JP6618839B2 - 針棒回転装置を備えたミシン - Google Patents

Description

本発明は、針棒回転装置を備えたミシンに関するものである。

針棒の落下位置を移動可能に構成することにより、いわゆるジグザグ縫い等の動作を行えるミシンでは、釜が定位置で回転するいわゆる固定釜が用いられている。このようなミシンでは、釜に対して針の落下位置が変化することから、針孔の向きが釜に対して変化する。これにより、針孔を通っている糸により形成される糸輪の向きと釜先との関係も変化するので、針棒の落下位置によっては、釜先が糸輪を補足しにくい状況となるおそれがあった。仮に、釜先が糸輪の補足に失敗してしまうと、適切な縫い目を形成することができない。
釜先が糸輪を常に補足しやすい条件とするためには、針孔が常に釜の中心に向くように針棒を回転させることが望ましい。

特許文献１には、いわゆる「揺動式」の針棒揺動機構において、さらに針棒を回転させる専用の機構を備えたミシンが開示されている。
また、特許文献２には、いわゆる「振り子式」の針棒揺動機構において、その典型的な構造が開示されている。

特公平１−３５６７４号公報 実開昭６２−９６３８５号公報

特許文献１は、針棒が回転軸を中心に円筒面を添うように揺動するいわゆる「揺動式」の針棒揺動機構に関する技術である。この揺動式機構は針棒の動きが後述する「振り子式」と比較して単純であるため、例えば特許文献１のような針棒回転機構をさらに加え、針の揺動と回転動作を同時に行えるような機構を設けることは比較的容易であった。しかし、振り子式機構が揺動式機構と比べ、小型化や部品点数の削減においてより優れていることから、ミシンにおいても高機能かつ小型化が求められる昨今では、実際に採用される機構は揺動式ではなく特許文献２に開示されるような振り子式機構が主流となっている。

一方、特許文献２に開示される振り子式針棒揺動機構は円錐面に沿うような揺動動作を行うため、揺動式と比較し針の揺動に応じて釜回転軸に対して針棒軸線が傾いてしまうという機構的な複雑さを有している。さらに、この傾きを有したまま針は上下運動を行うため、針上下運動中に針と釜回転軸間の距離も変化してしまうというさらなる機構的な複雑さを有している。これら機構的な複雑さは針棒揺動機構に回転機構を追加しようとする際の技術的な大きな障壁となることから、従来技術においては振り子式針棒揺動機構において、同一の動力源によって針の揺動運動と回転運動が行える機構は提案されていなかった。

本発明の課題は、針揺動に応じた針棒回転が可能な振り子式針棒揺動機構を備えたミシンを提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
形態１：本発明の１又はそれ以上の実施形態は、ミシン本体（１６,２１６）に設けた支点（１１，２１１）を中心として円錐面に沿うように揺動可能に支持された針棒支持体（４，２０４）と、前記針棒支持体（４，２０４）に接続されており、前記針棒支持体（４，２０４）を揺動させる駆動力を伝える振幅ロッド（６，２０６）と、棒形状の部材であって、当該棒形状の軸線方向の摺動及び前記軸線を中心とした回転が可能なように前記針棒支持体（４，２０４）によって支持され、前記針棒支持体（４，２０４）とともに揺動可能な針棒（２，２０２）と、前記針棒（２，２０２）に沿って延在する案内軸（５，２０５）と、一端側が前記針棒（２，２０２）に対して固定され、他端側が前記案内軸（５，２０５）を中心に回転可能に設けられ、前記針棒支持体（４，２０４）の揺動に応じて前記針棒（２，２０２）に前記軸線を中心とした回転をさせる針棒回転部（９，１０，２１０）と、を備える針棒回転装置を備えたミシン（１００，２００）である。

形態２：本発明の１又はそれ以上の実施形態は、ミシン本体に設けた支点を中心として揺動可能に支持された針棒支持体（４）と、前記針棒支持体（４）に接続されており、前記針棒支持体（４）を揺動させる駆動力を伝える振幅ロッド（６）と、軸線方向の摺動及び軸線を中心とした回転が可能なように前記針棒支持体（４）によって支持され、前記針棒支持体（４）とともに揺動可能な針棒（２）と、前記針棒（２）に対して固定され、前記針棒（２）に対して直角な方向に延在する連結部材（９）と、前記針棒（２）に沿って延在する案内軸（５）と、前記連結部材（９）の延在方向で前記連結部材（９）に対して相対的に移動可能、かつ、前記延在方向に延びる仮想直線を中心として前記連結部材（９）に対して相対的に回転可能となるように、前記連結部材（９）と嵌合し、かつ、前記案内軸（５）に嵌合する案内軸接続ブラケット（１０）と、を備える針棒回転装置を備えたミシン（１００）である。

形態３：本発明の１又はそれ以上の実施形態は、形態２に記載の針棒回転装置を備えたミシン（１００）において、前記針棒支持体（４）は、その揺動中心軸が延在する方向に沿った方向において前記支点の位置調節が可能であり、前記案内軸（５）と、前記連結部材（９）及び前記案内軸接続ブラケット（１０）との嵌合部位には、前記支点の位置調節により生じる前記案内軸（５）と前記針棒（２）との間の傾きを許容する隙間が設けられていること、を特徴とする針棒回転装置を備えたミシン（１００）である。

形態４：本発明の１又はそれ以上の実施形態は、形態２又は形態３に記載の針棒回転装置を備えたミシンにおいて、前記針棒（２）を軸線方向に駆動する駆動力を伝えるクランクロッド（７）が係合する針棒接続ブラケット（８）を備え、前記針棒接続ブラケット（８）は、前記連結部材（９）に係合して設けられており、前記針棒接続ブラケット（８）には、前記針棒（２）の傾きを許容するように前記針棒（２）との間に隙間が設けられており、前記針棒接続ブラケット（８）と前記連結部材（９）とは、前記連結部材（９）の前記案内軸（５）を中心とする揺動動作により両者が干渉しないように形成されていること、を特徴とする針棒回転装置を備えたミシン（１００）である。

