JP2019017667A - ミシン - Google Patents

Abstract

【課題】ルーパーが小型化されても動作不良の発生を抑制し、単環縫いを円滑に実施できるミシンを提供する。【解決手段】ミシンは、ミシン針を保持して所定面と直交する方向に往復移動する針棒と、ミシン針が通過可能な針穴を有し、縫製対象物を支持する針板と、所定面内の回転軸心を中心に回転して、縫製対象物及び針穴を通過したミシン針から糸をすくい取るルーパーと、所定面内においてミシン針と重複しない位置においてルーパーに連結され、回転軸心を中心に回転するルーパーシャフトを含み、アクチュエータで発生した動力をルーパーに伝達する動力伝達装置と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ミシンに関する。

縫い目形式の一つとして単環縫いが知られている。単環縫いを実施するミシンは、ミシン針の往復移動と同期して回転するルーパーを備える。単環縫いを実施するミシンの一例が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されているミシンは、下部アームアッセンブリーから上方に突出する縫製ヘッドを有する。ルーパーは、縫製ヘッドの内部に配置される。

特表２０１４−５２０６０２号公報

ミシンを使って立体縫製する場合、縫製対象物の狭隘な空間に縫製ヘッドを入り込ませる必要が生じる場合がある。縫製対象物の狭隘な空間に縫製ヘッドを円滑に入り込ませるために、縫製ヘッドの小型化が要求される。そのため、縫製ヘッドの内部に配置されるルーパーの小型化が要求される。すなわち、ルーパーの幅を小さくし、ルーパーの外径を小さくすることが要求される。

ミシン針は、上下方向に往復移動する。縫製対象物の上方に位置するミシン針は、縫製対象物を貫通するように下降した後、縫製対象物の下方に配置されているルーパーに接近する。ミシン針は、可動範囲の最下点に到達した後、上昇を開始する。ミシン針が最下点から僅かに上昇すると、糸と縫製対象物との摩擦によりミシン針に掛けられている糸が緩み、糸のループが形成される。ルーパーは、糸のループにルーパーのフック部を引っ掛けて、ミシン針から糸をすくい取る。糸のループの形成のために、ミシン針の最下点の位置は一義的に定められる。ルーパーがミシン針から糸をすくい取るために、糸をすくい取るときの上下方向におけるルーパーのフック部の位置は、ミシン針の最下点の位置に基づいて定められる。そのため、ルーパーの外径を変更する場合、上下方向におけるルーパーの回転の回転軸心の位置を調整する必要がある。縫製ヘッドの小型化のために、外径が小さいルーパーを採用する場合、ルーパーの回転軸心を上方へシフトさせる必要がある。ルーパーと一緒に回転軸心を中心に回転するルーパーシャフトがルーパーに連結される場合において、外径が小さいルーパーを採用する場合、ルーパーシャフトを上方にシフトさせる必要がある。ルーパーシャフトを上方にシフトさせた場合、最下点に移動するミシン針とルーパーシャフトとが接触してしまう可能性が高くなる。その結果、ミシンの動作不良がもたらされる可能性がある。

本発明の態様は、ルーパーが小型化されても動作不良の発生を抑制し、単環縫いを円滑に実施できるミシンを提供することを目的とする。

本発明の態様に従えば、ミシン針を保持して所定面と直交する方向に往復移動する針棒と、前記ミシン針が通過可能な針穴を有し、縫製対象物を支持する針板と、前記所定面内の回転軸心を中心に回転して、前記縫製対象物及び前記針穴を通過した前記ミシン針から糸をすくい取るルーパーと、前記所定面内において前記ミシン針と重複しない位置において前記ルーパーに連結され、前記回転軸心を中心に回転するルーパーシャフトを含み、アクチュエータで発生した動力を前記ルーパーに伝達する動力伝達装置と、を備えるミシンが提供される。

本発明の態様によれば、ルーパーが小型化されても動作不良の発生を抑制し、単環縫いを円滑に実施できるミシンが提供される。

図１は、本実施形態に係るミシンの一例を模式的に示す斜視図である。 図２は、本実施形態に係るミシンの一例を模式的に示す正面図である。 図３は、本実施形態に係るルーパー及びミシン針の一例を示す側面図である。 図４は、本実施形態に係るルーパー及びミシン針の一例を示す上面図である。 図５は、本実施形態に係るルーパーの動作の一例を説明するための図である。 図６は、本実施形態に係るミシンのモーションダイアグラムの一例を示す図である。 図７は、本実施形態に係る糸調子器の一例を示す斜視図である。 図８は、本実施形態に係る糸調子器の一例を示す分解斜視図である。 図９は、本実施形態に係るミシンのモーションダイアグラムの一例を示す図である。 図１０は、本実施形態に係る縫製方法の一例を示す模式図である。 図１１は、本実施形態に係る縫製方法の一例を示す模式図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。所定面内のＸ軸と平行な方向をＸ軸方向とする。Ｘ軸と直交する所定面内のＹ軸と平行な方向をＹ軸方向とする。所定面と直交するＺ軸と平行な方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸を中心とする回転方向又は傾斜方向をθＸ方向とする。Ｙ軸を中心とする回転方向又は傾斜方向をθＹ方向とする。Ｚ軸を中心とする回転方向又は傾斜方向をθＺ方向とする。また、Ｘ軸及びＹ軸を含む平面を適宜、ＸＹ平面、と称する。Ｘ軸及びＺ軸を含む平面を適宜、ＸＺ平面、と称する。Ｙ軸及びＺ軸を含む平面を適宜、ＹＺ平面、と称する。ＸＹ平面は、所定面と平行である。ＸＹ平面とＸＺ平面とＹＺ平面とは直交する。また、以下の説明においては、ＸＹ平面と水平面とが平行であることとする。Ｚ軸方向は上下方向である。＋Ｚ方向は上方向であり−Ｚ方向は下方向である。なお、ＸＹ平面が水平面に対して傾斜してもよい。

