JP6925027B2 - 糸調子調整装置及び刺繍用のミシン - Google Patents

Description

本発明は、ミシン、特に刺繍用ミシンの糸調子調整装置、及び、刺繍用のミシンに関する。ミシンの糸調子とは、糸供給源から天秤を経て針に至る上糸供給経路の所定位置に取り付けられて、ミシン糸に適当な張力を付与するものである。糸調子調整装置は、可動体（可動皿）、固定体（固定皿）、糸調子軸、バネなどからなり、バネ力を調整して可動体を固定体に押し付けることで、間に挟まれた上糸の摩擦力を変動させる装置である。

従来の上糸の張力制御は、図９のように、２枚の調子皿（可動皿１、固定皿３）の間に上糸を挟み込んでいる。調子皿の可動皿１にはつまみ１１１との間にバネ１１５があり、可動皿１にバネ力が、固定皿３に対して付加されるようになっている。つまみ１１１を回転させバネ力を増減させることにより、調子皿への圧力を増減させ、摩擦力によって上糸の張力を制御している。その張力は、上糸の種類、縫製速度、形成するステッチ等の諸条件によって最適値が異なるので、これらの諸条件に応じてつまみによって手動で張力をする必要があった。この調整には、経験と熟練と手間を要するものである。

特許文献１、２に開示されているように、調子皿への圧力の増減を、手動によるつまみ調整に代えて、刺繍用ミシンの糸調子調整を、各針個別に糸調子調整装置を設けて、パルスモータで行ったものが知られている。この場合、それぞれの糸調子調整装置のパルスモータを制御する必要があって、装置自体及び制御が煩雑になっていた。

これに対して、複数の刺繍針が選択時に横方向に移動することで、複数の糸調子調整装置のテンション調整軸の後端に択一的に係合し、係合した１つのテンション調整軸の後端を１つの電磁ソレノイドによって微動させるものが、特許文献３、４に開示されている。この場合も、それぞれの糸調子調整装置毎に電磁ソレノイドによって位置制御する必要があって、装置自体及び制御が煩雑になっていた。

特開平０７−０００６６１号公報 特開平０７−２７５５４５号公報 特開２０１５−００００８５号公報 特開２０１６−１５８７０６号公報

本発明は、上記問題に鑑み、より簡易的な構造で各刺繍針の上糸のテンションを制御できる糸調子調整装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、可動体（１）、固定体（３）、及び、糸調子軸（５）からなり、前記可動体（１）と前記固定体（３）の間に挟まれた縫い糸（１０）に張力を与える糸調子と、複数個の糸調子が、前面（１６）に配列されたケーシング（１３）と、前記ケーシング（１３）の前面（１６）に対して平行移動するようにガイドされた可動プレート（１７）と、前記可動プレート（１７）を前記ケーシング（１３）に対して移動させるアクチュエータ（２１）と、を有し、前記複数個の糸調子の前記糸調子軸（５）は、前記糸調子軸（５）の前方端部から、可動体（１）、固定体（３）、前記ケーシング（１３）の前面（１６）、可動プレート（１７）をこの順に貫通し、前記糸調子軸（５）の前方端部には、前記可動体（１）が係止され、前記糸調子軸（５）の後方端部と可動プレート（１７）の間に弾性体（７）が設けられた糸調子調整装置である。

これにより、全針数に対応する複数の糸調子を可動プレート１７に配置したので、１つのアクチュエータで多針の上糸の張力制御が可能となり、より簡易的な構造で各針の上糸の張力を一斉に制御することができる。

なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。

本発明の全体的な説明図である。 本発明の一実施形態の前方から見た斜視図である。 本発明の一実施形態の後方から見た斜視分解図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態の後方から見た部分的な斜視図である。（ｂ）は、１つの糸調子軸５とアクチュエータ軸２２とを含む断面で見た略断面図である。この場合、糸調子の弾性体７のバネ力が初期値となっている。 （ａ）は、本発明の一実施形態の後方から見た部分的な斜視図である。（ｂ）は、１つの糸調子軸５とアクチュエータ軸２２とを含む断面で見た略断面図である。この場合、糸調子の弾性体７のバネ力を初期値より大きく設定した場合である （ａ）〜（ｃ）は、弾性体７のバネ力を調整するプリテンション調整部の実施形態の一例である。 本発明の他の実施形態の後方から見た部分的な斜視図である。 縫い糸１０の張力を検出する検出部の実施形態の説明図である。 糸調子の先行技術である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。各実施態様について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。本発明の一実施形態は、刺繍ミシンや多頭機の上糸の張力を調整する糸調子調整装置に適用したものであり、刺繍ミシンに限定されるものではなく、その他、多針式ミシン等にも適用することができる。

