JPH04347192A - 刺繍ミシン - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、主として工業用の刺
繍ミシンに関する。

【従来の技術】この種のミシンは針棒駆動機構、釜駆動
機構および刺繍枠駆動機構等、刺繍縫いに必要な各種の
駆動機構を備えている。そして、これらの駆動機構はミ
シン主軸に対して機械的な連動機構を通じて連結されて
おり、このミシン主軸の回転により各々の駆動機構が予
め決められたタイミングで作動するように構成されてい
る。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
刺繍ミシンにおいては、駆動源が一台で済む反面、各駆
動機構について前記連動機構を必要する。このため、刺
繍縫いに必要な各駆動機構の作動タイミングは、それぞ
れの連動機構によって機械的に決定される。したがって
、縫製の対象等、例えば薄い布を縫う場合と厚い布を縫
う場合とによって、針棒（縫い針）の昇降タイミングや
昇降速度を自由に変更することは困難である。本発明の
技術的課題は、縫製の対象等に応じて縫い針の昇降タイ
ミングや昇降速度を自由に変更することができるように
することにより、刺繍縫いにおける挿針タイミングから
抜針タイミングの間の時間の無駄を無くし、縫い針が挿
針されている時に動きが制限される刺繍枠等の駆動に余
裕をもたせようとするものである。

【０００３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の刺繍ミシンは次のように構成されている。 即ち、縫い針と釜との協働により、上糸と下糸との絡み
を形成して本縫い刺繍を行う刺繍ミシンにおいて、ミシ
ンヘッドに設置されて、前記縫い針を昇降させる針棒駆
動モータと、前記釜の回転角度を検出する釜回転角度検
出手段と、前記釜回転角度検出手段からの釜の回転角度
信号を基に前記針棒駆動モータの回転軸の回転角度を制
御するモータ作動手段とを有している。

【０００４】

【作　　用】前記構成によれば、針棒駆動モータの回転
軸の回転角度は釜の回転角度信号を基にして電気的に制
御される。このため、縫い針が下降した時に、針先が回
転している釜の釜先と出合えるようにして、刺繍縫いが
確保さえできれば、釜の回転速度や縫い針が昇降するタ
イミングおよび昇降速度等は自由に設定することが可能
になる。例えば、被刺繍布が薄い場合には昇降速度を速
くして挿針タイミングから抜針タイミングまでの時間（
挿針時間）を短くでき、逆に被刺繍布が厚い場合には昇
降速度を遅くして挿針時間を長く取ることができる。こ
のため挿針時間が必要最小限になり、挿針時間中に動き
が制限される刺繍枠等の駆動に余裕をもたせることが可
能となる。

【０００５】

【実施例】次に本発明の一実施例を図面にしたがって説
明する。なお以下の実施例は、多頭多針式の刺繍ミシン
に本発明を適用したものである。図６に刺繍ミシンの概
要が外観斜視図で示されている。この図面から明らかな
ように、テーブル１上のミシンフレーム１０の前面には
複数個（図面では六個）のミシンヘッドＨが一定の間隔
で配置されている。そこでこれら各ミシンヘッドＨの構
成について説明する。

【０００６】図１に一つのミシンヘッドＨが縦断面図で
示され、図２に図１のＩＩ−ＩＩ矢視図が示されている
。これらの図面において、まずミシンヘッドＨはアーム
１２と針棒ケース１４とを備えている。この針棒ケース
１４は前記アーム１２の前面部（図１の右側面部）に配
置され、リニアベアリング１６、ラジアルベアリング１
７及びアーム１２のガイド１３により図２の左右方向へ
スライド可能となっている。またアーム１２の背面部（
図１の左側面部）は、前記ミシンフレーム１０に固定さ
れている。前記針棒ケース１４には複数本（本実施例で
は六本）の針棒１８が、図２の左右方向に一定の間隔を
もってそれぞれ上下動作可能に組付けられている。これ
ら各針棒１８のほぼ中間位置には針棒抱き２０がそれぞ
れ固定されている。各針棒抱き２０は図１の左側におい
て突出部２２をそれぞれ備えている。

