JP5042687B2 - ミシンの下糸張力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ミシンの下糸張力制御装置に関する。

従来から、縫い針に通された上糸と釜に保持されたボビンの下糸を絡めて縫い目を形成するミシンが知られている。このようなミシンにおいて、縫製速度の変化に応じて下糸に付与する張力を変えるため、図７に示すような下糸張力制御装置１００が提案されている。
図７に示すように、下糸張力制御装置１００には、中釜１０１に保持されるボビン１０２のボビンケース１０３内に永久磁石１０４が設けられ、この永久磁石１０４に対向する位置に当該永久磁石１０４から離間させて電磁石１０５が設けられている。そして、電磁石１０５に通電することにより電磁石１０５の周囲に磁界を発生させると、永久磁石１０４は電磁石１０５の磁界の影響を受けて、電磁石１０５に対して離間又は接近するように移動する。永久磁石１０４が電磁石１０５から離間すると、永久磁石１０４は皿ばね１０６を介して下糸が巻き付けられたボビン１０２を中釜１０１の底部に向けて押さえつけるのでボビン１０２は中釜１０１との摩擦により回転速度が落ち、下糸に張力がかかる。一方、永久磁石１０４が電磁石１０５に接近すると、永久磁石１０４は皿ばね１０６を押すことがないので、下糸が巻き付けられたボビン１０２は中釜１０１の底部に向けて押さえつけられることがなく、ボビン１０２は中釜１０１との摩擦の影響を受けることなく回転速度を維持し、下糸に張力はかからない。
このような原理を利用して、電磁石１０５に通電する電流の大きさや電流の流れる方向を適宜調節することにより、下糸に付与する張力を制御することができる（例えば、特許文献１参照。）。
特開平５−６８７６４号公報

しかし、上記の下糸張力制御装置においては、ボビンを中釜の底部に押さえつけてボビンの回転を減速することにより下糸に張力を与えているが、下糸はある程度の弾性を有していることから、ボビンを中釜に押さえつけても下糸が伸びるだけでユーザが望む張力を下糸に与えることができないという問題があった。
また、下糸が伸びてしまうことにより、下糸に張力を与えるタイミングが、下糸が伸びた分だけ時間的に遅れてしまうことから、ユーザが望むタイミングで下糸に張力を与えることができないという問題があった。
また、ボビンを中釜の底部に押さえつけた状態で下糸が引っ張られると、ボビンに巻き付けられた下糸がボビンに締め付けられてしまい、下糸を繰り出すのに通常よりも大きな力が必要となることから、それ以降の下糸の張力が増加してしまう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、ユーザの望むタイミングで下糸に適切な大きさの張力を与えることができるミシンの下糸張力制御装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、ミシンの下糸張力制御装置において、ボビンケースの内周又は外周への接離により下糸への張力を付与又は解放する磁性体から形成された糸調子バネに対向するように配置され、磁力により前記糸調子バネを動作させる動作体と、前記動作体を所定の軸線回りに回転させる回転駆動装置と、前記回転駆動装置による前記動作体の初期位置からの回転角度を制御する回転制御装置と、を備え、前記動作体は、前記糸調子バネを磁力により、当該動作体に向けて引く磁石と、前記所定の軸線を通る直線を挟んで対向する位置で前記磁石に設けられた磁性体と、を有し、前記動作体は、円柱状に形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、ミシンの下糸張力制御装置において、ボビンケースの内周又は外周への接離により下糸への張力を付与又は解放する磁性体から形成された糸調子バネに対向するように配置され、磁力により前記糸調子バネを動作させる動作体と、前記動作体を所定の軸線回りに回転させる回転駆動装置と、前記回転駆動装置による前記動作体の初期位置からの回転角度を制御する回転制御装置と、を備え、前記動作体は、前記糸調子バネを磁力により、当該動作体に向けて引く磁石と、半円柱状に形成された磁性体と、を有し、前記磁石は、先端側が前記磁性体より突出し、前記所定の軸線に沿って複数並んで設けられていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、回転駆動装置により動作体を回転させると、磁石と磁性体が交互に糸調子バネに対向する位置に移動する。この場合において、磁石が糸調子バネに対向する位置にある場合には、磁石から発せられる磁力により、糸調子バネが磁石の方へ引っ張られ、ボビンケースの内周又は外周から糸調子バネが離れることとなる。よって、この場合には下糸にかかる張力を解放することができる。一方、磁性体が糸調子バネに対向する位置にある場合には、糸調子バネは磁性体に引っ張られることはなく、下糸に張力を付与し続けることができる。
また、磁性体は、動作体の所定の軸線を通る直線を挟んで対向する位置で磁石に設けられていることから、回転制御装置で動作体の初期位置からの回転角度を制御することにより、糸調子バネに対向する磁石と磁性体の割合を自在に変えることができる。すなわち、磁石のみを糸調子バネに対向させるように動作体を回転させた場合には、下糸の張力を最も解放できる状態であり、磁性体のみを糸調子バネに対向させるように動作体を回転させた場合には、下糸に最も張力を付与できる状態となる。また、磁石と磁性体を交互に糸調子バネに対向させることができるので、糸調子バネに対向させる磁石の割合を動作体の回転角度により調節することで糸調子バネを引っ張る磁力を細かく調節することができる。また、動作体の回転速度を制御することにより、張力の付与又は解放のタイミングも調節することができる。
よって、ユーザの望むタイミングで下糸に適切な大きさの張力を与えることができる。
また、動作体を円柱状に形成することにより、動作体の回転角度の調節以外での糸調子バネに与える磁力の変動を解消することができる。

