JP3961124B2 - 刺繍ミシン - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、刺繍ミシンに係り、特に、針棒をｘｙ方向に移動させつつ刺繍を実行することのできる刺繍ミシンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の刺繍ミシンでは、例えばサテンステッチで刺繍を実行しようとする場合、刺繍枠をジグザグに移動させることによって針落ち点を移動させながら刺繍を実行している。この刺繍枠の移動は、針が布から抜け出してから次に突き刺さるまでの間に実行しなければならない。このため、１つの縫い目の長さが大きくなると刺繍枠の移動に時間がかかり、その分だけ上軸の回転速度を低速に抑制しなければならず、生産性に問題があった。
【０００３】
この問題を解決するべく、特公平３−５２９９８号公報に提案された刺繍ミシンでは、針棒をスライド自在に支持する針棒支持体をミシン機枠に対してｘｙ方向揺動可能に支持し、２個のステッピングモータを用いて針棒支持体をｘｙ方向に揺動させることで、刺繍枠をジグザグ運動させなくてもサテンステッチを形成することのできる構成が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特公平３−５２９９８号公報に提案された刺繍ミシンでは、一針毎にステッピングモータを正逆回転させて針棒支持体を揺動させることになり、このステッピングモータの性能によって上軸の回転速度が制限されてしまうという問題がある。加えて、ステッピングモータの駆動タイミングと主軸モータの回転角度との関係を同期させる必要があり、これによっても主軸モータの回転速度をあまり大きくすることができないという問題がある。特に、１ステッチの縫い目を長くすればするほど、針棒の揺動に時間がかかり、十分な高速化が達成できないという問題が発生する。
【０００５】
また、上記特公平３−５２９９８号公報に提案された刺繍ミシンでは、針が斜めに被縫製物に突き刺さることになり、皮革等の様な厚くて硬い被縫製物に刺繍を行う場合に、針に曲げ応力が発生するという問題もある。
【０００６】
さらに、針が斜めに刺さることから、釜の剣先と針との出会いの位置を合わせ難くなるという問題もある。
【０００７】
この様に、従来の刺繍ミシンでは、針棒をｘｙ方向に移動させながら刺繍を行うことができる様になったものの、刺繍速度の高速化は未だ不十分であり、また、斜めに針を突き刺す方式となることから大きな振り幅の縫い目を形成する場合に種々の問題が生じる可能性があった。
【０００８】
そこで、本発明は、針棒をｘｙ方向に移動させながら刺繍を実行させる刺繍ミシンにおいて、より一層の刺繍速度の高速化を可能とし、皮革等の厚手の被縫製物に対しても無理なく刺繍を施すことができ、かつ、大きな振り幅の縫い目を形成する場合にあっても実用上の問題を生じない刺繍ミシンを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本発明の刺繍ミシンは、その基本的な構成として、上軸の回転に連動してｚ軸方向に上下動される針棒と、該針棒を前記ｚ軸方向上下動可能に支持したままで、前記ｚ軸に直交するｘｙ平面に沿って任意の方向に水平移動可能な様にミシン機枠に支持されている針棒支持体と、前記針棒がｚ軸方向の上下動を２回実行する間に、前記上軸の回転を駆動力として、前記針棒支持体を前記ｘｙ平面に沿って１回往復動させ得る針棒支持体往復動部材と、該針棒支持体往復動部材による前記針棒支持体の前記往復動に連動して、上糸と下糸との縫合が成立する様に、針板及び下糸用の釜と針との出会いの位置及びタイミングを調整する出会い調整機構とを備える（以下、「（１）の刺繍ミシン」という。）。
【００１０】
（１）の刺繍ミシンによれば、針棒支持体往復動部材によって針棒支持体をｘｙ平面に沿って任意の方向に水平移動させると共に、出会い調整機構によって針板及び釜と針との出会いの位置及びタイミングを調整して上糸と下糸との縫合が成立する様にしている。従って、針は常に垂直に被縫製物に突き刺さることになり、振り幅を大きくしても針に無理な力が加わらないし、剣先と針との出会いの位置及びタイミングを概ね一定に保つことができるので確実に縫い目を形成することができる。また、針棒支持体往復動部材は上軸の回転を駆動力として利用している。従って、針棒支持体をｘｙ平面に沿って高速に往復動させることができる。なお、上軸の駆動力を利用するに当たっては、一例として、ギヤや偏心カムなどを用いたメカニカルな機構により回転運動を往復運動に変換し、針棒支持体往復動部材による針棒支持体のｘ軸方向及びｙ軸方向の往復運動を行わせる様に構成することができる。
【００１１】
ここで、より具体的な刺繍ミシンは、上記（１）の刺繍ミシンにおいて、前記ｘ軸を上軸に沿う方向とするとき、前記針棒支持体が、ミシン機枠に対してｘ軸方向スライド可能に支持される第１のスライド部材と、該第１のスライド部材に対してｙ軸方向スライド可能に支持される第２のスライド部材とを有し、該第２のスライド部材に対して前記針棒をｚ軸方向上下動可能に支持させると共に、前記針棒支持体往復動部材が、前記上軸の回転によって駆動され、前記第１のスライド部材をｘ軸方向に往復動させるｘ方向往復動部材と、前記上軸の回転によって駆動され、前記第２のスライド部材をｙ軸方向に往復動させるｙ方向往復動部材とによって構成されていることを特徴とする（以下、「（２）の刺繍ミシンという。」）。
【００１２】
（２）の刺繍ミシンによれば、針棒支持体は、上述の様な第１，第２のスライド部材によって構成されている。そして、ｘ方向往復動部材によって第１のスライド部材をｘ軸方向にスライドさせることにより、針棒をｘ軸方向に往復動させながら被縫製物への刺繍を実行することができる。また、ｙ方向往復動部材によって第２のスライド部材をｙ軸方向にスライドさせることにより、針棒をｙ軸方向に往復動させながら被縫製物への刺繍を実行することができる。そして、ｘ方向往復動部材によって第１のスライド部材をｘ軸方向にスライドさせると共にｙ方向往復動部材によって第２のスライド部材をｙ軸方向にスライドさせることにより、針棒をｘ軸ｙ軸に対して斜め方向に往復動させながら被縫製物への刺繍を実行することができる。こうして、針棒支持体をｘｙ平面に沿って任意の方向に往復動させつつ刺繍を行うことができる。
【００１３】
また、より具体的には、（２）の刺繍ミシンにおいて、前記第２のスライド部材を、前記上軸の回転をｚ軸方向の運動に変換する針棒クランクロッドに対して、ｘ軸方向移動可能に係合支持される針棒抱き支持部材と、該針棒抱き支持部材に対して、前記針棒を固定した状態においてｙ軸方向移動可能に係合支持される針棒抱きと、該針棒抱きに固定された前記針棒をｚ軸方向移動可能に支持する針棒フレームとによって構成することを特徴とする（以下、「（３）の刺繍ミシン」という。）。
【００１４】
（３）の刺繍ミシンによれば、ｘ方向往復動部材によって第１のスライド部材をｘ軸方向に往復動させると、第２のスライド部材もｘ軸方向に往復動する。このとき、針棒抱き支持部材は針棒クランクロッドに対してｘ軸方向移動可能に係合支持されているので、針棒は、ｘ軸方向へ往復動しながらも上軸によるｚ軸方向の上下動を伝達される。また、ｙ方向往復動部材によって第２のスライド部材をｙ軸方向に往復動させると針棒もｙ軸方向に往復動する。このとき、針棒抱きは針棒抱き支持部材に対してｙ軸方向移動可能に係合支持されているので、やはり、針棒クランクロッドを介して、針棒にｚ軸方向の上下運動を行わせることができる。ここで、針棒抱き支持部材は、針棒がｘ軸方向に最大針振り幅だけ往復動されても針棒クランクロッドとの係合支持状態を維持し得る長さのシャフト部材と、このシャフト部材の先端部に設けられ、針棒がｙ軸方向に最大針振り幅だけ往復動されても針棒抱きとの係合支持状態を維持し得る様にｙ軸方向に伸びる係合支持部材とによって構成することができる。
【００１５】
また、より具体的には、（３）の刺繍ミシンにおいて、前記ｘ方向往復動部材を、それ自体のｘ軸方向の往復運動を前記第１のスライド部材に伝達することにより、該第１のスライド部材をｘ軸方向に往復動させる部材として構成し、前記針棒フレームに、ｘ軸方向に伸びる様に固定される支軸に対してスライド可能に取り付けられると共に、それ自体からｙ軸方向に伸びるシャフトによってｙ軸方向移動可能にミシン機枠に支持されるスライドブロックと、該スライドブロックに対して、ｘ軸及びｙ軸に対して斜めに形成された長孔を介して係合され、それ自体がｘ軸方向に移動するとき、前記スライドブロックをｙ軸方向に移動させる方向変換ブロックとを備えさせ、前記ｙ方向往復動部材を、それ自体のｘ軸方向の往復運動を前記方向変換ブロックに伝達することにより、前記第２のスライド部材をｙ軸方向に往復動させる部材として構成することを特徴とする（以下、「（４）の刺繍ミシン」という。）。
【００１６】
（４）の刺繍ミシンによれば、前記ｘ方向往復動部材及びｙ方向往復動部材は、それぞれ上軸の回転を駆動力としてｘ軸方向に往復運動をし得る部材として構成されている。そして、ｘ方向往復動部材がｘ軸方向に往復動することにより、第１のスライド部材がｘ軸方向の往復動を実行する。一方、ｙ方向往復動部材がｘ軸方向に往復動すると、このｘ軸方向の往復動が方向変換ブロックによってｙ軸方向の往復動に変換されてスライドブロックに伝達される。そして、このスライドブロックは、針棒フレームに設けられたｘ軸方向に伸びる支軸にスライド可能に取り付けられているので、この支軸を介して、針棒フレームにｙ軸方向の往復動を伝達する。この結果、針棒は針棒フレームにｚ軸方向上下動可能に支持された状態で、ｘ方向往復動部材及びｙ方向往復動部材の往復動に対応して、ｘｙ平面内を任意の方向に往復動することができる。
【００１７】
また、より具体的には、（４）の刺繍ミシンにおいて、前記ｘ方向往復動部材を、前記上軸の２回転に１回の割合で回転する第１の偏心カムと、該第１の偏心カムに一端を係合されると共に他端を前記第１のスライド部材に連結される第１の連結部材と、前記第１の偏心カムによる前記第１の連結部材の運動をガイドし、該第１の連結部材の運動方向を変化させて前記第１のスライド部材のｘ軸方向の運動量を調節することにより、前記針棒のｘ軸方向の針振り幅を調節するｘ方向針振り幅調節部材とによって構成し、前記ｙ方向往復動部材を、前記上軸の２回転に１回の割合で回転する第２の偏心カムと、該第２の偏心カムに一端を係合されると共に他端を前記方向変換ブロックに連結される第２の連結部材と、前記第２の偏心カムによる前記第２の連結部材の運動をガイドし、該第２の連結部材の運動方向を変化させて前記方向変換ブロックのｘ軸方向の運動量を調節することにより、前記針棒のｙ軸方向の針振り幅を調節するｙ方向針振り幅調節部材とによって構成することを特徴とする（以下、「（５）の刺繍ミシン」という。）。
【００１８】
（５）の刺繍ミシンによれば、ｘ方向針振り幅調節部材及びｙ方向針振り幅調節部材の角度を変化させることによって、上軸の回転力を駆動源として針棒フレームをｘｙ平面内で任意の方向に任意の振り幅にて往復動させることができる。従って、針棒をｘｙ平面内で任意の方向に振る速度は、上軸の回転速度によって規定されることとなり、針棒をｘｙ平面内で振ることによって上軸の回転速度を制約するといった問題が生じない。よって、刺繍速度の高速化を図ることができる。
【００１９】
また、より具体的には（５）の刺繍ミシンにおいて、前記ｘ方向針振り幅調節部材を、第１のＡＣサーボモータによって傾き角を変化させられることにより、該傾き角の変化に応じて前記第１の連結部材のガイド方向を変化させてｘ軸方向の針の振り幅を調節する部材として構成し、前記ｙ方向針振り幅調節部材を、第２のＡＣサーボモータによって傾き角を変化させられることにより、該傾き角の変化に応じて前記第２の連結部材のガイド方向を変化させてｙ軸方向の針の振り幅を調節する部材として構成することを特徴とする（以下、「（６）の刺繍ミシン」という。）。
【００２０】
この様にＡＣサーボモータによるｘ方向針振り幅調節部材及びｙ方向針振り幅調節部材の角度変更を行うという構成を採用することにより、針棒の振り幅及び針棒を振る方向を高速にて変更することができ、針棒の振り幅や針棒を振る方向を変化させながらの刺繍においても高速化が可能である。
【００２１】
また、より具体的には、（２）〜（６）の各刺繍ミシンにおいて、前記出会い調整機構を、前記ｘ方向往復動部材と連係され、該ｘ方向往復動部材による前記針棒支持体の往復動に同期して針板及び下糸用の釜をｘ軸方向に往復動させる針板・釜移動機構と、前記ｙ方向往復動部材と連係され、該ｙ方向往復動部材による前記針棒支持体の往復動に同期して前記釜の回転角度を強制的に変化させることにより、上下の糸の縫合が成立する様に、該釜の剣先を針のえぐりの範囲内で該針と出会わせる様に、該剣先と該針との出会いのタイミングを調整する釜の不等速回転機構と、前記針板に形成され、前記ｙ軸方向に伸びる長孔からなる針孔とによって構成することができる（以下、「（７）の刺繍ミシン」という。）。
【００２２】
（７）の刺繍ミシンによれば、ｘ方向往復動部材によって針棒をｘ軸方向に所定の振り幅で往復動するとき、針板・釜移動機構が、このｘ方向往復動部材によるｘ軸方向の針棒の往復動に同期して針板及び下糸用の釜をｘ軸方向に往復動させる。また、ｙ方向往復動部材によって針棒をｙ軸方向に所定の振り幅で往復動するとき、釜の不等速回転機構が、このｙ方向往復動部材によるｙ軸方向の針棒の往復動に同期して釜の回転角度を強制的に変化させることにより、上下の糸の縫合が成立する様に、釜の剣先を針のえぐりの範囲内で針と出会わせる様に、剣先と針との出会いのタイミングを調整する。そして、針板には、ｙ軸方向に伸びる長孔からなる針孔が形成されている。従って、針棒はｘｙ平面内を任意の方向に任意の振り幅で水平に往復動されても、この具体的な出会い調整機構によって、針板及び釜と針との出会いの位置及びタイミングが適切に調整され、上糸と下糸との縫合が確実に行われ、被縫製物に対して刺繍による縫い目が形成される。
【００２３】
また、より具体的には、（７）の刺繍ミシンにおいて、前記上軸の回転を伝達されると共に第１のネジ歯車を有する第１の下軸と、該第１のネジ歯車に係合する第２のネジ歯車を有すると共に、ミシン機枠に対してｘ軸方向移動可能に支持された第２の下軸と、該第２の下軸に取り付けられる第１の平歯車と係合する第２の平歯車を有する第３の下軸と、該第３の下軸に取り付けられる第３の平歯車と係合する第４の平歯車を有する第４の下軸と、前記第４の平歯車に係合する第５の平歯車を有すると共に、ミシン機枠に対してｘ軸方向移動可能で、下糸用の釜を先端に固定されると共に前記針板とｘ軸方向に一体的に移動可能に係合された第５の下軸とを備え、前記針板・釜移動機構を、リンク機構を介して前記ｘ方向往復動部材と連係され、前記第４，第５の平歯車の係合状態を保ったままで、前記針棒支持体のｘ軸方向移動に対して前記第５の下軸を同じ量だけ同じ方向に移動させる手段として構成し、前記釜の不等速回転機構を、リンク機構を介して前記ｙ方向往復動部材と連係され、前記第１，第２のネジ歯車及び前記第１，第２の平歯車の係合状態を保ったままで、前記針棒支持体のｙ軸方向の移動量に応じて前記第２の下軸をｘ軸方向に移動させる手段として構成することを特徴とする（以下、「（８）の刺繍ミシン」という。）。
【００２４】
（８）の刺繍ミシンによれば、ｘ方向往復動部材によって針棒をｘ軸方向に振るときは、このｘ方向往復動部材とリンク機構を介して連係されている針板・釜移動機構が、第４，第５の平歯車の係合状態を保ったままで、針棒支持体のｘ軸方向移動に対して第５の下軸を同じ量だけ同じ方向に移動させることによって、針のｘ軸方向に移動と針板及び釜のｘ軸方向に移動とを同期させることができる。また、ｙ方向往復動部材によって針棒をｙ軸方向に振るときは、このｙ方向往復動部材とリンク機構を介して連係されている釜の不等速回転機構が、第１，第２のネジ歯車及び第１，第２の平歯車の係合状態を保ったままで、針棒支持体のｙ軸方向の移動量に応じて第２の下軸をｘ軸方向に移動させることにより、第１，第２のネジ歯車の噛み合い位置を強制的に進めたり遅らせたりすることで釜の回転角度を変化させ、針と剣先の出会いのタイミングを適切に調整することが可能になる。
【００２５】
なお、本発明の目的を達成し得る刺繍ミシンのより具体的なものとしては、主軸モータによって回転される上軸と、該上軸の先端に取り付けられ、該上軸の回転をｚ軸方向の上下運動に変換する針棒クランクロッドと、該針棒クランクロッドに対して、上軸に沿うｘ軸方向に移動可能に係合支持される針棒抱き支持部材と、該針棒抱き支持部材に対して、前記針棒を固定した状態においてｙ軸方向移動可能に係合支持される針棒抱きと、該針棒抱きに固定される前記針棒をｚ軸方向に上下動可能に支持する針棒フレームと、該針棒フレームをｙ軸方向移動可能に支持すると共に、自らはミシン機枠に対してｘ軸方向移動可能に支持される第１のスライド部材と、前記針棒フレームにｘ軸方向に伸びる様に固定される支軸に対してスライド可能に取り付けられると共に、それ自体からｙ軸方向に伸びるシャフトによってｙ軸方向移動可能にミシン機枠に支持されたスライドブロックと、該スライドブロックに対して、ｘ軸及びｙ軸に対して斜めに形成された長孔を介して係合され、それ自体がｘ軸方向に移動するとき、前記スライドブロックをｙ軸方向に移動させる方向変換ブロックと、前記上軸に固定された第１のネジ歯車と、該第１のネジ歯車に係合する第２のネジ歯車を有し、前記上軸の２回転に１回転の割合で回転する様に前記上軸に直交して配置されるカム軸と、該カム軸に取り付けられる第１の偏心カムと、該第１の偏心カムに係合する二股部を一端に有し、他端に前記第１のスライド部材に連結される第１の運動伝達シャフトを有する第１の二股ロッドと、前記第１の偏心カムによる前記第１の二股ロッドの運動をガイドし、該第１の二股ロッドの運動方向を変化させることにより、前記第１の運動伝達シャフトにより伝達される前記第１のスライド部材のｘ軸方向の運動量を調節することにより、前記針棒のｘ軸方向の針振り幅を調節するｘ方向針振り幅調節部材と、該ｘ軸方向針振り量調節部材の傾き角度を変化させる第１のＡＣサーボモータと、前記カム軸に取り付けられる第２の偏心カムと、該第２の偏心カムに係合する二股部を一端に有し、他端に前記方向変換ブロックに連結される第２の運動伝達シャフトを有する第２の二股ロッドと、前記第２の偏心カムによる前記第２の二股ロッドの運動をガイドし、該第２の二股ロッドの運動方向を変化させることにより、前記第２の運動伝達シャフトによる前記方向変換ブロックのｘ軸方向の運動量を調節することにより、前記針棒のｙ軸方向の針振り幅を調節するｙ方向針振り幅調節部材と、該ｙ方向針振り幅調節部材の傾き角度を変化させる第２のＡＣサーボモータと、前記上軸の回転を伝達されると共に第３のネジ歯車を有する第１の下軸と、該第３のネジ歯車に係合する第４のネジ歯車を有すると共に、ミシン機枠に対してｘ軸方向移動可能に支持された第２の下軸と、該第２の下軸に取り付けられる第１の平歯車と係合する第２の平歯車を有する第３の下軸と、該第３の下軸に取り付けられる第３の平歯車と係合する第４の平歯車を有する第４の下軸と、前記第４の平歯車に係合する第５の平歯車を有すると共に、ミシン機枠に対してｘ軸方向移動可能で、下糸用の釜を先端に固定されると共に針板とｘ軸方向に一体的に移動可能に係合された第５の下軸とを備え、前記第１の二股ロッドとリンク機構を介して連係され、前記第４，第５の平歯車の係合状態を保ったままで、前記針棒支持体のｘ軸方向移動に対して前記第５の下軸を同じ量だけ同じ方向に移動させる針板・釜移動機構と、前記第２の二股ロッドとリンク機構を介して連係され、前記第３，第４のネジ歯車及び前記第１，第２の平歯車の係合状態を保ったままで、前記針棒支持体のｙ軸方向の移動量に応じて前記第２の下軸をｘ軸方向に移動させる釜の不等速回転機構と、前記針板に形成され、ｙ軸方向に伸びる長孔からなる針孔とを備えている刺繍ミシンあげることができる（以下、「（９）の刺繍ミシン」という。）。