【０００７】前記各針棒１８の上端部のばね受け１９と
針棒ケース１４の上部横フレーム１４ａ上面との間には
、各針棒１８を常に上方向に付勢する針棒保持スプリン
グ２４がそれぞれ設けられている。このスプリング２４
の弾性力により、各針棒１８は後述する針棒駆動力を受
けない限り、図１の実線で示されている上死点位置に保
持されている。なお前記各針棒１８の下端部には縫い針
２６がそれぞれ装着されている。

【０００８】前記アーム１２には図１で示されているよ
うに、前記各針棒１８と平行な一本の基針棒４０が配置
されている。この基針棒４０の軸上には、駆動部材４２
が上下動可能に組付けられている。この駆動部材４２に
は、上下一対の係合突片４３が一体に形成されている。 これら両係合突片４３の間には、アーム１２に対する針
棒ケース１４の前述したスライドによって選択された一
本の針棒１８の突出部２２が係合することとなる。

【０００９】前記駆動部材４２には、リンク７４及びピ
ン７５，７６を介してレバー７２の一端が連結されてお
り、このレバー７２の他端が針棒用駆動軸７０Ａに固定
されて、この駆動軸７０Ａと共に回動するようになって
いる。したがってこの駆動部材４２は針棒用駆動軸７０
Ａの往復回動により、基針棒４０に沿って上下に往復駆
動されることとなり、これによって針棒１８が上下に往
復駆動される。

【００１０】前記針棒ケース１４には、各針棒１８と対
応する箇所において天秤３０がそれぞれ配置されている
。これらの天秤３０は、針棒ケース１４に両端が支持さ
れた天秤軸３４の軸上においてそれぞれ回動可能に支持
されている。そして各天秤３０は天秤軸３４の軸芯を中
心とするギヤ３２をそれぞれ備えている。なお前述のよ
うに選択された針棒１８に対応する天秤以外の各天秤に
ついては、それぞれのギヤ３２の一部が、天秤軸３４の
下方において前記アーム１２の上面に固定された天秤レ
ール３６に噛み合って図１の実線で示された姿勢に保持
されている。また、天秤用駆動軸８０Ａの軸上には駆動
ギヤ８２が固定されている。この駆動ギヤ８２の前方（
図１の右方）で対応する箇所においては前記天秤レール
３６のレール部が切り欠かれている。これにより針棒１
８の選択動作に伴って駆動ギヤ８２の前方に位置した天
秤３０のギヤ３２のみが駆動ギヤ８２に噛み合うととも
に、天秤レール３６との噛み合いは解除される。このた
め選択された天秤３０のみが、駆動軸８０Ａの往復回動
に連動して天秤軸３４の軸芯回りに往復回動することと
なる。

【００１１】さらに前記アーム１２には、前記基針棒４
０の後方（図１の左方）においてこの基針棒４０と平行
に布押え軸５２が上下動可能に組付けられている。この
布押え軸５２の下端部には、アーム１２の下面において
布押え５０が固定されている。また布押え軸５２の軸上
にはピン５４が固定されている。布押え用駆動軸９０Ａ
にはレバー９２が、この布押え用駆動軸９０Ａと共に回
動するように取付けられている。このレバー９２の先端
部には、前記布押え軸５２のピン５４に係合した係合溝
９４が形成されている。この駆動軸９０Ａの往復回動に
より布押え軸５２と共に前記布押え５０が上下動作する
。

【００１２】一方、前記テーブル１上における針板２の
下面には、通常よく知られているように釜６０が配置さ
れている。この釜６０を回転させる釜軸６２は、テーブ
ル１下面のフレーム１ａに対して回転可能に支持されて
いる。

