JPH05137862A - ミシンの天秤駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通常縫い時、ジャンプ時、糸切り時等の縫い
動作状態や素材の性状に応じて天秤のモーションを変更
させることにより、適正で風合いの良いステッチ形成を
可能とする。 【構成】 針棒及び釜の動作に対する天秤のモーション
を、そのときの縫い動作状態や素材の性状に応じて変更
させる制御手段を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば刺繍ミシンに
おける天秤駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常縫い時の天秤の機能を具体的に説明
すると、上糸が釜の剣先に引っ掛けられて引き込まれる
ときには天秤が下方向へ回動して上糸を弛め、上糸が釜
から外れた後は天秤が上方向へ回動して上糸の糸締めを
行う。そしてこの糸締め後は天秤が引き続いて上方向へ
回動し、次のステッチ形成のために上糸をその供給側か
ら引き出す。したがって天秤の回動ストロークは、この
ような機能を果たすために必要な最小限の値に設定され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】さて一般のミシンにお
いては一ステッチの長さが比較的小さく、またステッチ
長を何段階かに調整できるもののその調整幅は僅かであ
る。そこで平均的なステッチ長に対応させて天秤の回動
ストロークを設定しておけば、このステッチ長の多少の
変動は上糸のテンションを補正可能な糸調子部材などの
機能で調整され、適正な糸締めが行われる。

【０００４】これに対し例えば刺繍ミシンにおいては、
一ステッチの長さが０．１〜１２．７ mm と比較的大き
く、しかもステッチ毎にその長さを変えるように制御さ
れることが多い。このため刺繍ミシンにおける天秤の回
動ストロークを平均的なステッチ長に合わせて設定して
も、ステッチ長がもっとも小さい場合あるいはもっとも
大きい場合には、上糸のテンションの変化が前記糸調子
部材によるテンション補正の限界を超えてしまう。この
結果、過度の糸締めや逆に糸締めの不足が生じて縫い上
がりの風合いが悪くなる。

【０００５】本発明の技術的課題は、前記の通常縫い
時、ジャンプ時、糸切り時等の縫い動作状態や素材の性
状に応じて天秤のモーションを変更させることにより、
適正で風合いの良いステッチ形成を可能とすることであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明におけるミシンの天秤駆動装置は針棒及び釜
の動作に対する天秤のモーションを、そのときの縫い動
作状態や素材の性状に応じて変更させる制御手段を備え
ている。

【０００７】

【作用】前記構成によれば、縫い動作状態や素材の性状
に応じて所望の天秤モーションを実現できる。これによ
って良好なステッチ形成が可能となり、刺繍ミシンにお
いては刺繍製品の質の向上につながる。

【０００８】

【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
ンに本発明の天秤駆動装置を適用したものである。

【０００９】実施例１ まず図１に刺繍ミシンにおける制御装置の全体構成がブ
ロック図で示されている。この図面において刺繍制御手
段１００の中枢となるＣＰＵ１０１は、バスライン１０
２を通じてプログラムＲＯＭ１０４、ワーキングＲＡＭ
１０６及びデータＲＡＭ１０８にそれぞれ接続されてい
る。

【００１０】また紙テープ１２０に書き込まれた刺繍柄
のデータを読み取る紙テープリーダ１２２からのデータ
信号、ミシン主軸１４の回転角を検出するエンコーダ１
２６の出力信号、起動スイッチ１３１の操作に基づくオ
ンオフ信号をそれぞれＣＰＵ１０１の入力可能信号に変
換するインターフェース１５０は、前記バスライン１０
２を通じてＣＰＵ１０１に接続されている。

【００１１】さらに前記ミシン主軸１４を回転駆動する
主軸モータ１５のモータドライバ１２４に対して制御信
号を出力するインターフェース１５２、枠駆動モータ１
３６，１３７のモータドライバ１３４に対して制御信号
を出力するインターフェース１５４、後述の針棒ケース
５０をスライドさせる色替えモータ１３５のモータドラ
イバ１３９に対して制御信号を出力するインターフェー
ス１５６、天秤駆動モータ７０のモータドライバ１２８
に対して制御信号を出力するインタフェース１６０、釜
駆動モータ１３２のモータドライバ１３０に対して制御
信号を出力するインタフェース１６２のそれぞれについ
ても、バスライン１０２を通じてＣＰＵ１０１に接続さ
れている。

