JPH03143474A - ミシンの布送り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ミシンの布送り装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、ミシンの布送り装置は、ミシンモータの回転をミ
シンアーム内に設けられた主軸に伝達し、その主軸の回
転運動を偏心輪、クランクロッド等を介してミシンベツ
ド内に設けられた水平送り軸及び垂直送り軸の揺動運動
に変換し、水平送り軸及び垂直送り軸の揺動運動を水平
送り腕、垂直送り腕等を介して送り台の水平方向及び垂
直方向の運動に変換することにより、送り台に固定され
た送り歯に略楕円軌跡の運動を付与するように構成され
ていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来の布送り装置では、ミシン
モータの回転運動を送り歯の略楕円運動に変換するため
の機（１４か多数の部品から構成されているため、送り
歯に伝達される運動量に累積誤差が生じると共に、各部
品の慣性によりミシンの運転速度の変化に伴って送りピ
ッチが変化してしまい、所望のピッチの縫目を正確に形
成することかできないという問題点があった。

また、運動変換機＋Ｍか多数の部品から（１４成されて
いるため、ミシンフレームにおいて広い設置スペースを
必要とし、ミシンの小型化及び軽ユ化を図る上で大きな
障害となっていた。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、その目的は、運動変換機構が一切不要で、送
りピッチに誤差が生じることがなく、ミシンの構成の簡
略化及び小型軽量化が可能なミシンの布送り装置を提供
することにある。

［課題を解決するーための手段］ この目的を達成するために本発明のミシンの布送り装置
は、ミシンの加工布支持面上において加工布に当接可能
に設けられた圧電アクチュエータと、その圧電アクチュ
エータと加工布とを圧接させるための圧接手段とを備え
ている。

［作用〕 上記構成を有する本発明の布送り装置において、圧電ア
クチュエータは微小振幅の略楕円振動を発生する。そし
て、圧接手段が圧電アクチュエータと加工布とを圧接さ
せると、加工布は、圧電アクチュエータの略楕円振動に
基いて摺動部位の摩擦力に起因する駆動力を受け、所定
方向へ送られる。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照して説明
する。

本実施例の側面図である第１図を参照して機械的構成を
説明する。上下動可能な針１とミシンベツド２内に設け
られた糸輪捕捉器３とからなる縫目形成手段の布送り出
し側において、ミシンベツド２には圧電アクチュエータ
４を配置するための矩形孔５が形成されている。圧電ア
クチュエータ４は、その上面の両端部に設けられた駆動
部４１が加工布支持面６上に突出するように矩形孔５内
に配置され、側面の中央部にねじ込まれた固定ボルト４
２を介し、てミシンベツド２内に設けられた支持板７に
固定されている。

ミシンベツド２の上方には、加工布支持面６から上方へ
離間した上昇位置と加工布支持面６に当接した下降位置
とに切替え配置可能な押え足８が設けられており、押え
足８は、押え棒９を介してコイルばね等からなる周知の
付勢手段１０により下方へ付勢されている。そして、押
え足８を上昇位置に配置した状態で加工布支持面６上に
加工布を載置し、その後、押え足８を下降位置に配置す
ると、押え足８の下面により加工布が加工布支持面６及
び圧電アクチュエータ４の駆動部４１に圧接される。す
なわち、前記付勢手段１０．押え棒９、押え足８により
圧接手段が構成されている。

本実施例の圧電アクチュエータ４について第２図（ａ）
乃至（ｅ）を参照して詳細に説明する。

第２図（ａ）は圧電アクチュエータ４の上面図であり、
第２図（ｂ）は圧電アクチュエータ４の下面図及び圧電
アクチュエータ４の駆動制御装置を示すブロック図であ
り、第２１Ｋ（ｃ）は圧電アクチュエータ４の側面図で
ある。

本実施例の圧電アクチュエータ４は、機械共振器を含ん
だ超音波振動子であり、矩形平板形状の弾性体４３と、
その弾性体４３の下面に着設され、弾性体４３に曲げ振
動を励振する第１圧電体４４と、弾性体４３の両側面に
それぞれ着設され、弾性体４３に縦振動を励振する第２
圧電体４５とを備えている。第１圧電体には電極４６が
着設されており、第２圧電体４５にはそれぞれ電極４７
が着設されている。また、弾性体４３自身はアース電極
を兼ねている。

