、ミシン及び空気の吸排気構造に関する。

ミシンの針棒は、ミシンモータの駆動により、上下方向に移動する。針棒は、下端に縫針を装着する。ミシンの釜は、ミシンモータの駆動により回転する。釜は、下糸を巻いたボビンを収容する。針棒と釜は協働し、縫針に供給する上糸と、ボビンが供給する下糸とを絡めて布に縫目を形成する。工業用ミシンは、家庭用ミシンと比べ、針棒の上下動を高速に行う。縫針は、布と摩擦して摩擦熱を生ずる。摩擦熱により布が溶解し、上糸と下糸は、糸切れを生じる可能性がある。

縫針の冷却の為、縫針冷却機構を備えるミシンがある。例えば特許文献１に記載のミシンは、縫針へ向けて空気を噴射する針棒モジュールを備える。針棒モジュールは、中空で下端部が閉じた針棒と、針棒の上下動時に針棒の上端部を案内する上支持筒を備える。上支持筒は、上端部に筒状の流通弁を固定する。流通弁は、筒孔を塞ぐ弁体を下端に備える。弁体は、一部分を流通弁の本体下面に固定し、残りの部分が上下に揺動する。流通弁は、針棒の上下動に合わせて弁体で筒孔を開閉し、針棒モジュール内に空気を取り入れる。該構成では、針棒はピストンに相当する。針棒モジュールは、針棒の上下動で内部の空気を圧縮する。針棒は、下端部に案内路を有する。針棒モジュールは、案内路から圧縮した空気を噴射し、縫針を冷却する。

特開２０１４−１４７５１７号公報

縫針の冷却を十分に行う為、空気の噴射量を多くする必要が有る。該場合、針棒モジュール内の容積を増やす必要が有る。しかしながら、空気の噴射量を増やす為、針棒モジュール内の容積を増やす場合、筒孔の開口面積を拡大する必要がある。筒孔の開口に合わせて弁体の大きさを拡大した場合、弁体が流通弁の下面を支点に上下に揺動する範囲は、従来よりも大きくなる。特許文献１に記載の針棒モジュールでは、ピストンに相当する針棒が高速に上下動すると、弁体は、針棒の上下動の周期に追従して上下に動くことが難しくなる。針棒モジュールは、内部への空気の取り入れが不十分となり、空気を十分に圧縮できず、噴射量を増やせない可能性があった。

本発明の目的は、空気の噴射量を増加できるミシンの縫針冷却機構、ミシン及び空気の吸排気構造を提供することである。

本発明の第一態様によれば、上下方向に延び、下端部に縫針を装着する針棒と、前記針棒を上下動する針棒上下動機構と、前記針棒上下動機構を駆動するミシンモータとを備えるミシンの前記ミシンモータが前記針棒上下動機構を駆動し、前記針棒を上下動することで前記縫針を冷却する縫針冷却機構において、前記針棒に設けたピストンと、上下方向に延びる筒状で、前記針棒の上下動時に前記針棒を上下方向に案内する案内部と、前記案内部の上部に設け且つ上下方向に延びる筒状で、前記ピストンを上下方向に案内するシリンダ部とを有する支持部材と、前記シリンダ部の上端を塞ぐ蓋部と、前記蓋部と前記シリンダ部の間に設け、板状の弁体を内部に非固定状態で上下動可能に配置する弁室と、前記蓋部に設け且つ前記弁室と接続して前記支持部材の内部と外部を連通し、前記ピストンの下方への移動で前記支持部材の内部に外部の空気を取り入れる吸気口と、前記蓋部において前記吸気口と異なる位置に設け且つ前記弁室と接続して前記支持部材の内部と外部を連通し、前記ピストンの上方への移動で圧縮した空気を前記支持部材の外部に排出する排気口と、前記排気口に接続し、前記排気口が排出する空気を輸送して前記縫針に対し噴射する輸送管とを備え、前記弁体は、前記排気口の形成位置に対応する位置に開口する流通部を有し、前記ピストンの上下動に応じて、前記弁室内を下方に移動して前記蓋部下面から離間し前記吸気口を開放する開放位置と、上方に移動して前記蓋部下面に当接し前記吸気口を閉鎖する閉鎖位置との間で移動できることを特徴とするミシンの縫針冷却機構が提供される。

第一態様に係る弁体は、弁室内を流通する空気によって上下方向に移動して吸気口を開閉する。弁体は、弁室内で非固定状態であり、弁体を支える部材がない。故に弁体は、弁体を支える部材が有る場合にその部材から受ける外部応力の影響がないので、弁室内で素早く移動することができる。従って、弁体は、シリンダ部内の空気を圧縮するピストンを設けた針棒の上下動に即時に追従して吸気口を開閉することができる。よって縫針冷却機構は、シリンダ部内に効率よく空気を取り入れ、ピストンで圧縮し、縫針を確実に冷却することができる。故に縫針冷却機構は、縫針を冷却する空気の噴射量を増加できる。

第一態様において、前記支持部材は、前記シリンダ部の内径が前記案内部の内径よりも大きくてもよい。支持部材は、シリンダ部の容積を、シリンダ部の内径が案内部の内径と同じ場合よりも増やすことができる。故に、縫針冷却機構は、シリンダ部で圧縮する空気量を、シリンダ部の内径が案内部の内径と同じ場合よりも増やすことができる。よって縫針冷却機構は、シリンダ部内に効率よく空気を取り入れ、ピストンで圧縮し、縫針を確実に冷却することができる。