形態５：本発明の１又はそれ以上の実施形態は、ミシン本体（２１６）に設けた支点（２１１）を中心として揺動可能に支持された針棒支持体（２０４）と、前記針棒支持体（２０４）に接続されており、前記針棒支持体（２０４）を揺動させる駆動力を伝える振幅ロッド（２０６）と、棒形状の部材であって、当該棒形状の軸線方向の摺動及び前記軸線を中心とした回転が可能なように前記針棒支持体（２０４）によって支持され、前記針棒支持体（２０４）とともに揺動可能な針棒（２０２）と、前記針棒（２０２）を前記軸線方向に駆動する駆動力を伝えるクランクロッド（２０７）と、前記クランクロッド（２０７）が係合する針棒接続ブラケット（２０８，３０８）と、前記針棒（２０２）に固定されており、かつ、前記針棒（２０２）とともに前記針棒（２０２）の前記軸線を中心とした回転が可能な状態で前記針棒接続ブラケット（２０８，３０８）が係合して前記針棒（２０２）を前記軸線方向に駆動する駆動力を前記針棒接続ブラケット（２０８，３０８）から受ける針棒係合部（２０９，３０９）と、前記針棒（２０２）に沿って延在する案内軸（２０５）と、前記針棒（２０２）に対して固定される固定部（２１０ａ）、及び、前記案内軸（２０５）を中心に回転可能であって、前記案内軸（２０５）に対して相対的に傾く自由度を有した状態で係合する係合部（２１０ｄ）を有する針棒案内部（２１０）と、を備える針棒回転装置を備えたミシン（２００）である。

形態６：本発明の１又はそれ以上の実施形態は、形態５に記載の針棒回転装置を備えたミシンにおいて、前記針棒案内部（２１０）の係合部（２１０ｄ）は、断面形状が半円形状に突出した部位が前記案内軸（２０５）に係合していること、を特徴とする針棒回転装置を備えたミシンである。

形態７：本発明の１又はそれ以上の実施形態は、形態５又は形態６に記載の針棒回転装置を備えたミシンにおいて、前記針棒係合部（２０９）は、少なくとも一部が球面形状に形成されており、前記針棒接続ブラケット（２０８）は、前記針棒係合部（２０９）の前記球面形状に係合していること、を特徴とする針棒回転装置を備えたミシン（２００）である。

形態８：本発明の１又はそれ以上の実施形態は、形態５又は形態６に記載の針棒回転装置を備えたミシンにおいて、前記針棒係合部（３０９）は、前記針棒（２０２）が挿入される２つのリング状部材により構成されており、前記針棒接続ブラケット（３０８）は、前記２つのリング状部材の間に配置されて、前記２つのリング状部材のそれぞれに係合していること、を特徴とする針棒回転装置を備えたミシン（２００）である。

本発明の１又はそれ以上の実施形態によれば、構造が簡単で、かつ、小型化が容易な針棒回転装置を備えたミシンを提供できる。

本発明による針棒回転装置を備えたミシン１００の第１実施形態を示す図である。 ミシン１００の内部の主要な構成を模式的に示した図である。 針棒支持体４及び針棒２がＸプラス側へ揺動した状態の針棒回転装置を示す斜視図である。 針棒支持体４及び針棒２が揺動範囲の中間位置、すなわち揺動していない状態の針棒回転装置を示す斜視図である。 針棒支持体４及び針棒２がＸマイナス側へ揺動した状態の針棒回転装置を示す斜視図である。 連結部材９を針棒２に固定するねじ１５が見えるように示した斜視図である。 針棒２と針棒支持体４と案内軸５と連結部材９とをＺプラス側から見た図である。 図７から針棒支持体４を省略した図である。 図８に針棒接続ブラケット８を追加して示した図である。 図９において針棒接続ブラケット８を部分的に切断して示した図である。 針棒接続ブラケット８付近をＹマイナス側から見た図である。 図１１において針棒接続ブラケット８の基部８ｂを部分的に切断して拡大した図である。 針棒支持体４周辺をＸマイナス側から見た図である。 図１３の状態を連結部材９において拡大した図である。 連結部材９付近を切断した断面図である。 針棒２と案内軸５とをＹマイナス側から見た図である。 図１６において案内軸５部分で切断した断面図である。 針棒２が上死点位置にある状態を示す図である。 針棒２が下死点位置にある状態を示す図である。 針棒２が上死点位置にある状態で連結部材９を切断した断面図である。 針棒２が下死点位置にある状態で連結部材９を切断した断面図である。 本発明による針棒回転装置を備えたミシン２００の第２実施形態を示す図である。 ミシン２００の内部の主要な構成を模式的に示した図である。 ミシン２００における針棒回転装置の要部を示す斜視図である。 針棒接続ブラケット２０８まわりの分解斜視図である。 針棒案内板２１０を示す斜視図である。 針棒案内板２１０を図２６中の矢印Ｃ−Ｃの位置で切断した断面図である。 ミシンにおいて縫い目が形成されるときの糸と釜剣先との関係を針の位置毎に並べて示す図である。 本実施形態の針棒回転装置のように、針棒を振り子状に揺動させる時の、針２０１の軌跡を示す図である。 仮に、針棒２０２が回転せずに揺動を行う場合について、針孔２０１ａと剣先２０３ａとの関係を示す図である。 針棒２０２が回転しながら揺動を行う本実施形態の針棒回転装置を備えるミシン２００における、針孔２０１ａと剣先２０３ａとの関係を示す図である。 第３実施形態の針棒接続ブラケット３０８まわりの斜視図である。 第３実施形態の針棒接続ブラケット３０８まわりの分解斜視図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面等を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明による針棒回転装置を備えたミシン１００の第１実施形態を示す図である。
図２は、ミシン１００の内部の主要な構成を模式的に示した図である。
なお、図１及び図２を含め、以下に示す各図は、適宜簡略化して示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している。
また、以下の説明では、具体的な数値、形状、材料等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。
また、以下に示す各図には、説明と理解を容易にするために、ＸＹＺ直交座標系を設けた。ただし、これらの向きは、発明の構成を限定するものではない。

