JP7266780B2

JP7266780B2 - 縫い糸制御機能を有する本縫いミシン

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Publication number: JP7266780B2
Application number: JP2020212950A
Authority: JP
Inventors: 美和江端
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-12-07
Filing date: 2020-12-07
Publication date: 2023-05-01
Anticipated expiration: 2040-12-07
Also published as: JP2022090582A

Description

縫製機械の構造、及び縫製技術に関する技術である。

本発明が解決しようとする課題

縫製品の縫い目品質は、安定した適度の縫合力、及び、縫製品に適合した一目縫い目形態の安定した繰り返しが大きな評価要件となる。

しかし、「現行の一般的な「縫い目形成及び縫合力発生のメカニズム及びプロセス」」（以降「従来方式」と表記）は、縫製品の縫い品質が、縫い糸と布（被縫製物）、縫い糸と縫い糸、縫い糸とミシン部品との間の摩擦力のバランスを「奇跡」に近いほど上手に使った経験則により成り立っている。

該摩擦力のコントロールは難しく、安定した適度の縫合力、及び縫製品に適合した一目縫い目形態の安定した繰り返しを得るためのミシンの調節が難しいのが現状である。

このような現状の問題点を解決するために、該摩擦力に依存した「経験則に基づく奇跡のバランス」に頼ることなく、１縫目に消費される糸量を制御することにより安定した品質を得る発明が、本発明者より下糸の制御に関しては特願２０２０－６６２８５「縫目安定下糸制御装置」、特願２０２０－１１７３８４「縫目安定下糸制御装置」で、上糸の制御に関しては特願２０２０－１９９８８３「上糸強制供給機能を有する本縫いミシン」として提示されている。

しかし、そのいずれもが計算された糸量と実際に縫目に使用されるべき糸量との誤差が、上糸であれば下糸の、下糸であれば上糸の摩擦力により補完されている。

課題を解決するための手段

本発明は、前記発明の上糸制御と下糸制御を併用することにより、該摩擦力に依存した「経験則に基づく奇跡のバランス」に完全に頼ることなく、布等被縫製物の厚みを検知し、該厚みと被縫製物の移動量すなわちミシンの送り量等から計算された１縫目に使用される上糸の量（長さ）を制御し、その上糸量を強制的に繰り出し、更に、布等被縫製物の厚みを検知し、該厚みから計算された１縫目の下糸引き締め量（長さ）を制御し、その下糸量を引き締めることにより、すなわち、１縫目に消費される縫い糸の糸量を直接的あるいは間接的に計算し、その量を制御することにより、縫合力及び縫目形態の安定を制御しようとするものである。

発明の効果

本発明の縫い糸制御機能を有する本縫いミシンを使用し縫製を行うことにより、安定した適度の縫合力、及び、縫製品に適合した一目縫い目形態の安定した繰り返しを実現することができ、縫製品の良好な縫い目品質を得ることができる。

発明の詳細な説明

最初に、図１のモデル化されたモーションダイヤグラムを使い「従来方式」の縫い目形成プロセスの説明をする。

縫い目形成プロセスは天秤上死点位相（位相１）から始まり機構内部での上糸１３の供給が開始される。その後、針の糸穴が針板（実際には被縫製物）を通過する位相（位相２）から釜上糸必要量が発生し、釜剣先の上糸ループ捕捉位相（位相４）、上糸ループをボビン（下糸格納部）が潜り抜ける位相（位相８）を経て、天秤下死点位相（位相７）からの天秤上昇により、位相８で解放された上糸１３の回収を始め、さらに、送り開始位相（位相６＝送り歯が針板上面へ出てくる）を経て、再び天秤上死点位相（位相１’）において上糸１３の引き締めを行い、下糸引き締め位相（位相９）において最終縫目（下糸）引き締めを行い１縫目の形成を終了する。

図１のモーションダイヤグラムでは、送りの終了位相（位相１０＝送り歯が針板下面に沈み込む）が下糸引き締め位相（位相９）の後に来ているが、これは、下糸１４（上糸１３）の引き締めにより縫われた布や縫い糸が引き戻されるのを防止するためで、下糸引き締め位相（位相９）の時点で水平送り量のピークを過ぎていれば、送り量がこの位相で縫い目形態に影響を及ぼすことはない。