請求項２に記載の発明によれば、回転駆動装置により動作体を回転させると、磁石と磁性体が交互に糸調子バネに対向する位置に移動する。この場合において、磁石が糸調子バネに対向する位置にある場合には、磁石から発せられる磁力により、糸調子バネが磁石の方へ引っ張られ、ボビンケースの内周又は外周から糸調子バネが離れることとなる。よって、この場合には下糸にかかる張力を解放することができる。一方、磁性体が糸調子バネに対向する位置にある場合には、糸調子バネは磁性体に引っ張られることはなく、下糸に張力を付与し続けることができる。
また、磁性体は、半円柱状に形成され、磁石は、先端側が磁性体より突出し、所定の軸線に沿って複数並んで設けられていることから、回転制御装置で動作体の初期位置からの回転角度を制御することにより、糸調子バネに対向する磁石と磁性体の割合を自在に変えることができる。すなわち、磁石のみを糸調子バネに対向させるように動作体を回転させた場合には、下糸の張力を最も解放できる状態であり、磁性体のみを糸調子バネに対向させるように動作体を回転させた場合には、下糸に最も張力を付与できる状態となる。また、磁石と磁性体を交互に糸調子バネに対向させることができるので、糸調子バネに対向させる磁石の割合を動作体の回転角度により調節することで糸調子バネを引っ張る磁力を細かく調節することができる。また、動作体の回転速度を制御することにより、張力の付与又は解放のタイミングも調節することができる。
よって、ユーザの望むタイミングで下糸に適切な大きさの張力を与えることができる。
また、動作体を構成するのに必要な磁石の量を減らすことができるので、動作体の軽量化を図ることができる。また、必要に応じて磁石の数を増減させることにより、糸調子バネの強さに応じてバリエーションに富んだ動作体を製作することができる。

以下、本発明に係るミシンの下糸張力制御装置の実施形態について説明する。
（ミシンの下糸張力制御装置の全体構成）
図１〜図３に示すように、ミシンの下糸張力制御装置１（以下、下糸張力制御装置１という）は、ミシンの縫い針に通された上糸に対してボビンＢに巻き付けられた下糸Ｔを絡ませる釜２の近傍に設けられている。
最初に、釜２について説明すると、図３に示すように、釜２は、ミシンテーブル内における縫い針の下方に設けられ、縫い針を上下動させる駆動源となるミシンモータにより回転駆動する下軸（釜軸）３に固定されている。すなわち、縫い針の上下動作と釜２の回転が同期して動作し、縫い針が下降した際に、釜２が縫い針に通された上糸を捕捉して釜２に保持されたボビンＢの下糸を絡ませる。

釜２は、縫い針に通された上糸により形成される上糸ループを捕捉する剣先を有するとともに、回転可能な下軸３に固定された外釜４と、ボビンＢが収納されたボビンケースＣを内方で保持すると共に、外釜４の内方で回転可能に保持される中釜５と、を備えている。
中釜５には、凹部（図示略）が形成され、ミシンフレームに固定された突起（図示略）がこの凹部に嵌め込まれるとともに、下軸３が回転することにより外釜４が下軸３の軸線回りに回転する。中釜５は、後述する磁石が形成する磁界の影響を受けないような非磁性体、例えば、アルミニウム等の材料により形成されている。

