JP2010057906A - 上下送りミシン - Google Patents

Abstract

【課題】上送り足を減速して着地させる。
【解決手段】針板上の被縫製物に下方と上方とからそれぞれ接して送り動作を行う送り歯１４及び上送り足１２と、送り歯に前後に駆動させる下側前後送り機構７０と、送り歯を上下に駆動させる下側上下送り機構８０と、上送り足に前後に駆動させる上側前後送り機構４０と、上送り足に上下方向に駆動させる上側上下送り機構５０とを備え、上側上下送り機構は、回転駆動を行う回転軸１６の回転動作から往復動作を取り出すカム機構６０を備え、カム機構は、正三角形の各頂点を中心とする大小の円弧を連ねた外周形状の三角カム６１と、カムを挟む受け面６５，６６を有するカム従節体６２とを備え、三角カムは、頂点から底辺への垂線上で正三角形の中心点より底辺側に回転軸に固定支持され、上送り足の上下動の上死点と上下動により縫いを行う針棒の上死点とが一致するように前記三角カムが前記回転軸に固定支持されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、上送り足を備える上下送りミシンに関する。

従来の上下送りミシンは、針板の下方から出没しながら布送りの前後方向に往復移動を行う送り歯と、送り歯と同期して針板上方から上下動しつつ前後方向に移動する送り足と、送り歯に前後の往復動作を付与する送り歯側の前後送り機構と、送り歯に上下の往復動作を付与する送り歯側の上下送り機構と、送り足に前後の往復動作を付与する送り足側の前後送り機構と、送り足に上下の往復動作を付与する送り足側の上下送り機構とを備えている。
そして、送り足側の上下送り機構は、上軸に固定装備された円形の偏心カムと、当該偏心カムと一端部で係合する上下ロッドと、当該上下ロッドの長手方向の往復変異によって往復回動を行う上下送り腕と、上下送り腕の往復回動に伴って回動を行うベルクランクとを備え、ベルクランクから送り足に上下動を伝達している。
一方、送り足側の前後送り機構は、往復回動を行う下軸から往復回動動作を伝達される中軸と、中軸に固定された中軸前部腕とを備え、中軸前部腕の揺動端部の前後方向の往復動作を送り足に伝達している。
そして、上下送り機構により上下の往復動作と前後送り機構による前後の往復動作の互いの位相を適宜調節して送り足に伝達することで送り足に長円運動を行わせ、当該長円運動の下半分の移動軌跡を利用して送り足による送り動作を実現していた。

特許第３６２９４１４号公報

図１４は、上述した送り足側の上下送り機構の円形の偏心カムによって生じる送り足の上下方向に対応する位置変位Ｄと速度変位Ｖとを示す線図である。
上記従来の上下送りミシンは、送り足側の上下送り機構が、上軸から円形の偏心カムにより上下の往復動作を取り出しているため、位置変位Ｄは略コサインカーブを描くこととなり、下降により変位がほぼ０点に到達する際に（図示のＧ点）送り足は針板上の被縫製物に着地するようになっている（なお、図１４において変位０点は針板の高さを示し、実際には送り足は針板よりも下方に移動することはできないがここでは説明の便宜のために針板が存在しないとしたら描くであろう軌跡に従って線図を表示している）。
一方、送り足の速度変位Ｖは図示のように、着地を行うＧ点では最も早くなるため、着地の際の衝撃が大きくなり、衝撃音や振動が大きく、また機械の耐久性が悪くなってしまうという問題があった。これに対処するには、送り足やその支持構造の強度を上げる等の方法があるが、その場合、部品を大きくしたり高価で高品質の材料を使用したりするなどミシン製造コストが高くなってしまうという欠点があった。

本発明は、上送り足の着地時の速度を低減することをその目的とする。

請求項１記載の発明は、針板上の被縫製物に下方から接して送り動作を行う送り歯と、前記針板上の被縫製物に上方から接して送り動作を行う上送り足と、前記送り歯に送り方向に沿った往復動作を付与する下側前後送り機構と、前記送り歯に上下方向に沿った往復動作を付与する下側上下送り機構と、前記上送り足に送り方向に沿った往復動作を付与する上側前後送り機構と、前記上送り足に上下方向に沿った往復動作を付与する上側上下送り機構とを備え、前記送り歯と上送り足との協働により前記被縫製物の送りを行う上下送りミシンにおいて、前記上側上下送り機構は、回転駆動を行う回転軸の回転動作から往復動作を取り出すカム機構を備え、前記カム機構は、正三角形の三つの頂点のそれぞれを中心とする大小二種類の円弧を連ねた外周形状の三角カムと、前記三角カムを挟むように外周に接する互いに対向した少なくとも一組の受け面を有するカム従節体とを備え、前記三角カムは、前記各頂点のいずれか一つから底辺に向かって降ろした垂線上であって、前記正三角形の中心点より底辺側の位置を中心に回転を行うように前記回転軸に固定支持されており、前記上送り足の上下動の上死点と上下動により縫いを行う針棒の上死点とが一致するように前記三角カムが前記回転軸に固定支持されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記三角カムの前記回転軸が最も近接する底辺が、前記針棒の上死点で鉛直方向又は水平方向を向くように前記回転軸に固定支持されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記三角カムは、前記頂点から回転中心の距離が、前記正三角形の一つの辺の長さを１としたときに0.7以上1.0以下としたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記三角カムは、前記回転中心の位置を、前記頂点に対して前記垂線と底辺の交点としたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、針板上の被縫製物に下方から接して送り動作を行う送り歯と、前記針板上の被縫製物に上方から接して送り動作を行う上送り足と、前記送り歯に送り方向に沿った往復動作を付与する下側前後送り機構と、前記送り歯に上下方向に沿った往復動作を付与する下側上下送り機構と、前記上送り足に送り方向に沿った往復動作を付与する上側前後送り機構と、前記上送り足に上下方向に沿った往復動作を付与する上側上下送り機構とを備え、前記送り歯と上送り足との協働により前記被縫製物の送りを行う上下送りミシンにおいて、前記上側上下送り機構は、回転駆動を行う回転軸の回転動作から往復動作を取り出すカム機構を備え、前記カム機構は、正三角形の三つの頂点のそれぞれを中心とする大小二種類の円弧を連ねた外周形状の三角カムと、前記三角カムを挟むように外周に接する互いに対向する少なくとも二組の受け面を有するカム従節体とを備え、前記三角カムは、前記各頂点のいずれか一つを中心に回転を行うように前記回転軸に固定支持されており、前記従節体は、前記二組の受け面が受ける変位の合成変位により往復運動を行い、前記上送り足の上下動の上死点と上下動により縫いを行う針棒の上死点とが一致するように前記三角カムが前記回転軸に固定支持されていることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記三角カムの回転の中心に位置する頂点から最も離れた底辺が、前記針棒の上死点で鉛直方向を向くように前記回転軸に固定支持されると共に、前記カム従節体の互いに平行な二組の受け面は、前記針棒の上死点で、前記往復運動方向に対して40〜50°の範囲で傾斜していることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項５又は６記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記互いに平行な二組の受け面は、いずれも、前記往復運動方向に対して45°に傾斜していることを特徴とする。

