JPH0871285A

JPH0871285A - ミシンの駆動機構

Info

Publication number: JPH0871285A
Application number: JP21590794A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Yoshida; 均吉田; Masatomo Kojima; 正友小島
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1994-09-09
Filing date: 1994-09-09
Publication date: 1996-03-19

Abstract

(57)【要約】【目的】針棒の往復運動により生じる垂直方向の慣性
力を打ち消すことにより、振動を低減すると共に、静か
なミシンを提供することである。【構成】主軸１は回転可能に軸受２に支持され、その
主軸１の左端部には天秤クランク４が固定され、更にそ
の天秤クランク４には、針棒クランク１１が固定されて
いる。その針棒クランク１１には、コネクティングロッ
ド５の一端部が回動可能に取り付けられている。また、
前記コネクティングロッド５の他端には、針棒抱き１２
が回動自在に取り付けられており、その針棒抱き１２に
は、針棒６が固定されている。前記主軸１には、軸受２
を挟んで天秤クランク４とは反対側に天秤クランク４と
１８０゜の位相差を持ったクランク９が結合されてい
る。また、前記クランク９に一端部が接続され、前記主
軸１の回転に従い揺動運動する揺動アーム８は、その他
端部がミシン機枠に回動自在に支持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、針棒や天秤の運動に伴
って発生する振動や騒音を低減するようにしたミシンの
駆動機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のミシンにおいては、図６
に示されるように、針棒１００の上下運動に伴って発生
する慣性力を打ち消すために、主軸１０４の軸心から偏
心したところに重心が位置する針棒クランク１０２の遠
心力を利用したものが知られている。この遠心力は、針
棒が最上点、或は最下点にある時には鉛直方向のみに働
き、針棒の慣性力を打ち消すが、針棒が途中にある時に
は水平方向にも働く。このため、ミシン本体に作用する
鉛直方向と水平方向の加振力が最小になるように針棒ク
ランク１０２の偏心質量を決めたとしても、主軸を支持
するミシンフレーム１０６に作用する加振力は充分に小
さくならない。

【０００３】また、ミシン本体に作用する加振力を低減
し振動を防止する機構として、実開昭６０−１９２７７
４号公報に記載された振動防止機構が知られている。こ
の公報記載の振動防止機構においては、図７に示すよう
に、主軸１０４がミシンフレーム１０６に回動自在に支
持され、この主軸１０４に針棒クランク１０２が主軸１
０４と共に回動するように固定されている。また、この
針棒クランク１０２には、コネクティングロッド１０８
が回動可能に支持されており、更に、このコネクティン
グロッド１０８の先端部には針棒１００が上下運動可能
に支持されている。この際、針棒クランク１０２の重心
Ｇ１は主軸１０４の軸心Ｃ１から偏心しており、針棒１
００が最上点に位置するとき針棒クランク１０２の重心
Ｇ１が軸心Ｃ１の真下に位置するように固定されてい
る。

【０００４】更に、主軸１０４が回転することにより相
互に噛み合った同ギヤ比の歯車１１２ａ、１１２ｂを介
してバランサー軸１１０が回転し、バランサー軸１１０
に固定されたバランサー１１４も回転する。なお、針棒
１００の最上点に位置するときバランサー１１４の重心
Ｇ４がバランサー軸１１０の軸心Ｃ４の真下に位置する
ように設定されている。

【０００５】ここで、Ｇ１は針棒クランク１０２の重
心、Ｇ２は針棒１００と針棒抱き１０１とコネクティン
グロッド１０８の合成重心であり、針棒クランク１０２
の質量をＭ１、針棒等の総和質量をＭ２、主軸１０４の
軸心Ｃ１とＧ１との距離をＬ１、針棒クランク１０２の
コネクティングロッド１０８を支持する点から主軸１０
４の軸心Ｃ１までの距離をＬ２、コネクティングロッド
１０８の支持点間の距離をＬ３、クランク比をλ（＝Ｌ
２／Ｌ３）とする。また、バランサー１１４の質量をＭ
４、バランサー軸１１０の軸心Ｃ４とバランサーの重心
Ｇ４との距離をＬ４とする。

【０００６】以上の構成を有するミシンの主軸１０４が
回転角速度ωで回転した場合に、ミシンフレーム１０６
を介してミシン本体に作用する水平方向及び垂直方向の
加振力Ｆｘ、Ｆｙは、λが非常に小さく、λ³以上の成
分を無視できるとした場合には、次式で表せる。