この天秤上死点位相（位相１及び１’）と下糸引き締め位相（位相９及び９’）の縫い目形態と縫目近辺の縫い糸（上糸１３及び下糸１４）の状態を図２、図３に示す。

そこで、図１のモーションダイヤグラムを例に「縫い目形成プロセスに伴う上糸１３及び下糸１４の挙動」を追っていく。

縫い目形成プロセスに伴う上糸１３の挙動は、ミシン機構内での機構への上糸供給（天秤上糸供給量曲線）が始まる天秤上死点（位相１）から始まり、この位相が縫い目形成サイクルの始点となる。次に、位相２から機構の上糸必要量の吸収（釜上糸必要量曲線）が始まる。各位相における天秤上糸供給量と釜上糸必要量との差が上糸１３の「たるみ」となるのだが、この「たるみ」は糸取りばね１７により吸収される。

位相が進み針棒下死点（位相３）を過ぎると、針の上昇とともに釜上糸必要量は減少を続け、天秤上糸供給量は増加し続けるので、「たるみ」は増加し続け、釜剣先の上糸ループ捕捉位相（位相４）では糸取りばね１７の吸収容量限界（糸取りばねストロークの吸収容量限界）を超えて実際に「たるみ」が発生する。該「たるみ」は釜剣先が捕捉するための上糸ループとなる。

釜剣先の上糸ループ捕捉位相（位相４）を過ぎると再び釜上糸必要量は増加を始め、天秤上糸供給量と釜上糸必要量との差は糸取りばね１７の吸収容量内に収まる。釜上糸必要量は、増加をし続け上糸１３のループをボビン（下糸格納部）が潜り抜ける（位相８）と、上糸１３が釜剣先から解放され、一気に減少する。

更に、天秤上糸供給量も天秤下死点（位相７）を通過すると一気に減少する。この天秤上糸供給量の減少は釜剣先から解放された上糸１３を布（被縫製物）上面に引き上げる役割を担っている。

また、このような現象と相前後して送り歯が針板の上面に現れ（位相６）水平送りが機能することによって、被縫製物の送り（移動）が行われ上糸１３は消費される。

更に位相が進み、再び、天秤上死点になった位相（位相１’）の縫い目形態及び縫い糸（上糸１３、下糸１４）の状態を示したのが図２である。

位相１から位相１’までの間に、送りと縫い目形成に使われ不足した上糸糸量（２１から２２までの糸量）は天秤下死点（位相７）から天秤上死点（位相１’）に向かい上糸の引き締め（回収）を行う過程において上糸調子器（１８の方向）から上糸糸調子圧に抗して引き出される。この時、縫い目には上糸糸調子圧に影響された安定した適度の縫合力が発生する。

更に位相が進み、下糸引き締め位相（位相９）において、上糸１３は下糸１４により布（被縫製物）の中に引き戻され、図３に示すように縫い目形態を完了させる。

すなわち、「従来方式」の縫い目形成サイクルは天秤上死点（位相１）から始まり、最終縫目（下糸）引き締め位相（位相９）で完了する約４００°となる。

次に、縫い目形成プロセスに伴う下糸１４の挙動について説明する。
下糸１４の挙動は前の縫い目の下糸引き締め位相（位相９’）から始まる。この位相９’では、釜のカム面２４あるいは下糸繰り出しレバーにより下糸糸道経路は図１のモーションダイヤグラム中の下糸引き締め量分１２の下糸量が通常の下糸糸道経路より長くなっている。

従って、下糸引き締め位相（位相９’）を過ぎ通常の糸道経路に戻ると、下糸引き締め量分１２の下糸量が「下糸１４のたるみ」となる。

この「下糸１４のたるみ」は「被縫製物の送り」あるいは「上糸１３との絡み」で消費されるのだが、（釜は３６０°の間に２回転するので）２回目の「釜に設けられたカム面」２４が下糸糸道経路に来た位相（位相５）までの間では「被縫製物の送り」および「上糸１３との絡み」が発生しないので、「下糸１４のたるみ」が消費されることはない。すなわち、２回目の「釜に設けられたカム面」２４が下糸糸道経路に来た位相（位相５）での下糸１４の引き締め及び繰り出しはない。また、下糸繰り出しレバー方式では、下糸繰り出しレバーの動きが釜の動きからは独立しているので、「２回目の「釜に設けられたカム面」が下糸糸道経路に来る」ような動きはない。
すなわち、いずれの方式においても図１のモーションダイヤグラム上の位相５での下糸１４の引き締め及び繰り出しが行われる挙動は発生しない。

