JP2016150149A - ミシン - Google Patents

Abstract

【課題】縫製条件に応じて下糸の供給タイミングを自在とするミシンを提供することを目的とする。【解決手段】ミシン１は、天秤７、針棒４及び釜５を上軸６１と下軸６３を介して連動動作させるミシンモータ６を備える。また、このミシンモータ６とは別個にステッピングモータ８８を備える。下糸供給体８は、ステッピングモータ８８から駆動力を受けて駆動し、ステッピングモータ８８の駆動タイミング及び駆動量に応じて、下糸３００に張力を与える。ステッピングモータ８８の駆動タイミングは、縫製条件に応じて可変とする。【選択図】図３

Description

本発明は、糸調子を整えるミシンに関する。

ミシンにおいては、上糸は天秤に案内されながら針に挿通され、下糸は釜に収納される。針、釜及び天秤は、針棒を駆動する上軸と、釜を駆動する下軸とを歯付ベルトで連結される。すなわち、モータの駆動力等で上軸を駆動させると、下軸も回転し、針と釜と天秤が相互に動作する。ミシンは、針が針下死点まで移動してから上昇するときに上糸が形成する糸輪を、釜の剣先で捕捉し、上糸と下糸が絡み合うことで縫い目を形成する。

上糸と下糸とが適切な縫い目を形成するためには、縫製条件に応じて適切な糸調子を整えることが必要である。上糸と下糸の調子のバランスにおいて、上糸が強すぎれば、上糸と下糸の交絡点が布地の表面に露出し、下糸が強すぎれば、上糸と下糸の交絡点が布地の裏面に露出し、布地の内部に交絡点が形成されない。また、布縮を生じさせたり、縫い目が強固とならなかったりする場合もある。上糸と下糸の調子は上糸と下糸の供給量等に起因している。

上糸の供給量に関しては、天秤による上糸の繰り出し、上糸の緩め、上糸の引き上げや、自動糸調子器により対応されている。下糸の供給量に関しては、下糸が下方から引っ掛かる下糸供給体を上げ下げすることで、下糸に一時的な張力を発生させて調整していた(特許文献１参照)。この下糸の供給調整方法によれば、縫模様、布地の送り量、針振幅、布種及び糸種等の縫製条件に応じて、下糸供給体の下げ量を変更することで、下糸の供給量を縫製条件に応じて変更していた。

特開昭６２−２９９８号公報

特許文献１の下糸供給体は、軸に固着され、該軸を中心に遥動自在となっている。軸に固着された腕には二又がビンを介して枢支され、二又はミシンモータにより下軸を介して該下軸に固着された三角カムによりピンを中心に揺動させられると共に、中間付近のビンに枢支された角駒が調節体の溝にそって摺動し、腕を揺動させるようになっている。

すなわち、下糸供給体を動かす動力は下軸に固着されている三角カムから取っている。そうすると、下糸供給体を動かすタイミングは、下軸に固着されている三角カムの位相によって決まってしまい、各種縫製条件に対して一律の位相でしか、下糸の繰り出しができない。

例えば、ＺＺ縫いでは、天秤が上死点に到達するまでに、直線縫いに比べて多くの下糸を供給する必要がある。しかしながら、特許文献１に係る下糸供給体では下糸供給の位相をコントロールできないために、ＺＺ縫いの場合は下糸供給の位相を早め、直線縫いでは下糸供給の位相を遅くするといった、縫製条件に適切なタイミングでの下糸供給ができなかった。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたもので、縫製条件に応じて下糸の供給タイミングを自在とするミシンを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係るミシンは、上糸と下糸を交絡させて縫い目を形成するミシンであって、第１のモータと、前記第１のモータによって回転する上軸と、前記上軸と連結し、前記上軸と連動して回転する下軸と、前記上軸を介して前記第１のモータから駆動力を受ける天秤と、前記上軸を介して前記第１のモータから駆動力を受ける針棒と、前記下軸を介して前記第１のモータから駆動力を受ける釜と、前記第１のモータとは別の第２のモータと、前記第２のモータから駆動力を受けて駆動し、前記第２のモータから駆動力を受けて駆動し、前記第２のモータの駆動タイミング及び駆動量に応じて、前記下糸に対して張力を付与し、張力を緩和させる下糸供給体と、を備えること、を特徴とする。