【００２６】
（９）の刺繍ミシンによれば、第１，第２のＡＣサーボモータによってｘ方向針振り幅調節部材及びｙ方向針振り幅調節部材の傾きを変化させることによって、第１，第２の二股ロッドのｘ軸方向の運動量を調節し、これによって針棒フレームのｘｙ方向の移動量を制御することができる。そして、上軸に取り付けられた第１のネジ歯車の回転が第２のネジ歯車へと伝達されてカム軸を回転させ、このカム軸に取り付けられた第１，第２の偏心カムを介して、上軸の２回転に１回の割合で、これらの二股ロッドが共にｘ軸方向に往復運動を行うので、針棒
フレームをｘ軸方向及びｙ軸方向に移動させる速度は上軸の回転速度によって定まり、高速にて針棒をｘｙ平面内で任意の方向に任意の振り幅にて振ることができる。また、針棒支持体のｘｙ方向への移動開始タイミングは、第１，第２の偏心カムの形状によって上軸の回転角度に対して一定の条件を定めることができる。そして、下軸側を上述の様に構成することで、針棒のｘ軸方向移動に同期させて針板及び釜をｘ軸方向に移動させることができ、しかも針孔をｙ方向に伸びる長孔としているので、針棒をｘｙ方向に移動させても的確に針孔に針を突き刺すことができる。加えて、針棒のｙ軸方向移動に同期させて釜の回転角度を強制的に進ませたり遅らせたりすることができるので、針と剣先の出会いのタイミングを、針棒が下死点から一定高さの位置まで上昇するタイミングに合わせるなど、剣先と針との出会いのタイミングを適切に調整することができる。よって、針をｘ軸方向及びｙ軸方向に大きく振っても確実に縫い目を形成することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつさらに詳細に説明する。
図１は、刺繍ミシン１の駆動機構全体の斜視図を示す。
この刺繍ミシン１は、その大きな特徴として、針棒３をｘ軸方向（上軸５の軸方向）及びｙ軸方向（上軸５に直交する方向）に移動させ得る様にミシン機枠（図示略）に対して水平移動可能に取り付けられる針棒支持体１００と、この針棒支持体１００のｘ軸方向への移動と同期して針板７及び釜９をｘ軸方向に移動可能とする針板・釜移動機構３００と、針棒支持体１００のｙ軸方向の移動に対応して釜９の回転速度を変化させる釜の不等速回転機構５００とを備えている。なお、この針棒支持体１００、針板・釜移動機構３００及び釜の不等速回転機構５００については、後でその詳細な構造等を述べるとして、まず、刺繍ミシン１の駆動機構について説明する。
【００２８】
この刺繍ミシン１は、通常の刺繍ミシンと同様に、主軸モータ１０によって上軸５を駆動することにより縫製動作を実行する構造となっている。上軸５は、図１の全体斜視図、図２の上軸部分の分解斜視図及び図３の上軸部分の拡大斜視図に示す様に、その両端を軸受１１，１２によってミシン機枠（図示略）に対して水平に支持されている。この主軸モータ１０の回転力は、ギヤ１３、タイミングベルト１４及びタイミングプーリ１５を介して上軸５に伝達される様になっている。また、上軸５の後端には、フレキシブルカップリング１７を介してエンコーダ１９が取り付けられている。さらに、上軸５には、立軸２１に対して回転を伝達するための傘歯車２３が固定されている。この立軸２１は、軸受２４，２５によってミシン機枠（図示略）に対して垂直に支持されると共に、上端及び下端に傘歯車２６，２７を備えている。
【００２９】
また、上軸５の前端には、リンク天秤３１を回動運動させるための天秤クランク３３が固定されている。このリンク天秤３１は、天秤支え軸３５によってミシン機枠（図示略）に支持されると共に、天秤クランク３３に対して偏心して取り付けられる針棒クランク３７を介して天秤クランク３３に偏心した状態で取り付けられている。
【００３０】
また、針棒クランク３７には、針棒クランクロッド３９の上端が取り付けられている。この針棒クランクロッド３９の下端には、図４の針棒支持体部分に関する分解斜視図に示す様に、針棒抱き４１が、この針棒抱きをｘ軸方向に水平移動させると共にｙ軸方向へも移動可能に支持する針棒抱き△ｘ△ｙスライドシャフト４３及びこの針棒抱き△ｘ△ｙスライドシャフト４３をｚ軸方向に垂直移動可能に支持する針棒ガイド４５を介して取り付けられている。
【００３１】
針棒ガイド４５は、針棒クランクロッド３９の下端の孔３９ａに挿入される円筒部４５ａと、この針棒ガイド４５の垂直方向への移動をガイドする針棒ガイドスライドブロック４７のガイド溝４７ａにスライド可能にはめ込まれる基部４５ｂとを有している。ここで、針棒ガイドスライドブロック４７は、ミシン機枠（図示略）に対して固定されるものであり、針棒ガイド４５を取り付ける際の押さえ用の針棒ガイドスライドブロック調整板４９によってもう一つのガイド溝を形成する様に構成されている。
【００３２】
針棒抱き△ｘ△ｙスライドシャフト４３は、針棒ガイド４５の円筒部４５ａにｘ軸方向移動可能に挿入されるシャフト４３ａと、針棒抱き４１をｙ軸方向移動可能に挿入する円筒部４３ｂとを備えている。そして、円筒部４３ｂの上下面には、針棒３をｙ軸方向に移動させるための長孔４３ｃ，４３ｄが形成されている。また、針棒抱き４１は円柱状の部材によって構成されており、針棒３を挿入するための貫通孔４１ａを有している。そして、針棒抱き４１は、針棒抱き△ｘ△ｙスライドシャフト４３の円筒部４３ｂに対してｙ軸方向移動可能に挿入される。なお、針棒抱き４１の貫通孔４１ａには、図示の様に、針棒抱き△ｘ△ｙスライドシャフト４３の長孔４３ｃ，４３ｄを通して針棒３が挿入され、固定される。
【００３３】
次に、針棒支持体１００について説明する。この針棒支持体１００は、図４の分解斜視図、図５，図６の拡大斜視図に示す様に、ミシン機枠（図示略）に固定される△ｘ方向スライド板支持ブロック１０１と、この△ｘ方向スライド板支持ブロック１０１に対してｘ軸方向への移動をガイドされる△ｘスライド板１０３とを備えている。
【００３４】
この△ｘスライド板１０３のスライド運動をガイドするための構造として、△ｘ方向スライド板支持ブロック１０１の上下の張り出し部１０１ａ，１０１ｂには、△ｘスライドウェイ１０４，１０５が固定されている。一方、△ｘスライド板１０３側には、これら△ｘスライドウェイ１０４，１０５の間にスライド可能にはめ込まれる様に同様の構成からなる△ｘスライドウェイ１０６，１０７が固定されている。
【００３５】
また、△ｘスライド板１０３の後端中央部分には、当該△ｘスライド板１０３にｘ軸方向へのスライド運動を伝達するための△ｘスライドシャフト（以下「ｘ方向スライド運動伝達シャフト」と呼ぶ。）１１１が、軸受１１３で水平に支持された状態にて固定されている。なお、軸受１１３は、ミシン機枠（図示略）に固定される。
【００３６】
さらに、△ｘスライド板１０３には、ｙ方向に伸びる第１，第２の△ｙスライドシャフト１１５，１１６を支持するための軸受１１７，１１８が固定されている。そして、△ｘスライド板支持ブロック１０１には、これら軸受１１７，１１８のボス部１１７ａ，１１８ａをｘ方向に移動可能に挿入支持するための長孔１０１ｃ，１０１ｄが形成されている。
【００３７】
一方、針棒３は、針棒フレーム１２１によってｚ軸方向に上下動可能に支持されている。そして、針棒３と平行に針棒フレーム１２１に取り付けられる△ｙスライドシャフト固定軸１２３によって、前述の第１，第２の△ｙスライドシャフト１１５，１１６が針棒フレーム１２１に固定されている。
【００３８】
また、針棒フレーム１２１には、前述の第１，第２の△ｙスライドシャフト１１５，１１６と反対側に伸びる第３の△ｙスライドシャフト１２５が、△ｘスライド軸１２７をｘ方向へスライド可能に支持する状態となる様に取り付けられる。なお、符号１２９は、第３の△ｙスライドシャフト１２５のブロック部１２５ａに固定される軸受であって、△ｘスライド軸１２７が、第３の△ｙスライドシャフト１２５に対してスムーズにｘ方向にスライドできる様にこの△ｘスライド軸１２７を支持するためのものである。また、符号１３１は、第３の△ｙスライドシャフト１２５をｙ方向移動可能に支持するための軸受であり、これは、ミシン機枠（図示略）に固定されている。
【００３９】
この第３の△ｙスライドシャフト１２５のブロック部１２５ａには、ｘ軸及びｙ軸に対して４５度傾いて形成された長孔１３３ａを有する△ｙ９０度方向変換ブロック１３３が、ネジ１３５を介して取り付けられる。この△ｙ９０度方向変換ブロック１３３の長孔１３３ａは、後述する様に、それ自身のｘ方向への運動をｙ方向の運動に９０度方向変換して上述の第３の△ｙスライドシャフト１２５のブロック部１２５ａに伝達させるためのものである。このため、上述のネジ１３５は、長孔１３３ａ内を自由に移動できる様な状態に締め付け固定されている。この△ｙ９０度方向変換ブロック１３３には、ｘ方向へのスライド運動を伝達するための△ｙスライドシャフト（以下、「ｙ方向スライド運動伝達シャフト」とよぶ。）１４１が、軸受１４３で水平に支持された状態にて固定されている。この軸受１４３もミシン機枠（図示略）に固定されている。
【００４０】
ここで、針棒支持体１００における針棒フレーム１２１のｘ方向への移動原理について説明する。
【００４１】
ｘ方向スライド運動伝達シャフト１１１がｘ方向に±△ｘだけ運動すると、△ｘスライド板１０３がｘ方向に±△ｘだけ移動する。これに伴い、この△ｘスライド板１０３に軸受１１７，１１８を介して取り付けられている第１，第２の△ｙスライドシャフト１１５，１１６もｘ方向へ±△ｘだけ移動することになる。この結果、この第１，第２の△ｙスライドシャフト１１５，１１６のｘ方向への±△ｘの運動が△ｙスライドシャフト固定軸１２３に伝わり、針棒フレーム１２１がｘ方向に±△ｘだけ移動することになる。これに伴い、針棒３は、針棒抱き４１及び針棒抱き△ｘ△ｙスライドシャフト４３と共にｘ方向に±△ｘだけ移動される。なお、このとき、針棒抱き△ｘ△ｙスライドシャフト４３のシャフト４３ａは、針棒フレーム１２１が図示の座標系における−ｘ方向に最大量（−△ｘmax ）だけ移動されたときに針棒ガイド４５の円筒部４５ａから抜け出さない長さになっている。逆に、針棒フレーム１２１が＋ｘ方向に最大量（＋△ｘmax ）だけ移動されたときにその移動を妨げない様に、針棒３と針棒クランクロッド３９との間隔が確保されている。
【００４２】
次に、針棒支持体１００における針棒フレーム１２１のｙ方向への移動原理について説明する。
【００４３】
ｙ方向スライド運動伝達シャフト１４１がｘ方向に±△ｘだけ運動すると、△ｙ９０度方向変換ブロック１３３がｘ方向に±△ｘだけ移動し、斜め４５度の長孔１３３ａに沿ってネジ１３５がｙ方向に±△ｙだけ移動されることになる。この結果、第３の△ｙスライドシャフト１２５がｙ方向に移動し、この運動が△ｘスライド軸１２７を介して針棒フレーム１２１に伝達される。従って、針棒３は、針棒フレーム１２１と共にｙ方向に±△ｙだけ移動することになる。このとき、針棒抱き４１は、針棒抱き△ｘ△ｙスライドシャフト４３の円筒部４３ｂ内をｙ方向に移動する。なお、第１，第２の△ｙスライドシャフト１１５，１１６は、針棒フレーム１２１が−ｙ方向に最大量（−△ｙmax ）だけ移動したときに軸受１１７，１１８から抜け出さない長さとなっている。逆に、針棒フレーム１２１が＋ｙ方向に最大量（＋△ｙmax ）だけ移動したときにこれを妨げない様に、△ｘスライド板１０３と針棒フレーム１２１とのｙ方向の間隔が定められている。
【００４４】
なお、ここで、針棒フレーム１２１は、図示の座標系において、ｙ方向スライド運動伝達シャフト１４１が＋ｘ方向に＋△ｘだけ移動するときには＋ｙ方向に同じ量（＋△ｙ＝＋△ｘ）だけ移動し、逆にｙ方向スライド運動伝達シャフト１４１が−ｘ方向に−△ｘだけ移動するときには−ｙ方向に同じ量（−△ｙ＝−△ｘ）だけ移動することになる。ｘ方向スライド運動伝達シャフト１１１とｙ方向スライド運動伝達シャフト１４１が共に移動する場合も同様であって、その場合は、ｘ方向及びｙ方向の合成ベクトルの方向に針棒フレーム１２１が斜めに移動されることになる。
【００４５】
次に、ｘ方向スライド運動伝達シャフト１１１及びｙ方向スライド運動伝達シャフト１４１に対してスライド運動を行わせるための機構について説明する。
【００４６】
ｘ方向スライド運動伝達シャフト１１１及びｙ方向スライド運動伝達シャフト１１４は、図２の分解斜視図に示した様に、上軸５の左右に配置される△ｘ針振り用二股ロッド１５１及び△ｙ針振り用二股ロッド１５３の一端に、０点調整機能付きの連結ピン１５５，１５７で回転自在に固定されている。そして、上軸５には、これら二股ロッド１５１，１５３に対して揺動運動を行わせるための動力伝達用としてネジ歯車１６１が固定されている。また、上軸５の下方には、上軸５と直交する方向に伸びる針振りカム軸１６３が設けられている。そして、上述のネジ歯車１６１は、この針振りカム軸１６３に固定されたネジ歯車１６５に噛み合わされている。なお、これらネジ歯車１６１とネジ歯車１６５のギヤ比は、上軸５が２回転する間に針振りカム軸１６３が１回転する関係とされている。
【００４７】
各二股ロッド１５１，１５３の二股部１５１ａ，１５３ａは、この針振りカム軸１６３に偏心して固定された三角形状の△ｘ針振りカム１６７及び△ｙ針振りカム１６９に係合されている。なお、針振りカム軸１６３の一端には、カム位置検出用としての半円板部材１７１及び近接センサ１７３が取り付けられる。また、符号１７５は、針振りカム軸セットカラーである。
【００４８】
また、各二股ロッド１５１，１５３に△ｘ方向及び△ｙ方向の針振り運動を行わせるため、各二股ロッド１５１，１５３の二股部１５１ａ，１５３ａの分岐点の近傍には、支え軸１７７，１７９及びナット１８１，１８３を介してそれぞれ針振りスライドブロック１８５，１８７が取り付けられる。この針振りスライドブロック１８５，１８７は、図示の様に、△ｘ振り幅調節器１８９及び△ｙ振り幅調節器１９１に対してガイド板１９３〜１９６で押さえられる様にして取り付けられる。各二股ロッド１５１，１５３は、各針振りカム１６７，１６９の回転に合わせて、これらそれぞれの振り幅調節器１８９，１９１のガイド溝１８９ａ，１９１ａに沿って上下方向にスライドすることになる。なお、各振り幅調節器１８９，１９１は、その裏面に設けられる円筒軸１８９ｂ，１９１ｂに表側から挿入される支え軸１９７，１９９を回動中心として角度変更可能に構成されている。この支え軸１９７，１９９は、中心線調節部材２０１，２０３を介して、ミシン機枠（図示略）に対する取付位置を調節できる様に構成されている。
【００４９】
また、これらの振り幅調節器１８９，１９１の上端部分には、△ｘ振り幅制御用ＡＣサーボモータ２０５及び△ｙ振り幅制御用ＡＣサーボモータ２０７の回転軸に固定されるＡＣサーボホーン２０９，２１１との間を連結する△ｘ針振りリンク２１３及び△ｙ針振りリンク２１５が固定されている。
【００５０】
これら△ｘ振り幅制御用及び△ｙ振り幅制御用の各ＡＣサーボモータ２０５，２０７を駆動制御して、ＡＣサーボホーン２０９，２１１を所定角度回動させ、これら各ＡＣサーボホーン２０９，２１１に連結されている△ｘ及び△ｙの各針振りリンク２１３，２１５を介して△ｘ振り幅調節器１８９及び△ｙ振り幅調節器１９１の角度を変化させることにより、△ｘ針振り用二股ロッド１５１及び△ｙ針振り用二股ロッド１５３の各支点１５１ｂ，１５３ｂ（ｘ方向スライド運動伝達シャフト１１１及びｙ方向スライド運動伝達シャフト１４１が取り付けられる部分）のｘ軸方向移動量が変化させられる。この原理について図７を用いて説明する。
【００５１】
図７（Ａ）に示す様に、各振り幅調節器１８９，１９１のガイド溝１８９ａ，１９１ａが垂直方向（ｚ軸方向）に向いているときは、各針振りカム１６７，１６９の回転に伴って、各二股ロッド１５１，１５３がｚ軸方向に上下動する。このため、実際には、図の左端の各支点１５１ｂ，１５３ｂは図の左右方向に微動する。この微動量は、図のＬ２の長さを大きくすることによって限りなく０に近付けることができる。また、Ｌ２／Ｌ１を可能な限り１に近付けることによっても同様に、各支点１５１ｂ，１５３ｂの微動量を限りなく０に近付けることができる。本実施の形態では、図７（Ａ）の状態における各支点１５１ｂ，１５３ｂの微動量を限りなく０に近付けることとし、この状態を振り幅＝０の状態とみなすこととする。
【００５２】
次に、△ｘ方向振り幅制御用ＡＣサーボモータ２０５及び△ｙ振り幅制御用ＡＣサーボモータ２０７を駆動して△ｘ，△ｙそれぞれの振り幅調節器１８９，１９１を図７（Ｂ），（Ｃ）に示す様に、角度θだけ傾かせたとする。この場合、各二股ロッド１５１，１５３は図示の様に、ｘ方向スライド運動伝達シャフト１１１及びｙ方向スライド運動伝達シャフト１４１と連結される各支点１５１ｂ，１５３ｂを左右に大きく移動させる運動を行う。これにより、ｘ方向スライド運動伝達シャフト１１１及びｙ方向スライド運動伝達シャフト１４１がスライド運動を行い、各振り幅調節器１８９，１９１の傾き角度θに対応する所定の振り幅をもって、針棒フレーム１２１をｘ、ｙ方向に±△ｘ，±△ｙだけ水平移動させる状態が実現されることになる。
【００５３】
ここで、図７（Ａ）の状態を針振り幅＝０（△ｘ＝△ｙ＝０）と定義すると、二股ロッド１５１，１５３のｚ軸方向の上下動作の量Ｄ＝（ｈ２−ｈ１）Ｌ２／Ｌ１となる。従って、図７（Ｂ），（Ｃ）における左端の支点１５１ｂ，１５３ｂの動作量は、下記式の様になる。
【００５４】
【数１】
△ｘ＝△ｙ＝ｔａｎθ（ｈ２−ｈ１）Ｌ２／Ｌ１
【００５５】
なお、半円板１７１及び近接センサ１７３は、上軸５が奇数回目の回転を行おうとしているのか偶数回目の回転を行おうとしているのかを判別するために設けられている。刺繍のデザインとの関係から、上軸５が奇数回目の回転を行おうとする場合と偶数回目の回転を行おうとする場合とで、△ｘ振り幅調節器１８９及び△ｙ振り幅調節器１９１を図７（Ａ）の＋θ側に傾かせるか−θ側に傾かせるかを変更する必要があるからである。
【００５６】
以上の様にして、近接センサ１７３の検出信号を参照しつつ、刺繍のデザイン上決定されるステッチ幅に応じて△ｘ振り幅制御用ＡＣサーボモータ２０５及び△ｙ振り幅制御用ＡＣサーボモータ２０７を＋θ側又は−θ側に振り幅調節器１８９，１９１を傾かせる様に駆動する。この結果、針棒フレーム１２１をｘ、ｙ方向に傾き角に応じた振り幅±△ｘ，±△ｙだけ水平移動させつつ針棒３がｚ軸方向に上下動され、所望のステッチ幅で縫い目が形成されることになる。
【００５７】
次に、針板・釜移動機構３００について説明する。
まず最初に、図８の下軸側についての分解斜視図及び図９の下軸側についての拡大斜視図を中心に、立軸２１から釜９への回転力の伝達機構を構成する部品等について説明する。
【００５８】
