JP6382600B2 - 針振り機構を備えたミシン - Google Patents

Description

この発明は、針振り機構を備えたミシンに関する。

ミシン縫いにおいて、フリーモーション縫いと呼ばれる縫い手法が知られている。このフリーモーション縫いにおいては、ミシンの布送り動作を無効にして布送りを行わせず、操作者が布を自由に移動させてミシン縫いを行う。その際にジグザグ縫いのための針振り機構を備えたミシンにおいては、ジグザグ縫いを加えることにより多様なフリーモーション縫いが行える。
このフリーモーション縫いにおいては、作業者は両手で布を動かすため、ミシンのスピード調整は足踏みコントローラで行われる。
またジグザグ（針振り）縫いの振幅（ジグザグ幅、針振り幅）の程度、即ち振幅量（振幅値）の調整はニーリフター（Knee Lifter）と呼ばれる膝で操作可能な操作手段をもって行われることが普通である。

特開昭５８−３１１５７号公報 特開２０１３−４６７１８号公報

しかし、上記したジグザグ（針振り）縫い可能なミシンにおいてフリーモーション縫いを行う場合、ジグザグの振幅量は、ミシンの機構により限定されており、通常０ｍｍから９ｍｍ程度になっている。一方、ユーザによっては、振幅量を細かくコントロールしたい要望もあり、従来の構成では、細かい振幅量の調整をニーリフターなどの操作手段で行うことが難しかった。
また、逆に同じ振幅量を維持するように縫う場合もあり、このような同じ振幅を維持するようにニーリフターなどを操作するが難しい問題があった。
特にニーリフターの操作を中間部分で行う場合、例えば最大振幅が９ｍｍのミシンで５ｍｍのジグザグ縫いをするとき、ニーリフターを常に５ｍｍの幅の位置に保つのが難しく、振幅量が統一されない問題がある。また振幅が徐々に広がったり或いは狭まったり、ジグザグ縫いが安定して締麗にできないなどの問題があった。
また、ニーリフターを全く操作しない状態では、直線縫いしかできず、ジグザグ縫いをすることができない、などの問題があった。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものである。

上記目的を達成するために、本発明のミシンは、針振り動作を行わせる針振り機構と、前記針振り機構による針振りの振幅量を制御するために作業者が操作する操作装置と、該操作装置の操作とその操作量を検出する操作検出装置と、前記針振り機構が構造的に針振り可能な絶対最大値と絶対最小値の範囲において前記操作装置の操作量に応じて前記針振り機構の振幅を制御する振幅量の範囲で作業者が必要とする振幅範囲を設定する振幅範囲設定装置と、前記操作装置の操作が操作検出装置により検出された時、前記針振り機構を制御して、前記操作量に応じ且つ前記振幅範囲設定装置により設定された振幅範囲内で前記針振り機構に針振り動作を行わせる針振り制御装置と、を備えたことを特徴とする。
前記振幅範囲設定装置が、前記振幅量の最大値を設定するものであっても良いし、或いは前記振幅範囲設定装置が、前記振幅量の最小値を設定する、ものであっても良い。好適実施例においては、最大値と最小値の両方を制限するものであることが望ましい。
前記操作装置は典型的には、作業者が膝を用いて操作するニーリフターであるが、他の構成の操作装置であっても良い。
前記制御装置が、前記振幅範囲内で、前記操作装置の操作量と前記針振り機構の振幅量を線形に制御しても良いし、或いは前記操作装置の操作量に対して前記針振り機構の振幅量が一定である操作量領域を設けて制御するように構成することが可能である。
更に前記針振り機構による針振り動作の振幅量に対応して、ミシンの運転速度を制御するミシン運転速度制御装置を、備えることも可能である。
また請求項９の発明においては上記構成に加えて、布押さえ上下機構と、ミシンの針が稼働状態か停止状態かを検出する状態検出装置と、前記操作装置の操作が操作検出装置により検出された時、前記状態検出装置によりミシンの針が停止状態の時には、前記布押さえ上下機構を制御して前記操作に応じて布押さえを上下させる布押さえ制御装置と、を備えており、前記操作装置の操作が操作検出装置により検出された時、前記状態検出装置によりミシンの針が稼働状態の時には、前記針振り制御装置が針振り機構を制御して、前記操作量に応じて針振り動作を行わせる、ように構成している。