前記下糸供給体は、前記下糸に対して張力を付与し、張力を緩和させることで、下糸を供給するようにしてもよい。

前記下糸供給体は、前記下糸を押し下げるレバーであり、前記第２のモータから駆動力を受けて上げ下げされるようにしてもよい。

前記下糸供給体と連結されたシャフトと、前記シャフトの位置を規制するカムプーリと、を備え、前記第２のモータは、前記カムプーリを所定タイミングで所定量回転させ、前記シャフトは、前記第２のモータによる前記カムプーリの規制変化に応じて位置を変位し、連結された前記下糸供給体を押し上げ又は引き下げるようにしてもよい。

縫製条件を検知し、検知した縫製条件により前記下糸供給体を制御する制御手段を備え、前記下糸供給体は、所定の縫製条件に応答して、前記天秤が上死点に到達する前に、前記下糸に一時的に張力を与えて前記下糸の供給量を増加させるようにしてもよい。この所定の縫製条件は、例えばＺＺ縫いである。

縫製条件を検知し、検知した縫製条件により前記下糸供給体を制御する制御手段を備え、前記下糸供給体は、所定の縫製条件に応答して、前記天秤が上死点に到達するタイミングで、前記下糸を引き下げるようにしてもよい。この所定の縫製条件は、例えば直線縫いである。

本発明によれば、針棒、釜及び天秤を連動動作させる第１のモータとは別の第２のモータによって下糸供給体を駆動させるようにしたので、下糸供給体の駆動タイミング及び駆動量を自在に設定でき、各種縫製条件に対応して質の高い縫い目を形成することができる。

ミシン全体の構成を示す図であり、（ａ）は外観を示し、（ｂ）は内部構成の概略を示す。 下糸供給体の動作を示す図であり、（ａ）は下糸供給体が最上点の状態、（ｂ）は下糸供給体が下がった状態を示す。 下糸供給体の詳細構成を示す図である。 下糸供給体の部分拡大図である。 カム面の回転角とシャフトの高さの関係を示すグラフである。 下糸供給体の第１の制御例を示すタイミングチャートである。 下糸供給体の第２の制御例を示すタイミングチャートである。 下糸供給体の第３の制御例を示すタイミングチャートである。 下糸供給体の第４の制御例を示すタイミングチャートである。 下糸供給体の第５の制御例を示すタイミングチャートである。 下糸供給体の第６の制御例を示すタイミングチャートである。 ミシンが備えるコンピュータの機能構成を示すブロック図である。

（ミシンの全体構成）
図１に示すように、ミシン１は、針板２に載置された布地１００に対して針３を落とし、上糸２００と下糸３００とを交絡させて縫い目を形成することで、該布地１００を縫製する家庭用、職業用又は工業用の装置である。

このミシン１は、針棒４と釜５を有する。針棒４は、針板２に対して垂直に延び、垂直方向に上下動可能に取り付けられる。この針棒４は、針板２側の先端で、上糸２００を保持する針３を支持している。釜５は、一平面が開口した内部中空のドラム形状を有し、針板２に対して水平又は垂直に取り付けられ、円周方向に回転可能となっている。この釜５は、下糸３００を巻いたボビンを内部に収容する。

このミシン１において、針棒４の上下動によって、針３が上糸２００を伴って布地１００を貫通し、針３の上昇時に布地１００と上糸２００との摩擦に起因した上糸ループが形成される。そして、回転する釜５によって上糸ループが捕捉され、下糸３００を繰り出したボビンが釜５の回転に伴って上糸ループをくぐることによって、上糸２００と下糸３００とが交絡し、縫い目が形成される。

針棒４と釜５は、共通のミシンモータ６を動力源として、各々の伝達機構を介して駆動する。針棒４には、水平に延びた上軸６１がクランク機構６２を介して連結されている。上軸６１の回転をクランク機構６２が直線運動に変換して針棒４に伝達することで、針棒４は上下動する。釜５には、水平に延びた下軸６３が歯車機構６４を介して連結されている。釜５が水平に設置されている場合、歯車機構６４は、例えば軸角を９０度とする円筒ウォームギアである。下軸６３の回転を歯車機構６４が９０度変換して釜５に伝えることで、釜５は水平回転する。

