(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【図面の簡単な説明】
【0015】
【
図1】第1の実施形態のミシンの概略構成の一例を示す説明図である。
【
図2】第1の実施形態のミシンの概略構成の一例を示す説明図である。
【
図3】アイドラの動作の一例を示す説明図であり、(a)はアイドラがベルトの緊張側を押す方向に移動している状態を示し、(b)はアイドラがベルトの緩み側を押す方向に移動している状態を示す。
【
図4】布を送るタイミングが早くなるように駆動された場合の、天秤により引き上げられる上糸の状態を示した図である。
【
図5】布を送るタイミングが遅くなるように駆動された場合の、天秤により引き上げられる上糸の状態を示した図である。
【
図6】付勢手段を用いた場合のベルトの緊張状態の変化を示す説明図である。
【
図7】規制手段により付勢手段の稼働範囲が規制されている状態を示す説明図である。
【0016】
[1.第1の実施形態]
[1.1 構成]
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明ではミシンおいて布を送るタイミングを調整する構成について重点的に説明する。ミシンの詳細な構成についての説明は省略するが、本発明の実施形態は、ジグザグ縫いミシンなどの現在又は将来において利用可能なあらゆるミシンに適用することができる。
図1には、本実施形態のミシンの概略構成の一例を示す。
【0017】
(1)概略構成
ミシンは、上軸1と下軸2を有する。上軸1には、不図示の針棒及び天秤がクランク機構を介して上下動可能に連結されている。針棒は、針を支持する部材である。天秤は、針に供給される上糸の量を変化させる部材である。
【0018】
下軸2には、送り歯3がカム機構を介して連結されている。上軸1および下軸2は、ミシン内部に固定された不図示の軸受けにより、それぞれ回動自在に支持されている。上軸1には、不図示のミシンモーターからの駆動力が伝達される。上軸1のクランク機構は、上軸1の回転を往復運動に変換し、針棒1を上下動するように構成されている。
【0019】
上軸1には、所定の歯数を有する上軸プーリ1aが設けられている。また、下軸2には、上軸プーリ1aと同数の歯数を有する下軸プーリ2aが設けられている。上軸プーリ1aと下軸プーリ2aとは、歯付ベルト6により連結されている。歯付ベルト6の長さは、上軸プーリ1aと下軸プーリ2aに架けられたときに所定のたるみが発生する長さとする。
【0020】
上軸1が回転すると上軸プーリ1aが回動し、この回動が歯付ベルト6を介して下軸プーリ2aに伝わり、下軸2が上軸1と等速回転する。下軸2のカム機構は、下軸2の回動に伴って送り歯3が上下および水平移動するように構成されている。
【0021】
(2)布送り機構
布送り機構は、送り歯3を上下および水平移動させる機構であり、送り台4、送りカム5a、送り二又5b、水平送り軸5c、および上下カム5dを有する。送り歯3は、不図示の布押さえとの間に布を挟持して送る部材であり、送り台4に取り付けられている。送り台4には、送り台4とともに送り歯3を水平移動させる機構と、上下移動させる機構とが連結されている。水平移動は、布送り方向の移動であり、ミシンの前後方向に移動することを意味する。
【0022】
送り歯3を水平移動させる機構として、送りカム5a、送り二又5b、水平送り軸5cが連結されている。送りカム5aは、下軸2に取り付けられ、下軸2の回動とともに回転するように構成されている。送り二又5bは、対向する2本の腕b1、b2を有し、この2本の腕b1、b2の間に送りカム5aが係合する。腕b1には、突起が設けられている。カムb3は、腕b1の突起と係合する溝を有する。水平送り軸5cは、送り台4と送り二又5bに連結され、送り台4を水平移動させる部材である。水平送り軸5cは、ミシンの機枠に揺動自在に支持されている。
【0023】