本実施形態の刺繍ミシンは、一例として、１５針の針を有するミシンヘッドを有している。まず、最初にミシンヘッドの全体的構成を簡単に述べる。

それぞれの針には、図１に示すように、図示しない糸供給源から供給された縫い糸（上糸）１０が、糸ガイド３７（図２、３参照）を経て、可動皿（可動体）１、固定皿（固定体）３、及び、糸調子軸５からなる糸調子により、可動皿１と固定皿３の間に挟まれて上糸１０に張力が与えられている。ここで、本実施形態では、可動皿１と固定皿３が使用されているが、可動体、固定体としては、必ずしも可動皿１と固定皿３に限定されるものではなく、特許文献３に示すような糸テンション調子板のような、板状のものも含まれる。糸調子による糸調子調整装置については、後述する。

糸調子を通過した上糸１０は、糸の張力を検出する張力検出部４３が設けられた場合にはそれを通過し、糸切れ検出部４１を経たのち、軸９５の回りに揺動運動する天秤９３を通る。その後、針を通って、布固定枠８９と布押え１０１との間に把持された加工布に上糸１０を通して、上糸１０に下糸を絡ませる釜１０３に至る。ここで、糸切れ検出部４１の軸には回転パルスセンサー９１が連結して、糸切れの発生を検知する。なお、本実施形態の張力検出部４３は図８により後述する。糸切れ検出部４１に巻き込まれた上糸により、糸切れ検出部の軸が回転しており、この軸にはパルス検出部９１が連結しており、糸切れ時にはパルス検出部９１により糸切れを検出する。

針棒９９は、針棒駆動モータ８３による回転運動を、スライダクランク機構などにより往復動に変換されて、ガイド９７によってガイドされて針を上下動させる。本実施形態では、布押え１０１は、針棒９９の上下動を駆動する針棒駆動モータ８３とは別の布押え駆動モータ８５により、同様に、ガイド９７によってガイドされて布押え１０１を上下動させる。これにより、本実施形態では、布押え駆動モータ８５の駆動を制御できるので、布押え１０１が布押えしている範囲を適宜変更することが可能である。

本実施形態では、針棒９９と布押え１０１を、針棒駆動モータ８３と布押え駆動モータ８５で、それぞれ独立に駆動制御したが、これに限定されることなく、周知のように１つの駆動モータでこれらを上下動させても良い。加工布が張られた布固定枠８９は、Ｘ軸用のパルスモータとＹ軸用のパルスモータによる枠駆動部８７により、特許文献１等に示すように、所定の柄パターンになるように制御される。

以上述べた糸調子調整装置のアクチュエータ２１とその位置情報記憶部２０、張力検出部４３、張力検出情報記憶部４５、糸切れ検出部４１のパルス検出部９１、天秤９３の駆動部、針棒駆動モータ８３、布押え駆動モータ８５、枠駆動部８７は、いずれもミシン制御部８１によって制御される。

次に、本実施形態の特徴の１つである糸調子調整装置について詳説する。
図２は、本発明の一実施形態の前方から見た斜視図である。図３は、本発明の一実施形態の後方から見た斜視分解図である。図４（ａ）は、本発明の一実施形態の後方から見た部分的な斜視図である。図４（ｂ）は、１つの糸調子軸５とアクチュエータ軸２２とを含む断面で見た略断面図である。この場合、糸調子の弾性体７のバネ力が初期値となっている。図５（ａ）は、本発明の一実施形態の後方から見た部分的な斜視図である。図５（ｂ）は、１つの糸調子軸５とアクチュエータ軸２２とを含む断面で見た略断面図である。この場合、糸調子の弾性体７のバネ力を初期値より大きく設定した場合である。