上軸６１には、所定の歯数を有するプーリ６５が設けられている。また、下軸６３には、上軸６１のプーリ６５と同数の歯数を有するプーリ６６が設けられている。両プーリ６５，６６は、歯付きベルト６７によって連結されている。ミシンモータ６の回転に伴って上軸６１が回転すると、プーリ６５と歯付きベルト６７を介して下軸６３が回転する。これによって、針棒４と釜５は同期して作動する。

更にミシン１は、天秤７と下糸供給体８を有する。天秤７は、糸駒から針３までの糸道途中に介在する柄であり、先端に上糸２００が通る穴が形成されている。この天秤７は、上軸６１と並行の水平軸に基端が軸支され、またクランク機構６２と柄の途中が連結されており、上軸６１の回転によって水平軸周りで先端を上げ下げする。天秤７は、上下動によって糸道の経路長を変更することで上糸２００を糸駒から繰り出し、下降によって上糸２００に余裕を待たせて上糸２００を供給し、更には上がることで上糸２００を引き上げて縫い目を引き締める。

下糸供給体８は、下糸３００に対する任意のタイミングでの張力付与と張力緩和によって、任意のタイミングで下糸３００の繰り出し、任意のタイミングで下糸３００に余裕を持たせて下糸３００を縫い目形成用に供給し、また任意のタイミングで下糸３００を引き下げて縫い目を引き締める。この下糸供給体８は、釜５を横断するレバーであり、ボビンが収容された釜５の上方で水平に延びて架橋されている。下糸供給体８は、図２に示すように、高さ変更可能に設けられている。下糸３００は、下糸供給体８の下方から引っ掛かりながら、下糸供給体８の上方に設置された針板２の開口へ向かう。

そのため、下糸供給体８が下がると、下糸３００が縫い目側から引き下げられる（図２の（ｂ）参照）。また、下糸供給体８が下がると、下糸３００が押し下げられて、釜５から直線的に針板２へ向かう下糸３００の経路長（図２の（ａ）参照）に対して、下糸供給体８によって屈曲させられた下糸３００の経路長（図２の（ｂ）参照）が長くなり、その経路長の差に応じて下糸３００が繰り出される。そして、下糸供給体８が上昇して元に戻ることによって、繰り出された下糸３００に余裕が生じ、経路長の差に応じた下糸３００が縫い目形成のために供給される。

（下糸供給体の構成）
図３は、下糸供給体８の詳細構成を示し、図４は、下糸供給体８の部分拡大を示す。図３及び図４に示すように、下糸供給体８は、レバー両端部に腕部８１が延長されて成り、下糸供給体８の全体としては、上方視コの字状で側方視Ｌ字状を有する。すなわち、下糸供給体８は、釜５を横断するレバーの両端を釜５の外で下方に屈曲させ、両屈曲先端部を更に水平に屈曲させて延ばして成る。

下糸供給体８の腕部８１は、支点となる不動の支持板８２にピン８２ａを介して軸支されている。腕部８１の途中には、上げ下げの力点となるシャフト８３がピン８３ｃを介して連結されている。シャフト８３は、ピン８３ｃの連結部から垂直に降りており、軸に沿って上下動可能に軸受け８４に嵌込されている。この下糸供給体８と支持板８２とシャフト８３は、第３種テコの関係を有し、シャフト８３が軸に沿って上昇及び下降することにより、下糸供給体８は、レバーを上げ下げするように支持板８２のピン８２ａを中心に回動する。

シャフト８３の上下動機構において、シャフト８３には、軸受け８４の下面に固定された圧縮バネ８５が嵌め込まれている。シャフト８３の下部にはフランジ８３ａが延設されており、圧縮バネ８５の一端は、このフランジ８３ａを座面として、シャフト８３と当接している。シャフト８３には、この圧縮バネ８５の延び付勢力によって押下力が常態的に付与される。