立軸２１の下端の傘歯車２７には、図３に示した様に、第１の下軸３０１の端部に取り付けられる傘歯車３０３が噛み合っている。この第１の下軸３０１は、傘歯車３０３の反対側にネジ歯車３０５を固定されている。そして、ミシン機枠（図示略）に対しては軸受３０７にて水平に支持されている。
【００５９】
この第１の下軸３０１の正面側には、第２の下軸３１１が平行に配置されている。この第２の下軸３１１の中程には、第１の下軸３０１のネジ歯車３０５と噛み合わされるネジ歯車３１３が取り付けられている。ここで、ネジ歯車３０５として、ネジ歯車３１３よりも軸方向長さが長いものを採用している。これは、後述の様に、第２の下軸３１１をｘ方向に移動させたときに、二つのネジ歯車３０５，３１３の噛み合いが外れない様にするためである。また、第２の下軸３１１の先端には、平歯車３１５が固定されている。なお、第２の下軸３１１は、ミシン機枠（図示略）に対して、２個の軸受３１７，３１９によって回転及び軸方向スライドが自在となる様に支持されている。
【００６０】
また、この第２の下軸３１１の下方には、さらに第３の下軸３２１が配置されている。この第３の下軸３２１は、その両端に平歯車３２３，３２５を固定されている。後端側に固定される平歯車３２３は、第２の下軸３１１の平歯車３１５と噛み合わされている。ここで、第３の下軸３２１の後端側の平歯車３２３は、第２の下軸３１１に固定された平歯車３１５よりも軸方向長さが長いものを採用している。これも、後述の様に、第２の下軸３１１をｘ方向に移動させたときに、二つの平歯車３２３，３１５の噛み合いが外れない様にするためである。なお、符号３２７は、セットカラーである。
【００６１】
さらに、この第３の下軸３２１の上方には、第４の下軸３３１が配置されている。この第４の下軸３３１には、第３の下軸３２１の前端側の平歯車３２５と噛み合わされる平歯車３３３が固定されている。なお、符号３３５はセットカラー、符号３３７はスペーサーである。
【００６２】
そして、この第４の下軸３３１の奥に、第５の下軸３４１が配置されている。この第５の下軸３４１は、第４の下軸３３１の平歯車３３３に噛み合わされる平歯車３４３を備えている。ここで、第４の下軸３３１に固定される平歯車３３３は、この第５の下軸に固定された平歯車３４３よりも軸方向長さが長いものを採用している。これは、後述の様に、第５の下軸３１１をｘ方向に移動させたときに、二つの平歯車３３１，３４３の噛み合いが外れない様にするためである。また、この第５の下軸３４１は、ミシン機枠（図示略）に対して軸方向スライド可能な様に軸受３４５，３４７で支持されると共に、前端に釜９が取り付けられている。
【００６３】
上軸５の回転力は、傘歯車２３，２６によって立軸２１へと伝達され、傘歯車２７，３０３によって第１の下軸３０１を回転させる。そして、第１の下軸３０１の回転が、ネジ歯車３０５，３１３を介して第２の下軸３１１へと伝達される。さらに、この第２の下軸３１１の回転は、平歯車３１５，３２３を介して第３の下軸３２１へと伝達される。そして、第３の下軸３２１の回転が、平歯車３２５，３３３を介して第４の下軸３３１に伝達され、さらに、平歯車３３３，３４３を介して第５の下軸３４１へと伝達される。こうして、上軸５の回転力が釜９へと伝達される。
【００６４】
次に、針板７及び釜９をｘ軸方向に移動させるための機構について説明する。この機構を実現するため、まず、第５の下軸３４１には釜９の直後の位置に２枚の円板３４９，３５１が設けられている。この２枚の円板３４９，３５１の隙間には、針板７を固定した△ｘスライドユニット３６１の足部３６３，３６５に固着されるローラ部材３６７，３６９が挿入される様になっている。また、△ｘスライドユニット３６１の足部３６３，３６５には、この円板３４９，３５１を取り囲む様に下側ブロック３７１が固定される。そして、△ｘスライドユニット３６１及び下側ブロック３７１には、それぞれ、ｘ軸方向のスライドが可能な様にスライドユニット軸３７３，３７５が挿通されている。これらスライドユニット軸３７３，３７５は、ミシン機枠（図示略）に対して水平に固定されている。なお、符号３７７は内釜止めである。
【００６５】
そして、既に述べた様に、第５の下軸３４１はｘ軸方向へのスライドが可能な様にミシン機枠（図示略）に固定されており、その後端には、溝付き部材３８１が固定されている。この溝付き部材３８１には、振り子軸３８３を中心として、針棒フレーム１２１の△ｘ方向への往復動と連動して揺動される△ｘ運動対応振り子部材３８５の上方腕３８７，３８９に固定されるローラ部材３９１，３９３がはめ込まれる様になっている。
【００６６】
この△ｘ運動対応振り子部材３８５の下端部３９５には、ｘ方向の振り幅△ｘに対応した運動を伝達するための下側連結リンク３９７の一端３９７ａが連結ピン４０１を介して連結されている。そして、この下側連結リンク３９７の他端３９７ｂが、連結ピン４０３を介して垂直方向に伸びる垂直連結リンク４０５の下端４０５ａに連結されている。
【００６７】
この垂直連結リンク４０５は、図８，図９に示した様に、その中程の支え孔４０５ｂを中心に回動可能な様に、支え軸４０７を介してミシン機枠（図示略）に支持されている。そして、図２の分解斜視図から理解できる様に、この垂直連結リンク４０５の上端４０５ｃには、△ｘ針振り用二股ロッド１５１に対して一端４０９ａを連結され、針棒フレーム１２１の△ｘ方向の運動に同期して△ｘ方向の運動を垂直連結リンク４０５に伝達するための△ｘ運動伝達用連結ロッド４０９の他端４０９ｂが連結ピン４１１を用いて連結されている。
【００６８】
以上の構成により、△ｘ針振り用二股ロッド１５１においてその支点１５１ｂがｘ軸方向に±△ｘだけ移動すると、△ｘ運動伝達用連結ロッド４０９が同方向に±△ｘだけ移動する。この結果、垂直連結リンク４０５は、△ｘ運動伝達用連結ロッド４０９の移動に伴って、その下端４０５ａを△ｘ針振り用二股ロッド１５１の移動方向とは反対方向に移動させる様に回動される。すると、今度は、下側連結リンク３９７がこの垂直連結リンク４０５の下端４０５ａの移動方向に移動することになる。この結果、△ｘ運動対応振り子部材３８５は、その上方腕３８７，３８９を△ｘ針振り用二股ロッド１５１の移動方向と同方向に回動させる。よって、△ｘ針振り用二股ロッド１５１において針棒フレーム１２１をｘ方向に移動させる動作が行われると、△ｘ運動対応振り子部材３８５が回動運動を行い、第５の下軸３４１を針棒フレーム１２１と同じ方向にｘ軸に沿って±△ｘだけ移動させる動作が実行される。本実施の形態においては、垂直連結リンク４０５の長さや回動中心の位置関係、△ｘ運動対応振り子部材３８５の大きさ等を適切に定めることにより、針棒フレーム１２１のｘ軸方向の移動量△ｘと同じ量だけ、第５の下軸３４１をｘ軸に沿って針棒フレーム１２１の移動方向と同方向に移動させる様に設計してあるものとする。
【００６９】
次に、釜の不等速回転機構５００について説明する。
この釜の不等速回転機構５００の主要な構成としては、図８，図９に示す様に、第２の下軸３１１の後端に固定した溝付き部材５０１に、振り子軸５０３を中心として、針棒フレーム１２１の△ｙ方向への往復動と連動して揺動される△ｙ運動対応振り子部材５０５の上方腕５０７，５０９に固定されるローラ部材５１１，５１３がはめ込まれる様になっている。
【００７０】
この振り子部材５０５の上部に正面側に張り出す様に設けられたブロック５１５には、△ｙ針振り運動を△ｙ運動対応振り子部材５０５に伝達するための下側連結リンク５１７の一端５１７ａが連結ピン５１９を介して連結されている。そして、この△ｙ針振り運動伝達用の下側連結リンク５１７の他端５１７ｂが、連結ピン５２１を介して垂直方向に伸びる△ｙ針振り運動伝達用の垂直連結リンク５２３の下端５２３ａに連結されている。
【００７１】
この垂直連結リンク５２３は、図８，図９に示した様に、その中程の支え孔５２３ｂを中心に回動可能な様に、支え軸５２５を介してミシン機枠（図示略）に支持されている。そして、この垂直連結リンク５２３の上端５２３ｃには、図２に示した様に、△ｙ針振り用二股ロッド１５３に対して一端５３１ａを連結され、針棒フレーム１２１の△ｙ方向の運動に同期して△ｘ方向に運動し、この△ｘ方向の運動を垂直連結リンク５２３に伝達する△ｙ運動伝達用連結ロッド５３１の他端５３１ｂが連結ピン５３３を用いて連結されている。
【００７２】
以上の構成により、△ｙ針振り用二股ロッド１５３においてその支点１５３ｂがｘ軸方向に移動すると、△ｙ運動伝達用連結ロッド５３１が△ｙ針振り用二股ロッド１５３と同方向に移動する。なお、このとき、既に述べた様に△ｙ９０度方向変換ブロック１３３とネジ１３５の作用により、針棒フレーム１２１は△ｙ方向の運動を行う。従って、この△ｙ運動伝達用連結ロッド５３１の△ｘ方向への運動は、針棒フレーム１２１の△ｙ方向への運動と連動した動きとなっている。そして、垂直連結リンク５２３は、△ｙ運動伝達用連結ロッド５３１の移動に伴って、その下端５２３ａを△ｙ針振り用二股ロッド１５３の移動方向とは反対方向に移動させる様に回動される。すると、今度は、下側連結リンク５１７がこの垂直連結リンク５２３の下端５２３ａの移動方向に移動することになる。この結果、△ｙ運動対応振り子部材５０５は、その上方腕５０７，５０９を△ｙ針振り用二股ロッド１５３の移動方向と反対方向に回動させる。
【００７３】
よって、△ｙ針振り用二股ロッド１５３において針棒フレーム１２１を＋ｙ方向に移動させる動作が行われると、△ｙ運動対応振り子部材５１５が回動運動を行い、第２の下軸３１１を−ｘ方向に移動させる動作が実行される。この結果、ネジ歯車３０５，３１３の噛み合い関係において、第２の下軸３１１の回転角度が進められながら回転が伝達される状態となり、釜９の回転において剣先で糸を引っかけるタイミングが強制的に早められる状態になる。逆に、△ｙ針振り用二股ロッド１５３において針棒フレーム１２１を−ｙ方向に移動させる動作が行われると、△ｙ運動対応振り子部材５１５が回動運動を行い、第２の下軸３１１を＋ｘ方向に移動させる動作が実行される。この結果、ネジ歯車３０５，３１３の噛み合い関係において、第２の下軸３１１の回転角度が戻されながら回転が伝達される状態となり、釜９の回転において剣先で糸を引っかけるタイミングが強制的に遅らされる状態になる。
【００７４】
この様に釜９の回転速度を針棒フレーム１２１のｙ方向への移動量±△ｙに対応させて変化させるのは、次の理由による。
【００７５】
まず、釜９の回転速度を変化させない場合にどのような問題が発生するかを説明する。図１０（Ａ）に示す様に、ｙ方向移動量△ｙ＝０の場合に針４のえぐり４ａの中心部分に剣先がちょうどよいタイミングで出会う様に、針棒３のｚ軸方向の上下動と釜９の剣先の位置との関係が調節されている。このため、針棒フレーム１２１を＋△ｙ方向に最大量（本実施の形態では±△ｘmax ＝±△ｙmax ＝±６．３５ｍｍ）移動させたときは、剣先が針４の位置を通過するときには針４は△ｙ＝０の場合よりも上昇した状態となり、えぐり４ａの下を剣先が通過することとなってしまう。よって、上糸を剣先ですくい取ることができなくなってしまうのである。
【００７６】
一方、上述の様に釜９の回転速度を可変とすることにより、図１０（Ｂ）に示す様に、＋ｙ方向に針棒フレーム１２１を移動させたときにはその移動量＋△ｙに見合った所定角度だけ釜９の回転角度を進め、逆に、−ｙ方向に針棒フレーム１２１を移動させたときにはその移動量−△ｙに見合った所定角度だけ釜９の回転角度を遅らせることにより、針４が下死点から一定量上昇したときに釜９の剣先と針４とをえぐり４ａの範囲内で出会わせることができる。
【００７７】
この関係をタイミングチャートに示したのが図１１である。図示（Ａ），（Ｂ）の様に、天秤３１及び針棒３は上軸５の１回転に１回の割合で上下運動を行っている。そして、ｙ方向の振り幅△ｙ＝０の場合には、図示（Ｃ）の様に、針棒３が下死点から所定量上昇したときに釜９の剣先が０度の位置を通過することで針糸を的確にすくい取ることができる様に設定しておく（矢印Ａ参照）。一方、針棒フレーム１２１を＋ｙ方向に移動させたとき（図１１の例は＋△ｙ＝＋△ｙmax ＝＋６．３５ｍｍ）、図示（Ｄ）の様に、釜９の剣先が０度をさらに所定角度だけ越えた位置まで回転したときに針４と出会う様に設定する（矢印Ｂ参照）。これが、針棒フレーム１２１を＋ｙ方向に移動したときに釜９の回転角度を強制的に進ませながら釜９を回転させる理由である。また、針棒フレーム１２１を−ｙ方向に移動させたとき（図１１の例は−△ｙ＝−△ｙmax ＝−６．３５ｍｍ）、図示（Ｅ）の様に、釜９の剣先が０度より所定角度だけ手前の位置まで回転したときに針４と出会う様に設定する（矢印Ｃ参照）。これが、針棒フレーム１２１を−ｙ方向に移動したときに釜９の回転角度を強制的に遅らせながら釜９を回転させる理由である。
【００７８】
本実施の形態においては、以上の様にして釜９の回転速度を可変とすることで、ｙ方向に針棒３を移動させても確実に縫い目が形成できる様にしている。なお、この針棒３のｙ方向移動に対応して、図１等に示してある様に、針板７の針孔７ａはｙ方向の最大振り幅（本実施の形態では１２．７ｍｍ）に対して針４と針板７とが衝突することのない長さを有してｙ方向に伸びる長孔とされている。
【００７９】
次に、本実施の形態の刺繍ミシン１における制御系について説明する。
この刺繍ミシン１の制御系は、図１２に示す様に、マイクロコンピュータ６０１を中心に構成されている。このマイクロコンピュータ６０１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備え、予めＲＯＭに記憶されている制御プログラムに従って、刺繍を実行する。このマイクロコンピュータ６０１には、主要な機器として刺繍データを入力するための刺繍データ入力装置６０３、上軸５の回転制御と刺繍枠のＸ軸及びＹ軸方向の駆動制御をするためのエンコーダ１９、針振りカム１６７，１６９の位置検出用の近接センサ１７３、主軸モータ１０、△ｘ方向の振り幅を調節するための△ｘ振り幅制御用ＡＣサーボモータ２０５、△ｙ方向の振り幅を調節するための△ｙ振り幅制御用ＡＣサーボモータ２０７及び刺繍枠（図示略）をミシン機枠に対してＸＹ方向に移動させるための刺繍枠駆動装置６０５が接続されている。ここで、以下の説明において、Ｘ，Ｙ又は△Ｘ，△Ｙと大文字のアルファベットで記載されているデータは、刺繍枠に対する制御データを意味し、△ｘ，△ｙと小文字のアルファベットで記載されているデータは、針棒３の振り幅に関するデータを意味する。
【００８０】
刺繍データ入力装置６０３は、例えば、図１３（Ａ）に示す様な刺繍を行う場合、刺繍枠駆動用ＸデータとＹデータ、振り幅用ｘデータとｙデータ、さらに、停止、糸切り、糸替え等のファンクションとで構成されているデータを入力するものである。ここでは、ファンクションの説明は省略し、刺繍模様生成に関してのみ説明をする。このデータは、図１４に示す様に、刺繍開始位置を座標の原点（０，０）とした相対座標での△Ｘデータ、△Ｙデータと、この刺繍枠駆動用データの座標位置を原点としたときの振り幅である△ｘデータ、△ｙデータとによって刺繍模様を生成するよう構成されている。
【００８１】
本実施の形態では、こうした一針データの入力に基づいて、マイクロコンピュータ６０１が、図１５に示す様な演算処理を行うことにより、刺繍枠駆動装置６０５に対する制御データと、各振り幅制御用ＡＣサーボモータ２０５，２０７に対する制御データとを算出し、刺繍を実行する様に構成されている。
【００８２】
この処理では、まず、刺繍データ入力装置６０３から入力される刺繍データを読み込む（Ｓ１０）。こうして読み込まれたデータは、前述の様に、刺繍枠駆動装置６０５の駆動制御に必要な△Ｘデータ及び△Ｙデータと、振り幅調節に必要な△ｘデータ及び△ｙデータによって構成されている。次のステップでは、Ｓ１０で読み込んだ刺繍データの内、振り幅調節用の△ｘデータ及び△ｙデータに基づいて、各振り幅制御用ＡＣサーボモータ２０５，２０７に対して指令すべきモータ駆動量を算出する（Ｓ２０）。
【００８３】
このＳ２０のステップにおける演算では、各振り幅調節器１８９，１９１を傾かせる角度と、ｘ方向及びｙ方向の振り幅の半幅に相当する△ｘデータ、△ｙデータとの関係を対応付けたテーブル等を、マイクロコンピュータ６０１内のＲＯＭ等に予め記憶させておき、このテーブルを、Ｓ１０のステップで読み込んだ△ｘデータ及び△ｙデータに基づいて参照することにより、各振り幅制御用ＡＣサーボモータ２０５，２０７の駆動量を算出するようにしておけばよい。
【００８４】
なお、本実施の形態では、各針振り幅調節器１８５，１９１の傾斜角度θと振り幅△ｘ，△ｙの関係は既に述べた数１の関係となっている。従って、振り幅△ｘ，△ｙが決まれば、各振り量幅調節器１８５，１９１の傾斜角度θを逆算することができる。そして、傾斜角度θと各ＡＣサーボモータ２０５，２０７に取り付けられたＡＣサーボホーン２０９，２１１の傾斜角度の関係を幾何学的に求めることにより、各ＡＣサーボモータ２０５，２０７の駆動量を決定することができる。こうして振り幅△ｘ，△ｙに対して各ＡＣサーボモータ２０５，２０７の駆動量を求めた結果を予めテーブル化しておくことができるのである。また、Ｓ２０の処理において、こうしたテーブルを用いずに、Ｓ１０で読み込んだ振り幅△ｘ，△ｙと数１の式から傾斜角度θを逆算し、この傾斜角度θだけ各振り幅調節器１８５，１９４を傾かせるのに必要な各ＡＣサーボモータ２０５，２０７の駆動量を計算によって求める構成としておいてもよい。
【００８５】
こうして、刺繍枠駆動装置６０５に対する制御データ△Ｘ，△Ｙと、針の振り幅の半幅に相当する△ｘ，△ｙに対応する各ＡＣサーボモータ２０５，２０７の駆動量が算出できたら、この算出結果に従って、各ＡＣサーボモータ２０５，２０７に対する駆動制御（Ｓ３０）、刺繍枠駆動装置６０５に対する駆動制御（Ｓ４０）及び主軸モータ１０の駆動制御を実行する（Ｓ５０）。
【００８６】
この結果、通常の刺繍ミシンであれば、刺繍枠を、図１３（Ａ）に示した各針落ち点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・が針棒３の真下に来るように、上軸５の１回転毎に大きくジグザグ運動をさせながら刺繍を実行していたのに対し、本実施の形態では、刺繍枠は、上軸５の１回転に１回の割合で、図１３（Ｂ）に矢印で示す様に、振り幅の中点を通る線分上において、点Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・の間を直線的に移動させるだけでよく、その移動量はサテンステッチにおけるピッチ（通常の刺繍機で糸密度と称している）の１／２に相当するわずかな量となる。
【００８７】
この様に、刺繍枠の移動量は通常の刺繍ミシンの場合に比べて極めてわずかであるから、速やかにその移動を完了することができる上に、上述の例では＋△ｘから−△ｘと、＋△ｙから−△ｙまで針棒３をｘ，ｙ方向に振るための駆動力は、主軸モータ１０によって回転駆動される上軸５の回転力が動力として利用される構成となっているので、振り幅の大きい縫い目による刺繍を実行する場合であっても、主軸モータ１０の回転速度を落とさなくてよい。
【００８８】
