JP2022071261A - ミシン - Google Patents

Abstract

【課題】縫製のスピードを落とすことなく、針、天秤、釜、及び送り歯の動作タイミングを最適化させることが可能なミシンを提案する。【解決手段】本発明のミシンは、針１０及び天秤１３を駆動させる上軸６と、釜１９及び送り歯２７を駆動させる下軸１５と、上軸６の回転と下軸１５の回転を同期させる上下軸ベルト１７と、アイドラ５６を上下軸ベルト１７に押し込んで張り側ベルト長を変化させるアイドラユニットと、を備え、アイドラユニットは、上軸６又は下軸１５に連結する伝動機構と、アイドラ５６が設けられるとともに伝動機構によって上軸６又は下軸１５と同期して回転する回転体５５を有する回転体機構とを備え、回転体５５の回転に応じてアイドラ５６による上下軸ベルト１７への押し込み量を変化させることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、針及び天秤を駆動させる上軸と釜及び送り歯を駆動させる下軸との動作タイミングを調整することが可能なミシンに関する。

ミシンは、上糸を挿通させた針の上下運動と下糸を収納した釜の回転運動とによって上糸と下糸を絡ませて縫目を形成し、その後、天秤により上糸を引き締めて縫目を完成させるとともに、送り歯により次の縫目形成地点まで布を送って縫製を行う。これら針、天秤、釜、及び送り歯は、上軸又は下軸を介して原動機であるミシンモータに連結していて、ミシンモータを駆動させるとこれらは連動して動作する。またこれらの動作タイミングは、ミシンを組み立てる際に調整されている。

一方、縫い方や縫製する布地の種類によってミシンを構成する要素の最適な動作タイミングは異なるため、これを一義的に決定することは難しい。例えば、針が布送り方向に対して左右に動きながら縫製を行ういわゆるジグザグ縫いでは、針と釜との相対位置が変わるため、それに伴って針と釜が相互に近づくタイミングが変化することになる。また布厚が薄い布を縫う場合においては、布厚が厚い布と比較して天秤の移動に対する布送りのタイミングを早めることで、糸の絞まりに抵抗が加わって柔らかい縫目で縫うことができることが知られているが、そのためには布厚に応じて天秤と送り歯の動作タイミングを調整する必要がある。

ここで、下記の特許文献１では、針を駆動させる上軸と釜を駆動させる下軸とを連動して回転させる歯付きベルトに対してアイドラを移動させるように構成し、針と釜とが最接近するタイミングで歯付きベルトへのアイドラの押し込み量を変えて歯付きベルトの張り側ベルト長を変化させ、これにより上軸に対して下軸を相対的に回転させて上軸と下軸との間で回転角度の差（位相差）を生じさせて、針を左右に移動させた際の針と釜とのタイミングのずれを補正することが提案されている。

また下記の特許文献２では、天秤を駆動させる上軸と送り歯を駆動させる下軸とを連動して回転させる歯付きベルトに対してアイドラを移動させ、これにより布を送る際に歯付きベルトの張り側ベルト長を変化させることによって、天秤の上下運動に対して送り歯による布送りのタイミングを変更することが提案されている。

特開２０１９－１５４５１０号公報 特開２０１６－１５４７７６号公報

ところで、上軸を駆動させると針と天秤は連動して動作し、下軸を駆動させると釜と送り歯は連動して動作する。このため、例えば針と釜が最接近する際のタイミングのずれを補正するために上軸と下軸との間で位相差を生じさせると、天秤と送り歯の動作タイミングにも影響を及ぼすことになる。

天秤と送り歯の動作タイミングへの影響を避ける方法としては、針と釜が最接近したタイミングで上軸又は下軸の位相を変化させ、その後、送り歯によって布を送る前に変化させた位相を元に戻すことが考えられる。ここで特許文献１、２のミシンは、アイドラをステッピングモータで動かすことによって上軸又は下軸の位相を変化させていて、縫製のスピードを落とさずに位相を変化させ且つ変化させた位相を元に戻すには、ステッピングモータを高速で駆動させなければならない。しかし、ステッピングモータの高速駆動は技術的に困難であるため、特許文献１、２のミシンでこのような動作を実現させるには、縫製のスピードを落とさなければならない。

このような問題点に鑑み、本発明は、縫製のスピードを落とすことなく、針、天秤、釜、及び送り歯の動作タイミングを最適化させることが可能であって、これによりジグザグ縫いや厚みの異なる布地への縫製を高速で品質よく行うことができるミシンを提供することを目的とする。

本発明は、針及び天秤を駆動させる上軸と、釜及び送り歯を駆動させる下軸と、前記上軸と前記下軸とを連結し前記上軸の回転と前記下軸の回転を同期させる上下軸ベルトと、前記上下軸ベルトに接触するアイドラを有し前記アイドラを前記上下軸ベルトに押し込んで張り側ベルト長を変化させるアイドラユニットと、を備えるミシンにおいて、前記アイドラユニットは、前記上軸又は前記下軸に連結する伝動機構と、前記アイドラが設けられるとともに前記伝動機構によって前記上軸又は前記下軸と同期して回転する回転体を有する回転体機構とを備え、前記回転体の回転に応じて前記アイドラによる前記上下軸ベルトへの押し込み量を変化させるように構成している。

