(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
ミシンにおいては、上糸は天秤に案内されながら針に挿通され、下糸は釜に収納される。針、釜及び天秤は、針棒を駆動する上軸と、釜を駆動する下軸とを歯付ベルトで連結される。すなわち、モータの駆動力等で上軸を駆動させると、下軸も回転し、針と釜と天秤が相互に動作する。ミシンは、針が針下死点まで移動してから上昇するときに上糸が形成する糸輪を、釜の剣先で捕捉し、上糸と下糸が絡み合うことで縫い目を形成する。
【0003】
上糸と下糸とが適切な縫い目を形成するためには、縫製条件に応じて適切な糸調子を整えることが必要である。上糸と下糸の調子のバランスにおいて、上糸が強すぎれば、上糸と下糸の交絡点が布地の表面に露出し、下糸が強すぎれば、上糸と下糸の交絡点が布地の裏面に露出し、布地の内部に交絡点が形成されない。また、布縮を生じさせたり、縫い目が強固とならなかったりする場合もある。上糸と下糸の調子は上糸と下糸の供給量等に起因している。
【0004】
上糸の供給量に関しては、天秤による上糸の繰り出し、上糸の緩め、上糸の引き上げや、自動糸調子器により対応されている。下糸の供給量に関しては、下糸が下方から引っ掛かる下糸供給体を上げ下げすることで、下糸に一時的な張力を発生させて調整していた(特許文献1参照)。この下糸の供給調整方法によれば、縫模様、布地の送り量、針振幅、布種及び糸種等の縫製条件に応じて、下糸供給体の下げ量を変更することで、下糸の供給量を縫製条件に応じて変更していた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1の下糸供給体は、軸に固着され、該軸を中心に遥動自在となっている。軸に固着された腕には二又がビンを介して枢支され、二又はミシンモータにより下軸を介して該下軸に固着された三角カムによりピンを中心に揺動させられると共に、中間付近のビンに枢支された角駒が調節体の溝にそって摺動し、腕を揺動させるようになっている。
【0007】
すなわち、下糸供給体を動かす動力は下軸に固着されている三角カムから取っている。そうすると、下糸供給体を動かすタイミングは、下軸に固着されている三角カムの位相によって決まってしまい、各種縫製条件に対して一律の位相でしか、下糸の繰り出しができない。
【0008】
例えば、ZZ縫いでは、天秤が上死点に到達するまでに、直線縫いに比べて多くの下糸を供給する必要がある。しかしながら、特許文献1に係る下糸供給体では下糸供給の位相をコントロールできないために、ZZ縫いの場合は下糸供給の位相を早め、直線縫いでは下糸供給の位相を遅くするといった、縫製条件に適切なタイミングでの下糸供給ができなかった。
【0009】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたもので、縫製条件に応じて下糸の供給タイミングを自在とするミシンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記の目的を達成するために、本発明に係るミシンは、上糸と下糸を交絡させて縫い目を形成するミシンであって、第1のモータと、前記第1のモータによって回転する上軸と、前記上軸と連結し、前記上軸と連動して回転する下軸と、前記上軸を介して前記第1のモータから駆動力を受ける天秤と、前記上軸を介して前記第1のモータから駆動力を受ける針棒と、前記下軸を介して前記第1のモータから駆動力を受ける釜と、前記第1のモータとは別の第2のモータと、前記第2のモータから駆動力を受けて駆動し、
前記第1のモータと連動することなく前記第2のモータの駆動タイミング及び駆動量に応じて、前記下糸に対して張力を付与し、張力を緩和させる下糸供給体と、を備えること、を特徴とする。
【0011】
前記下糸供給体は、前記下糸に対して張力を付与し、張力を緩和させることで、下糸を供給するようにしてもよい。
【0012】
前記下糸供給体は、前記下糸を押し下げるレバーであり、前記第2のモータから駆動力を受けて上げ下げされるようにしてもよい。
【0013】