【００１２】なお、ミシンの操作パネル１４０は各種の
操作キーやインジケータを備えており、そのインターフ
ェース１５８は、前記バスライン１０２を通じてＣＰＵ
１０１に接続されている。

【００１３】図２に一つのミシンヘッド１０が側断面図
で示されている。この図面においてミシンフレーム２に
固定されたミシンアーム１２には、前記主軸モータ１５
の駆動により連続回転するミシン主軸１４が貫通してい
る。このミシン主軸１４の軸上には針棒駆動カム１６が
固定されている。

【００１４】前記ミシンアーム１２の前面寄りには、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、駆動ベース４２が針棒駆動部材４４と共に基針
棒４０に沿って上下動可能に組付けられている。この針
棒駆動部材４４には、ミシンアーム１２の前面側におい
て上下一対の係合突片４８が形成されている。

【００１５】前記針棒駆動カム１６の回転は、コネクテ
ィングロッド１８を通じて針棒駆動レバー２０に伝達さ
れるように構成されている。この針棒駆動レバー２０の
一端はミシンアーム１２の一部に対し回動可能に支持さ
れ、他端はリンク部材２４を通じて前記駆動ベース４２
に結合されている。したがって針棒駆動カム１６の回転
により、前記コネクティングロッド１８、針棒駆動レバ
ー２０及びリンク２４を通じて前記駆動ベース４２が前
記針棒駆動部材４４と共に基針棒４０に沿って上下に駆
動される。

【００１６】図３にミシンヘッド１０が一部を破断した
平面図で示されている。この図面からも明らかなよう
に、前記ミシンアーム１２の前面部には針棒ケース５０
が組付けられている。この針棒ケース５０は前記色替え
モータ１３５の駆動制御によりミシンヘッド１０の幅方
向へスライド操作可能な構成となっている。

【００１７】また前記針棒ケース５０には、そのスライ
ド方向に沿って配置された複数本（図面では三本）の針
棒６０が上下動可能に組付けられている。これらの針棒
６０の軸上には針棒抱き６２が固定され、これらの針棒
抱き６２には前記針棒駆動部材４４の係合突片４８に係
合可能な突出ピン６４がそれぞれ固定されている。なお
各針棒６０の下端部には縫い針６８がそれぞれ針止め６
６により装着されている。

【００１８】さらに針棒ケース５０の上方寄りの箇所に
は天秤軸９２が、前記ミシン主軸１４と平行に配置され
ている。この天秤軸９２の軸上には、前記の各針棒６０
と同数の天秤９０が往復回動可能に支持されている。そ
して各天秤９０のボス部外周には、それぞれ一つの溝９
４と一つの凹部９６とが形成されている。

【００１９】前記溝９４は前記ミシンアーム１２の上面
において針棒ケース５０のスライド範囲にわたって設け
られているストッパーレール１３に係合している。これ
によって各天秤９０は図２の実線で示す姿勢に保たれて
いる。また前記凹部９６は、次に説明する天秤駆動レバ
ー７６の端部に設けられたローラ８０に対して係合可能
である。

【００２０】いま前記色替えモータ１３５の回転制御に
より、前記針棒ケース５０がミシンアーム１２に対して
スライド操作されると各針棒６０の突出ピン６４が前記
針棒駆動部材４４の係合突片４８に対して選択的に係合
する。この選択された一本の針棒６０が前記上下駆動部
材４４の上下動作に連動して上下に駆動されることとな
る。

【００２１】これと同時に選択された針棒６０の上糸が
通されている天秤９０の凹部９６に前記天秤駆動レバー
７６のローラ８０が係合し、かつこの天秤９０の前記溝
９４は前記ストッパーレール１３の切欠き部位に位置す
る。したがってこの選択された天秤９０は天秤駆動レバ
ー７６の後述する回動に連動して天秤軸９２の軸回りに
回動可能となる。