［ミシン］
図１は、本実施形態に係るミシン１の一例を模式的に示す斜視図である。図２は、本実施形態に係るミシン１の一例を模式的に示す正面図である。本実施形態において、ミシン１は、単環縫いを実施する単環縫いミシンである。

図１及び図２に示すように、ミシン１は、ミシンフレーム２と、ミシン針３に糸４を供給する天秤５と、ミシン針３を保持してＺ軸方向に往復移動する針棒６と、ミシン針３が通過可能な針穴７を有し、縫製対象物を支持する針板８と、Ｘ軸と平行な回転軸心ＡＸを中心に回転して、縫製対象物及び針穴７を通過したミシン針３から糸４をすくい取るルーパー９と、天秤５と針棒６との間において糸４に張力を付与する糸調子器１０と、を備える。

また、ミシン１は、天秤５と針棒６との間に渡った糸道上に配置され、糸４を案内する第１糸案内部材１１と、天秤５と針棒６との間において第１糸案内部材１１と対向するように配置され、糸４を案内する第２糸案内部材１２と、を備える。

また、ミシン１は、糸供給源から糸４が供給される糸調子器１３と、糸案内部材１４を介して糸調子器１３から糸４が供給される補助天秤１５と、動力を発生するアクチュエータ１６と、アクチュエータ１６で発生した動力を針棒６及びルーパー９のそれぞれに伝達する動力伝達装置２０と、を備える。

ミシンフレーム２は、天秤５が設けられる第１アーム２Ａと、第１アーム２Ａと対向するベッド２Ｂと、第１アーム２Ａの＋Ｘ側の一端部とベッド２Ｂとを繋ぐ第２アーム２Ｃと、第１アーム２Ａの−Ｘ側の他端部に設けられ針棒６を支持するヘッド２Ｄと、を有する。

第１アーム２Ａは、Ｘ軸方向に延在する。ベッド２Ｂは、第１アーム２Ａよりも−Ｚ方向に配置され、Ｘ軸方向に延在する。第２アーム２Ｃは、Ｚ軸方向に延在し、第１アーム２Ａの＋Ｘ側の一端部とベッド２Ｂの＋Ｘ側の一端部とを接続する。ヘッド２Ｄは、第１アーム２Ａの−Ｘ側の他端部から−Ｚ方向に突出する。

天秤５は、ミシン針３に糸４を供給する。天秤５は、Ｚ軸方向に往復移動する。天秤５は、第１アーム２Ａに支持される。天秤５は、糸４を保持した状態でＺ軸方向に往復移動する。天秤５は、糸４が通過する孔５Ｈを有する。天秤５は、孔５Ｈの内面で糸４を保持する。天秤５は、Ｚ軸方向に往復移動することによって、縫製対象物の縫製に使用される糸４を繰り出したり、糸４を引き上げたりする。

針棒６は、ミシン針３を保持する。針棒６は、ミシン針３とＺ軸とが平行となるようにミシン針３を保持する。針棒６は、Ｚ軸方向に往復移動する。針棒６は、ヘッド２Ｄに支持される。ミシン針３は、糸４が通過する糸通し孔３Ｈを有する。ミシン針３は、糸通し孔３Ｈの内面で糸４を保持する。針棒６がＺ軸方向に往復移動することにより、ミシン針３は、糸４を保持した状態でＺ軸方向に往復移動する。

針板８は、縫製対象物を支持する。針板８は、針棒６よりも−Ｚ方向に配置される。針棒６に保持されているミシン針３と針板８とは対向する。針板８は、ミシン針３が通過可能な針穴７を有する。針板８に支持される縫製対象物を貫通したミシン針３は、針穴７を通過する。

本実施形態において、ミシン１は、ベッド２Ｂからヘッド２Ｄに向かって突出する縫製ヘッド１７を備える。縫製ヘッド１７は、ベッド２Ｂに支持される。縫製ヘッド１７は、ベッド２Ｂの上面から＋Ｚ方向に突出する。本実施形態において、縫製ヘッド１７の外形は、直方体状である。縫製ヘッド１７は、針板８を含む。針板８は、縫製ヘッド１７の＋Ｚ側の上端部に配置される。

ルーパー９は、針板８に支持されている縫製対象物を貫通し針板８の針穴７を通過したミシン針３から糸４をすくい取る。ルーパー９は、針板８よりも−Ｚ方向に配置される。ルーパー９は、縫製ヘッド１７の内部に配置される。ルーパー９は、縫製ヘッド１７の内部において、θＸ方向に回転可能に縫製ヘッド１７に支持される。

糸調子器１０は、天秤５と針棒６との間において、ミシン針３に供給される糸４に張力を付与する。糸調子器１０は、第１糸案内部材１１と第２糸案内部材１２との間において糸４に張力を付与する弾性部材を含む。糸調子器１０は、ヘッド２Ｄに支持される。

第１糸案内部材１１及び第２糸案内部材１２のそれぞれは、天秤５とミシン針３との間において糸４を案内する。第１糸案内部材１１及び第２糸案内部材１２のそれぞれは、ヘッド２Ｄに支持される。ミシンフレーム２に対する第１糸案内部材１１の相対位置は固定される。ミシンフレーム２に対する第２糸案内部材１２の相対位置は固定される。第１糸案内部材１１及び第２糸案内部材１２のそれぞれは、天秤５と針棒６との間に配置される。第１糸案内部材１１は、第２糸案内部材１２よりも＋Ｚ方向に配置される。第１糸案内部材１１と第２糸案内部材１２とは対向する。