前記下糸供給体と連結されたシャフトと、前記シャフトの位置を規制するカムプーリと、を備え、前記第2のモータは、前記カムプーリを所定タイミングで所定量回転させ、前記シャフトは、前記第2のモータによる前記カムプーリの規制変化に応じて位置を変位し、連結された前記下糸供給体を押し上げ又は引き下げるようにしてもよい。
【0014】
縫製条件を検知し、検知した縫製条件により前記下糸供給体を制御する制御手段を備え、前記下糸供給体は、所定の縫製条件に応答して、前記天秤が上死点に到達する前に、前記下糸に一時的に張力を与えて前記下糸の供給量を増加させるようにしてもよい。この所定の縫製条件は、例えばZZ縫いである。
【0015】
縫製条件を検知し、検知した縫製条件により前記下糸供給体を制御する制御手段を備え、前記下糸供給体は、所定の縫製条件に応答して、前記天秤が上死点に到達するタイミングで、前記下糸を引き下げるようにしてもよい。この所定の縫製条件は、例えば直線縫いである。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、針棒、釜及び天秤を連動動作させる第1のモータとは別の第2のモータによって下糸供給体を駆動させるようにしたので、下糸供給体の駆動タイミング及び駆動量を自在に設定でき、各種縫製条件に対応して質の高い縫い目を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【
図1】ミシン全体の構成を示す図であり、(a)は外観を示し、(b)は内部構成の概略を示す。
【
図2】下糸供給体の動作を示す図であり、(a)は下糸供給体が最上点の状態、(b)は下糸供給体が下がった状態を示す。
【
図5】カム面の回転角とシャフトの高さの関係を示すグラフである。
【
図6】下糸供給体の第1の制御例を示すタイミングチャートである。
【
図7】下糸供給体の第2の制御例を示すタイミングチャートである。
【
図8】下糸供給体の第3の制御例を示すタイミングチャートである。
【
図9】下糸供給体の第4の制御例を示すタイミングチャートである。
【
図10】下糸供給体の第5の制御例を示すタイミングチャートである。
【
図11】下糸供給体の第6の制御例を示すタイミングチャートである。
【
図12】ミシンが備えるコンピュータの機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
(ミシンの全体構成)
図1に示すように、ミシン1は、針板2に載置された布地100に対して針3を落とし、上糸200と下糸300とを交絡させて縫い目を形成することで、該布地100を縫製する家庭用、職業用又は工業用の装置である。
【0019】
このミシン1は、針棒4と釜5を有する。針棒4は、針板2に対して垂直に延び、垂直方向に上下動可能に取り付けられる。この針棒4は、針板2側の先端で、上糸200を保持する針3を支持している。釜5は、一平面が開口した内部中空のドラム形状を有し、針板2に対して水平又は垂直に取り付けられ、円周方向に回転可能となっている。この釜5は、下糸300を巻いたボビンを内部に収容する。
【0020】
このミシン1において、針棒4の上下動によって、針3が上糸200を伴って布地100を貫通し、針3の上昇時に布地100と上糸200との摩擦に起因した上糸ループが形成される。そして、回転する釜5によって上糸ループが捕捉され、下糸300を繰り出したボビンが釜5の回転に伴って上糸ループをくぐることによって、上糸200と下糸300とが交絡し、縫い目が形成される。
【0021】
針棒4と釜5は、共通のミシンモータ6を動力源として、各々の伝達機構を介して駆動する。針棒4には、水平に延びた上軸61がクランク機構62を介して連結されている。上軸61の回転をクランク機構62が直線運動に変換して針棒4に伝達することで、針棒4は上下動する。釜5には、水平に延びた下軸63が歯車機構64を介して連結されている。釜5が水平に設置されている場合、歯車機構64は、例えば軸角を90度とする円筒ウォームギアである。下軸63の回転を歯車機構64が90度変換して釜5に伝えることで、釜5は水平回転する。
【0022】