本発明のミシンによれば、振幅範囲設定装置により、操作装置により操作可能な振幅量の範囲である振幅範囲を設定できるため、操作者が必要とする振幅範囲で操作装置により振幅量を安定して制御でき、安定した縫いを実行できる。
また最大、最小の振幅量を設定可能になるため、操作装置で最大量操作または最小量操作を行えば、該設定した最大、最小の振幅量で安定したジグザグ縫いを実行できる。
特に操作装置としてニーリフターを用いる場合、使用者は最小又は最大のニーリフターの操作量の位置、即ちニーリフターの回動が停止する下限位置（ゼロ位置）或いは上限位置（ＭＡＸ位置）まで回動させれば、任意に設定した最大又は最小の振幅量（針振り量）で縫いを行える。そのためニーリフターの微調整をせずにジグザグ縫いの振幅が一定な縫いを行える。また、ニーリフターの下限位置（ゼロ位置）は、ニーリフターの操作を行わない位置であり、ニーリフターの操作を行うことなく設定した最小振幅量でジグザグ縫いが行える。
また請求項９の構成では、針振り機構と布押さえ上下機構の操作を同一の操作装置で兼用できるため、操作装置の削減と作業者の負担軽減の効果がある。
また前記針振り機構による針振り動作の振幅量に対応して、ミシンの運転速度を制御するミシン運転速度制御装置を備えた場合、フリーモーション縫いを行う際に作業性が格段に向上する効果がある。

本発明の一実施形態を示すブロック図。 本発明の振幅設定装置の一実施形態を示す説明図。 本発明の振幅設定装置による設定振幅の例を示す表。 本発明のおける、振幅設定装置により最大、最小振幅量を設定した場合の、ニーリフター操作量と振幅量との関係を示すグラフ。 本発明のおける、振幅設定装置により最大、最小振幅量を設定した場合の、ニーリフター操作量と振幅量との他の関係を示すグラフ。 本発明の一実施形態の動作を示すフローチャート図。 本発明の一実施形態におけるニーリフターを示す説明図。 本発明の一実施形態におけるニーリフターの機構を示す斜視図。 本発明の一実施形態におけるニーリフター機構の部分図。 本発明の一実施形態における針振り機構を示す説明図。 本発明の一実施形態における布押さえ上下機構を示す説明図。

以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１において、制御装置１はミシン全体の制御を行っており、操作装置であるニーリフター２の操作及びその操作量が操作検出装置２０により検出され、制御装置１に入力するように構成されている。
制御装置１には、更にミシンが稼働しているか或いは停止しているかの状態を検出する状態検出装置であるミシン上軸位相検出装置３からの信号が入力され、ミシン停止状態か稼働状態かを認識できるように構成されている。また、ミシンの縫い速度も検出できるようになっている。
制御装置１にはまた、布押さえ検出装置４からの信号が入力し、布押さえ上下機構８の状態、即ち布押さえ上下機構８が上がっているか下がっているかの状態を検出するように構成されている。

図７において、ニーリフター２は膝当て部２１とレバー２２からなるＬ字形状をなしており、レバー２２がミシン本体Ａ前面のベースから手前側に突出するように設けられ、膝当て部２１がレバー２２から下方に９０度屈曲した形状になっている。この膝当て部２１を作業者が膝を使って操作することによりレバー２２が回動し、図８と図９に示すようにミシン本体Ａ内部に設けられている操作検出装置２０を作動するようになっている。レバー２２の回動はリンク機構２３を駆動し、該リンク機構２３に係合するポテンショメータ２４を駆動して、ニーリフター２の操作及び操作量を検出するようになっている。該レバー２２、リンク機構２３及びポテンショメータ２４により操作検出装置２０を構成している。