【０００７】

【数１】

【０００８】

【数２】

【０００９】ここで、Ｍ４・Ｌ４＝Ｍ１・Ｌ１、Ｍ２・
Ｌ２＝２Ｍ１・Ｌ１とすれば、

【００１０】

【数３】

【００１１】

【数４】

【００１２】となり、バランサー１１４を用いない場合
に比べて加振力は低減でき、クランク比λが小さいほど
加振力は小さくなる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｌ２が
針棒のストロークから決められ、Ｌ３がミシンフレーム
の寸法制約より余り大きくできないため、クランク比λ
は余り小さくできず、通常１／４〜１／２の値をとる。
このため、λ³以上の成分が無視できず、垂直方向の加
振力Ｆｙを完全に打ち消すことはできなかった。また、
ギヤ伝達によりバランサー１１４を駆動するために、新
たにギヤ騒音が発生することにもなる。

【００１４】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、針棒の往復運動に
より生じる垂直方向の慣性力を打ち消すことにより、振
動を低減すると共に、騒音の発生を充分に防止できるミ
シンの駆動機構を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明のミシンの駆動機構は、ミシン機枠に回転可
能に支持された主軸の回転に連動して回転し、かつ天秤
や針棒等を駆動する駆動用偏心回転体を備えたミシン駆
動機構において、基端部が前記主軸と平行な軸線の周り
に揺動可能に前記ミシン機枠に支持されると共に、所定
の重量を有する揺動部材と、前記主軸の回転に連動して
前記揺動部材を前記針棒や天秤等と逆位相で揺動させる
連動部材とを備え、前記揺動部材の揺動によつて発生す
る垂直方向の力と、前記針棒や天秤等の運動によって発
生する垂直方向の力とは、その絶対値が略等しく設定さ
れ、かつ作用方向を互いに逆向きしたものである。

【００１６】また、前記連動部材は、前記駆動用偏心回
転体の近傍に設けられ、その駆動用偏心回転体に対して
略１８０゜の位相差を持つと共に、前記主軸の整数倍の
回転数で前記主軸の回転に連動して回転するように構成
され、前記揺動部材の解放端部側の部分を前記連動部材
に接続している。

【００１７】さらに、前記連動部材を、互いに各一端部
が一点で関節的に連結された３本のリンクによって構成
し、その第１のリンクの他端部を前記揺動部材に回動可
能に連結し、第２のリンクの他端部を前記駆動用偏心回
転体に回動可能に連結し、第３のリンクの他端部を前記
ミシン機枠に回動可能に支持している。

【００１８】

【作用】前記の構成を有する本発明のミシンの駆動機構
によれば、ミシンの起動により、主軸が回転すると、揺
動部材は基端部を支点にして前記主軸と平行な軸線の周
りに揺動運動する。この時、揺動部材は前記針棒及び天
秤機構から発生する慣性力を打ち消すように前記針棒や
天秤と連動部材を介して逆位相で運動する。

【００１９】また、前記連動部材は、前記駆動用偏心回
転体に対し略１８０゜の位相差をもって、前記主軸の整
数倍の回転数で回転運動する。このとき、前記針棒及び
天秤機構から発生する慣性力を揺動部材によって充分に
打ち消すことができる。

【００２０】さらに、前記連動部材を、互いに各一端部
が一点で関節的に連結された３本のリンクによって構成
し、その第１のリンクの他端部を前記揺動部材に回動可
能に連結し、第２のリンクの他端部を前記駆動用偏心回
転体に回動可能に連結し、第３のリンクの他端部を前記
ミシン機枠に回動可能に支持した場合、その第２のリン
クは駆動用偏心回転体の回転運動を往復運動に変換し、
その第２のリンクの往復運動によって第１及び第３のリ
ンクが回動し、その第１のリンクの回動によって前記揺
動部材が揺動運動する。この揺動部材の揺動運動によっ
て、前記針棒及び天秤機構から発生する慣性力を充分に
打ち消すことができる。

【００２１】

【実施例】以下に、本発明を具体化した実施例１を図面
を参照して説明する。

【００２２】本実施例のミシンは、図１に示されるよう
に、主軸１が軸受２に回転可能に支持され、その一端部
がプーリ及びベルト（いずれも図示せず）を介して電動
機（図示せず）に連動可能に連結されている。主軸１の
左端部には、駆動用偏心回転体としての天秤クランク４
が固定され、その天秤クランク４には、針棒クランク１
１が固定されている。その針棒クランク１１には、コネ
クティングロッド５の一端部が回動可能に取り付けられ
ている。また、前記コネクティングロッド５の他端部に
は、針棒抱き１２が回動自在に取り付けられており、そ
の針棒抱き１２には、針棒６が固定されている。前記主
軸１には、軸受２を挟んで天秤クランク４とは反対側に
天秤クランク４と１８０゜の位相差を持ったクランク９
が結合されている。このクランク９は本発明の連動部材
として機能する。また、前記クランク９に一端部が接続
され、前記主軸１の回転に従い揺動運動する揺動部材と
しての揺動アーム８がその基端部にてミシン機枠に回動
自在に支持されている。