このようなミシンにおいて、前記押し込み量は、前記針の針孔が針板の下方に位置する際に最大となることが好ましい。

また上記のミシンにおいて、前記押し込み量は、前記送り歯が針板の上方に位置する際に最大となることが好ましい。

そして前記回転体機構の重心は、前記回転体の回転軸上に位置することが好ましい。

そして前記アイドラユニットは、前記上軸又は前記下軸を中心として揺動可能であって、前記回転体を前記上下軸ベルトに対して揺動させる揺動機構を備えることが好ましい。

本発明のミシンは、上軸又は下軸に連結する伝動機構によってアイドラを設けた回転体を上軸又は下軸と同期して回転させることができ、これによって、上軸と下軸とを連結する上下軸ベルトへのアイドラによる押し込み量を変化させることができる。従って、縫製のスピードを落とすことなく、針、天秤、釜、及び送り歯の動作タイミングを最適化させることが可能であり、ジグザグ縫いや厚みの異なる布地への縫製を高速で品質よく行うことができる。

本発明に係るミシンの第一実施形態及び第二実施形態に関する概略図である。 針の位置と上糸のループとの関係について示した説明図である。 図１に示したアイドラユニットの分解斜視図である。 図１に示したミシンのブロック図である。 第一実施形態のミシンに関し、天秤と送り歯の動作タイミングを調整可能とした場合における上軸の位相と、上軸と下軸の位相差との関係を示す図である。 図５に示す場合での上軸の位相と、針、天秤、釜、送り歯の移動量との関係を示す動作線図である。 図５に示す場合でのフローチャートである。 第二実施形態のミシンに関し、針と釜の動作タイミングを調整可能とした場合における上軸の位相と、上軸と下軸の位相差との関係を示す図である。 図８に示す場合での上軸の位相と、針、天秤、釜、送り歯の移動量との関係を示す動作線図である。 図８に示す場合でのフローチャートである。 本発明に係るミシンの他の実施形態に関する分解斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係るミシンを具現化した第一実施形態のミシン１Ａと第二実施形態のミシン１Ｂについて説明する。ミシン１Ａと１Ｂは、後述するように上軸６と回転体５５との位置関係は相違する一方、基本的な構成は共通している。以下の説明においては、ミシン１Ａと１Ｂの基本的構成について図１～図４を参照しながら説明し、また図５～図７を参照しながらミシン１Ａについて説明し、図８～図１０を参照しながらミシン１Ｂについて説明する。また以下の説明においては、便宜上、図面に示した右、左、前、後、上、下の向きで説明する。

本実施形態のミシン１Ａ、１Ｂは、上糸と下糸を絡ませることで縫目を形成する本縫いミシンである。ミシン１Ａ、１Ｂは、図１に示すようにミシンモータ２を備えていて、ミシンモータ２の回転駆動力は、下側モータプーリ３、上側モータプーリ４、及びモータベルト５によって上軸６に伝達される。上軸６にはクランク機構７が設けられていて、上軸６の回転運動はクランク機構７によって直線運動に変換され、針棒８を上下方向に駆動させる。ミシン１Ａ、１Ｂの基部（ミシンアームやミシンアームに対して不動のカバー等）には、この基部に対して揺動可能に支持される針棒支持体９が設けられていて、針棒８は、針棒支持体９に対して上下方向に移動可能に支持される。針棒８の下端には、針１０が装着される。針１０の先端には、上糸を挿通させる針孔が設けられている。また針棒支持体９は、針棒揺動リンク１１を介して針棒揺動モータ１２につながっている。針棒揺動モータ１２を駆動させることによって、針棒８を布送り方向（前後方向）に対して直角方向（左右方向）に揺動させることができるため、ジグザグ縫いや模様縫いと称される縫製を行うことができる。

上述したクランク機構７は、上糸の引き締めを行う天秤１３にも係合されており、上軸６の回転に伴って天秤１３が上下方向に移動する。

また上軸６には、上軸プーリ１４が設けられていて、上軸６の下方において上軸６と平行に配置される下軸１５には、下軸プーリ１６が設けられている。上軸プーリ１４と下軸プーリ１６には、上下軸ベルト１７が巻き回されていて、上軸６が回転すると、それに連動して下軸１５も回転する。

下軸１５にはギヤ機構１８が設けられている。下軸１５の回転運動は、ギヤ機構１８を介して釜１９に伝達され、釜１９は図示した矢印の向きに回転する。釜１９は、下糸を収納した不図示のボビンを収納するものである。また釜１９は、フック状になる剣先２０を備えている。

釜１９の上方には、図１において仮想線で示した針板２１が設けられている。針板２１の上方には、押さえ２２が設けられている。押さえ２２は、押さえ棒２３の下方先端に設けられていて、押さえ棒２３は、押さえ棒支持体２４によって上下方向に移動可能に支持される。また押さえ棒２３は、押さえばね２５によって下方に向けて付勢される。なお、縫製される布は、針板２１の上に置かれた状態で針板２１と押さえ２２で挟持される。また本実施形態のミシン１Ａ、１Ｂは、押さえ棒支持体２４の高さを検知することによって針板２１と押さえ２２で挟持される布厚を検出することが可能な布厚センサ２６を備えている。