【００２２】図４に天秤駆動装置の主要部材が斜視図で
示されている。この図面からも明らかなように前記天秤
駆動レバー７６の一方の端部は、ミシンアーム１２に両
端部が固定された支持軸７８に対して回動自在に支持さ
れている。またこの駆動レバー７６の他方の端部には、
一つの天秤９０の凹部９６に係合した前記ローラ８０が
回転自在に取付けられている。

【００２３】前記天秤駆動モータ７０は、図３で示すよ
うにミシンアーム１２の一部に組付けられている。そし
てこの駆動モータ７０の駆動軸７２と前記天秤駆動レバ
ー７６のほぼ中間部とは、二つのリンク部材７４，７５
によって連結されている。したがってこの駆動モータ７
０の駆動軸７２を往復回動させれば、前記リンク部材７
４，７５を通じて駆動レバー７６が支持軸７８の軸回り
に回動する。これにより、前述のように選択された一つ
の天秤９０が天秤軸９２の軸回りに往復回動することと
なる。

【００２４】なお前記リンク部材７４は、図２及び図３
で示されているトーションスプリング８２の作用を受け
ている。このスプリング８２の弾性力によりリンク部材
７４は、前記天秤駆動モータ７０のモータブラケット７
１に固定されたストッパー７３で受け止められた状態
（図３の実線状態）に戻されている。

【００２５】前記天秤駆動モータ７０はパルスモータが
使用されているので、前記スプリング８２は本来不要で
ある。しかしこの駆動モータ７０をオープンループ制御
とした場合に過負荷による脱調が起きると制御不能とな
ることがあるので、天秤９０の駆動制御毎に前記スプリ
ング８２の弾性力によりリンク部材７４を図３の実線状
態に戻すことで、駆動モータ７０の脱調がその都度補正
されることとなる。

【００２６】前記構成においてミシンの縫い作業を簡単
に説明すると、図１に示されている主軸モータ１５の駆
動により前記ミシン主軸１４が回転すると、これに連動
して前記針棒駆動部材４４と共に一本の針棒６０が上下
に駆動される。またこれと同期して前記天秤駆動モータ
７０及び釜駆動モータ１３２がそれぞれ駆動制御され
る。

【００２７】前記天秤駆動モータ７０の駆動により、す
でに説明したように駆動中の針棒６０と対応する一つの
天秤９０が往復回動し、上糸のテンションを針棒６０の
上下動作及び前記釜駆動モータ１３２の駆動に伴う釜の
回転に応じて変化させる。

【００２８】またこれらの針棒６０、天秤９０及び釜等
の作動と並行して図１に示されている刺繍枠１３８が前
記刺繍制御手段１００からの信号に基づいてＸ，Ｙ方向
に移動制御される。これにより布に所定の刺繍縫いが行
われる。

【００２９】なお前記刺繍制御手段１００からの色替え
信号に基づいて前記色替えモータ１３５が駆動制御され
ると、すでに説明したように前記針棒ケース５０がミシ
ンアーム１２の前面に沿ってスライド操作される。これ
によって新たな針棒６０が選択され、その針棒抱き６２
の突出ピン６４が前記針棒駆動部材４４の係合突片４８
に係合する。またこれと同時に新たな針棒６０と対応す
る天秤９０が選択される。つまりその天秤９０の溝９４
がストッパーレール１３から外れ、かつ凹部９６に天秤
駆動レバー７６のローラ８０が係合する。

【００３０】次にミシンの縫い状態に応じた天秤９０の
駆動制御について説明する。図５〜図８には各種の縫い
状態においてミシン主軸１４の回転角（横軸）に対する
針棒６０、天秤９０及び釜のそれぞれのモーションが示
されている。