請求項１又は２記載の発明は、上側上下送り機構のカム機構が、回転中心をオフセットした三角カムに対して少なくとも一組の受け面により変位を受けて往復動作を取り出している。そして、当該三角カムは、その一定の往復方向の位置変位について、一方の最大変位から他方の最大変位に至るほぼ中間の位置で大きく減速する特性を持っている。従って、上送り足の上下動の上死点と上下動により縫いを行う針棒の上死点とが一致するように三角カムを回転軸に取り付けるようにして、当該三角カムを上送り足の上下動の付与に適用することで、上送り足の上死点から下死点に至る中間の位置で減速させることが可能となり、上送り足の着地の際に下降速度が最速となる事態を回避することができ、低速の着地により、その衝撃を低減し、機構の耐久性を向上させるととに被縫製物への強打も回避することが可能となる。これに伴い、上送り足の強化による生産コストの上昇を回避することも可能となる。
また、本発明は、外周形状が関数で求められる幾何学的な形状である三角カムを用いるので、同じ特性を生じるような固有のカムを設計製造する場合と比べて遙かに容易に設計及び製造を行うことができ、生産コストの低減を図ることが可能である。

さらに、請求項３によれば、上送り足の着地時のさらなる低速化が可能となり、さらなる機構の耐久性向上、被縫製物の保護、コスト低減を実現することが可能となる。

さらに、請求項４によれば、最大振幅の中間点で速度をほぼ０とすることができるので、上送り足の着地時に下降速度をほぼ０とすることができ、さらなる機構の耐久性向上、被縫製物の保護、コスト低減を実現することが可能となる。

請求項５又は６記載の発明は、上側上下送り機構のカム機構が、三角カムに対して少なくとも二組の受け面により変位を受けてその合成変位より往復動作を取り出している。そして、当該三角カムは、二つの往復方向の位置変位を合成することで、一方の最大変位から他方の最大変位に至るほぼ中間の位置で大きく減速を生じる特性を持っている。従って、上送り足の上下動の上死点と上下動により縫いを行う針棒の上死点とが一致するように三角カムを回転軸に取り付けるようにして、当該三角カムを上送り足の上下動の付与に適用することで、上送り足の上死点から下死点に至る中間の位置で減速させることが可能となり、上送り足の着地の際に下降速度が最速となる事態を回避することができ、低速の着地により、その衝撃を低減し、機構の耐久性を向上させるととに被縫製物への強打も回避することが可能となる。これに伴い、上送り足の強化による生産コストの上昇を回避することも可能となる。
また、本発明は、外周形状が関数で求められる幾何学的な形状である三角カムを用いるので、同じ特性を生じるような固有のカムを設計製造する場合と比べて遙かに容易に設計及び製造を行うことができ、生産コストの低減を図ることが可能である。

さらに、請求項７によれば、上送り足の着地時のさらなる低速化が可能となり、さらなる機構の耐久性向上、被縫製物の保護、コスト低減を実現することが可能となる。

第一実施形態たる総合送りミシンの概略構成を示す機構線図である。 三角カムの外形を詳細に示した説明図である。 総合送りミシンの面部側から見たカム機構の構成図である。 三角カムの回転に伴い上下動ロッドの係合部に生じるＸ軸方向の変位を示す説明図である。 係数ｋ=0.7の場合の三角カムの一定方向に生じる位置変位及び速度変位を示す線図である。 係数ｋ=0.8の場合の三角カムの一定方向に生じる位置変位及び速度変位を示す線図である。 係数ｋ=0.866の場合の三角カムの一定方向に生じる位置変位及び速度変位を示す線図である。 係数ｋ=0.９の場合の三角カムの一定方向に生じる位置変位及び速度変位を示す線図である。 係数ｋ=1.0の場合の三角カムの一定方向に生じる位置変位及び速度変位を示す線図である。 総合送りミシンの面部側から見た第二の実施形態のカム機構の構成図である。 総合送りミシンの面部側から見た第三の実施形態のカム機構の構成図である。 総合送りミシンの面部側から見た第四の実施形態のカム機構の構成図である。 第四の実施形態のカム機構により一定方向に生じる位置変位及び速度変位を示す線図である。 従来のカム機構により一定方向に生じる位置変位及び速度変位を示す線図である。