ニーリフター２は何も操作しない状態の位置（ゼロ位置）から膝により操作して機械的に限界の位置（ＭＡＸ位置）まで回動できるようになっており、このニーリフター２の回動によりレバー２２が回動し、この回動量が操作検出装置２０により検出されるようになっている。ニーリフター２は、操作者が操作をしない時は、ゼロ位置になるようになっている。
そして、このニーリフター２の操作量（レバー２２の回動量）に応じて針振り機構７のジグザグの振幅を制御するようになっている。即ち、ニーリフター２のゼロ位置においては、最小振幅量でジグザグを行わせ、ＭＡＸ位置においては最大振幅量でジグザグを行わせるように構成されている。

制御装置１はミシンモータ６に信号を送り、ミシンモータ６のオンオフ及びミシンモータ６の回転速度を制御して、ミシンの縫い速度を制御するようになっている。ミシンモータ６は主軸６０を介して針棒上下機構６１を駆動し、針６２を上下させて縫いを実行する。

更に制御装置１は、操作検出装置２０からニーリフター２の操作の信号を受けると、布押さえ上下機構８に信号を送り、布押さえ棒８０を上下させて、布押さえ８１の上げ下ろしを行うように構成されている。
また前述したように制御装置１は針振り機構７を制御し、針棒上下機構６１を幅方向に振って、ジグザグ縫いを実行させるようになっている。この振幅は、前記したように操作検出装置２０からのニーリフター２の操作量に応じて変わるように構成されている。

図１０において、針棒上下機構６１は針棒支持体６５に支持され、上下動して針６２に縫いを実行させると共に、針振り機構７により幅方向に振れてジグザグ縫いを行うようになっている。針振り機構７は振幅モータ７０を備え、振幅歯車７１を介して振幅ロッド７２により針棒上下機構６１を幅方向に振れさせるように構成されている。

図１１に布押さえ上下機構８の詳細を示す。上下動可能な布押さえ棒８０の下端に布押さえ８１が装着され、布押さえ８１が降りて布を押さえるようになっている。布押さえ上下機構８はステッピングモータ８２を有し、このステッピングモータ８２の駆動により上下するレバー８３を備えている。該レバー８３は布押さえ棒８０に係合し、布押さえ棒８０を上下動させるように構成されている。

制御装置１には振幅範囲設定装置９が接続しており、振幅範囲設定装置９において針振り機構７による針６２の針振り量（振幅量）の最小値と最大値を設定できるように構成されている。即ち、ニーリフター２により制御、調整可能な振幅量の範囲を設定できるように構成されている。

図２に振幅範囲設定装置９の表示画面を示す。ここでは最小値として１ｍｍ、最大値として８ｍｍの振幅量を設定した例を示している。
この例では、ニーリフター２のゼロ位置（操作しない位置）で、１ｍｍの振幅量でジグザグ縫いを行い、ニーリフター２のＭＡＸ位置で８ｍｍの振幅量でジグザグ縫いを行うことになる。
なお、この実施形態では、針振り機構７が構造的に針振り可能な範囲は最大９ｍｍ（絶対最大値）であり、最小０ｍｍ（絶対最小値）である。従って、振幅範囲設定装置９で最大値と最小値を設定しない場合には、ニーリフター２により０ｍｍから９ｍｍまでの振幅を制御可能になっている。

このように制御可能な振幅量の範囲を設定することにより、ユーザは必要とする振幅の範囲で安定的に振幅のコントロールが可能になる。
また最小値を設定した場合、ニーリフター２の操作量ゼロで、制御装置１は設定した振幅量でジグザグ縫いを実行するため、操作者はニーリフター２を操作することなく、最小値でのジグザグ縫いを行える。
また、最大値を設定した場合には、ニーリフター２の操作量が最大のＭＡＸの位置で設定した最大振幅量でジグザグ縫いを実行するため、操作者はニーリフター２の操作量を調整する必要がなく、最大操作量の位置でニーリフター２を固定すれば良いため、設定した最大振幅量で安定したジグザグ縫いを行える。