第１糸案内部材１１は、糸４が通過する第１孔１１Ｈを有する。第２糸案内部材１２は、糸４が通過する第２孔１２Ｈを有する。第１糸案内部材１１は、第１孔１１Ｈの内面で糸４を保持する。第２糸案内部材１２は、第２孔１２Ｈの内面で糸４を保持する。

糸調子器１３は、天秤５に供給される糸４に張力を付与する。糸供給源から糸調子器１３に糸４が供給される。糸調子器１３は、糸供給源と天秤５との間において、糸４に張力を付与する。糸調子器１３は、第１アーム２Ａに支持される。

補助天秤１５は、天秤５に糸４を供給する。補助天秤１５は、Ｚ軸方向に往復移動可能である。補助天秤１５は、第１アーム２Ａに支持される。補助天秤１５は、糸供給源と天秤５との間に配置される。本実施形態において、補助天秤１５は、糸調子器１３と天秤５との間に配置される。補助天秤１５は、糸４を保持した状態でＺ軸方向に往復移動する。補助天秤１５は、糸４が通過する孔１５Ｈを有する。補助天秤１５は、孔１５Ｈの内面で糸４を保持する。補助天秤１５は、糸４を保持した状態で天秤５と同期してＺ軸方向に往復移動する。補助天秤１５は、Ｚ軸方向に往復移動することによって、天秤５に糸４を繰り出したり、糸４を引き上げたりする。補助天秤１５により、糸４の張力が調整される。

アクチュエータ１６は、針棒６をＺ軸方向に往復移動させる動力を発生する。また、アクチュエータ１６は、ルーパー９をθＸ方向に回転させる動力を発生する。アクチュエータ１６は、パルスモータを含む。アクチュエータ１６は、第１アーム２Ａに支持される。

動力伝達装置２０は、アクチュエータ１６で発生した動力を針棒６及びルーパー９のそれぞれに伝達する。アクチュエータ１６で発生した動力は、動力伝達装置２０を介して針棒６に伝達される。これにより、針棒６及び針棒６に保持されているミシン針３は、Ｚ軸方向に往復移動する。また、アクチュエータ１６で発生した動力は、動力伝達装置２０を介してルーパー９に伝達される。これにより、ルーパー９は、針棒６のＺ軸方向の往復移動と同期してθＸ方向に回転する。ミシン１は、針棒６に保持されているミシン針３とルーパー９との協働により縫製対象物を縫製する。

［動力伝達装置］
図２に示すように、動力伝達装置２０は、第１アーム２Ａの内部に配置されるアームシャフト２１と、第２アーム２Ｃの内部に配置される中間シャフト２２と、ベッド２Ｂの内部に配置されるベッドシャフト２３と、縫製ヘッド１７の内部に配置されるルーパーシャフト２４とを有する。

また、動力伝達装置２０は、アームシャフト２１に設けられるアームギア２５と、中間シャフト２２に設けられる中間ギア２６と、ベッドシャフト２３に設けられるベッドギア２７と、ルーパーシャフト２４に設けられるルーパーギア２８と、アームシャフト２１と針棒６との間に設けられる動力伝達機構２９と、中間シャフト２２に設けられるプーリ３１と、ベッドシャフト２３に設けられるプーリ３２と、プーリ３１及びプーリ３２に架けられるタイミングベルト３０とを有する。

アームシャフト２１は、Ｘ軸方向に延在する。アームシャフト２１は、θＸ方向に回転可能である。アームシャフト２１は、第１アーム２Ａに支持される。アクチュエータ１６は、アームシャフト２１の＋Ｘ側の一端部に連結される。アクチュエータ１６の作動により、アームシャフト２１はθＸ方向に回転する。

アームシャフト２１の−Ｘ側の他端部は、動力伝達機構２９を介して針棒６に連結される。アクチュエータ１６で発生した動力は、アームシャフト２１及び動力伝達機構２９を介して針棒６に伝達される。これにより、針棒６及び針棒６に保持されているミシン針３は、Ｚ軸方向に往復移動する。

中間シャフト２２は、アームシャフト２１よりも−Ｚ方向に配置される。中間シャフト２２は、Ｘ軸方向に延在する。中間シャフト２２は、アームシャフト２１と平行に配置される。中間シャフト２２は、θＸ方向に回転可能である。中間シャフト２２は、第２アーム２Ｃに支持される。

ベッドシャフト２３は、中間シャフト２２よりも−Ｚ方向に配置される。ベッドシャフト２３は、Ｘ軸方向に延在する。ベッドシャフト２３は、アームシャフト２１及び中間シャフト２２と平行に配置される。ベッドシャフト２３は、θＸ方向に回転可能である。ベッドシャフト２３は、ベッド２Ｂに支持される。

ルーパーシャフト２４は、ベッドシャフト２３よりも＋Ｚ方向に配置される。ルーパーシャフト２４は、Ｘ軸方向に延在する。ルーパーシャフト２４は、アームシャフト２１、中間シャフト２２、及びベッドシャフト２３と平行に配置される。ルーパーシャフト２４は、θＸ方向に回転可能である。ルーパーシャフト２４は、縫製ヘッド１７に支持される。