針棒２の一端には、針孔１ａが設けられた針１が固定されている。針棒２は、略Ｚ軸方向に往復運動可能となるように針棒支持体４により支持されている。
針棒支持体４は、針棒支持体ピン１１を支点として振り子状に揺動可能に設けられている。針棒支持体４には、振幅ロッド６が接続されている。
振幅ロッド６には、モータ１３の所定角度内における往復回転動作が伝えられ、振幅ロッド６は、針棒支持体４を揺動させる。

また、針棒２には、針棒接続ブラケット（針棒抱き）８が連結部材９を介して係合している。
連結部材９は、針棒２に固定されており、針棒２と案内軸５とを繋ぎ、針棒２を回転させる力を連結部材９に伝える。
針棒接続ブラケット８には、クランクロッド７が係合している。針棒接続ブラケット８は、針棒２とクランクロッド７とを繋ぎ、針棒２に固定されている連結部材９を挟み込み、クランクロッド７の回転運動を針棒の上下運動に変換する。
クランクロッド７には、モータ１４の回転力が伝達機構１２を介して伝えられ、この回転力によってクランクロッド７は、針棒接続ブラケット８を略Ｚ軸方向に往復運動をさせる。

連結部材９は、針棒２に固定されている。また、連結部材９には、後述するように案内軸接続ブラケット（案内軸抱き）１０が係合している。
案内軸接続ブラケット１０は、連結部材９の傾きを吸収し、上下運動する連結部材９を案内軸５に沿って案内する。
連結部材９及び案内軸接続ブラケット１０には、案内軸５が挿入されており、本実施形態の針棒回転装置の主要部を構成している。
また、本実施形態の連結部材９及び案内軸接続ブラケット１０は、針棒支持体４の揺動に応じて針棒２に軸線を中心とした回転をさせる針棒回転部としての機能を備えている。
案内軸５は、針棒２を回転させるための案内部材として機能する。
針棒支持体４が揺動させられると、針棒２も針棒支持体４とともに揺動する。このとき、連結部材９の一端が針棒２に固定されており、他端側が案内軸接続ブラケット１０とともに案内軸５に位置規制されているので、針棒２は、その揺動位置に応じて、針棒２の軸線を中心として回転させられる。これにより、針１の針孔１ａの向きが回転させられる。

次に、本実施形態の針棒回転装置の構成をより具体的に説明する。
図３は、針棒支持体４及び針棒２がＸプラス側へ揺動した状態の針棒回転装置を示す斜視図である。
図４は、針棒支持体４及び針棒２が揺動範囲の中間位置、すなわち揺動していない状態の針棒回転装置を示す斜視図である。
図５は、針棒支持体４及び針棒２がＸマイナス側へ揺動した状態の針棒回転装置を示す斜視図である。

針棒支持体４は、Ｚプラス端側に設けられた針棒支持体ピン１１を支点として、この支点を中心として振り子状に揺動可能に支持されている。
針棒支持体４には、接続孔４ａが形成されており、この接続孔４ａに振幅ロッド６（図２参照）が接続されている。振幅ロッド６は、を揺動させる駆動力をこの接続孔４ａを介して針棒支持体４へ伝える
針棒支持体４は、支持部４ｂ，４ｃにより、針棒２を回転可能、かつ、軸線方向に移動可能な状態で支持している。

針棒２は、その軸線方向の摺動及び軸線を中心とした回転が可能なように針棒支持体４によって支持されており、針棒支持体４とともに揺動可能となっている。針棒２のＺマイナス側には、針１が取り付けられる。本実施形態の針棒２は、中空のパイプ状に形成されている（図７参照）。

案内軸５は、針棒２に沿って延在するように、ミシン本体１６に固定されている。ここで、案内軸５は、針棒２に沿って延在すると説明したが、針棒２は、揺動を行うことから、案内軸５と針棒２とは、平行に配置されているとは限らない。

図６は、連結部材９を針棒２に固定するねじ１５が見えるように示した斜視図である。
図７は、針棒２と針棒支持体４と案内軸５と連結部材９とをＺプラス側から見た図である。
図８は、図７から針棒支持体４を省略した図である。
連結部材９は、Ｚ軸方向に貫通した孔９ａに針棒２が貫通しており、針棒２の所定の位置において、連結部材９は、針棒２に対してねじ１５を用いて基部９ｂが固定されている。
また、連結部材９は、針棒２に対して直角な方向に延在する延長部９ｃを有している。この延長部９ｃには、Ｚ軸方向に貫通した孔９ｄが設けられており、この孔９ｄには、案内軸５が貫通している。

図９は、図８に針棒接続ブラケット８を追加して示した図である。
図１０は、図９において針棒接続ブラケット８を部分的に切断して示した図である。
針棒接続ブラケット８は、クランクロッド７が接続される軸部８ａと、連結部材９を挟み込む基部８ｂとを有している。軸部８ａは、基部８ｂから略Ｘプラス側に向かって突出して設けられており、クランクロッド７に挿入されている。基部８ｂは、連結部材９をＺ軸方向の上下から挟み込むように配置され、さらに、針棒２が貫通している。
連結部材９は、揺動によって針棒接続ブラケット８に近づくので、針棒接続ブラケット８と連結部材９とは、案内軸５を中心とする連結部材９の揺動動作により両者が干渉しないように形成されている。

図１１は、針棒接続ブラケット８付近をＹマイナス側から見た図である。
図１２は、図１１において針棒接続ブラケット８の基部８ｂを部分的に切断して拡大した図である。
針棒２と針棒接続ブラケット８の関係は、クランクロッド７に対し針棒２が傾く（図１１中の角度α）ので、針棒接続ブラケット８に針棒２よりも大きな貫通孔８ｃを開口している。この貫通孔８ｃは、傾きに対し必要最低限の大きさの孔として、かじりを避けつつ、針棒２の振幅量に影響するガタを少なくする対策を施している。

また、針棒接続ブラケット８の軸部８ａは、クランクロッド７に対して必ず直交するので、針棒支持体４が揺動すると針棒２に固定されている連結部材９は針棒接続ブラケット８に対して回転運動する形となる。
さらに、針棒接続ブラケット８と連結部材９との間に、Ｚ軸方向においてガタが生じない構造とするために、連結部材９は、常に針棒接続ブラケット８と接するように構成されている。