また、送り二又5bは、水平送り軸5cにピンb4を介して取り付けられている。このピンb4は、送りカム5aが回転した際に、送り二又5bの揺動運動の回転中心となる。カムb3の溝は、この揺動運動において、腕b1の先端に設けられた突起がカムb3の溝を移動することで、上下方向の移動が水平方向の移動に変換される形状に形成されている。以上の構成により、水平送り軸5cが水平方向に移動することで、送り歯3は送り台4とともに水平方向に移動される。
【0024】
送り歯3を上下移動させる機構としては、上下カム5dが連結されている。上下カム5dは、下軸2に取り付けられ、下軸2の回動とともに回転するように構成されている。上下カム5dは、送り台4において、送り歯3が取り付けられている面と反対の面である下面に係合される。上下カム5dは、下軸2の回動とともに回転し、送り台4とともに送り歯3を上下方向に移動させる。
【0025】
以上の送り歯3を水平移動させる構成と上下移動させる構成とによる、送り台4は、水平方向移動と上下方向移動が合成されて移動される。この合成された移動により、送り歯3は、布を前後に送ることが可能となる。
【0026】
(2)ベルト調整機構
ベルト調整機構は、歯付ベルト6に接触して歯付ベルト6の緊張側のベルト長を変化させる機構であり、送り歯3が布を送るタイミングを補正する機能を有する。本実施形態では、アイドラユニット7を一例として説明する。アイドラユニット7は、歯付ベルト6の緊張側Aと緩み側Bのそれぞれに接触するアイドラ7a、7bを有する。なお、アイドラユニット7は、少なくとも1つのアイドラを緊張側Aに有していればよい。
【0027】
ここで、歯付ベルト6の緊張側Aとは上軸プーリ1aの回転により上軸プーリ1aと新たに噛み合う側、すなわちベルトが引き込まれる側を意味する。また、緩み側Bとは上軸プーリ1aの回転により上軸プーリ1aとの噛み合いが外れる側、すなわちベルトが送り出される側を意味する。以下の説明では、緊張側Aを右、緩み側Bを左として表す場合がある。
【0028】
アイドラ7a、7bは、緊張側Aと緩み側Bにおいて、歯付ベルト6の外周側から歯付ベルト6を挟み込むように配置されている。アイドラ7a、7bは、腕7cを介してモータ7dに連結されている。アイドラ7a、7bは、モータ7dの駆動力により、針棒の上下動に同期して揺動するように構成されている。アイドラユニット7が動作することにより、歯付ベルト6のたるみが緊張側Aおよび緩み側Bに移動される。よって、歯付ベルト6の緊張側Aのベルト長が変化されるため、上軸1と下軸2のタイミングが制御され、送り歯3が布を送るタイミングが調整される。
【0029】
送り歯3が布を送るタイミングを調整する方法としては、所定のプログラムをミシンに搭載し、ミシンのオペレータが布厚や素材等によって任意に選択するように構成すればよい。または、布厚を自動で検知し、アイドラユニット7を検知した布厚に見合う条件で駆動する構成としても良い。
【0030】
(3)付勢手段
付勢手段は、歯付ベルト6の緊張側Aのベルト長の変化に応じて、歯付ベルト6の張力変動を吸収することで、歯付ベルト6のベルト張力を一定に保つ手段である。厳密にいえば、例えばアイドラユニット7による歯付ベルト6のたるみの吸収量の変動に応じて、付勢位置を移動可能とし、かつ、重錘を用いるように一定の力を付勢可能な付勢手段を用いて歯付ベルト6のベルト張力を一定に保つことが理想である。ただし、本実施形態では、重錘と同様の効果を得ることができる、バネやクッション材のような弾性部材を用いて説明する。
【0031】
テンション調節アイドラ8は、歯付ベルト6の緩み側Bにおいて、歯付ベルト6の外周側に接触するように設けられている。テンション調節アイドラ8には、弾性部材8aが連結されている。弾性部材8aは、テンション調節アイドラ8を、歯付ベルト6の緩み側Bを歯付ベルト6の外周側から内周側に向けて押す方向に付勢するように構成されている。弾性部材8aとしては、バネやクッション材を用いることができる。
【0032】