ここで図２を参照しながら、針１０の針孔に挿通させた上糸と釜１９に収納した下糸とを絡ませる方法について詳細に説明する。図２（ａ）は、針板２１の上に２枚の布Ｃを置いた状態で針１０を下降させ、針１０が布Ｃを貫通して最下点（下死点）に達した状態を示している。なお便宜上、図２（ａ）では上糸は省略している。図２（ａ）の状態から針１０が上昇し始めても、上糸Ｔは、布Ｃとの抵抗によって布に貫通した部分で留まっている。このため、図２（ｃ）、図２（ｄ）に示したように、針１０が最下点からδ２～δ３まで上昇すると、上糸Ｔの一部は輪状になる（ループが形成される）。一方、釜１９は図１に示した矢印の向きに回転している。従って、上糸にループが形成されるタイミングで剣先２０をループにくぐらせて上糸を捕捉して牽引し、更に釜１９に収納したボビンの下糸に上糸をくぐらせてこれを開放することで、上糸と下糸が絡んで縫目を形成することができる。なお、剣先２０で捕捉可能なループのサイズは限られている。このため、図２（ｂ）に示すように針１０の上昇量が小さい（δ１＜δ２）とループは形成されず、図２（ｅ）に示すように針１０の上昇量が大きい（δ３＜δ４）とループが潰れてしまうため、針１０の上昇量がδ２～δ３になるタイミングで剣先２０が最接近するように、ミシン１Ａ、１Ｂの構成要素の駆動タイミングを設定する。

図１に示すように針板２１の下方には、布を前進させるための送り歯２７が設けられている。送り歯２７は、下軸１５に設けた上下カム２８と前後カム２９によって駆動され、楕円状の軌跡で動作する。なお針板２１は、送り歯２７に対応する位置に不図示の貫通穴を備えていて、送り歯２７は、楕円状の軌跡で動作することによって、針板２１から上方に向けて突出して前進する状態と針板２１の下方に埋没して後退する状態を繰り返す。なお、送り歯２７は、針板２１の上に置かれた布に針１０が刺さって縫目を形成している間は針板２１に対して埋没していて、針１０が布から引き抜かれている間に針板２１から突出して布を前進させる。すなわち送り歯２７によって、縫製される布は間欠的に前進する。

ここで、図１に示した天秤１３は、針１０が縫目を形成する際は下方に移動して縫目形成に必要な上糸を供給し、縫目形成の後半においては上昇して上糸を引き締めるように動作する。

このようにして針１０、釜１９、天秤１３、送り歯２７を適切なタイミングで動作させることにより、布に対して連続した縫目を形成することができる。

本実施形態のミシン１Ａ、１Ｂは、このような構成要素に加えて、図１、図３に示すアイドラユニット５０を備えている。本実施形態のアイドラユニット５０は、台板５１、上側同期駆動プーリ５２、下側同期駆動プーリ５３、同期駆動ベルト５４、回転体５５、アイドラ５６、変更量切替モータ５７、変更量切替カム５８、押付ばね５９（図３では不図示）を備えている。なお、上側同期駆動プーリ５２、下側同期駆動プーリ５３、及び同期駆動ベルト５４は、本明細書における「伝動機構」に相当し、回転体５５、及びアイドラ５６は、本明細書における「回転体機構」に相当し、台板５１、変更量切替モータ５７、変更量切替カム５８、及び押付ばね５９は、本明細書における「揺動機構」に相当する。

台板５１は、図３に示すように本実施形態では板状の素材を略Ｓ字状に折り曲げた形態をなすものである。図示したように台板５１には、上軸６に挿通される２つの穴５１ａが対向するように設けられていて、これにより台板５１は上軸６に対して揺動可能に支持される。また台板５１には、対向する２つの穴５１ｂも設けられていて、穴５１ｂには後述する回転体５５の軸部５５ｂが挿通され、回転体５５は台板５１に回転可能に支持される。また台板５１には、円柱状の接触子５１ｃが留めねじ５１ｄによって固定されている。

上側同期駆動プーリ５２は、上軸６に取り付けられていて、上軸６とともに回転する。上側同期駆動プーリ５２の回転運動は、同期駆動ベルト５４によって下側同期駆動プーリ５３に伝達される。なお図３においては、便宜上、上軸６が台板５１から分離した状態で上軸６に上側同期駆動プーリ５２を取り付けて示しているが、上側同期駆動プーリ５２は、台板５１における対向する２つの穴５１ａの間に位置した状態（上側同期駆動プーリ５２に同期駆動ベルト５４が巻き回された状態）で上軸６に取り付けられる。

回転体５５は、本実施形態では図３に示すように、円板部５５ａと、円板部５５ａの一面側において円板部５５ａの中心軸上に設けられた円柱状の軸部５５ｂと、円板部５５ａの他面側において軸部５５ｂの中心軸に対して対称に設けられた円柱状となる２本のシャフト部５５ｃと、シャフト部５５ｃの先端部に固定されるＥリング５５ｄとを備えている。軸部５５ｂには、これを台板５１の穴５１ｂに挿通した状態で下側同期駆動プーリ５３が取り付けられる。これにより、上軸６が回転すると回転体５５も同期して回転する。またシャフト部５５ｃには、円筒状をなすアイドラ５６が挿通された後、Ｅリング５５ｄが取り付けられる。これによりアイドラ５６は、シャフト部５５ｃに対して回転可能に支持される。アイドラ５６は、上下軸ベルト１７の張り側に対してこれに対向する位置に設けられている（図１参照）。