アームギア２５は、第１アーム２Ａの内部に配置される。アームギア２５は、アームシャフト２１の＋Ｘ側の一端部に連結される。

中間ギア２６は、第２アーム２Ｃの内部に配置される。中間ギア２６は、中間シャフト２２の＋Ｘ側の一端部に連結される。アームギア２５と中間ギア２６とは噛み合う。アクチュエータ１６の作動により、アームシャフト２１が回転すると、中間シャフト２２が回転する。

プーリ３１は、第２アーム２Ｃの内部に配置される。プーリ３１は、中間シャフト２２の−Ｘ側の他端部に連結される。プーリ３２は、ベッド２Ｂの内部に配置される。プーリ３２は、ベッドシャフト２３の＋Ｘ側の一端部に連結される。タイミングベルト３０は、第２アーム２Ｃの内部に配置される。タイミングベルト３０は、プーリ３１及びプーリ３２に架けられる。タイミングベルト３０は、Ｚ軸方向に延在する。アクチュエータ１６の作動により、アームシャフト２１及び中間シャフト２２が回転すると、ベッドシャフト２３が回転する。

ベッドギア２７は、ベッド２Ｂの内部に配置される。ベッドギア２７は、ベッドシャフト２３の−Ｘ側の他端部に連結される。

ルーパーギア２８は、縫製ヘッド１７の内部に配置される。ルーパーギア２８は、ルーパーシャフト２４の＋Ｘ側の一端部に連結される。ベッドギア２７とルーパーギア２８とは噛み合う。アクチュエータ１６の作動により、アームシャフト２１、中間シャフト２２、及びベッドシャフト２３が回転すると、ルーパーシャフト２４が回転する。

ルーパー９は、ルーパーシャフト２４の−Ｘ側の他端部に連結される。ルーパーシャフト２４が回転すると、ルーパー９がＸ軸と平行な回転軸心ＡＸを中心に回転する。

［ルーパー及びミシン針］
図３は、本実施形態に係るルーパー９及びミシン針３の一例を示す側面図である。図４は、本実施形態に係るルーパー９及びミシン針３の一例を示す上面図である。

ルーパー９は、基部９１と、突起部９２と、フック部９３とを有する。回転軸心ＡＸと直交するＹＺ平面内において、基部９１は回転軸心ＡＸの一方側に配置され、突起部９２及びフック部９３は回転軸心ＡＸの他方側に配置される。ルーパー９の幅は、実質的に均一である。ルーパー９の幅とは、回転軸心ＡＸと平行な方向におけるルーパー９の寸法をいう。

ルーパーギア２８は、ルーパーシャフト２４の＋Ｘ側の一端部に連結される。ルーパー９は、ルーパーシャフト２４の−Ｘ側の他端部に連結される。ルーパー９、ルーパーシャフト２４、及びルーパーギア２８は、針板８の下方において、回転軸心ＡＸを中心に回転する。回転軸心ＡＸは、Ｘ軸と平行である。

ルーパーシャフト２４は、ＸＹ定面内においてミシン針３と重複しない位置においてルーパー９に連結される。

ミシン針３は、回転軸心ＡＸの放射方向において、ルーパーシャフト２４とルーパー９の外側エッジ９Ｇとの間に配置される。すなわち、ミシン針３は、ＸＹ平面内において、ルーパーシャフト２４の外面を通過し回転軸心ＡＸと平行な第１仮想線Ｌ１と、ルーパー９の外側エッジ９Ｇを通過し回転軸心ＡＸと平行な第２仮想線Ｌ２との間の領域ＬＡに配置される。

これにより、ミシン針３が−Ｚ方向に移動したときにおいて、ミシン針３とルーパーシャフト２４との接触が抑制される。

また、ミシン針３は、回転軸心ＡＸと平行なＸ軸方向において、ルーパー９とルーパーギア２８との間に配置される。なお、図４においては、ルーパー９が模式的に記載され、ミシン針３がルーパー９の一部と重複するように記載されている。実際には、ルーパー９の表面は、異なる方向を向く複数の曲面又は平面を含み、複数の凹部を有する。そのため、ミシン針３が−Ｚ方向に移動してルーパー９に接近しても、ミシン針３とルーパー９とは接触せず、ミシン針３は、Ｘ軸方向においてルーパー９とルーパーギア２８との間に配置される。

［ルーパーの動作］
図５は、本実施形態に係るルーパー９の動作の一例を説明するための図である。なお、図５において、針板８の図示は省略する。

ミシン針３は、ミシン針３の先端部が縫製対象物１８よりも＋Ｚ方向に存在する状態及び縫製対象物１８よりも−Ｚ方向に存在する状態の一方から他方に遷移するようにＺ軸方向に往復移動する。

ミシン針３の往復移動の少なくとも一部において、ミシン針３は縫製対象物１８を貫通する。以下の説明においては、Ｚ軸方向におけるミシン針３の可動範囲において、ミシン針３の先端部が最も＋Ｚ方向に配置されるときのミシン針３の位置を適宜、最上点、と称し、ミシン針３の先端部が最も−Ｚ方向に配置されるときのミシン針３の位置を適宜、最下点、と称する。