図１３は、針棒支持体４周辺をＸマイナス側から見た図である。
図１４は、図１３の状態を連結部材９において拡大した図である。
案内軸５のＺマイナス側端部には、案内軸５と針棒２とを繋ぐ支持体案内板１７が配置されている。支持体案内板１７は、一端に案内軸５が貫通しており、他端に針棒２が貫通している。支持体案内板１７と案内軸５との間、及び、支持体案内板１７と針棒２との間は、固定されていないすきま嵌合となっている。支持体案内板１７は、針棒２及び針棒支持体４のＺマイナス側が案内軸５から所定の範囲内で揺動するように適度に移動を規制している。

ここで、本実施形態のような、いわゆる「振り子式」の針棒揺動構造を備えたミシンでは、針と釜との間の隙間調整は、針棒支持体ピン１１の位置をＹ軸方向（図１３中の両矢印Ａ方向）に移動することにより行われており、本実施形態でも同様の構成となっている。
本実施形態では、針１と釜３との間の隙間調整を行うと、支持体案内板１７を支点に針棒支持体４がＹ軸方向に傾き、例えば、図１３，１４中の角度βで示したような傾きが生じる。したがって、針棒２と案内軸５とは、必ずしも平行とはならない。
そこで、本実施形態では、上述の傾きに対して連結部材９が案内軸５にかじらないように、連結部材９に傾く量よりも大きな孔９ｄを開口し、案内軸５と孔９ｄとの間に隙間が設けられている（図１５参照）。

図１５は、連結部材９付近を切断した断面図である。
延長部９ｃの内部は、円筒状に中空構造となっている孔９ｅが形成されている。この孔９ｅ内に、案内軸接続ブラケット１０が摺動自在な状態で挿入されている。すなわち、案内軸接続ブラケット１０は、連結部材９の延在方向で連結部材９に対して相対的に移動可能、かつ、延在方向に延びる仮想直線（延長部９ｃの中心軸）を中心として連結部材９に対して相対的に回転可能となるように、連結部材９と嵌合し、かつ、案内軸５に嵌合している。
案内軸接続ブラケット１０には、案内軸５が貫通して嵌合する長孔１０ａが開口されている。この長孔１０ａの長手方向の幅も、上述の孔９ｄと同様に、かじりを防止するために、案内軸５よりも大きめに開口されており、案内軸５と長孔１０ａの長手方向の内壁との間に隙間が設けられている。

図１６は、針棒２と案内軸５とをＹマイナス側から見た図である。
図１７は、図１６において案内軸５部分で切断した断面図である。
針棒支持体ピン１１を中心に針棒支持体４が左右に揺動すると、連結部材９は案内軸５を中心に回転を行うが、連結部材９は針棒２に固定されているので針棒２と同様に傾く（例えば、図１６，１７中の角度γ）。このとき、揺動方向の傾きによって連結部材９が案内軸５にかじらないよう、連結部材９の孔９ｄは、この断面においても、大きめに開口されており、孔９ｄと案内軸５との間に隙間が設けられている。

図１８は、針棒２が上死点位置にある状態を示す図である。
図１９は、針棒２が下死点位置にある状態を示す図である。
図２０は、針棒２が上死点位置にある状態で連結部材９を切断した断面図である。
図２１は、針棒２が下死点位置にある状態で連結部材９を切断した断面図である。
針棒２と案内軸５は「振り子式」の構造上、平行とならないため、針棒２が上下運動（Ｚ軸方向における往復運動）を行うと連結部材９の位置における針棒２と案内軸５との間の軸間距離が、図２０中のＬ１と図２１中のＬ２との間で変化する構造となっている。
そこで、本実施形態の孔９ｄは、針棒２と案内軸５との間の軸間距離が変わる点も考慮して、その孔径が設定されている。

ここで、上述のように、連結部材９の孔９ｄは、案内軸５に対して十分に大きな隙間を設けるような大きな孔となっている。しかし、孔９ｄが大きいことから、この連結部材９だけでは、針棒２と案内軸５との関係を適切に保持することができなくなり、針棒２の揺動に悪影響を及ぼしてしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、連結部材９の中に案内軸接続ブラケット１０を設けてあり、この案内軸接続ブラケット１０の存在によって、針棒２と案内軸５との間の関係を適切に保つようにしている。

先にも述べたように、案内軸接続ブラケット１０は、連結部材９の中に挿入されており、案内軸５が案内軸接続ブラケット１０に挿入されている。案内軸接続ブラケット１０は、図１３，１４中に示した角度βのような傾きに対して、案内軸５を挿入する孔を長孔１０ａとすることによりかじり対策が施されていると先に説明した。
しかし、長孔１０ａを大きくし過ぎると、連結部材９の孔９ｄを大きくした対策と同じであって、針棒２と案内軸５との関係を適切に保てなくなるおそれがある。そこで、長孔１０ａの長手方向の寸法は、針棒２と案内軸５の傾き分、すなわち、針１と釜３との間の隙間調整分にとして必要最小限の長さとしている。そして、本実施形態では、針棒２と案内軸５との間の軸間距離が変化することに対しての対策として、案内軸接続ブラケット１０が連結部材９の中で軸線方向に移動することができる構造としている。
また、図１６，１７中に示した角度γの傾きに対応するために、長孔１０ａをこの向きにも大きくしてしまうと、針棒２と案内軸５との関係を適切に保てなくなるおそれがある。そこで、案内軸５と案内軸接続ブラケット１０との間で、この方向については隙間を設けないように長孔１０ａの短手寸法を設定してある。そして、図１６，１７中に示した角度γの傾きに対応できるように、連結部材９の中で案内軸接続ブラケット１０が回転可能とする構造となっている。