図１６は、本実施の形態の刺繍ミシンによって様々な刺繍模様を縫い上げる場合の枠の移動方向や針振り幅の関係を示すものである。例えば、上述の様に、Ｘ軸方向に刺繍枠を移動させながら振り幅２ａで刺繍を実行するならば、マイクロコンピュータ６０１には、△ｘ＝０、△ｙ＝ａとしてｘ、ｙ方向の振り幅の半幅が与えられ、これに従ってＡＣサーボモータ２０７を所定角度回転させると共に、刺繍枠駆動装置６０５を糸密度に相当する量だけ直線的に移動・停止させる制御を行うことにより、図１６（Ａ）に示す様な刺繍が実行されることになる。また、同じくｘ軸に沿って振り幅を０から徐々に大きくして再び０に戻す様な一針データが入力された場合には、刺繍枠は糸密度に従って上軸５の２回転に１回の割合でＸ軸に沿って少しずつ移動され、△ｙ振り幅調節器１９１の角度を０度から徐々に大きくしていき再び０度に戻す制御が実行されることになり、図１６（Ｂ）に示す様な模様の刺繍縫いを、主軸モータ１０の回転速度を低下させることなく実行することもできる。さらに、同一の振り幅で円弧を描く様なサテンステッチの場合には、この円弧を描く刺繍模様の中点に沿って上軸５の１回転に１回の割合で刺繍枠が少しずつ糸密度の１／２に対応する量だけ移動され、その間に、各振り幅調節器１８９，１９１の角度を１回の針落ち毎に少しずつ変化させる様に各ＡＣサーボモータ２０５，２０７を駆動制御することで、図１６（Ｃ）に示す様な刺繍についても、やはり、主軸モータ１０の回転速度を落とすことなく実行することができる。
【００８９】
図１６（Ｄ）に示すような刺繍を行う場合には、所定の刺繍を実行した後、次の刺繍を開始するときの縫い始めの針落ち点を刺繍の中心線に対してどちら方向にとりたいかにより、近接センサ１７３の検出信号に応じて△ｙ振り幅調節器１９１の傾き角度θを＋θからーθ、あるいは所定の最初の刺繍が−θで行われていれば−θから＋θにすることにより刺繍することができる。θが同じで符号も同じであれば、図１６（Ｅ）に示す刺繍となる。
【００９０】
以上説明した様に、本実施の形態の刺繍ミシン１によれば、針棒支持体１００をｘｙ方向に移動させることにより、刺繍枠をサテンステッチの中点を通る軌跡に沿って少しずつなめらかに移動させるだけで、刺繍枠に過酷な往復運動を加えることなくサテンステッチ刺繍を実行することができる。このとき、刺繍枠の移動量は糸密度（通常は０．４ｍｍ〜０．５ｍｍ）に応じた量の１／２となるので、刺繍枠の移動に要する時間は極短時間となる。また、各振り幅調節器１８９，１９１の傾き角度を各ＡＣサーボモータ２０５，２０７によって調節するだけで針の振り幅を調節することができるので、針棒支持体１００をｘｙ方向に移動させるために主軸モータ１０の回転速度を下げる必要がない。従って、主軸モータ１０の回転速度を高速に保ったままで各種の模様を刺繍することができる。
【００９１】
また、上述の様に、刺繍枠の移動量がごくわずかであることから、主軸モータ１０を高速回転させながら刺繍を行う場合であっても、刺繍枠の移動速度を大きくしなくてよい。このことから、刺繍を施す被縫製物が重い物の場合に、刺繍枠の移動停止を繰り返す中で、この被縫製物を含む刺繍枠全体に作用する慣性力は小さなものとなる。よって、刺繍の実行途中で被縫製物が刺繍枠から外れてしまうといった事態を引き起こすことがない。この結果、従来は上軸の回転速度を極低速にしなければ実施できなかった皮革の様な重い被縫製物への刺繍を、上軸の回転速度を十分に高速に保ったままで実行することができるという効果も発揮される。
【００９２】
また、釜９の回転速度をｙ方向の針４の振り幅△ｙに応じて可変とする釜回転角度可変機構５００を採用したので、ｙ方向に大きく針４を振っても縫い目形成に失敗することがない。
【００９３】
さらに、針４は、刺繍される布地などの被縫製物に対して常に垂直に作用するので、無理な力が加わらず、厚い布や皮革などを被縫製物して刺繍を行う場合にも何ら支障を来さない。
【００９４】
以上、本発明の一実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる態様にて実施することが可能である。
【００９５】
例えば、上述の実施の形態では、専用データとして△Ｘ、△Ｙと△ｘ、△ｙとファンクションとからなるデータを入力して刺繍する構成としたが、例えば、△ｘ、△ｙのデータを、△ｘと△ｙのベクトル表現のデータとしてもよい。
【００９６】
また、従来より蓄積されている一針データを有効に利用することも可能である。例えば、刺繍データ入力装置６０３を、図１７（Ａ）に示す様な刺繍を行う場合に、各針落ち点Ｐ１，Ｐ２，・・・の一針データを入力するものとして構成する。この一針データは、例えば、図１８（Ａ）に示す様な位置座標データＸ，Ｙ又は図１８（Ｂ）に示す様な座標原点からの座標増分値△Ｘ，△Ｙによって構成されている。現在実用化されている通常の刺繍ミシンにおいては、こうした一針データに基づいて刺繍枠をジグザグに大きく移動させながら刺繍を実行する。なお、以下の処理に関する説明では、図１８（Ａ）の形式で一針データが入力されるものとして説明を行う。
【００９７】
この変形例では、こうした一針データの入力に基づいて、マイクロコンピュータ６０１が、図１９に示す様な演算処理を行うことにより、刺繍枠駆動装置６０５に対する制御データと各ＡＣサーボモータ２０５，２０７に対する制御データとを算出し、刺繍を実行する様に構成されている。
【００９８】
この処理では、まず、刺繍データ入力装置６０３から入力される一針データＰ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・を読み込む（Ｓ１１０）。そして、この一針データＰ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・の中で、奇数番目の一針データＰ１，Ｐ３，Ｐ５，・・・同士の座標値から、刺繍枠駆動装置６０５に対する制御データとして、座標増分値△Ｘ，△Ｙを演算する（Ｓ１２０）。また、Ｓ１１０で読み込んだ一針データＰ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・に基づき、奇数番目の針落ち点Ｐ１，Ｐ３，・・・と偶数番目の針落ち点Ｐ２，Ｐ４，・・・の各中点Ｍ１（Ｐ１とＰ２の中点），Ｍ２（Ｐ３とＰ４の中点），・・・の座標を算出する（Ｓ１３０）。そして、次に、奇数番目の針落ち点Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５，・・・と、各中点Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・との座標値の差を求めることにより、針振り幅の半幅である△ｘ，△ｙを算出する（Ｓ１４０）。図１７（Ａ）及び図１８（Ａ）に示される例では、ｘ方向の針振り幅の半幅△ｘは０となり、ｙ方向の針振り幅の半幅△ｙとしてある値が算出されることになる。
【００９９】
次に、この△ｘ，△ｙの算出結果に従って、各ＡＣサーボモータ２０５，２０７の駆動量を算出する（Ｓ１５０）。このＡＣサーボモータ２０５，２０７の駆動量算出に当たっては、前述の実施の形態におけるＳ２０の演算処理と同様にしておけばよい。
【０１００】
こうして、刺繍枠駆動装置６０５に対する制御データ△Ｘ，△Ｙと、針の振り幅の半幅に相当する△ｘ，△ｙに対応する各ＡＣサーボモータ２０５，２０７の駆動量が算出できたら、この算出結果に従って、各ＡＣサーボモータ２０５，２０７に対する駆動制御（Ｓ１６０）、刺繍枠駆動装置６０５に対する駆動制御（Ｓ１７０）及び主軸モータ１０の駆動制御を実行する（Ｓ１８０）。
【０１０１】
この結果、通常の刺繍ミシンであれば、刺繍枠を、図１７（Ａ）に示した各針落ち点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・が針棒３の真下に来るように、上軸５の１回転毎に大きくジグザグ運動をさせながら刺繍を実行していたのに対し、本実施の形態では、刺繍枠は、上軸５の１回転に１回の割合で、図１７（Ｂ）に矢印で示す様に、振り幅の中点Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・を通る線分上において、各針落ち点の中点Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・の間を直線的に移動させるだけで、図１７（Ｃ）に示す様に＋△ｙから−△ｙまで針棒がｙ方向に振られ、針の振り幅を大きくした刺繍模様を縫い上げる場合にも刺繍枠に過酷な運動をさせることがなく、上述の実施の形態と同様の効果を発揮することができる。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明の刺繍ミシンによれば、針棒をｘｙ方向に移動させながら刺繍を実行させる刺繍ミシンにおいて、針棒をｚ軸方向に垂直に上下動させつつ針棒をｘｙ方向に移動させることができるので、皮革等の厚手の被縫製物に対しても無理なく刺繍を施すことができ、かつ、針と剣先の出会いのタイミングを容易に合わせることもできる。そして、刺繍枠はステッチの中心を通る軌跡を描く様に移動させるだけでよく、しかも刺繍枠の移動量は糸密度あるいはその１／２といった様に極めてわずかな移動量で足りるので刺繍の高速化を図ることができる。
【０１０３】
特に、本発明の刺繍ミシンにおいては、針棒をｘｙ方向に移動させる駆動力を上軸の回転から得ているので、上軸の回転速度を振り幅に制限されることなく刺繍を実行することができる。
【０１０４】
加えて、刺繍枠の移動量及び移動速度は小さくてよいので、皮革等の重い被縫製物に刺繍を施す場合に、この被縫製物が刺繍枠の移動停止時の慣性力によってその支持機構から外れてしまうといった不具合も防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態の刺繍ミシンの駆動機構全体の斜視図である。
【図２】 実施の形態における上軸部分の分解斜視図である。
【図３】 実施の形態における上軸部分の拡大斜視図せある。
【図４】 実施の形態における針棒支持体の分解斜視図である。
【図５】 実施の形態における針棒支持体の拡大斜視図である。
【図６】 針棒支持体の拡大斜視図を示し、（Ａ）は背面側から見た斜視図、（Ｂ）は正面側から見た斜視図である。
【図７】 実施の形態における針振り量調節器を傾かせることによる二股ロッドの左右方向移動原理を示す説明図である。
【図８】 実施の形態における下軸側についての分解斜視図である。
【図９】 実施の形態における下軸側についての拡大斜視図である。
【図１０】 実施の形態における釜の回転速度を可変とする理由及び可変とした場合の剣先と針との出会いの関係を示す説明図である。
【図１１】 実施の形態における剣先と針との出会いの関係を示すタイミングチャートである。
【図１２】 実施の形態における制御系のブロック図である。
【図１３】 実施の形態における刺繍データを示す模式図である。
【図１４】 実施の形態における刺繍データを示す説明図である。
【図１５】 実施の形態における刺繍実行処理の概略手順を示すフローチャートである。
【図１６】 実施の形態における刺繍例を示す説明図である。
【図１７】 変形例における刺繍データを示す模式図である。
【図１８】 変形例における刺繍データを示す説明図である。
【図１９】 変形例における刺繍実行処理の概略手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１・・・刺繍ミシン、３・・・針棒、４・・・針、４ａ・・・えぐり、５・・・上軸、７・・・針板、７ａ・・・針孔、９・・・釜、１０・・・主軸モータ、１１，１２，２４，２５・・・軸受、２１・・・立軸、２３，２６，２７・・・傘歯車、３１・・・リンク天秤、３９・・・針棒クランクロッド、４１・・・針棒抱き、４３・・・針棒抱き△ｘ△ｙスライドシャフト、４５・・・針棒ガイド、４７・・・針棒ガイドスライドブロック、１００・・・針棒支持体、１０１・・・△ｘ方向スライド板支持ブロック、１０３・・・△ｘスライド板、１０４，１０５，１０６，１０７・・・△ｘスライドウェイ、１１１・・・△ｘスライドシャフト（ｘ方向スライド運動伝達シャフト）、１１３，１１７，１１８，１２９，１３１，１４３・・・軸受、１１５・・・第１の△ｙスライドシャフト、１１６・・・第２の△ｙスライドシャフト、１２１・・・針棒フレーム、１２３・・・△ｙスライドシャフト固定軸、１２５・・・第３の△ｙスライドシャフト、１２５ａ・・・ブロック部、１２７・・・△ｘスライド軸、１３３・・・△ｙ９０度方向変換ブロック、１３３ａ・・・長孔、１３５・・・ネジ、１４１・・・△ｙスライドシャフト（ｙ方向スライド運動伝達シャフト）、１５１・・・△ｘ針振り用二股ロッド、１５３・・・△ｙ針振り用二股ロッド、１５１ａ，１５３ａ・・・二股部、１５１ｂ，１５３ｂ・・・支点、１５５，１５７・・・連結ピン、１６１，１６５・・・ネジ歯車、１６３・・・針振りカム軸、１６７・・・△ｘ針振りカム、１６９・・・△ｙ針振りカム、１７３・・・近接センサ、１８５，１８７・・・針振りスライドブロック、１８９・・・△ｘ針振り量調節器、１９１・・・△ｙ針振り量調節器、１８９ａ，１９１ａ・・・ガイド溝、２０５・・・△ｘ針振り量制御用ＡＣサーボモータ、２０７・・・△ｙ針振り量制御用ＡＣサーボモータ、２０９，２１１・・・ＡＣサーボホーン、２１３・・・△ｘ針振りリンク、２１５・・・△ｙ針振りリンク、３００・・・針板・釜移動機構、３０１・・・第１の下軸、３０３・・・傘歯車、３０５・・・ネジ歯車、３０７・・・軸受、３１１・・・第２の下軸、３１３・・・ネジ歯車、３１５・・・平歯車、３１７，３１９・・・軸受、３２１・・・第３の下軸、３２３，３２５・・・平歯車、３３１・・・第４の下軸、３３３・・・平歯車、３４１・・・第５の下軸、３４３・・・平歯車、３４５，３４７・・・軸受、３６１・・・△ｘスライドユニット、３７１・・・下側ブロック、３７３，３７５・・・スライドユニット軸、３７７・・・内釜止め、３８１・・・溝付き部材、３８３・・・振り子軸、３８５・・・△ｘ運動対応振り子部材、３９７・・・下側連結リンク、４０５・・・垂直連結リンク、４０９・・・△ｘ運動伝達用連結ロッド、５００・・・釜の不等速回転機構、５０１・・・溝付き部材、５０３・・・振り子軸、５０５・・・△ｙ運動対応振り子部材、５１７・・・下側連結リンク、５１９，５２１・・・連結ピン、５２３・・・垂直連結リンク、５３１・・・△ｙ運動伝達用連結ロッド、５３１ａ・・・一端、６０１・・・マイクロコンピュータ、６０３・・・刺繍データ入力装置、６０５・・・刺繍枠駆動装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、刺繍ミシンに係り、特に、針棒をｘｙ方向に移動させつつ刺繍を実行することのできる刺繍ミシンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の刺繍ミシンでは、例えばサテンステッチで刺繍を実行しようとする場合、刺繍枠をジグザグに移動させることによって針落ち点を移動させながら刺繍を実行している。この刺繍枠の移動は、針が布から抜け出してから次に突き刺さるまでの間に実行しなければならない。このため、１つの縫い目の長さが大きくなると刺繍枠の移動に時間がかかり、その分だけ上軸の回転速度を低速に抑制しなければならず、生産性に問題があった。
【０００３】
この問題を解決するべく、特公平３−５２９９８号公報に提案された刺繍ミシンでは、針棒をスライド自在に支持する針棒支持体をミシン機枠に対してｘｙ方向揺動可能に支持し、２個のステッピングモータを用いて針棒支持体をｘｙ方向に揺動させることで、刺繍枠をジグザグ運動させなくてもサテンステッチを形成することのできる構成が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特公平３−５２９９８号公報に提案された刺繍ミシンでは、一針毎にステッピングモータを正逆回転させて針棒支持体を揺動させることになり、このステッピングモータの性能によって上軸の回転速度が制限されてしまうという問題がある。加えて、ステッピングモータの駆動タイミングと主軸モータの回転角度との関係を同期させる必要があり、これによっても主軸モータの回転速度をあまり大きくすることができないという問題がある。特に、１ステッチの縫い目を長くすればするほど、針棒の揺動に時間がかかり、十分な高速化が達成できないという問題が発生する。
【０００５】
また、上記特公平３−５２９９８号公報に提案された刺繍ミシンでは、針が斜めに被縫製物に突き刺さることになり、皮革等の様な厚くて硬い被縫製物に刺繍を行う場合に、針に曲げ応力が発生するという問題もある。
【０００６】
さらに、針が斜めに刺さることから、釜の剣先と針との出会いの位置を合わせ難くなるという問題もある。
【０００７】
この様に、従来の刺繍ミシンでは、針棒をｘｙ方向に移動させながら刺繍を行うことができる様になったものの、刺繍速度の高速化は未だ不十分であり、また、斜めに針を突き刺す方式となることから大きな振り幅の縫い目を形成する場合に種々の問題が生じる可能性があった。
【０００８】
そこで、本発明は、針棒をｘｙ方向に移動させながら刺繍を実行させる刺繍ミシンにおいて、より一層の刺繍速度の高速化を可能とし、皮革等の厚手の被縫製物に対しても無理なく刺繍を施すことができ、かつ、大きな振り幅の縫い目を形成する場合にあっても実用上の問題を生じない刺繍ミシンを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本発明の刺繍ミシンは、その基本的な構成として、上軸の回転に連動してｚ軸方向に上下動される針棒と、該針棒を前記ｚ軸方向上下動可能に支持したままで、前記ｚ軸に直交するｘｙ平面に沿って任意の方向に水平移動可能な様にミシン機枠に支持されている針棒支持体と、前記針棒がｚ軸方向の上下動を２回実行する間に、前記上軸の回転を駆動力として、前記針棒支持体を前記ｘｙ平面に沿って１回往復動させ得る針棒支持体往復動部材と、該針棒支持体往復動部材による前記針棒支持体の前記往復動に連動して、上糸と下糸との縫合が成立する様に、針板及び下糸用の釜と針との出会いの位置及びタイミングを調整する出会い調整機構とを備える（以下、「（１）の刺繍ミシン」という。）。
【００１０】
（１）の刺繍ミシンによれば、針棒支持体往復動部材によって針棒支持体をｘｙ平面に沿って任意の方向に水平移動させると共に、出会い調整機構によって針板及び釜と針との出会いの位置及びタイミングを調整して上糸と下糸との縫合が成立する様にしている。従って、針は常に垂直に被縫製物に突き刺さることになり、振り幅を大きくしても針に無理な力が加わらないし、剣先と針との出会いの位置及びタイミングを概ね一定に保つことができるので確実に縫い目を形成することができる。また、針棒支持体往復動部材は上軸の回転を駆動力として利用している。従って、針棒支持体をｘｙ平面に沿って高速に往復動させることができる。なお、上軸の駆動力を利用するに当たっては、一例として、ギヤや偏心カムなどを用いたメカニカルな機構により回転運動を往復運動に変換し、針棒支持体往復動部材による針棒支持体のｘ軸方向及びｙ軸方向の往復運動を行わせる様に構成することができる。
【００１１】