但し、シャフト８３はカム機構によって位置が規制されており、カム機構によって下降タイミングと下降可能量が制御される。すなわち、シャフト８３の下部には、軸と直交する方向に延びるピン８３ｂが貫通し、シャフト８３円周面から飛び出している。ピン８３ｂは、カムフォロアとして、ピン８３ｂの直下に存在するカム面８６ａに当接している。そのため、シャフト８３の圧縮バネ８５による下降は、カム面８６ａによって規制されている。

図５は、カム面８６ａの回転角とシャフト８３の高さとの関係を示すグラフである。カム面８６ａは、最高部を０度として、１８０度にかけて連続的な下りの傾斜を有する。換言すると、カム面８６ａは、１８０度を最低部として、０度にかけて連続的な上りの傾斜を有する。すなわち、ピン８３ｂが当接するカム面８６ａの位置に応じて、シャフト８３の下降可能量が変更され、以って下糸供給体８の下がり量が制御される。

図３及び４に戻り、カム面８６ａは、円筒状のカムプーリ８６の上面に形成されている。カムプーリ８６の下部には、周面に歯山が並ぶプーリ部８６ｂが穿設されている。歯山は、カムプーリ８６の円周方向に沿って並ぶ。プーリ部８６ｂには歯付きベルト８７が巻き付いている。また、ミシン１には、ミシンモータ６とは別個にステッピングモータ８８が設けられており、歯付きベルト８７は、ステッピングモータ８８の回転軸とプーリ部８６ｂとを連結している。

ステッピングモータ８８が駆動すると、歯付きベルト８７とプーリ部８６ｂを介してカム面８６ａが回転する。カム面８６ａの回転角に応じて、ピン８３ｂが従動するカム面８６ａの高さが変化し、変化分に応じて圧縮バネ８５がシャフト８３を押し下げる。シャフト８３が下がると、シャフト８３に連結する下糸供給体８も支持板８２のピン８２ａを中心に引き下げられる。また、ステッピングモータ８８が逆転駆動すると、シャフト８３が押し上げられ、下糸供給体８は、支持板８２のピン８２ａを中心に押し上げられる。

この機構により、下糸供給体８は、ステッピングモータ８８の駆動タイミングに合わせて、ミシンモータ６の駆動と連動することなく上げ下げ可能となる。また、下糸供給体８は、ステッピングモータ８８の回転量に応じて下がり量が制御されることとなる。そして、下糸供給体８が下がり過程では、下糸３００に一時的な張力変化が生まれ、下糸３００を縫い目側から引き下げたり、下糸３００をボビンから繰り出したりする。

（下糸供給体の各種制御例）
このようなミシン１による下糸供給体８の制御例を示す。図６は、縦軸を天秤７の上下量と下糸供給体８の上下量とし、横軸を位相とするグラフであり、天秤７の上下量と下糸供給体８の上下量との関係を示している。

図６に示すように、第１の制御例として、天秤７が上死点に達する前に、下糸供給体８を下げ量Ａだけ下げ、下糸供給体８を上げて最上点に戻す。この第１の制御例によれば、布地１００の送りによる下糸３００の供給に加えて、天秤７が上死点に達する前に下糸供給体８の上げ下げによる下糸３００の供給量を追加し、天秤７が上死点に達する際に下糸３００の供給量を増やしておくことができる。

天秤７が上死点に達する際、上糸２００が引き上げられることで、縫い目の引き締めが行われる。ＺＺ縫いでは、この縫い目の引き締めによって布縮が発生する虞がある。第１の制御例によれば、縫い目の引き締めの段階で下糸３００が多めに供給されているので、布縮の虞が低減する。

図７に示すように、第２の制御例として、天秤７が上死点に達する前に、下糸供給体８を下げ量Ｂだけ下げ、下糸供給体８を上げて最上点に戻す。尚、下げ量Ａ≠Ｂである。第２の制御例によれば、例えば布の種類、厚み、柔軟性に応じた布縮し易さに応じて、天秤７が上死点に達する前の下糸の供給量を調整することができる。

図８に示すように、第３の制御例として、天秤７が上死点に達するタイミングで、下糸供給体８を下げる。すなわち、天秤７が上糸２００を引き上げるのと同時に、下糸供給体８が下糸３００を引き下げる。上糸２００と下糸３００の両方が縫い目を引き締めるので、例えば直線縫い等の場合に強固な縫い目を形成できる。