【００１３】次に、この刺繍ミシンの針棒駆動機構７０
と釜駆動機構１００について説明する。針棒駆動機構７
０は図２から明らかなように、針棒用駆動軸７０Ａの一
端が、アーム１２の外側面に固定されたパルスモータ７
０Ｂに連結されており、このパルスモータ７０Ｂから往
復回動を受けるように構成されている。即ち、パルスモ
ータ７０Ｂが針棒駆動モータに相当する。また、パルス
モータ７０Ｂの回転軸（図示されていない）にはアブソ
リュートエンコーダ７０Ｃが接続されており、このアブ
ソリュートエンコーダ７０Ｃによってパルスモータ７０
Ｂの回動角度、即ち、間接的には縫い針２６の針先位置
が検出できるようになっている。釜駆動機構１００は図
１から明らかなように、釜軸６２の一端が、フレーム１
ａに固定されたパルスモータ１００Ｂに連結されており
、このパルスモータ１００Ｂから一方向への連続した回
転力を受けるように構成されている。また、パルスモー
タ１００Ｂの回転軸（図示されていない）にはアブソリ
ュートエンコーダ１００Ｃが接続されており、このアブ
ソリュートエンコーダ１００Ｃによってパルスモータ１
００Ｂの回転角度、即ち、間接的には釜６０の回転角度
が検出できるようになっている。このアブソリュートエ
ンコーダ１００Ｃが釜回転角度検出手段に相当する。 なお、本実施例に係る刺繍ミシンでは、天秤用駆動軸８
０Ａおよび布押え用駆動軸９０Ａも各々パルスモータ８
０Ｂ，９０Ｂによって独立に駆動される。

【００１４】図３は、本実施例に係る刺繍ミシンの一つ
のミシンヘッドＨにおける制御ブロック図を表している
。ＣＰＵ４００からの信号に基づいて釜駆動機構１００
のパルスモータ１００Ｂが駆動されて釜６０が回転され
ると、釜６０の回転角度はアブソリュートエンコーダ１
００Ｃによって検出され、エンコーダ・インターフェー
ス２００Ｃを介してＣＰＵ４００に入力される。ＣＰＵ
４００では、釜６０の回転角度を基にして縫い針２６の
位置制御を行うべく針棒駆動機構７０のパルスモータ７
０Ｂの回動角度を演算する。そして、この値をパルス信
号に変換して個別パルスモータ・統括インターフェース
３００を介して針棒駆動ドライバー２７０Ｂに出力する
。

【００１５】針棒駆動ドライバー２７０Ｂは入力された
パルス信号に基づいて前記パルスモータ７０Ｂを所定の
角度だけ回動させるための電力を出力する。図４に、こ
の針棒駆動ドライバー２７０Ｂの回路図が示されている
。なお、この回路はパルスモータの駆動用としてごく一
般的に使用される回路であるために、説明は簡単に行う
。ＤＰ端子から入力されたパルス信号は、Ｄタイプ・フ
ィリップフロップ回路２７２のクロック端子ＣＬ１，Ｃ
Ｌ２に導かれる。Ｄタイプ・フィリップフロップ回路２
７２では、クロック端子ＣＬ１，ＣＬ２に入力されたパ
ルス信号を前記パルスモータ７０Ｂの各コイルＭＣ１，
ＭＣ２，ＭＣ３，ＭＣ４の励磁状態に応じた信号に変換
してＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４端子から出力する。このＱ
１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４端子からの出力信号は、バッファ
回路２７６を経由して各コイルＭＣ１，ＭＣ２，ＭＣ３
，ＭＣ４の通電を司るトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔ
ｒ３，Ｔｒ４に各々入力される。これによって、各コイ
ルＭＣ１，ＭＣ２，ＭＣ３，ＭＣ４の励磁状態が制御さ
れ、パルスモータ７０Ｂは入力されるパルスの数に応じ
て所定の角度まで歩進回動される。なおこのパルスモー
タ７０Ｂは、ＤＰ端子から入力されるパルス信号の１パ
ルスにつき１．８°回動される。