ここで、より具体的な刺繍ミシンは、上記（１）の刺繍ミシンにおいて、前記ｘ軸を上軸に沿う方向とするとき、前記針棒支持体が、ミシン機枠に対してｘ軸方向スライド可能に支持される第１のスライド部材と、該第１のスライド部材に対してｙ軸方向スライド可能に支持される第２のスライド部材とを有し、該第２のスライド部材に対して前記針棒をｚ軸方向上下動可能に支持させると共に、前記針棒支持体往復動部材が、前記上軸の回転によって駆動され、前記第１のスライド部材をｘ軸方向に往復動させるｘ方向往復動部材と、前記上軸の回転によって駆動され、前記第２のスライド部材をｙ軸方向に往復動させるｙ方向往復動部材とによって構成されていることを特徴とする（以下、「（２）の刺繍ミシンという。」）。
【００１２】
（２）の刺繍ミシンによれば、針棒支持体は、上述の様な第１，第２のスライド部材によって構成されている。そして、ｘ方向往復動部材によって第１のスライド部材をｘ軸方向にスライドさせることにより、針棒をｘ軸方向に往復動させながら被縫製物への刺繍を実行することができる。また、ｙ方向往復動部材によって第２のスライド部材をｙ軸方向にスライドさせることにより、針棒をｙ軸方向に往復動させながら被縫製物への刺繍を実行することができる。そして、ｘ方向往復動部材によって第１のスライド部材をｘ軸方向にスライドさせると共にｙ方向往復動部材によって第２のスライド部材をｙ軸方向にスライドさせることにより、針棒をｘ軸ｙ軸に対して斜め方向に往復動させながら被縫製物への刺繍を実行することができる。こうして、針棒支持体をｘｙ平面に沿って任意の方向に往復動させつつ刺繍を行うことができる。
【００１３】
また、より具体的には、（２）の刺繍ミシンにおいて、前記第２のスライド部材を、前記上軸の回転をｚ軸方向の運動に変換する針棒クランクロッドに対して、ｘ軸方向移動可能に係合支持される針棒抱き支持部材と、該針棒抱き支持部材に対して、前記針棒を固定した状態においてｙ軸方向移動可能に係合支持される針棒抱きと、該針棒抱きに固定された前記針棒をｚ軸方向移動可能に支持する針棒フレームとによって構成することを特徴とする（以下、「（３）の刺繍ミシン」という。）。
【００１４】
（３）の刺繍ミシンによれば、ｘ方向往復動部材によって第１のスライド部材をｘ軸方向に往復動させると、第２のスライド部材もｘ軸方向に往復動する。このとき、針棒抱き支持部材は針棒クランクロッドに対してｘ軸方向移動可能に係合支持されているので、針棒は、ｘ軸方向へ往復動しながらも上軸によるｚ軸方向の上下動を伝達される。また、ｙ方向往復動部材によって第２のスライド部材をｙ軸方向に往復動させると針棒もｙ軸方向に往復動する。このとき、針棒抱きは針棒抱き支持部材に対してｙ軸方向移動可能に係合支持されているので、やはり、針棒クランクロッドを介して、針棒にｚ軸方向の上下運動を行わせることができる。ここで、針棒抱き支持部材は、針棒がｘ軸方向に最大針振り幅だけ往復動されても針棒クランクロッドとの係合支持状態を維持し得る長さのシャフト部材と、このシャフト部材の先端部に設けられ、針棒がｙ軸方向に最大針振り幅だけ往復動されても針棒抱きとの係合支持状態を維持し得る様にｙ軸方向に伸びる係合支持部材とによって構成することができる。
【００１５】
また、より具体的には、（３）の刺繍ミシンにおいて、前記ｘ方向往復動部材を、それ自体のｘ軸方向の往復運動を前記第１のスライド部材に伝達することにより、該第１のスライド部材をｘ軸方向に往復動させる部材として構成し、前記針棒フレームに、ｘ軸方向に伸びる様に固定される支軸に対してスライド可能に取り付けられると共に、それ自体からｙ軸方向に伸びるシャフトによってｙ軸方向移動可能にミシン機枠に支持されるスライドブロックと、該スライドブロックに対して、ｘ軸及びｙ軸に対して斜めに形成された長孔を介して係合され、それ自体がｘ軸方向に移動するとき、前記スライドブロックをｙ軸方向に移動させる方向変換ブロックとを備えさせ、前記ｙ方向往復動部材を、それ自体のｘ軸方向の往復運動を前記方向変換ブロックに伝達することにより、前記第２のスライド部材をｙ軸方向に往復動させる部材として構成することを特徴とする（以下、「（４）の刺繍ミシン」という。）。
【００１６】
（４）の刺繍ミシンによれば、前記ｘ方向往復動部材及びｙ方向往復動部材は、それぞれ上軸の回転を駆動力としてｘ軸方向に往復運動をし得る部材として構成されている。そして、ｘ方向往復動部材がｘ軸方向に往復動することにより、第１のスライド部材がｘ軸方向の往復動を実行する。一方、ｙ方向往復動部材がｘ軸方向に往復動すると、このｘ軸方向の往復動が方向変換ブロックによってｙ軸方向の往復動に変換されてスライドブロックに伝達される。そして、このスライドブロックは、針棒フレームに設けられたｘ軸方向に伸びる支軸にスライド可能に取り付けられているので、この支軸を介して、針棒フレームにｙ軸方向の往復動を伝達する。この結果、針棒は針棒フレームにｚ軸方向上下動可能に支持された状態で、ｘ方向往復動部材及びｙ方向往復動部材の往復動に対応して、ｘｙ平面内を任意の方向に往復動することができる。
【００１７】
また、より具体的には、（４）の刺繍ミシンにおいて、前記ｘ方向往復動部材を、前記上軸の２回転に１回の割合で回転する第１の偏心カムと、該第１の偏心カムに一端を係合されると共に他端を前記第１のスライド部材に連結される第１の連結部材と、前記第１の偏心カムによる前記第１の連結部材の運動をガイドし、該第１の連結部材の運動方向を変化させて前記第１のスライド部材のｘ軸方向の運動量を調節することにより、前記針棒のｘ軸方向の針振り幅を調節するｘ方向針振り幅調節部材とによって構成し、前記ｙ方向往復動部材を、前記上軸の２回転に１回の割合で回転する第２の偏心カムと、該第２の偏心カムに一端を係合されると共に他端を前記方向変換ブロックに連結される第２の連結部材と、前記第２の偏心カムによる前記第２の連結部材の運動をガイドし、該第２の連結部材の運動方向を変化させて前記方向変換ブロックのｘ軸方向の運動量を調節することにより、前記針棒のｙ軸方向の針振り幅を調節するｙ方向針振り幅調節部材とによって構成することを特徴とする（以下、「（５）の刺繍ミシン」という。）。
【００１８】
（５）の刺繍ミシンによれば、ｘ方向針振り幅調節部材及びｙ方向針振り幅調節部材の角度を変化させることによって、上軸の回転力を駆動源として針棒フレームをｘｙ平面内で任意の方向に任意の振り幅にて往復動させることができる。従って、針棒をｘｙ平面内で任意の方向に振る速度は、上軸の回転速度によって規定されることとなり、針棒をｘｙ平面内で振ることによって上軸の回転速度を制約するといった問題が生じない。よって、刺繍速度の高速化を図ることができる。
【００１９】
また、より具体的には（５）の刺繍ミシンにおいて、前記ｘ方向針振り幅調節部材を、第１のＡＣサーボモータによって傾き角を変化させられることにより、該傾き角の変化に応じて前記第１の連結部材のガイド方向を変化させてｘ軸方向の針の振り幅を調節する部材として構成し、前記ｙ方向針振り幅調節部材を、第２のＡＣサーボモータによって傾き角を変化させられることにより、該傾き角の変化に応じて前記第２の連結部材のガイド方向を変化させてｙ軸方向の針の振り幅を調節する部材として構成することを特徴とする（以下、「（６）の刺繍ミシン」という。）。
【００２０】
この様にＡＣサーボモータによるｘ方向針振り幅調節部材及びｙ方向針振り幅調節部材の角度変更を行うという構成を採用することにより、針棒の振り幅及び針棒を振る方向を高速にて変更することができ、針棒の振り幅や針棒を振る方向を変化させながらの刺繍においても高速化が可能である。
【００２１】
また、より具体的には、（２）〜（６）の各刺繍ミシンにおいて、前記出会い調整機構を、前記ｘ方向往復動部材と連係され、該ｘ方向往復動部材による前記針棒支持体の往復動に同期して針板及び下糸用の釜をｘ軸方向に往復動させる針板・釜移動機構と、前記ｙ方向往復動部材と連係され、該ｙ方向往復動部材による前記針棒支持体の往復動に同期して前記釜の回転角度を強制的に変化させることにより、上下の糸の縫合が成立する様に、該釜の剣先を針のえぐりの範囲内で該針と出会わせる様に、該剣先と該針との出会いのタイミングを調整する釜の不等速回転機構と、前記針板に形成され、前記ｙ軸方向に伸びる長孔からなる針孔とによって構成することができる（以下、「（７）の刺繍ミシン」という。）。
【００２２】
（７）の刺繍ミシンによれば、ｘ方向往復動部材によって針棒をｘ軸方向に所定の振り幅で往復動するとき、針板・釜移動機構が、このｘ方向往復動部材によるｘ軸方向の針棒の往復動に同期して針板及び下糸用の釜をｘ軸方向に往復動させる。また、ｙ方向往復動部材によって針棒をｙ軸方向に所定の振り幅で往復動するとき、釜の不等速回転機構が、このｙ方向往復動部材によるｙ軸方向の針棒の往復動に同期して釜の回転角度を強制的に変化させることにより、上下の糸の縫合が成立する様に、釜の剣先を針のえぐりの範囲内で針と出会わせる様に、剣先と針との出会いのタイミングを調整する。そして、針板には、ｙ軸方向に伸びる長孔からなる針孔が形成されている。従って、針棒はｘｙ平面内を任意の方向に任意の振り幅で水平に往復動されても、この具体的な出会い調整機構によって、針板及び釜と針との出会いの位置及びタイミングが適切に調整され、上糸と下糸との縫合が確実に行われ、被縫製物に対して刺繍による縫い目が形成される。
【００２３】
また、より具体的には、（７）の刺繍ミシンにおいて、前記上軸の回転を伝達されると共に第１のネジ歯車を有する第１の下軸と、該第１のネジ歯車に係合する第２のネジ歯車を有すると共に、ミシン機枠に対してｘ軸方向移動可能に支持された第２の下軸と、該第２の下軸に取り付けられる第１の平歯車と係合する第２の平歯車を有する第３の下軸と、該第３の下軸に取り付けられる第３の平歯車と係合する第４の平歯車を有する第４の下軸と、前記第４の平歯車に係合する第５の平歯車を有すると共に、ミシン機枠に対してｘ軸方向移動可能で、下糸用の釜を先端に固定されると共に前記針板とｘ軸方向に一体的に移動可能に係合された第５の下軸とを備え、前記針板・釜移動機構を、リンク機構を介して前記ｘ方向往復動部材と連係され、前記第４，第５の平歯車の係合状態を保ったままで、前記針棒支持体のｘ軸方向移動に対して前記第５の下軸を同じ量だけ同じ方向に移動させる手段として構成し、前記釜の不等速回転機構を、リンク機構を介して前記ｙ方向往復動部材と連係され、前記第１，第２のネジ歯車及び前記第１，第２の平歯車の係合状態を保ったままで、前記針棒支持体のｙ軸方向の移動量に応じて前記第２の下軸をｘ軸方向に移動させる手段として構成することを特徴とする（以下、「（８）の刺繍ミシン」という。）。
【００２４】
（８）の刺繍ミシンによれば、ｘ方向往復動部材によって針棒をｘ軸方向に振るときは、このｘ方向往復動部材とリンク機構を介して連係されている針板・釜移動機構が、第４，第５の平歯車の係合状態を保ったままで、針棒支持体のｘ軸方向移動に対して第５の下軸を同じ量だけ同じ方向に移動させることによって、針のｘ軸方向に移動と針板及び釜のｘ軸方向に移動とを同期させることができる。また、ｙ方向往復動部材によって針棒をｙ軸方向に振るときは、このｙ方向往復動部材とリンク機構を介して連係されている釜の不等速回転機構が、第１，第２のネジ歯車及び第１，第２の平歯車の係合状態を保ったままで、針棒支持体のｙ軸方向の移動量に応じて第２の下軸をｘ軸方向に移動させることにより、第１，第２のネジ歯車の噛み合い位置を強制的に進めたり遅らせたりすることで釜の回転角度を変化させ、針と剣先の出会いのタイミングを適切に調整することが可能になる。
【００２５】
なお、本発明の目的を達成し得る刺繍ミシンのより具体的なものとしては、主軸モータによって回転される上軸と、該上軸の先端に取り付けられ、該上軸の回転をｚ軸方向の上下運動に変換する針棒クランクロッドと、該針棒クランクロッドに対して、上軸に沿うｘ軸方向に移動可能に係合支持される針棒抱き支持部材と、該針棒抱き支持部材に対して、前記針棒を固定した状態においてｙ軸方向移動可能に係合支持される針棒抱きと、該針棒抱きに固定される前記針棒をｚ軸方向に上下動可能に支持する針棒フレームと、該針棒フレームをｙ軸方向移動可能に支持すると共に、自らはミシン機枠に対してｘ軸方向移動可能に支持される第１のスライド部材と、前記針棒フレームにｘ軸方向に伸びる様に固定される支軸に対してスライド可能に取り付けられると共に、それ自体からｙ軸方向に伸びるシャフトによってｙ軸方向移動可能にミシン機枠に支持されたスライドブロックと、該スライドブロックに対して、ｘ軸及びｙ軸に対して斜めに形成された長孔を介して係合され、それ自体がｘ軸方向に移動するとき、前記スライドブロックをｙ軸方向に移動させる方向変換ブロックと、前記上軸に固定された第１のネジ歯車と、該第１のネジ歯車に係合する第２のネジ歯車を有し、前記上軸の２回転に１回転の割合で回転する様に前記上軸に直交して配置されるカム軸と、該カム軸に取り付けられる第１の偏心カムと、該第１の偏心カムに係合する二股部を一端に有し、他端に前記第１のスライド部材に連結される第１の運動伝達シャフトを有する第１の二股ロッドと、前記第１の偏心カムによる前記第１の二股ロッドの運動をガイドし、該第１の二股ロッドの運動方向を変化させることにより、前記第１の運動伝達シャフトにより伝達される前記第１のスライド部材のｘ軸方向の運動量を調節することにより、前記針棒のｘ軸方向の針振り幅を調節するｘ方向針振り幅調節部材と、該ｘ軸方向針振り量調節部材の傾き角度を変化させる第１のＡＣサーボモータと、前記カム軸に取り付けられる第２の偏心カムと、該第２の偏心カムに係合する二股部を一端に有し、他端に前記方向変換ブロックに連結される第２の運動伝達シャフトを有する第２の二股ロッドと、前記第２の偏心カムによる前記第２の二股ロッドの運動をガイドし、該第２の二股ロッドの運動方向を変化させることにより、前記第２の運動伝達シャフトによる前記方向変換ブロックのｘ軸方向の運動量を調節することにより、前記針棒のｙ軸方向の針振り幅を調節するｙ方向針振り幅調節部材と、該ｙ方向針振り幅調節部材の傾き角度を変化させる第２のＡＣサーボモータと、前記上軸の回転を伝達されると共に第３のネジ歯車を有する第１の下軸と、該第３のネジ歯車に係合する第４のネジ歯車を有すると共に、ミシン機枠に対してｘ軸方向移動可能に支持された第２の下軸と、該第２の下軸に取り付けられる第１の平歯車と係合する第２の平歯車を有する第３の下軸と、該第３の下軸に取り付けられる第３の平歯車と係合する第４の平歯車を有する第４の下軸と、前記第４の平歯車に係合する第５の平歯車を有すると共に、ミシン機枠に対してｘ軸方向移動可能で、下糸用の釜を先端に固定されると共に針板とｘ軸方向に一体的に移動可能に係合された第５の下軸とを備え、前記第１の二股ロッドとリンク機構を介して連係され、前記第４，第５の平歯車の係合状態を保ったままで、前記針棒支持体のｘ軸方向移動に対して前記第５の下軸を同じ量だけ同じ方向に移動させる針板・釜移動機構と、前記第２の二股ロッドとリンク機構を介して連係され、前記第３，第４のネジ歯車及び前記第１，第２の平歯車の係合状態を保ったままで、前記針棒支持体のｙ軸方向の移動量に応じて前記第２の下軸をｘ軸方向に移動させる釜の不等速回転機構と、前記針板に形成され、ｙ軸方向に伸びる長孔からなる針孔とを備えている刺繍ミシンあげることができる（以下、「（９）の刺繍ミシン」という。）。
【００２６】
（９）の刺繍ミシンによれば、第１，第２のＡＣサーボモータによってｘ方向針振り幅調節部材及びｙ方向針振り幅調節部材の傾きを変化させることによって、第１，第２の二股ロッドのｘ軸方向の運動量を調節し、これによって針棒フレームのｘｙ方向の移動量を制御することができる。そして、上軸に取り付けられた第１のネジ歯車の回転が第２のネジ歯車へと伝達されてカム軸を回転させ、このカム軸に取り付けられた第１，第２の偏心カムを介して、上軸の２回転に１回の割合で、これらの二股ロッドが共にｘ軸方向に往復運動を行うので、針棒
フレームをｘ軸方向及びｙ軸方向に移動させる速度は上軸の回転速度によって定まり、高速にて針棒をｘｙ平面内で任意の方向に任意の振り幅にて振ることができる。また、針棒支持体のｘｙ方向への移動開始タイミングは、第１，第２の偏心カムの形状によって上軸の回転角度に対して一定の条件を定めることができる。そして、下軸側を上述の様に構成することで、針棒のｘ軸方向移動に同期させて針板及び釜をｘ軸方向に移動させることができ、しかも針孔をｙ方向に伸びる長孔としているので、針棒をｘｙ方向に移動させても的確に針孔に針を突き刺すことができる。加えて、針棒のｙ軸方向移動に同期させて釜の回転角度を強制的に進ませたり遅らせたりすることができるので、針と剣先の出会いのタイミングを、針棒が下死点から一定高さの位置まで上昇するタイミングに合わせるなど、剣先と針との出会いのタイミングを適切に調整することができる。よって、針をｘ軸方向及びｙ軸方向に大きく振っても確実に縫い目を形成することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつさらに詳細に説明する。
図１は、刺繍ミシン１の駆動機構全体の斜視図を示す。
この刺繍ミシン１は、その大きな特徴として、針棒３をｘ軸方向（上軸５の軸方向）及びｙ軸方向（上軸５に直交する方向）に移動させ得る様にミシン機枠（図示略）に対して水平移動可能に取り付けられる針棒支持体１００と、この針棒支持体１００のｘ軸方向への移動と同期して針板７及び釜９をｘ軸方向に移動可能とする針板・釜移動機構３００と、針棒支持体１００のｙ軸方向の移動に対応して釜９の回転速度を変化させる釜の不等速回転機構５００とを備えている。なお、この針棒支持体１００、針板・釜移動機構３００及び釜の不等速回転機構５００については、後でその詳細な構造等を述べるとして、まず、刺繍ミシン１の駆動機構について説明する。
【００２８】
この刺繍ミシン１は、通常の刺繍ミシンと同様に、主軸モータ１０によって上軸５を駆動することにより縫製動作を実行する構造となっている。上軸５は、図１の全体斜視図、図２の上軸部分の分解斜視図及び図３の上軸部分の拡大斜視図に示す様に、その両端を軸受１１，１２によってミシン機枠（図示略）に対して水平に支持されている。この主軸モータ１０の回転力は、ギヤ１３、タイミングベルト１４及びタイミングプーリ１５を介して上軸５に伝達される様になっている。また、上軸５の後端には、フレキシブルカップリング１７を介してエンコーダ１９が取り付けられている。さらに、上軸５には、立軸２１に対して回転を伝達するための傘歯車２３が固定されている。この立軸２１は、軸受２４，２５によってミシン機枠（図示略）に対して垂直に支持されると共に、上端及び下端に傘歯車２６，２７を備えている。
【００２９】
また、上軸５の前端には、リンク天秤３１を回動運動させるための天秤クランク３３が固定されている。このリンク天秤３１は、天秤支え軸３５によってミシン機枠（図示略）に支持されると共に、天秤クランク３３に対して偏心して取り付けられる針棒クランク３７を介して天秤クランク３３に偏心した状態で取り付けられている。
【００３０】
また、針棒クランク３７には、針棒クランクロッド３９の上端が取り付けられている。この針棒クランクロッド３９の下端には、図４の針棒支持体部分に関する分解斜視図に示す様に、針棒抱き４１が、この針棒抱きをｘ軸方向に水平移動させると共にｙ軸方向へも移動可能に支持する針棒抱き△ｘ△ｙスライドシャフト４３及びこの針棒抱き△ｘ△ｙスライドシャフト４３をｚ軸方向に垂直移動可能に支持する針棒ガイド４５を介して取り付けられている。
【００３１】