【００２３】各機構部品の具体的な動作と力の釣合を図
１〜図３を用いて説明する。主軸１が回転すると、主軸
１に連結されている天秤クランク４とクランク９も一緒
に回転する。主軸１が回転して針棒６が最下点または最
上点位置に来た時、天秤クランク４の遠心力Ｆ_tと針棒
６の慣性力Ｆ_hとクランク９の遠心力Ｆ_cと揺動アーム８
の慣性力Ｆａとは、次式の関係が成り立つ。

【００２４】

【数５】

【００２５】即ち、垂直方向において天秤クランク４の
遠心力Ｆ_tと針棒６の慣性力Ｆ_hとの合力はクランク９の
遠心力Ｆ_cと揺動アームの慣性力Ｆ_aの合力と釣り合うよ
うに作用する（図２参照）。このため、軸受２には慣性
力の不釣合いにより生じる軸受荷重は殆ど作用しない。
さらに、主軸１が回転し、天秤クランク４やクランク９
が水平位置に来た時、天秤クランク４の遠心力Ｆ_tとク
ランク９の遠心力Ｆ_cとは、次式の関係が成り立つ。

【００２６】

【数６】

【００２７】即ち、天秤クランク４の遠心力Ｆ_tはクラ
ンク９の遠心力Ｆ_cと釣り合う様に作用する（図３参
照）。このため、この時も、軸受２には慣性力の不釣合
いにより生じる軸受荷重は殆ど作用しない。また、前記
２式より、針棒６の慣性力Ｆ_hは揺動アーム８の慣性力
Ｆ_aと等しくなければならないので、揺動アーム８の重
量はＦ_h＝Ｆ_aを満足するように決められる。

【００２８】針棒の往復運動により生じる垂直方向の慣
性力や天秤クランクによる水平方向の遠心力が打ち消さ
れるため、ミシンの振動が防止される。それに伴い、正
確に被加工物に対して縫製を行うことが可能となると共
に、振動による騒音が低減される。

【００２９】次に、本発明を具体化した実施例２を図４
を参照して説明する。前記実施例１と同様に主軸１は軸
受２に支持され、電動機（図示せず）により駆動され
る。主軸１の左端部には天秤クランク４が固定され、さ
らに、その天秤クランク４には針棒クランク１１が固定
されている。その針棒クランク１１にはコネクティング
ロッド５の一端部が回動可能に取り付けられている。ま
た、前記コネクティングロッド５の他端部には、針棒抱
き１２が回動自在に取り付けられており、その針棒抱き
１２には針棒６が固定されている。前記主軸１には、軸
受２と天秤クランク４との間に大タイミングプーリ１３
が設けられている。また、前記主軸１と平行なクランク
軸１６には、天秤クランク４と１８０゜の位相差を持っ
たクランク９や大タイミングプーリ１３の歯数の１／２
の歯数を持った小タイミングプーリ１５が結合されてい
る。大タイミングプーリ１３と小タイミングプーリ１５
はタイミングベルト１４で連結されている。また、前記
クランク９と一端部に接続され、前記クランク軸１６の
回転に従い揺動運動する揺動アーム８の他端部が回動自
在にミシン機枠に支持されている。

【００３０】各機構部品の具体的な動作を説明する。主
軸１が回転すると、主軸１に連結されている大タイミン
グプーリ１３が回転し、タイミングベルト１４を介して
その回転がクランク軸１６に伝達される。この時、大タ
イミングプーリ１３と小タイミングプーリ１５の歯数比
は２：１であるので、主軸１が一回転すると、クランク
軸１６は二回転する。即ち、主軸１が一回転すると、針
棒６が一往復運動し、揺動アーム８が二回揺動運動す
る。これにより、揺動アーム８の揺動運動によって発生
する慣性力は針棒６及び天秤クランク４の運動によって
発生する垂直方向の慣性力の２次成分を打ち消す。本実
施例では２次成分の慣性力の打ち消しについて述べた
が、一般に、針棒機構のｎ次の慣性力を打ち消すには、
主軸１とクランク軸１６の回転数比が１：ｎになるよう
に大タイミングプーリ１３や小タイミングプーリ１６の
歯数を決めればよい。