（第一の実施形態の全体構成）
以下、本発明の第一の実施の形態を図１から図９に基づき詳しく説明する。本実施形態では、上下送りミシンの一種である総合送りミシン１０を例に説明する。総合送りミシン１０は、縫い針を保持する針棒１１と、針板上の被縫製物に対して上方から接して送り動作を行う上送り足１２と、上送り足１２と交互に上下動を行う押さえ足１３と、針板上の被縫製物に対して下方から接して送り動作を行う送り歯１４と、縫製動作の主たる駆動源となるミシンモータ１５と、ミシンモータ１５により回転駆動を行う回転軸としての上軸１６と、上軸１６及びタイミングベルト１７を介してミシンモータ１５により回転駆動を行う下軸１８と、針棒１１を上下動させる針上下動機構３０と、針棒１１及び上送り足１２に布送り方向に沿った前後の往復動作を付与する上側前後送り機構４０と、上送り足１２及び押さえ足１３に上下の往復動作を付与する上側上下送り機構５０と、送り歯１４に布送り方向に沿った前後の往復動作を付与する下側前後送り機構７０と、送り歯１４に上下の往復動作を付与する下側上下送り機構８０と、送り歯１４の送り量を調節する送り調節機構９０と、上記各構成を支持するミシンフレーム２とを備えている。
なお、以下の説明において、総合送りミシン１０の針板上面に平行であって布送り方向に沿った方向をＸ軸方向、ミシンの針板上面に平行であってＸ軸方向に直交する方向をＹ軸方向、ミシンの針板に垂直な方向をＺ軸方向とする。また、総合送りミシン１０の針板は当該ミシン１０を水平面上に設置したときにその上面が水平となるように設けられているものとする。

（針上下動機構）
針上下動機構３０は、Ｙ軸方向に沿った上軸１６の一端部に固定装備された回転錘３１（図１では単なる直線で図示）と、回転錘３１の回転中心から偏心した位置で一端部が回転可能に軸支された偏心ロッド３２と、針棒１１に固定装備された針棒抱き３３とを備えている。
上記偏心ロッド３２は、一端部がＹ軸方向に沿った支軸により回転錘３１に支持されており、他端部がＹ軸方向に沿った支軸により針棒抱き３３に連結されている。
かかる構成により、針上下動機構３０は、上軸１６の回転運動を上下方向に往復動作に替えて針棒１１に付与することを可能としている。

（下側上下送り機構）
下側上下送り機構８０は、Ｙ軸方向に沿った下軸１８に固定支持された円形の偏心カムである上下動カム８１と、一端部で上下動カム８１を回転可能に保持する上下動ロッド８２と、往復回動動作を行う上下送り軸８３と、上下送り軸８３に固定装備されて当該上下送り軸８３回りに往復回動動作を行う伝達腕８４と、上下送り軸８３に固定装備されて当該上下送り軸８３回りに回動動作を行う上下送り腕８５と、送り歯１４を搭載した送り台１９の一端部と上下送り腕８４の回動端部とを連結するリンク体８６とを備えている。

上記伝達腕８４は、上下送り軸８３に固定支持されており、その長手方向がほぼＺ軸方向に沿うように向けられている。また、かかる伝達軸８４の回動端部には、上下動ロッド８２の他端部が連結されている。一方、上下動ロッド８２の一端部には、上下動カム８１から下軸１８を中心とする周回運動が付与されることから、伝達腕８４の回動端部にはＸ軸方向に沿った往復変位のみが伝達される。そして、伝達腕８４の回動端部がＸ軸方向に沿って往復回動を行うことにより、上下送り軸８３が往復回動を行うこととなる。
また、上下送り軸８３の一端部に固定支持された上下送り腕８５は、その長手方向がほぼＸ軸方向に沿うように向けられている。その結果、上下送り軸８３の往復回動に伴い、上下送り腕８５の回動端部は上下方向に沿って往復回動を行い、リンク体８６を介して送り台１９の一端部に上下方向の往復動作を付与する。

（下側前後送り機構）
下側前後送り機構７０は、下軸１８に固定支持された円形の偏心カムである前後動カム７１と、一端部で前後動カム７１を回転可能に保持する前後動ロッド７２と、往復回動動作を行う前後送り軸７３と、前後送り軸７３に固定装備されて当該前後送り軸７３回りに往復回動動作を行う伝達腕７４と、前後動ロッド７２の他端部と伝達腕７４の回動端部とを連結するベルクランク７５と、前後送り軸７３に固定装備されて当該前後送り軸７３回りに往復回動動作を行う前後送り腕７６とを備えている。

上記伝達腕７４は、前後送り軸７３に固定支持されており、その長手方向がほぼＺ軸方向に沿うように向けられている。従って、伝達腕７４の回動端部はおおむねＸ軸方向に沿って往復回動を行う。
ベルクランク７５は、第一の連結点７５ａが前後動ロッド７２の他端部と連結されており、第二の連結点７５ｂが伝達腕７４の回動端部に連結されている。そして、ベルクランク７５の第三の連結点７５ｃは、後述する送り調節機構９０により、往復動作を行う方向がＸ−Ｚ平面に沿った任意の方向に変更可能とされている。その結果、前後動ロッド７２の一端部で前後動カム７１により周回運動が行われると、ベルクランク７５の第一の連結点７５ａは下軸１８に対して接離するように往復移動を行い、第三の連結点７５ｃは送り調節機構９０に定められた方向に沿って往復移動を行う。そして、伝達腕７４の回動端部に連結された第二の連結点７５ｂには、第三の連結点７５ｃの往復運動におけるＸ軸方向成分の運動と同程度の運動が伝達される。
その結果、前後送り軸７３及び前後送り腕７６は、送り調節機構９０により調節された角度で往復回動を行う。
前後送り腕７６は、前後送り軸７３に固定支持されており、その長手方向がほぼＺ軸方向に沿うように向けられている。従って、前後送り腕７６の回動端部はおおむねＸ軸方向に沿って往復回動を行うこととなり、前後送り軸７３の往復回動により送り台１９に前後方向の往復動作を付与することとなる。