針棒ガイド４５は、針棒クランクロッド３９の下端の孔３９ａに挿入される円筒部４５ａと、この針棒ガイド４５の垂直方向への移動をガイドする針棒ガイドスライドブロック４７のガイド溝４７ａにスライド可能にはめ込まれる基部４５ｂとを有している。ここで、針棒ガイドスライドブロック４７は、ミシン機枠（図示略）に対して固定されるものであり、針棒ガイド４５を取り付ける際の押さえ用の針棒ガイドスライドブロック調整板４９によってもう一つのガイド溝を形成する様に構成されている。
【００３２】
針棒抱き△ｘ△ｙスライドシャフト４３は、針棒ガイド４５の円筒部４５ａにｘ軸方向移動可能に挿入されるシャフト４３ａと、針棒抱き４１をｙ軸方向移動可能に挿入する円筒部４３ｂとを備えている。そして、円筒部４３ｂの上下面には、針棒３をｙ軸方向に移動させるための長孔４３ｃ，４３ｄが形成されている。また、針棒抱き４１は円柱状の部材によって構成されており、針棒３を挿入するための貫通孔４１ａを有している。そして、針棒抱き４１は、針棒抱き△ｘ△ｙスライドシャフト４３の円筒部４３ｂに対してｙ軸方向移動可能に挿入される。なお、針棒抱き４１の貫通孔４１ａには、図示の様に、針棒抱き△ｘ△ｙスライドシャフト４３の長孔４３ｃ，４３ｄを通して針棒３が挿入され、固定される。
【００３３】
次に、針棒支持体１００について説明する。この針棒支持体１００は、図４の分解斜視図、図５，図６の拡大斜視図に示す様に、ミシン機枠（図示略）に固定される△ｘ方向スライド板支持ブロック１０１と、この△ｘ方向スライド板支持ブロック１０１に対してｘ軸方向への移動をガイドされる△ｘスライド板１０３とを備えている。
【００３４】
この△ｘスライド板１０３のスライド運動をガイドするための構造として、△ｘ方向スライド板支持ブロック１０１の上下の張り出し部１０１ａ，１０１ｂには、△ｘスライドウェイ１０４，１０５が固定されている。一方、△ｘスライド板１０３側には、これら△ｘスライドウェイ１０４，１０５の間にスライド可能にはめ込まれる様に同様の構成からなる△ｘスライドウェイ１０６，１０７が固定されている。
【００３５】
また、△ｘスライド板１０３の後端中央部分には、当該△ｘスライド板１０３にｘ軸方向へのスライド運動を伝達するための△ｘスライドシャフト（以下「ｘ方向スライド運動伝達シャフト」と呼ぶ。）１１１が、軸受１１３で水平に支持された状態にて固定されている。なお、軸受１１３は、ミシン機枠（図示略）に固定される。
【００３６】
さらに、△ｘスライド板１０３には、ｙ方向に伸びる第１，第２の△ｙスライドシャフト１１５，１１６を支持するための軸受１１７，１１８が固定されている。そして、△ｘスライド板支持ブロック１０１には、これら軸受１１７，１１８のボス部１１７ａ，１１８ａをｘ方向に移動可能に挿入支持するための長孔１０１ｃ，１０１ｄが形成されている。
【００３７】
一方、針棒３は、針棒フレーム１２１によってｚ軸方向に上下動可能に支持されている。そして、針棒３と平行に針棒フレーム１２１に取り付けられる△ｙスライドシャフト固定軸１２３によって、前述の第１，第２の△ｙスライドシャフト１１５，１１６が針棒フレーム１２１に固定されている。
【００３８】
また、針棒フレーム１２１には、前述の第１，第２の△ｙスライドシャフト１１５，１１６と反対側に伸びる第３の△ｙスライドシャフト１２５が、△ｘスライド軸１２７をｘ方向へスライド可能に支持する状態となる様に取り付けられる。なお、符号１２９は、第３の△ｙスライドシャフト１２５のブロック部１２５ａに固定される軸受であって、△ｘスライド軸１２７が、第３の△ｙスライドシャフト１２５に対してスムーズにｘ方向にスライドできる様にこの△ｘスライド軸１２７を支持するためのものである。また、符号１３１は、第３の△ｙスライドシャフト１２５をｙ方向移動可能に支持するための軸受であり、これは、ミシン機枠（図示略）に固定されている。
【００３９】
この第３の△ｙスライドシャフト１２５のブロック部１２５ａには、ｘ軸及びｙ軸に対して４５度傾いて形成された長孔１３３ａを有する△ｙ９０度方向変換ブロック１３３が、ネジ１３５を介して取り付けられる。この△ｙ９０度方向変換ブロック１３３の長孔１３３ａは、後述する様に、それ自身のｘ方向への運動をｙ方向の運動に９０度方向変換して上述の第３の△ｙスライドシャフト１２５のブロック部１２５ａに伝達させるためのものである。このため、上述のネジ１３５は、長孔１３３ａ内を自由に移動できる様な状態に締め付け固定されている。この△ｙ９０度方向変換ブロック１３３には、ｘ方向へのスライド運動を伝達するための△ｙスライドシャフト（以下、「ｙ方向スライド運動伝達シャフト」とよぶ。）１４１が、軸受１４３で水平に支持された状態にて固定されている。この軸受１４３もミシン機枠（図示略）に固定されている。
【００４０】
ここで、針棒支持体１００における針棒フレーム１２１のｘ方向への移動原理について説明する。
【００４１】
ｘ方向スライド運動伝達シャフト１１１がｘ方向に±△ｘだけ運動すると、△ｘスライド板１０３がｘ方向に±△ｘだけ移動する。これに伴い、この△ｘスライド板１０３に軸受１１７，１１８を介して取り付けられている第１，第２の△ｙスライドシャフト１１５，１１６もｘ方向へ±△ｘだけ移動することになる。この結果、この第１，第２の△ｙスライドシャフト１１５，１１６のｘ方向への±△ｘの運動が△ｙスライドシャフト固定軸１２３に伝わり、針棒フレーム１２１がｘ方向に±△ｘだけ移動することになる。これに伴い、針棒３は、針棒抱き４１及び針棒抱き△ｘ△ｙスライドシャフト４３と共にｘ方向に±△ｘだけ移動される。なお、このとき、針棒抱き△ｘ△ｙスライドシャフト４３のシャフト４３ａは、針棒フレーム１２１が図示の座標系における−ｘ方向に最大量（−△ｘmax ）だけ移動されたときに針棒ガイド４５の円筒部４５ａから抜け出さない長さになっている。逆に、針棒フレーム１２１が＋ｘ方向に最大量（＋△ｘmax ）だけ移動されたときにその移動を妨げない様に、針棒３と針棒クランクロッド３９との間隔が確保されている。
【００４２】
次に、針棒支持体１００における針棒フレーム１２１のｙ方向への移動原理について説明する。
【００４３】
ｙ方向スライド運動伝達シャフト１４１がｘ方向に±△ｘだけ運動すると、△ｙ９０度方向変換ブロック１３３がｘ方向に±△ｘだけ移動し、斜め４５度の長孔１３３ａに沿ってネジ１３５がｙ方向に±△ｙだけ移動されることになる。この結果、第３の△ｙスライドシャフト１２５がｙ方向に移動し、この運動が△ｘスライド軸１２７を介して針棒フレーム１２１に伝達される。従って、針棒３は、針棒フレーム１２１と共にｙ方向に±△ｙだけ移動することになる。このとき、針棒抱き４１は、針棒抱き△ｘ△ｙスライドシャフト４３の円筒部４３ｂ内をｙ方向に移動する。なお、第１，第２の△ｙスライドシャフト１１５，１１６は、針棒フレーム１２１が−ｙ方向に最大量（−△ｙmax ）だけ移動したときに軸受１１７，１１８から抜け出さない長さとなっている。逆に、針棒フレーム１２１が＋ｙ方向に最大量（＋△ｙmax ）だけ移動したときにこれを妨げない様に、△ｘスライド板１０３と針棒フレーム１２１とのｙ方向の間隔が定められている。
【００４４】
なお、ここで、針棒フレーム１２１は、図示の座標系において、ｙ方向スライド運動伝達シャフト１４１が＋ｘ方向に＋△ｘだけ移動するときには＋ｙ方向に同じ量（＋△ｙ＝＋△ｘ）だけ移動し、逆にｙ方向スライド運動伝達シャフト１４１が−ｘ方向に−△ｘだけ移動するときには−ｙ方向に同じ量（−△ｙ＝−△ｘ）だけ移動することになる。ｘ方向スライド運動伝達シャフト１１１とｙ方向スライド運動伝達シャフト１４１が共に移動する場合も同様であって、その場合は、ｘ方向及びｙ方向の合成ベクトルの方向に針棒フレーム１２１が斜めに移動されることになる。
【００４５】
次に、ｘ方向スライド運動伝達シャフト１１１及びｙ方向スライド運動伝達シャフト１４１に対してスライド運動を行わせるための機構について説明する。
【００４６】
ｘ方向スライド運動伝達シャフト１１１及びｙ方向スライド運動伝達シャフト１１４は、図２の分解斜視図に示した様に、上軸５の左右に配置される△ｘ針振り用二股ロッド１５１及び△ｙ針振り用二股ロッド１５３の一端に、０点調整機能付きの連結ピン１５５，１５７で回転自在に固定されている。そして、上軸５には、これら二股ロッド１５１，１５３に対して揺動運動を行わせるための動力伝達用としてネジ歯車１６１が固定されている。また、上軸５の下方には、上軸５と直交する方向に伸びる針振りカム軸１６３が設けられている。そして、上述のネジ歯車１６１は、この針振りカム軸１６３に固定されたネジ歯車１６５に噛み合わされている。なお、これらネジ歯車１６１とネジ歯車１６５のギヤ比は、上軸５が２回転する間に針振りカム軸１６３が１回転する関係とされている。
【００４７】
各二股ロッド１５１，１５３の二股部１５１ａ，１５３ａは、この針振りカム軸１６３に偏心して固定された三角形状の△ｘ針振りカム１６７及び△ｙ針振りカム１６９に係合されている。なお、針振りカム軸１６３の一端には、カム位置検出用としての半円板部材１７１及び近接センサ１７３が取り付けられる。また、符号１７５は、針振りカム軸セットカラーである。
【００４８】
また、各二股ロッド１５１，１５３に△ｘ方向及び△ｙ方向の針振り運動を行わせるため、各二股ロッド１５１，１５３の二股部１５１ａ，１５３ａの分岐点の近傍には、支え軸１７７，１７９及びナット１８１，１８３を介してそれぞれ針振りスライドブロック１８５，１８７が取り付けられる。この針振りスライドブロック１８５，１８７は、図示の様に、△ｘ振り幅調節器１８９及び△ｙ振り幅調節器１９１に対してガイド板１９３〜１９６で押さえられる様にして取り付けられる。各二股ロッド１５１，１５３は、各針振りカム１６７，１６９の回転に合わせて、これらそれぞれの振り幅調節器１８９，１９１のガイド溝１８９ａ，１９１ａに沿って上下方向にスライドすることになる。なお、各振り幅調節器１８９，１９１は、その裏面に設けられる円筒軸１８９ｂ，１９１ｂに表側から挿入される支え軸１９７，１９９を回動中心として角度変更可能に構成されている。この支え軸１９７，１９９は、中心線調節部材２０１，２０３を介して、ミシン機枠（図示略）に対する取付位置を調節できる様に構成されている。
【００４９】
また、これらの振り幅調節器１８９，１９１の上端部分には、△ｘ振り幅制御用ＡＣサーボモータ２０５及び△ｙ振り幅制御用ＡＣサーボモータ２０７の回転軸に固定されるＡＣサーボホーン２０９，２１１との間を連結する△ｘ針振りリンク２１３及び△ｙ針振りリンク２１５が固定されている。
【００５０】
これら△ｘ振り幅制御用及び△ｙ振り幅制御用の各ＡＣサーボモータ２０５，２０７を駆動制御して、ＡＣサーボホーン２０９，２１１を所定角度回動させ、これら各ＡＣサーボホーン２０９，２１１に連結されている△ｘ及び△ｙの各針振りリンク２１３，２１５を介して△ｘ振り幅調節器１８９及び△ｙ振り幅調節器１９１の角度を変化させることにより、△ｘ針振り用二股ロッド１５１及び△ｙ針振り用二股ロッド１５３の各支点１５１ｂ，１５３ｂ（ｘ方向スライド運動伝達シャフト１１１及びｙ方向スライド運動伝達シャフト１４１が取り付けられる部分）のｘ軸方向移動量が変化させられる。この原理について図７を用いて説明する。
【００５１】
図７（Ａ）に示す様に、各振り幅調節器１８９，１９１のガイド溝１８９ａ，１９１ａが垂直方向（ｚ軸方向）に向いているときは、各針振りカム１６７，１６９の回転に伴って、各二股ロッド１５１，１５３がｚ軸方向に上下動する。このため、実際には、図の左端の各支点１５１ｂ，１５３ｂは図の左右方向に微動する。この微動量は、図のＬ２の長さを大きくすることによって限りなく０に近付けることができる。また、Ｌ２／Ｌ１を可能な限り１に近付けることによっても同様に、各支点１５１ｂ，１５３ｂの微動量を限りなく０に近付けることができる。本実施の形態では、図７（Ａ）の状態における各支点１５１ｂ，１５３ｂの微動量を限りなく０に近付けることとし、この状態を振り幅＝０の状態とみなすこととする。
【００５２】
次に、△ｘ方向振り幅制御用ＡＣサーボモータ２０５及び△ｙ振り幅制御用ＡＣサーボモータ２０７を駆動して△ｘ，△ｙそれぞれの振り幅調節器１８９，１９１を図７（Ｂ），（Ｃ）に示す様に、角度θだけ傾かせたとする。この場合、各二股ロッド１５１，１５３は図示の様に、ｘ方向スライド運動伝達シャフト１１１及びｙ方向スライド運動伝達シャフト１４１と連結される各支点１５１ｂ，１５３ｂを左右に大きく移動させる運動を行う。これにより、ｘ方向スライド運動伝達シャフト１１１及びｙ方向スライド運動伝達シャフト１４１がスライド運動を行い、各振り幅調節器１８９，１９１の傾き角度θに対応する所定の振り幅をもって、針棒フレーム１２１をｘ、ｙ方向に±△ｘ，±△ｙだけ水平移動させる状態が実現されることになる。
【００５３】
ここで、図７（Ａ）の状態を針振り幅＝０（△ｘ＝△ｙ＝０）と定義すると、二股ロッド１５１，１５３のｚ軸方向の上下動作の量Ｄ＝（ｈ２−ｈ１）Ｌ２／Ｌ１となる。従って、図７（Ｂ），（Ｃ）における左端の支点１５１ｂ，１５３ｂの動作量は、下記式の様になる。
【００５４】
【数１】
△ｘ＝△ｙ＝ｔａｎθ（ｈ２−ｈ１）Ｌ２／Ｌ１
【００５５】
なお、半円板１７１及び近接センサ１７３は、上軸５が奇数回目の回転を行おうとしているのか偶数回目の回転を行おうとしているのかを判別するために設けられている。刺繍のデザインとの関係から、上軸５が奇数回目の回転を行おうとする場合と偶数回目の回転を行おうとする場合とで、△ｘ振り幅調節器１８９及び△ｙ振り幅調節器１９１を図７（Ａ）の＋θ側に傾かせるか−θ側に傾かせるかを変更する必要があるからである。
【００５６】
以上の様にして、近接センサ１７３の検出信号を参照しつつ、刺繍のデザイン上決定されるステッチ幅に応じて△ｘ振り幅制御用ＡＣサーボモータ２０５及び△ｙ振り幅制御用ＡＣサーボモータ２０７を＋θ側又は−θ側に振り幅調節器１８９，１９１を傾かせる様に駆動する。この結果、針棒フレーム１２１をｘ、ｙ方向に傾き角に応じた振り幅±△ｘ，±△ｙだけ水平移動させつつ針棒３がｚ軸方向に上下動され、所望のステッチ幅で縫い目が形成されることになる。
【００５７】
次に、針板・釜移動機構３００について説明する。
まず最初に、図８の下軸側についての分解斜視図及び図９の下軸側についての拡大斜視図を中心に、立軸２１から釜９への回転力の伝達機構を構成する部品等について説明する。
【００５８】
立軸２１の下端の傘歯車２７には、図３に示した様に、第１の下軸３０１の端部に取り付けられる傘歯車３０３が噛み合っている。この第１の下軸３０１は、傘歯車３０３の反対側にネジ歯車３０５を固定されている。そして、ミシン機枠（図示略）に対しては軸受３０７にて水平に支持されている。
【００５９】
この第１の下軸３０１の正面側には、第２の下軸３１１が平行に配置されている。この第２の下軸３１１の中程には、第１の下軸３０１のネジ歯車３０５と噛み合わされるネジ歯車３１３が取り付けられている。ここで、ネジ歯車３０５として、ネジ歯車３１３よりも軸方向長さが長いものを採用している。これは、後述の様に、第２の下軸３１１をｘ方向に移動させたときに、二つのネジ歯車３０５，３１３の噛み合いが外れない様にするためである。また、第２の下軸３１１の先端には、平歯車３１５が固定されている。なお、第２の下軸３１１は、ミシン機枠（図示略）に対して、２個の軸受３１７，３１９によって回転及び軸方向スライドが自在となる様に支持されている。
【００６０】
また、この第２の下軸３１１の下方には、さらに第３の下軸３２１が配置されている。この第３の下軸３２１は、その両端に平歯車３２３，３２５を固定されている。後端側に固定される平歯車３２３は、第２の下軸３１１の平歯車３１５と噛み合わされている。ここで、第３の下軸３２１の後端側の平歯車３２３は、第２の下軸３１１に固定された平歯車３１５よりも軸方向長さが長いものを採用している。これも、後述の様に、第２の下軸３１１をｘ方向に移動させたときに、二つの平歯車３２３，３１５の噛み合いが外れない様にするためである。なお、符号３２７は、セットカラーである。
【００６１】
さらに、この第３の下軸３２１の上方には、第４の下軸３３１が配置されている。この第４の下軸３３１には、第３の下軸３２１の前端側の平歯車３２５と噛み合わされる平歯車３３３が固定されている。なお、符号３３５はセットカラー、符号３３７はスペーサーである。
【００６２】
そして、この第４の下軸３３１の奥に、第５の下軸３４１が配置されている。この第５の下軸３４１は、第４の下軸３３１の平歯車３３３に噛み合わされる平歯車３４３を備えている。ここで、第４の下軸３３１に固定される平歯車３３３は、この第５の下軸に固定された平歯車３４３よりも軸方向長さが長いものを採用している。これは、後述の様に、第５の下軸３１１をｘ方向に移動させたときに、二つの平歯車３３１，３４３の噛み合いが外れない様にするためである。また、この第５の下軸３４１は、ミシン機枠（図示略）に対して軸方向スライド可能な様に軸受３４５，３４７で支持されると共に、前端に釜９が取り付けられている。
【００６３】
上軸５の回転力は、傘歯車２３，２６によって立軸２１へと伝達され、傘歯車２７，３０３によって第１の下軸３０１を回転させる。そして、第１の下軸３０１の回転が、ネジ歯車３０５，３１３を介して第２の下軸３１１へと伝達される。さらに、この第２の下軸３１１の回転は、平歯車３１５，３２３を介して第３の下軸３２１へと伝達される。そして、第３の下軸３２１の回転が、平歯車３２５，３３３を介して第４の下軸３３１に伝達され、さらに、平歯車３３３，３４３を介して第５の下軸３４１へと伝達される。こうして、上軸５の回転力が釜９へと伝達される。
【００６４】
次に、針板７及び釜９をｘ軸方向に移動させるための機構について説明する。この機構を実現するため、まず、第５の下軸３４１には釜９の直後の位置に２枚の円板３４９，３５１が設けられている。この２枚の円板３４９，３５１の隙間には、針板７を固定した△ｘスライドユニット３６１の足部３６３，３６５に固着されるローラ部材３６７，３６９が挿入される様になっている。また、△ｘスライドユニット３６１の足部３６３，３６５には、この円板３４９，３５１を取り囲む様に下側ブロック３７１が固定される。そして、△ｘスライドユニット３６１及び下側ブロック３７１には、それぞれ、ｘ軸方向のスライドが可能な様にスライドユニット軸３７３，３７５が挿通されている。これらスライドユニット軸３７３，３７５は、ミシン機枠（図示略）に対して水平に固定されている。なお、符号３７７は内釜止めである。
【００６５】
そして、既に述べた様に、第５の下軸３４１はｘ軸方向へのスライドが可能な様にミシン機枠（図示略）に固定されており、その後端には、溝付き部材３８１が固定されている。この溝付き部材３８１には、振り子軸３８３を中心として、針棒フレーム１２１の△ｘ方向への往復動と連動して揺動される△ｘ運動対応振り子部材３８５の上方腕３８７，３８９に固定されるローラ部材３９１，３９３がはめ込まれる様になっている。
【００６６】
この△ｘ運動対応振り子部材３８５の下端部３９５には、ｘ方向の振り幅△ｘに対応した運動を伝達するための下側連結リンク３９７の一端３９７ａが連結ピン４０１を介して連結されている。そして、この下側連結リンク３９７の他端３９７ｂが、連結ピン４０３を介して垂直方向に伸びる垂直連結リンク４０５の下端４０５ａに連結されている。
【００６７】