以上説明した構成により、本実施形態のミシン１００において、針棒支持体４は、針棒支持体ピン１１を中心にモータ１３の動力を用いて振り子状に左右（Ｘ軸方向）に揺動する。そして、針棒支持体４を振り子状に揺動させる力を用いて、針棒２を回転させる構造となっている。
本実施形態では、針棒２に対して連結部材９がねじ１５により固定されている。連結部材９がねじ１５により固定されることで、針棒支持体４は、Ｘ軸方向に揺動するが、針棒２は、案内軸５を中心に回転する構造となる。よって、針棒支持体４が揺動した量に応じて、針棒２が回転することができる。
このように、本実施形態では、針棒２を支える機構部分を振り子式として、針の孔が釜の中心に向くようにした。針棒２を支えている機構部分を、「振り子式」にすることによって、針棒２の揺動と回転に必要な動力はモータ１個となり、伝達機構は、振幅ロッド１個ですみ、部品点数を非常に少なくすることができる。
また、全体を揺動させる「揺動式」から「振り子式」にすることによって、構造を小さくすることができ、スペースを確保することができる。また、構造を小さくすることで、機構部分を振幅させるモータへの負荷が軽減され、モータを小型化することができる。
そして、従来の「振り子式」は、その構造上、針の孔が釜の中心を向かないものであった。これに対して、本実施形態では、針棒２に針１の針孔１ａが釜の中心を向くようにするための連結部材９を取り付け、さらに針棒２を回転させるためのガイドとして案内軸５を設け、連結部材９を案内軸５にガイドさせて針棒２を回転させている。これにより、本実施形態のミシン１００は、釜先が糸輪を常に補足しやすい条件で縫製を行うことができる。そして、本実施形態のミシン１００は、上述した様に、構造が簡単で、かつ、小型化が容易な針棒回転装置を備えたミシンとすることができる。
また、本実施形態によれば、針揺動に応じた針棒回転が可能な振り子式針棒揺動機構を備えたミシンを提供することができる。

（第２実施形態）
図２２は、本発明による針棒回転装置を備えたミシン２００の第２実施形態を示す図である。
図２３は、ミシン２００の内部の主要な構成を模式的に示した図である。
なお、図２２及び図２３を含め、以下に示す各図は、適宜簡略化して示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張したり、省略したりして示している。
また、以下の説明では、具体的な数値、形状、材料等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。
また、これら図２２と図２３、及び、以下に示す各図の一部には、説明と理解を容易にするために、ＸＹＺ直交座標系を設けた。Ｘ軸方向におけるプラス側を、Ｘプラス、Ｙ軸方向におけるマイナス側をＸマイナスと記載し、Ｙ軸方向、及び、Ｚ軸方向についても、同様に記載する。ただし、これらの向きは、発明の構成を限定するものではない。

図２２に示すように、本実施形態のミシン２００は、外観上は、従来からのミシンと同様な形態をしている。
図２３に示すように、針棒２０２の一端には、針孔２０１ａが設けられた針２０１が固定されている。針棒２０２は、棒形状の部材であって、この棒形状の軸線方向（略Ｚ軸方向）に往復運動可能となるように針棒支持体２０４により支持されている。
針棒支持体２０４は、針棒支持体ピン２１１を支点として振り子状に揺動可能に設けられている。針棒支持体２０４には、振幅ロッド２０６が接続されている。
振幅ロッド２０６には、モータ２１３の所定角度内における往復回転動作が伝えられ、振幅ロッド２０６は、針棒支持体２０４を揺動させる。よって、針棒支持体２０４には、図中に示した矢印Ａ方向へ揺動をさせる力が作用する。

また、針棒２０２には、針棒接続ブラケット２０８が針棒係合部２０９を介して係合している。
針棒係合部２０９は、針棒２０２に固定されている。また、針棒係合部２０９には、針棒２０２とともに針棒２０２の軸線を中心とした回転が可能な状態で針棒接続ブラケット２０８が係合している。よって、針棒２０２は、針棒接続ブラケット２０８によって軸線を中心とした回転を規制されない。そして、針棒係合部２０９は、針棒２０２を軸線方向に駆動する駆動力を針棒接続ブラケット２０８から受ける。
針棒接続ブラケット２０８には、クランクロッド２０７が係合している。針棒接続ブラケット２０８は、針棒２０２とクランクロッド２０７とを繋ぎ、針棒２０２に固定されている針棒係合部２０９を挟み込み、上軸２１８の回転運動を上下運動として針棒２０２に伝える。
クランクロッド２０７には、モータ２１４の回転力が伝達機構２１２を介して伝えられ、この回転力によってクランクロッド２０７は、針棒接続ブラケット２０８を略Ｚ軸方向に往復運動をさせる。

さらに、針棒２０２には、針棒案内板２１０（針棒案内部）が固定されている。この針棒案内板２１０の針棒２０２に固定されている側とは反対側は、案内軸２０５を中心に回転可能であって、案内軸２０５に対して相対的に傾く自由度を有した状態で係合している。本実施形態の針棒案内板２１０は、針棒支持体２０４の揺動に応じて針棒２０２に軸線を中心とした回転をさせる針棒回転部としての機能を備えている。

さらに、針棒２０２には、針棒案内板２１０から針棒２０２の軸線方向に沿ってＺマイナス側に離れた位置に、案内軸２０５と針棒支持体２０４の支持部２０４ｂとを繋ぐ支持体案内板２１７が配置されている。
支持体案内板２１７によって、針棒２０２の揺動範囲は、矢印Ｂで示したような案内軸２０５を中心とした円弧状の範囲に規制される。したがって、針棒２０２は、矢印Ａ方向への揺動と、矢印Ｂの揺動とが合成された円錐面に沿うような円弧揺動を行うこととなる（後述の図２９参照）。
案内軸２０５は、針棒２０２を回転させるための案内部材として機能する。
針棒支持体２０４が揺動させられると、針棒２０２も針棒支持体２０４とともに揺動する。このとき、針棒案内板２１０の一端が針棒２０２に固定されており、他端側が案内軸２０５に係合しているので、針棒２０２は、その揺動位置に応じて、針棒２０２の軸線を中心として回転させられる。これにより、針２０１の針孔２０１ａの向きが回転させられる。
釜２０３には、剣先２０３ａが設けられている。釜２０３は、上軸２１８と同期して回転する下軸２１９の回転により回転させられて、剣先２０３ａが針孔２０１ａに通された糸により形成される糸輪を補足する。