図９に示すように、第４の制御例として、天秤７の１周期の上下動の間に、下糸供給体８を複数回に亘って上げ下げする。１つの縫い目を形成する間に生じる下糸消費の各段階に合わせて、各段階に応じて必要な下糸供給量を提供することができる。

図１０に示すように、第５の制御例として、下糸供給体８を連続的に徐々に下げ、連続的に徐々に上げ、又はその両方を実施する。下糸供給体８を短期で下げるときに生じる下糸３００の引き下げ効果を無効化したり、下糸供給体８を短期で上げることで生じ得る下糸３００のゆるみ解消等が可能となる。

また、図１１に示すように、第６の制御例として、下糸供給体８を上げ下げしない制御態様を採ることもできる。

（下糸供給体の制御構成）
以上の各種制御例は、ステッピングモータ８８をミシンモータ６と連動させることなく駆動可能なため、各種縫製条件に応じて自在に変更することができる。縫製条件は、例えば布地１００の布厚、布地１００の種類、布地１００の送り速度、糸の繊維種類や太さ、本縫いや環縫い等の縫い目の構成、直線縫いやＺＺ縫い等の縫い模様、返し縫いやしつけ縫い等の縫い方、縫い目形式の種類等である。

図１２は、ミシン１が備えるコンピュータ９の機能構成を示すブロック図である。ミシン１は、ＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、下糸供給体８の駆動源となるステッピングモータ８８のモータドライバ９４から構成されるコンピュータ９を備えている。このコンピュータ９には、ミシンモータ６のエンコーダ９５の値、各種センサ９６類の検出結果、及び各種ボタンやつまみ等の操作手段９７による操作結果が入力される。

コンピュータ９は、各種センサ９６類の検出結果や操作結果によって縫製態様を検知し、縫製態様に応じて、下糸供給体８の上がり下がりタイミング、上がり下がりの速度、及び下がり量を組み合わせて制御する。換言すると、下糸供給体８の駆動源であるステッピングモータ８８の駆動タイミング、回転速度及び回転角を制御する。

（効果）
以上のように、このミシン１では、上軸６１及び下軸６３を含む伝達機構に連結することでミシンモータ６に連動動作する天秤７、針棒４及び釜５に対して、当該ミシンモータ６とは別のステッピングモータ８８から駆動力を受ける下糸供給体８を備えるようにした。この下糸供給体８は、ステッピングモータ８８の駆動力を受けて駆動し、ステッピングモータ８８の駆動タイミング及び駆動量に応じて、下糸３００に張力を与える。

これにより、下糸供給体８の駆動タイミング及び駆動量を自在に設定でき、各種縫製条件に対応して下糸３００の供給量及び供給タイミングが制御可能となる。また、下糸供給体８の駆動タイミング及び駆動量を自在に設定できることで、所定のタイミングで下糸３００を縫い目側から引き下げることも可能となる。従って、各種縫製条件に応じた質の高い縫い目を形成することができる。

下糸供給体８は、下糸３００を押し下げるレバーであり、ステッピングモータ８８から駆動力を受けて上げ下げされるようにした。但し、下糸３００に所定のタイミングで所定の張力を与えることができれば、これに限らず、例えば、下糸３００を案内するローラを備えて該ローラの位置を変化させるようにしたり、鉤状の棒材で引っ掛けて引き下げるようにしてもよい。

また、下糸供給体８への伝達機構としては、下糸供給体８と連結されたシャフト８３と、シャフト８３の位置を規制するカムプーリ８６とを備えるようにした。ステッピングモータ８８は、カムプーリ８６を所定タイミングで所定量回転させ、シャフト８３は、ステッピングモータ８８によるカムプーリ８６の規制変化に応じて位置を変位し、連結された下糸供給体８を押し上げ又は引き下げる。但し、下糸供給体８を変位できれば、これに限らず、また下糸３００の供給タイミングのみを可変としたい場合には、例えばボイスコイルモータ等の２値の動きを伝達するようにしてもよい。