【００１６】単安定マルチバイブレータ２７８は、ＤＰ
端子からの入力パルス信号によって前記バッファ回路２
７６の動作を制御（禁止あるいは禁止解除）する。ＣＷ
／ＣＣＷ端子には、パルスモータ７０Ｂの回転方向を切
り換える信号が入力される。この信号が入力されると、
ノン・インバートバッファ回路２７４のＳ１とＳ２との
導通状態が逆転して、前記Ｄタイプ・フィリップフロッ
プ回路２７２の回路接続が切り換わる。これによって、
入力パルス信号に対する励磁コイルＭＣ１，ＭＣ２，Ｍ
Ｃ３，ＭＣ４の励磁状態が切り換わり、パルスモータ７
０Ｂの回転方向が逆転する。即ち、この針棒ドライバー
２７０Ｂ、個別パルスモータ・インターフェイス３００
およびＣＰＵ４００等がモータ作動手段として機能する
。

【００１７】図５は、釜６０の回転角度×１／２（ｘ）
と縫い針２６の針先位置（ｙ）との関係を表した図であ
る。なお（ｘ）を、釜６０の回転角度×１／２に設定し
たのは、釜６０の２回転に一回の割合で釜先と針先とが
出合うタイミング（針釜タイミング）があるためである
。Ａ区間、即ち、ｘ＝１０１°〜　　１８０°の範囲で
は、ｙとｘとは、次の関係式で表される。

【数１】

【００１８】ｘ＝１８１°〜　　２３０°の範囲（Ｂ区
間）では、

【数２】 で表される。ｘ＝２３１°〜　　３００°の範囲（Ｃ区
間）では、

【数３】 で表される。ｘ＝３０１°〜　　３６０°の範囲（Ｄ区
間）では、

【数４】 で表される。ｘ＝３６１°〜　　１００°の範囲（Ｅ区
間）では、

【数５】 で表される。各区間（Ａ〜Ｂ）における針先位置（ｙ）
と釜軸６２の回転角度×１／２（ｘ）との関係式は、Ｒ
ＯＭ４１０に記憶されており、この関係式に基づいて、
ＣＰＵ４００では釜軸６２の回転角度に対するパルスモ
ータ７０Ｂの回動角度を演算する。なお各パラメータＲ
ａ〜Ｒｅ，Ａａ〜ＡｅおよびＢａ〜ＢｅはＲＡＭ４２０
あるいはＲＯＭ４１０に記憶されており、縫製の対象等
を考慮して自由に設定することができるようになってい
る。

【００１９】したがって、図５に示すように縫い針２６
が布面より下にある時間（区間Ａ，Ｂ）、即ち挿針タイ
ミングから抜針タイミングの間の時間（挿針時間）を縫
製対象等によって必要最小限に設定することができる。 このために、縫い針２６が挿針中に作動が制限される刺
繍枠等の駆動にも余裕が生じる。さらには針棒駆動機構
７０における駆動軸７０Ａの最大回動角も変更でき、こ
れによって針棒１８の昇降ストロークが調整される。即
ち、縫製時には針棒１８の上死点位置を下げて昇降スト
ロークを可能な範囲で小さくし、布の張り替え作業時な
どにおいては針棒１８を大きく上昇させて作業性を高め
ることができる。

【００２０】また、各ミシンヘッドＨ毎にパルスモータ
７０Ｂが設けられているために、一台のミシンヘッドＨ
において挿針が不要な場合にも、他のミシンヘッドＨを
運転状態に保ったままで、このミシンヘッドＨを抜針の
まま止めておくことができる。このため、従来は針棒を
遊動させるために必要がであったジャンプ装置等も必要
がなくなる。