次に、本実施形態の針棒回転装置の構成をより具体的に説明する。
図２４は、ミシン２００における針棒回転装置の要部を示す斜視図である。
図２５は、針棒接続ブラケット２０８まわりの分解斜視図である。

図２４に示すように、針棒支持体２０４は、Ｚプラス端側に設けられた針棒支持体ピン２１１を支点として、この支点を中心として振り子状に揺動可能に支持されている。
針棒支持体２０４には、振幅ロッド２０６（図２３参照）が接続されているが、図２４では、他の構造を見やすくするために振幅ロッド２０６を省略している。
針棒支持体２０４は、支持部２０４ａ，２０４ｂにより、針棒２０２を回転可能、かつ、軸線方向に移動可能な状態で支持している。

針棒２０２は、その軸線方向の摺動及び軸線を中心とした回転が可能なように針棒支持体２０４によって支持されており、針棒支持体２０４とともに揺動可能となっている。針棒２０２のＺマイナス側には、針２０１が取り付けられる。

案内軸２０５は、針棒２０２に沿って延在するように、ミシン本体２１６に固定されている。ここで、案内軸２０５は、針棒２０２に沿って延在すると説明したが、針棒２０２は、揺動を行うことから、案内軸２０５と針棒２０２とは、平行に配置されているとは限らない。

針棒係合部２０９は、ねじ２１５を用いて針棒２０２に固定されている。針棒係合部２０９は、針棒２０２が貫通する部分以外の外周面が、球面形状に形成されている。

針棒接続ブラケット２０８は、軸部２０８ａと、係合部２０８ｂとを備えている。
軸部２０８ａは、クランクロッド２０７に摺動可能な状態で挿入されており、上軸２１８の回転に同期してクランクロッド２０７から駆動力を得て、Ｚ軸に沿って往復運動を行う。
係合部２０８ｂは、針棒２０２に固定された針棒係合部２０９に係合するように、内部が針棒係合部２０９の球面形状に接触する形状に形成されている。これにより、係合部２０８ｂは、針棒２０２の軸線まわりにおける回転を規制することなく、すなわち、針棒２０２に軸線まわりの回転自由度を与えた状態で、針棒係合部２０９に対して針棒２０２の軸線に沿った向きの力を伝えることができる。また、係合部２０８ｂは、球面形状により針棒係合部２０９に係合することにより、針棒２０２が揺動したときに生じるクランクロッド２０７と針棒２０２との相対角度の変化も吸収することができる。
なお、図２５において、係合部２０８ｂは、１つのブロックであるかのように図示されている。しかし、針棒２０２に固定された針棒係合部２０９に係合するために、係合部２０８ｂは、分割可能な構成となっており、例えば、不図示のねじ等を用いて、図２４に示した状態に組立可能である。

図２６は、針棒案内板２１０を示す斜視図である。
図２７は、針棒案内板２１０を図２６中の矢印Ｃ−Ｃの位置で切断した断面図である。
図２６に示すように、針棒案内板（針棒案内部）２１０は、固定部２１０ａと、係合部２１０ｄとを有している。
固定部２１０ａには、嵌合孔２１０ｂが開口されている。この嵌合孔２１０ｂには、針棒２０２が嵌合している。固定部２１０ａは、ねじ穴２１０ｃに不図示のねじを挿入してねじ止めされることにより、針棒係合部２０９から針棒２０２の軸線方向に沿って離れた位置で針棒２０２に対して固定されている。
係合部２１０ｄは、図２７に示すように、断面形状が半円形状に内側に突出して形成されており、この突出した半円形状が案内軸２０５を挟み込むような形で、案内軸２０５に係合している。これにより、係合部２１０ｄは、案内軸２０５を中心に回転可能であって、案内軸２０５に対して相対的に傾く自由度を有した状態で係合することができる。加えて、半円形状がＸ方向左右より挟み込むような形で案内軸２０５に係合しているため、係合部２１０ｄと案内軸２０５の距離がＹ方向に変化したとしてもその変化を吸収することが可能である。よって、針棒案内板２１０は、案内軸２０５を中心とした円周上に針棒２０２の揺動範囲を規制しながらも、矢印Ａと矢印Ｂとで示した２つの揺動を合成した円弧揺動によって生じる、針棒２０２と案内軸２０５との相対的な傾きや軸間距離の変化を吸収することができる。

次に、本実施形態において、針棒２０２を回転させる理由について説明する。
図２８は、ミシンにおいて縫い目が形成されるときの糸と釜剣先との関係を針の位置毎に並べて示す図である。なお、この図２８において説明する縫い目の形成は、本発明に限らず、一般的なミシンにおける縫い目の形成を説明するものである。
図２８では、布２３１，２３２を上糸２２０により縫い合わせるときに縫い目を形成する状態を示している。図２８中の左から右に向かって行くにしたがい、針２０１が上昇していく。このとき、左から２番目と３番目の図において、糸輪２２０ａが形成されており、この糸輪２２０ａ内を剣先２０３ａが通ることにより、上糸を引っ掛けて、縫い目が形成されていく。このように、ミシンにおける縫い目の形成には、非常に小さな糸輪２２０ａ内を剣先２０３ａが通過しなければならず、糸輪２２０ａが十分な大きさに形成されないと、縫い目の形成を失敗してしまうおそれがある。

図２９は、本実施形態の針棒回転装置のように、針棒を振り子状に揺動させる時の、針２０１の軌跡を示す図である。
針棒２０２は、案内軸２０５により揺動する位置を規制されているので、針２０１は、図２９に示すような円錐状の軌跡に沿って移動する。

図３０は、仮に、針棒２０２が回転せずに揺動を行う場合について、針孔２０１ａと剣先２０３ａとの関係を示す図である。
針棒２０２が回転しないと、針孔２０１ａの向きが一定であることから、針２０１の揺動範囲の両端側では、針孔２０１ａが釜２０３の回転中心を向かない。よって、針棒２０２が回転しないと、剣先２０３ａが糸輪２２０ａを捕捉する状況においては、糸輪２２０ａに対して剣先２０３ａが斜めに侵入することとなる。この場合、剣先２０３ａの侵入方向から見ると、見かけ上、糸輪２２０ａが小さくなってしまう。したがって、この従来の場合には、剣先２０３ａが糸輪２２０ａを正しく捕捉する確率が下がってしまう。