以下、図５を参照しながら、ミシン針３及びルーパー９により単一の糸４によって単環縫いが実施される手順について説明する。

図５（Ａ）は、ミシン針３が最下点に配置されるときの糸４及びルーパー９の状態を示す。Ｚ軸方向における針棒６の可動範囲において針棒６がルーパー９に近付くように移動して、ミシン針３が下降されるとき、天秤５は、糸４を繰り出す。縫製対象物１８の下方に糸４のループＬａが形成される。糸４のループＬａは、縫製対象物１８に接続される。ループＬａは、縫製対象物１８の下面から出ている糸４によって形成される。ルーパー９は、糸４のループＬａの内側に配置される。ルーパー９は、糸４のループＬａを支持する。糸４のループＬａは、縫製対象物１８及びルーパー９に支持される。糸４のループＬａは、ルーパー９の基部９１と突起部９２との境界に掛けられる。ミシン針３は、縫製対象物１８を貫通するように下降する。縫製対象物１８を貫通したミシン針３は、縫製対象物１８の下方においてルーパー９に支持されている糸４のループＬａの内側を通過する。

図５（Ｂ）は、最下点に配置されているミシン針３が上方に移動開始した直後の糸４及びルーパー９の状態を示す。ミシン針３が最下点から僅かに上昇すると、糸４と縫製対象物１８との摩擦によりミシン針３に掛けられている糸４が緩み、新たな糸４のループＬｂが形成される。糸４のループＬｂは、ミシン針３に接続される。ループＬｂは、ミシン針３から出ている糸４によって形成される。ルーパー９が回転することにより、糸４のループＬｂにルーパー９のフック部９３が引っ掛けられる。ルーパー９は、ミシン針３から糸４をすくい取る。糸４のループＬｂにフック部９３が引っ掛けられた状態でルーパー９が回転することによって、糸４のループＬａの内側をフック部９３及び糸４のループＬｂが通過する。

図５（Ｃ）は、ミシン針３が上昇して縫製対象物１８から抜けた状態を示す。針棒６の可動範囲において針棒６がルーパー９から離れるように移動して、ミシン針３が上昇されることにより、ミシン針３が縫製対象物１８から抜けて、ミシン針３の先端部が縫製対象物１８よりも上方に配置される。ミシン針３が縫製対象物１８から抜けた後、縫製対象物１８が縫製方向に規定の移動量だけ移動される。ミシン針３及びルーパー９に対する縫製方向への縫製対象物１８の移動量に基づいて、縫い目の長さが規定される。ルーパー９が回転すると、糸４のループＬｂは、フック部９３から基部９１に向かって移動する。また、糸４のループＬａは、基部９１と突起部９２との境界から突起部９２の先端部に向かって移動する。ミシン針３は、上昇を継続する。天秤５は、糸４の引き上げを開始する。

図５（Ｄ）は、最上点に配置されているミシン針３が下方に移動開始した直後の糸４及びルーパー９の状態を示す。図５（Ｄ）に示すように、ルーパー９が回転することにより、糸４のループＬａが突起部９２から外れる。天秤５は、糸４を引き上げる。天秤５が糸４を引き上げることにより、糸４のループＬａが縫製対象物１８の下面に移動して締められる。これにより、縫い目が形成される。糸４のループＬｂは、基部９１と突起部９２との境界に掛けられる。

図５（Ｅ）は、ミシン針３が下降して縫製対象物１８に挿入される直前の状態を示す。ループＬｂがルーパー９の基部９１と突起部９２との境界に掛けられた状態で、ルーパー９が回転する。縫製対象物１８の上方に配置されているミシン針３は、縫製対象物１８を貫通するように下降する。天秤５は、糸４を繰り出す。図５（Ｅ）に示すループＬｂは、図５（Ｂ）に示したループＬａに相当する。

以下、図５（Ａ）から図５（Ｅ）までに示した手順が繰り返されることにより、縫い目が順次形成される。

［モーションダイアグラム］
図６は、本実施形態に係るミシン１のモーションダイアグラムの一例を示す図である。以下の説明においては、Ｚ軸方向における天秤５の可動範囲において、最も＋Ｚ方向の天秤５の位置を適宜、上死点、と称し、最も−Ｚ方向の天秤５の位置を適宜、下死点、と称する。

図６において、横軸は、天秤５の上死点を基準としたときのミシン１の各部の動作を示す角度［°］である。縦軸は、糸量［ｍｍ］である。図６に示すモーションダイアグラムは、天秤糸供給量を示す天秤糸供給曲線、ルーパー糸取り量を示すルーパー糸取り曲線、及び天秤糸供給量とルーパー糸取り量との差のそれぞれを示す。

天秤糸供給量とは、天秤５がミシン針３に供給する糸４の量をいう。天秤５が上死点に位置する場合、天秤糸供給量は少ない。天秤５が下死点に位置する場合、天秤糸供給量は多い。

ルーパー糸取り量とは、ルーパー９がミシン針３からすくい取る糸４の量をいう。例えば、図５（Ａ）に示した状態においては、ルーパー糸取り量はほぼ無い。図５（Ｂ）に示した状態においては、ルーパー糸取り量は少ない。図５（Ｃ）に示した状態においては、ルーパー糸取り量は多い。

図６において、角度αは、図５（Ａ）を参照して説明したような、ミシン針３が最下点に移動するときの角度を示す。図５（Ａ）を参照して説明したように、縫製対象物１８を貫通したミシン針３は、縫製対象物１８の下方において縫製対象物１８及びルーパー９に支持されている糸４のループＬａの内側に進入するように下降する。

ミシン針３が糸４のループＬａの内側に進入するときの角度αにおいて、天秤糸供給量とルーパー糸取り量とに差が生じる。角度αにおいて、天秤糸供給量は、ルーパー糸取り量よりも多い。天秤糸供給量がルーパー糸取り量よりも多いことは、縫製対象物１８において糸４に余裕があり、糸４のループＬａが弛む可能性が高いことを示す。