送り台１９は、前述したように下側上下送り機構８０により一端部に往復上下動が付与され、下側前後送り機構７０により他端部に往復前後動が付与される。これらの送り機構７０，８０の往復動作はいずれもミシンモータ１５を駆動源とすることから、その周期は一致している。従って、各送り機構７０，８０を構成する部材の向きや姿勢により各々が送り台１９に伝達する往復動作の位相を適宜調節して合成することにより、送り台１９に搭載された送り歯１４に布送り方向に長い略長円運動を付与することを可能としている。
送り歯１４は、その長円運動軌跡の上端部分を通過する際にその歯先が針板の上面より幾分上まで突出するように配置され、針板上面の被縫製物に下側から接して送り動作の付与を行っている。

（送り調節機構）
送り調節機構９０は、送り調節の駆動源となるパルスモータである送り調節モータ９１と、送り調節モータ９１の出力軸を軸として回動を行う出力腕９２と、前述した下側前後送り機構７０のベルクランク７５の第三の連結点７５ｃに設けられた角コマ９３と、角コマ９３を滑動可能に支持するガイド溝を有する略円柱状の角度調節体９４と、角度調節体９４を軸として回動を行う入力腕９５と、出力腕９２の回動端部と入力腕９５の回動端部とを連結するリンク体９６とを備えている。
上記角度調節体９４は、その半径方向に沿って幾分円弧状のガイド溝が形成されており、ここに角コマ９３が嵌合し、当該ガイド溝に沿って往復移動を行うことを可能としている。そして、角度調節体９４は、その円柱形状の中心線がＹ軸方向に沿うように向けられ且つミシンフレームにより中心線回りに回動可能に支持されている。従って、角度調節体９４が回動を行うと、ガイド溝の向きが変わり、角コマ９３の往復動作方向の調節が行われる。そして、これにより、下側前後送り機構７０のベルクランク７５の第三の連結点７５ｃの移動方向が決定され、送り歯１４の送り方向（Ｘ方向）の移動量が調節される。
角度調節体９４の回動動作は、調節モータ９１から出力腕９２、リンク体９６、入力腕９５を介して付与される。かかる調節モータ９１は、図示しない総合送りミシン１０の制御手段に設定された送り量に基づく制御指令に従って駆動されるようになっている。

（上側前後送り機構）
上側前後送り機構４０は、前述した下側前後送り機構７０の前後送り軸７３から針棒１１及び上送り足１２の揺動駆動力を得ており、これにより、送り歯１４と上送り足１２の同期を図っている。
即ち、上側前後送り機構４０は、針棒１１及び上送り足１２の支持棒２０を上下動可能に支持する針棒揺動台４１と、針棒揺動台４１を揺動可能に支持する針棒揺動軸４２と、前後送り軸７３の一端部に固定支持された出力腕４３と、針棒揺動軸４２の一端部に固定支持されると共に下方に延出された入力腕４４と、出力腕４３の回動端部と入力腕４４の回動端部とを連結するリンク体４５とを備えている。

針棒揺動軸４２はＹ軸方向に沿って回転可能にミシンフレームに支持されており、針棒揺動台４１は針棒揺動軸４２を中心に針棒揺動軸４２と一体的に揺動を行うことにより針棒１１の下端部及び指示棒２０の下端部に位置する上送り足１２をＸ軸方向（布送り方向）に沿って往復可能としている。
一方、針棒揺動軸４２は、往復回動を行う前後送り軸７３から出力腕４３、リンク体４５，入力腕４４を介して往復回動が付与され、これにより、送り歯１４と上送り足１２及び針棒１１が同期して布送り方向に沿って往復動作を行うことを可能としている。

（上側上下送り機構）
上側上下送り機構５０は、上軸１６に固定支持された三角カム６１と、一端部で三角カム６１を回転可能に保持するカム従節体としての上下動ロッド６２と、往復回動動作を行う上下送り軸５３と、上下送り軸５３に固定装備されて当該上下送り軸５３回りに往復回動動作を行う伝達腕５４と、上下送り軸５３に固定装備されて当該上下送り軸５３回りに往復回動動作を行う上下送り腕５５と、第一〜三の連結点５６ａ，５６ｂ，５６ｃを上下送り腕５５側、上送り足１２側、押さえ足１３側に接続されたベルクランク５６と、第一の連結点５６ａと上下送り腕５５の回動端部とを連結するリンク体５７と、第二の連結点５６ｂと上送り足１２を支持する支持棒２０と連結するリンク体５８と、第三の連結点５６ｃと押さえ足１３を支持する支持棒２１と連結するリンク体５９と、を備えている。