この「下糸１４のたるみ量」は被縫製物の送り開始位相（位相６）から送り量の増加に従い順次消費され、上糸の引き締め位相（天秤上死点（位相１’））では上糸１３にも引き上げられ消費される。しかし、「被縫製物の送り」及び「上糸の引き締め」による下糸消費量は「下糸１４のたるみ量」に比較してはるかに多く、「たるみ量」が消費され尽くした後は消費（位相）が進むに対応し、だらだらと下糸１４がボビン（下糸格納部）から下糸糸調子ばねに抗して引き出される。

その結果、天秤上死点位相（位相１’）での下糸１４は図２に示した形態となり、その後、下糸引き締め位相（位相９）において、図３に示すように下糸１４が引き締められ縫い目形態（２０から２３）が完成する。

下糸引き締め位相（位相９）での下糸１４の状態を、引き締め機構を釜のカム面２４とした例を図４に示す。また、天秤上死点位相（位相１’）から下糸引き締め位相（位相９）への移行の縫い目形態の変化の説明図を図５に示す。

天秤上死点位相（位相１’）での縫目形態である図５上図の破線が示す範囲２５の下糸１４が最終的に引き締められ縫い目形成が完了した下糸引き締め位相（位相９）での縫目形態が図５下図であるが、該「最終縫目（下糸）引締量」は理論的に数値化されておらず、被縫製物の縫い品質は、縫い糸と布（被縫製物）、上糸と下糸、縫い糸と周辺部材の摩擦力に頼っており、該摩擦力の「経験則に基づく奇跡のバランス」により確保されている。

すなわち、該「最終縫目（下糸）引締量」は被縫製物の厚みにより変化するので、図１のモーションダイヤグラムの下糸引き締め位相（位相９及び９’）における下糸引き締め量分１２の下糸量は実際の「最終縫目（下糸）引締量」より多く設計されており、「該摩擦力の「経験則に基づく奇跡のバランス」」により消費された「最終縫目（下糸）引締量」より多い「引き締め下糸量」はボビン（下糸格納部）より下糸調子ばね圧に抗して引き出されている。

以上のような縫い目形成プロセスと上糸１３及び下糸１４の挙動から、縫い目の安定した適度の縫合力、及び、縫製品に適合した一目縫い目形態の安定した繰り返しが、縫い糸と布（被縫製物）、縫い糸と縫い糸、縫い糸とミシン部品との間の摩擦力のバランスを「奇跡」に近いほど上手に使った経験則により成り立っていることがわかる。

しかし、該摩擦力のコントロールは難しく、安定した適度の縫合力、及び、縫製品に適合した一目縫い目形態の安定した繰り返しを得るためのミシンの調節が難しいのが現状であり、本発明は、該摩擦力に依存した「経験則に基づく奇跡のバランス」に完全に頼ることなく、布等被縫製物の厚みを検知し、該厚みと被縫製物の移動量すなわちミシンの送り量等から計算された１縫目に使用される上糸の量（長さ）を制御し、その上糸量を強制的に繰り出し、更に、同様に布等被縫製物の厚みを検知し、該厚みから計算された１縫目の下糸引き締め量（長さ）を制御し、その下糸量を引き締めることにより、すなわち、１縫目に消費される縫い糸（上糸１３及び下糸１４）の糸量を直接的あるいは間接的に計算し、その量を制御することにより、縫合力及び縫目形態の安定を制御しようとするものである。