上軸61には、所定の歯数を有するプーリ65が設けられている。また、下軸63には、上軸61のプーリ65と同数の歯数を有するプーリ66が設けられている。両プーリ65,66は、歯付きベルト67によって連結されている。ミシンモータ6の回転に伴って上軸61が回転すると、プーリ65と歯付きベルト67を介して下軸63が回転する。これによって、針棒4と釜5は同期して作動する。
【0023】
更にミシン1は、天秤7と下糸供給体8を有する。天秤7は、糸駒から針3までの糸道途中に介在する柄であり、先端に上糸200が通る穴が形成されている。この天秤7は、上軸61と並行の水平軸に基端が軸支され、またクランク機構62と柄の途中が連結されており、上軸61の回転によって水平軸周りで先端を上げ下げする。天秤7は、上下動によって糸道の経路長を変更することで上糸200を糸駒から繰り出し、下降によって上糸200に余裕を待たせて上糸200を供給し、更には上がることで上糸200を引き上げて縫い目を引き締める。
【0024】
下糸供給体8は、下糸300に対する任意のタイミングでの張力付与と張力緩和によって、任意のタイミングで下糸300の繰り出し、任意のタイミングで下糸300に余裕を持たせて下糸300を縫い目形成用に供給し、また任意のタイミングで下糸300を引き下げて縫い目を引き締める。この下糸供給体8は、釜5を横断するレバーであり、ボビンが収容された釜5の上方で水平に延びて架橋されている。下糸供給体8は、
図2に示すように、高さ変更可能に設けられている。下糸300は、下糸供給体8の下方から引っ掛かりながら、下糸供給体8の上方に設置された針板2の開口へ向かう。
【0025】
そのため、下糸供給体8が下がると、下糸300が縫い目側から引き下げられる(
図2の(b)参照)。また、下糸供給体8が下がると、下糸300が押し下げられて、釜5から直線的に針板2へ向かう下糸300の経路長(
図2の(a)参照)に対して、下糸供給体8によって屈曲させられた下糸300の経路長(
図2の(b)参照)が長くなり、その経路長の差に応じて下糸300が繰り出される。そして、下糸供給体8が上昇して元に戻ることによって、繰り出された下糸300に余裕が生じ、経路長の差に応じた下糸300が縫い目形成のために供給される。
【0026】
(下糸供給体の構成)
図3は、下糸供給体8の詳細構成を示し、
図4は、下糸供給体8の部分拡大を示す。
図3及び
図4に示すように、下糸供給体8は、レバー両端部に腕部81が延長されて成り、下糸供給体8の全体としては、上方視コの字状で側方視L字状を有する。すなわち、下糸供給体8は、釜5を横断するレバーの両端を釜5の外で下方に屈曲させ、両屈曲先端部を更に水平に屈曲させて延ばして成る。
【0027】
下糸供給体8の腕部81は、支点となる不動の支持板82にピン82aを介して軸支されている。腕部81の途中には、上げ下げの力点となるシャフト83がピン83cを介して連結されている。シャフト83は、ピン83cの連結部から垂直に降りており、軸に沿って上下動可能に軸受け84に嵌込されている。この下糸供給体8と支持板82とシャフト83は、第3種テコの関係を有し、シャフト83が軸に沿って上昇及び下降することにより、下糸供給体8は、レバーを上げ下げするように支持板82のピン82aを中心に回動する。
【0028】
シャフト83の上下動機構において、シャフト83には、軸受け84の下面に固定された圧縮バネ85が嵌め込まれている。シャフト83の下部にはフランジ83aが延設されており、圧縮バネ85の一端は、このフランジ83aを座面として、シャフト83と当接している。シャフト83には、この圧縮バネ85の延び付勢力によって押下力が常態的に付与される。
【0029】
但し、シャフト83はカム機構によって位置が規制されており、カム機構によって下降タイミングと下降可能量が制御される。すなわち、シャフト83の下部には、軸と直交する方向に延びるピン83bが貫通し、シャフト83円周面から飛び出している。ピン83bは、カムフォロアとして、ピン83bの直下に存在するカム面86aに当接している。そのため、シャフト83の圧縮バネ85による下降は、カム面86aによって規制されている。
【0030】