変更量切替モータ５７は、ミシン１Ａ、１Ｂの基部（ミシンアームやミシンアームに対して不動のカバー等）に取り付けられ、後述する制御装置６２の信号に基づき変更量切替カム５８を回転させる。変更量切替カム５８は、外周面（カム面）が、台板５１の接触子５１ｃに当接する。また台板５１は、図１に示す押付ばね５９によって、接触子５１ｃが変更量切替カム５８に押し付けられる向きに付勢されている。変更量切替カム５８のカム面は、変更量切替モータ５７に取り付けられているカム回転中心からの距離が徐々に変わるように設定されているため、変更量切替モータ５７を回転させて接触子５１ｃに対する変更量切替カム５８の角度が変わると、それに応じて上軸６を中心に揺動する台板５１の角度が変更される。

このように構成されるアイドラユニット５０では、上軸６が回転すると回転体５５がそれに同期して回転し、回転体５５に取り付けられているアイドラ５６と上下軸ベルト１７との距離が変化する。変更量切替カム５８の回転角度にもよるが、上軸６が回転することによって、例えば上下軸ベルト１７から離間していたアイドラ５６が接触し、更に上下軸ベルト１７を押し込み、再び上下軸ベルト１７から離間するという動作が繰り返される。本実施形態ではアイドラ５６は２つ設けられているため、アイドラ５６による上記の動作は、回転体５５が１回転する間に２回行われる。なお、本実施形態における上側同期駆動プーリ５２と下側同期駆動プーリ５３の直径比（歯数比）は１：２に設定している。従って、上軸６が１回転することで行われる１回の縫目形成中に、アイドラ５６による上下軸ベルト１７への接触、押し込み、離間の動作は、上軸６の回転に同期した状態で１サイクル実施される。

図１に示すように本実施形態のミシン１Ａ、１Ｂは、上下軸ベルト１７を基準とした場合に上軸６が駆動側で下軸１５が従動側である。このため、アイドラ５６によって上下軸ベルト１７の張り側を押し込むと、張り側ベルト長が変化して、上軸６に対する下軸１５の位相が進むことになる。上述したように、上軸６は針１０と天秤１３を動作させ、下軸１５は釜１９と送り歯２７を動作させる。従って、上軸６が１回転する際の１回の縫目形成中に、針１０と天秤１３の動作に対して釜１９と送り歯２７の動作を、当初設定したタイミングから釜１９と送り歯２７の動作が早まるタイミングへずらし、再び当初のタイミングへ戻すことが可能となる。また、上軸６と回転体５５は同期して回転するため、このタイミングの変更は高速で実現される。

またアイドラユニット５０では、変更量切替モータ５７の回転角度を変更することによって、上軸６を中心に揺動する台板５１の角度を変更することができる。すなわち、アイドラ５６によって上下軸ベルト１７を押し込む際の押し込み最大量を変更することができるため、上軸６に対する下軸１５の位相差の最大量を変更することが可能である。従って、変更量切替モータ５７の回転角度に応じて、上述した針１０と天秤１３の動作タイミングに対する釜１９と送り歯２７の動作タイミングのずらし量を変更することができる。

上記のように上下軸ベルト１７に対するアイドラ５６の押し込みや離反が行われると、上下軸ベルト１７のテンションが変動することになる。このため本実施形態のミシン１Ａ、１Ｂは、図１に示すように、テンションばね６０と、テンションばね６０によって付勢されて上下軸ベルト１７の緩み側に押し当てられるテンションアイドラ６１を備えている。上下軸ベルト１７のテンションが変化した場合は、テンションばね６０の変位量がテンションの変化に応じて変わるため、上下軸ベルト１７のテンションの変動を吸収することができる。

また本実施形態のミシン１Ａ、１Ｂにおける電気的な接続は、図４のブロック図に示すように構成されている。ここで制御装置６２は、ミシン１Ａ、１Ｂの各種の動作を制御するものであって、上述したミシンモータ２、針棒揺動モータ１２、布厚センサ２６、変更量切替モータ５７の他、作業者からの操作を受け付ける操作装置６３、複雑な模様縫い等を行うための模様データを記憶する模様データ記憶装置６４、及び閾値記憶装置６５と電気的に接続されている。なお、閾値記憶装置６５の詳細な説明については後述する。

以上の構成になるミシン１Ａ、１Ｂによれば、例えば厚みが異なる布を縫製する際に布の厚みに応じて天秤１３と送り歯２７の動作タイミングを変更する場合でも、針１０と釜１９が最接近するタイミングへの影響は避けることができる。また、例えばジグザグ縫いのように針１０を布送り方向に対して直角方向に揺動させる場合において、針１０の左右位置に応じて釜１９を最接近させるタイミングを調整しつつ、天秤１３と送り歯２７の動作には影響が及ばないようにすることができる。以下、これらの点について詳細に説明する。