【００３１】これらの図面において特に図５で代表して
示されているように、針棒６０の上下ストロークのうち
前記縫い針６８が布を刺してからその下死点までのスト
ロークａと、釜の剣先の上下ストロークｂとを加えた値
（ａ＋ｂ）は、縫い針６８が布の下へ入るのに必要な糸
量と、上糸が釜の剣先に引っ掛けられて引き込まれたと
きに必要な糸量との合計である。

【００３２】また上糸が釜から外れた後は天秤９０が上
方向へ回動して上糸の引き上げを行うのであるが、その
後の天秤９０のストロークｃは次のステッチ形成のため
に上糸をその供給側から引き出すと同時に糸締めを行う
ためのものである。したがって天秤９０における往復回
動の基本ストロークは、前記の各ストロークａ，ｂ，ｃ
を合計した値である。

【００３３】さて図５に示されている通常縫い時のパタ
ーン（以下パターンＡと称する）においては、ステッチ
毎にそのステッチ長Ｌを前記刺繍枠１３８のＸ，Ｙ方向
の移動量に基づいて次の数式１により算出する。

【００３４】

【数１】

【００３５】前記の数式１においてαは上糸の質や太
さ、あるいは布の質や厚みなどによって決まる定数であ
り、その値は縫い作業開始前に図１の前記操作パネル１
４０のキー操作などにより設定入力される。

【００３６】そこでパターンＡにおいては、天秤９０の
前記基本ストローク（ａ＋ｂ＋ｃ）に数式１で得られた
ステッチ長Ｌの二分の一を加えてステッチ毎の天秤９０
のストロークとし、このストローク（Ｌ／２）の分だけ
天秤９０の下死点を変更させる。これにより下死点を過
ぎた後の天秤９０の回動による上糸の糸締めが、前記刺
繍枠１３８の移動開始時点に対して常に一定のタイミン
グとなるように調整される。また前記定数αをステッチ
長Ｌの算出に反映させることで、上糸や布が例えばニッ
トのように伸縮性の大きい場合でも天秤９０のストロー
ク制御によって縫い縮みなどが防止される。なおステッ
チ長Ｌの二分の一を天秤９０のストロークとするのは、
上糸が天秤９０に対し折り返された状態で通されている
ためである。

【００３７】次に図６に示されているジャンプ制御時
（一針ジャンプ時）のパターン（以下パターンＢと称す
る）について説明する。このジャンプ制御においては針
棒６０が上昇し始めた直後においてジャンプ信号がオン
される。この信号によりソレノイド等が作動して図２に
示されている前記針棒駆動部材４４を基針棒４０の軸回
りに回動させる。これによって針棒６０が上死点に至る
直前に、その突出ピン６４から針棒駆動部材４４の係合
突片４８が外れ、前記駆動ベース４２から針棒６０への
駆動力の伝達が遮断される。

【００３８】したがってジャンプ信号がオンされた以降
の針棒６０は、図６に示すようにジャンプ信号がオフさ
れた後の下降ストローク開始まで上死点に保持される。
このためパターンＢにおける天秤９０の前記基本ストロ
ークはゼロでよい。そこでジャンプ時のステッチ長Ｌを
パターンＡの場合と同様にして算出し、前記天秤９０を
刺繍枠１３８の移動開始に合わせて（Ｌ／２）の分だけ
徐々に下方向へ回動させる。この結果、刺繍枠１３８の
移動に伴って上糸に強いテンションがかかることが避け
られる。

【００３９】なお図６のモーションは一針ジャンプ時の
ものであるため、天秤９０を（Ｌ／２）の分だけ下方向
へ回動させた後は上死点に向けて滑らかに回動させ、そ
の後はパターンＡに戻す。ただしジャンプが連続する場
合はパターンＢの制御を繰返す。

【００４０】このようにパターンＢにおいては天秤９０
に無駄な回動をさせないため、上糸の糸絡みや糸切れが
防止される。また前記ミシンヘッド１０を多数備えた多
頭式ミシンにおいて休止中のミシンヘッド１０について
は、その天秤９０の回動を完全に停止させることも可能
となる。

