JP5957227B2 - ボタン穴かがりミシン - Google Patents

Description

本発明は、鳩目穴かがり縫いを可能とするボタン穴かがりミシンに関する。

図９は従来の鳩目穴かがり縫いを可能とするボタン穴かがりミシン１００の内部構成を示す平面図である。この従来のボタン穴かがりミシン１００は、ミシンの後方下部に配置された図示しないミシンモータと、ミシンモータにより回転駆動が行われる図示しない下軸と、下軸からベルト機構を介して回転を付与されると共に水平前後方向に沿って設けられた上軸１０１と、水平であって上軸１０１と直交する副軸１０２とを備え、上軸１０１に固着したハイポイドギヤ１０３と、副軸１０２に固着したハイポイドギヤ１０４とが噛合し、これら上軸１０１と副軸１０２とが連動可能に連結されている。
そして、上軸１０１は、その前端部においてクランクロッド機構１０５を介して針棒に上下動を付与しており、副軸１０２はその一端部でカム機構１０６を介して針棒に対して前後方向の針振り動作を付与し、他端部でカム機構１０７を介して天秤１３７の前後方向の揺動動作を付与している（例えば、特許文献１参照）。

また、図１０は他の従来のボタン穴かがりミシン２００の内部構造を示す側面図である。このボタン穴かがりミシン２００は、ミシンの後方下部に配置されたミシンモータ２０１と、ミシンモータにより回転駆動が行われる下軸２０２と、下軸２０２から回転を付与される上下方向に沿った縦軸２０３と、縦軸２０３から回転を付与される上軸２０４と、下軸２０２と縦軸２０３のそれぞれに設けられ、噛合して動力伝達を行うかさ歯車２０５，２０６と、縦軸２０３と上軸２０４のそれぞれに設けられ、噛合して動力伝達を行うかさ歯車２０７，２０８とを備え、上軸２０４から針棒２０９に上下動を付与し、下軸２０２からルーパ機構２１０に縫いの所定動作を付与している。

特許第４７０２６０８号公報

しかしながら、従来のボタン穴かがりミシン１００は、上軸１０１及び副軸１０２の高速回転時における安定性を高めるため、ハイポイドギヤ１０３，１０４で上軸１０１と副軸１０２とを立体的に交差させるようにして、上軸１０１と副軸１０２の各々をその両端部をミシン内で支えているが、ハイポイドギヤ１０３，１０４は製作上、専用加工機による特殊加工を要することから高価であり、ミシンの製造コストの上昇を招いていた。

一方、ボタン穴かがりミシン２００は、副軸１０２に替えて縦軸２０３を備え、図示しないカム機構を介して縦軸２０３から針棒２０９に針振り動作の付与を行っている。そして、各軸間のトルク伝達は安価なかさ歯車を使用するので、ミシンの製造コストの低減を図ることが可能である。
しかしながら、針振りを行うボタン穴かがりミシンは、一般に、往復の針振り動作の一端側と他端側とで縫い目を形成する二つのルーパを備えており、各ルーパは、針の上下動に比べて半分の頻度で動作することから、下軸２０２から上軸２０４に二倍の回転速度で回転が伝達される。
このため、上記ボタン穴かがりミシン２００では、縦軸２０３と上軸２０４との間のかさ歯車２０７，２０８が、縦軸２０３から上軸２０４へ二倍に増速して回転を伝達するように伝達比が調整されている。
しかしながら、針棒の上下動動作を行う場合には、周期的なトルク変動が発生するが、かさ歯車を用いて上流側から下流側へ増速して回転を伝達すると、トルク変動により、歯車機構からの動作音や振動が激しくなり、ミシンが騒音の発生源になると共に、振動による各部の耐久性の低下を生じやすいという問題があった。

また、このボタン穴かがりミシン２００は、下軸２０２から上軸２０４にトルク伝達を行う構造上、縦軸２０３を非常に長く形成する必要があるが、このような長い縦軸２０３を使用すると、周囲の温度上昇に伴う熱膨張によって生じる伸長量も大きくなることから、各かさ歯車同士が押圧状態で噛合することとなり、摩擦によるトルク損失が大きくなるという問題も生じていた。

本発明は、低コストで騒音と振動の少ないボタン穴かがりミシンを提供することをその目的とする。

本発明は、縫い針を保持する針棒を上下動させる針上下動機構と、ミシンフレーム上部側に固定されたミシンモータと、一端側が前記ミシンモータに連結され、他端側が前記針上下動機構に連結される上軸と、上糸に下糸を絡める一対のルーパを備えるルーパ機構と、前記ルーパ機構の前記一対のルーパを作動させる動力を伝達する下軸と、ミシンフレームに回動可能に支持され、上下方向に沿って配設された縦軸と、前記縦軸から駆動力を得て前記針棒を揺動させる針振り機構と、前記上軸と前記縦軸との双方に装備され、互いに噛合するかさ歯車を有する連動機構とを備えるボタン穴かがりミシンにおいて、前記ミシンモータはその出力軸を前記上軸に連結して同時回転を行い、前記連動機構は、前記上軸から前記縦軸に対して二分の一に減速して回転を伝達する。
さらに、本発明は、前記縦軸から動力を得て、上糸の周期的な引き上げを行う天秤を有する天秤機構を備え、前記針振り機構は、その上下動により前記針棒に揺動動作を付与する支持部材と、一方の腕部が前記支持部材に連結され、他方の腕部がリンク部材に連結されるベルクランク部材を備え、前記ベルクランク部材は、前記天秤機構よりも上の位置で、前記縦軸に連結される構成としている。