まず、第一実施形態のミシン１Ａを用いて厚みが異なる布を縫製する場合について、図５～図７を参照しながら説明する。ここで図５の上図は、変更量切替モータ５７（図３参照）で変更量切替カム５８の回転角度を変えると、それに応じて上下軸ベルト１７に対するアイドラ５６の押し込み最大量が変わることを示している。なお、図５に示した押付ばね５９は、図示の都合上、引張ばねとして示していて、図１の押付ばね５９（圧縮ばね）とは相違しているが、押付ばね５９は台板５１が変更量切替カム５８に押し付けられるものであればよく、ばねの種類は問わない。また図５の下図は、上軸６を１回転させた際、これに同期して回転する回転体５５によって上下軸ベルト１７に対するアイドラ５６の押し込み量が周期的に変化し、それに伴い、上軸６に対する下軸１５の位相差が周期的に変化することを示している。なお図５の下図は、上軸６の位相を横軸にとり、上軸６と下軸１５との位相差を縦軸にとった場合での位相差の周期的な変化を示している。また厚みが異なる布を縫製する場合において、上軸６と回転体５５との位置関係は、図５の下図に示したように、上軸６の位相が約４０°である場合に２つのアイドラ５６が上下に（上下軸ベルト１７に対して平行に）並び、上軸６の位相が約２２０°である場合に２つのアイドラ５６が左右に（上下軸ベルト１７に対して直角に）並ぶように設定されている。また、上述したように本実施形態における上側同期駆動プーリ５２と下側同期駆動プーリ５３の直径比（歯数比）は１：２であるため、上軸６が１回転（３６０°回転）する際に回転体５５は半回転（１８０°回転）する。

図５の上図に示すように、カム位置αは、変更量切替カム５８のカム回転中心から接触子５１ｃに接触するまでの距離が最も長くなる状態であって、上下軸ベルト１７に対するアイドラ５６の押し込み最大量が最も大きくなる状態である。またカム位置αで上軸６が回転すると、これに同期して回転体５５が回転するため、上下軸ベルト１７はアイドラ５６によって周期的に押し込まれる。このため、図５の下図に示すように、上軸６と下軸１５との位相差も周期的に変化する。本実施形態では、上軸６の位相が約４０°である場合に上軸６と下軸１５との位相差は最小（位相差は０）になり、上軸６の位相が約２２０°である場合に上軸６と下軸１５との位相差は最大になる。

一方、図５の上図におけるカム位置βに示したように、カム位置αから変更量切替カム５８の回転角度を変えていくと、上下軸ベルト１７に対するアイドラ５６の押し込み最大量は次第に減少する。このため、図５の下図に示したように、カム位置βで上軸６が回転すると、上軸６と下軸１５との位相差は、カム位置αと同様に周期的に変化するものの、位相差の最大値はカム位置αに比して小さくなる。なお、カム位置γまで変更量切替カム５８の回転角度を変えた場合のアイドラ５６は、回転体５５が回転しても上下軸ベルト１７に接触しない位置にある。このためカム位置γにおいては、図５の下図に示したように、上軸６が回転しても上軸６と下軸１５との位相差は０のままである。

ここで図６は、上軸６の位相とミシン１Ａの各要素（針１０、天秤１３、釜１９、送り歯２７）の移動量との関係を示した動作線図（モーションダイヤグラム）である。図６においては、カム位置αでミシン１Ａを動作させた場合とカム位置γでミシン１Ａを動作させた場合を重ねて示している。図６に示した針１０の動作線図は、針１０の先端部における上下方向の移動量を示していて、上軸６の位相が約８０°～２８０°の範囲で針１０の先端部は針板２１の上面よりも上方に位置している。また天秤１３の動作線図は、天秤１３に上糸を挿通させる穴の上下方向の移動量を示している。そして釜１９の動作線図は、剣先２０の左右移動量を示していて、細線で示した部分はカム位置αでの移動量を示し、太線で示した部分はカム位置γでの移動量を示している。また送り歯２７は、上下方向の移動量を示す動作線図と前後方向の移動量を示す動作線図を分けて示していて、細線で示した部分はカム位置αでの移動量を示し、太線で示した部分はカム位置γでの移動量を示している。また送り歯２７は、図５の下図及び図６上の二点鎖線で示されているように、上軸６の位相が約１４０°～２８０°の範囲で針板２１の上面よりも突出している。なお、針１０と剣先２０は、図５の下図及び図６上の一点鎖線で示すように上軸６の位相が約４０°で交差（最接近）し、前述したように、この位相で剣先２０が上糸のループを補足する。

上述したようにカム位置γでは、回転体５５が回転してもアイドラ５６は上下軸ベルト１７に接触せず、上軸６と下軸１５との位相差は０である。これに対してカム位置αでは、回転体５５の回転に伴って上下軸ベルト１７へのアイドラ５６の押し込み量が周期的に変化するため、上軸６と下軸１５との位相差も周期的に変化する。ここで、図６の釜１９における上下軸ベルト１７が押し込まれていないカム位置γでの動作線図（太線）に基づいて説明する。仮に上下軸ベルト１７へのアイドラ５６の押し込み量が変化せずに一定であって、上軸６と下軸１５との位相差も一定であれば、その際の動作線図は、釜１９の動作線図である太線が押し込み量に応じた分全体的に図の左へ移動した曲線として表される。一方、本実施形態では押し込み量、つまり上軸６と下軸１５との位相差が周期的に変化しているため、図６の釜１９におけるカム位置αの動作線図（細線）のように、動作線図（太線）と一部が異なり、太線に対して重なる部分とずれる部分が生じる。すなわち図６において、釜１９の細線が太線に対して重なる部分においては、カム位置αにした状態でも、釜１９を上軸６と下軸１５との位相差が０の場合と同じタイミングで動作させることができ、また細線が太線に対してずれる部分においては、釜１９を、上軸６と下軸１５との位相差が０の場合とは異なるタイミングで動作させることができるといえる。