上記三角カム６１と上下動ロッド６２とは、それらの協働によりほぼＸ軸方向に沿って所定の往復変位を付与する特性を有しているが、これらについては、後に詳細に説明する。
伝達腕５４は、おおむねＺ軸方向に向けて配設され、上述のように上下動ロッド６２から回動端部にＸ軸方向に沿って往復変位が入力されることで上下送り軸５３に往復回動動作を伝達する。
一方、上下送り腕５５もＺ軸方向に向けて配設されており、上下送り軸５３の往復回動動作により、上下送り腕５５の回動端部もＸ軸方向に沿って往復動作を行う。
ベルクランク５６は、三角形状であり、第二の連結点５６ｂと第三の連結点５６ｃとを結ぶ一辺がおおむねＸ軸方向を向き、当該一辺の上方に第一の連結点５６ａが位置する姿勢で配置されている。かかる配置で第一の連結点５６ａにＸ軸方向に沿った往復動作の一方（第二の連結点５６ｂ側）への入力が行われると、ベルクランク５６は第三の連結点５６ｃに対して第二の連結点５６ｂを下降させる回動動作を行い、上送り足１２を下降させる。また、Ｘ軸方向に沿った往復動作の他方（第三の連結点５６ｃ側）への入力が行われると、ベルクランク５６は第二の連結点５６ｂに対して第三の連結点５６ｃを下降させる回動動作を行い、押さえ足１３を下降させる。なお、上送り足１２（押さえ足１３）は、その下降動作により針板まで到達すると、それ以上下降することができないので、代わりに押さえ足１３（上送り足１２）が上昇する動作が行われることとなる。つまり、上送り足１２が下降動作を行うと、これに伴って押さえ足１３の上昇動作が行われ、送り足１３が下降動作を行うと、これに伴って上送り足１２の上昇動作が行われる。なお、上送り足１２の往復上下動と押さえ足１３の往復上下動はいずれも上軸１６一回転の間に１ストロークずつ行われる。

（上側上下送り機構が有するカム機構）
前述の三角カム６１と上下動ロッド６２とはカム機構６０を構成する。図２は三角カム６１の外形を詳細に示した説明図、図３はミシン１０の面部側から見たカム機構６０の構成図である。
三角カム６１は、正三角形の三つの頂点のそれぞれを中心とする大小二種類の円弧を連ねた外周形状であり、当該外周形状に沿って形成された周面をカム面としている。即ち、三角カム６１は、正三角形の一の頂点を中心として当該正三角形全域を含む半径Ｒで中心角度60°の扇形の外縁である円弧（大円弧Ａとする）と当該大円弧Ａの丁度反対側に形成される半径ｒで中心角60°の円弧（小円弧ａとする）とを各頂点について形成し、大円弧と小円弧の端部を交互に連ねた外周形状となっている。なお、大円弧Ａの半径Ｒ、小円弧ａの半径ｒ、正三角形の一辺の長さＴは、Ｒ＝ｒ＋Ｔが成立するようになっている。
かかる外周形状により、三角カム６１は、頂点を通過する直線における幅が常にｒ＋Ｒとなるようになっている。
従来からある一般的な三角カムは、上記外径であって正三角形のいずれかの頂点を中心に回転を行う。一方、本発明のミシン１０に適用される三角カム６１は、いずれか一の頂点から対応する底辺に下ろした垂線Ｐ上であって正三角形の中心点Ｃ以遠の位置を回転中心Ｓとしている。なお、垂線Ｐが下ろされた底辺を他の二つの底辺と区別するために、「底辺Ｕ」と呼ぶことにする。なお、三角カム６１の回転中心Ｓを上記配置とすることにより、底辺Ｕは他の二つの底辺に比べて回転中心Ｓに最も近い配置となる。

また、上記三角カム６１は上軸１６に固定支持されているので、針棒１１の上下動と完全に同期して回転が付与される。つまり、針棒１１の１ストロークで三角カム６１も一回転を行うようになっている。さらに、三角カム６１は、上送り足１２に付与する往復上下動の上死点が針棒上死点と一致する位相となるように上軸１６に固定装備されている。
その結果、針棒１１がその上死点に位置するときに、三角カム６１の底辺Ｕは鉛直上下方向に沿った状態となるようになっている。

上下動ロッド６２は、段ネジ６９を介して伝達腕５４の回動端部に一端部が回動可能に連結された桿部６３と、当該桿部６３の他端部において三角カム６１に係合する係合部６４とからなる。
係合部６４は、内側に正方形状の開口が形成された環状に形成されており、内側正方形の一辺の長さはｒ＋Ｒに設定され、内部に三角カム６１を収容した状態を係合する構造となっている。そして、正方形の対向する二辺に沿った一組のカム受け面６５，６６は、互いに平行であって、さらに、上下送り軸５３に平行な方向であって、伝達腕５４に付与すべき動作方向に直交する向き（ここでは桿部６３の長手方向に直交する方向）に設定されており、これらの受け面６５，６６が三角カム６１から受ける変位により伝達腕５４及び上下送り軸５３に往復回動を付与する。また、受け面６７，６８が受ける変位は、上下動ロッド６２が段ネジ６９を中心に回動することにより吸収され、伝達腕５４側にはほとんど変位としては伝わらないようになっている。

