JP4276506B2 - 針送りミシン - Google Patents

Description

本発明は、所定方向に沿って針送りが可能なミシンに関する。

従来の針送りミシンは、上軸の回転駆動力を上下方向の駆動力に変換して針棒に付与するクランク機構と、針棒を上下動可能に支持する針振りアームと、下軸の回転駆動力を往復揺動力に変換して針振りアームに付与する揺動機構とを備えていた（例えば特許文献１参照）。
そして、針振りアームはその上端部を支点として揺動可能にミシンフレームに支持され、針棒に上下動を行う際に、針振りアームを揺動させることで針振りの縫製を実現していた。
特開平１１−１０４３８３号公報

しかしながら、上記従来の針送りミシンにあっては、図５に示すように、針棒１０１が揺動を行う針振りアーム１０２に支持されているため、針送りを行う際には、針振りアーム１０２の上端部を支点に針棒が揺動を行う。このため、図６（Ａ）に示すように、針送りが行われると、縫い針１０３が布地に対して斜めに突き通されるという問題があった。
さらに、針棒１０１が揺動を行うことから、縫い針１０３が布地に突き通されてから抜けるまでの間に布地に対する縫い針１０３の角度が変動し、図６（Ｂ）に示すように、縫い針１０３が布地に貫通して形成される穴Ｈが広がってしまうという問題があった。
本発明は、針送り時において縫い針１０３の角度変動を抑制することをその目的とする。

請求項１記載の発明は、下端部で縫い針を保持する針棒を上下動可能に支持する針棒支持体と、針棒に上下動駆動力を付与する上下動機構と、針棒支持体を針棒の上下動方向と直交する方向に沿って移動させる針送り機構とを備えている。
そして、針送り機構は、同じ角度変化で揺動する二つの揺動アームを備えると共に、当該各揺動アームにより前記針棒支持体を上下二箇所で支持することで平行四節リンク機構を構成し、一方の前記揺動アームは、前記針棒支持体に対して上下に移動可能な角駒を介して支持している。
上記構成では、針棒が上下動機構により上下動されて縫製が行われる。そして、針棒の上下動に対して所定のタイミングで、針送り機構が針棒支持体を介して針棒をその上下動と直交する方向に移動させることで針送りが行われる。

さらに、針棒支持体は、同じ角度変化を生じる一対の揺動アームにより二点により支持されることから、針棒支持体の二点が同じ移動軌跡を描くこととなる。従って、針棒支持体は針送りの前後において、同じ姿勢を維持したまま移動することとなる。
つまり、針送りの前後で布地に対して縫い針は同じ姿勢を維持することとなる。また、縫い針が突き通されてから引き抜かれるまでの間に縫い針の傾きは変動しないので、縫い針により布地に貫通形成される穴は広がることがない。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、針棒支持体を、針棒の傾きを維持しつつ針棒の上下動方向と交差する方向に沿って移動させるガイドを備える、という構成を採っている。
上記構成では、請求項１記載の発明と同様の作用を奏すると共に、針送りにおける針棒支持体の移動の際には、ガイドに沿って針棒の上下動方向と交差する方向に移動する。即ち、針棒支持体は、ガイドに沿って所定方向に沿った移動を案内されるので、針棒の姿勢の安定化を図って針送りを行うことができる。
なお、一対の揺動アームにより針棒支持体を移動させる場合には、針棒支持体は弧状の軌跡を描くが、ガイドはこれに対応して弧状に案内するか、或いはガイドの案内方向以外の移動成分を許容して案内できるように、多少のズレを許容可能に案内する構成とすることが望ましい。