テンション調整アイドラ8には、アイドラユニット7による歯付ベルト6のたるみの吸収量の変動に応じ、弾性部材8aが変形することで付勢位置が変化する。これにより、たるみ吸収量の変動を減少させる。また、弾性部材8aの弾性力により歯付ベルト6を内周側に付勢することで、ベルト張力を一定に保つことができる。
【0033】
また、歯付ベルト6の緊張状態が弾性部材8aの付勢力を超えた場合に弾性部材8aの可動範囲を規制する規制手段が設けられている。
図2に示す通り、本実施形態では、規制手段として、ストッパー腕8bと、ストッパー腕8bと所定の間隔をもって配置されたストッパー8cを備える。ストッパー腕8bは、弾性部材8aの付勢方向と反対方向を向くように設けられている。ストッパー8cは、歯付ベルト6の緊張状態が弾性部材8aの付勢力を超えた場合に、ストッパー腕8bがストッパー8cに当接する間隔で配置されている。
【0034】
[1.2 動作]
以上のようなミシンにおいて縫製が行われる際の、ミシンの布送り動作について以下に説明する。
(1)布送り動作
縫製に際して上軸1が駆動されると、上軸1の回転をクランク機構が往復運動に変換し、針棒が上下動される。また、上軸1の回転は、上軸プーリ1a、歯付ベルト6、下軸プーリ2aを介して下軸2に伝えられる。上軸1の回転により下軸2が回転されると、送りカム5aおよび上下カム5dが回転する。
【0035】
送りカム5aが回転すると、送り二又5bは、ピンb4を回転中心として揺動運動する。この揺動運動において、腕b1の先端に設けられた突起が、カムb3の溝を移動することにより、上下方向の移動が水平方向の移動に変換される。従って、水平送り軸5cが水平方向に移動することで、送り歯3は送り台4とともに水平方向に移動する。また、上下カム5dが回転すると、送り歯3は送り台4とともに上下方向に移動する。以上の水平方向の移動と上下方向の移動が合成されることにより、送り歯3は布を前後に送る。
【0036】
(2)ベルト調整機構を用いた場合の運動軌跡
ベルト調整機構は、歯付ベルト6の緊張側のベルト長を変化させることにより、送り歯3が布を送るタイミングを調整する。まず、アイドラユニット7が中央位置にあり、緊張側および緩み側のどちらにもテンションを与えていない場合、上軸1の回転に伴い下軸2が回転し、所定のタイミングで送り歯3が布を送る。
【0037】
次に、アイドラユニット7を左右に揺動させた場合について説明する。
図3(a)にアイドラユニット7を左に移動した場合を示す。左に移動した場合とは、アイドラユニット7が緩み側Bに揺動され、アイドラ7aが歯付ベルト6の緊張側Aを押す方向に移動した場合を示す。この場合、歯付ベルト6のたるみが緩み側Bに移動され、アイドラユニット7が中央位置にある場合と比較して、上軸1と下軸2の位相差にズレが生じる。すなわち、上軸1に連結されている天秤に対して、下軸2の位相にズレが生じる。
【0038】
アイドラユニット7を左に移動した場合、上軸1に連結されている天秤に対して、下軸2の送り位相が早くなる。そうすると、
図4に示す通り、布送りの前進が早くなるため、針板と布地の間に上糸が挟まれる。よって、天秤が引き上げる上糸に抵抗が生じるため、アイドラ7が中央位置にある場合に比べて、縫い目が緩くなる。布地が薄く布縮みが生じやすい場合に、アイドラユニット7を左に移動することで、縫い目により布が縮むことが防止される。
【0039】
図3(b)にアイドラユニット7を右に移動した場合を示す。右に移動した場合とは、アイドラユニット7が緊張側Aに揺動され、アイドラ7bが歯付ベルト6の緩み側Bを押す方向に移動した場合を示す。この場合、歯付ベルト6のたるみが緊張側Aに移動され、アイドラユニット7が中央位置にある場合と比較して、上軸1と下軸2の位相差が生じる。
【0040】
アイドラユニット7を右に移動した場合、上軸1に連結されている天秤に対して、下軸2の送り位相が遅くなる。そうすると、