ボビンケースＣの外周面には、ボビンＢから引き出された下糸Ｔを当該ボビンケースＣとで挟んで下糸Ｔに張力を付与する糸調子バネ７が止めネジ７ａによって取り付けられている。糸調子バネ７は、磁石により引き寄せられる磁性体の薄鉄板等から形成されており、ボビンケースＣに取り付けた際に、ボビンケースＣの外周に沿って延びる円弧状の長尺板とされている。
また、ボビンケースＣには、糸調子バネ７により覆われる部分に下糸Ｔを通す糸通し穴Ａが形成されている。糸調子バネ７は、弾性を有する薄い金属板から形成されており、その一端が止めネジ７ａによりボビンケースＣに取り付けられている。その際、糸調子バネ７は、糸通し穴Ａを覆うように取り付けられ、糸調子バネ７とボビンケースＣとで下糸Ｔを挟むことができるようになっている。
すなわち、糸調子バネ７は、一端が固定端、他端が自由端とされており、他端が後述する磁石によりボビンケースＣの外周面に対して接離することで下糸ＴのボビンケースＣへの押さえ付け力、いわゆる下糸Ｔにかかる張力を調節することができる。

図１及び図２に示すように、釜２の糸調子バネ７に対向する位置には、磁力により糸調子バネ７をボビンケースＣの外周面に対して接離させる動作体１０が設けられている。
動作体１０は、所定の軸線回りに回転自在とされており、糸調子バネ７を磁力により当該動作体１０に向けて引く磁石１１と、この磁石１１における当該回転軸線を通る直線を挟んで対向する位置に設けられた磁性体１２と、磁石１１及び磁性体１２が固定され、軸回りに回転自在な軸体１３と、を備えている。
磁石１１は、フェライト磁石、ネオジウム磁石等の永久磁石から構成され、動作体１０の回転軸となる軸体１３に固定されている。
磁性体１２は、鉄等の磁性体から構成され、動作体１０の回転軸となる軸体１３に固定されている。

磁石１１と磁性体１２は、それぞれ半円柱状に形成され、軸体１３を挟んで点対称又は軸体１３を通る直線を中心として線対称となるように軸体１３に固定されている。すなわち、磁石１１と磁性体１２とを軸体１３に固定した際に、動作体１０が円柱状に形成される。このように、動作体１０を円柱形状に形成することで、動作体１０の回転軸線から外周縁までの距離が等しくなり、その結果、磁石１１から糸調子バネ７までの直線距離が一定になる。よって、磁石１１が糸調子バネ７を引く磁力の変動を安定させることができる。すなわち、磁石１１から糸調子バネ７までの直線距離が異なると、磁石１１が糸調子バネ７を引く磁力は、磁石１１の回転位置と、磁石１１から糸調子バネ７までの直線距離の二つの要素に依存するが、動作体１０を円柱状に形成することで、磁石１１が糸調子バネ７を引く磁力を動作体１０の回転角度にのみ依存させることができる。これによって、糸調子バネ７による下糸Ｔへの張力の調節を容易にすることができる。

軸体１３は、動作体１０の両端近傍で支持アーム１４によって回転自在に支持されている。支持アーム１４は、ミシンベッドに設けられている。図４に示すように、軸体１３の一端には、軸体１３の回転軸と同軸上に固定され、軸体１３と共に回転する歯車１５が設けられている。この歯車１５には、歯車１６が噛み合わされている。歯車１６は、ステッピングモータ１７の出力軸１７ａに当該出力軸１７ａと同軸上に固定されている。すなわち、ステッピングモータ１７の駆動により出力軸１７ａが回転すると、歯車１６も出力軸１７ａと共に回転する。歯車１６の回転は、歯車１５に伝達され、歯車１５の回転と共に軸体１３が回転し、軸体１３に設けたれた動作体１０を回転させることができる。従って、ステッピングモータ１７は、動作体１０を回転軸線回りに回転させる回転駆動装置として機能する。また、ステッピングモータ１７は、初期位置から任意の回転角度で停止させることができるので、糸調子バネ７に対向する動作体１０の姿勢を変化させることができる。