さらに、本発明は、前記縦軸は、前記下軸に動力伝達を行わず、ミシンベッド部の上面に届かない長さで形成しても良い。
また、前記縦軸には、揺動腕を介して前記ベルクランク部材に往復動作を付与する偏心カムと、前記天秤機構に運動を付与する溝カムが固定されている構成としても良い。
また、前記ミシンモータの駆動を前記下軸に二分の一に減速して回転を伝達する下軸伝達機構を備える構成としても良い。

本発明は、連動機構は、かさ歯車により上軸から縦軸に対して二分の一に減速して回転を伝達するので、高価なハイポイド歯車を不要とするので、ミシンの製造コストの低減を図ることが可能となる。
さらに、ミシンモータの出力軸を上軸に直接的に連結して同時回転駆動を行い、トルク変動を生じる針上下動機構に動力を伝える上軸にかさ歯車の伝達機構を介してトルク付与を行う場合と異なり、振動や騒音の発生を抑制することが可能となる。

また、縦軸が下軸に動力伝達を行わず、ミシンベッド部の上面に届かない長さとした場合には、上軸から下軸まで届く長さとする必要がなく、従来よりも縦軸を短くすることができ、これにより、温度の上昇に伴う膨張による縦軸のトルク増加を防止することができ、ミシンモータの負荷を低減することが可能となる。

また、針振り機構のベルクランク部材の腕部を天秤機構よりも上の位置で縦軸に連結する構成の場合には、ベルクランク部材の腕部を縦軸の下部に連結する場合に比べて腕部に直交する方向から回動動作を付与することが容易となり、揺動動作の負担軽減と動作の安定化を図ることが可能となる。
また、縦軸に偏心カムと溝カムが固定されているので、より振動や騒音の発生を抑制することが可能となる。

発明の実施形態であるボタン穴かがりミシンの側面図である。 ボタン穴かがりミシンの内部構成を示す斜視図である。 針振り機構の平面図である。 天秤機構の側面図である。 天秤機構の平面図である。 ハンマーが上方に退避した状態を示した布切りメス機構の動作説明図である。 ハンマーが下降し切断を行っている状態を示した布切りメス機構の動作説明図である。 鳩目穴に穴かがり縫いを行う場合の運針例を示す説明図である。 従来のボタン穴かがりミシンの内部構成を示す平面図である。 他の従来のボタン穴かがりミシンの内部構造を示す側面図である。

［発明の実施形態］
本発明の実施形態たるボタン穴かがりミシン１を図１乃至図８に基づいて説明する。図１はその構成を一部省略したボタン穴かがりミシン１の側面図、図２は内部構成を示す斜視図である。このボタン穴かがりミシン１は鳩目穴かがり縫いを可能とする鳩目穴かがり縫いミシンである。
図１及び図２に示すように、ボタン穴かがりミシン１は、ミシン全体において下部に位置すると共に略矩形箱状をなすミシンベッド部２ａと、該ミシンベッド部２ａの一端部に設けられた縦胴部２ｂと、該縦胴部２ｂからミシンベッド部２ａと同方向に延出して設けられたアーム部２ｃとを備えたミシンフレーム２を備えている。なお、以下の説明において、縦胴部２ｂが立設された方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向と直交すると共にミシンベッド部２ａ及びアーム部２ｃの長手方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向とＺ軸方向の双方に直交する方向をＸ軸方向とする。

上記ボタン穴かがりミシン１は、図１に示すように、上糸が通された縫い針１１を保持する針棒１２と、針棒１２を上下動させる針上下動機構５０と、針棒１２を揺動させて針振りを行わせる針振り機構４０と、上糸と下糸を絡めるルーパを備えたルーパ機構６０と、後述する針振り機構４０の針棒旋回台４２及びルーパ機構６０を旋回させる旋回機構２０と、縫製動作の駆動源となりミシンフレーム２の上部側に固定されるミシンモータ１３と、縫い針側からの上糸の引き上げ又は糸供給源側からの上糸の繰り出しを行う天秤機構７０と、Ｘ−Ｙ平面に沿って被縫製物を任意の移動量で移動して位置決めする布送り機構８０と、被縫製物である布地のボタン穴となる切れ目を形成する布切りメス機構３０と、アーム部２ｃ内においてＹ軸方向に沿って配設された上軸１４と、上軸１４に併設された縦軸１５と、ミシンベッド部２ａ内においてＹ軸方向に沿って配設された下軸１６と、ミシンモータ１３から下軸１６にトルク伝達を行う下軸伝達機構９０と、上軸１４から縦軸１５にトルク伝達を行う連動機構９５を備えている。

［上軸］
上軸１４は、アーム部２ｃ内においてＹ軸方向に沿って回転可能に支持されており、その一端部にはカップリング１３ａを介してミシンモータ１３の出力軸が連結されている。即ち、上軸１４はミシンモータ１３に直結されて、その出力軸と等速で回転する。