請求項１記載の発明は、針送り機構が針送りの前後で針棒の傾きを一定に維持したまま針棒支持体を介して針棒を移動させるので、布地に対して常に同じ角度で縫い針は突き通される。従って、縫い針が突き通されてから引き抜かれるまでの間に縫い針の傾きは変動しないので、縫い針により布地に貫通形成される穴は、縫い針の外径に等しく、最小限の大きさとすることが可能となる。従って、縫い品質の向上を図ることが可能となる。
また、縫い針の傾きが変動しないことから、縫い針の折れ等の破損を防止し、保守性の向上を図ることが可能となると共に細い縫い針の使用も可能となる。従って、縫い針により布地に貫通形成される穴をさらに小さくすることができ、さらなる縫い品質の向上を図ることが可能となる。

また、請求項１記載の発明は、針送り機構が同じ角度変化を行う二つの揺動アームで針棒支持体を二点で支持するため、直動駆動源や回転動作を直動動作に変換する変換機構等を不要として、回転駆動源をそのまま針送りに適用することが可能となる。また、二点支持であることから安定して針棒の傾きを維持することが可能となる。

請求項２記載の発明は、針棒支持体のガイドを備えることから、針棒の傾きをより安定させて針送りを行うことを可能とする。

（実施形態の全体構成）
以下、本発明の実施形態たる針送りミシン１０について図１乃至図４に基づいて説明する。図１は針送りミシン１０の要部を示した斜視図である。
上記針送りミシン１０は、その概略的な外形が、その下部に位置するミシンベッド１１と、ミシンベッド１１の一端部から上方に立ち上げられたミシン立胴部１２と、ミシン立胴部１２の上方からミシンベッド１１に沿うように延設されたミシンアーム１３とから構成されている。
なお、針送りミシン１０の構成を説明するにあたって、後述する縫い針１４の上下動方向をＺ軸方向とし、これと直交する方向であってミシンベッド１１及びミシンアーム１３の長手方向をＹ軸方向とし、Ｚ軸方向及びＹ軸方向の双方に直交する方向をＸ軸方向とする。

針送りミシン１０は、その下端部で縫い針１４を保持する針棒１５と、針棒１５を上下動可能を支持する針棒支持体２０と、針棒１５に上下動駆動力を付与する上下動機構３０と、針棒１５の垂直の傾きを維持しつつ針棒支持体２０をＸ軸方向に沿って移動させる針送り機構４０と、針棒支持体２０を、針棒１５の垂直傾きを維持しつつＸ軸方向に沿って移動させるガイド１６，１７と、布地をＹ軸方向に沿って送る図示しない布送り機構とを備えている。

（針棒支持体）
図２、図３はそれぞれ異なる方向から見た針棒支持体２０及び針送り機構４０の斜視図、図４は針棒支持体２０及び針送り機構４０の分解斜視図である。
針棒支持体２０は、図１に示すように、ミシンアーム１３内であってミシン立胴部１２と反対側の端部において、針送り機構４０に支持されている。
かかる針棒支持体２０は、図４の如く、一定方向に長く引き延ばした略コ字状を呈しており、その長手方向がＺ軸方向に沿うように、針送り機構４０に支持されている。
また、針棒支持体２０の長手方向一端部（上部）と他端部（下部）には、同一中心線上となる配置で円筒状のメタル軸受け２１，２２が設けられている。そして、これらメタル軸受け２１，２２により針棒１５のＺ軸方向に沿った上下動を可能に支持している。

また、針棒支持体２０の上部には、後述する針送り機構４０の第一の揺動アーム４１の揺動端部に設けられたボス部４１ａが挿入される受け穴２３が形成されている。この受け穴２３は、ボス部４１ａを円滑に回転可能な状態で緩やかに係合する。
また、針棒支持体２０の下部には、後述する針送り機構４０の第二の揺動アーム４２の揺動端部においてＹ軸方向を中心に回転可能に支持された角駒４６が挿入される角溝２４が形成されている。かかる角溝２４は、針棒支持体２０の長手方向に平行に角駒４６を滑動可能に係合する。即ち、角駒４６は、針棒支持体２０に対してＺ軸方向に移動可能であり、これによって、わずかながらであるが、第一の揺動アーム４１の揺動端部と第二の揺動アーム４２の揺動端部において揺動時に生じるＺ軸方向変位のズレを許容することが可能となっている。