ここで図６において、送り歯２７の上下方向の移動量を示す動作線図を参照すると、送り歯２７が針板２１から突出する上軸６の位相が約１４０°～２８０°の範囲、すなわち送り歯２７による布送りが有効である範囲では、送り歯２７の前後方向の移動量を示す動作線図は、カム位置αの方がカム位置γよりも、上軸６の位相で約１０°早い状態にある。一方、その他の範囲、特に針１０と剣先２０が交差する上軸６の位相が約４０°では、両者の動作線図は重なっている。従ってカム位置αの状態に設定して上下軸ベルト１７へのアイドラ５６の押し込み量が周期的に変化するようにすれば、送り歯２７による布送りが有効である範囲においてのみ、天秤１３に対して送り歯２７の動作タイミングを早めることができる。従って、布厚が薄い布を縫う場合においては、カム位置αの状態にして天秤１３に対する送り歯２７の動作タイミングを早めることで、柔らかい縫目で縫うことができる。

なお、図５の下図に示すように、カム位置βにおける上下軸ベルト１７へのアイドラ５６の押し込み量は、カム位置αと同様に周期的に変化する一方、押し込み最大量はカム位置αよりも小さくなる。すなわち、カム位置βにおいても、送り歯２７による布送りが有効である範囲においてのみ、送り歯２７の動作タイミングを天秤１３の動作タイミングよりも早めることが可能であるが、早められる動作タイミングはカム位置αよりも小さくなる。従って、変更量切替モータ５７で変更量切替カム５８の回転角度を変更することによって、天秤１３に対する送り歯２７の動作タイミングを、布厚に応じて最適化することができる。

図７は、厚みが異なる布を縫製する場合におけるミシン１Ａのフローチャートである。本実施形態においては、布厚の閾値を２つ（ｔ１とｔ２、ｔ１＜ｔ２）設定し、図４に示す閾値記憶装置６５に閾値ｔ１、ｔ２を記憶させておく。そして作業者が操作装置６３からスタート操作を実行すると（図７のＳ１）、縫製開始時に押さえ２２で挟持している布の布厚ｈを布厚センサ２６で検出し（図７のＳ２）、布厚ｈが閾値ｔ１以下であるか判断する（図７のＳ３）。そして布厚ｈが閾値ｔ１以下であれば、制御装置６２からの指令に基づいて変更量切替モータ５７を回転させ、変更量切替カム５８をカム位置αへ変位させる（図７のＳ４）。上述したように、カム位置αの状態においては、天秤１３に対して送り歯２７の動作タイミングを最大限早めることができる。従って、ミシンモータ２が駆動して縫製が実施されると（図７のＳ５）、上述したように薄い布であっても柔らかい縫目で縫うことができる。その後は作業者が操作装置６３からストップ操作を実行する（又は模様データ記憶装置６４に記憶させたデータに基づく縫製が終了する）ことによって（図７のＳ６）、ミシンモータ２が停止する（図７のＳ７）。なお、布厚ｈが閾値ｔ１よりも大きい場合は、布厚ｈが閾値ｔ２以下であるか判断する（図７のＳ８）。そして布厚ｈが閾値ｔ２以下であれば、変更量切替モータ５７を回転させ変更量切替カム５８をカム位置βへ変位させて（図７のＳ９）、引き続きＳ５からのステップを実行し、布厚ｈが閾値ｔ２より大きければ、変更量切替モータ５７を回転させ変更量切替カム５８をカム位置γへ変位させて（図７のＳ１０）、引き続きＳ５からのステップを実行する。従って、厚い布であっても、天秤１３によって上糸を引き締めて最適な縫目で縫製することができる。

次に、針１０と剣先２０との動作タイミングを調整可能とした、本発明に係るミシンの第二実施形態であるミシン１Ｂについて図８～図１０を参照しながら説明する。第二実施形態のミシン１Ｂは、図１、図３及び図４に示すような構成要素としては第一実施形態のミシン１Ａと同一である。一方、ミシン１Ｂは、上軸６と回転体５５との位置関係が第一実施形態のミシン１Ａとは異なっており、図８の下図に示すように、上軸６の位相が約４０°である場合に２つのアイドラ５６が左右に（上下軸ベルト１７に対して直角に）並び、上軸６の位相が約２２０°である場合に２つのアイドラ５６が上下に（上下軸ベルト１７に対して平行に）並ぶように設定されている。なおここで図８の上図は、図５の上図と同様に、変更量切替モータ５７（図３参照）で変更量切替カム５８の回転角度を変えると、それに応じて上下軸ベルト１７に対するアイドラ５６の押し込み最大量が変わることを示している。また図８の下図も、図５の下図と同様に、上軸６を１回転させた際に上下軸ベルト１７に対するアイドラ５６の押し込み量が上軸６に同期して周期的に変化し、それに伴って上軸６に対する下軸１５の位相差が周期的に変化することを示している。