［針棒］
針棒１２は、内部中空の管状に形成されると共に、上端開口部から上糸が挿入され、その中空内部を通じて下端部の縫い針１１まで上糸を案内する構造となっている。

［針上下動機構］
針上下動機構５０は、上軸１４の他端部に固定装備された針棒クランク５１と、針棒クランク５１の上軸１４から偏心した位置に一端部がＹ軸回りに回転可能に連結されたクランクロッド５２と、クランクロッド５２の他端部に連結されると共に、針棒１２を保持する針棒抱き５３とを備えている。
針棒クランク５１は上軸１４と一体となって回転を行い、クランクロッド５２は針棒クランク５１との連結部における周回運動におけるＺ軸方向の変位（上下動）のみを針棒抱き５３に伝達する。
針棒抱き５３は、針棒１２そのものの軸線回りの回転を許容しつつ、針棒１２をその長手方向に沿って移動しないように保持している。従って、針棒１２の回動を可能としつつもクランクロッド５２からの上下動を針棒１２に伝達することが可能となっている。
また、針棒１２を支持しているスリーブ５４にはユニバーサルジョイントが介在しており、後述する針棒１２の針振りを許容する構造となっている。

［縦軸］
縦軸１５はＺ軸方向に沿って配置されている。縦軸１５は、ミシンフレーム２に固定された軸受け５６により、アーム部２ｃ内で回動可能に支持されている。この縦軸１５は、上軸１４の長手方向における中間付近に対して縦軸１５の上端部を近接させた状態で、縦軸１５と上軸１４の互いの中心線が直交するように配置されている。そして、この縦軸１５は、少なくともその下端部がミシンベッド部２ａに到達しない長さであり、より望ましくは、その下端部がアーム部２ｃの最下部に達しない長さに形成される。

［連動機構］
連動機構９５は、上軸１４に固定装備された主動かさ歯車９６と、縦軸１５に固定装備された従動かさ歯車９７とからなり、これらは互いに噛合するように配置されている。また、従動かさ歯車９７は主動かさ歯車９６の二倍の歯数の歯車が使用されており、上軸１４から縦軸１５には回転速度が二分の一に減速されて伝達される。

［針振り機構］
図３は針振り機構４０の平面図である。図１〜３に示すように、針振り機構４０は、針棒１２を上下動可能に支持する支持部材４１と、支持部材４１を支持すると共にアーム部２ｃにおいてＺ軸回りに回動可能に支持された針棒旋回台４２と、支持部材４１に一方の腕部４３ａが連結されたベルクランク部材４３と、縦軸１５に設けられた図示しない偏心カムを擁する揺動腕４５と、揺動腕４５とベルクランク部材４３の他方の腕部４３ｂとを連結するリンク部材４４とを備えている。

支持部材４１は、針棒１２が挿通され、摺動保持することで針棒１２の上下動を妨げない構造となっている。そして、この支持部材４１は斜め上方を向いた斜行溝が形成され、針棒旋回台４２には斜行溝に嵌合する突条が形成されている。従って、支持部材４１が上方に引き上げられると、斜行溝に沿って斜め上方に移動する。これにより、針棒１２の下端部は、Ｘ軸方向に沿って移動し、針棒１２を支持するスリーブ５４のユニバーサルジョイントにより、針棒１２が傾いた状態となって針振りが行われるようになっている。
すなわち、支持部材４１の上下動により、針棒１２に揺動運動（針振り運動）が付与される。

針棒旋回台４２は、支持部材４１を前述したように斜行可能に支持すると共に、旋回時には支持部材４１も同時に旋回させる。そして、この旋回により、支持部材４１によって針振りを行う針棒１２の針振り方向をＸ−Ｙ平面上の任意の方向に変更することを可能としている。

ベルクランク部材４３は、アーム部２ｃ内においてＸ軸回りに回動可能に支持されており、ほぼＹ軸方向に沿うように延出された腕部４３ａと上方に向かって延出された腕部４３ｂとを備えている。そして、一方の腕部４３ａは、Ｘ軸及びＺ軸回りの回動を可能とした状態で支持部材４１に連結され、他方の腕部４３ｂは、その長手方向に沿って形成された長穴を介して前述したリンク部材４４の他端部に連結されている。
リンク部材４４は、それぞれの端部がユニバーサルジョイントを介して揺動腕４５及びベルクランク部材４３に連結されている。
揺動腕４５は上面視コの字形状で、その開放部に保持板４８がネジ固定される。揺動腕４５と保持板４８で枠状を形成し、その内側に縦軸１５に固定された偏心カム（三角カム）４６が収納されている。また、揺動腕４５の一端部は、ミシンアーム２に固定された支持軸４７により、Ｚ軸方向に沿って軸支されている。揺動腕４５の他端部は、リンク部材４４の一端側と不図示のユニバーサルジョイントと固定ネジにより連結されている。これら不図示のユニバーサルジョイントと固定ネジが、連結部４９を構成する。
そして、揺動腕４５は、縦軸１５の一回転につき一往復の回動動作を行い、これに伴い、リンク部材４４はほぼＹ軸方向に沿って一往復動作を行い、ベルクランク部材４３を回動させる。ベルクランク部材４３は、上記回動により上軸１４の半分の回転数と同じ頻度で支持部材４１を上下動させて針振りを実行させる。つまり、縦軸１５の一回転につき、一往復の針振りが行われる。

ベルクランク部材４３の他方の腕部４３ｂは、その長穴に沿ってリンク部材４４の連結位置を調節することが可能となっている。この位置調節により、リンク部材４４から付与されるベルクランク部材４３の回動ストロークを変更調節することができ、これによって、針棒１２の針振り幅も調節される。
また、ベルクランク部材４３の他方の腕部４３ｂ及びその長穴は円弧状に形成され、針棒１２が傾斜していない状態でリンク部材４４の連結位置を変えても、ベルクランク部材４３が回動を生じないようになっている。