また、針棒支持体２０の上部であって受け穴２３の反対側には、ガイド１６が摺接する受け面部２５が形成され、針棒支持体２０の下部であって角溝２４の反対側には、ガイド１７が摺接する受け面部２６が形成されている。これらの受け面部２５，２６はいずれも、針棒支持体２０を針送りミシン１０内に配置した状態においてＸ−Ｚ平面と平行となるように形成されている。また、各受け面部２５，２６は、ガイド１６，１７がそれぞれ円滑に摺接可能であるように、より平滑に形成されている。

（上下動機構）
上下動機構３０は、図１に示すように、ミシン立胴部１２の上端部に配設されたミシンモータ３１と、このミシンモータ３１に駆動され、ミシンアーム１３の内部全長に渡ってＹ軸方向に沿った状態で回転自在に本体フレームに支持された上軸３２と、上軸３２に接続されて回転される回転体３３と、回転体３３の回転中心から偏心した位置においてその一端部が連結されたリンク体３４と、リンク体３４の他端部を針棒１５と連結する連結体３５とを備えている（連結体３５については図４参照）。

ミシンモータ３１は、ミシン立胴部１２の上端位置において、その出力軸をＹ軸方向に沿わせた状態で図示しない本体フレームに固定支持され、その出力軸は上軸３２と直結されている。また、このミシンモータ３１は、サーボモータであって、図示しないミシンの制御部によって回転速度や回転量の制御が行われる。
上軸３２は、その一端部がミシンモータ３１に連結され、他端部は回転体３３を固定支持している。これにより、ミシンモータ３１の回転駆動力を回転体３３に伝達する。

回転体３３は、その中心部にて上軸３２に支持されており、上軸３２による支持位置から偏心した位置においてＹ軸方向を中心として回転可能にリンク体３４の一端部と連結されている。また、回転体３３は、上軸３２を挟んでリンク体３４との連結位置の逆側部分が、リンク体３４の回転駆動におけるトルク変動を抑制するための錘となっている。

リンク体３４は、上述のように一端部が回転体３３と連結され、他端部は小リンク体３５を介して針棒１５と連結されている。一方、小リンク体３５は、リンク体３４の長さに比して十分に短い間隔でリンク体３４の他端部と針棒１５とを連結する。また、小リンク体３５の両端部はいずれもＹ軸方向を中心に回転自在にリンク体３４、針棒１５のそれぞれに連結されている。
針棒１５は、針棒支持体２０によりＺ軸方向に沿って往動可能に支持されていることから、リンク体３４の一端部が上軸３２を中心として周回移動を行う場合に、リンク体３４の他端部から小リンク体３５を介して針棒１５に対してＺ軸方向に沿った往復駆動力のみが伝達されることとなる。
また、針棒１５は、針送り機構４０によりその傾きを維持した状態でＸ軸方向に沿って移動を行うが、その場合にも、リンク体３４の他端部が連結体３５を介して針棒１５に対してＹ軸方向を中心に回転可能に連結されているので、Ｘ軸方向に沿って移動する針棒１５に対して当該針棒１５のＸ軸方向に沿った移動を妨げることなく、Ｚ軸方向に沿った往復駆動力を付与することが可能である。

（針送り機構）
針送り機構４０は、図１乃至図４に示すように、その揺動端部において針棒支持体２０の一端部（上部）を支持する第一の揺動アーム４１と、その揺動端部において針棒支持体２０の他端部（下部）を支持する第二の揺動アーム４２と、第一の揺動アーム４１の揺動軸となる第一の揺動支軸４３と、第二の揺動アーム４２の揺動軸となる第二の揺動支軸４４と、図示しない本体フレームにモータブラケット４５ａを介して固定装備された針送りの駆動源となる針送りモータ４５と、針送りモータ４５の駆動により各揺動支軸４３，４４を同期させてほぼ同じ角度変位で揺動させる同期揺動機構５０とを備えている。