【００４１】次に図７に示されている糸切り時のパター
ン（以下パターンＣと称する）について説明する。糸切
り制御においては、ミシン主軸１４がほぼ２００°回転
した時点で釜の剣先が上糸を引っ掛けるので、この直後
に天秤９０の動きを止める。これにより、その後の釜の
回転に伴って上糸がその供給側から引き出される。した
がって天秤９０の停止位置を調整すれば、糸切り後に前
記縫い針６８側に残る上糸の長さが任意に設定される。

【００４２】なお針棒６０は天秤９０の停止後に上死点
に達するが、その直前から天秤９０はパターンＡのモー
ションにしたがって上方向への回動を開始する。そして
この天秤９０が上死点に至る前に糸切りが行われ、天秤
９０が上死点に達した後にミシン主軸１４の回転が停止
する。このミシン主軸１４が停止した時点では、針棒６
０も前述したジャンプ信号に基づいて上死点に保持され
ている。

【００４３】最後に図８で示されている縫い出し時の制
御パターン（以下パターンＤと称する）について説明す
る。図１の起動スイッチ１３１の操作によってミシン主
軸１４の回転が開始され、上死点で止まっていた針棒６
０が下降し始めると、これに合わせて天秤９０もその上
死点からの回動を開始させる。

【００４４】ただしこの縫い出し時においては、針棒６
０の下降によって前記縫い針６８が下死点に至ったあた
りで天秤９０の下方向への回動を止める。この結果、前
記糸切りによって縫い針６８側に残されている上糸の糸
端は、その後の釜の作用により針板下面に引き込まれ
る。これによって上糸の端が布の縫い面に残ることが防
止される。

【００４５】次に前記刺繍制御手段１００のＣＰＵ１０
１の処理による天秤９０の駆動制御を図９のフローチャ
ートによって説明する。まずステップＳ１にいてジャン
プ信号がオンか否かを判定し、その判定結果がイエスの
場合はステップＳ２に進んで前述のパターンＢを選択す
る。そしてステップＳ３においてパターンＢに基づいた
指令信号を天秤駆動モータ７０のモータドライバ１２８
に出力して処理を終了する。

【００４６】前記ステップＳ１の判定結果がノーの場合
はステップＳ４に進み、ここで糸切り信号がオンか否か
を判定する。この判定結果がイエスの場合はステップＳ
５に進んで前述のパターンＣを選択した後、ステップＳ
３においてパターンＣに基づいた指令信号をモータドラ
イバ１２８に出力して処理を終了する。

【００４７】前記ステップＳ４の判定結果がノーの場合
は、ステップＳ６に進んで縫い出し信号がオンか否かを
判定する。この判定結果がイエスの場合はステップＳ７
に進んで前述のパターンＤを選択し、ステップＳ３にお
いてパターンＤに基づいた指令信号をモータドライバ１
２８に出力して処理を終了する。

【００４８】前記ステップＳ６の判定結果がノーの場合
はステップＳ８に進み、前述のパターンＡを選択する。
そしてステップＳ３においてパターンＡに基づいた指令
信号をモータドライバ１２８に出力して処理を終了す
る。

【００４９】なお本実施例中、図５で示す前記のパター
ンＡにおいて天秤９０の作動タイミングを変更する制御
については言及していないが、このパターンＡにおいて
も天秤９０のモーションそのそものを変更することは当
然可能である。

【００５０】実施例２ 図１０に実施例２の天秤駆動装置が側面図で示され、図
１１に図１０のXI-XI矢視断面図が示されている。この
実施例は、天秤９０の往復回動はこれまでどおりミシン
主軸１４の駆動で行い、この天秤９０の回動ストローク
の変更を制御モータ２００によって行うように構成され
ている。

【００５１】まず天秤駆動レバー７６は、そのほぼ中間
部がミシンアーム１２に固定された支持軸７８に対して
回動自在に支持されている。この駆動レバー７６の一方
の端部には、実施例１の場合と同様に一つの天秤９０の
凹部９６に係合するローラ８０が設けられ、他方の端部
には係合孔７６ａがあけられている。