第一態様において、前記吸気口は、前記蓋部を上下方向に連通してもよい。吸気口が支持部材の上端にあるので、弁体は、上方に移動した時に閉鎖位置に位置し、下方に移動した時に開放位置に位置する。よって、縫針冷却機構は、簡易な構造で吸気口を設けることができる。吸気口が蓋部を上下方向に連通するので、空気は、吸気口から弁室内に容易に流通できる。

第一態様において、前記蓋部は、前記排気口を前記吸気口と水平方向に並べて設けてもよい。前記排気口は、前記蓋部を上下方向に連通してもよい。排気口と吸気口は、蓋部に並んで位置する。故に縫針冷却機構は、簡易な構造で吸気口と排気口を設けることができる。排気口と吸気口が蓋部を上下方向に連通するので、縫針冷却機構は、空気が弁室内を容易に流通できる。

第一態様において、前記弁体は、前記流通部を中央に有する円環状の部材であってもよい。前記排気口は、前記流通部に対応する位置に設け、前記吸気口は、平面視で前記流通部に対応する位置より径方向外側に設けてもよい。弁体を弁室内に配置する場合、円環状の弁体は、水平方向の向きを揃える必要がない。よって縫針冷却機構は、組立容易性を確保できる。流通部の形成位置は、排気口の形成位置に対応する。吸気口の形成位置は、平面視で、流通部の形成位置に対応する位置よりも径方向外側に位置する。即ち、流通部の形成位置は、吸気口の形成位置に対応しない。流通部は、弁体が水平方向に回転しても、吸気口の形成位置に対応しない。故に、弁体は、閉鎖位置で確実に吸気口を閉鎖できる。

第一態様において、前記輸送管は、前記排気口との接続部分の反対側で前記縫針に向けて開口し、空気を噴射する噴射口を備えてもよい。前記噴射口の内径が、前記輸送管の内径よりも小さくてもよい。噴射口の内径が輸送管より小さいので、縫針冷却機構は、噴射口において空気の流速を高めることができる。従って縫針冷却機構は、縫針の冷却効率を向上することができる。

第一態様において、前記ピストンは、円柱状であり、且つ外周面に沿って周方向に設けた溝部を有してもよい。前記溝部は、内部に潤滑剤を充填してもよい。溝部に潤滑剤を配置することで、ピストンはシリンダ部内で円滑に上下動することができる。また、潤滑剤がシリンダ部内でピストンの下側への空気の移動を防止するので、縫針冷却機構は、シリンダ部内の空気を効率よくピストンで圧縮し、縫針を確実に冷却することができる。

本発明の第二態様によれば、上下方向に延び、下端部に縫針を装着する針棒と、前記針棒を上下動する針棒上下動機構と、前記針棒上下動機構を駆動するミシンモータと、前記ミシンモータが前記針棒上下動機構を駆動し、前記針棒を上下動することで前記縫針を冷却する縫針冷却機構とを備えたミシンにおいて、前記縫針冷却機構は、前記針棒に設けたピストンと、上下方向に延びる筒状で、前記針棒の上下動時に前記針棒を上下方向に案内する案内部と、前記案内部の上部に設け且つ上下方向に延びる筒状で、前記ピストンを上下方向に案内するシリンダ部とを有する支持部材と、前記シリンダ部の上端を塞ぐ蓋部と、前記蓋部と前記シリンダ部の間に設け、板状の弁体を内部に非固定状態で上下動可能に配置する弁室と、前記蓋部に設け且つ前記弁室と接続して前記支持部材の内部と外部を連通し、前記ピストンの下方への移動で前記支持部材の内部に外部の空気を取り入れる吸気口と、前記蓋部において前記吸気口と異なる位置に設け且つ前記弁室と接続して前記支持部材の内部と外部を連通し、前記ピストンの上方への移動で圧縮した空気を前記支持部材の外部に排出する排気口と、前記排気口に接続し、前記排気口が排出する空気を輸送して前記縫針に対し噴射する輸送管とを備え、前記弁体は、前記排気口の形成位置に対応する位置に開口する流通部を有し、前記ピストンの上下動に応じて、前記弁室内を下方に移動して前記蓋部下面から離間し前記吸気口を開放する開放位置と、上方に移動して前記蓋部下面に当接し前記吸気口を閉鎖する閉鎖位置との間で移動できることを特徴とするミシンが提供される。

第二態様に係る弁体は、弁室内を流通する空気によって上下方向に移動して吸気口を開閉する。弁体は、弁室内で非固定状態であり、弁体を支える部材がない。故に弁体は、弁体を支える部材が有る場合にその部材から受ける外部応力の影響がないので、弁室内で素早く移動することができる。従って、弁体は、シリンダ部内の空気を圧縮するピストンを設けた針棒の上下動に即時に追従して吸気口を開閉することができる。よって縫針冷却機構は、シリンダ部内に効率よく空気を取り入れ、ピストンで圧縮し、縫針を確実に冷却することができる。故にミシンは、縫針を冷却する空気の噴射量を増加できる。