【００２１】図７には、環縫い刺繍機のルーパ駆動装置
の一部破断断面図が示されている。ルーパ土台５０２の
内部には軸受５０４によってほぼ水平状態に支持された
回転軸５０６が収納されており、この回転軸５０６のほ
ぼ中央にルーパ駆動ギヤ５０８が固定されている。さら
に回転軸５０６の一端にはパルスモータ５１０が接続さ
れており、このパルスモータ５１０によって回転軸５０
６およびルーパ駆動ギヤ５０８は軸心を中心として所定
の角度だけ回動される構造となっている。ルーパ駆動ギ
ヤ５０８には、前記回転軸５０６と直角に支持された略
円筒状のルーパ従動ギヤ５１２が噛み合わされている。 さらに、ルーパ従動ギヤ５１２の上部にはこのルーパ従
動ギヤ５１２と軸心が一致するように鉤針５１４が配置
されている。この鉤針５１４は、図示されていない駆動
機構によって昇降されるとともに軸心回りに回動されて
鉤の向く方向を制御できるようになっている。

【００２２】環縫い刺繍が行われるときには、鉤針５１
４の鉤が縫い方向を向くように制御される。この鉤針５
１４の回動に伴ってルーパ従動ギヤ５１２がパルスモー
タ５１０によって回動され、ルーパ従動ギヤ５１２の図
示されていない基準点が鉤針５１４の鉤の方向に一致す
るよう制御される。この状態で鉤針５１４が下降して、
被刺繍布（図示されていない）を貫通しながらルーパ従
動ギヤ５１２の中空部分に挿入される。このルーパ従動
ギヤ５１２の中空部分には糸が導かれており、ルーパ従
動ギヤ５１２は前記鉤針５１４に対してこの糸を巻き付
けるようにパルスモータ５１０によって所定の角度だけ
回動される。次に鉤針５１４が上昇すると鉤の部分に糸
が掛けられてこの糸が被刺繍布の上に引き上げられる。 さらにこの状態で被刺繍布が所定寸法だけ移動してこの
移動分だけ糸が引き出される。次に、再び鉤針５１４が
下降して被刺繍布に挿針されると鉤の部分に掛けられて
いる糸が外れて、鉤針５１４のみがルーパ従動ギヤ５１
２の中空部分に挿入される。そしてルーパ従動ギヤ５１
２の回動によって糸の別な部分が鉤針５１４に巻き付け
られる。新たに鉤針５１４に巻き付けられた糸は、鉤針
５１４の上昇によって被刺繍布および前回縫われた糸の
上に引き上げられ、以後このような手順で作業が繰り返
されることによって環縫い刺繍が行われる。

【００２３】従来は、鉤針５１４の鉤の方向に前記ルー
パ従動ギヤ５１２の基準点とを一致させる回動制御はパ
ルスモータ５１０によって行われていたが、前記鉤針５
１４に対して糸を巻き付けるために前記ルーパ従動ギヤ
５１２を所定の角度だけ回動させるのはミシン主軸の回
転に連動して行われていた。これに対して、本実施例に
おいてはルーパ従動ギヤ５１２の回動は全てパルスモー
タ５１０で制御されるように構成されているために装置
がシンプルなものとなっている。また刺繍に使用される
糸の太さや硬さなどによって鉤針５１４に対するルーパ
従動ギヤ５１２の回動角度等を自由に設定することもで
きるために、糸素材の選択範囲も広くなる。

【００２４】図８には、テープあるいはコード（コード
等）の縫い付け機能を付加した刺繍ミシンの縦断面図が
示されている。針棒６０２の先端部分の外周には、布押
えとして機能するニップル６０４およびこれを支えるニ
ップルガイド６０６が前記針棒６０２に対して相対移動
可能に取り付けられている。そしてこのニップルガイド
６０６は、アーム６１２に一端が固定されているニップ
ルスリーブ６０８の内部に挿通されている。さらにニッ
プルスリーブ６０８の外周にはボビン回転用ブッシュ６
１０が取り付けられており、このボビン回転用ブッシュ
６１０がニップルスリーブ６０８の回りに回動可能な構
造となっている。ボビン回転用ブッシュ６１０には、コ
ード等を巻いたボビン６１４とガイド用アーム６１８が
取り付けられており、ボビン６１４に巻かれたコード等
はガイド用アーム６１８の先端に固定された円筒状のコ
ードガイド６１６を通って前記ニップル６０４の先端に
導かれる。