ステッピングモータ１７には、当該ステッピングモータ１７による動作体１０の初期位置からの回転角度を制御する回転制御装置としての制御装置２０が接続されている。
制御装置２０は、公知のＣＰＵやメモリを備えて構成されており、メモリには、所望する張力と当該張力を下糸に付与するための動作体１０の回転角度とが対応づけられてデータとして記憶されている。また、メモリには、ミシンの縫製に関する動作プログラムや、動作体１０を回転させるための制御プログラムが記憶されている。
例えば、図１に示すように、動作体１０のうち、磁石１１が糸調子バネ７に対向する位置にある状態においては、糸調子バネ７を引く磁力は最大となり、下糸への張力を解放又は解放に近い状態まで弱めることができる。逆に、図１に示す状態から動作体１０を１８０°回転させることにより、磁性体１２が糸調子バネ７に対向する位置にある状態にすると、糸調子バネ７を引く磁力はなくなり、下糸には糸調子バネ７の弾性力によって張力が付与される。
従って、ミシンの縫製動作によって、下糸の張力を解放するときは動作体１０の磁石１１を糸調子バネ７に対向させ、下糸に張力を付与するときは動作体１０の磁性体１２を糸調子バネ７に対向させるように動作体１０を回転させるべく、ステッピングモータ１７を制御装置２０にて制御すればよい。

（実施形態の作用効果）
以上のような下糸張力制御装置１によれば、ステッピングモータ１７により動作体１０を回転させると、磁石１１と磁性体１２が交互に糸調子バネ７に対向する位置に移動する。この場合において、磁石１１が糸調子バネ７に対向する位置にある場合には、磁石１１から発せられる磁力により糸調子バネ７が磁石１１の方へ引っ張られ、ボビンケースＣの外周から糸調子バネ７が離れることとなる。よって、この場合には下糸Ｔにかかる張力を解放することができる。一方、磁性体１２が糸調子バネ７に対向する位置にある場合には、糸調子バネ７は磁性体１２に引っ張られることはなく、下糸Ｔに張力を付与し続けることができる。
また、磁性体１２は、動作体１０の所定の軸線を通る直線を挟んで対向する位置で磁石１１に設けられていることから、制御装置２０で動作体１０の初期位置からの回転角度を制御することにより、糸調子バネ７に対向する磁石１１と磁性体１２の割合を自在に変えることができる。すなわち、磁石１１のみを糸調子バネ７に対向させるように動作体１０を回転させた場合には、下糸Ｔの張力を最も解放できる状態であり、磁性体１２のみを糸調子バネ７に対向させるように動作体１０を回転させた場合には、下糸Ｔに最も張力を付与できる状態となる。また、磁石１１と磁性体１２を交互に糸調子バネ７に対向させることができるので、糸調子バネ７に対向させる磁石１１の割合を動作体１０の回転角度により調節することで糸調子バネ７を引っ張る磁力を細かく調節することができる。また、動作体１０の回転速度を制御することにより、張力の付与又は解放のタイミングも調節することができる。
よって、ユーザの望むタイミングで下糸Ｔに適切な大きさの張力を与えることができる。

また、動作体１０を軸体１３から外周までの距離が等しくなる円柱形状に形成することにより、動作体１０の回転角度の調節以外での糸調子バネ７に与える磁力の変動を解消することができる。
また、下糸Ｔへの張力の調節にあたり、動作体１０を回転させるだけでよいため、磁石を糸調子バネ７に接離させるような機構に比べて迅速に張力の調節を行うことができる。

（変形例）
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、図５に示すような動作体１０ａを備える下糸張力制御装置１ａであってもよい。
図５に示すように、動作体１０ａのうち、磁性体１２ａに複数の磁石１１ａを所定間隔毎に設けてもよい。磁石１１ａは、円柱の先端が球面上に形成された形状をなしており、基端側が磁性体１２ａに埋設され、先端側が磁性体１２ａより突出している。磁石１１ａは、軸体１３の回転軸線に沿って並んで設けられている。
このような構成の下糸張力制御装置１ａによれば、上記実施形態と比べて動作体１０ａを構成するのに必要な磁石１１ａの量を減らすことができるので、動作体１０ａの軽量化を図ることができる。また、必要に応じて、軸体１３に設ける磁石１１ａの数を増減させることにより、糸調子バネ７の強さに応じてバリエーションに富んだ動作体１０ａを製作することができる。
なお、磁石１１ａは、糸調子バネ７を当該磁石１１ａ側に引き寄せるために必要な磁界を形成するだけの数が設けられていればよいため、糸調子バネ７の強さ等に応じて自由に数量を変更できる。