本発明の第三態様によれば、ピストンと、前記ピストンを該ピストンの移動方向に案内するシリンダ部と、前記シリンダ部の内部と外部を連通し、前記ピストンの移動で前記シリンダ部の内部に外部の空気を取り入れる吸気口と、前記シリンダ部の内部と外部を連通し、前記ピストンの移動で圧縮した空気を前記シリンダ部の外部に排出する排気口とを有する空気の吸排気構造であって、前記シリンダ部の一端を塞ぐ蓋部と、前記蓋部と前記シリンダ部の間に設け、板状の弁体を内部に非固定状態で移動可能に配置する弁室とを備え、前記吸気口は前記蓋部に設け且つ前記弁室と接続し、前記排気口は前記蓋部において前記吸気口と異なる位置に設け且つ前記弁室と接続し、前記弁体は、前記排気口の形成位置に対応する位置に開口する流通部を有し、前記ピストンの移動に応じて、前記弁室内を移動して前記蓋部下面から離間し前記吸気口を開放する開放位置と、前記弁室内を移動して前記蓋部下面に当接し前記吸気口を閉鎖する閉鎖位置との間で移動できることを特徴とする空気の吸排気構造が提供される。

第三態様に係る弁体は、弁室内を流通する空気によってピストンの移動方向に移動して吸気口を開閉する。弁体は、弁室内で非固定状態であり、弁体を支える部材がない。故に弁体は、弁体を支える部材が有る場合にその部材から受ける外部応力の影響がないので、弁室内で素早く移動することができる。従って、弁体は、シリンダ部内の空気を圧縮するピストンの移動に即時に追従して吸気口を開閉することができる。よって空気の吸排気構造は、シリンダ部内に効率よく空気を取り入れ、ピストンで圧縮し、排気口から空気を排出することができる。故に空気の吸排気構造は、空気の噴射量を増加できる。

ミシン１の透視斜視図である。ミシン１の先端部５の断面図である。図２の円Ａ内を拡大した縫針冷却機構１００の断面図である。縫針冷却機構１００の分解斜視図である。図３の二点鎖線Ｂ−Ｂで底面視した縫針冷却機構１００の断面図である。ピストン１２０下降時の縫針冷却機構１００の断面図である。ピストン１２０上昇時の縫針冷却機構１００の断面図である。

図１を参照し、縫針冷却機構を備えるミシン１の概略的構造を説明する。図１の紙面左下側、右上側、右下側、左上側、上側、下側は、夫々ミシン１の左側、右側、前側、後側、上側、下側である。

図１に示すように、ミシン１は、ベッド部２、脚柱部３、アーム部４、先端部５を備える。ベッド部２は左右方向に延び、内部に下軸２１、釜機構８０等を備える。脚柱部３は、ベッド部２の右端部側から上方に延び、内部にタイミングベルト３１、ミシンモータ３２等を備える。アーム部４は、脚柱部３上側から左方に延びる。アーム部４は、ベッド部２の上面に対向し、内部に主軸４１等を備える。ミシンモータ３２は、主軸４１を左側面視時計回りに回転する。

アーム部４は、左方に先端部５を備える。先端部５は、内部に天秤機構５０、針棒上下動機構１０、縫針冷却機構１００等を備える。縫針冷却機構１００の詳細は後述する。主軸４１は、右端がミシンモータ３２に接続し、左端が天秤機構５０に接続する。天秤機構５０は左側に針棒上下動機構１０を接続する。ミシンモータ３２は主軸４１を回転する。主軸４１は針棒上下動機構１０と天秤機構５０にミシンモータ３２の駆動力を伝達し、針棒上下動機構１０と天秤機構５０を駆動する。天秤機構５０は、天秤５１、天秤クランク５２を備える。天秤５１は、縫製時に上下動して上糸を引上げる。天秤クランク５２は、主軸４１の左端に接続する。天秤クランク５２は、主軸４１の回転に伴い天秤５１を上下動する。

針棒上下動機構１０は、針棒１１、支持筒１８、針棒抱き１９、針棒クランクロッド４３等を備える。針棒１１は上下方向に延びる中空状の金属棒であり、例えば炭素鋼等で形成する。針棒１１は下端部が閉じる。針棒１１の下端部は、先端部５の下側から露出し、下方へ延びる。針棒１１は、下端に縫針７を装着する。針棒１１の下部１２は、支持筒１８に挿通する。

支持筒１８は、ミシン１の機枠５５に固定する。支持筒１８は、針棒１１の下部１２を支持し、針棒１１の上下方向への移動を案内する。針棒抱き１９は、支持筒１８の上側の位置で針棒１１の中間部１３を保持する。針棒抱き１９は、針棒クランクロッド４３の下端に接続する。針棒クランクロッド４３の上端は、天秤機構５０の天秤クランク５２に接続する。針棒上下動機構１０は、主軸４１の回転に伴う駆動力を針棒クランクロッド４３に伝達する。針棒クランクロッド４３は、天秤５１と連動して駆動し、針棒抱き１９を介して針棒１１を上下に移動する。

下軸２１は、ベッド部２内を左右方向に延び、右端にプーリ２３を備える。主軸４１は、プーリ２３に対応する位置にプーリ４２を備える。プーリ４２とプーリ２３は、タイミングベルト３１を介して連結する。ミシンモータ３２は、主軸４１を回転し、且つタイミングベルト３１を介して下軸２１を左側面視時計回りに回転する。下軸２１は、プーリ２３の左側に下軸ギア２２を備える。

釜機構８０は、釜軸８１、回転釜８を備える。釜軸８１は、左右方向に延びる。釜軸８１は下軸２１と並行に配置し、右端に釜軸ギア８４を備える。釜軸ギア８４は、下軸２１の下軸ギア２２と噛合う。釜軸８１は、下軸２１に従動し、左側面視反時計回りに回転する。釜軸８１は、左端に回転釜８を備える。回転釜８は、釜軸８１と共に回転する。回転釜８は、ボビンケース８２を装着する。ボビンケース８２は、下糸を巻いたボビン（図示略）を収容する。