第一の揺動支軸４３と第二の揺動支軸４４とは、ミシンアーム１３内において図示しない本体フレームにより上下となる配置でいずれもＹ軸方向に沿って回転可能に支持されている。そして、第一の揺動支軸４３の一端部には、当該支軸４３に直交する方向に延設された状態で第一の揺動アーム４１の基端部が固定連結されている。また、第二の揺動支軸４４の一端部には、当該支軸４４に直交する方向に延設された状態で第二の揺動アーム４２の基端部が固定連結されている。

第一の揺動アーム４１の揺動端部には、前述したように、Ｙ軸方向に沿って突出した丸棒状のボス部４１ａが設けられており、このボス部４１ａが針棒支持体２０の受け穴２３に挿入されると共に回転自在に係合している。
また、第二の揺動アーム４２の揺動端部には、前述したように、Ｙ軸方向に突設され且つＹ軸方向を中心に回転可能に支持された角駒４６が設けられており、この角駒４６が針棒支持体２０の角溝２４に対してＺ軸方向に沿って摺動自在に係合している。
そして、第一の揺動アーム４１の揺動中心からボス部４１ａまでの長さと、第二の揺動アーム４２の揺動中心から角駒４６までの長さとは、等しく設定されている。このため、第一の揺動アーム４１と第二の揺動アーム４２とが同じ方向を向いた状態において、ボス部４１ａと角駒４６とにより、針棒支持体２０の上部と下部とを支持を行い、第一の揺動支軸４３と第二の揺動支軸４４とが同じ角度で揺動する限り、針棒支持体２０を同じ傾きで移動させることが可能である。
なお、第一の揺動アーム４１と第二の揺動アーム４２とは、いずれも通常時においてその揺動端部を垂直下方に垂下した状態にあり（つまり、各揺動アーム４１，４２はほぼＺ軸方向に沿った状態にあり）、針送りを行う場合は、かかる状態から各揺動端部を双方向に揺動させる。これにより、針棒支持体２０をほぼＸ軸方向に沿って揺動させることを可能とする。

同期揺動機構５０は、第一の揺動支軸４３の他端部（第一の揺動アーム４１が設けられている端部と逆の端部）から当該支軸４３を中心とする半径方向外側に固定延設された第一の連動アーム５１と、第二の揺動支軸４４の他端部（第二の揺動アーム４２が設けられている端部と逆の端部）から当該支軸４４を中心とする半径方向外側に固定延設された第二の連動アーム５２と、これらの各連動アームを連動可能に連結する連結リンク体５３と、針送りモータ４５の出力軸に固定されて回動する出力アーム５４と、出力アーム５４の回動端部と一方の連動アーム５２の先端部とを連結する連結リンク体５５とを備えている。

第一、第二の連動アーム５１，５２は、それぞれ第一、第二の揺動支軸４３，４４の他端部固定連結されていることから当該連動アーム５１，５２の先端部から揺動トルクを入力されると、それぞれ第一，第二の揺動アーム４１，４２に揺動駆動力を付与することとなる。そして、第一の揺動支軸４３を中心とする第一の揺動アーム４１と第一の連動アーム５１との成す角度と、第二の揺動支軸４４を中心とする第二の揺動アーム４２と第二の連動アーム５２との成す角度とは等しく設定されている。
また、第一の連動アーム５１よりも第二の連動アーム５２は長く設定されている。そして、連動リンク体５３はその一端部が、第一の連動アーム５１の揺動端部と連結されている。また、連動リンク体５３はその他端部が、第二の連動アーム５２における第二の揺動支軸４４から第一の連動アーム５１と同じ長さだけ離れた位置に連結されている。
即ち、かかる構成により、第一の揺動アーム４１，第二の揺動アーム４２，針棒支持体２０，第一の連動アーム５１，第二の連動アーム５２及び連結リンク体５３により平行四節リンク機構が形成される。
このため、第二の連動アーム５２が揺動すると、それと同じ角度だけ第一の連動アーム５１が揺動することとなる。