この垂直連結リンク４０５は、図８，図９に示した様に、その中程の支え孔４０５ｂを中心に回動可能な様に、支え軸４０７を介してミシン機枠（図示略）に支持されている。そして、図２の分解斜視図から理解できる様に、この垂直連結リンク４０５の上端４０５ｃには、△ｘ針振り用二股ロッド１５１に対して一端４０９ａを連結され、針棒フレーム１２１の△ｘ方向の運動に同期して△ｘ方向の運動を垂直連結リンク４０５に伝達するための△ｘ運動伝達用連結ロッド４０９の他端４０９ｂが連結ピン４１１を用いて連結されている。
【００６８】
以上の構成により、△ｘ針振り用二股ロッド１５１においてその支点１５１ｂがｘ軸方向に±△ｘだけ移動すると、△ｘ運動伝達用連結ロッド４０９が同方向に±△ｘだけ移動する。この結果、垂直連結リンク４０５は、△ｘ運動伝達用連結ロッド４０９の移動に伴って、その下端４０５ａを△ｘ針振り用二股ロッド１５１の移動方向とは反対方向に移動させる様に回動される。すると、今度は、下側連結リンク３９７がこの垂直連結リンク４０５の下端４０５ａの移動方向に移動することになる。この結果、△ｘ運動対応振り子部材３８５は、その上方腕３８７，３８９を△ｘ針振り用二股ロッド１５１の移動方向と同方向に回動させる。よって、△ｘ針振り用二股ロッド１５１において針棒フレーム１２１をｘ方向に移動させる動作が行われると、△ｘ運動対応振り子部材３８５が回動運動を行い、第５の下軸３４１を針棒フレーム１２１と同じ方向にｘ軸に沿って±△ｘだけ移動させる動作が実行される。本実施の形態においては、垂直連結リンク４０５の長さや回動中心の位置関係、△ｘ運動対応振り子部材３８５の大きさ等を適切に定めることにより、針棒フレーム１２１のｘ軸方向の移動量△ｘと同じ量だけ、第５の下軸３４１をｘ軸に沿って針棒フレーム１２１の移動方向と同方向に移動させる様に設計してあるものとする。
【００６９】
次に、釜の不等速回転機構５００について説明する。
この釜の不等速回転機構５００の主要な構成としては、図８，図９に示す様に、第２の下軸３１１の後端に固定した溝付き部材５０１に、振り子軸５０３を中心として、針棒フレーム１２１の△ｙ方向への往復動と連動して揺動される△ｙ運動対応振り子部材５０５の上方腕５０７，５０９に固定されるローラ部材５１１，５１３がはめ込まれる様になっている。
【００７０】
この振り子部材５０５の上部に正面側に張り出す様に設けられたブロック５１５には、△ｙ針振り運動を△ｙ運動対応振り子部材５０５に伝達するための下側連結リンク５１７の一端５１７ａが連結ピン５１９を介して連結されている。そして、この△ｙ針振り運動伝達用の下側連結リンク５１７の他端５１７ｂが、連結ピン５２１を介して垂直方向に伸びる△ｙ針振り運動伝達用の垂直連結リンク５２３の下端５２３ａに連結されている。
【００７１】
この垂直連結リンク５２３は、図８，図９に示した様に、その中程の支え孔５２３ｂを中心に回動可能な様に、支え軸５２５を介してミシン機枠（図示略）に支持されている。そして、この垂直連結リンク５２３の上端５２３ｃには、図２に示した様に、△ｙ針振り用二股ロッド１５３に対して一端５３１ａを連結され、針棒フレーム１２１の△ｙ方向の運動に同期して△ｘ方向に運動し、この△ｘ方向の運動を垂直連結リンク５２３に伝達する△ｙ運動伝達用連結ロッド５３１の他端５３１ｂが連結ピン５３３を用いて連結されている。
【００７２】
以上の構成により、△ｙ針振り用二股ロッド１５３においてその支点１５３ｂがｘ軸方向に移動すると、△ｙ運動伝達用連結ロッド５３１が△ｙ針振り用二股ロッド１５３と同方向に移動する。なお、このとき、既に述べた様に△ｙ９０度方向変換ブロック１３３とネジ１３５の作用により、針棒フレーム１２１は△ｙ方向の運動を行う。従って、この△ｙ運動伝達用連結ロッド５３１の△ｘ方向への運動は、針棒フレーム１２１の△ｙ方向への運動と連動した動きとなっている。そして、垂直連結リンク５２３は、△ｙ運動伝達用連結ロッド５３１の移動に伴って、その下端５２３ａを△ｙ針振り用二股ロッド１５３の移動方向とは反対方向に移動させる様に回動される。すると、今度は、下側連結リンク５１７がこの垂直連結リンク５２３の下端５２３ａの移動方向に移動することになる。この結果、△ｙ運動対応振り子部材５０５は、その上方腕５０７，５０９を△ｙ針振り用二股ロッド１５３の移動方向と反対方向に回動させる。
【００７３】
よって、△ｙ針振り用二股ロッド１５３において針棒フレーム１２１を＋ｙ方向に移動させる動作が行われると、△ｙ運動対応振り子部材５１５が回動運動を行い、第２の下軸３１１を−ｘ方向に移動させる動作が実行される。この結果、ネジ歯車３０５，３１３の噛み合い関係において、第２の下軸３１１の回転角度が進められながら回転が伝達される状態となり、釜９の回転において剣先で糸を引っかけるタイミングが強制的に早められる状態になる。逆に、△ｙ針振り用二股ロッド１５３において針棒フレーム１２１を−ｙ方向に移動させる動作が行われると、△ｙ運動対応振り子部材５１５が回動運動を行い、第２の下軸３１１を＋ｘ方向に移動させる動作が実行される。この結果、ネジ歯車３０５，３１３の噛み合い関係において、第２の下軸３１１の回転角度が戻されながら回転が伝達される状態となり、釜９の回転において剣先で糸を引っかけるタイミングが強制的に遅らされる状態になる。
【００７４】
この様に釜９の回転速度を針棒フレーム１２１のｙ方向への移動量±△ｙに対応させて変化させるのは、次の理由による。
【００７５】
まず、釜９の回転速度を変化させない場合にどのような問題が発生するかを説明する。図１０（Ａ）に示す様に、ｙ方向移動量△ｙ＝０の場合に針４のえぐり４ａの中心部分に剣先がちょうどよいタイミングで出会う様に、針棒３のｚ軸方向の上下動と釜９の剣先の位置との関係が調節されている。このため、針棒フレーム１２１を＋△ｙ方向に最大量（本実施の形態では±△ｘmax ＝±△ｙmax ＝±６．３５ｍｍ）移動させたときは、剣先が針４の位置を通過するときには針４は△ｙ＝０の場合よりも上昇した状態となり、えぐり４ａの下を剣先が通過することとなってしまう。よって、上糸を剣先ですくい取ることができなくなってしまうのである。
【００７６】
一方、上述の様に釜９の回転速度を可変とすることにより、図１０（Ｂ）に示す様に、＋ｙ方向に針棒フレーム１２１を移動させたときにはその移動量＋△ｙに見合った所定角度だけ釜９の回転角度を進め、逆に、−ｙ方向に針棒フレーム１２１を移動させたときにはその移動量−△ｙに見合った所定角度だけ釜９の回転角度を遅らせることにより、針４が下死点から一定量上昇したときに釜９の剣先と針４とをえぐり４ａの範囲内で出会わせることができる。
【００７７】
この関係をタイミングチャートに示したのが図１１である。図示（Ａ），（Ｂ）の様に、天秤３１及び針棒３は上軸５の１回転に１回の割合で上下運動を行っている。そして、ｙ方向の振り幅△ｙ＝０の場合には、図示（Ｃ）の様に、針棒３が下死点から所定量上昇したときに釜９の剣先が０度の位置を通過することで針糸を的確にすくい取ることができる様に設定しておく（矢印Ａ参照）。一方、針棒フレーム１２１を＋ｙ方向に移動させたとき（図１１の例は＋△ｙ＝＋△ｙmax ＝＋６．３５ｍｍ）、図示（Ｄ）の様に、釜９の剣先が０度をさらに所定角度だけ越えた位置まで回転したときに針４と出会う様に設定する（矢印Ｂ参照）。これが、針棒フレーム１２１を＋ｙ方向に移動したときに釜９の回転角度を強制的に進ませながら釜９を回転させる理由である。また、針棒フレーム１２１を−ｙ方向に移動させたとき（図１１の例は−△ｙ＝−△ｙmax ＝−６．３５ｍｍ）、図示（Ｅ）の様に、釜９の剣先が０度より所定角度だけ手前の位置まで回転したときに針４と出会う様に設定する（矢印Ｃ参照）。これが、針棒フレーム１２１を−ｙ方向に移動したときに釜９の回転角度を強制的に遅らせながら釜９を回転させる理由である。
【００７８】
本実施の形態においては、以上の様にして釜９の回転速度を可変とすることで、ｙ方向に針棒３を移動させても確実に縫い目が形成できる様にしている。なお、この針棒３のｙ方向移動に対応して、図１等に示してある様に、針板７の針孔７ａはｙ方向の最大振り幅（本実施の形態では１２．７ｍｍ）に対して針４と針板７とが衝突することのない長さを有してｙ方向に伸びる長孔とされている。
【００７９】
次に、本実施の形態の刺繍ミシン１における制御系について説明する。
この刺繍ミシン１の制御系は、図１２に示す様に、マイクロコンピュータ６０１を中心に構成されている。このマイクロコンピュータ６０１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備え、予めＲＯＭに記憶されている制御プログラムに従って、刺繍を実行する。このマイクロコンピュータ６０１には、主要な機器として刺繍データを入力するための刺繍データ入力装置６０３、上軸５の回転制御と刺繍枠のＸ軸及びＹ軸方向の駆動制御をするためのエンコーダ１９、針振りカム１６７，１６９の位置検出用の近接センサ１７３、主軸モータ１０、△ｘ方向の振り幅を調節するための△ｘ振り幅制御用ＡＣサーボモータ２０５、△ｙ方向の振り幅を調節するための△ｙ振り幅制御用ＡＣサーボモータ２０７及び刺繍枠（図示略）をミシン機枠に対してＸＹ方向に移動させるための刺繍枠駆動装置６０５が接続されている。ここで、以下の説明において、Ｘ，Ｙ又は△Ｘ，△Ｙと大文字のアルファベットで記載されているデータは、刺繍枠に対する制御データを意味し、△ｘ，△ｙと小文字のアルファベットで記載されているデータは、針棒３の振り幅に関するデータを意味する。
【００８０】
刺繍データ入力装置６０３は、例えば、図１３（Ａ）に示す様な刺繍を行う場合、刺繍枠駆動用ＸデータとＹデータ、振り幅用ｘデータとｙデータ、さらに、停止、糸切り、糸替え等のファンクションとで構成されているデータを入力するものである。ここでは、ファンクションの説明は省略し、刺繍模様生成に関してのみ説明をする。このデータは、図１４に示す様に、刺繍開始位置を座標の原点（０，０）とした相対座標での△Ｘデータ、△Ｙデータと、この刺繍枠駆動用データの座標位置を原点としたときの振り幅である△ｘデータ、△ｙデータとによって刺繍模様を生成するよう構成されている。
【００８１】
本実施の形態では、こうした一針データの入力に基づいて、マイクロコンピュータ６０１が、図１５に示す様な演算処理を行うことにより、刺繍枠駆動装置６０５に対する制御データと、各振り幅制御用ＡＣサーボモータ２０５，２０７に対する制御データとを算出し、刺繍を実行する様に構成されている。
【００８２】
この処理では、まず、刺繍データ入力装置６０３から入力される刺繍データを読み込む（Ｓ１０）。こうして読み込まれたデータは、前述の様に、刺繍枠駆動装置６０５の駆動制御に必要な△Ｘデータ及び△Ｙデータと、振り幅調節に必要な△ｘデータ及び△ｙデータによって構成されている。次のステップでは、Ｓ１０で読み込んだ刺繍データの内、振り幅調節用の△ｘデータ及び△ｙデータに基づいて、各振り幅制御用ＡＣサーボモータ２０５，２０７に対して指令すべきモータ駆動量を算出する（Ｓ２０）。
【００８３】
このＳ２０のステップにおける演算では、各振り幅調節器１８９，１９１を傾かせる角度と、ｘ方向及びｙ方向の振り幅の半幅に相当する△ｘデータ、△ｙデータとの関係を対応付けたテーブル等を、マイクロコンピュータ６０１内のＲＯＭ等に予め記憶させておき、このテーブルを、Ｓ１０のステップで読み込んだ△ｘデータ及び△ｙデータに基づいて参照することにより、各振り幅制御用ＡＣサーボモータ２０５，２０７の駆動量を算出するようにしておけばよい。
【００８４】
なお、本実施の形態では、各針振り幅調節器１８５，１９１の傾斜角度θと振り幅△ｘ，△ｙの関係は既に述べた数１の関係となっている。従って、振り幅△ｘ，△ｙが決まれば、各振り量幅調節器１８５，１９１の傾斜角度θを逆算することができる。そして、傾斜角度θと各ＡＣサーボモータ２０５，２０７に取り付けられたＡＣサーボホーン２０９，２１１の傾斜角度の関係を幾何学的に求めることにより、各ＡＣサーボモータ２０５，２０７の駆動量を決定することができる。こうして振り幅△ｘ，△ｙに対して各ＡＣサーボモータ２０５，２０７の駆動量を求めた結果を予めテーブル化しておくことができるのである。また、Ｓ２０の処理において、こうしたテーブルを用いずに、Ｓ１０で読み込んだ振り幅△ｘ，△ｙと数１の式から傾斜角度θを逆算し、この傾斜角度θだけ各振り幅調節器１８５，１９４を傾かせるのに必要な各ＡＣサーボモータ２０５，２０７の駆動量を計算によって求める構成としておいてもよい。
【００８５】
こうして、刺繍枠駆動装置６０５に対する制御データ△Ｘ，△Ｙと、針の振り幅の半幅に相当する△ｘ，△ｙに対応する各ＡＣサーボモータ２０５，２０７の駆動量が算出できたら、この算出結果に従って、各ＡＣサーボモータ２０５，２０７に対する駆動制御（Ｓ３０）、刺繍枠駆動装置６０５に対する駆動制御（Ｓ４０）及び主軸モータ１０の駆動制御を実行する（Ｓ５０）。
【００８６】
この結果、通常の刺繍ミシンであれば、刺繍枠を、図１３（Ａ）に示した各針落ち点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・が針棒３の真下に来るように、上軸５の１回転毎に大きくジグザグ運動をさせながら刺繍を実行していたのに対し、本実施の形態では、刺繍枠は、上軸５の１回転に１回の割合で、図１３（Ｂ）に矢印で示す様に、振り幅の中点を通る線分上において、点Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・の間を直線的に移動させるだけでよく、その移動量はサテンステッチにおけるピッチ（通常の刺繍機で糸密度と称している）の１／２に相当するわずかな量となる。
【００８７】
この様に、刺繍枠の移動量は通常の刺繍ミシンの場合に比べて極めてわずかであるから、速やかにその移動を完了することができる上に、上述の例では＋△ｘから−△ｘと、＋△ｙから−△ｙまで針棒３をｘ，ｙ方向に振るための駆動力は、主軸モータ１０によって回転駆動される上軸５の回転力が動力として利用される構成となっているので、振り幅の大きい縫い目による刺繍を実行する場合であっても、主軸モータ１０の回転速度を落とさなくてよい。
【００８８】
図１６は、本実施の形態の刺繍ミシンによって様々な刺繍模様を縫い上げる場合の枠の移動方向や針振り幅の関係を示すものである。例えば、上述の様に、Ｘ軸方向に刺繍枠を移動させながら振り幅２ａで刺繍を実行するならば、マイクロコンピュータ６０１には、△ｘ＝０、△ｙ＝ａとしてｘ、ｙ方向の振り幅の半幅が与えられ、これに従ってＡＣサーボモータ２０７を所定角度回転させると共に、刺繍枠駆動装置６０５を糸密度に相当する量だけ直線的に移動・停止させる制御を行うことにより、図１６（Ａ）に示す様な刺繍が実行されることになる。また、同じくｘ軸に沿って振り幅を０から徐々に大きくして再び０に戻す様な一針データが入力された場合には、刺繍枠は糸密度に従って上軸５の２回転に１回の割合でＸ軸に沿って少しずつ移動され、△ｙ振り幅調節器１９１の角度を０度から徐々に大きくしていき再び０度に戻す制御が実行されることになり、図１６（Ｂ）に示す様な模様の刺繍縫いを、主軸モータ１０の回転速度を低下させることなく実行することもできる。さらに、同一の振り幅で円弧を描く様なサテンステッチの場合には、この円弧を描く刺繍模様の中点に沿って上軸５の１回転に１回の割合で刺繍枠が少しずつ糸密度の１／２に対応する量だけ移動され、その間に、各振り幅調節器１８９，１９１の角度を１回の針落ち毎に少しずつ変化させる様に各ＡＣサーボモータ２０５，２０７を駆動制御することで、図１６（Ｃ）に示す様な刺繍についても、やはり、主軸モータ１０の回転速度を落とすことなく実行することができる。
【００８９】
図１６（Ｄ）に示すような刺繍を行う場合には、所定の刺繍を実行した後、次の刺繍を開始するときの縫い始めの針落ち点を刺繍の中心線に対してどちら方向にとりたいかにより、近接センサ１７３の検出信号に応じて△ｙ振り幅調節器１９１の傾き角度θを＋θからーθ、あるいは所定の最初の刺繍が−θで行われていれば−θから＋θにすることにより刺繍することができる。θが同じで符号も同じであれば、図１６（Ｅ）に示す刺繍となる。
【００９０】
以上説明した様に、本実施の形態の刺繍ミシン１によれば、針棒支持体１００をｘｙ方向に移動させることにより、刺繍枠をサテンステッチの中点を通る軌跡に沿って少しずつなめらかに移動させるだけで、刺繍枠に過酷な往復運動を加えることなくサテンステッチ刺繍を実行することができる。このとき、刺繍枠の移動量は糸密度（通常は０．４ｍｍ〜０．５ｍｍ）に応じた量の１／２となるので、刺繍枠の移動に要する時間は極短時間となる。また、各振り幅調節器１８９，１９１の傾き角度を各ＡＣサーボモータ２０５，２０７によって調節するだけで針の振り幅を調節することができるので、針棒支持体１００をｘｙ方向に移動させるために主軸モータ１０の回転速度を下げる必要がない。従って、主軸モータ１０の回転速度を高速に保ったままで各種の模様を刺繍することができる。
【００９１】
また、上述の様に、刺繍枠の移動量がごくわずかであることから、主軸モータ１０を高速回転させながら刺繍を行う場合であっても、刺繍枠の移動速度を大きくしなくてよい。このことから、刺繍を施す被縫製物が重い物の場合に、刺繍枠の移動停止を繰り返す中で、この被縫製物を含む刺繍枠全体に作用する慣性力は小さなものとなる。よって、刺繍の実行途中で被縫製物が刺繍枠から外れてしまうといった事態を引き起こすことがない。この結果、従来は上軸の回転速度を極低速にしなければ実施できなかった皮革の様な重い被縫製物への刺繍を、上軸の回転速度を十分に高速に保ったままで実行することができるという効果も発揮される。
【００９２】
また、釜９の回転速度をｙ方向の針４の振り幅△ｙに応じて可変とする釜回転角度可変機構５００を採用したので、ｙ方向に大きく針４を振っても縫い目形成に失敗することがない。
【００９３】
さらに、針４は、刺繍される布地などの被縫製物に対して常に垂直に作用するので、無理な力が加わらず、厚い布や皮革などを被縫製物して刺繍を行う場合にも何ら支障を来さない。
【００９４】
以上、本発明の一実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる態様にて実施することが可能である。
【００９５】
例えば、上述の実施の形態では、専用データとして△Ｘ、△Ｙと△ｘ、△ｙとファンクションとからなるデータを入力して刺繍する構成としたが、例えば、△ｘ、△ｙのデータを、△ｘと△ｙのベクトル表現のデータとしてもよい。
【００９６】
また、従来より蓄積されている一針データを有効に利用することも可能である。例えば、刺繍データ入力装置６０３を、図１７（Ａ）に示す様な刺繍を行う場合に、各針落ち点Ｐ１，Ｐ２，・・・の一針データを入力するものとして構成する。この一針データは、例えば、図１８（Ａ）に示す様な位置座標データＸ，Ｙ又は図１８（Ｂ）に示す様な座標原点からの座標増分値△Ｘ，△Ｙによって構成されている。現在実用化されている通常の刺繍ミシンにおいては、こうした一針データに基づいて刺繍枠をジグザグに大きく移動させながら刺繍を実行する。なお、以下の処理に関する説明では、図１８（Ａ）の形式で一針データが入力されるものとして説明を行う。
【００９７】
この変形例では、こうした一針データの入力に基づいて、マイクロコンピュータ６０１が、図１９に示す様な演算処理を行うことにより、刺繍枠駆動装置６０５に対する制御データと各ＡＣサーボモータ２０５，２０７に対する制御データとを算出し、刺繍を実行する様に構成されている。