ベッド部２は、上部に針板（図示略）を設ける。回転釜８は、針板の下方に位置する。針棒１１は、針板の上方に位置する。針棒１１が下降した時、縫針７の下端は、針板に開口する針穴（図示略）を通過して回転釜８の上部に到達する。回転釜８は、針棒１１と協働し、縫針７が保持する上糸にボビンケース８２から引出した下糸を絡める。天秤５１は、下糸に絡んだ上糸を針板上に引き上げ、布に縫い目を形成する。

図２〜図５を参照し、縫針冷却機構１００を説明する。図２に示すように、縫針冷却機構１００は、支持部材１１０、ピストン１２０、蓋部材１３０、弁体１４０、継手１５０、チューブ１６０、噴射管１７０を備える。支持部材１１０は、上下方向に延びる筒状の金属製の部材である。支持部材１１０は、下側から順に案内部１１１、段部１１３、シリンダ部１１２を有する。案内部１１１は、上下方向に延び、針棒１１の上部１４外側の側面を周方向に囲む円筒状の部分である。案内部１１１の内径は、針棒１１の外径よりも僅かに大きい。

支持部材１１０は、ミシン１の機枠５５に固定する。支持部材１１０は、案内部１１１を支持筒１８の上方に配置する。針棒１１の上部１４は、案内部１１１に挿通する。案内部１１１は、下端部が針棒１１の上部１４を支持し、針棒１１の上下方向への移動を案内する。案内部１１１の上端側は、下端部よりも内径が僅かに大きい。

シリンダ部１１２は、上下方向に延びる円筒状の部分である。シリンダ部１１２は、案内部１１１の上部に設ける。シリンダ部１１２の上部は、アーム部４の先端部５上端から上方に突出する。シリンダ部１１２の内径Ｄ１は、案内部１１１の内径Ｄ２よりも大きい。針棒１１の上端部１５は、シリンダ部１１２内に配置する。

図３、図４に示すように、シリンダ部１１２は、上端部外側の側面に雄螺子１１５を形成する。雄螺子１１５は、蓋部材１３０の雌螺子１３４に螺合する。図２に示すように、シリンダ部１１２は、下端部側面に通風穴１１６を有する。通風穴１１６は、シリンダ部１１２内部と外部を貫通する。通風穴１１６は、シリンダ部１１２内部と外部の間で空気を流通する。故に通風穴１１６は、針棒１１の上下動時、針棒１１への空気抵抗を減らす。段部１１３は、案内部１１１とシリンダ部１１２の間に設ける。段部１１３は、案内部１１１の上端とシリンダ部１１２の下端を接続する。

図３、図４に示すように、ピストン１２０は、針棒１１の上端に設け、シリンダ部１１２内に配置する。ピストン１２０は、上下方向に厚みを有する円板状の樹脂製の部材である。ピストン１２０の外径は、シリンダ部１１２の内径と略同じである。ピストン１２０は、側面を周方向に一周する溝状の凹部１２１を有する。凹部１２１は、内部に潤滑剤を充填する。潤滑剤は、例えばグリスである。

ピストン１２０は、下面の中央に円柱状の接続部１２２を設ける。接続部１２２は、下方に突出し、側面に穴部１２３を開口する。穴部１２３は、接続部１２２を水平方向に貫通する。針棒１１は、上端部１５の側面に穴部１６を開口する。穴部１６は、針棒１１の上端部１５を水平方向に貫通する位置に設ける。接続部１２２は、針棒１１上端から針棒１１内に挿入する。接続部１２２の外径は、針棒１１の内径より僅かに小さい。穴部１２３と穴部１６は、互いの位置を合わせた状態で内部にピン１２４を挿通する。ピン１２４は、針棒１１の上端部１５にピストン１２０を固定する。

針棒１１の上下動に伴い、ピストン１２０はシリンダ部１１２内で上下動する。凹部１２１内の潤滑剤は、シリンダ部１１２の内面とピストン１２０の側面の間を潤滑する。故に潤滑剤は、針棒１１の上下動時、シリンダ部１１２内面とピストン１２０側面の摩擦抵抗を減らす。凹部１２１内の潤滑剤は、シリンダ部１１２の内面とピストン１２０の側面の間を封止する。故にピストン１２０は、シリンダ部１１２内の空気を効率よく圧縮する。

蓋部材１３０は、上部１３２が閉じた筒状の金属製の部材である。蓋部材１３０は、支持部材１１０の上部開口を塞ぐ。蓋部材１３０の下部１３１は円筒状に形成する。下部１３１は、内側の側面に雌螺子１３４を形成する。雌螺子１３４は、シリンダ部１１２の雄螺子１１５に螺合する。

蓋部材１３０の上部１３２は、円柱状に形成する。上部１３２は、一つの排気口１３５と四つの吸気口１３６を有する。排気口１３５は、上面１３７の中央に円形に形成する。排気口１３５は、上部１３２を上下方向に連通する。四つの吸気口１３６は、夫々、上面１３７において排気口１３５の周囲に円形に形成する。四つの吸気口１３６は、上面１３７の周方向に等間隔に配置する。四つの吸気口１３６は、夫々、上部１３２を上下方向に連通する。排気口１３５の内径は、吸気口１３６の内径よりも大きい。排気口１３５の下端は、上部１３２の下面１３９にテーパ状に開口する。排気口１３５は、上端に拡径部１３８を有する。拡径部１３８の内径は、排気口１３５の内径よりも大きい。拡径部１３８は、内部に環状のパッキン１５４を配置する。