糸４のループＬａが弛んでしまうと、糸４が捩れる可能性がある。糸４が捩れてしまうと、糸４のループＬａの内側の開口面積が小さくなってしまう可能性がある。ミシン針３が糸４のループＬａの内側に進入する直前において、糸４のループＬａが弛み、糸４のループＬａの内側の開口面積が小さくなると、ミシン針３が糸４のループＬａの内側を通過することが困難となる可能性が高い。ミシン針３が糸４のループＬａの内側を通過することができない場合、縫製対象物１８は縫製されない。

本実施形態においては、針棒６がルーパー９に近付くように移動してミシン針３が下降するときに、糸調子器１０により、天秤５からミシン針３に供給される糸４に張力が付与される。天秤５とミシン針３との間において糸調子器１０が糸４に張力を付与することにより、ルーパー９において糸４は張られた状態となる。すなわち、糸４に張力が付与されることにより、ルーパー９は、糸４のループＬａを張った状態で支持することができる。ルーパー９において糸４が張られることにより、縫製対象物１８及びルーパー９に支持される糸４のループＬａの形状が維持される。糸４のループＬａの形状が維持され、糸４のループＬａの内側の開口面積が小さくなってしまうことが抑制されることにより、ミシン針３は、糸４のループＬａの内側に円滑に進入することができる。

［糸調子器］
図７は、本実施形態に係る糸調子器１０の一例を示す斜視図である。図８は、本実施形態に係る糸調子器１０の一例を示す分解斜視図である。糸調子器１０は、天秤５と針棒６との間において糸４に張力を付与する。本実施形態において、糸調子器１０は、第１糸案内部材１１と第２糸案内部材１２との間において糸４に張力を付与する。糸調子器１０は、Ｚ軸方向における針棒６の可動範囲において針棒６がルーパー９に近付くように移動してミシン針３が糸４のループＬａに進入するときに、縫製対象物１８及びルーパー９に支持される糸４のループＬａの形状を維持するように糸４に張力を付与する。

図７及び図８に示すように、糸調子器１０は、第１糸案内部材１１と第２糸案内部材１２との間において糸４に張力を付与する弾性部材４０と、弾性部材４０を支持するスペーサ部材５０と、弾性部材４０の少なくとも一部及びスペーサ部材５０を挟むように配置される第１プレート部材５１及び第２プレート部材５２と、スペーサ部材５０と第１プレート部材５１と第２プレート部材５２とを固定する固定部材５３とを有する。

本実施形態において、弾性部材４０は、ねじりばねを含む。弾性部材４０は、コイル部４１と、コイル部４１から突出するストレート部４２と、ストレート部４２の先端部に設けられ糸４が通過するリング部４３と、を有する。

弾性部材４０は、１本のワイヤを加工することによって製造される。コイル部４１は、ワイヤを巻いた部分である。ストレート部４２は、ワイヤを直線状に成形した部分である。リング部４３は、ワイヤを円環状に成形した部分である。

スペーサ部材５０は、円筒状の部材である。スペーサ部材５０は、コイル部４１の内側に配置され、コイル部４１を支持する。

第１プレート部材５１及び第２プレート部材５２のそれぞれは、円板状の部材である。第１プレート部材５１及び第２プレート部材５２は、コイル部４１及びスペーサ部材５０を挟む。

固定部材５３は、ボルト５３Ａ及びナット５３Ｂを含む。スペーサ部材５０は、ボルト５３Ａの軸部が配置される孔５０Ｈを有する。第１プレート部材５１は、ボルト５３Ａの軸部が配置される孔５１Ｈを有する。第２プレート部材５２は、ボルト５３Ａの軸部が配置される孔５２Ｈを有する。本実施形態において、ボルト５３Ａの頭部は、第１プレート部材５１の表面と対向するように配置される。ナット５３Ｂは、第２プレート部材５２の表面と対向するように配置される。

第１プレート部材５１は、コイル部４１の一端部４１Ｔが挿入される支持孔５４を有する。

コイル部４１の一端部４１Ｔが支持孔５４に挿入され、ボルト５３Ａの軸部が第１プレート部材５１の孔５１Ｈ、スペーサ部材５０の孔５０Ｈ、及び第２プレート部材５２の孔５２Ｈに挿入された状態で、ボルト５３Ａの軸部の外面に設けられているねじ山とナット５３Ｂの内面に設けられているねじ溝とが結合されることによって、弾性部材４０のコイル部４１とスペーサ部材５０と第１プレート部材５１と第２プレート部材５２とが固定される。

固定部材５３によりスペーサ部材５０と第１プレート部材５１と第２プレート部材５２とが固定されている状態で、コイル部４１と第１プレート部材５１及び第２プレート部材５２とは、接触してもよいし接触しなくてもよい。コイル部４１の一端部４１Ｔが支持孔５４に挿入されることにより、コイル部４１とコイル部４１の内側に配置されるスペーサ部材５０との相対回転が抑制される。本実施形態において、一端部４１Ｔ及び支持孔５４は、弾性部材４０とスペーサ部材５０との相対回転を抑制する回転止め機構として機能する。

糸調子器１０は、少なくとも針棒６がルーパー９に近付くときに、換言すれば、少なくともミシン針３が糸４のループＬａに進入するときに、糸４に張力を付与する。本実施形態において、糸調子器１０は、弾性部材４０を含み、糸４に張力を常に付与する。

図７に示すように、弾性部材４０のリング部４３は、第１糸案内部材１１の第１孔１１Ｈと第２糸案内部材１２の第２孔１２Ｈとを結ぶ仮想線ＬＳから外れた位置に配置される。コイル部４１は、リング部４３よりも仮想線ＬＳから離れた位置に配置される。これにより、糸調子器１０は、糸４に張力を常に付与し続けることができる。