そして図９は、第二実施形態におけるミシン１Ｂの上軸６と各要素（針１０、天秤１３、釜１９、送り歯２７）の移動量との関係を、図６と同様の状態で示した動作線図（モーションダイヤグラム）である。

図９において一点鎖線で示す、針１０と剣先２０が交差（最接近）する上軸６の位相が約４０°では、釜１９の動作線図は、カム位置αの方がカム位置γよりも、上軸６の位相で約１０°早い状態にある。一方、その他の範囲（例えば二点鎖線で示す送り歯２７が針板２１から突出して布送りが有効である上軸６の位相が約１４０°～２８０°の範囲）では、両者の動作線図は重なっている。従ってカム位置αの状態に設定して上下軸ベルト１７へのアイドラ５６の押し込み量が周期的に変化するようにすれば、針１０と剣先２０が交差する状態においてのみ、針１０に対する剣先２０の動作タイミングを変更する（早める）ことができる。

なお、図８の下図に示すように、カム位置βにおける上下軸ベルト１７へのアイドラ５６の押し込み量は、カム位置αと同様に周期的に変化する一方、押し込み最大量はカム位置αよりも小さくなる。すなわち、カム位置βにおいても、針１０と剣先２０が交差する状態においてのみ、針１０に対して剣先２０の動作タイミングを早めることが可能であるが、早められる動作タイミングはカム位置αよりも小さくなる。図１に示すように本実施形態の釜１９は、平面視において反時計回りに回転しているため、針１０が布を貫通する位置（針落ち位置）が右側に移動する場合には、針１０が左右に傾かずに針落ちする状態に対して釜１９の動作タイミングを遅くし、針１０が針落ち位置する位置が左側に移動する場合には釜１９の動作タイミングを早くすることによって、針１０と剣先２０を一律に交差させることができる。従って、針１０が針落ちする位置が最も右側になる場合にカム位置γの状態で針１０と剣先２０が交差するように設定すれば、変更量切替モータ５７で変更量切替カム５８の回転角度を変更することによって、針１０に対する剣先２０の動作タイミングを次第に早めることができるため、針１０を左右に移動させても、針１０に対して剣先２０を一律に交差させることができる。

図１０は、第二実施形態のミシン１Ｂにおいて、針１０を布送り方向に対して直角方向に揺動させて縫製する場合のフローチャートである。本実施形態においては、針１０が針落ちする位置（釜１９に対する針１０の左右位置）の閾値を２つ（ｔ３とｔ４）設定し、図４に示す閾値記憶装置６５に閾値ｔ３、ｔ４を記憶させておく。そして作業者が操作装置６３からスタート操作を実行すると（図１０のＳ２１）、針１０が次の縫目を形成するために布に針落ちする位置ｐを、模様データ記憶装置６４に記憶させた模様データから取得し（図１０のＳ２２）、針落ち位置ｐが閾値ｔ３以下であるか（針落ち位置ｐが閾値ｔ３よりも左側か）判断する（図１０のＳ２３）。そして針落ちする位置ｐが閾値ｔ３以下であれば、制御装置６２からの指令に基づいて変更量切替モータ５７を回転させて、変更量切替カム５８をカム位置αへ変位させ（図１０のＳ２４）、また制御装置６２からの指令に基づいて針棒揺動モータ１２を駆動させて、針１０を針落ちする位置ｐに移動させる（図１０のＳ２５）。従って、ミシンモータ２を一針分駆動させると（図１０のＳ２６）、針１０を左側に移動させても、針１０が形成する上糸のループに剣先２０をくぐらせてこれを確実に捕捉することが可能であるため、不具合なく縫目を形成することができる。その後は、模様データ記憶装置６４に記憶させた模様データに基づく縫製が終了したか（ストップ操作となったか）が判断され（図１０のＳ２７）、ストップ操作であればミシンモータ２が停止し（図１０のＳ２８）、ストップ操作でなければ次の縫目形成を実行する。なお、布針落ちする位置ｐが閾値ｔ３よりも大きい場合は、針落ちする位置ｐが閾値ｔ４以下であるか判断する（図１０のＳ２９）。そして針落ちする位置ｐが閾値ｔ４以下であれば、変更量切替モータ５７を回転させ変更量切替カム５８をカム位置βへ変位させて（図１０のＳ３０）、引き続きＳ２５からのステップを実行し、針落ちする位置ｐが閾値ｔ４より大きければ、変更量切替モータ５７を回転させ変更量切替カム５８をカム位置γへ変位させて（図１０のＳ３１）、引き続きＳ２５からのステップを実行する。従って、針１０を左右に移動させても、針１０に対して剣先２０を一律に交差させることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、上記の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。また、上記の実施形態における効果は、本発明から生じる効果を例示したに過ぎず、本発明による効果が上記の効果に限定されることを意味するものではない。