また、図６に示すような動作体１０ｂを備える下糸張力制御装置１ｂであってもよい。
図６に示すように、動作体１０ｂを円柱状に形成し、この動作体１０ｂを磁石１１ｂ，１１ｃ及び磁性体１２ｂ，１２ｃからなるように構成してもよい。
具体的には、磁石１１ｂ，１１ｃ及び磁性体１２ｂ，１２ｃがそれぞれ動作体１０ｂの１／４ずつの大きさに形成されており、これらの４つが軸体１３に固定されることにより円柱状の動作体１０ｂを形成している。
磁石１１ｂ，１１ｃ及び磁性体１２ｂ，１２ｃは、交互に軸体１３に設けられている。磁石１１ｂ，１１ｃの両側には磁性体１２ｂ，１２ｃが隣接して設けられ、磁性体１２ｂ，１２ｃの両側には磁石１１ｂ，１１ｃが隣接して設けられている。また、磁石１１ｂ，１１ｃ及び磁性体１２ｂ，１２ｃは、それぞれ動作体１０ｂの１／４ずつの大きさに形成されているため、それぞれを軸体１３に設けた際には、磁石１１ｂと磁石１１ｃが軸体１３を挟んで対向する位置に設けられ、磁性体１２ｂと磁性体１２ｃが軸体１３を挟んで対向する位置に設けられている。
このような構成の下糸張力制御装置１ｂによれば、上記実施形態と比べて動作体１０ｂを回転させた場合において、糸調子バネ７の磁石１１ｂ，１１ｃ側への引き寄せのＯＮ／ＯＦＦを迅速に行うことができるので、張力の調節が頻繁にあるような縫製において有用である。

なお、上記実施形態においては、糸調子バネ７をボビンケースＣの外周に設けることにより、糸調子バネ７が磁石１１の磁界の影響を受けていない場合には下糸Ｔに張力を付与した状態とし、糸調子バネ７が磁石１１による磁界の影響を受けることにより磁石１１側に撓んで下糸Ｔを解放するように構成されている。しかし、これとは逆に、糸調子バネ７をボビンケースＣの内周に設け、磁石１１の磁界の影響を受けていない場合には下糸Ｔを解放し、磁石１１による磁界の影響を受けることによりボビンケースＣの内周側に撓んで下糸Ｔに張力を付与するように構成してもよい。

下糸張力制御装置が設けられた釜の平面図。 下糸張力制御装置が設けられた釜の側面図。 （ａ）は釜の断面図、（ｂ）はボビンケースの側面図。 下糸張力制御装置の実施形態における（ａ）は動作体の断面図、（ｂ）は下糸張力制御装置の模式図。 下糸張力制御装置の変形例における（ａ）は動作体の断面図、（ｂ）は下糸張力制御装置の模式図。 下糸張力制御装置の変形例における（ａ）は動作体の断面図、（ｂ）は下糸張力制御装置の模式図。 従来技術におけるミシンの下糸張力制御装置の断面図。

符号の説明

１ ミシンの下糸張力制御装置
１ａ ミシンの下糸張力制御装置
１ｂ ミシンの下糸張力制御装置
７ 糸調子バネ
１０ 動作体
１０ａ 動作体
１０ｂ 動作体
１１ 磁石
１１ａ 磁石
１１ｂ 磁石
１２ 磁性体
１２ａ 磁性体
１２ｂ 磁性体
１７ ステッピングモータ（回転駆動装置）
２０ 制御装置（回転制御装置）
Ｃ ボビンケース
Ｔ 下糸

Claims (2)

1. ボビンケースの内周又は外周への接離により下糸への張力を付与又は解放する磁性体から形成された糸調子バネに対向するように配置され、磁力により前記糸調子バネを動作させる動作体と、
   前記動作体を所定の軸線回りに回転させる回転駆動装置と、
   前記回転駆動装置による前記動作体の初期位置からの回転角度を制御する回転制御装置と、を備え、
   前記動作体は、
   前記糸調子バネを磁力により、当該動作体に向けて引く磁石と、
   前記所定の軸線を通る直線を挟んで対向する位置で前記磁石に設けられた磁性体と、
   を有し、
   前記動作体は、円柱状に形成されていることを特徴とするミシンの下糸張力制御装置。
2. ボビンケースの内周又は外周への接離により下糸への張力を付与又は解放する磁性体から形成された糸調子バネに対向するように配置され、磁力により前記糸調子バネを動作させる動作体と、
   前記動作体を所定の軸線回りに回転させる回転駆動装置と、
   前記回転駆動装置による前記動作体の初期位置からの回転角度を制御する回転制御装置と、を備え、
   前記動作体は、
   前記糸調子バネを磁力により、当該動作体に向けて引く磁石と、
   半円柱状に形成された磁性体と、
   を有し、
   前記磁石は、先端側が前記磁性体より突出し、前記所定の軸線に沿って複数並んで設けられていることを特徴とするミシンの下糸張力制御装置。

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