蓋部材１３０の上部１３２と下部１３１の間の中間部１３３は、円筒状に形成する。中間部１３３の内径は、下部１３１の内径よりも小さく、且つシリンダ部１１２の内径よりも大きい。中間部１３３の上端は、上部１３２の下面１３９に連接する。蓋部材１３０を支持部材１１０に締結した時、シリンダ部１１２の上端は、中間部１３３の下端に当接する。この時、中間部１３３は、シリンダ部１１２上端と蓋部材１３０の上部１３２の下面１３９の間に、弁室１８０を形成する。上部１３２の下面１３９は、弁室１８０の天面を構成する。

排気口１３５の下端と四つの吸気口１３６の下端は、夫々、弁室１８０内に開口する。排気口１３５と四つの吸気口１３６は、夫々、弁室１８０の内部と外部を連通する。即ち、排気口１３５と四つの吸気口１３６は、弁室１８０を介し、夫々、シリンダ部１１２の内部と外部を連通する。弁室１８０の上下方向の長さは、シリンダ部１１２の上下方向の長さに対し、極めて小さい。

弁体１４０は、弁室１８０内に設ける。弁体１４０は、円環状の板体で、樹脂製の部材である。弁体１４０の外径は、弁室１８０の内径よりも僅かに小さく、且つシリンダ部１１２の内径よりも大きい。故に、円形の弁体１４０は、径の小さなシリンダ部１１２の内部に進入しない。弁体１４０の厚みは、弁室１８０の上下方向の大きさよりも小さい。弁体１４０は、弁室１８０内に非固定状態で配置する。弁体１４０は、上部１３２の下面１３９に当接する位置と、シリンダ部１１２の上端に当接する位置の間で、上下方向に自由に移動できる。弁体１４０は、円形であるので、弁室１８０の内面に引っ掛かりにくい。

弁体１４０は、板面の中央に流通口１４１を有する。流通口１４１は、弁体１４０を厚み方向に円形に貫通する。図５に示すように、流通口１４１の形成位置は、排気口１３５の形成位置に対応する。流通口１４１の内径は、排気口１３５の内径よりも大きい。四つの吸気口１３６の形成位置は、平面視で、流通口１４１の形成位置に対応する位置よりも径方向外側に位置する。即ち、流通口１４１の形成位置は、吸気口１３６の形成位置に対応しない。吸気口１３６は、周方向に並ぶので、弁体１４０が弁室１８０内で周方向に回転しても、流通口１４１の形成位置に対応しない。

図３、図４に示すように、継手１５０は、チューブ１６０を排気口１３５に接続する。継手１５０は、固定部１５１、本体部１５２、取付部１５３を有する。本体部１５２は、Ｌ字状に屈曲する中空状の部分である。取付部１５３は、本体部１５２下部から下方に筒状に延びる。取付部１５３は、継手１５０を蓋部材１３０に取り付ける部分である。本体部１５２内部と取付部１５３内部は、連通する。取付部１５３は、排気口１３５内に挿入する。パッキン１５４は、拡径部１３８における排気口１３５の内周面と取付部１５３の外周面に当接し、排気口１３５と取付部１５３の間を封止する。固定部１５１は、本体部１５２の側部に設ける。固定部１５１は、チューブ１６０の上端部１６１を本体部１５２に固定する。本体部１５２内部と固定部１５１内部は、連通する。継手１５０は、排気口１３５が排出する空気をチューブ１６０に流す。

チューブ１６０は、内部を空気が流通する管である。図２に示すように、チューブ１６０は、屈曲しながら上下方向に延びる。チューブ１６０の下端部１６２は、縫針７の近くに配置する。チューブ１６０は、排気口１３５が排出する空気を、縫針７の近くに輸送する。噴射管１７０は、チューブ１６０の下端部１６２に取り付ける。噴射管１７０は、円筒状の金属製の部材である。噴射管１７０の外径は、チューブ１６０の内径Ｄ４と略同一である。噴射管１７０の上端部は、チューブ１６０の下端部１６２内に挿入固定する。

ミシン１の先端部５は、下端部に固定金具１７５を固定する。噴射管１７０は、固定金具１７５に組み付ける。固定金具１７５は、噴射管１７０から噴射する空気の噴射方向を所定方向に定めた状態で、噴射管１７０を位置決めする。噴射管１７０から噴射する空気の噴射方向は、針棒１１が上方に移動した時の縫針７に向く方向である。噴射管１７０の内径Ｄ３は、チューブ１６０の内径Ｄ４よりも小さい。従って、チューブ１６０内を流通する空気は、噴射管１７０内を流通する時に流速が速くなる。

図６、図７を参照し、縫針冷却機構１００の動作を説明する。ミシンモータ３２が駆動すると、針棒上下動機構１０が駆動して針棒１１は上下動する。図６に示すように、針棒１１の下方への移動に伴い、針棒１１の上端部１５に設けたピストン１２０が下方へ移動した時、シリンダ部１１２の上端とピストン１２０の間の内部容積は拡大する。以下、シリンダ部１１２の上端とピストン１２０の間の内部空間をポンプ室１１７と称す。縫針冷却機構１００は、ポンプ室１１７内部の空気を伸張する。ポンプ室１１７内部の空気は、外部の空気よりも圧力が低下する。外部の空気は、吸気口１３６を介して弁室１８０内に進入し、弁体１４０の上面を下方に押圧する。