図３に最小値と最大値についてＡ、Ｂ、Ｃの３種類の設定例を示す。この設定値に基づき、ニーリフター２の操作に対して、針６２をジグザグに振らせる制御例を図４に示す。図４はニーリフター２の操作量と針６２の振幅量との関係を示している。
Ａの例では、最小値が１ｍｍであるから、ニーリフター２の操作量０において、１ｍｍの振幅量でジグザグ縫いを行わせるように制御するようになっている。そこからニーリフター２の操作量に対して振幅量を線形に変化させ、ニーリフター２の操作量最大値のＭＡＸで、最大値９ｍｍの振幅量でジグザグ縫いを行わせるように構成されている。
Ｂ及びＣの設定例でも、それぞれニーリフター２の操作量ゼロに対して２ｍｍと３ｍｍの振幅量でジグザグ縫いを行わせ、ニーリフター２の操作量最大値のＭＡＸで７ｍｍと５ｍｍの振幅量でジグザグ縫いを行わせるように構成されている。

図４からわかるように、振幅量の範囲が狭いＣやＢでは、範囲の広いＡに比べて、ニーリフター２の操作量に対して振幅量の変化が少なくなるため、振幅の細かな制御が可能になる。

また、ニーリフター２をＭＡＸ或いはゼロ位置にすれば、設定した最大値或いは最小値の振幅で縫いが行われるため、細かい調整が不要で、簡単な操作で安定した縫いを実現できる。特にゼロ位置は操作が不要であるため、最小値を設定することによりニーリフター２を操作することなく、最小値でのジグザグ縫いが可能になる。

図５に他の制御例を示す。ここでは、ニーリフター２の操作量ゼロから所定操作量の間は振幅量の変化しない不感領域ＮＲを設け、また同様にニーリフター２の操作量ＭＡＸの手前の所定操作量の間に同様に不感領域ＮＲを設け、中間の領域では、Ａ、Ｂ、Ｃの各最大、最小設定値において、同一の直線上でニーリフター２操作量と振幅量を変化させるようになっている。
この構成の場合、最大値と最小値の設定値が異なっても、ニーリフター２の操作量と振幅量の関係が同じであるため、同一の操作感を得ることが出来る利点がある。

なお、制御装置１において上記図４と図５の制御は切換え可能であり、操作者の選択により任意に切り替えることが可能に構成されている。

振幅範囲設定装置９による最小値と最大値の設定は、縫い動作中でも可能になっており、この構成により縫い操作の自由度が向上する。
例えば、ニーリフター２の操作ゼロでの振幅量を逐次変更することができ、ニーリフター２をゼロ位置に保持したまま、振幅量の制御が可能である。また、最大値の振幅量を縫い動作中に逐次変更することにより、ニーリフター２を最大操作量のＭＡＸ位置に保持したまま、ジグザグ幅が拡大或いは縮小していくようなフリーモーション縫いを行うことが可能になる。

なお、制御装置１はミシン全体の制御を行うと共に、針振り制御装置及び布押さえ制御装置としての機能を果たすようになっている。
制御装置１には、モード切替装置１０が接続しており、操作者は制御装置１のモードを切り替えることができるように構成されている。
１つのモードは通常モードであり、ニーリフター２の操作に基づいて布押さえ上下機構８の制御のみを行い、ニーリフター２の操作により布押さえ棒８０を上下させ、布押さえ８１の上げ下ろしだけを行うモードである。即ち制御装置１は布押さえ制御装置としてのみ機能し、このモードでは、操作者はニーリフター２を操作して布押さえ８１の上げ下ろしのみを行う。
他のモードはフリーモーション縫いモードであり、ニーリフター２の操作により針振り機構７と布押さえ上下機構８を選択的に制御するモードである。即ち制御装置１は針振り制御装置としての機能と布押さえ制御装置としての機能を選択的に果たすモードである。この選択はミシン上軸位相検出装置３からの信号により制御装置１が判断して行うようになっている。