また、揺動腕４５、リンク部材４４、を介してベルクランク部材４３に往復動作を付与する偏心カム４６と、後述する天秤機構に運動を付与する溝カム７５は、縦軸１５に固定されている。その取り付け位置は、軸受け５６を挟んで、上方に偏心カム４６が、下方に溝カム７５が配置されている。この配置により、針棒１２が傾斜していない状態において、ベルクランク部材４３の腕部４３ｂをほぼＺ軸方向に沿った状態とし、ベルクランク部材４３の腕部４３ｂとリンク部材４４とが直交した状態で縦軸１５に連結する場合に適した取り付け位置である。
このように、腕部４３ｂがＺ軸方向に沿った状態でリンク部材４４が腕部に直交している状態とすると、縦軸１５からベルクランク部材４３に対して効率よくトルク伝達を行うことが可能となる。

［天秤機構］
図４は天秤機構７０の側面図、図５は平面図である。天秤機構７０は、アーム部２ｃの上面において、上糸経路の上流側に位置する糸調子器１７と針棒側糸案内１８との間に設けられており、糸供給源から供給される上糸Ｕに糸経路長の変化を与えることで、縫い目形成するための糸締め及び糸供給源からの糸繰り出しを行うものである。
この天秤機構７０は、アーム部２ｃの上面の上糸の糸経路上に固定装備された一対の糸案内７１，７２と、上糸Ｕを挿通する挿通部７３ａを回動端部に備えるアーム部材７３と、アーム部材７３を軸支するＺ軸方向に沿った回動支軸７４と、縦軸１５の下部に固定装備された溝カム７５と、溝カム７５のカム溝７５ａに嵌合するカムコロ７６ａを有する従動腕７６とを備えている。

溝カム７５の上面には、縦軸１５を一周して取り囲むようにカム溝７５ａが形成されている。縦軸１５に隣接した回動支軸７４に固定装備された従動腕７６は、カムコロ７６ａがカム溝７５ａに嵌合することにより、その回動端部がカム溝７５ａの形状に応じて回動し、回動支軸７４を通じてアーム部材７３も従動腕７６と同様に回動させる。なお、溝カム７５のカム溝７５ａは、縦軸１５からの距離が増加する区間が上糸の引き上げを行うタイミングに一致するように位相調節が施されている。

糸案内７１，７２は上糸を挿通する挿通穴を有し、これら糸案内７１，７２の挿通穴はＹ軸方向に沿った同一直線上に形成されている。
アーム部材７３は、おおむねＹ軸方向に向けられた状態で、その回動端部の挿通部７３ａが糸案内７１，７２の間でおおむねＸ軸方向に沿って往復移動を行うように回動支軸７４に取り付けられている。そして、上糸Ｕを糸案内７１，挿通部７３ａ、糸案内７２の順番で挿通することにより、アーム部材７３が回動動作を行うと、糸案内７１，７２間での糸経路長が変動し、その変動幅に応じて上糸Ｕの繰り出し及び引き上げを行うことが可能となっている。
なお、アーム部材７３の挿通部７３ａは、糸案内７１及び７２を結ぶ直線に対してＸ軸方向における片側のみの領域内で往復動作を行い、糸案内７１及び７２を結ぶ直線をまたいで往復動作を行わないように調整されている。

また、アーム部材７３はその基端部側において、回動支軸７４に対して締結固定するネジ７７を備えており、締結を緩めることにより回動支軸７４回りにその向きを調節することが可能となっている。この場合、アーム部材７３の往復回動の角度範囲は、溝カム７５のカム形状によって決定されるので、アーム部材７３を回動支軸７４に対して角度調節を行っても、最小糸繰り出し量と最大糸繰り出し量の差は変動しない。しかし、上記角度調節により、上糸Ｕの最小糸繰り出し量と最大糸繰り出し量そのものについては調節することが可能である。

なお、前述した針棒側糸案内１８は、上糸Ｕを挿通させる部位が別部材で構成され、上下に位置調節を行うことが可能となっている。

［下軸伝達機構］
下軸伝達機構９０は、ミシンモータ１３の出力軸に設けられた主動スプロケット９１と下軸１６の一端部に設けられた従動スプロケット９２と、これらのスプロケット９１，９２の間に掛け渡されたタイミングベルト９３と、タイミングベルト９３に張力を付与するテンションローラ９４とを備えている。
主動スプロケット９１と従動スプロケット９２の有効径の比率は１：２であり、ミシンモータ１３から下軸１６には半分の回転速度でトルクが伝達される。

［ルーパ機構］
ルーパ機構６０は、ミシンベッド部２ａの上部であって後述する布送り機構８０の下側に配置されている。かかるルーパ機構６０は、ミシンベッド部２ａに針棒１２の回動中心線と同一の回転中心線回りに回転可能に支持されており、その上部には、上糸に下糸を絡げて二重環縫いを行う左ルーパ及び左スプレッダと、上糸により単糸環縫いを行う右ルーパ及び右スプレッダを備えている。ルーパ機構６０は、これら各ルーパ及び各スプレッダを作動させるための動力を下軸１６から得ている。下軸１６は、前述したように、上軸１４の二分の一の回転速度で回転を行っているが、下軸１６の一回転につき、左ルーパ及び左スプレッダと右ルーパ及び右スプレッダとがそれぞれ交互に作動するので、二倍の頻度で上下動を行う縫い針１１に対して二重環縫いと単糸環縫いとをそれぞれ実行することが可能となっている。
即ち、左ルーパ及び左スプレッダと右ルーパ及び右スプレッダとは、縫製時において、左ルーパ及び左スプレッダが針棒１２の内針の針落ちに対して二重環縫いを行い、右ルーパ及び右スプレッダが針棒１２の外針の針落ちに対して単糸環縫いを行う。