弁体１４０は、弁室１８０内に進入する空気の空気圧で蓋部材１３０の上部１３２の下面１３９から離間する開放位置に移動する。開放位置は、弁体１４０が下面１３９に開口する吸気口１３６を開放し、吸気口１３６、弁室１８０、流通口１４１を介し、ポンプ室１１７内部と外部を連通する弁体１４０の位置である。弁体１４０は、開放位置にある時、シリンダ部１１２の上端に当接又は近接する。

矢印Ｃに示すように、外部の空気は、吸気口１３６、弁室１８０、流通口１４１を介してポンプ室１１７内へ進入する。ポンプ室１１７内部の空気は外部の空気と同圧になる。また、弁体１４０の流通口１４１は、排気口１３５に対応する。故に、矢印Ｄに示すように、外部の空気は、噴射管１７０、チューブ１６０、排気口１３５、弁室１８０、流通口１４１を介してポンプ室１１７内へ進入することもできる。しかし、噴射管１７０、チューブ１６０、排気口１３５を介して外部と弁室１８０を連通する空気の流路は、吸気口１３６を介して外部と弁室１８０を連通する空気の流路よりも長いので、流通抵抗が大きい。故に、外部の空気は、排気口１３５経由ではポンプ室１１７内に進入しにくい。

図７に示すように、針棒１１の上方への移動に伴い、針棒１１の上端部１５に設けたピストン１２０が上方へ移動した時、シリンダ部１１２の上端とピストン１２０の間の内部容積、即ちポンプ室１１７の内部容積は減少する。縫針冷却機構１００は、ポンプ室１１７内部の空気を圧縮する。ポンプ室１１７内部の空気は、外部の空気よりも圧力が高まる。ポンプ室１１７内の空気は、弁体１４０の下面を上方に押圧する。

弁体１４０は、ポンプ室１１７内部の空気の空気圧で蓋部材１３０の上部１３２の下面１３９に当接する閉鎖位置に移動する。閉鎖位置は、弁体１４０が上部１３２の下面１３９に開口する吸気口１３６を閉鎖し、吸気口１３６を介した空気の流通を遮断する弁体１４０の位置である。矢印Ｅに示すように、圧縮空気は、弁室１８０、排気口１３５、継手１５０を介してチューブ１６０内へ進入する。図２に示すように、チューブ１６０は、圧縮空気を噴射管１７０に輸送する。噴射管１７０は、圧縮空気を、流速を高めて外部に噴射する。噴射管１７０が噴射した空気は、針棒１１の上方への移動に伴い上方へ移動した縫針７を冷却する。

前述したように、弁室１８０の上下方向の長さは、シリンダ部１１２の上下方向の長さよりも極めて小さい。故に、弁体１４０が弁室１８０内で上下方向に移動する距離は、ピストン１２０が上下動する長さと比べて小さい。弁体１４０は、弁室１８０内で非固定状態であるので、弁室１８０内での移動において外部応力の影響を受けない。故に弁体１４０は、ピストン１２０の上下動に即時に追従し、弁室１８０内で素早く移動することができる。

以上説明したように、弁体１４０は、弁室１８０内を流通する空気によって上下方向に移動して吸気口１３６を開閉する。弁体１４０は、弁室１８０内で非固定状態であり、弁体１４０を支える部材がない。故に弁体１４０は、弁体を支える部材が有る場合にその部材から受ける外部応力の影響がないので、弁室１８０内で素早く移動することができる。従って、弁体１４０は、ポンプ室１１７内部の空気を圧縮するピストン１２０を設けた針棒１１の上下動に即時に追従して吸気口１３６を開閉することができる。よって縫針冷却機構１００は、ポンプ室１１７内に効率よく空気を取り入れ、ピストン１２０で圧縮し、縫針７を確実に冷却することができる。故に縫針冷却機構１００は、縫針７を冷却する空気の噴射量を増加できる。

シリンダ部１１２の内径Ｄ１は、案内部１１１の内径Ｄ２よりも大きい。故に支持部材１１０は、シリンダ部１１２の容積を、シリンダ部１１２の内径Ｄ１が案内部１１１の内径Ｄ２と同じ場合よりも増やすことができる。故に、縫針冷却機構１００は、シリンダ部１１２で圧縮する空気量を、シリンダ部１１２の内径が案内部１１１の内径と同じ場合よりも増やすことができる。よって縫針冷却機構１００は、ポンプ室１１７内に効率よく空気を取り入れ、ピストン１２０で圧縮し、縫針７を確実に冷却することができる。

吸気口１３６が支持部材１１０の上端にあるので、弁体１４０は、上方に移動した時に閉鎖位置に位置し、下方に移動した時に開放位置に位置する。よって、縫針冷却機構１００は、簡易な構造で吸気口１３６を設けることができる。吸気口１３６が蓋部材１３０を上下方向に連通するので、空気は、吸気口１３６から弁室１８０内に容易に流通できる。

排気口１３５と吸気口１３６は、蓋部材１３０の上部１３２に並んで位置する。故に縫針冷却機構１００は、簡易な構造で吸気口１３６と排気口１３５を設けることができる。排気口１３５と吸気口１３６が蓋部材１３０を上下方向に連通するので、縫針冷却機構１００は、空気が弁室１８０内を容易に流通できる。