次に、上記三角カム６１と上下動ロッド６２のカム受け面６５，６６により伝達腕５４に伝えられるＸ軸方向に沿った変位及び速度と前述した三角カム６１の回転中心位置との関係について詳細に説明する。
図４は三角カム６１の回転に伴い上下動ロッド６２の係合部６４に生じるＸ軸方向の変位を示す説明図である。図３の状態を0°として時計回りに三角カム６１が回転を行う前
提として説明する。なお、前述したように、図４における0°において、上送り足１２及び針棒１１が上死点位置となるようになっている。また、図４における90°の変位が振幅の中心となるので、当該位置を変位0として説明する。また、Ｚ方向の変位はＸ方向変位にはほとんど影響しないので、
説明を容易にするために、下記式ではＺ方向の変位を０として示している。
上下送り軸１６の軸角度をθ、Ｘ軸方向の変位をf(θ)とすると、三角カム６１は、
0〜30°の区間では f(θ)=-0.5T-k・T・sin(θ-(π/2))
30〜90°の区間では f(θ)= 0.5T-Tcos(θ-(π/6))-k・T・sin(θ-(π/2))
90〜150°の区間では f(θ)=-0.5T+Tcos(θ-(5π/6))-k・T・sin(θ-(π/2))
150〜210°の区間では f(θ)= 0.5T-k・T・sin(θ-(π/2))
210〜270°の区間では f(θ)=-0.5T+Tcos(θ-(7π/6))-k・T・sin(θ-(π/2))
270〜330°の区間では f(θ)= 0.5T+Tcos(θ-(5π/6))-k・T・sin(θ-(π/2))
330〜360°の区間では f(θ)=-0.5T-k・T・sin(θ-(π/2))
という位置変位を示す。なお、各式においてkは、正三角形の一辺の長さＴを１とした場合の正三角形の頂点から回転中心Ｓまでの距離の比率である。
さらに、各区間における速度f'(θ)は、
0〜30°の区間では f'(θ)=-k・T・cos(θ-(π/2))
30〜90°の区間では f'(θ)= Tsin(θ-(π/6))-k・T・cos(θ-(π/2))
90〜150°の区間では f'(θ)=-Tsin(θ-(5π/6))-k・T・cos(θ-(π/2))
150〜210°の区間では f'(θ)=-k・T・cos(θ-(π/2))
210〜270°の区間では f'(θ)=-Tsin(θ-(7π/6))-k・T・cos(θ-(π/2))
270〜330°の区間では f'(θ)=-Tsin(θ-(5π/6))-k・T・cos(θ-(π/2))
330〜360°の区間では f'(θ)=-k・T・cos(θ-(π/2))
となる。

ここで、係数ｋによる三角カム６１の中心位置の変化と位置変位Ｄ・速度変位Ｖの関係を図５〜図８に示す。かかる図５〜図８の位置変位Ｄ・速度変位Ｖの線図は上述した位置f(θ)及び速度f'(θ)を0〜360°の全区間を連続的につないで示したものである。図示における点Ｇは上送り足１２の着地点を示す。ここでは、着地点Ｇは上下の振幅における丁度中間位置に設定している。
図５はｋ=0.7、図６はｋ=0.8、図７はｋ=0.866、図８はｋ=0.9、図９はｋ=1.0の場合を示す。図７のｋ=0.866の値は、上記三角カム６１の回転中心Ｓを垂線と底辺Ｕの交点に設定した場合であり、この時、上送り足１２が着地点Ｇの位相において速度Ｖ=0となることが分かる。また、回転中心がこれらの近辺となるk=0.7〜1.0の場合にも、着地点Ｇの位相において上昇又は下降の最高速度に比べて半分以下の速度で着地を行うことが分かる。つまり、上送り足１２の着地の際には十分な速度低減が可能であることが分かる。

（総合送りミシンの動作）
上記構成からなる総合送りミシン１０では、ミシンモータ１５の駆動により、針上下動機構３０は針棒１１に上下動動作を付与する。そして、下側前後送り機構７０と下側上下送り機構８０の協働により送り歯１４に長円運動を付与し、被縫製物の下方からの送り動作を実行する。
また、上送り足１２と押さえ足１３は、上側上下送り機構５０により交互に上下動を行うと共に上送り足１２は、針棒１１と共に上下動を実行する。
また、下側前後送り機構７０の前後送り軸７３から揺動動作を付与されて上側前後送り機構４０は針棒１１と上送り足１２とに前後方向の揺動動作を付与する。この時、下側前後送り機構７０は、針棒１１と上送り足１２が上昇しているときに後方に揺動させ、針棒１１と上送り足１２が下降するときに前方に揺動させる。これにより、縫い針が被縫製物に刺さっているときに上送り足１２により送りが行われ、重量がある被縫製物や厚ものでも効果的に送りを実現する。また、上送り足１２による送りと送り歯１４による送りは前方送り動作が同時に行われ、かかる作用からも効果的な送りが実現する。
さらに、上側上下送り機構５０は前述のカム機構６０を備えることから、上送り足１２が上死点から下死点まで下降する際に、その中間点で一時的に下降速度が0まで減速し、
上送り足１２の着地の衝撃を緩和低減する。

（総合送りミシンの効果）
以上のように、総合送りミシン１０のカム機構６０は、回転中心をオフセットした三角カム６１に対して上下動ロッド６２は受け面６５，６６により変位を受けて往復動作を取り出している。そして、当該三角カム６１は、その一定の往復方向（ここではＸ軸方向）の位置変位について、一方の最大変位から他方の最大変位に至るほぼ中間の位置で大きく減速する特性を持っていることから、これを往復回動動作に変換して上下送り軸５３に伝達し、上送り足１２の上下動の付与に適用することで、上送り足１２の上死点から下死点に至る中間の位置で減速させることが可能となり、上送り足１２の着地の際に下降速度が最速となる事態を回避することができ、低速の着地により、その衝撃を低減し、機構の耐久性を向上させるとともに被縫製物への強打も回避することが可能となる。これに伴い、上送り足の強化による生産コストの上昇を回避することも可能となる。
特に、総合送りミシン１０では、三角カム６１の回転中心を正三角形の頂点から下ろした垂線Ｐと底辺Ｕとの交点Ｓに定めているので、最大振幅を生じる二つの位相の中間点での速度を０とすることができ、当該中間点を上送り足１２の針板への着地点と一致するように調整することで、上送り足１２の着地時の下降速度をほぼ０とすることができ、より効果的に、機構の耐久性向上、被縫製物の保護、コスト低減を実現することが可能となる。