【００５２】しかも前記支持軸７８の軸上には、偏心カ
ム２０４が回動自在に支持されている。この偏心カム２
０４の外周にはカムレバー２０６の基端部が相対回転可
能に組付けられており、かつ偏心カム２０４のボス部に
は従動ギヤ２０８がこのカム２０４と共に回転するよう
に固定されている。この従動ギヤ２０８に対しては、前
記制御モータ２００の軸２０１に固定されたモータギヤ
２０２が常に噛合っている。

【００５３】またミシン主軸１４の軸上には天秤駆動カ
ム２１０が固定されている。そしてこの駆動カム２１０
の回転に連動して往復駆動するロッド２１２の先端部
は、天秤駆動レバー７６の前記係合孔７６ａに挿通させ
たピン２１４により前記カムレバー２０６の先端部と結
合されている。なおこの係合孔７６ａは図１０で示すよ
うに、ロッド２１２（つまり天秤９０）が上死点にある
ときのロッド２１２の回動中心Ｐを中心とする円弧状と
なっている。

【００５４】この実施例２においては前記天秤駆動カム
２１０の回転に伴うロッド２１２の往復動作により、前
記ピン２１４を通じて天秤駆動レバー７６が支持軸７８
の軸心回りに回動し、これに連動して天秤９０が往復回
動を繰返す。この天秤９０の回動ストロークを変えるに
は、前記制御モータ２００を駆動させることにより前記
ギヤ２０２，２０８の噛合を通じて前記偏心カム２０４
を回動制御する。これによって前記カムレバー２０６の
動きを通じて前記ピン２１４が変位し、天秤駆動レバー
７６の入出力点のレバー比が変化する。

【００５５】すなわち天秤９０の回動ストロークは、前
記ピン２１４が天秤駆動レバー７６における係合孔７６
ａの右端にあるときに最大であり、ピン２１４を左方向
へ変位させるにしたがって小さくなる。なお図面で示す
ように前記ロッド２１２（天秤９０）が上死点にあると
きに前記ピン２１４を変位させても、このピン２１４は
駆動レバー７６の係合孔７６ａに沿って移動するだけ
で、駆動レバー７６に回動は生じさせない。したがって
天秤９０の上死点は一定に保ったままで、その回動スト
ロークを変えることができる。

【００５６】この実施例２において前記の実施例１と同
一もしくは均等構成と考えられる部材には、図面に同一
符号を付して重複する説明は省略する。

【００５７】

【発明の効果】このように本発明は、縫い動作状態や素
材の性状に応じて天秤のモーションを所望どおりに変更
でき、これによって適正で風合いの良いステッチ形成が
可能となり、製品の質の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における制御装置の全体構成を表した
ブロック図である。

【図２】実施例１におけるミシンヘッドの側断面図であ
る。

【図３】実施例１におけるミシンヘッドの一部を破断し
た平面図である。

【図４】実施例１における天秤駆動装置の主要部材を表
した斜視図である。

【図５】通常縫い時においてミシン主軸の回転角に対す
る針棒、天秤及び釜のそれぞれのモーションを表した特
性図である。

【図６】ジャンプ制御時においてミシン主軸の回転角に
対する針棒、天秤及び釜のそれぞれのモーションを表し
た特性図である。

【図７】糸切り時においてミシン主軸の回転角に対する
針棒、天秤及び釜のそれぞれのモーションを表した特性
図である。

【図８】縫い出し時においてミシン主軸の回転角に対す
る針棒、天秤及び釜のそれぞれのモーションを表した特
性図である。

【図９】刺繍制御部のソフトウエア処理による天秤の駆
動制御を表したフローチャートである。

【図１０】実施例２の天秤駆動装置を表した側面図であ
る。

【図１１】図１０のXI-XI 矢視断面図である。

【符号の説明】

６０ 針棒 ９０ 天秤 １００ 制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 針棒及び釜の動作に対する天秤のモーシ
   ョンを、そのときの縫い動作状態や素材の性状に応じて
   変更させる制御手段を備えていることを特徴としたミシ
   ンの天秤駆動装置。