［旋回機構］
旋回機構２０は、ミシンベッド部２ａ内に配置された旋回モータ２１と、旋回モータ２１の出力軸に設けられた主動スプロケット２２と、上下にスプロケット２３，２４を備えた伝達軸２５と、ルーパ機構６０設けられた図示しないスプロケットとスプロケット２３とに旋回モータ２１の回転を伝えるタイミングベルト２６と、針棒旋回台４２に設けられたスプロケット２７と、スプロケット２４，２７に掛け渡されたタイミングベルト２８とを備えている。そして、かかる構成により旋回モータ２１からルーパ機構６０及び針棒１２に回動動作が同位相で伝達される。そして、これにより、旋回機構２０は、針棒１２の針振り方向と左右のルーパ及びスプレッダの並び方向が常に一致するように旋回動作の付与を行う。

［布送り機構］
布送り機構８０は、Ｘ−Ｙ平面に平行な被縫製物の載置面を有する載置台８１と、載置された被縫製物をＸ軸方向に沿って移動させる布移動モータとしてのＸ軸モータ８２と、Ｙ軸方向に沿って移動させる布移動モータとしてのＹ軸モータ８３と、各モータ８２，８３の回転駆動力をＸ軸方向及びＹ軸方向に沿った直動駆動力に変換して被縫製物に付与する周知の動力伝達機構から構成されている。

［布切りメス機構］
図６は布切りハンマー３２が上方に退避した状態（初期位置）を示した布切りメス機構３０の動作説明図、図７はハンマー３２が下降し切断を行っている状態（布切り位置）を示した布切りメス機構３０の動作説明図である。
布切りメス機構３０は、図示のように、ミシンベッド部２ａの上面において、刃先を上方に向けてミシンベッド部２ａに固定装備された布切りメス３１と、上方から布切りメス３１に押し付けて介在する被縫製物である布地にボタン穴となる切れ目を形成するハンマー３２と、ハンマー３２を一端部で保持し、ミシンフレーム２により回動可能に支持された第一の梃子部材としての布切り腕３３と、布切り動作の駆動源となるエアシリンダ（直動機器）３４と、エアシリンダ３４の進退動作を行う出力軸３４ａにその一端部が連結された第二の梃子部材としての入力腕３５と、入力腕３５と布切り腕３３とを連動可能に連結するリンク部材３６と、布切りメス機構３０の作動状態を検出する第一センサ１４５と第二センサ１４４とを備えている。

布切りメス３１は、その刃先が鳩目穴かがり縫いにおける滴状の鳩目部と直線状の直線部とからなり、鳩目穴と直線穴の双方の形成を可能としている。
ハンマー３２は、布切りメス３１との対向面が平滑に形成されている。当該布切りメス３１の対向面に対して、ハンマー３２を押圧することで布切りメス３１とハンマー３２との間に介在する布地にボタン穴を形成する。

布切り腕３３は、概ねＹ軸方向に沿った状態でミシンフレーム２内に延在し、その長手方向の中間付近にＸ軸方向に沿った第一支持軸１４２が設けられている。第一支持軸１４２はミシンフレーム２に固定され、布切り腕３３を回動可能に支持する。布切り腕３３の一端部（先端側）には前述したようにハンマー３２が下方を向いた状態で取り付け、固定されている。また、布切り腕３３の他端部（後端側）には、第一連結ピン１３７が固定されている。第一連結１ピン１３７は、リンク部材３６の一端部がＸ軸回りに回動可能に連結され、布切り腕３３の回動の動力が入力される。即ち、この布切り腕３３は、ハンマー３２を保持する一端部が作用点、回動動力が入力される他端部が力点、これらの間に位置する第一支持軸１４２が支点となる梃子構造となっている。
そして、この布切り腕３３は、ハンマー側の加圧力を増力するために、第一支持軸１４２からハンマー３２までの長さよりも、第一支持軸１４２からリンク部材３６との連結位置（第一連結ピン１３７）までの長さが長く設定されている。
なお、この布切り腕３３は、ハンマー３２が上方に退避する方向に常時付勢する引っ張りバネ３３ｂが併設されている。