下糸供給体８の制御態様としては、縫製条件を検知するコンピュータ９によって、所定の縫製条件に応答して下糸供給体８を作動させ、天秤７が上死点に到達する前に、下糸３００に一時的に張力を与えて下糸３００の供給量を増加させるようにしてもよい。ここでいう所定の縫製条件は、例えばＺＺ縫いである。これにより、布縮を抑制することができる。

また、所定の縫製条件に応答して下糸供給体８作動させ、天秤７が上死点に到達するタイミングで、下糸３００を引き下げるようにしてもよい。ここでいう所定の縫製条件は、例えば直線縫いである。これにより、強固な縫い目を形成することができる。

（他の実施形態）
以上のように本発明の実施形態を説明したが、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。そして、この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ ミシン
２ 針板
３ 針
４ 針棒
５ 釜
６ ミシンモータ
６１ 上軸
６２ クランク機構
６３ 下軸
６４ 歯車機構
６５ プーリ
６６ プーリ
６７ 歯付きベルト
７ 天秤
８ 下糸供給体
８１ 腕部
８２ 支持板
８２ａ ピン
８３ シャフト
８３ａ フランジ
８３ｂ ピン
８３ｃ ピン
８４ 軸受け
８５ 圧縮バネ
８６ カムプーリ
８６ａ カム面
８６ｂ プーリ部
８７ 歯付きベルト
８８ ステッピングモータ
９ コンピュータ
９１ ＣＰＵ
９２ ＲＯＭ
９３ ＲＡＭ
９４ モータドライバ
９５ エンコーダ
９６ センサ
９７ 操作手段
１００ 布地
２００ 上糸
３００ 下糸

Claims (8)

1. 上糸と下糸を交絡させて縫い目を形成するミシンであって、
   第１のモータと、
   前記第１のモータによって回転する上軸と、
   前記上軸と連結し、前記上軸と連動して回転する下軸と、
   前記上軸を介して前記第１のモータから駆動力を受ける天秤と、
   前記上軸を介して前記第１のモータから駆動力を受ける針棒と、
   前記下軸を介して前記第１のモータから駆動力を受ける釜と、
   前記第１のモータとは別の第２のモータと、
   前記第２のモータから駆動力を受けて駆動し、前記第２のモータの駆動タイミング及び駆動量に応じて、前記下糸に対して張力を付与し、張力を緩和させる下糸供給体と、
   を備え、
   前記下糸供給体と前記天秤とは別に制御されること、
   を特徴とするミシン。
2. 前記下糸供給体は、前記下糸に対して張力を付与し、張力を緩和させることで、下糸を供給すること、
   を特徴とする請求項１記載のミシン。
3. 前記下糸供給体は、
   前記下糸を押し下げるレバーであり、前記第２のモータから駆動力を受けて上げ下げされること、
   を特徴とする請求項１又は２記載のミシン。
4. 前記下糸供給体と連結されたシャフトと、
   前記シャフトの位置を規制するカムプーリと、
   を備え、
   前記第２のモータは、前記カムプーリを所定タイミングで所定量回転させ、
   前記シャフトは、前記第２のモータによる前記カムプーリの規制変化に応じて位置を変位し、連結された前記下糸供給体を押し上げ又は引き下げること、
   を特徴とする請求項３記載のミシン。
5. 縫製条件を検知し、検知した縫製条件により前記下糸供給体を制御する制御手段を備え、
   前記下糸供給体は、
   所定の縫製条件に応答して、前記天秤が上死点に到達する前に、前記下糸に一時的に張力を与えて前記下糸の供給量を増加させること、
   を特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のミシン。
6. 前記所定の縫製条件は、ＺＺ縫いであること、
   を特徴とする請求項５記載のミシン。
7. 縫製条件を検知し、検知した縫製条件により前記下糸供給体を制御する制御手段を備え、
   前記下糸供給体は、
   所定の縫製条件に応答して、前記天秤が上死点に到達するタイミングで、前記下糸を引き下げること、
   を特徴とする請求項１、３、又は４記載のミシン。
8. 前記所定の縫製条件は、直線縫いであること、
   を特徴とする請求項７記載のミシン。

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