図5に示す通り、布送りの前進が遅くなり、布の移動が少なくなるため、針板と布地の間に上糸が挟まれることはない。よって、天秤がスムーズに上糸を引き上げることができるため、アイドラ7が中央位置にある場合に比べて、縫い目が固くなる。布地が厚い場合、アイドラユニット7を右に移動することで、強固な縫い目が形成でき、縫製品の品質が向上する。
【0041】
(3)付勢手段を用いた場合の緊張の変化
ところで、アイドラユニット7を緊張側Aおよび緩み側Bに移動させた場合、アイドラユニット7により吸収されるベルトのたるみに変化が生じる。すなわち、アイドラユニット7が所定の左右位置まで移動された時点において、歯付ベルト6の緊張は最大値となる。アイドラユニット7を高速移動させる場合、歯付ベルト6においては緊張状態が急激に変化することになる。歯付ベルト6の急激な緊張状態の変化は、歯付ベルト6の耐久性を低下させてしまったり、振動、騒音の原因となったりする。他にも、歯付ベルト6が緩み脱落したり、上軸プーリ1aと下軸プーリ2aの歯の噛み合わせがずれる原因となる。
【0042】
テンション調節アイドラ8には付勢手段である弾性部材8aが設けられており、
図3(a)に示す通り、アイドラ7aが歯付ベルト6の緊張側Aを押す方向に移動させた場合、テンション調整アイドラ8が歯付ベルト6の緩み側Bを押す方向に付勢する。
図3(a)および(b)からも明らかな通り、テンション調整アイドラ8が歯付ベルト6を押し付ける位置は、アイドラユニット7による歯付ベルト6のたるみの吸収量の変動に応じて変化する。
【0043】
すなわち、
図3(b)のようにアイドラユニット7によるたるみの吸収量が多く、歯付ベルト6の緊張状態が高い場合には、テンション調整アイドラ8の付勢位置は歯付ベルト6に対して外側方向、つまりテンション調節アイドラ8により吸収されるたるみが少なくなる方向に移動する。また、
図3(a)のようにアイドラユニット7によるたるみの吸収量が少なく、歯付ベルト6の緊張状態が低い場合には、テンション調整アイドラ8の付勢位置は歯付ベルト6に対して内側方向、つまりテンション調節アイドラ8により吸収されるたるみが多くなる方向に移動する。
【0044】
弾性部材8aが連結されたテンション調整アイドラ8を用いた場合の歯付ベルト6の緊張状態を
図6に示す。テンション調整アイドラ8を用いた場合、アイドラユニット7による歯付ベルト6のたるみの吸収量とテンション調整アイドラ8によるたるみの吸収量の和が一定になる様、テンション調整アイドラ8によるたるみの吸収量が変化するため付勢手段に相当する部材を有さない場合のように急激に緊張状態が変化することなく、緊張状態の変化量が大幅に軽減される。
【0045】
(5)規制手段の動作
規制手段であるストッパー腕8bと、ストッパー8cの動作を
図7を用いて説明する。通常のミシンの使用状態であれば、歯付ベルト6の緊張側Aと緩み側Bが入れ替わることはない。しかし、実際にミシンが作業者により使用される場合に、例えば、下糸が絡まり釜がロックされてしまい、慌てた作業者が弾み車を手動で逆回転させたときなどに意図しない負荷が生じることが考えられる。そうすると、一時的に歯付ベルト6の緊張側Aと緩み側Bが入れ替わることも考えられる。
【0046】
意図しない負荷の発生により、歯付ベルト6の緊張側Aと緩み側Bが入れ替わった場合、弾性部材8aの付勢力を超えて歯付ベルト6の緊張状態が増加する。そうすると、
図7に示すように、ストッパー腕8bがストッパー8cに衝突し、テンション調整アイドラ8の動きが一定位置において規制される。このように弾性部材8aの可動範囲が規制されることにより、歯付ベルト6が想定以上に緩むことが防止される。従って、歯付ベルト6の歯飛びが防止され、上軸1と下軸2のタイミングの基準がずれることがない。
【0047】
[1.3 効果]
以上のような構成を有する本実施形態のミシンの効果は以下の通りである。