即ち、ミシン上軸位相検出装置３からの信号によりミシンが停止していると認定したときは、制御装置１は布押さえ制御装置として機能し、作業者がニーリフター２を操作すると、操作検出装置２０により該操作を検出し、同時に布押さえ検出装置４から布押さえ棒８０の状態を検出して、布押さえ上下機構８を制御し、布押さえ８１の上げ又は下しを行うように構成されている。

一方、ミシン上軸位相検出装置３からの信号によりミシンが稼働中と認定したときは、制御装置１は針振り制御装置として機能し、作業者がニーリフター２を操作すると、操作検出装置２０により該操作と操作量を検出し、針振り機構７を駆動し、該操作量に応じた振幅量で針６２を振らすように構成されている。
以上のように、ミシン上軸位相検出装置３からの信号によりミシンが稼働中か停止中かを判断し、それに応じてニーリフター２の操作により制御内容を変えるように構成されている。即ち、ミシンが稼働中の時は、布押さえ８１を上げ下ろしすることはないから、稼働中であれば針振り機構７を制御する。またミシンが停止中の時は、針６２を幅方向に振ることはないので、布押さえ上下機構８を制御するようになっている。

なおこの実施形態では、フリーモーション縫いの際に、制御装置１は同時にミシンモータ６を制御してミシンの縫い速度の制御を同時に行うようになっている。即ち、針振り機構７を制御して針６２を幅方向に振らせている時には、ミシンの速度を落とすように制御し、針６２を幅方向に振らせない時にはミシンの速度を上げるように制御する構成になっている。これにより、作業性の向上と縫い品質の向上を図ることができる。

図６により動作を説明する。
操作者は最初にモード切替装置１０により制御装置１のモードをフリーモーション縫いモードに切り替え、次いで振幅範囲設定装置９により針６２の振幅量の最小値と最大値を設定する（ステップＳ１）。
制御装置１は、ミシン上軸位相検出装置３からの信号によりミシン停止中であるか否か確認する（ステップＳ２）。停止中であれば、ニーリフター２の操作により布押さえ上下機構８のみの制御を行う（ステップＳ７）。
ステップＳ２で、ミシン停止中でなく稼働中であれば、振幅範囲設定装置９で設定された振幅量の最小値が０以上か否か確認する（ステップＳ３）。０以上の値であれば、ニーリフター２の操作がない状態（操作量ゼロ）で、最小値の振幅量でジグザグ動作を行わせる（ステップＳ４）。最小値が０であれば、ニーリフター２の操作量がゼロの場合針６２の振幅量は０とし、ジグザグ動作を行わせない。
そしてニーリフター２の操作が検知されると（ステップＳ５）、ニーリフター２の操作により針振り機構７の制御を行い、ニーリフター２の操作量に応じて針６２を振らせて縫いを行う（ステップＳ６）。ミシン縫い動作中に振幅範囲設定装置９により最大値を変更した場合は、該変更した最大値の振幅量に応じたジグザグ縫いを実行する。そのため、ニーリフター２の操作量を最大のＭＡＸにしておき、最大値の振幅量でジグザグ縫いを行えば、振幅範囲設定装置９により最大値を変更しながら縫製を行うことによりジグザグ幅が徐々に広がる或いは徐々に狭まるようなジグザグ縫いも安定して行え、綺麗な縫い目を得ることができる。
また同時に振幅量に応じてミシンモータ６の速度制御を行うことも可能である。
ミシン上軸位相検出装置３からの信号によりミシンが停止したことを検知すると（ステップＳ２）、ステップＳ７に移行する。

