JPS622519Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、ミシン針棒に装着した針がミシン
主軸に連動して上下動するとき布から受ける作用
力を測定するミシン針の外力測定装置に関し、特
に、布貫通時の貫通力（布の貫通抵抗力）及び針
外周と布との摩擦抵抗力または曲げ力を測定する
装置に関するものである。

従来、ミシンにより縫製作業を行なう場合、ミ
シン針が布に貫通するときの貫通（摩擦）抵抗力
や曲げ力が縫目形成に大きな影響を与えることは
知られているが、特に近年工業用ミシンのように
ミシンが高速化されるのに伴い、貫通（摩擦）抵
抗力により生じる針の摩擦熱により化繊糸等の熱
に弱い上糸が溶断したり、布が溶けて針の糸通し
孔をふさいで糸切れの原因となるとともに、上糸
や下糸が針の摩擦熱によりよれて上下糸のループ
が小さくなり、釜剣先や針がこのループを捕捉不
能となつて目飛びの原因となつた。また、厚布を
縫う場合には針先が布を貫通するときの貫通抵抗
力が著しく増大するため、モーター負荷が一時的
に大きくなるのでモーターがノツキング現象を起
こす原因となり、また摩擦力が間接的にはパツカ
リングの原因となることも知られている。

また、布貫通時には布繊維から受ける曲げ力に
より針先が曲げられ、釜剣先の移動経路から針糸
ループがはずれて上糸ループを捕捉不能となり前
記と同様目飛びの原因となることも知られてい
る。

従つてこれらの欠点を防ぐには、針が布から受
ける貫通（摩擦）抵抗力、曲げ力を測定し、その
データを基にして対策を求める必要がある。

この考案は、ミシンに実際に装着した状態で針
が布から受ける貫通（摩擦）抵抗力、曲げ力を測
定可能とすることを目的とする。

この考案の実施例を図面により説明すると、ミ
シン主軸（図示しない）に連動して上下動可能に
ミシンあご部機枠（図示しない）に支持し下端に
針１を固定した針棒２は、軸心上に孔３を形成す
る中空状とし、下部には第２図に示したように針
棒２の肉厚よりも薄肉状とし軸心を挾んで対称な
所定円弧上の一対の円弧部４，５を形成する。円
弧部４，５外周には等しい検出機能を有する一対
のひずみゲージ６，７を各別に軸心を挾んで対称
に配置し接着する。このひずみゲージ６，７は検
出したひずみ量を電気抵抗値に変換する周知のも
のであり、それぞれ垂直ひずみεｆと曲げひずみ
εｍとの合成ひずみｇ（＝εｆ±εｍ）を検出可
能とし、本実施例の場合ひずみゲージ６，７は一
対であるので曲げひずみは布送り方向に交叉する
一方向のみ検出可能となる。

両ひずみゲージ６，７を公知のブリツジ回路Ａ
１，Ａ２（ホイートストーンブリツジ）の未知抵
抗として各別に接続し、それぞれを動ひずみ計
（図示しない）を介して加減算可能な計算回路Ｂ
に接続する。計算回路Ｂの出力をさらにシンクロ
スコープやデジタルデイスプレー、XYレコーダ
等の表示（記録）手段Ｃに接続し、波形、線図等
により表示してひずみを視覚により確認可能とす
る。

なお、計算回路Ｂは作業者により加算または減
算の一方を選択可能としても、加算または減算機
能を各別にもつものを二箇備えてもよい。

この考案は以上のような構成であり、ミシン主
軸に連動する針棒２の上下動により針１が布Ｗに
貫通すると、針１には垂直方向作用力、即ち布の
貫通及び摩擦抵抗力Ｆと水平方向（一方向）作用
力、即ち曲げ力Ｍとが加わり、針１を支持する針
棒２の円弧部４，５に設けた両ひずみゲージ６，
７にこれら作用力が加わり、そのとき円弧部４，
５は薄肉状且円弧状なのでひずみが針棒２の他部
よりも集中し増巾される。それらひずみゲージ
６，７は互いに大きさ方向の等しい垂直ひずみ｜
εｆ｜と互いに大きさが等しく逆方向の｜εｍ｜
との合成ひずみg₁（＝εｆ＋εｍ），g₂（＝εｆ
−εｍ）とを各別に検出する。ブリツジ回路
A₁，A₂はそれらひずみg₁，g₂による抵抗変化を
電圧変化に変換し、動ひずみ計を介し計算回路Ｂ
に入力する。計算回路Ｂが加算するときには針１
に加わる総垂直ひずみεｆが得られ、減算すると
きには針１に加わる一方向の総曲げひずみεｍが
得られる。

即ち加算すると、 g₁＋g₂＝２εｆ εｆ＝ｇ_１＋ｇ_２／２ となり、総垂直ひずみεｆのみが計算回路Ｂから
出力され、これをシンクロスコープ等の表示（記
録）手段Ｃが表示し、作業者はこの表示されたひ
ずみ量をＦ＝Ｓ・Ｅ・εｆ（Ｆ：貫通、摩擦抵抗
力、Ｓ：針棒断面積、Ｅ：ヤング率）の式に当て
はめて抵抗力Ｆを求めたり、縦軸εｆ、横軸Ｆの
校正線図に当てはめてＦを求めればよい。これに
より得られたデータを、たとえば針棒曲線と照合
すれば主軸一回転中の貫通（摩擦）抵抗力の経緯
を知ることができる。