(1)針棒を駆動する回動可能に設けられた上軸1と、送り歯3を駆動する回動可能に設けられた下軸2と、上軸1に設けられた上軸プーリ1aと、下軸2に設けられた下軸プーリ2aと、上軸プーリ1aと、下軸プーリ2aと、を連結して回転を同期させるベルト6と、ベルト6に接触して、ベルト6が引き込まれる緊張側Aのベルト長を変化させるベルト調整機構と、を有する。すなわちベルト調整機構であるアイドラユニット7により、歯付ベルト6の緊張側Aのベルト長を変化させることで、布送りのタイミングを任意に制御する。
【0048】
(2)ベルト調整機構が、緊張側Aのベルト長が長くなるように変化させると、送り歯3が布を送るタイミングが早くなるように構成さている。従って、縫製対象の布が薄い場合には布縮みを防止することができ、厚い場合にはより強固な縫い目を形成することが可能となる。すなわち、煩雑な調整工程を必要とすることなく、送り歯3が布を送るタイミングを制御可能となる。
【0049】
(3)ベルト調整機構のたるみ吸収量変化によるベルト張力の変動を、付勢手段である弾性部材8aが連結されたベルト調整アイドラ8が、歯付ベルト6の緩み側Bを付勢することにより大幅に減少することができる。従って、煩雑な調整工程を必要とすることなく、歯付ベルト6の緊張状態の変化量を軽減することができる。緊張状態の変化により、歯付ベルト6に緩みが生じ歯付ベルト6が脱落したり、歯付ベルト6とプーリの噛み合わせがずれて歯飛びが発生したりすることがないまた、振動や騒音の発生を抑制することができる。従って、ミシンの動作をより安定させることができる。
【0050】
(4)上軸プーリ1aおよび下軸プーリ2aの軸芯のバラツキや、歯付ベルト6の腰の強さのバラツキにより、ミシンの稼働中に歯付ベルト6の張力にムラが生じる。本実施形態では従来のアイドラでは吸収することのできない、このようなムラについても、弾性部材8aが伸び縮みすることによる微少な押し付け位置の変化により、吸収することができる。
【0051】
(5)従来のミシンでは、歯付ベルト6の取り付け時に歯付ベルト6が所定の緊張状態となるように、歯付ベルト6のたるみ具合を調整しながらアイドラ等の位置を固定する作業が必要であった。しかし、本実施形態では、弾性部材8aにより、歯付ベルト6の緊張状態を調整することができるため、歯付ベルト6の取り付け作業を簡易化することもできる。
【0052】
(6)規制手段として、ストッパー腕8bとストッパー8cを設けることにより、歯付ベルト6の緊張状態が高まり、付勢手段の付勢力を超えた場合に、付勢手段の可動範囲を規制している。規制手段により、付勢手段の動きが規制されることで、歯付ベルト6が必要以上に伸びて緩むことを防止することができる。従って、歯付ベルト6の歯飛びが防止され、上軸1と下軸2のタイミングの基準がずれることを防止することができる。
【0053】
[2.他の実施形態]
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
(1)上記の実施形態では、ベルト調整機構は歯付ベルト6の緊張側A、緩み側Bのそれぞれに接触する2個のアイドラ7a、7bからなるアイドラユニット7により構成した。ただし、アイドラを2個用いる構成は、安全性を考慮したものであり、少なくとも1つのアイドラを、歯付ベルト6の緊張側Aに設けることができる。他にも、アイドラ7a、7bのうち、緩み側Bのアイドラ7bに付勢手段を設けることで、テンション調整アイドラ8の機能を持たせることもできる。このように構成すれば、部品数を減らし、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0054】
(2)上記の実施形態では、付勢手段を弾性部材8aのバネを用いる構成としストッパー腕8bおよびストッパー8cを設けたが、圧縮バネやバネ定数の高いバネを用いて規制手段の機能を実行しても良い。他にも、ストッパー付きの有限ストロークバネなどを用いることもできる。また、アイドラ調整ユニット8の軸を長穴に通すことで、所定の可動範囲に規制しても良い。
【0055】
(3)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。