入力腕３５は、本体部３５ｃと本体部からハンマー側（第二支持軸１４３からハンマー側に向かう方向）に延びる、第一腕部３５ａと第二腕部３５ｂを備えており、概ねＹ軸方向に沿った状態でミシンフレーム２内に延在している。入力腕３５は、本体部３５ｃに挿通される第二支持軸４３により回動可能に支持されている。第二支軸１４３はミシンフレーム２に固定されている。入力腕３５は、第二支軸１４３からハンマー側に向けて延出する第一腕部３５ａと、第二支軸１４３からハンマー側に向けて第一腕部３５ａより長く延出された第二腕部３５ｂを備えている。
この第一腕部３５ａの一端側（ハンマー側）には第二連結ピン１３８が設けられている。
また、第二腕部３５ｂの一端側（ハンマー側）には第３連結ピン１３９が設けられている。
リンク部材３６は板状の部材で、ミシンフレーム２内においてほぼＺ軸方向に沿って延在し、上方側に長孔３６ａが形成されている。リンク部材３６の長孔３６ａには、布切り腕３３の後端側に設けた第一連結ピン１３７が挿通されている。また、リンク部材３６の他端側は、第二連結ピン１３８を介して第一腕部３５ａと連結されている。リンク部材３６は、布切り腕のハンマーと逆側の端部と第一腕部３５ａの延出された一端部とを連結している。
また、エアシリンダ（直動機器）３４は、本体部とプランジャ（出力軸）３４ａから構成されている。プランジャ（出力軸）３４ａは、下方に向けて進退自在に本体部に支持されている。また、エアシリンダ３４は、その上端部（本体部）をＸ軸回り（一軸回り）に回動可能となるようにミシンフレーム２に支持されている。
また、このエアシリンダ３４は上方から見ると布切り腕３３とＸ軸方向に沿って隣接する配置となっており、これらをＸ軸方向から見ると布切り腕３３と交差する配置となっている。すなわち、第一支軸に沿った方向（Ｘ軸方向）から見て布切り腕３３と直動機器３４とを交差する配置とした
プランジャ（出力軸）３４ａの下方には、雌ネジが上下方向に形成された保持部材１４０が配置されている。保持部材１４０は、エアシリンダ３４の出力軸３４ａとネジ固定される。保持部材１４０は、Ｘ軸方向に配置された第３連結ピン１３９を介して、第二腕部３５ｂの先端側（一端側）と連結されている。直動機器３４は、ミシンフレーム２に支持されるとともに、その出力軸３４ａが、第二腕部３５ｂの延出された一端側に連結されている。この結果、直動機器３４は、第二支持軸１４３に対して、布切り腕側且つ布切りメス側に配置されている。
また、保持部材１４０には、検出板１４１が調節ネジにより固定されている。検出板１４１は、直動機器３４の出力軸３４ａに支持されており、直動機器３４が駆動すると、出力軸４１ａとともに、検出板１４１も進退移動する。
また、検出板１４１に移動軌跡上には、第一センサ１４５と第二センサ１４４が配置されている。第一センサ１４５と第二センサ１４４は、ミシンフレーム２に固定された支持部材２ｄに支持されており、第一センサ１４５の上方に第二センサ１４４が位置する。
そして、直動機器３４の駆動により、ハンマー３２が上方に退避した初期位置と、布切りを行う布切り位置とを移動する。この際、第一センサ１４５は、検出板１４１を介してハンマー３２が初期位置に位置することを検出する。また、第二センサ１４４は、検出板１４１を介してハンマー３２が初期位置と布切り位置の間の中間位置に位置することを検出する。
上記のように、この入力腕３５は、第二腕部３５ｂがエアシリンダ（駆動機器）３４から回動の動力が入力される力点、第二支持軸１４３は回動の支点、リンク部材３６と連結される第一腕部３５ａの第二連結ピン１３８が布切り腕３３に回動の動力を入力する作用点となる梃子構造となっている。
そして、この入力腕３５は、布切り腕３３側への回動力を増力するために、第二支持軸１４３からリンク部材３６との連結位置までの長さよりも、第二支持軸１４３からエアシリンダ３４との連結位置までの長さが長く設定されている。

そして、図２、図７に示すように、直動機器３４は、第二支持軸１４３に対して、布切り腕側に配置されている。これにより、直動機器３４を布切り腕３３のＹ軸方向における全長の範囲内に配置することが可能となっている。従って、布切りメス機構３０は、布切り腕３３のＹ軸方向における全長の範囲よりもエアシリンダ３４が外側に配置される場合に比べて、ミシン内部における布切りメス機構３０の占有スペースを低減することを可能としている。
また、布切りメス機構３０は、布切り腕３３の先端側に固定されたハンマー３２が、上方に退避した初期位置に位置すること検出する第一センサ１４５と、初期位置と布切り位置の間の中間位置を検出する第二センサ１４４を備えている。従って、ハンマー３２の回動状態を確実に検出できるので、より安全性が向上する。

［縫製動作］
図８は鳩目穴に穴かがり縫いを行い場合の運針例を示す説明図である。ボタン穴かがりミシン１は各部を制御する制御装置を備え、当該制御装置はＫ１〜Ｋ７の区間に分けて各区間ごとの制御を順番に実行するための縫製プログラムを記憶しており、これに基づいて縫製を実行する。
上記構成からなるボタン穴かがりミシン１では、まず、ミシンのオペレータにより図示しないスタートスイッチが入力されると、Ｋ１の区間において閂止め縫いが実行される。即ち、制御装置は、ミシンモータ１３を駆動して所定幅での針振りによる針落ちを行いつつＹ軸モータ８３を駆動して縫いを設定ピッチで前進させる。そして、Ｘ軸モータ８２を駆動して鳩目穴の直線区間の縫い開始位置に針落ち位置を位置合わせする。
なお、縫製時には全区間Ｋ１〜Ｋ７を通じて、ミシンモータ１３の駆動により針振り機構４０が、縫い針１１がボタン穴である鳩目穴に対して遠い外側針落ち位置と近い内側針落ち位置とに交互に針落ちするように針棒１２を所定の針振り方向に揺動させるいわゆる針振りが行われる。

Ｋ２は鳩目穴の直線部分を縫製する区間であり、制御装置は、ミシンモータ１３とＹ軸モータ８３を駆動して前進方向に直線縫いを実行させる。
Ｋ３は鳩目穴の滴状部分の斜め形状を縫製する区間であり、制御装置は、ミシンモータ１３を駆動して針振りによる針落ちを行いつつＹ軸モータ８３とＸ軸モータ８２の協働により斜め前方に針１１を進める動作制御を実行する。
Ｋ４は鳩目穴の滴状部分の半円弧形状を縫製する区間であり、制御装置は、ミシンモータ１３を駆動して針振りによる針落ちを行いつつ旋回モータ２１を駆動して針振り方向を徐々に180回転させ、なお且つＹ軸モータ８３とＸ軸モータ８２の協働により鳩目穴の縁に沿って針落ちが行われるように位置合わせをする動作制御を実行する。