（第二の実施形態）
カム機構の他の例を図１０に基づいて説明する。
このカム機構６０Ａは、前述と同じ三角カム６１と、二叉状の上下動ロッド６２Ａと、三角カム６１から上下動ロッド６２Ａに付与される揺動動作を伝達腕５４に伝達するリンク体６７Ａとを備えている。
上記上下動ロッド６２Ａは、支軸６９Ａによりミシンフレーム内に一端部が軸支された桿部６３Ａと、当該桿部６３Ａの他端部において三角カム６１に係合する係合部６４Ａとからなる。係合部６４Ａは三角カム６１を挟むように外周と接する一組のカム受け面６５Ａ，６６Ａを備えている。これらのカム受け面６５Ａ，６６Ａは桿部６３Ａと平行な平面であり、これにより、上下動ロッド６２Ａを支軸６９Ａを中心として回動させることを可能とする。また、上下動ロッド６２Ａは、前述の上下動ロッド６２と異なり、ほぼＺ軸方向に沿うように配設されている。そして、上下動ロッド６２Ａの係合部６４Ａに生じる揺動動作は、リンク体６７Ａにより伝達腕５４の回動端部に付与される。
この場合も、三角カム６１は、上送り足１２の上死点と針棒１１の上死点とが一致するように位相を調節して上軸１６に固定装備され、その結果、針棒上死点において、三角カム６１の底辺Ｕは鉛直上下方向を向いた状態となっている。
かかるカム機構６０Ａをカム機構６０に替えて総合送りミシン１０に組み込むことにより、前述の総合送りミシン１０と同じ効果を得ることが可能となる。

（第三の実施形態）
カム機構の他の例を図１１に基づいて説明する。
このカム機構６０Ｂは、第一の実施形態と同じ三角カム６１と、第二の実施形態と同じ二叉状の上下動ロッド６２Ａと、リンク体６７Ｂとを備え、当該カム機構６０Ｂと伝達腕５４とにより四節リンク機構を構成している。
上記上下動ロッド６２Ａは、ほぼＸ軸方向に沿った状態で桿部６３Ａの一端部を段ネジ６９により伝達腕５４の回動端部と連結する。
また、リンク体６７Ｂは、一端部がミシンフレームに対して支軸６８Ｂにより回動可能に連結され、他端部が段ネジ６６Ｂを介して上下動ロッド６２Ａの係合部６４Ａと連結される。これにより、上下動ロッド６２Ａの係合部６４Ａには三角カム６１によって当該上下動ロッド６２Ａの長手方向に直交する方向に揺動動作が付与されることとになる。かかる揺動動作方向は伝達腕５４に往復回動動作を付与する方向と一致しないが、上下動ロッド６２Ａの係合部６４Ａ側がリンク体６７Ｂにより移動動作の軌跡が制限されることにより結果として上下動ロッド６２Ａの長手方向にも往復移動を行うこととなり、伝達腕５４に往復回動を付与することが可能となっている。
そして、この場合も、三角カム６１は、上送り足１２の上死点と針棒１１の上死点とが一致するように位相を調節して上軸１６に固定装備されている。但し、この例では、針棒上死点において、図１１に示すように、三角カム６１の底辺Ｕは水平方向を向いた状態となっている。
従って、かかるカム機構６０Ｂをカム機構６０に替えて総合送りミシン１０に組み込むことにより、前述の総合送りミシン１０と同じ効果を得ることが可能となる。

（第四の実施形態）
カム機構の他の例を図１２及び図１３に基づいて説明する。
このカム機構６０Ｃは、前述した三角カム６１と同じ外周形状であって回転中心位置が正三角形の頂点の一つと一致するように上軸１６に固定支持された三角カム６１Ｃと、一端部で三角カム６１Ｃを回転可能に保持する上下動ロッド６２Ｃとを備えている。
そして、上下動ロッド６２Ｃは、段ネジ６９を介して伝達腕５４の回動端部に一端部が回動可能に連結された桿部６３Ｃと、当該桿部６３Ｃの他端部において三角カム６１Ｃに係合する係合部６４Ｃとからなる。
係合部６４Ｃは、内側に正方形状の開口が形成された環状に形成されており、内側正方形の一辺の長さはｒ＋Ｒに設定され、内部に三角カム６１Ｃを収容した状態を係合する構造となっている。そして、正方形の対向する二辺に沿った一組のカム受け面６５Ｃ，６６Ｃは、互いに平行であって、さらに、上下送り軸５３に平行な方向であって、伝達腕５４に付与すべき動作方向（ここでは桿部６３Ｃの長手方向に直交する方向）に45°の傾斜をなしている。また、正方形の対向する二辺に沿ったもう一組のカム受け面６７Ｃ，６８Ｃは、互いに平行であって、さらに、上下送り軸５３に平行な方向であって、伝達腕５４に付与すべき動作方向（ここでは桿部６３Ｃの長手方向に直交する方向）に45°の傾斜をなすと共に前述したカム受け面６５Ｃ，６６Ｃに対して直交している。その結果、上下動ロッド６２Ｃには、二組の受け面６５Ｃ，６６Ｃと６７Ｃ，６８Ｃとのそれぞれが三角カム６１Ｃから受ける変位を合成した変位がその長手方向に付与されることとなる。

そして、この三角カム６１Ｃも、上送り足１２の上死点と針棒１１の上死点とが一致するように位相を調節して上軸１６に固定装備されている。また、三角カム６１Ｃの回転中心から最も遠くなる底辺Ｕ（この例では回転中心に最も近接する底辺ではなく最も遠い底辺）は、針棒上死点において、図１２に示すように、鉛直方向を向いた状態となっている。また、この針棒上死点において、四つのカム受け面６５Ｃ，６６Ｃ，６７Ｃ，６８ＣはＹ軸方向から見て、上下動ロッド６２Ｃの往復動作方向に対していずれもほぼ45°に傾斜するようになっている。なお、各カム受け面６５Ｃ，６６Ｃ，６７Ｃ，６８Ｃの前記傾斜角度は40〜50°の範囲内とすることが望ましい。