図２、３を参照すると、本実施形態の糸調子調整装置において、図示しない糸供給源から供給された縫い糸（上糸）１０は、糸ガイド３７（図２、３）及びガイド４７（図２）を経て、可動皿１、固定皿３、及び、糸調子軸５からなる糸調子により、可動皿１と固定皿３の間に挟まれて上糸１０に張力が与えられる。本実施形態の糸調子調整装置は、図２に見られるように、１つのミシンヘッドに対応して、ケーシング１３の前面１６に、上下２列千鳥状に配置された、１つの可動皿１と固定皿３の組が、１５色の上糸ごとに１５組取り付けられている。図２の３列目、４列目には糸切れ検出部４１が、それぞれの上糸に対応して設けられている。糸切れ検出部４１の軸には回転パルスセンサー９１が連結して、糸切れの発生を検知する。糸の張力を検出する張力検出部４３を設置する場合には、２列目と３列目の間にスペースをとって設置する。ここで、ケーシングの前面１６とは、可動皿１と固定皿３の組と糸切れ検出部４１などが設置される面を指す。ケーシングの前面１６の裏側の面を後面１８と称す。これと同様に、前後方向を定め、この前後方向に対して、上下方向、左右方向を定めて以下説明する。

図３は、図２の裏側から見た図である。図３の断面図は、図４（ｂ）などに示されている。なお、図４（ｂ）では、簡易に説明するために、１つの糸調子軸５とアクチュエータ軸２２とが同一断面で表示されているが、実際は図４（ａ）に示すように、一部は１つの糸調子軸５を含む断面を表示し、１部はアクチュエータ軸２２を含む断面を表示しており、必ずしも同一断面で表示した断面図ではない。この点は、図５（ｂ）についても同様である。

ケーシング１３の後面１８には、ボルト２４にて固定プレート１５が固定されている。固定プレート１５には、図４（ａ）に表示されたガイドロッド４９が図上左右に固定されており、このガイドロッド４９を摺動可能に貫通するガイド枠４７が、可動プレート１７に固定されている。可動プレート１７は、２本のガイドロッド４９により、ケーシング１３の前面１６に対して平行移動するようにガイドされる。本実施形態では２本のガイドロッドによって、可動プレート１７の平行移動をガイドしたが、その他の平行リンク機構を使用しても良い。

次に、可動プレート１７をケーシング１３に対して移動させるアクチュエータ２１について述べる。アクチュエータ２１はパルスモータであり、回転子の中心に雌ネジ部があり、アクチュエータ軸２２の雄ネジ部と螺子嵌合して、回転子の回転によりアクチュエータ軸２２が前後動するようになっている。アクチュエータ２１は、２本のロッド２３により、可動プレート１７を穴２９で貫通して穴３１で固定プレート１５に前方端が固定されている。一方、アクチュエータ軸２２は、前方端に円周溝があり、これと板２６のノッチ２６’が係合している。板２５、２６はボルト２７により可動プレート１７に固定されている。したがって、板２６のノッチ２６’は、アクチュエータ軸２２の回転を許容しながら、可動プレート１７の前後動を可能としている。穴３１、３３、３５は、ロッド２３、ボルト２７、アクチュエータ軸２２の先端の逃げ孔である。

糸調子の糸調子軸５は、可動皿１、固定皿３、ケーシング１３の前面１６、固定プレート１５、可動プレート１７を摺動可能に貫通している。糸調子軸５の前方端部には係止フランジ５’があり、可動皿１を後方に移動させることができるようになっている。糸調子軸５の後方端部にはダブルナット９、１１が螺合され、可動プレートとナット９との間に、バネ７が介在している。バネ７は必ずしもコイルスプリングに限定されない。その他の弾性体であっても良い。本実施形態では、糸調子が１５個とも同様に、可動皿１、固定皿３、ケーシング１３の前面１６、固定プレート１５、可動プレート１７を貫通して摺動可能になっている。バネ７のバネ圧によって、糸調子軸５に摺動可能に貫通している固定皿３は、ケーシング１３の前面１６に押圧されて位置が固定となっている。