Ｋ５は再び鳩目穴の滴状部分の斜め形状を縫製する区間であり、制御装置は、ミシンモータ１３を駆動して針振りによる針落ちを行いつつＹ軸モータ８３とＸ軸モータ８２の協働により斜め後方に針１１を進める動作制御を実行する。
Ｋ６は再び鳩目穴の直線部分を縫製する区間であり、制御装置は、ミシンモータ１３とＹ軸モータ８３を駆動して後退方向に直線縫いを実行させる。
Ｋ７は再び閂止め縫いを実行する区間であり、制御装置は、ミシンモータ１３を駆動して所定幅での針振りによる針落ちを行いつつＹ軸モータ８３を駆動して縫いを後退させると共にＸ軸モータ８２の駆動により中央に縫いを進め、縫い目の形成を終了する。

さらに、縫い目の形成が終了すると，制御装置は、Ｙ軸モータ８３を駆動させて布地の縫い目形成位置をハンマー３２の真下に移動させる。
そして、図６の状態にある布切りメス機構３０に対して、エアシリンダ３４を作動させて図７に示すようにハンマー３２を下降させる。これにより、制御装置は、センサ３７の出力により、布切断の実行を確認し、所定時間経過すると、エアシリンダ３４の作動を解除してハンマー３２を上方に戻す。これにより、布切断動作が完了し、ボタン穴かがり縫製の作業が完了する。
また、制御装置は、布切り工程が終了して、布切り腕３３が布切り位置から初期位置に移動する場合、その中間位置を検出すると、布送り機構が布送りを開始するように制御すると、安全性を確保しながら、サイクルタイムを短縮できる。

［実施形態の効果］
上記ボタン穴かがりミシン１は、連動機構９５は、主動かさ歯車９６と従動かさ歯車９７とにより上軸１４から縦軸１５に対して二分の一に減速して回転を伝達するので、高価なハイポイド歯車を不要とするので、ミシンの製造コストの低減を図ることが可能となる。
さらに、ミシンモータ１３の出力軸を上軸１４に直接的に連結して同時回転駆動を行い、トルク変動を生じる針上下動機構５０に動力を伝える上軸１４にかさ歯車の伝達機構を介してトルク付与を行う場合と異なり、振動や騒音の発生を抑制することが可能となる。

さらに、ボタン穴かがりミシン１は、縦軸１５は下軸１６に動力伝達を行わず、ミシンベッド部２ａの上面に届かない長さで形成されているので、上軸１４から下軸１６まで届く長さとする必要がなく、従来よりも縦軸１５を短くすることができ、これにより、温度の上昇に伴う膨張による縦軸１５のトルク増加を防止することができ、ミシンモータ１３の負荷を低減することが可能となる。

また、ボタン穴かがりミシン１は、上方に延出されたベルクランク部材４３の腕部４３ｂが、天秤機構７０よりも上の位置で縦軸１５に連結されているので、他方の腕部４３ｂを縦軸１５の下部に連結する場合に比べて腕部４３ｂに直交する方向から回動動作を付与することが容易となり、揺動動作の負担軽減と動作の安定化を図ることが可能となる。

また、ボタン穴かがりミシン１は、布切りメス機構３０が布切り腕３３、入力腕３５、リンク部材３６、エアシリンダ３４の配置により、ミシン内での占有スペースの小型化を図っているので、布切りメス機構３０の各部材そのものの大きさや長さを小型化する必要が回避でき、布切り腕３３も短縮する必要がないので、奥行きの長い被縫製物であっても折り曲げたりする必要がなく、被縫製物の損傷も防止することが可能となる。
また、布切り腕３３、入力腕３５を長くすることができるので、エアシリンダ３４からの動力を十分に増力することができ、ハンマー３２に強力な加圧力を付与して、より確実な切断動作を行うことが可能となる。
また、布切り腕３３、入力腕３５を長くすることができるので、エアシリンダ３４側からの入力を十分に増力することができ、これにより布切り腕３３、入力腕３５の回動支軸３３ａ，３５ａに加わる荷重の低減化を図ることが可能となる。

また、入力腕３５に対してエアシリンダ３４を布切り腕３３側、即ち、上側に配置しているので、入力腕３５に対して布切り腕３３、リンク部材３６、エアシリンダ３４が全て入力腕３５の上側に位置することとなるので、入力腕３５の長手方向に直交する方向、即ちおおむねＺ軸方向について、短い範囲内に機構のほぼ全体が収まり、当該方向における小型化を図ることが可能となる。

また、入力腕３５の回動支軸３５ａがリンク部材３６との連結位置を挟んでエアシリンダ３４との連結位置とは反対側に位置する構成としているので、入力腕３５の力点と作用点とを支点に対して同じ側に配置することとなり、力点と作用点とを支点を挟む配置の梃子部材と比べて、その全長を短くできるので、ハンマー３２の奥のスペースを広く確保しやすくなり、より大きな被縫製物の縫いを行うことも可能となる。

［その他］
布切りメス機構３０における布切りメス３１とハンマー３２とを逆の配置としても良い。即ち、布切り腕３３に布切りメス３１を搭載し、ミシンベッド部２ａの上面にハンマー３２を固定装備しても良い。
また、上記ミシン１の動作説明では、縫い目の形成の後に布切りを実行する場合を例示したが、布切りを行ってから縫い目の形成を行ってもよい。