本実施形態において、弾性部材４０は、天秤糸供給量に基づいて、仮想線ＬＳからの糸４の引張量Ｄが変化するように弾性変形する。弾性部材４０は、天秤糸供給量が多いときに引張量Ｄが大きくなるように弾性変形する。弾性部材４０は、天秤糸供給量が少ないときに引張量Ｄが小さくなるように弾性変形する。天秤糸供給量に基づいて引張量Ｄが変化することにより、縫製対象物１８において糸４に余裕が生じることが抑制される。これにより、ルーパー９において糸４は張られた状態となる。そのため、糸４のループＬａの形状が維持され、糸４のループＬａの内側の開口面積が小さくなってしまうことが抑制される。

［補助天秤］
図９は、本実施形態に係るミシン１のモーションダイアグラムの一例を示す図である。図９において、横軸は、天秤５及び補助天秤１５の動作を示す角度［°］である。縦軸は、糸量［ｍｍ］である。図９に示すモーションダイアグラムは、天秤糸供給量を示す天秤糸供給曲線、補助天秤糸供給量を示す補助天秤糸供給曲線、及び天秤糸供給量と補助天秤糸供給量との差のそれぞれを示す。

天秤糸供給量とは、天秤５がミシン針３に供給する糸４の量をいう。天秤５が上死点に位置する場合、天秤糸供給量は少ない。天秤５が下死点に位置する場合、天秤糸供給量は多い。

補助天秤糸供給量とは、補助天秤１５が天秤５に供給する糸４の量をいう。補助天秤１５が上死点に位置する場合、補助天秤糸供給量は多い。補助天秤１５が下死点に位置する場合、補助天秤糸供給量は少ない。

図９に示すように、天秤糸供給曲線及び補助天秤糸供給曲線のそれぞれは、正弦波状である。天秤糸供給曲線の位相と補助天秤糸供給曲線の位相とは、実質的に逆である。すなわち、本実施形態において、天秤糸供給量が多いときに補助天秤糸供給量が少なくなり、天秤糸供給量が少ないときに補助天秤糸供給量が多くなる。補助天秤１５が設けられることにより、糸４に付与される張力が調整される。補助天秤１５によって糸４に付与される張力が調整されることにより、糸調子器１０の弾性部材４０の弾性変形量が抑制される。

［縫製方法］
図１０は、本実施形態に係る縫製方法の一例を示す模式図である。本実施形態において、ミシン１は、ベッド２Ｂの上面から上方に突出する縫製ヘッド１７を有する。そのため、縫製対象物１８が側板部１８Ａと側板部１８Ａの上端部と接続される上板部１８Ｂとを有する場合において、ミシン１は、縫製ヘッド１７で縫製対象物１８を支持して縫製することができる。縫製ヘッド１７は、側板部１８Ａと上板部１８Ｂとで規定される縫製対象物１８の狭隘な空間に入り込むことができる。縫製対象物１８は、側板部１８Ａと縫製ヘッド１７の側面とが対向し、上板部１８Ｂと針板８とが対向するように、縫製ヘッド１７に支持される。

本実施形態において、ルーパー９の幅及び外径は小さい。また、図３及び図４を参照して説明したように、ルーパー９の幅は、実質的に均一である。ルーパー９の幅及び外径を小さくすることによって、縫製ヘッド１７の小型化が図られる。縫製ヘッド１７が小型化されることにより、縫製ヘッド１７は、縫製対象物１８の狭隘な空間に入り込んで、縫製対象物１８を支持することができる。ミシン１は、縫製ヘッド１７に支持された縫製対象物１８を立体縫製することができる。

図１１は、本実施形態に係る縫製方法の一例を示す図である。図１１に示すように、ミシン１は、ロボットアーム１００の先端部に連結可能である。ロボットアーム１００の先端部は、ミシンフレーム２に連結される。ロボットアーム１００は、ミシン１を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、θＸ方向、θＹ方向、及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。ロボットアーム１００は、縫製対象物１８の形状に基づいてミシン１を移動させることができる。ロボットアーム１００に支持されているミシン１は、ロボットアーム１００の作動により移動しながら、縫製対象物１８を立体縫製することができる。

［効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、単環縫いを実施するミシン１において、ＸＹ平面内においてミシン針３とルーパーシャフト２４とは重複しないように配置される。これにより、ミシン針３が−Ｚ方向に移動したときにおいて、ミシン針３とルーパーシャフト２４との接触が抑制される。したがって、ミシン１の動作不良の発生が抑制される。

図５を参照して説明したように、ミシン針３が最下点から僅かに上昇すると、糸４と縫製対象物１８との摩擦によりミシン針３に掛けられている糸４が緩み、糸４のループＬｂが形成される。ルーパー９は、糸４のループＬｂにルーパー９のフック部９３を引っ掛けて、ミシン針３から糸４をすくい取る。糸４のループＬｂの形成のために、ミシン針３の最下点の位置は一義的に定められる。ルーパー９がミシン針３から糸４をすくい取るために、図５（Ｂ）を参照して説明したような、糸４をすくい取るときのＺ軸方向におけるルーパー９のフック部９３の位置は、ミシン針３の最下点の位置に基づいて定められる。そのため、ルーパー９の外径を変更する場合、Ｚ軸方向におけるルーパー９の回転軸心ＡＸの位置を調整する必要がある。縫製ヘッド１７の小型化のために、外径が小さいルーパー９を採用する場合、ルーパーシャフト２４を＋Ｚ方向にシフトさせる必要がある。ルーパーシャフト２５を＋Ｚ方向にシフトさせた場合、最下点に移動するミシン針３とルーパーシャフト２５とが接触してしまう可能性が高くなる。その結果、ミシン１の動作不良がもたらされる可能性がある。