したがって、アクチュエータ２１を制御して、アクチュエータ軸２２を前後方向に移動すると、可動プレート１７が、固定プレート１５又はケーシング１３に対して移動する。この状態は、図４（ｂ）と図５（ｂ）に示されている。可動プレート１７が移動すると、バネ７が押圧されて、可動皿１、固定皿３間の押圧力が変更されることになる。このように、本実施形態では、可動プレート１７の移動によって、一度に複数の糸調子の上糸に与える張力を調整することができるものである。本実施形態の糸調子調整装置によれば、可動プレート１７を、駆動用のアクチュエータ２１により、調子バネとしてのバネ７を圧縮方向に移動させ、バネ７、ナット９、１１、糸調子軸後端部のねじを介して可動皿１を固定皿３に押し付けることで、それらの間に挟まれた上糸１０の摩擦力を変動させる。また、本実施形態では、従来のつまみによる手動調整を廃止し、アクチュエータ２１によるデジタル制御を行うことができ、多針の場合であっても１つのアクチュエータ２１で上糸張力を一斉に制御できるようにすることができる。すなわち、可動プレート１７を全針数に対応する複数の糸調子を、１枚の可動プレート１７に配置したので、１つのアクチュエータ２１で多針の上糸１０の張力制御が可能となる。なお、各針の制御値は、情報記憶部（アクチュエータ２１の位置情報記憶部２０、張力検出情報記憶部４５等）がそれぞれの針ごとに記憶可能であり、縫い針選択時に自動で可動プレート１７を制御し、瞬時に記憶された張力に設定することができる。

各糸調子にはプリテンション調整部が設けられている。調整用のダブルナット９、１１は各針の糸調子にそれぞれ設けられ、個別に調整可能である。個別に調整することで、部品精度等による各皿圧力のバラツキを微調整可能である。また、図４（ａ）、図５（ａ）に見られるように、可動プレートは左右方向が長手方向となっているため、場合により可動プレートの平行移動時に移動量によって、左右方向の各糸調子に、微妙に各糸調子の張力がばらつく場合が生じる。これにも対応して、各糸調子のプリテンション調整部により調整することができる。

本実施形態では、プリテンション調整部は、糸調子軸５の後端部に設けられたダブルナット９、１１から構成され、ダブルナット９、１１を緩めて、糸調子軸５に対するバネ７の後端部の位置を調整すると、バネ圧を変更することができる。本実施形態では、これらのダブルナット９、１１は、バネ圧を変更する調整部として機能するが、プリテンション調整部はこれに限定されるものではない。このように、バネ圧を変更するプリテンション調整部を、糸調子軸５に対して移動すると、バネ圧が変更されて、上糸の張力を微調整することができる。

その他のプリテンション調整部としては、一例として、図６（ａ）〜（ｃ）に示すようなものを適用することができる。図６（ａ）に示すものは、多段階でバネ圧を調整するもので、糸調子軸５の後端部に、所定微小ピッチで複数の溝１２’が形成されている。この溝１２’にプラスチックなどで形成されたオメガ型のリング１２を嵌めこんで、バネ７後端の押圧位置を変更してバネ圧を調整する。

図６（ｂ）、（ｃ）に示すものは、無段階にバネ圧を調整するものである。図６（ｃ）は、図６（ｂ）を上から見た平面図である。図６（ｃ）では、止め板１４を９０度ひねって、糸調子軸５の後端部に設けられたスリット１４’内に、スリット１４’を広げて固定したものである。この例では、止め板１４はスリット１４’内の任意の位置で固定することができるので、無段階でバネ圧を調整することができる。このようにしてバネ７後端の押圧位置を変更してバネ圧を調整することができる。

次に、図７に示す本発明の他の実施形態を説明する。この他の実施形態では、図４、５に示す一実施形態のアクチュエータ２１の代わりに、アクチュエータとして、ラック５１とピニオン５９を利用したものである。ラック６１はアクチュエータ軸６３に取り付けられている。ここでは、アクチュエータ軸６３はＬ字状の長手厚板が使用されているが、丸棒にラックを一体形成したものでもよい。ここではアクチュエータ軸６３にラック５１をボルトで固定し、かつ、可動プレート１７にＬ字状部をボルトで固定している。一方、ピニオン５９は同軸に一体的に設けられた歯車５７によって回転させられる。歯車５７は、パルスモータ５１の回転軸に設置された小歯車５５と噛合っており、パルスモータの回転により、可動プレート１７は、２本のガイドロッド４９により、ケーシング１３の前面１６に対して平行移動するようにガイドされる。この他の実施形態では、歯車５７等で減速しているので、より細かな可動プレート１７の位置制御ができる。その他の点は、図４、５に示す一実施形態と同じである。