弾性体４３は、第２図（Ｃ）’、　　（ｄ）、　　（ｅ
）に示すように、その厚さ方向（Ｙ方向）に所定周波数
ｆ　（１０ＫＨｚ〜数百ＫＨｚの範囲内の値）において
両端自由端２次モードで曲げ振動し、且つ同一の周波数
ｆにより長さ方向（Ｘ方向）に両端自由端１次モードで
縦振動するように形状寸法を調節されている。

本実施例の電気的構成について説明する。第２図（ｂ）
に示すように、所定周波数ｆの交流電圧を発生する交流
電源１３には、針１の位置に対応した針位置信号を出力
する針位置検出器１４が接続されており、交流電源１３
はＪ針位置検出器１４から構成される装置信号に基いて
針１が加工布支持面６よりも上方に位置している間のみ
交流電圧を出力するように構成されている。交流、電源
１３には、交流電源１３から供給された交流電圧の位相
を調節し、位参目が異なる２つの交流電圧を出力するこ
とが可能な位＃ａ器１２が接続されている。位相器１２
には・；第・１−の圧電体４４の電極４６に接続された
アンプ１゛０と、６第２の圧電体４５の電極４７に接続
されたアンプ１１とが接続されており、各アンプ１０．
１１は位相器１２から供給された交流電圧の振幅を調節
し、各電極４６４７を介して各圧電体４４．４５に所定
周波数ｆの交流電圧を印加する。

以上のように構成された本実施例の動作を以下に説明す
る。

まず、加工布を加工布支持面６上に載置し、押え足８を
下降位置に配置して加工布を圧電アクチュエータ４の駆
動部４１に圧接させる。この状態でミシンの運転を開始
すると、針１が上下動され、糸輪捕捉器３との協働によ
り加工布に縫目が形成される。一方、針位置検出器１４
からは、上下動される針１の位置に対応した針位置信号
が交流電源１３に供給され、交流電源１３からは針位置
信号に基づいて針１が加工布支持面６よりも上方に位置
している間だけ所定周波数ｆの交ｔＭ、電圧が位相器１
２に供給される。所定周波数ｆの交流電圧は、位相器１
２により位相が異なる２種類の交流電圧、例えば位相差
９０”の交流電圧にされ、各アンプ１０．１１にそれぞ
れ供給される。そして、各交流電圧は各アンプ１０．１
．１により設定されたゲインに基づいて増幅され、電極
４６．４７を介して第１の圧電体４４及び第２の圧電体
４５にそれぞれ印加される。

第１の圧電体４４に所定周波数ｆの交流電圧が印加され
て第１の圧電体４４が振動すると、弾性体４３は曲げ振
動２次モードで共振し、第２図（ｅ）のような振幅分布
を有する定在波が励起される。また、第２の圧電体４５
に所定周波数ｆの交流電圧が印加されて第２の圧電体４
５が弾性体４３の両側において振動すると、弾性体４３
は縦振動１次モードで共振し、第２図（ｄ）のような振
動分布を有する定在波か励起される。このとき、弾性体
４３の固定ボルト４２で固定される位置は各定在波の節
となっている。

そして、弾性体４３に各定在波が合成された略楕円振動
が発生し、特に弾性体４３の両端部では逆位相でかつ最
大振幅を有する略楕円振動か得られる。その弾性体４３
の両端部で発生した略楕円振動によって、各駆動部４１
に押え足８により圧接された加工布に対し摩擦力に起因
する駆動力が付与され、加工布が移動される。

圧電アクチュエータ４の駆動部４１に発生する略楕円振
動は、各定在波の合成によるものであるため、位相器１
２の位相を調節して第１の圧電体４４と第２の圧電体４
５とに印加される交流電圧の位相をずらすことにより、
例えば位相差を一９０°にすることによって加工布の送
り方向を逆転させることができる。また、位相器１２に
よって各圧電体４４．４５に印加される交流電圧の位相
差を変化させたり、アンプ１１のゲインを変更して第２
の圧電体４５に印加する交流電圧の振幅を変化させるこ
とにより、１針毎の加工布の送り量、即ち布送りピッチ
を変化させることができる。