図１のモデル化されたモーションダイヤグラムを基に、改めて、縫い目形成サイクルと縫い目形態サイクルの説明をする。
「従来方式」の縫い目形成サイクルは、天秤上死点位相（位相１）から始まり機構内部での上糸１３の供給が開始され、その後、針の糸穴が針板（実際には被縫製物）を通過する位相（位相２）から釜上糸必要量が発生し、釜剣先の上糸ループ捕捉位相（位相４）、上糸ループをボビン（下糸格納部）が潜り抜ける位相（位相８）を経て、天秤下死点位相（位相７）からの天秤上昇により、位相８で解放された上糸１３の回収を始め、さらに、送り開始位相（位相６＝送り歯が針板上面へ出てくる）を経て、再び天秤上死点位相（位相１’）において上糸１３の引き締めを行い、下糸引き締め位相（位相９）において最終縫目（下糸）引き締めを行い１縫目の形成を終了する約４００°のサイクルである。

一方、縫目形態サイクル２６は図６に示すように、被縫製物の厚みの中に上下糸の結節点を位置付けた縫目形態の下糸引き締め位相（位相９’）から次の同じ縫目形態を示す下糸引き締め位相（位相９）までの３６０°のサイクルである。

本発明では、縫目形成サイクルの始点を下糸引き締め位相（位相９’）とする以外、それぞれのプロセスの位相は「従来方式」とほぼ同じとなる。すなわち、縫目形成サイクルを、縫い目形態サイクルと位相も全く同じ、「被縫製物の厚みの中に上下糸の結節点を位置付けた縫目形態の下糸引き締め位相（位相９’）から次の同じ縫目形態を示す下糸引き締め位相（位相９）までの３６０°」のサイクルとする。

これは、図７に示すように、下糸引き締め位相（位相９’）において、縫目と糸供給部（上糸１３では糸供給機（１８の方向）、下糸１４では下糸格納部（ボビン））との間の縫い糸（上糸及び下糸）を緊張状態にすることにより可能となる。

前の縫目形成サイクルの終点である下糸引き締め位相（位相９’）を過ぎると、下糸引き締め位相（位相９’）を始点とする新しい縫い目形成サイクルが始まり、布等被縫製物の厚みを検知し、該厚みと被縫製物の移動量すなわちミシンの送り量等から計算された１縫目に使用される上糸の量（長さ）を、天秤上死点位相（位相１’）との間の位相で、上糸供給機（１８の方向）より順次強制的に供給する。理想としては、下糸引き締め位相（位相９’）と釜剣先の上糸ループ捕捉位相（位相４）との間で釜剣先が捕捉するための上糸ループが適正で安定した大きさとなる糸量が、天秤下死点位相（位相７）から天秤上死点位相（位相１’）との間で残りの糸量が供給されるのが望ましい。

天秤上死点位相（位相１及び１’）の縫い目形態と縫目近辺の縫い糸（上糸１３及び下糸１４）の状態を図８に示す。図８は「従来方式」の天秤上死点位相での縫い目形態と縫目近辺の縫い糸（上糸１３及び下糸１４）の状態である図２と同じ形態を示しており、天秤上死点位相（位相１’及び１）で上糸１３の引き締めが行われていることがわかる。

強制的に供給された「１縫目において消費される上糸の量（長さ）」は、図７の終点位相（下糸引き締め位相（位相９及び９’））になった時、２０から２３の上糸長さにより消費される。

縫目形成サイクルの途中の天秤上死点位相（位相１’及び１）の縫い目形態と縫い糸の状態を図８に示しているが、始点（終点）位相（図７）と天秤上死点位相（図８）とで上糸の長さ「１５～天秤糸穴１６～１８の長さ」が大きく異なり、この違いにより上糸の引き締め張力が２０～１５の上糸にも発生、伝達される。終点（始点）位相（図７）と縫目形成サイクルの途中の天秤上死点位相（図８）との上糸長さの関係は、基本的に（図７の２０～２３～１５～１９の位置の天秤糸穴１６～１８の長さ）＝（図８の２０～１５～天秤糸穴１６～１８の長さ）となる。

この時、「布等被縫製物の厚みを検知し、該厚みと被縫製物の移動量すなわちミシン

布（被縫製物）の変形、及び、該張力による上糸１３の伸縮により吸収される。

また、被縫製物の厚み及び天秤上死点位相（位相１’）以降下糸引き締め位相（位相９）までに発生する送り量によって２０から１５までの上糸の長さが異なるので、終点（始点）位相（図７）と縫目形成サイクルの途中の天秤上死点位相（図８）における２０から１５までの上糸長さの差の変化に対応し終点位相（下糸引き締め位相（位相９及び９’））図７の１５～１８間の上糸経路長さを変えなければならない。