【００３１】次に、本発明を具体化した実施例３を図５
を参照して説明する。主軸１，軸受け２，天秤クランク
４，針棒クランク１１，コネクティングロッド５及び針
棒６の構成並びに動作は前記実施例１と同じである。前
記針棒クランク１１には、コネクティングロッド５以外
に、第１のリンク１７の一端部が回動可能に取り付けら
れている。また、前記第１のリンク１７の他端部には、
第１のリンク１９及び第３のリンク１８の各一端部と一
点で関節的に回動自在に連結されている。前記第３のリ
ンク１８の他端部はミシン機枠に回動自在に支持され、
また、第１のリンク１９の他端部は重り２０を支持した
揺動アーム８に連結されている。

【００３２】前記３個のリンク１７，１８，１９及び揺
動アーム８の具体的な動作を説明する。主軸１が回転す
ると、主軸１に連結されている天秤クランク４及び針棒
クランク１１も回転する。この時、針棒クランク１１に
連結されている第２のリンク１７は、図５に示される矢
印のように前後方向に往復運動し、第３のリンク１８
は、ミシン機枠に支持されている支点を中心として前後
方向に揺動運動する。第１のリンク１９における前記第
２のリンク１８に連結された一端部は円弧軌跡で前後方
向に運動するので、揺動アーム８に連結された他端部は
上下方向に運動する。これによって、揺動アーム８及び
重り２０は上下方向に揺動運動する。針棒６が一往復運
動する時、揺動アーム８は上下方向に二回揺動運動する
ので、針棒６の往復運動によって生じる慣性力の２次成
分が揺動アーム８及び重り２０の運動によって打ち消さ
れる。また、重り２０の重量は針棒６の慣性力の２次成
分と釣り合うように決定される。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のミシンの駆動機構によれば、ミシンの起動によ
り、主軸が回転すると、揺動部材は、連動部材を介し
て、針棒や天秤等の駆動用の駆動用偏心回転体とは逆位
相で運動するようにしたので、針棒や天秤の往復運動に
よって生じる垂直方向の慣性力を充分に打ち消すことが
でき、従って、ミシンの振動が低減され、静かで正確な
縫製が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の針棒駆動機構の組立図である。

【図２】実施例１の針棒駆動機構に作用する垂直方向の
力を示す図である。

【図３】実施例１の針棒駆動機構に作用する水平方向の
力を示す図である。

【図４】実施例２の針棒駆動機構の組立図である。

【図５】実施例３の針棒駆動機構の組立図である。

【図６】従来ミシンの上軸機構図である。

【図７】従来ミシンの上軸機構図である。

【符号の説明】

１主軸２軸受４天秤クランク６針棒８揺動アーム９クランク１３大タイミングプーリ１４タイミングベルト１５小タイミングプーリ１７リンク１８リンク１９リンク２０重り

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ミシン機枠に回転可能に支持された主軸
の回転に連動して回転し、かつ天秤や針棒等を駆動する
駆動用偏心回転体を備えたミシンの駆動機構において、基端部が前記主軸と平行な軸線の周りに揺動可能に前記
ミシン機枠に支持されると共に、所定の重量を有する揺
動部材と前記主軸の回転に連動して前記揺動部材を前記
針棒や天秤等と逆位相で揺動させる連動部材とを備え、前記揺動部材の揺動によつて発生する垂直方向の力と、
前記針棒や天秤等の運動によって発生する垂直方向の力
とは、その絶対値が略等しく設定され、かつ作用方向を
互いに逆向きしたこと特徴とするミシンの駆動機構。
【請求項２】前記連動部材は、前記駆動用偏心回転体
の近傍に設けられ、その駆動用偏心回転体に対して略１
８０゜の位相差を持つと共に、前記主軸の整数倍の回転
数で前記主軸の回転に連動して回転するように構成さ
れ、前記揺動部材の解放端部側の部分を前記連動部材に接続
したことを特徴とする請求項１に記載のミシンの駆動機
構。
【請求項３】前記連動部材を、互いに各一端部が一点
で関節的に連結された３本のリンクによって構成し、そ
の第１のリンクの他端部を前記揺動部材に回動可能に連
結し、第２のリンクの他端部を前記駆動用偏心回転体に
回動可能に連結し、第３のリンクの他端部を前記ミシン
機枠に回動可能に支持したことを特徴とする請求項１に
記載のミシンの駆動機構。