図5は、カム面86aの回転角とシャフト83の高さとの関係を示すグラフである。カム面86aは、最高部を0度として、180度にかけて連続的な下りの傾斜を有する。換言すると、カム面86aは、180度を最低部として、0度にかけて連続的な上りの傾斜を有する。すなわち、ピン83bが当接するカム面86aの位置に応じて、シャフト83の下降可能量が変更され、以って下糸供給体8の下がり量が制御される。
【0031】
図3及び4に戻り、カム面86aは、円筒状のカムプーリ86の上面に形成されている。カムプーリ86の下部には、周面に歯山が並ぶプーリ部86bが穿設されている。歯山は、カムプーリ86の円周方向に沿って並ぶ。プーリ部86bには歯付きベルト87が巻き付いている。また、ミシン1には、ミシンモータ6とは別個にステッピングモータ88が設けられており、歯付きベルト87は、ステッピングモータ88の回転軸とプーリ部86bとを連結している。
【0032】
ステッピングモータ88が駆動すると、歯付きベルト87とプーリ部86bを介してカム面86aが回転する。カム面86aの回転角に応じて、ピン83bが従動するカム面86aの高さが変化し、変化分に応じて圧縮バネ85がシャフト83を押し下げる。シャフト83が下がると、シャフト83に連結する下糸供給体8も支持板82のピン82aを中心に引き下げられる。また、ステッピングモータ88が逆転駆動すると、シャフト83が押し上げられ、下糸供給体8は、支持板82のピン82aを中心に押し上げられる。
【0033】
この機構により、下糸供給体8は、ステッピングモータ88の駆動タイミングに合わせて、ミシンモータ6の駆動と連動することなく上げ下げ可能となる。また、下糸供給体8は、ステッピングモータ88の回転量に応じて下がり量が制御されることとなる。そして、下糸供給体8が下がり過程では、下糸300に一時的な張力変化が生まれ、下糸300を縫い目側から引き下げたり、下糸300をボビンから繰り出したりする。
【0034】
(下糸供給体の各種制御例)
このようなミシン1による下糸供給体8の制御例を示す。
図6は、縦軸を天秤7の上下量と下糸供給体8の上下量とし、横軸を位相とするグラフであり、天秤7の上下量と下糸供給体8の上下量との関係を示している。
【0035】
図6に示すように、第1の制御例として、天秤7が上死点に達する前に、下糸供給体8を下げ量Aだけ下げ、下糸供給体8を上げて最上点に戻す。この第1の制御例によれば、布地100の送りによる下糸300の供給に加えて、天秤7が上死点に達する前に下糸供給体8の上げ下げによる下糸300の供給量を追加し、天秤7が上死点に達する際に下糸300の供給量を増やしておくことができる。
【0036】
天秤7が上死点に達する際、上糸200が引き上げられることで、縫い目の引き締めが行われる。ZZ縫いでは、この縫い目の引き締めによって布縮が発生する虞がある。第1の制御例によれば、縫い目の引き締めの段階で下糸300が多めに供給されているので、布縮の虞が低減する。
【0037】
図7に示すように、第2の制御例として、天秤7が上死点に達する前に、下糸供給体8を下げ量Bだけ下げ、下糸供給体8を上げて最上点に戻す。尚、下げ量A≠Bである。第2の制御例によれば、例えば布の種類、厚み、柔軟性に応じた布縮し易さに応じて、天秤7が上死点に達する前の下糸の供給量を調整することができる。
【0038】
図8に示すように、第3の制御例として、天秤7が上死点に達するタイミングで、下糸供給体8を下げる。すなわち、天秤7が上糸200を引き上げるのと同時に、下糸供給体8が下糸300を引き下げる。上糸200と下糸300の両方が縫い目を引き締めるので、例えば直線縫い等の場合に強固な縫い目を形成できる。
【0039】
図9に示すように、第4の制御例として、天秤7の1周期の上下動の間に、下糸供給体8を複数回に亘って上げ下げする。1つの縫い目を形成する間に生じる下糸消費の各段階に合わせて、各段階に応じて必要な下糸供給量を提供することができる。
【0040】
図10に示すように、第5の制御例として、下糸供給体8を連続的に徐々に下げ、連続的に徐々に上げ、又はその両方を実施する。下糸供給体8を短期で下げるときに生じる下糸300の引き下げ効果を無効化したり、下糸供給体8を短期で上げることで生じ得る下糸300のゆるみ解消等が可能となる。
【0041】
また、
図11に示すように、第6の制御例として、下糸供給体8を上げ下げしない制御態様を採ることもできる。