また減算すると、 g₁−g₂＝２εｍ εｍ＝ｇ_１−ｇ_２／２ となり、一方向の総曲げひずみεｍのみが計算回
路Ｂから出力され、表示手段Ｃから得られたこの
出力を、 Ｍ＝Ｅ・εｍ・Ｚ／ｌ（θ）（Ｅ：ヤング率、Ｚ：断面 二次モーメント、ｌ（θ）：針棒モーシヨンダイ
ヤグラムから得られる長さ） に当てはめれば曲げ力Ｍが求められる。

また、第５図に示すようにひずみゲージを直交
線上に二対設けることにより針に加わる全体的な
曲げ力を得られる。即ち、針棒２下部に軸心を通
る直交線上にそれぞれ軸心を挾んで対称な薄肉状
の二対の円弧部４，５及び８，９を形成し、それ
ら円弧部に軸心を挾んで対称な二対のひずみ計
６，７及び１０，１１を接着し、これらを各別に
ブリツジ回路（図示しない）の未知抵抗として接
続し、これを一対の計算回路（図示しない）に接
続して減算し、さらに前記と同様の表示手段に接
続する。

各ひずみゲージ６，７，１０，１１の検出値
は、 g₁＝εｆ＋εｍ，g₂＝εｆ−εｍ， g₃＝εｆ＋εm′，g₄＝εｆ−εm′ となり、これを加算すると、 g₁＋g₂＝２εｆ g₂＋g₄＝２εｆ εｆ＝ｇ_１＋ｇ_２／２＝ｇ_３＋ｇ_４／２ となり、総垂直ひずみεｆのみが計算回路からの
出力となる。これを前記Ｆ＝Ｓ・Ｅ・εｆの式に
当てはめればよい。

また減算すると、 g₁−g₂＝２εｍ g₃−g₄＝２εm′ εｍ＝ｇ_１−ｇ_２／２ εm′＝ｇ_３−ｇ_４／２ となり、このεｍ，εm′が一対の計算回路の出
力となり、これら曲げひずみεｍ，εm′をεｍ
を縦軸、εm′を横軸にとるリサージユ表示（第
６図）を可能とする表示手段に入力して総曲げひ
ずみεm₀の大きさ方向を知ることができ、これ
を前記Ｍ＝Ｅ・εｍ_０・Ｚ／ｌ（θ）に当てはめればよ
い。

なお、実験によればほぼ2000r.p.mのミシン駆
動状態で測定可能であつた。

上記実施例においては、針棒にひずみゲージを
設けたが、微少なひずみゲージを針上端に軸心を
挾んで対称に接着してもよい。

また、上記実施例においては、ひずみゲージを
一対及び二対設けたものを示したが、多数対設け
ればより確実な測定値を求められるのは言うまで
もない。

また、前記実施例においては、計算回路の出力
を直接表示手段に接続してひずみ量を表示するよ
うにしたが、計算回路の出力をＦ＝Ｓ・Ｅ・ε
ｆ，Ｍ＝Ｅ・Ｚ・εｍ／ｌ（θ）の式を演算可能
とする演算回路Ｄを介して表示手段Ｃに接続し、
貫通（摩擦）抵抗力Ｆと曲げ力Ｍを表示するよう
にしてもよい。

以上のようにこの考案によれば、針棒の中空の
軸心を挾んで少なくとも一対の円弧部にひずみゲ
ージを設けたことにより、円弧部においてひずみ
が増巾され、その増巾されたひずみを電気的に変
換して検出でき、その検出値に基づいて貫通する
ときに針に加わる総垂直ひずみεｆと総曲げひず
みεｍとが加減算により各別に得られるので、ミ
シンを稼働状態とした状態における針の布貫通抵
抗力または曲げ力が数式から簡単且つ正確に得ら
れ、またミシンにより薄い布や粗密度の繊維の布
を縫う場合等においては針貫通時の抵抗が小さい
ので通常の針棒ではノイズが大きすぎて測定不能
であるが、針棒に円弧部を設けたことにより針棒
に加わる外力が適正に測定でき、目飛びやパツカ
リング或いはミシンモータのノツキング現象等の
原因分析を容易に且つ確実に行ない、それらの防
止対策を可能にする効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の針棒の正面図、第２図は第
１図Ａ−A′の断面図、第３図は第１図Ａ−A′で
切断した断面図、第４図は電気回路、第５図は第
二実施例の断面図、第６図はリサージユ表示グラ
フである。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 下端に針を装着しミシン主軸に連動して上下動
   可能にミシン機枠に支持し、軸線方向下部に中空
   の軸心を挾んで対称に配置し全体より薄い肉厚と
   した少なくとも一対の円弧部を形成した針棒と、 針棒の各対の円弧部に対し軸心を挾んで対称に
   装着し検出機能の等しい少なくとも一対のひずみ
   ゲージと、 ひずみゲージの検出する各ひずみ量を電気量に
   変換する変換回路と、 各対のひずみゲージに対応する電気量を加算ま
   たは減算する計算回路と、 計算回路の計算値を表示する表示手段、 とを備えたミシン針の外力測定装置。