例えば、第一実施形態のミシン１Ａにおいて厚みが異なる布を縫製する場合（図５～図７参照）、布厚を布厚センサ２６で検出し、それに基づいて変更量切替モータ５７で変更量切替カム５８の回転角度を変更し、上下軸ベルト１７に対するアイドラ５６の押し込み最大量を調整したが、図１１に示すように構成して、作業者が手動で調整できるようにしてもよい。図１１に示すミシン１Ｃにおいては、変更量切替カム５８に手動ダイヤル７０を設けていて、作業者が布厚に応じて手動ダイヤル７０を回転させることにより、変更量切替カム５８の回転角度を変更するように構成している。この場合も、布厚に応じて天秤１３に対する送り歯２７の動作タイミングを調整することができる。なお、ミシン１Ｃにおいて、台板５１、手動ダイヤル７０、変更量切替カム５８、及び押付ばね５９が、本明細書における「揺動機構」に相当する。

また上述したアイドラユニット５０は、上軸６に取り付けた上側同期駆動プーリ５２によって駆動していたが、上側同期駆動プーリ５２に相当するものを下軸１５に取り付けて、下軸１５によって駆動させてもよい。

そして、上述した厚みが異なる布を縫製する場合において、図５、図６に示した例では、送り歯２７が針板２１から上方に向けて最も突出する付近（上軸６の位相が約２２０°）で、上下軸ベルト１７に対するアイドラ５６の押し込み量が最大になるように設定したが、送り歯２７による布送りが有効である範囲において、天秤１３に対する送り歯２７の動作タイミングを早めることができればよく、送り歯２７が針板２１の上方に位置する際に押し込み量が最大となるように設定してもよい。

また、第二実施形態のミシン１Ｂにおいて上述した針１０を布送り方向に対して直角方向に揺動させる場合において、図８、図９に示した例では、針１０が上昇しはじめる付近（上軸６の位相が約４０°）で、上下軸ベルト１７に対するアイドラ５６の押し込み量が最大になるように設定したが、針１０の針孔に挿通させた上糸を剣先２０で捕捉できればよく、針１０の針孔が針板２１の下方に位置する際に押し込み量が最大となるように設定してもよい。

上述した回転体５５とアイドラ５６で構成される回転体機構は、回転体５５の重心は軸部５５ｂの回転軸（中心軸）上にあり、２つのアイドラ５６は、軸部５５ｂの中心軸に対して対称となる位置に設けられている。すなわち、回転体機構の重心は軸部５５ｂの回転軸上にあるため、回転体５５が回転した際の振動や騒音を抑えることができる。また本実施形態では、２つのアイドラ５６を設けることによって、上軸６が１回転する際に回転体５５を半回転するように設定して、回転体５５の回転数を減らしているため、振動や騒音をより抑えることができる。なお、アイドラ５６は３つ以上でもよいが、この場合も回転体機構の重心は軸部５５ｂの回転軸上にあることが好ましい。またアイドラ５６は１つでもよいが、この場合は例えば回転体５５にバランサーを設けて回転体機構の重心を回転軸上に位置させることが好ましい。

また、図２で説明したように、剣先２０が上糸のループを補足し確実に縫目を形成させるには、針１０が下死点よりδ２からδ３上昇する範囲のいずれかのタイミングで剣先２０が最接近できれば良い。したがって、第二実施形態のミシン１Ｂにおいてアイドラ５６の働きにより、針１０を左右に移動させても、針１０に対して剣先２０を一律に交差させることができる、と記載したが、針１０に対して剣先２０が最接近するタイミングが厳密に一律でなくともこのδ２からδ３の範囲に収まるように調節できれば良い。

また本実施形態では、台板５１等で構成される揺動機構によって、図５、図８に示したように上下軸ベルト１７に対するアイドラ５６の押し込み最大量を変更することが可能であったが、例えば構成の簡素化を優先することを目的として揺動機構を廃止してもよい。

１Ａ、１Ｂ：ミシン
６：上軸
１０：針
１３：天秤
１５：下軸
１７：上下軸ベルト
１９：釜
２１：針板
２７：送り歯
５０：アイドラユニット
５５：回転体
５６：アイドラ

Claims (5)

1. 針及び天秤を駆動させる上軸と、釜及び送り歯を駆動させる下軸と、前記上軸と前記下軸とを連結し前記上軸の回転と前記下軸の回転を同期させる上下軸ベルトと、前記上下軸ベルトに接触するアイドラを有し前記アイドラを前記上下軸ベルトに押し込んで張り側ベルト長を変化させるアイドラユニットと、を備えるミシンにおいて、
   前記アイドラユニットは、
   前記上軸又は前記下軸に連結する伝動機構と、
   前記アイドラが設けられるとともに前記伝動機構によって前記上軸又は前記下軸と同期して回転する回転体を有する回転体機構とを備え、
   前記回転体の回転に応じて前記アイドラによる前記上下軸ベルトへの押し込み量を変化させるミシン。
2. 前記押し込み量は、前記針の針孔が針板の下方に位置する際に最大となる請求項１に記載のミシン。
3. 前記押し込み量は、前記送り歯が針板の上方に位置する際に最大となる請求項１に記載のミシン。
4. 前記回転体機構の重心は、前記回転体の回転軸上に位置する請求項１～３の何れか一項に記載のミシン。
5. 前記アイドラユニットは、前記上軸又は前記下軸を中心として揺動可能であって、前記回転体を前記上下軸ベルトに対して揺動させる揺動機構を備える請求項１～４の何れか一項に記載のミシン。

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