図１３はかかるカム機構６０Ｃによる位置変位Ｄと速度変位Ｖとを示している。図示のように、カム機構６０Ｃは、一方への最大振幅から他方への最大振幅に移行する間に速度が減速する期間が存在する。つまり、カム機構６０Ｃを上送り足１２の上下動に用いた場合、上死点から下死点に至る途中で減速を図ることができ、着地時に減速を図ることができる。
従って、かかるカム機構６０Ｃをカム機構６０に替えて総合送りミシン１０に組み込むことにより、前述の総合送りミシン１０と同じ効果を得ることが可能となる。
なお、本実施例では三角カムを上軸１６に固定支持されているが、針棒１１の上下動１回に対して一回転する軸であれば、他の軸に固定しても良い。他の機構についても本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、適宜変更可能なことは言うまでもない。

１０ 総合送りミシン（上下送りミシン）
１２ 上送り足
１４ 送り歯
１６ 上軸（回転軸）
４０ 上側前後送り機構
５０ 上側上下送り機構
６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ カム機構
６１，６１Ｃ 三角カム
６２，６２Ａ，６２Ｃ 上下動ロッド（カム従節体）
６５，６５Ａ，６５Ｃ カム受け面
６６，６６Ａ，６６Ｃ カム受け面
６７，６７Ｃ カム受け面
６８，６８Ｃ カム受け面
７０ 下側前後送り機構
８０ 下側上下送り機構

Claims (7)

1. 針板上の被縫製物に下方から接して送り動作を行う送り歯と、
   前記針板上の被縫製物に上方から接して送り動作を行う上送り足と、
   前記送り歯に送り方向に沿った往復動作を付与する下側前後送り機構と、
   前記送り歯に上下方向に沿った往復動作を付与する下側上下送り機構と、
   前記上送り足に送り方向に沿った往復動作を付与する上側前後送り機構と、
   前記上送り足に上下方向に沿った往復動作を付与する上側上下送り機構とを備え、
   前記送り歯と上送り足との協働により前記被縫製物の送りを行う上下送りミシンにおいて、
   前記上側上下送り機構は、回転駆動を行う回転軸の回転動作から往復動作を取り出すカム機構を備え、
   前記カム機構は、正三角形の三つの頂点のそれぞれを中心とする大小二種類の円弧を連ねた外周形状の三角カムと、前記三角カムを挟むように外周に接する互いに対向した少なくとも一組の受け面を有するカム従節体とを備え、
   前記三角カムは、前記各頂点のいずれか一つから底辺に向かって降ろした垂線上であって、前記正三角形の中心点より底辺側の位置を中心に回転を行うように前記回転軸に固定支持されており、
   前記上送り足の上下動の上死点と上下動により縫いを行う針棒の上死点とが一致するように前記三角カムが前記回転軸に固定支持されていることを特徴とする上下送りミシン。
2. 前記三角カムの前記回転軸が最も近接する底辺が、前記針棒の上死点で鉛直方向又は水平方向を向くように前記回転軸に固定支持されていることを特徴とする請求項１記載の上下送りミシン。
3. 前記三角カムは、前記頂点から回転中心の距離が、前記正三角形の一つの辺の長さを１としたときに0.7以上1.0以下としたことを特徴とする請求項１又は２記載の上下送りミシン。
4. 前記三角カムは、前記回転中心の位置を、前記頂点に対して前記垂線と底辺の交点としたことを特徴とする請求項３記載の上下送りミシン。
5. 針板上の被縫製物に下方から接して送り動作を行う送り歯と、
   前記針板上の被縫製物に上方から接して送り動作を行う上送り足と、
   前記送り歯に送り方向に沿った往復動作を付与する下側前後送り機構と、
   前記送り歯に上下方向に沿った往復動作を付与する下側上下送り機構と、
   前記上送り足に送り方向に沿った往復動作を付与する上側前後送り機構と、
   前記上送り足に上下方向に沿った往復動作を付与する上側上下送り機構とを備え、
   前記送り歯と上送り足との協働により前記被縫製物の送りを行う上下送りミシンにおいて、
   前記上側上下送り機構は、回転駆動を行う回転軸の回転動作から往復動作を取り出すカム機構を備え、
   前記カム機構は、正三角形の三つの頂点のそれぞれを中心とする大小二種類の円弧を連ねた外周形状の三角カムと、前記三角カムを挟むように外周に接する互いに対向する少なくとも二組の受け面を有するカム従節体とを備え、
   前記三角カムは、前記各頂点のいずれか一つを中心に回転を行うように前記回転軸に固定支持されており、
   前記従節体は、前記二組の受け面が受ける変位の合成変位により往復運動を行い、
   前記上送り足の上下動の上死点と上下動により縫いを行う針棒の上死点とが一致するように前記三角カムが前記回転軸に固定支持されていることを特徴とする上下送りミシン。
6. 前記三角カムの回転の中心に位置する頂点から最も離れた底辺が、前記針棒の上死点で鉛直方向を向くように前記回転軸に固定支持されると共に、
   前記カム従節体の互いに平行な二組の受け面は、前記針棒の上死点で、前記往復運動方向に対して40〜50°の範囲で傾斜していることを特徴とする請求項５記載の上下送りミシン。
7. 前記カム従節体の互いに平行な二組の受け面は、いずれも、前記往復運動方向に対して45°に傾斜していることを特徴とする請求項５又は６記載の上下送りミシン。

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