【００９８】
この処理では、まず、刺繍データ入力装置６０３から入力される一針データＰ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・を読み込む（Ｓ１１０）。そして、この一針データＰ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・の中で、奇数番目の一針データＰ１，Ｐ３，Ｐ５，・・・同士の座標値から、刺繍枠駆動装置６０５に対する制御データとして、座標増分値△Ｘ，△Ｙを演算する（Ｓ１２０）。また、Ｓ１１０で読み込んだ一針データＰ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・に基づき、奇数番目の針落ち点Ｐ１，Ｐ３，・・・と偶数番目の針落ち点Ｐ２，Ｐ４，・・・の各中点Ｍ１（Ｐ１とＰ２の中点），Ｍ２（Ｐ３とＰ４の中点），・・・の座標を算出する（Ｓ１３０）。そして、次に、奇数番目の針落ち点Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５，・・・と、各中点Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・との座標値の差を求めることにより、針振り幅の半幅である△ｘ，△ｙを算出する（Ｓ１４０）。図１７（Ａ）及び図１８（Ａ）に示される例では、ｘ方向の針振り幅の半幅△ｘは０となり、ｙ方向の針振り幅の半幅△ｙとしてある値が算出されることになる。
【００９９】
次に、この△ｘ，△ｙの算出結果に従って、各ＡＣサーボモータ２０５，２０７の駆動量を算出する（Ｓ１５０）。このＡＣサーボモータ２０５，２０７の駆動量算出に当たっては、前述の実施の形態におけるＳ２０の演算処理と同様にしておけばよい。
【０１００】
こうして、刺繍枠駆動装置６０５に対する制御データ△Ｘ，△Ｙと、針の振り幅の半幅に相当する△ｘ，△ｙに対応する各ＡＣサーボモータ２０５，２０７の駆動量が算出できたら、この算出結果に従って、各ＡＣサーボモータ２０５，２０７に対する駆動制御（Ｓ１６０）、刺繍枠駆動装置６０５に対する駆動制御（Ｓ１７０）及び主軸モータ１０の駆動制御を実行する（Ｓ１８０）。
【０１０１】
この結果、通常の刺繍ミシンであれば、刺繍枠を、図１７（Ａ）に示した各針落ち点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・が針棒３の真下に来るように、上軸５の１回転毎に大きくジグザグ運動をさせながら刺繍を実行していたのに対し、本実施の形態では、刺繍枠は、上軸５の１回転に１回の割合で、図１７（Ｂ）に矢印で示す様に、振り幅の中点Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・を通る線分上において、各針落ち点の中点Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・の間を直線的に移動させるだけで、図１７（Ｃ）に示す様に＋△ｙから−△ｙまで針棒がｙ方向に振られ、針の振り幅を大きくした刺繍模様を縫い上げる場合にも刺繍枠に過酷な運動をさせることがなく、上述の実施の形態と同様の効果を発揮することができる。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明の刺繍ミシンによれば、針棒をｘｙ方向に移動させながら刺繍を実行させる刺繍ミシンにおいて、針棒をｚ軸方向に垂直に上下動させつつ針棒をｘｙ方向に移動させることができるので、皮革等の厚手の被縫製物に対しても無理なく刺繍を施すことができ、かつ、針と剣先の出会いのタイミングを容易に合わせることもできる。そして、刺繍枠はステッチの中心を通る軌跡を描く様に移動させるだけでよく、しかも刺繍枠の移動量は糸密度あるいはその１／２といった様に極めてわずかな移動量で足りるので刺繍の高速化を図ることができる。
【０１０３】
特に、本発明の刺繍ミシンにおいては、針棒をｘｙ方向に移動させる駆動力を上軸の回転から得ているので、上軸の回転速度を振り幅に制限されることなく刺繍を実行することができる。
【０１０４】
加えて、刺繍枠の移動量及び移動速度は小さくてよいので、皮革等の重い被縫製物に刺繍を施す場合に、この被縫製物が刺繍枠の移動停止時の慣性力によってその支持機構から外れてしまうといった不具合も防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態の刺繍ミシンの駆動機構全体の斜視図である。
【図２】 実施の形態における上軸部分の分解斜視図である。
【図３】 実施の形態における上軸部分の拡大斜視図せある。
【図４】 実施の形態における針棒支持体の分解斜視図である。
【図５】 実施の形態における針棒支持体の拡大斜視図である。
【図６】 針棒支持体の拡大斜視図を示し、（Ａ）は背面側から見た斜視図、（Ｂ）は正面側から見た斜視図である。
【図７】 実施の形態における針振り量調節器を傾かせることによる二股ロッドの左右方向移動原理を示す説明図である。
【図８】 実施の形態における下軸側についての分解斜視図である。
【図９】 実施の形態における下軸側についての拡大斜視図である。
【図１０】 実施の形態における釜の回転速度を可変とする理由及び可変とした場合の剣先と針との出会いの関係を示す説明図である。
【図１１】 実施の形態における剣先と針との出会いの関係を示すタイミングチャートである。
【図１２】 実施の形態における制御系のブロック図である。
【図１３】 実施の形態における刺繍データを示す模式図である。
【図１４】 実施の形態における刺繍データを示す説明図である。
【図１５】 実施の形態における刺繍実行処理の概略手順を示すフローチャートである。
【図１６】 実施の形態における刺繍例を示す説明図である。
【図１７】 変形例における刺繍データを示す模式図である。
【図１８】 変形例における刺繍データを示す説明図である。
【図１９】 変形例における刺繍実行処理の概略手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１・・・刺繍ミシン、３・・・針棒、４・・・針、４ａ・・・えぐり、５・・・上軸、７・・・針板、７ａ・・・針孔、９・・・釜、１０・・・主軸モータ、１１，１２，２４，２５・・・軸受、２１・・・立軸、２３，２６，２７・・・傘歯車、３１・・・リンク天秤、３９・・・針棒クランクロッド、４１・・・針棒抱き、４３・・・針棒抱き△ｘ△ｙスライドシャフト、４５・・・針棒ガイド、４７・・・針棒ガイドスライドブロック、１００・・・針棒支持体、１０１・・・△ｘ方向スライド板支持ブロック、１０３・・・△ｘスライド板、１０４，１０５，１０６，１０７・・・△ｘスライドウェイ、１１１・・・△ｘスライドシャフト（ｘ方向スライド運動伝達シャフト）、１１３，１１７，１１８，１２９，１３１，１４３・・・軸受、１１５・・・第１の△ｙスライドシャフト、１１６・・・第２の△ｙスライドシャフト、１２１・・・針棒フレーム、１２３・・・△ｙスライドシャフト固定軸、１２５・・・第３の△ｙスライドシャフト、１２５ａ・・・ブロック部、１２７・・・△ｘスライド軸、１３３・・・△ｙ９０度方向変換ブロック、１３３ａ・・・長孔、１３５・・・ネジ、１４１・・・△ｙスライドシャフト（ｙ方向スライド運動伝達シャフト）、１５１・・・△ｘ針振り用二股ロッド、１５３・・・△ｙ針振り用二股ロッド、１５１ａ，１５３ａ・・・二股部、１５１ｂ，１５３ｂ・・・支点、１５５，１５７・・・連結ピン、１６１，１６５・・・ネジ歯車、１６３・・・針振りカム軸、１６７・・・△ｘ針振りカム、１６９・・・△ｙ針振りカム、１７３・・・近接センサ、１８５，１８７・・・針振りスライドブロック、１８９・・・△ｘ針振り量調節器、１９１・・・△ｙ針振り量調節器、１８９ａ，１９１ａ・・・ガイド溝、２０５・・・△ｘ針振り量制御用ＡＣサーボモータ、２０７・・・△ｙ針振り量制御用ＡＣサーボモータ、２０９，２１１・・・ＡＣサーボホーン、２１３・・・△ｘ針振りリンク、２１５・・・△ｙ針振りリンク、３００・・・針板・釜移動機構、３０１・・・第１の下軸、３０３・・・傘歯車、３０５・・・ネジ歯車、３０７・・・軸受、３１１・・・第２の下軸、３１３・・・ネジ歯車、３１５・・・平歯車、３１７，３１９・・・軸受、３２１・・・第３の下軸、３２３，３２５・・・平歯車、３３１・・・第４の下軸、３３３・・・平歯車、３４１・・・第５の下軸、３４３・・・平歯車、３４５，３４７・・・軸受、３６１・・・△ｘスライドユニット、３７１・・・下側ブロック、３７３，３７５・・・スライドユニット軸、３７７・・・内釜止め、３８１・・・溝付き部材、３８３・・・振り子軸、３８５・・・△ｘ運動対応振り子部材、３９７・・・下側連結リンク、４０５・・・垂直連結リンク、４０９・・・△ｘ運動伝達用連結ロッド、５００・・・釜の不等速回転機構、５０１・・・溝付き部材、５０３・・・振り子軸、５０５・・・△ｙ運動対応振り子部材、５１７・・・下側連結リンク、５１９，５２１・・・連結ピン、５２３・・・垂直連結リンク、５３１・・・△ｙ運動伝達用連結ロッド、５３１ａ・・・一端、６０１・・・マイクロコンピュータ、６０３・・・刺繍データ入力装置、６０５・・・刺繍枠駆動装置。
Claims (9)
- 上軸の回転に連動してｚ軸方向に上下動される針棒と、
該針棒を前記ｚ軸方向上下動可能に支持したままで、前記ｚ軸に直交するｘｙ平面に沿って任意の方向に水平移動可能な様にミシン機枠に支持されている針棒支持体と、
前記針棒がｚ軸方向の上下動を２回実行する間に、前記上軸の回転を駆動力として、前記針棒支持体を前記ｘｙ平面に沿って１回往復動させ得る針棒支持体往復動部材と、
該針棒支持体往復動部材による前記針棒支持体の前記往復動に連動して、上糸と下糸との縫合が成立する様に、針板及び下糸用の釜と針との出会いの位置及びタイミングを調整する出会い調整機構と
を備える刺繍ミシン。 - 請求項１記載の刺繍ミシンにおいて、前記ｘ軸を上軸に沿う方向とするとき、
前記針棒支持体が、ミシン機枠に対してｘ軸方向スライド可能に支持される第１のスライド部材と、該第１のスライド部材に対してｙ軸方向スライド可能に支持される第２のスライド部材とを有し、
該第２のスライド部材に対して前記針棒をｚ軸方向上下動可能に支持させると共に、
前記針棒支持体往復動部材が、前記上軸の回転によって駆動され、前記第１のスライド部材をｘ軸方向に往復動させるｘ方向往復動部材と、前記上軸の回転によって駆動され、前記第２のスライド部材をｙ軸方向に往復動させるｙ方向往復動部材とによって構成されていること
を特徴とする刺繍ミシン。 - 請求項２記載の刺繍ミシンにおいて、
前記第２のスライド部材を、
前記上軸の回転をｚ軸方向の運動に変換する針棒クランクロッドに対して、ｘ軸方向移動可能に係合支持される針棒抱き支持部材と、
該針棒抱き支持部材に対して、前記針棒を固定した状態においてｙ軸方向移動可能に係合支持される針棒抱きと、
該針棒抱きに固定された前記針棒をｚ軸方向移動可能に支持する針棒フレームと
によって構成することを特徴とする刺繍ミシン。 - 請求項３記載の刺繍ミシンにおいて、
前記ｘ方向往復動部材を、それ自体のｘ軸方向の往復運動を前記第１のスライド部材に伝達することにより、該第１のスライド部材をｘ軸方向に往復動させる部材として構成し、
前記針棒フレームに、
ｘ軸方向に伸びる様に固定される支軸に対してスライド可能に取り付けられると共に、それ自体からｙ軸方向に伸びるシャフトによってｙ軸方向移動可能にミシン機枠に支持されるスライドブロックと、
該スライドブロックに対して、ｘ軸及びｙ軸に対して斜めに形成された長孔を介して係合され、それ自体がｘ軸方向に移動するとき、前記スライドブロックをｙ軸方向に移動させる方向変換ブロックとを備えさせ、
前記ｙ方向往復動部材を、それ自体のｘ軸方向の往復運動を前記方向変換ブロックに伝達することにより、前記第２のスライド部材をｙ軸方向に往復動させる部材として構成すること
を特徴とする刺繍ミシン。 - 請求項４記載の刺繍ミシンにおいて、
前記ｘ方向往復動部材を、
前記上軸の２回転に１回の割合で回転する第１の偏心カムと、
該第１の偏心カムに一端を係合されると共に他端を前記第１のスライド部材に連結される第１の連結部材と、
前記第１の偏心カムによる前記第１の連結部材の運動をガイドし、該第１の連結部材の運動方向を変化させて前記第１のスライド部材のｘ軸方向の運動量を調節することにより、前記針棒のｘ軸方向の針振り幅を調節するｘ方向針振り幅調節部材とによって構成し、
前記ｙ方向往復動部材を、
前記上軸の２回転に１回の割合で回転する第２の偏心カムと、
該第２の偏心カムに一端を係合されると共に他端を前記方向変換ブロックに連結される第２の連結部材と、
前記第２の偏心カムによる前記第２の連結部材の運動をガイドし、該第２の連結部材の運動方向を変化させて前記方向変換ブロックのｘ軸方向の運動量を調節することにより、前記針棒のｙ軸方向の針振り幅を調節するｙ方向針振り幅調節部材とによって構成すること
を特徴とする刺繍ミシン。 - 請求項５記載の刺繍ミシンにおいて、
前記ｘ方向針振り幅調節部材を、第１のＡＣサーボモータによって傾き角を変化させられることにより、該傾き角の変化に応じて前記第１の連結部材のガイド方向を変化させてｘ軸方向の針の振り幅を調節する部材として構成し、
前記ｙ方向針振り幅調節部材を、第２のＡＣサーボモータによって傾き角を変化させられることにより、該傾き角の変化に応じて前記第２の連結部材のガイド方向を変化させてｙ軸方向の針の振り幅を調節する部材として構成すること
を特徴とする刺繍ミシン。 - 請求項２〜請求項６のいずれか記載の刺繍ミシンにおいて、
前記出会い調整機構を、
前記ｘ方向往復動部材と連係され、該ｘ方向往復動部材による前記針棒支持体の往復動に同期して針板及び下糸用の釜をｘ軸方向に往復動させる針板・釜移動機構と、
前記ｙ方向往復動部材と連係され、該ｙ方向往復動部材による前記針棒支持体の往復動に同期して前記釜の回転角度を強制的に変化させることにより、上下の糸の縫合が成立する様に、該釜の剣先を針のえぐりの範囲内で該針と出会わせる様に、該剣先と該針との出会いのタイミングを調整する釜の不等速回転機構と、
前記針板に形成され、前記ｙ軸方向に伸びる長孔からなる針孔と
によって構成することを特徴とする刺繍ミシン。 - 請求項７記載の刺繍ミシンにおいて、
前記上軸の回転を伝達されると共に第１のネジ歯車を有する第１の下軸と、
該第１のネジ歯車に係合する第２のネジ歯車を有すると共に、ミシン機枠に対してｘ軸方向移動可能に支持された第２の下軸と、
該第２の下軸に取り付けられる第１の平歯車と係合する第２の平歯車を有する第３の下軸と、
該第３の下軸に取り付けられる第３の平歯車と係合する第４の平歯車を有する第４の下軸と、
前記第４の平歯車に係合する第５の平歯車を有すると共に、ミシン機枠に対してｘ軸方向移動可能で、下糸用の釜を先端に固定されると共に前記針板とｘ軸方向に一体的に移動可能に係合された第５の下軸とを備え、
前記針板・釜移動機構を、リンク機構を介して前記ｘ方向往復動部材と連係され、前記第４，第５の平歯車の係合状態を保ったままで、前記針棒支持体のｘ軸方向移動に対して前記第５の下軸を同じ量だけ同じ方向に移動させる手段として構成し、
前記釜の不等速回転機構を、リンク機構を介して前記ｙ方向往復動部材と連係され、前記第１，第２のネジ歯車及び前記第１，第２の平歯車の係合状態を保ったままで、前記針棒支持体のｙ軸方向の移動量に応じて前記第２の下軸をｘ軸方向に移動させる手段として構成すること
を特徴とする刺繍ミシン。 - 主軸モータによって回転される上軸と、
該上軸の先端に取り付けられ、該上軸の回転をｚ軸方向の上下運動に変換する針棒クランクロッドと、
該針棒クランクロッドに対して、上軸に沿うｘ軸方向に移動可能に係合支持される針棒抱き支持部材と、
該針棒抱き支持部材に対して、前記針棒を固定した状態においてｙ軸方向移動可能に係合支持される針棒抱きと、
該針棒抱きに固定される前記針棒をｚ軸方向に上下動可能に支持する針棒フレームと、
該針棒フレームをｙ軸方向移動可能に支持すると共に、自らはミシン機枠に対してｘ軸方向移動可能に支持される第１のスライド部材と、
前記針棒フレームにｘ軸方向に伸びる様に固定される支軸に対してスライド可能に取り付けられると共に、それ自体からｙ軸方向に伸びるシャフトによってｙ軸方向移動可能にミシン機枠に支持されたスライドブロックと、
該スライドブロックに対して、ｘ軸及びｙ軸に対して斜めに形成された長孔を介して係合され、それ自体がｘ軸方向に移動するとき、前記スライドブロックをｙ軸方向に移動させる方向変換ブロックと、
前記上軸に固定された第１のネジ歯車と、
該第１のネジ歯車に係合する第２のネジ歯車を有し、前記上軸の２回転に１回転の割合で回転する様に前記上軸に直交して配置されるカム軸と、
該カム軸に取り付けられる第１の偏心カムと、
該第１の偏心カムに係合する二股部を一端に有し、他端に前記第１のスライド部材に連結される第１の運動伝達シャフトを有する第１の二股ロッドと、
前記第１の偏心カムによる前記第１の二股ロッドの運動をガイドし、該第１の二股ロッドの運動方向を変化させることにより、前記第１の運動伝達シャフトにより伝達される前記第１のスライド部材のｘ軸方向の運動量を調節することにより、前記針棒のｘ軸方向の針振り幅を調節するｘ方向針振り幅調節部材と、
該ｘ軸方向針振り量調節部材の傾き角度を変化させる第１のＡＣサーボモータと、
前記カム軸に取り付けられる第２の偏心カムと、
該第２の偏心カムに係合する二股部を一端に有し、他端に前記方向変換ブロックに連結される第２の運動伝達シャフトを有する第２の二股ロッドと、
前記第２の偏心カムによる前記第２の二股ロッドの運動をガイドし、該第２の二股ロッドの運動方向を変化させることにより、前記第２の運動伝達シャフトによる前記方向変換ブロックのｘ軸方向の運動量を調節することにより、前記針棒のｙ軸方向の針振り幅を調節するｙ方向針振り幅調節部材と、
該ｙ方向針振り幅調節部材の傾き角度を変化させる第２のＡＣサーボモータと、
前記上軸の回転を伝達されると共に第３のネジ歯車を有する第１の下軸と、
該第３のネジ歯車に係合する第４のネジ歯車を有すると共に、ミシン機枠に対してｘ軸方向移動可能に支持された第２の下軸と、
該第２の下軸に取り付けられる第１の平歯車と係合する第２の平歯車を有する第３の下軸と、
該第３の下軸に取り付けられる第３の平歯車と係合する第４の平歯車を有する第４の下軸と、
前記第４の平歯車に係合する第５の平歯車を有すると共に、ミシン機枠に対してｘ軸方向移動可能で、下糸用の釜を先端に固定されると共に針板とｘ軸方向に一体的に移動可能に係合された第５の下軸とを備え、
前記第１の二股ロッドとリンク機構を介して連係され、前記第４，第５の平歯車の係合状態を保ったままで、前記針棒支持体のｘ軸方向移動に対して前記第５の下軸を同じ量だけ同じ方向に移動させる針板・釜移動機構と、
前記第２の二股ロッドとリンク機構を介して連係され、前記第３，第４のネジ歯車及び前記第１，第２の平歯車の係合状態を保ったままで、前記針棒支持体のｙ軸方向の移動量に応じて前記第２の下軸をｘ軸方向に移動させる釜の不等速回転機構と、
前記針板に形成され、ｙ軸方向に伸びる長孔からなる針孔と
を備えている刺繍ミシン。
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