本実施形態によれば、ＸＹ平面内においてミシン針３とルーパーシャフト２４とは重複しないように配置される。これにより、ミシン針３が−Ｚ方向に移動したときにおいて、ミシン針３とルーパーシャフト２４との接触が抑制される。したがって、ミシン１の動作不良の発生が抑制される。

また、本実施形態によれば、ミシン針３は、回転軸心ＡＸの放射方向において、ルーパーシャフト２４とルーパー９の外側エッジ９Ｇとの間に配置される。外側エッジ９Ｇは、フック部９３を含む。これにより、回転するルーパー９は、フック部９３を使って、ミシン針３から糸４をすくい取ることができる。

また、本実施形態によれば、ルーパーシャフト２４の＋Ｘ側の一端部にルーパーギア２８が連結され、ルーパーシャフト２４の−Ｘ側の他端部にルーパー９が連結される。ミシン針３は、回転軸心ＡＸと平行なＸ軸方向において、ルーパー９とルーパーギア２８との間に配置される。これにより、Ｘ軸方向における縫製ヘッド１７の寸法を小さくすることができる。また、Ｘ軸方向におけるミシンフレーム２の寸法を小さくすることができる。

また、本実施形態によれば、ベッド２Ｂから上方に突出する縫製ヘッド１７が設けられる。これにより、図１０を参照して説明したように、ミシン１は、縫製対象物１８の狭隘な空間に縫製ヘッド１７を入り込ませて、縫製対象物１８を円滑に立体縫製することができる。また、ルーパー９及びルーパーシャフト２４が縫製ヘッド１７の内部に配置されることにより、立体縫製において、ルーパー９は、縫製対象物１８及び針穴７を通過したミシン針３から糸４を円滑にすくい取ることができる。

なお、上述の実施形態において、糸調子器１０は、糸４を引っ張ることによって、糸４に張力を付与することとした。糸調子器１０は、糸４を押すことによって、糸４に張力を付与してもよい。

１…ミシン、２…ミシンフレーム、２Ａ…第１アーム、２Ｂ…ベッド、２Ｃ…第２アーム、２Ｄ…ヘッド、３…ミシン針、３Ｈ…糸通し孔、４…糸、５…天秤、５Ｈ…孔、６…針棒、７…針穴、８…針板、９…ルーパー、９Ｇ…外側エッジ、１０…糸調子器、１１…第１糸案内部材、１１Ｈ…第１孔、１２…第２糸案内部材、１２Ｈ…第２孔、１３…糸調子器、１４…糸案内部材、１５…補助天秤、１５Ｈ…孔、１６…アクチュエータ、１７…縫製ヘッド、１８…縫製対象物、１８Ａ…側板部、１８Ｂ…上板部、２０…動力伝達装置、２１…アームシャフト、２２…中間シャフト、２３…ベッドシャフト、２４…ルーパーシャフト、２５…アームギア、２６…中間ギア、２７…ベッドギア、２８…ルーパーギア、２９…動力伝達機構、３０…タイミングベルト、３１…プーリ、３２…プーリ、４０…弾性部材、４１…コイル部、４２…ストレート部、４３…リング部、５０…スペーサ部材、５０Ｈ…孔、５１…第１プレート部材、５１Ｈ…孔、５２…第２プレート部材、５２Ｈ…孔、５３…固定部材、５３Ａ…ボルト、５３Ｂ…ナット、５４…支持孔、９１…基部、９２…突起部、９３…フック部、１００…ロボットアーム、ＡＸ…回転軸心、Ｌ１…第１仮想線、Ｌ２…第２仮想線、ＬＡ…領域、ＬＳ…仮想線。

Claims (4)

1. ミシン針を保持して所定面と直交する方向に往復移動する針棒と、
   前記ミシン針が通過可能な針穴を有し、縫製対象物を支持する針板と、
   前記所定面内の回転軸心を中心に回転して、前記縫製対象物及び前記針穴を通過した前記ミシン針から糸をすくい取るルーパーと、
   前記所定面内において前記ミシン針と重複しない位置において前記ルーパーに連結され、前記回転軸心を中心に回転するルーパーシャフトを含み、アクチュエータで発生した動力を前記ルーパーに伝達する動力伝達装置と、
   を備えるミシン。
2. 前記ミシン針は、前記回転軸心の放射方向において、前記ルーパーシャフトと前記ルーパーの外側エッジとの間に配置される、
   請求項１に記載のミシン。
3. 前記動力伝達装置は、前記ルーパーシャフトの一端部に連結されるルーパーギアを含み、
   前記ルーパーは、前記ルーパーシャフトの他端部に連結され、
   前記ミシン針は、前記回転軸心と平行な方向において、前記ルーパーと前記ルーパーギアとの間に配置される、
   請求項１又は請求項２に記載のミシン。
4. 前記ミシン針に糸を供給する天秤が設けられる第１アームと、前記第１アームと対向するベッドと、前記第１アームの一端部と前記ベッドとを繋ぐ第２アームと、前記第１アームの他端部に設けられ前記針棒を支持するヘッドと、を有するミシンフレームと、
   前記ベッドから前記ヘッドに向かって突出する縫製ヘッドと、を備え、
   前記縫製ヘッドは、前記針板を含み、
   前記ルーパー及び前記ルーパーシャフトは、前記縫製ヘッドの内部に配置される、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のミシン。

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