一方、針送りモータ４５は、ステッピングモータであり、モータブラケット４５ａを介して図示しない本体フレームによりその出力軸をＹ軸方向に沿わせた状態で固定支持されている。
そして、その出力軸に設けられた出力アーム５４の揺動トルクは、連結リンク体５５を介して第二の連動アーム５２に伝達されることとなる。従って、針送りモータ４５の出力により、同期揺動機構５０を介して二つの揺動支軸４３，４４は、同期して同じ角度量だけ回転し、これに伴い、二つの揺動アーム４１，４２は同期して同じ角度量だけ揺動動作を行うこととなる。従って、針送りモータ４５が、任意の角度で正回転又は逆回転の駆動を行うことにより、針棒支持体２０及び針棒１５をＸ軸方向に沿って任意の位置に移動させることが可能となる。

（ガイド）
ガイド１６，１７は、いずれも長尺の板状であり、各々の長手方向をＸ軸方向に沿わせた状態でその一端部において図示しない本体フレームに支持されている。また、各ガイド１６，１７は本体フレームに支持された状態において、各々の平板面がＺ−Ｘ平面と平行となるように支持されている。そして、各ガイド１６，１７は、その平板面を針送り機構４０に支持された針棒支持体２０の受け面部２５，２６に摺接するように配置されている。これらのガイド１６，１７は、受け面部２５，２６に摺接してＸ軸方向に沿った移動を案内すると共に、針棒支持体２０に対して各揺動アーム４１，４２が係合する面の反対側に位置することで針棒支持体２０のＹ軸方向に沿った移動を規制し、当該針棒支持体２０が各揺動アーム４１，４２から脱落することを防止している。
なお、針棒支持体２０は、針送り機構４０によりおおむねＸ軸方向に沿った移動が行われるが、厳密には弧状に移動動作が付与されるため、針棒支持体２０は、Ｘ軸方向に沿って移動される際にＺ軸方向にもわずかに変位を生じることとなる。しかしながら、針棒支持体２０の各受け面部２５，２６は各ガイド１６，１７よりも幾分Ｚ軸方向に幅広に形成されているため、各ガイド１６，１７に対する針棒支持体２０のＺ軸方向変位を許容することができる。

（布送り機構）
布送り機構は、布地を保持する布押さえと、布押さえを支持する布押さえアームと、布押さえアームを介して布押さえをＹ軸方向に移動させる布送りモータとを備えている。
布送り機構は、上記構成により、ミシンベッド１１の上面であって針棒１５の下方位置に設けられたＸ−Ｙ平面に沿った図示しない針板上において布地を押さえると共にＹ軸方向に沿って布地を移動位置決めすることができる。従って、前述した針送り機構４０との協働により、布地に対して縫い針１４を相対的にＸ軸方向及びＹ軸方向に移動位置決めすることができ、任意の位置に縫製を行うことを可能とする。

（針送りミシンの動作説明）
上記構成からなる針送りミシン１０は、設定された移動量に応じて布地をＹ軸方向に沿って布送り機構により搬送し位置決めする。これに対して針送り機構４０は、針送りモータ４５の駆動により同期揺動機構５０を介して第一及び第二の揺動支軸４３，４４を同期した状態で同じ回転角度量で回転駆動する。このため、第一及び第二の揺動アーム４１，４２が同期した状態で同じ揺動角度量で揺動する。これにより、第一及び第二の揺動アーム４１，４２の各様同端部に位置するボス部４１ａと角駒４６とは、Ｚ軸方向に沿って若干の変位を生じつつ、Ｘ軸方向に移動する。
これにより、針棒支持体２０は、第一及び第二の揺動アーム４１，４２の揺動によって、受け穴２３と角溝２４の二点が同じ方向に同じ移動量で移動するので、針棒支持体２０はその傾きを変えることなく各ガイド１６，１７位案内されつつ、Ｘ軸方向に移動されることとなる。