弁体１４０を弁室１８０内に配置する場合、円環状の弁体１４０は、水平方向の向きを揃える必要がない。よって縫針冷却機構１００は、組立容易性を確保できる。流通口１４１の形成位置は、排気口１３５の形成位置に対応する。吸気口１３６の形成位置は、平面視で、流通口１４１の形成位置に対応する位置よりも径方向外側に位置する。即ち、流通口１４１の形成位置は、吸気口１３６の形成位置に対応しない。流通口１４１は、弁体１４０が水平方向に回転しても、吸気口１３６の形成位置に対応しない。故に、弁体１４０は、閉鎖位置で確実に吸気口１３６を閉鎖できる。

噴射管１７０の内径Ｄ３がチューブ１６０の内径Ｄ４より小さいので、縫針冷却機構１００は、噴射管１７０において空気の流速を高めることができる。従って縫針冷却機構１００は、縫針７の冷却効率を向上することができる。

凹部１２１に潤滑剤を配置することで、ピストン１２０はシリンダ部１１２内で円滑に上下動することができる。また、潤滑剤がシリンダ部１１２内部でピストン１２０の下側への空気の移動を防止するので、縫針冷却機構１００は、ポンプ室１１７内部の空気を効率よくピストン１２０で圧縮し、縫針７を確実に冷却することができる。

本発明は、上記実施形態の他に種々の変更が可能である。吸気口１３６の数は、四つに限らず、一つ以上であればよい。吸気口１３６は、蓋部材１３０の上部１３２を上下方向に連通しなくてもよい。吸気口１３６は、例えば、上部１３２の下面１３９と蓋部材１３０の側面の間を貫通し、弁室１８０と外部を連通してもよい。

排気口１３５は、蓋部材１３０の上部１３２を上下方向に連通しなくてもよい。排気口１３５は、例えば、上部１３２の下面１３９と蓋部材１３０の側面の間を貫通し、弁室１８０と外部を連通してもよい。排気口１３５は、例えば、中間部１３３の側面と内面の間を貫通し、弁室１８０と外部を連通してもよい。この場合、継手１５０は、シリンダ部１１２の側面に設け、チューブ１６０を接続してもよい。

蓋部材１３０は、上面１３７の中央に吸気口１３６を設け、吸気口１３６の周囲に排気口１３５を設けてもよい。蓋部材１３０は、上面１３７の左右に排気口１３５と吸気口１３６を一つずつ並べて設けてもよい。この場合、弁室１８０と弁体１４０は、平面視、非円形に設け、弁体１４０が弁室１８０内で回転しないようにするとよい。

蓋部材１３０と支持部材１１０のシリンダ部１１２は、夫々雌螺子１３４と雄螺子１１５を有さなくてもよい。蓋部材１３０は、例えばシリンダ部１１２の上端に嵌合してもよい。蓋部材１３０は、シリンダ部１１２の上端に直接固定してもよい。

支持部材１１０の案内部１１１とシリンダ部１１２は、別体に形成してもよい。案内部１１１の内径とシリンダ部１１２の内径は、略同一でもよい。ピストン１２０は、例えば、上下方向に延びる棒状の部材を介し、針棒１１の上端部１５に接続してもよい。ピストン１２０は、潤滑剤の代わりに、表面にグリスを塗布したＯリングを凹部１２１内に配置してもよい。ピストン１２０は、凹部１２１を有さなくてもよい。

チューブ１６０は、下端部１６２の内径を他の部位の内径よりも小さくする加工を施してもよい。この場合、噴射管１７０は、チューブ１６０の下端部１６２に取り付けなくてもよい。チューブ１６０の上端部１６１は、継手１５０を介さず、排気口１３５に直接接続してもよい。

上記実施形態では、本発明をミシン１の縫針冷却機構１００に適用したが、これに限らない。支持部材１１０、ピストン１２０、蓋部材１３０、吸気口１３６、排気口１３５、弁体１４０、弁室１８０からなる空気の吸排気構造は、容積移送式真空ポンプ等の一定容積の気体を吸気側から排気側に輸送する機構に適用可能である。該機構では、ピストン１２０を所定方向に往復移動する構成を有していればよい。

本実施形態において、蓋部材１３０は、本発明の「蓋部」に相当する。チューブ１６０は、本発明の「輸送管」に相当する。流通口１４１は、本発明の「流通部」に相当する。噴射管１７０は、本発明の「噴射口」に相当する。凹部１２１は、本発明の「溝部」に相当する。

１ミシン
７縫針
１０針棒上下動機構
１１針棒
３２ミシンモータ
１００縫針冷却機構
１１０支持部材
１１１案内部
１１２シリンダ部
１２０ピストン
１２１凹部
１３０蓋部材
１３５排気口
１３６吸気口
１４０弁体
１４１流通口
１６０チューブ
１７０噴射管
１８０弁室