【００２５】ボビン回転用ブッシュ６１０の上端外周に
は歯車６１１が形成されており、この歯車６１１が立軸
６２０の下端に形成された立軸下ギヤ６２１に噛み合わ
されている。立軸６２０の上端には立軸上ギヤ６２２が
形成されており、このギヤ６２２が上軸６２４の前端ギ
ヤ６２５に噛み合わされている。さらに、この上軸６２
４の後端に形成された後端ギヤ６２６には、アーム６１
２の外側面に固定されたパルスモータ６３０の駆動軸６
３１に形成されたギヤ６３２が噛み合わされている。こ
の構造によって、パルスモータ６３０の回転運動が、上
軸６２４および立軸６２０を介してボビン回転用ブッシ
ュ６１０に伝達される。コード等の縫い付けが行われる
ときには、模様に合わせてボビン回転用ブッシュ６１０
が回動され、常にコードガイド６１６が縫い方向に位置
するように前記パルスモータ６３０の回動制御が行われ
る。なお針棒６０２の動きは通常の刺繍ミシンと同様で
ある。

【００２６】従来は、複数のミシンヘッドＨに対して前
記パルスモータ６３０が一台であり、前記パルスモータ
６３０の回転運動がシャフトを介して各々のミシンヘッ
ドＨに伝達されていたが、本実施例ではミシンヘッドＨ
毎にパルスモータ６３０を設けているために、各ミシン
ヘッドＨの運転／休止を自由に設定でき、従来のように
各ミシンヘッドＨの間にクラッチ機構等を設ける必要が
なくなり装置がシンプルなものとなっている。

【発明の効果】本発明によれば、縫製の対象等に応じて
適正な縫い針の昇降タイミングや昇降速度等が設定され
るため、刺繍縫いにおける挿針時間を必要最小限にする
ことができる。このため、挿針時間中に動きが制限され
る刺繍枠等の駆動に余裕をもたせることができ刺繍製品
の品質向上を図ることができる。また、縫製作業の高速
化も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る刺繍ミシンのミシンヘ
ッドの縦断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。

【図３】刺繍ミシンの制御ブロック図である。

【図４】針棒駆動ドライバーの回路図である。

【図５】釜の回転角度と針先位置との関係を表した図で
ある。

【図６】刺繍ミシンの外観斜視図である。

【図７】環縫い刺繍機のルーパ駆動装置の一部破断断面
図である。

【図８】コード等の縫い付け機能を付加した刺繍ミシン
の縦断面図である。

【符号の説明】

Ｈ　　ミシンヘッド １８　　針棒 ２６　　縫い針 ７０Ｂ　　パルスモータ（針棒駆動モータ）６０　　釜 １００Ｃ　　アブソリュートエンコーダ（釜回転角度検
出手段） ２００Ｂ　　針棒駆動ドライバー（モータ作動手段）３
００　　個別パルスモータ統括インターフェース（モー
タ作動手段） ４００　　ＣＰＵ（モータ作動手段） ４１０　　ＲＯＭ（モータ作動手段） ４２０　　ＲＡＭ（モータ作動手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　縫い針と釜との協働により、上糸と下
   糸との絡みを形成して本縫い刺繍を行う刺繍ミシンにお
   いて、ミシンヘッドに設置されて、前記縫い針を昇降さ
   せる針棒駆動モータと、前記釜の回転角度を検出する釜
   回転角度検出手段と、前記釜回転角度検出手段からの釜
   の回転角度信号を基に前記針棒駆動モータの回転軸の回
   転角度を制御するモータ作動手段と、を有することを特
   徴とする刺繍ミシン。