図３１は、針棒２０２が回転しながら揺動を行う本実施形態の針棒回転装置を備えるミシン２００における、針孔２０１ａと剣先２０３ａとの関係を示す図である。
本実施形態では、上述した針棒回転装置によって、常に、針孔２０１ａが釜２０３の回転中心を向いている。したがって、糸輪２２０ａに対して剣先２０３ａが斜めに侵入することなく、剣先２０３ａが糸輪２２０ａを正しく捕捉する確率を、針棒２０２が揺動しない場合と同じとすることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ミシン２００は、針棒係合部２０９に球面形状を設けることにより、針棒２０２に対してその軸線まわりの回転方向に自由度を与えている。また、針棒案内板２１０を設けて針棒２０２の回転を規制した。これにより、針棒２０２は、円弧揺動をしたときの案内軸２０５と針棒２０２との相対位置の変化により、針棒２０２に回転運動が与えられ、針孔２０１ａが常に釜中心を向くことができる。
また、ミシン２００は、針棒案内板２１０の係合部２１０ｄを半円形状に突出させて、この半円形状で案内軸２０５に挟み込むように構成されている。これにより、円錐面を沿うような円弧揺動によって生じる、針棒２０２と案内軸２０５との相対的な傾きや軸間距離の変化を、簡単かつ小型の構成によって吸収することができる。
よって、本実施形態によれば、構造が簡単で、かつ、小型化が容易な針棒回転装置を備えたミシンを提供することができる。
また、本実施形態によれば、針揺動に応じた針棒回転が可能な振り子式針棒揺動機構を備えたミシンを提供することができる。

（第３実施形態）
図３２は、第３実施形態の針棒接続ブラケット３０８まわりの斜視図である。
図３３は、第３実施形態の針棒接続ブラケット３０８まわりの分解斜視図である。
第３実施形態の針棒回転装置は、針棒接続ブラケット３０８及び針棒係合部３０９の形態が第２実施形態と異なる他は、第２実施形態と同様な構成をしている。よって、前述した第２実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。

図３２に示すように、針棒係合部３０９は、２つ一組で設けられており、ねじ２１を用いて針棒２０２に固定されている。針棒係合部３０９は、針棒２０２が貫通する貫通孔３０９ａを中心としたリング状部材として形成されている。

針棒接続ブラケット３０８は、基部３８１と、軸部３８２と、ピン３８３とを組み合わせることにより構成されている。

基部３８１は、嵌合孔３８１ａに針棒２０２が摺動可能な状態で挿入されて針棒２０２と嵌合している。また、基部３８１は、図中の上下から針棒係合部３０９により挟まれてこれら２つの針棒係合部３０９のそれぞれに係合しており、基部３８１の上下（Ｚ軸方向）の移動は、針棒２０２に伝えられる。ここで、基部３８１は、針棒２０２の軸線まわりの回転については、規制していないので、針棒２０２は、その軸線まわりの回転についての制限を基部３８１からは受けない。基部３８１には、軸部３８２の連結部３８２ａを両側から挟み込むように形成された連結部３８１ｂが設けられている。この連結部３８１ｂには、ピン孔３８１ｃが開口されている。

図３３に示すように、軸部３８２は、一方側が連結部３８２ａとなって、基部３８１の連結部３８１ｂに連結しており、他方側がクランクロッド２０７に挿入されている。連結部３８２ａには、ピン孔３８２ｂが開口されている。

ピン３８３は、ピン孔３８１ｃ及びピン孔３８２ｂに挿入されていることにより、針棒２０２の軸線に垂直な向きに延在している。よって、軸部３８２は、基部３８１に対してピン３３８を中心として回動可能な状態で連結している。このように、軸部３８２が基部３８１に対して回動可能となっていることにより、針棒２０２が揺動したときに生じるクランクロッド２０７と針棒２０２との相対角度の変化も吸収することができる。

以上説明したように、第３実施形態によれば、針棒接続ブラケット３０８を、基部３８１と、軸部３８２と、ピン３８３とを組み合わせることにより構成した。これにより、第２実施形態のような球面による接触を利用することなく、第２実施形態と同様な機能を実現可能である。本実施形態の針棒接続ブラケット３０８及び針棒係合部３０９は、第２実施形態のような球面形状よりも製造が容易な形状の組み合せにより構成されているので、本実施形態のミシンは、より簡単に製造が可能である。

以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
例えば、本発明の実施形態においては、後述する二つの回転中心を同一軸（案内軸５、２０５）としている。一方、支持体案内板（１７、２１７）の回転中心に対し、針孔１ａが厳密に釜中心を向くために必要となる回転中心（連結部材９及び針棒案内板２１０の回転中心）は、設計上の各部品の位置関係の違いによって若干異なるようにしてもよい。この場合、針１が揺動及び回転した際、針孔１ａの向きと釜中心が厳密な意味で一致しているとは言えない形態となることもある。しかし、前述した回転中心の違いは非常に微小であり、その違いによる針孔１ａの向きと釜中心とのずれも微小であり、発明の実質的な効果をなんら減損するものではない。すなわち、針孔１ａの向きが厳密に釜中心を向いていなくても、針棒回転部（９，１０，２１０）によって針棒１を回転させることができれば、縫製時に釜先が糸輪を常に補足しやすい条件とすることができる。