Claims

上下方向に延び、下端部に縫針を装着する針棒と、前記針棒を上下動する針棒上下動機構と、前記針棒上下動機構を駆動するミシンモータとを備えるミシンの前記ミシンモータが前記針棒上下動機構を駆動し、前記針棒を上下動することで前記縫針を冷却する縫針冷却機構において、
前記針棒に設けたピストンと、
上下方向に延びる筒状で、前記針棒の上下動時に前記針棒を上下方向に案内する案内部と、前記案内部の上部に設け且つ上下方向に延びる筒状で、前記ピストンを上下方向に案内するシリンダ部とを有する支持部材と、
前記シリンダ部の上端を塞ぐ蓋部と、
前記蓋部と前記シリンダ部の間に設け、板状の弁体を内部に非固定状態で上下動可能に配置する弁室と、
前記蓋部に設け且つ前記弁室と接続して前記支持部材の内部と外部を連通し、前記ピストンの下方への移動で前記支持部材の内部に外部の空気を取り入れる吸気口と、
前記蓋部において前記吸気口と異なる位置に設け且つ前記弁室と接続して前記支持部材の内部と外部を連通し、前記ピストンの上方への移動で圧縮した空気を前記支持部材の外部に排出する排気口と、
前記排気口に接続し、前記排気口が排出する空気を輸送して前記縫針に対し噴射する輸送管と
を備え、
前記弁体は、前記排気口の形成位置に対応する位置に開口する流通部を有し、
前記ピストンの上下動に応じて、前記弁室内を下方に移動して前記蓋部下面から離間し前記吸気口を開放する開放位置と、上方に移動して前記蓋部下面に当接し前記吸気口を閉鎖する閉鎖位置との間で移動できることを特徴とするミシンの縫針冷却機構。
前記支持部材は、前記シリンダ部の内径が前記案内部の内径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のミシンの縫針冷却機構。
前記吸気口は、前記蓋部を上下方向に連通することを特徴とする請求項１または２に記載のミシンの縫針冷却機構。
前記蓋部は、前記排気口を前記吸気口と水平方向に並べて設け、
前記排気口は、前記蓋部を上下方向に連通することを特徴とする請求項３に記載のミシンの縫針冷却機構。
前記弁体は、前記流通部を中央に有する円環状の部材であり、
前記排気口は、前記流通部に対応する位置に設け、前記吸気口は、平面視で前記流通部に対応する位置より径方向外側に設けたこと
を特徴とする請求項４に記載のミシンの縫針冷却機構。
前記輸送管は、前記排気口との接続部分の反対側で前記縫針に向けて開口し、空気を噴射する噴射口を備え、
前記噴射口の内径が、前記輸送管の内径よりも小さいことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のミシンの縫針冷却機構。
前記ピストンは、円柱状であり、且つ外周面に沿って周方向に設けた溝部を有し、
前記溝部は、内部に潤滑剤を充填することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のミシンの縫針冷却機構。
上下方向に延び、下端部に縫針を装着する針棒と、
前記針棒を上下動する針棒上下動機構と、
前記針棒上下動機構を駆動するミシンモータと、
前記ミシンモータが前記針棒上下動機構を駆動し、前記針棒を上下動することで前記縫針を冷却する縫針冷却機構と
を備えたミシンにおいて、
前記縫針冷却機構は、
前記針棒に設けたピストンと、
上下方向に延びる筒状で、前記針棒の上下動時に前記針棒を上下方向に案内する案内部と、前記案内部の上部に設け且つ上下方向に延びる筒状で、前記ピストンを上下方向に案内するシリンダ部とを有する支持部材と、
前記シリンダ部の上端を塞ぐ蓋部と、
前記蓋部と前記シリンダ部の間に設け、板状の弁体を内部に非固定状態で上下動可能に配置する弁室と、
前記蓋部に設け且つ前記弁室と接続して前記支持部材の内部と外部を連通し、前記ピストンの下方への移動で前記支持部材の内部に外部の空気を取り入れる吸気口と、
前記蓋部において前記吸気口と異なる位置に設け且つ前記弁室と接続して前記支持部材の内部と外部を連通し、前記ピストンの上方への移動で圧縮した空気を前記支持部材の外部に排出する排気口と、
前記排気口に接続し、前記排気口が排出する空気を輸送して前記縫針に対し噴射する輸送管と
を備え、
前記弁体は、前記排気口の形成位置に対応する位置に開口する流通部を有し、
前記ピストンの上下動に応じて、前記弁室内を下方に移動して前記蓋部下面から離間し前記吸気口を開放する開放位置と、上方に移動して前記蓋部下面に当接し前記吸気口を閉鎖する閉鎖位置との間で移動できることを特徴とするミシン。
ピストンと、
前記ピストンを該ピストンの移動方向に案内するシリンダ部と、
前記シリンダ部の内部と外部を連通し、前記ピストンの移動で前記シリンダ部の内部に外部の空気を取り入れる吸気口と、
前記シリンダ部の内部と外部を連通し、前記ピストンの移動で圧縮した空気を前記シリンダ部の外部に排出する排気口と
を有する空気の吸排気構造であって、
前記シリンダ部の一端を塞ぐ蓋部と、
前記蓋部と前記シリンダ部の間に設け、板状の弁体を内部に非固定状態で移動可能に配置する弁室と
を備え、
前記吸気口は前記蓋部に設け且つ前記弁室と接続し、
前記排気口は前記蓋部において前記吸気口と異なる位置に設け且つ前記弁室と接続し、
前記弁体は、前記排気口の形成位置に対応する位置に開口する流通部を有し、
前記ピストンの移動に応じて、前記弁室内を移動して前記蓋部下面から離間し前記吸気口を開放する開放位置と、前記弁室内を移動して前記蓋部下面に当接し前記吸気口を閉鎖する閉鎖位置との間で移動できることを特徴とする空気の吸排気構造。