これは、天秤糸穴１６の位置１９を変えることにより対応が取れる。すなわち、検出された被縫製物の厚みに対応して終点位相（下糸引き締め位相（位相９及び９’））の位相を変化させることにより対応が取れることとなる。

一方、下糸１４の挙動も前の縫い目の下糸引き締め位相（位相９’）から始まるのだが、該挙動のプロセスを、図１のモーションダイヤグラムと図９「下糸引き締め機能の基本的形態の説明図」を使い説明をする。

縫い目形成サイクルの始点となる下糸引き締め位相（位相９’）では、縫目安定下糸制御部材２７が稼働した状態で、該作用により下糸糸道経路は前の縫い目の下糸引き締め量の下糸量（ｂ＋ｃ－ａ）分が通常の下糸糸道経路より長くなっている。

従って、下糸引き締め位相（位相９’）を過ぎ通常の糸道経路に戻ると、前の縫い目の下糸引き締め量分の下糸量が「下糸１４のたるみ」となる。

この「下糸１４のたるみ量」は被縫製物の送り開始位相（位相６）から送り量の増加に従い順次消費され、上糸の引き締め位相（天秤上死点（位相１’））では上糸１３にも引き上げられ消費される。しかし、「被縫製物の送り」及び「上糸の引き締め」による下糸の消費量は「下糸１４のたるみ量」に比較してはるかに多く、「たるみ量」が消費され尽くした後は消費（位相）が進むに対応し、だらだらと下糸１４がボビン（下糸格納部）から下糸糸調子ばねに抗して引き出される。

その結果、天秤上死点位相（位相１’）での下糸１４は図８に示した形態となり、その後、下糸引き締め位相（位相９）において、図７に示すように下糸１４が引き締められ縫い目形態（２０から２３）が完成する。

「従来方式」では、該「最終縫目（下糸）引締量」は理論的に数値化されておらず、縫い品質は、縫い糸と布（縫製物）、上糸と下糸、縫い糸と周辺部材の摩擦力に頼っており、該摩擦力の「経験則に基づく奇跡のバランス」により確保されている。

本発明は、該「最終縫目（下糸）引締量」を数値化し、その量を制御することにより縫い品質を安定向上させるものであり、その方法を図９、及び図５にて説明をする。

図５は、天秤上死点位相（図８）から下糸引き締め位相（縫い目形成サイクル終点位相（図７））までの縫い糸（上糸１３及び下糸１４）の状態変化を示す解説図でもある。下糸引き締め位相では、図５上図の破線が示す範囲２５の下糸１４を引き締めることとなり、その量は布（被縫製物）の厚さ２８を検出し計算することができ、該検出は押さえ２９の針板上面３０からの高さ２８を差動トランス等を用いて検出できる。このように検出され計算された下糸引き締め量は図９「下糸引き締め機能の基本的形態の説明図」の方法で引き締められる。

図９において下糸供給側糸道部材３１と被縫製物側糸道部材３２の間隔ａが常に一定の数値に固定、保たれていることから、縫目安定下糸制御部材２７の動きを制御することにより、糸道部材３１、３２間の糸量の変化量ｂ＋ｃ－ａが正確に得られる。すなわち、縫目形態サイクルからの視点で見ると余分に供給されていた下糸量を正確に引き締めることにより、１縫目に必要な下糸量が正確に供給されたことになる。

この変化量ｂ＋ｃ－ａは、押さえ２９の針板上面３０からの高さ２８により計算される図５上図の破線が示す範囲２５に費やされる下糸量に相当する。従って、糸道部材３１、３２間の糸量の変化量ｂ＋ｃ－ａに糸供給側から下糸１４が供給されては「（糸道部材３１、３２間の糸量の変化量ｂ＋ｃ－ａ）＝（図５上図の破線が示す範囲２５に費やされる下糸量）」が成り立たなくなり、すなわち、上下糸の結節点位置がばらつき、縫い目が安定せず縫い品質を低下させるため、下糸の引き締め位相では糸保持稼働部材３３が稼働し、下糸１４を固定し、下糸供給側からの下糸供給を遮断している。