【0042】
(下糸供給体の制御構成)
以上の各種制御例は、ステッピングモータ88をミシンモータ6と連動させることなく駆動可能なため、各種縫製条件に応じて自在に変更することができる。縫製条件は、例えば布地100の布厚、布地100の種類、布地100の送り速度、糸の繊維種類や太さ、本縫いや環縫い等の縫い目の構成、直線縫いやZZ縫い等の縫い模様、返し縫いやしつけ縫い等の縫い方、縫い目形式の種類等である。
【0043】
図12は、ミシン1が備えるコンピュータ9の機能構成を示すブロック図である。ミシン1は、CPU91、ROM92、RAM93、下糸供給体8の駆動源となるステッピングモータ88のモータドライバ94から構成されるコンピュータ9を備えている。このコンピュータ9には、ミシンモータ6のエンコーダ95の値、各種センサ96類の検出結果、及び各種ボタンやつまみ等の操作手段97による操作結果が入力される。
【0044】
コンピュータ9は、各種センサ96類の検出結果や操作結果によって縫製態様を検知し、縫製態様に応じて、下糸供給体8の上がり下がりタイミング、上がり下がりの速度、及び下がり量を組み合わせて制御する。換言すると、下糸供給体8の駆動源であるステッピングモータ88の駆動タイミング、回転速度及び回転角を制御する。
【0045】
(効果)
以上のように、このミシン1では、上軸61及び下軸63を含む伝達機構に連結することでミシンモータ6に連動動作する天秤7、針棒4及び釜5に対して、当該ミシンモータ6とは別のステッピングモータ88から駆動力を受ける下糸供給体8を備えるようにした。この下糸供給体8は、ステッピングモータ88の駆動力を受けて駆動し、ステッピングモータ88の駆動タイミング及び駆動量に応じて、下糸300に張力を与える。
【0046】
これにより、下糸供給体8の駆動タイミング及び駆動量を自在に設定でき、各種縫製条件に対応して下糸300の供給量及び供給タイミングが制御可能となる。また、下糸供給体8の駆動タイミング及び駆動量を自在に設定できることで、所定のタイミングで下糸300を縫い目側から引き下げることも可能となる。従って、各種縫製条件に応じた質の高い縫い目を形成することができる。
【0047】
下糸供給体8は、下糸300を押し下げるレバーであり、ステッピングモータ88から駆動力を受けて上げ下げされるようにした。但し、下糸300に所定のタイミングで所定の張力を与えることができれば、これに限らず、例えば、下糸300を案内するローラを備えて該ローラの位置を変化させるようにしたり、鉤状の棒材で引っ掛けて引き下げるようにしてもよい。
【0048】
また、下糸供給体8への伝達機構としては、下糸供給体8と連結されたシャフト83と、シャフト83の位置を規制するカムプーリ86とを備えるようにした。ステッピングモータ88は、カムプーリ86を所定タイミングで所定量回転させ、シャフト83は、ステッピングモータ88によるカムプーリ86の規制変化に応じて位置を変位し、連結された下糸供給体8を押し上げ又は引き下げる。但し、下糸供給体8を変位できれば、これに限らず、また下糸300の供給タイミングのみを可変としたい場合には、例えばボイスコイルモータ等の2値の動きを伝達するようにしてもよい。
【0049】
下糸供給体8の制御態様としては、縫製条件を検知するコンピュータ9によって、所定の縫製条件に応答して下糸供給体8を作動させ、天秤7が上死点に到達する前に、下糸300に一時的に張力を与えて下糸300の供給量を増加させるようにしてもよい。ここでいう所定の縫製条件は、例えばZZ縫いである。これにより、布縮を抑制することができる。
【0050】
また、所定の縫製条件に応答して下糸供給体8作動させ、天秤7が上死点に到達するタイミングで、下糸300を引き下げるようにしてもよい。ここでいう所定の縫製条件は、例えば直線縫いである。これにより、強固な縫い目を形成することができる。
【0051】
(他の実施形態)
以上のように本発明の実施形態を説明したが、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。そして、この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。