また、上記実施形態のボタン穴かがりミシンには、縫い針を保持する針棒を上下動させる針上下動機構５０と、ミシンフレーム上部側に固定されたミシンモータ１３と、一端側がミシンモータに連結され、他端側が針上下動機構に連結される上軸１４と、上糸に下糸を絡める一対のルーパを備えるルーパ機構６０と、ルーパ機構の前記一対のルーパを作動させる動力を伝達する下軸１６と、ミシンフレームに回動可能に支持され、上下方向に沿って配設された縦軸１５と、縦軸から駆動力を得て針棒を揺動させる針振り機構４０と、上軸と縦軸との双方に装備され、互いに噛合するかさ歯車９６、９７を有する連動機構９５とを備えるボタン穴かがりミシンにおいて、ミシンモータはその出力軸を上軸に連結して同時回転を行い、連動機構は、上軸から縦軸に対して二分の一に減速して回転を伝達するボタン穴かがりミシンが記載されている。
また、上記実施形態は、上記構成に加えて、縦軸は、下軸に動力伝達を行わず、ミシンベッド部の上面に届かない長さで形成されているボタン穴かがりミシンが記載されている。
また、上記実施形態は、上記構成に加えて、縦軸１５から動力を得て、上糸の周期的な引き上げを行う天秤を有する天秤機構７０を備え、針振り機構４０は、その上下動により針棒に揺動動作を付与する支持部材４１と、一方の腕部４３ａが支持部材４１に連結され、他方の腕部４３ｂがリンク部材４４に連結されるベルクランク部材４３を備え、ベルクランク部材４３は、天秤機構７０よりも上の位置で、縦軸１５に連結されているボタン穴かがりミシンが記載されている。
また、上記実施形態は、上記構成に加えて、縦軸１５には、揺動腕４５を介してベルクランク部材４３に往復動作を付与する偏心カム４６と、天秤機構に運動を付与する溝カム７５が固定されているボタン穴かがりミシンが記載されている。
また、上記実施形態は、上記構成に加えて、ミシンモータ１３の駆動を下軸に二分の一に減速して回転を伝達する下軸伝達機構９０を備えるボタン穴かがりミシンが記載されている。

１ ボタン穴かがりミシン
２ ミシンフレーム
２ａ ミシンベッド部
２ｂ 縦胴部
２ｃ アーム部
１１ 針
１２ 針棒
１３ ミシンモータ
１３ａ カップリング
１４ 上軸
１５ 縦軸
１６ 下軸
２０ 旋回機構
３０ メス機構
３１ メス
３２ ハンマー
３３ 布切り腕（第一の梃子部材）
３３ａ 回動支軸（支点）
３４ エアシリンダ（直動機器）
３５ 入力腕（第二の梃子部材）
３５ａ 回動支軸（支点）
３６ リンク部材
４０ 針振り機構
４３ ベルクランク部材
４３ａ，４３ｂ 腕部
４４ リンク部材
４５ 揺動腕
５０ 針上下動機構
６０ ルーパ機構
７０ 天秤機構
７１，７２ 糸案内
７３ アーム部材
７３ａ 挿通部
７４ 回動支軸
７５ 溝カム
７５ａ カム溝
７６ 従動腕
７６ａ カムコロ
７７ ネジ
８０ 布送り機構
９０ 下軸伝達機構
９５ 連動機構
Ｕ 上糸

Claims (4)

1. 縫い針を保持する針棒を上下動させる針上下動機構と、
   ミシンフレーム上部に固定されたミシンモータと、
   一端側が前記ミシンモータに連結され、他端側が前記針上下動機構に連結される上軸と、
   上糸に下糸を絡める一対のルーパを備えるルーパ機構と、
   前記ルーパ機構の前記一対のルーパを作動させる動力を伝達する下軸と、
   ミシンフレームに回動可能に支持され、上下方向に沿って配設された縦軸と、
   前記縦軸から駆動力を得て前記針棒を揺動させる針振り機構と、
   前記上軸と前記縦軸との双方に装備され、互いに噛合するかさ歯車を有する連動機構とを備えるボタン穴かがりミシンにおいて、
   前記ミシンモータはその出力軸を前記上軸に連結して同時回転を行い、
   前記連動機構は、前記上軸から前記縦軸に対して二分の一に減速して回転を伝達し、
   前記縦軸から動力を得て、上糸の周期的な引き上げを行う天秤を有する天秤機構を備え、
   前記針振り機構は、
   その上下動により前記針棒に揺動動作を付与する支持部材と、
   一方の腕部が前記支持部材に連結され、他方の腕部がリンク部材に連結されるベルクランク部材を備え、
   前記ベルクランク部材は、前記天秤機構よりも上の位置で、前記縦軸に連結されることを特徴とするボタン穴かがりミシン。
2. 前記縦軸は、前記下軸に動力伝達を行わず、ミシンベッド部の上面に届かない長さで形成されていることを特徴とする請求項１記載のボタン穴かがりミシン。
3. 前記縦軸には、
   揺動腕を介して前記ベルクランク部材に往復動作を付与するカム部材と、
   前記天秤機構に運動を付与する溝カムが固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のボタン穴かがりミシン。
4. 前記ミシンモータの駆動を前記下軸に二分の一に減速して回転を伝達する下軸伝達機構を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のボタン穴かがりミシン。

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