図８は、縫い糸１０の張力を検出する検出部の実施形態の説明図である。本発明の一実施形態と他の実施形態では、糸張力の張力検出部４３を設けることができる。これにより、糸張力の自動検知制御が可能になる。糸張力の張力検出部４３は、上下２つの固定ローラー７１と検出ローラー７３で上糸１０を挟んで配置されている。検出ローラー７３は、２つの固定ローラー７１間に配置し、かつ、上糸１０を垂直に下した位置より少し図８の左側に入り込む様に配置されている。上糸１０の張力により、検出ローラー７３が、上糸１０に対し図８の左右方向に動く様にしてある。検出ローラー７３の押される圧力を、変位量としてひずみゲージ等で測定することで、上糸１０の張力を測定するものである。糸張力の張力検出部４３はこれに限定されるものではなく、その他周知の糸張力の張力検出部を本発明に用いることができる。

本発明の一実施形態と他の実施形態では、糸調子に次のような追加機能を付加させても良い。重ね縫いなど縫いの途中で条件が変わる場合には、柄のパターン内における張力の値を、張力検出情報記憶部４５に記憶させ、記憶した張力情報を設定値に使用することにより張力調整の自動化が可能になる。また、同一の針で縫い条件が変わる場合には、柄パターン毎に設定張力を記憶させ再度の調整を不要にすることが可能になる。

本発明の一実施形態と他の実施形態では、針棒９９と布押え１０１を、針棒駆動モータ８３と布押え駆動モータ８５で、それぞれ独立に駆動制御している。布押え１０１の位置情報を記憶させ、その時の張力を張力検出情報記憶部４５に記憶させておけば、これらの情報により、布厚の縫い条件が変わったことを、布押え１０１の位置情報制御により自動認識して張力調整を自動的に行うことが可能となる。なお、糸切り時など糸張力が不要な時には張力を解除し、上糸へのダメージを減少する。

これまでの説明では、１つのミシンヘッドの場合で説明したが、本発明は多頭機の場合にも適用可能なものである。多頭機の場合、張力を張力検出情報記憶部４５に記憶させているので、１頭目の設定を他の頭へ自動で設定可能になる。多頭機の場合、縫い途中などでも、全頭の張力調整を一斉に実施可能になる。

なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的構成はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

１ 可動体、可動皿
３ 固定体、固定皿
５ 糸調子軸
７ 弾性体、バネ
１０ 縫い糸、上糸
１３ ケーシング
１６ ケーシング前面
１７ 可動プレート
２２ アクチュエータ

Claims (4)

1. 可動体（１）、固定体（３）、及び、糸調子軸（５）からなり、前記可動体（１）と前記固定体（３）の間に挟まれた縫い糸（１０）に張力を与える糸調子と、
   複数個の糸調子が、前面（１６）に配列されたケーシング（１３）と、
   前記ケーシング（１３）の前面（１６）に対して垂直な方向に移動するようにガイドされた可動プレート（１７）と、
   前記可動プレート（１７）を前記ケーシング（１３）に対して移動させるアクチュエータ（２１）と、を有し、
   前記複数個の糸調子の前記糸調子軸（５）は、前記糸調子軸（５）の前方端部から、可動体（１）、固定体（３）、前記ケーシング（１３）の前面（１６）、可動プレート（１７）をこの順に貫通し、前記糸調子軸（５）の前方端部には、前記可動体（１）が係止され、前記糸調子軸（５）の後方端部と可動プレート（１７）の間に弾性体（７）が設けられた糸調子調整装置。
2. 前記糸調子軸（５）の後方端部には、弾性体（７）のバネ力を調整するプリテンション調整部（９、１１、１２、１２’、１４、１４’）が設けられた請求項１に記載の糸調子調整装置。
3. 請求項１又は２に記載の糸調子調整装置を有する刺繍用のミシン。
4. 縫い糸（１０）の張力を検出する張力検出部（４３）と、検出時の前記可動プレートの位置情報を記憶する記憶部（２０）が設けられた請求項３の刺繍用のミシン。

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