従って、針棒１５はＺ軸方向に平行な姿勢を維持しつつＸ軸方向に沿った任意の位置に移動位置決めされることとなる。さらに、ミシンモータ３１の駆動により、上下動機構３０は針棒１５のＸ軸方向の移動に関わりなく針棒１５に上下動を付与し、これにより、縫い針１４が布地に対してＸ軸方向及びＹ軸方向の任意の位置に相対的に位置決めされた状態で布地に対して垂直に突き通され、また針棒１５の姿勢は変わらないことから布地に生じた縫い針１４による穴を広げることなく引き抜かれる。

そして、設定に応じて布地がＹ軸方向に位置決めされ、また針棒がＸ軸方向に位置決めされ、任意の位置に縫製が行われると共にこれらが繰り返されることで、任意の縫製が行われる。

（実施形態の効果）
上記針送りミシン１０は、針送り機構４０が針送りの前後で針棒１５の傾きを一定に維持したまま針棒支持体２０を移動させるので、布地に対して常に垂直に縫い針１４を突き通すことができる。従って、縫い針１４が突き通されてから引き抜かれるまでの間に縫い針１４の傾きは変動しないので、縫い針１４により布地に貫通形成される穴は、縫い針１４の外径に等しく、最小限の大きさとすることが可能となる。従って、縫い品質の向上を図ることが可能となる。
また、縫い針１４の傾きが変動しないことから、折れ等の破損を防止し、保守性の向上を図ると共に細い縫い針１４の使用も可能とし、縫い針１４により布地に貫通形成される穴をさらに微小化でき、さらなる縫い品質の向上を図ることが可能となる。

また、針送り機構４０は、同期揺動機構５０により同じ角度変化を行う二つの揺動アーム４１，４２で針棒支持体２０を二点で支持するため、直動駆動源や回転動作を直動動作に変換する変換機構等を不要として、回転駆動を行う針送りモータ４５をそのまま針送りに適用することが可能となる。また、二点支持であることから安定して針棒１５の傾きを維持することが可能となる。
特に、針棒支持体２０は、二つのガイド１６，１７によりＸ軸方向に移動を案内されることから、針棒１５の傾きをより安定させて針送りを行うことを可能とする。
これにより、縫い針１４をより精度良く目的位置に位置決めすることができ、縫い品質をさらに向上させることが可能となる。

本発明の実施形態たる針送りミシンの要部を示した斜視図である。 図１に開示された針棒支持体及び針送り機構の斜視図である。 図２と異なる方向から見た針棒支持体及び針送り機構の斜視図である。 針棒支持体及び針送り機構の分解斜視図である。 従来例の針棒の支持状態を示す説明図である。 図６（Ａ）は従来例の針送り時において縫い針が布地に突き通された状態を示す状態説明図であり、図６（Ｂ）は従来例の針送り時において縫い針が布地から引き抜かれる際の状態を示す状態説明図である。

符号の説明

１０ 針送りミシン
１４ 縫い針
１５ 針棒
１６，１７ ガイド
２０ 針棒支持体
３０ 上下動機構
４０ 針送り機構
４１ 第一の揺動アーム
４２ 第二の揺動アーム

Claims (2)

1. 下端部で縫い針を保持する針棒を上下動可能に支持する針棒支持体と、
   前記針棒に上下動駆動力を付与する上下動機構と、
   前記針棒支持体を前記針棒の上下動方向と直交する方向に沿って移動させる針送り機構とを備え、
   前記針送り機構は、同じ角度変化で揺動する二つの揺動アームを備えると共に、当該各揺動アームにより前記針棒支持体を上下二箇所で支持することで平行四節リンク機構を構成し、
   一方の前記揺動アームは、前記針棒支持体に対して上下に移動可能な角駒を介して支持することを特徴とする針送りミシン。
2. 前記針棒支持体を、前記針棒の傾きを維持しつつ前記針棒の上下動方向と交差する方向に沿って移動させるガイドを備えることを特徴とする請求項１記載の針送りミシン。

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