以上の実施形態では、振幅範囲設定装置９により制御可能な振幅量の範囲を設定しておけば、操作者が必要とする振幅の範囲内で安定した振幅量の制御を行える。また、振幅範囲設定装置９により最小値を設定しておけば、ニーリフター２の操作を行うことなく、該最小値の振幅量でジグザグ縫いを行うことができる。また振幅範囲設定装置９により最大値を設定おけば、ニーリフター２の操作量を最大の位置ＭＡＸで固定しておけば、設定した最大値の振幅量でジグザグ縫いを行えるため、ニーリフター２の操作量の調整が不要であり、安定した振幅量のジグザグ縫いを行える効果がある。 また作業者の膝により操作するニーリフター２を用いて、ミシンの稼働状態に応じて布押さえ８１の上げ下げと、針６２の振りとを両方行えるため、作業者の負担が大幅に軽減する。特に、作業者が布を自由に移動させて縫いを実行するフリーモーション縫いにおいては、膝の操作により２つの機能を果たせるため、その効果が大きい。更に針６２の振幅量に応じてミシンモータ６の速度制御を行う場合には、目飛び、糸切れなどの発生を防止できる効果がある。

１：制御装置、２：ニーリフター、３：ミシン上軸位相検出装置、４：布押さえ検出装置、６：ミシンモータ、７：針振り機構、８：布押さえ上下機構、９：振幅範囲設定装置、１０：モード切替装置、２０：操作検出装置、２１：膝当て部、２２：レバー、２３：リンク機構、２４：ポテンショメータ、６０：主軸、６１：針棒上下機構、６２：針、６５：針棒支持体、７０：振幅モータ、７１：振幅歯車、７２：振幅ロッド、８０：布押さえ棒、８１：布押さえ、８２：ステッピングモータ、８３：レバー。

Claims (9)

1. 針振り動作を行わせる針振り機構と、
   前記針振り機構による針振りの振幅量を制御するために作業者が操作する操作装置と、
   該操作装置の操作とその操作量を検出する操作検出装置と、
   前記針振り機構が構造的に針振り可能な絶対最大値と絶対最小値の範囲において前記操作装置の操作量に応じて前記針振り機構の振幅を制御する振幅量の範囲で作業者が必要とする振幅範囲を設定する振幅範囲設定装置と、
   前記操作装置の操作が操作検出装置により検出された時、前記針振り機構を制御して、
   前記操作量に応じ且つ前記振幅範囲設定装置により設定された振幅範囲内で前記針振り機構に針振り動作を行わせる針振り制御装置と、
   を備えたことを特徴とするミシン。
2. 前記振幅範囲設定装置が、前記振幅量の最大値を設定する、請求項１のミシン。
3. 前記振幅範囲設定装置が、前記振幅量の最小値を設定する、請求項１のミシン。
4. 前記振幅範囲設定装置が、針振り動作の最大振幅量と最小振幅量の両方を設定する、請求項１のミシン。
5. 前記操作装置が、作業者が膝を用いて操作するニーリフターである、請求項１又は２又は３又は４のミシン。
6. 前記制御装置が、前記振幅範囲内で、前記操作装置の操作量と前記針振り機構の振幅量を線形に制御する、請求項１又は２又は３又は４又は５のミシン。
7. 前記制御装置が、前記振幅範囲内で、前記操作装置の操作量に対して前記針振り機構の振幅量が一定である操作量領域を設けて制御する、請求項１又は２又は３又は４又は５のミシン。
8. 前記針振り機構による針振り動作の振幅量に対応して、ミシンの運転速度を制御するミシン運転速度制御装置を、更に備えた、請求項１又は２又は３又は４又は５又は６又は７のミシン。
9. 布押さえ上下機構と、
   ミシンの針が稼働状態か停止状態かを検出する状態検出装置と、
   前記操作装置の操作が操作検出装置により検出された時、前記状態検出装置によりミシンの針が停止状態の時には、前記布押さえ上下機構を制御して前記操作に応じて布押さえを上下させる布押さえ制御装置と、を備え、
   前記操作装置の操作が操作検出装置により検出された時、前記状態検出装置によりミシンの針が稼働状態の時には、前記針振り制御装置が針振り機構を制御して、前記操作量に応じて針振り動作を行わせる、
   請求項１又は２又は３又は４又は５又は６又は７のミシン。

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