圧電アクチュエータ４の駆動部４１の略楕円振動は、振
動振幅が数μｍ〜数十μｍ程度の微小振幅であり、振動
周波数は１０ＫＨｚ〜数百ＫＨｚの範囲内の値であるた
め、布送り量をミクロンオーダーの精度で制御すること
ができ、その送り速度は１０ｍ／ｓ程度を容易に達成で
きる。

また、本実施例に用いた圧電アクチュエータは、従来の
電磁モータに比べ以下の特徴を備えている。

１）巻線が不要であり、構造が簡単であるため、小型、
計量化が可能である。

２）高エネルギー変換効率が得られ、例えばＤＣモータ
に比べ出力／体積比及び出力／重量比は１０倍以上とな
る。

３）摩擦力を利用しているので、応答性１位置制御性に
優れている。

４）磁気、電磁ノイズを発生しない。

次に、第３図を参照して本発明の別の実施例について説
明する。尚、第３図において前述の実施例と同一の部分
には同一の番号を付し、その説明を省略する。

本実施例では、圧電アクチュエータ４の上方に圧電アク
チュエータ４と同一の圧電アクチュエータ３０を互いの
駆動部４１，３０１が対向するように配置したものであ
る。圧電アクチュエータ３０は、押え捧９に取付けられ
た支持板２１に固定ボルト３０２を介して固定されてお
り、押え足８に形成された矩形孔２０内に配置されてい
る。そして、圧電アクチュエータ３０には、第２図（ｂ
）に示した圧電アクチュエータ４の駆動制御装置と同様
の駆動制御装置が設けられている。このとき、圧電アク
チュエータ４の駆動制御装置における針位置検出器１４
．交流電源１３２位相器１２を共用することが可能であ
る。

上記構成の本実施例によれば、上下の各圧電アクチュエ
ータ３０，４による布送りピッチを各別に設定できるた
め、上下調節送りが可能となる。

従来の上下調節送りミシンは、下送り歯駆動用の複雑な
運動変換機構に加えて、上送り歯駆動用の運動変換機構
も備えていたため、極めて構造が複雑で部品点数が多く
、ミシンが重く大型化するものであるのに対し、本実施
例では一対の圧電アクチュエータ４．３０を設けるだけ
でよいので、送り装置の構造は従来に比べて極端に簡単
なものとなる。

本発明は、上述した各実施例に限定されるものではなく
、その主旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加え
ることができる。例えば、圧電アクチュエータは定在波
振動を発生する超音波振動子以外でもよく、積層形圧電
アクチュエータ、バイモルフ型圧電アクチュエータ及び
進行波型超音波モータ等種々の圧電アクチュエータが採
用可能である。

また、上記構成においては縦振動と曲げ振動を例にとり
説明したが、それに限定されるものではなく、縦振動１
曲げ振動、せん断振動、ねじり振動等、種々の振動の組
み合わせが考えられる。

更に、圧電アクチュエータの形状は、略楕円振動が発生
するものならば平板状以外の形状であってもよく、円板
状１円環状１円筒状、棒状、方形状等、種々の形状が考
えられる。

［発明の効果］ 以上詳述したことから明らかなように本発明によれば、
運動変換機構が一切不要で、送りピッチに誤差が生じる
ことがなく、ミシンの構成の簡略化及び小型軽量化が可
能なミシンの布送り装置が実現できるという優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の機械的構成を示す側面図、第
２図（ａ）は圧電アクチュエータの上面図、第２図（ｂ
）は圧電アクチュエータの下面図及び圧電アクチュエー
タの駆動制御装置を示すブロック図、第２図（Ｃ）は圧
電アクチュエータの側面図、第２図（ｄ）、　　（ｅ）
は圧電アクチュエータの振動モードを示す図、第３図は
本発明の別の実施例を示す側面図である。 図中、４及び３０は圧電アクチュエータ、６は加工布支
持面、８は押え足、９は押え棒、１０は付勢手段である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ミシンの加工布支持面（６）上において加工布に当接可
   能に設けられた圧電アクチュエータ（４、３０）と、 その圧電アクチュエータ（４、３０）と加工布とを圧接
   させるための圧接手段（８、９、１０）と を備えたことを特徴とするミシンの布送り装置。