このような下糸制御プロセスにおいて、布（被縫製物）の厚さを検出し計算された下

より生ずる布（被縫製物）の変形、及び、該張力による下糸１４の伸縮により吸収される。

を制御できることとなる。すなわち、布の厚み方向で消費される縫い糸の総量をＬとす

「縫い目交差率」とは上糸と下糸の結節点が被縫製物の上糸側から見て被縫製物の厚みの何％の位置にあるかを示す数値であり、基準はこれまで述べてきた５０％であるが、一般的には「縫い目交差率６０％」が被縫製物の縫い目を上糸側から見た「美しさ」が良く、かつ縫合力にも影響を与えないと言われている。

図１は一般的ミシンの機構の動き及び縫い糸（上糸１３及び下糸１４）の挙動をモデル化したモーションダイヤグラムである。図２は「従来方式」の天秤上死点位相（位相１及び１’）の縫い目形態と縫目近辺の縫い糸（上糸１３及び下糸１４）の状態を示した図である。図３は「従来方式」の下糸引き締め位相（位相９及び９’）の縫い目形態と縫目近辺の縫い糸（上糸１３及び下糸１４）の状態を示した図である。図４は下糸引き締め位相（位相９）での下糸１４の状態を、引き締め機構を釜のカム面とした例で示した解説図である。図５は天秤上死点位相（位相１’）から下糸引き締め位相（位相９）への移行の縫い目形態の変化の説明図である。図６は縫い目形態サイクルの説明図である。図７は本発明の下糸引き締め位相（位相９及び９’）の縫い目形態と縫目近辺の縫い糸（上糸１３及び下糸１４）の状態を示した図である。図８は本発明の天秤上死点位相（位相１及び１’）の縫い目形態と縫目近辺の縫い糸（上糸１３及び下糸１４）の状態を示した図である。図９は下糸引き締め機能の基本的形態の説明図である。

１及び１’・・・天秤上死点位相、２・・・針の糸穴が針板（実際には被縫製物）を通過する位相、３・・・針棒下死点位相、４・・・釜剣先の上糸ループ捕捉位相、５・・・２回目の「釜に設けられたカム面」が下糸糸道経路に来た位相、６・・・送りの開始位相（送り歯が針板の上面に現れる位相）、７・・・天秤下死点位相、８・・・上糸ループをボビン（下糸格納部）が潜り抜ける位相、９及び９’・・・下糸引き締め位相、１０・・・送りの終了位相（送り歯が針板下面に沈み込む位相）、１１・・・水平送り量、１２・・・下糸引き締め量、１３・・・上糸、１４・・・下糸、１５・・・上糸と押さえの接触点、１６・・・天秤糸穴、１７・・・糸取りばね、１８・・・上糸糸調子器（糸供給機）への方向、１９・・・下糸引き締め位相（位相９及び９）’での天秤糸穴位置、２０・・・１針前の縫い目、２１・・・１針前の縫い目の２２の位置、２２・・・天秤上死点位相での上糸基準位置、２３・・・新しい縫い目位置、２４・・・釜に設けられたカム面、２５・・・下糸引き締め位相で引き締められる下糸１４の範囲、２６・・・１縫目形態サイクル（１縫い目長さ）、２７・・・縫目安定下糸制御部材、２８・・・布（被縫製物）の厚さ（押さえ２９下面の針板上面３０からの高さ）、２９・・・押さえ、３０・・・針板上面、３１・・・下糸供給側糸道部材、３２・・・被縫製物側糸道部材、３３・・・糸保持稼働部材

Claims

布等被縫製物の厚みを検知し、該厚みと被縫製物の移動量すなわちミシンの送り量等から計算された１縫目に使用される上糸の量（長さ）を、下糸の引き締め位相から天秤上死点位相の間の位相で、順次、強制的に供給し、また、布等被縫製物の厚みを検知し、該厚みから計算された下糸の引き締め量（長さ）を下糸引き締め位相にて引き締めることを特徴とする縫い糸制御機能を有する本縫いミシン。
能とする請求項１の本縫いミシン。
１の本縫いミシン。