１ 針
１ａ 針孔
２ 針棒
３ 釜
４ 針棒支持体
４ａ 接続孔
４ｂ 支持部
４ｃ 支持部
５ 案内軸
６ 振幅ロッド
７ クランクロッド
８ 針棒接続ブラケット
８ａ 軸部
８ｂ 基部
８ｃ 貫通孔
９ 連結部材
９ａ 貫通した孔
９ｂ 基部
９ｃ 延長部
９ｄ 孔
９ｅ 孔
１０ 案内軸接続ブラケット
１０ａ 長孔
１１ 針棒支持体ピン
１２ 伝達機構
１３ モータ
１４ モータ
１５ ねじ
１６ ミシン本体
１７ 支持体案内板
１００ ミシン
２００ ミシン
２０１ 針
２０１ａ 針孔
２０２ 針棒
２０３ 釜
２０３ａ 剣先
２０４ 針棒支持体
２０４ａ 支持部
２０４ｂ 支持部
２０５ 案内軸
２０６ 振幅ロッド
２０７ クランクロッド
２０８ 針棒接続ブラケット
２０８ａ 軸部
２０８ｂ 係合部
２０９ 針棒係合部
２１０ 針棒案内部（板）
２１０ａ 固定部
２１０ｂ 嵌合孔
２１０ｃ 穴
２１０ｄ 係合部
２１１ 針棒支持体ピン
２１２ 伝達機構
２１３ モータ
２１４ モータ
２１５ ねじ
２１６ ミシン本体
２１７ 支持体案内板
２１８ 上軸
２１９ 下軸
２２０ 上糸
２２０ａ 糸輪
２３１ 布
２３２ 布
３０８ 針棒接続ブラケット
３０９ 針棒係合部
３０９ａ 貫通孔
３３８ ピン
３８１ 基部
３８１ａ 嵌合孔
３８１ｂ 連結部
３８１ｃ ピン孔
３８２ 軸部
３８２ａ 連結部
３８２ｂ ピン孔
３８３ ピン

Claims (8)

1. ミシン本体に設けた支点を中心として円錐面に沿うように揺動可能に支持された針棒支持体と、
   前記針棒支持体に接続されており、前記針棒支持体を揺動させる駆動力を伝える振幅ロッドと、
   棒形状の部材であって、当該棒形状の軸線方向の摺動及び前記軸線を中心とした回転が可能なように前記針棒支持体によって支持され、前記針棒支持体とともに揺動可能な針棒と、
   前記針棒に沿って延在する案内軸と、
   一端側が前記針棒に対して固定され、他端側が前記案内軸を中心に回転可能に設けられ、前記針棒支持体の揺動に応じて前記針棒に前記軸線を中心とした回転をさせる針棒回転部と、
   を備える針棒回転装置を備えたミシン。
2. ミシン本体に設けた支点を中心として揺動可能に支持された針棒支持体と、
   前記針棒支持体に接続されており、前記針棒支持体を揺動させる駆動力を伝える振幅ロッドと、
   軸線方向の摺動及び軸線を中心とした回転が可能なように前記針棒支持体によって支持され、前記針棒支持体とともに揺動可能な針棒と、
   前記針棒に対して固定され、前記針棒に対して直角な方向に延在する連結部材と、
   前記針棒に沿って延在する案内軸と、
   前記連結部材の延在方向で前記連結部材に対して相対的に移動可能、かつ、前記延在方向に延びる仮想直線を中心として前記連結部材に対して相対的に回転可能となるように、前記連結部材と嵌合し、かつ、前記案内軸に嵌合する案内軸接続ブラケットと、
   を備える針棒回転装置を備えたミシン。
3. 請求項２に記載の針棒回転装置を備えたミシンにおいて、
   前記針棒支持体は、その揺動中心軸が延在する方向に沿った方向において前記支点の位置調節が可能であり、
   前記案内軸と、前記連結部材及び前記案内軸接続ブラケットとの嵌合部位には、前記支点の位置調節により生じる前記案内軸と前記針棒との間の傾きを許容する隙間が設けられていること、
   を特徴とする針棒回転装置を備えたミシン。
4. 請求項２又は請求項３に記載の針棒回転装置を備えたミシンにおいて、
   前記針棒を軸線方向に駆動する駆動力を伝えるクランクロッドが係合する針棒接続ブラケットを備え、
   前記針棒接続ブラケットは、前記連結部材に係合して設けられており、
   前記針棒接続ブラケットには、前記針棒の傾きを許容するように前記針棒との間に隙間が設けられており、
   前記針棒接続ブラケットと前記連結部材とは、前記連結部材の前記案内軸を中心とする揺動動作により両者が干渉しないように形成されていること、
   を特徴とする針棒回転装置を備えたミシン。
5. ミシン本体に設けた支点を中心として揺動可能に支持された針棒支持体と、
   前記針棒支持体に接続されており、前記針棒支持体を揺動させる駆動力を伝える振幅ロッドと、
   棒形状の部材であって、当該棒形状の軸線方向の摺動及び前記軸線を中心とした回転が可能なように前記針棒支持体によって支持され、前記針棒支持体とともに揺動可能な針棒と、
   前記針棒を前記軸線方向に駆動する駆動力を伝えるクランクロッドと、
   前記クランクロッドが係合する針棒接続ブラケットと、
   前記針棒に固定されており、かつ、前記針棒とともに前記針棒の前記軸線を中心とした回転が可能な状態で前記針棒接続ブラケットが係合して前記針棒を前記軸線方向に駆動する駆動力を前記針棒接続ブラケットから受ける針棒係合部と、
   前記針棒に沿って延在する案内軸と、
   前記針棒に対して固定される固定部、及び、前記案内軸を中心に回転可能であって、前記案内軸に対して相対的に傾く自由度を有した状態で係合する係合部を有する針棒案内部と、
   を備える針棒回転装置を備えたミシン。
6. 請求項５に記載の針棒回転装置を備えたミシンにおいて、
   前記針棒案内部の係合部は、断面形状が半円形状に突出した部位が前記案内軸に係合していること、
   を特徴とする針棒回転装置を備えたミシン。
7. 請求項５又は請求項６に記載の針棒回転装置を備えたミシンにおいて、
   前記針棒係合部は、少なくとも一部が球面形状に形成されており、
   前記針棒接続ブラケットは、前記針棒係合部の前記球面形状に係合していること、
   を特徴とする針棒回転装置を備えたミシン。
8. 請求項５又は請求項６に記載の針棒回転装置を備えたミシンにおいて、
   前記針棒係合部は、前記針棒が挿入される２つのリング状部材により構成されており、
   前記針棒接続ブラケットは、前記２つのリング状部材の間に配置されて、前記２つのリング状部材のそれぞれに係合していること、
   を特徴とする針棒回転装置を備えたミシン。

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