JP5859248B2 - 二本針ミシン - Google Patents
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Description
従来の二本針ミシンは、所定の形状に縫い目が形成されるように布地を手で押さえて縫い方向を変えていたが、近年は、予め定めた縫製パターンデータに従って、予定された形状に沿って二本の縫い目を形成するための二本針ミシンが開発されつつある。
例えば、二本の針棒を上下動可能に保持すると共にミシンフレームに対して垂直軸回りに旋回可能に支持された針棒回動台と、二つの釜を垂直軸回りに回動可能に支持する釜土台とを備え、布保持枠によって所定形状に沿って移動する布地に対して、二本針の並び方向が所定形状の輪郭線に常に直交する方向に並ぶように制御を行うことで予定された形状に沿って二本の縫い目を形成するミシンが考案されている(例えば、特許文献1参照)。
従って、このような縫いを行うために、上記従来の二本針ミシンは、針棒回動台にそれぞれの針棒を上下動可能な状態と停止状態とを切り替えるためのラッチ機構が搭載されており、縫製中にラッチ機構を作動させて片針状態と二本針状態の切り替えを行っている。
さらに、上記ミシンのように、旋回を行う針棒回動台にアクチュエータを搭載すると、当該アクチュエータへの通電を行うための配線が難しく、例えば、スリップリング等の特殊な部品が必要となり、この面からもコストの増加が生じていた。
つまり、作動部材の位置切り替え動作の駆動源となるアクチュエータを針棒回動台に搭載しなくとも、作動部材を正しい位置に保持することが可能となる。
そして、これにより、針棒回動台の旋回重量の軽減を図ることができ、旋回動作を行うモータを大型化することなく、高速動作を行うことが可能となる。
また、針棒回動台上にアクチュエータを搭載しないで済むことから、当該アクチュエータへの通電を行うためのスリップリング等の特殊な部品が不要となり、ミシン製造コストの低減を図ることが可能となる。
本発明の実施の形態を図1〜図13に基づいて説明する。
本実施形態として以下に記載する二本針ミシン1は、いわゆる電子サイクルミシンであり、縫製を行う被縫製物である布地を保持する布保持部としての保持枠を有し、その保持枠が二本の縫い針に対し相対的に移動することにより、保持枠に保持される布地に所定の縫製データに基づく形状パターンに沿った二重縫い目を形成する。
図1は本発明にかかる二本針ミシン1の斜視図、図2は後述するミシンアーム部101a内の構成について示した斜視図、図3は後述する針棒12,12の周辺の構成を示した側面図である。
ここで、後述する二本の縫い針11,11が上下動を行う方向をZ軸方向(上下方向)とし、これと直交する一の方向をX軸方向(左右方向)とし、Z軸方向とX軸方向の両方に直交する方向をY軸方向(前後方向)と定義する。
図1に示すように、二本針ミシン1は、外形がX軸方向から見て略コ字状を呈するミシンフレーム101を備えている。このミシンフレーム101は、二本針ミシン1の上部をなしY軸方向に延びるミシンアーム部101aと、二本針ミシン1の下部をなしY軸方向に延びるミシンベッド部101bと、上下に位置するミシンアーム部101a及びミシンベッド部101bとを連結する縦胴部101cとを有している。
図1乃至図3に示すように、針上下動機構20は、上記ミシンアーム部101a内においてY軸方向に沿った状態で回転可能に支持された上軸22と、上軸22の一端部から回転力を付与すミシンモータ21と、上軸22の他端部に設けられた針棒クランク23と、針棒クランク23の回転中心に対する偏心位置に一端部が連結されたクランクロッド24と、ラッチ機構50を介して針棒12,12に連結された針棒抱き25と、針棒抱き25をZ軸回りに回動可能に保持する環状部材26とを備えている。
なお、針棒12,12を支持する針棒回動台15は、ミシンフレーム101によってZ軸回りに回動可能に支持されており、クランクロッド24から針棒12,12に対してZ軸回りの回動を許容しつつ、上下動動作を伝える必要がある。
このため、針棒抱き25は、略リング状に形成され、その中央開口部に針棒12,12、ラッチ機構50及び針棒回動台15を挿通させると共に、その内側には、針棒12,12を保持するラッチ機構50の両側に連結されるY軸方向に沿った二本の支軸251,251を擁している。この支軸251,251により、針棒抱き25はラッチ機構50を介して針棒12,12と一体となって上下動を行うことができる。
そして、針棒抱き25は、その外周面上に凹溝252が全周に渡って形成されており、この凹溝252には、環状部材26が嵌合し、当該凹溝252に沿って嵌合部材26が滑動可能となっている。この環状部材26は半円状である。環状部材26の直径方向の一端部がクランクロッド24の下端部に対してY軸回りに回動可能に連結され、他端部には矩形の角駒261がY軸回りに回動可能に装備されている。また、クランクロッド24の下端部における環状部材26の反対側にも角駒241がY軸回りに回動可能に装備されている。そして、これらの角駒241,261は、ミシンフレーム101内に形成されたZ軸方向に沿った図示しないガイド溝に嵌合し、環状部材26及び針棒抱き25が水平の向きを維持したまま上下動動作がガイドされる。なお、環状部材26は、針棒抱き25の支持構造の概略斜視図である図14(A)に示すように、半分欠けた半円状であるが、環状部材26を全周に渡るリング状に形成しても良い。
この構造により、クランクロッド24の下端部おける上下動動作は、環状部材26、針棒抱き25、ラッチ機構50を介して二本の針棒12,12に伝達されると共に、針棒回動台15におけるZ軸回りの回動動作を許容することが可能となっている。
針棒回動台15は、図2及び図3に示すように、その上部151と下部152とがブロック状に形成されると共に当該上部と下部とをZ軸方向に沿った二つの側壁部153,154が連結している。
そして、上部151と下部152は、いずれも二本の針棒12,12を挿通する貫通穴がZ軸方向に沿って貫通形成されると共に、これらがミシンフレーム100により回動可能に支持されている。そして、この針棒回動台15の回動中心線Cは、Z軸方向に平行であり、また、上方から見て、二本の針棒12,12のほぼ中間を通過するように設計されている。
また、側壁部153には、Z軸方向に沿った長穴155が形成されており、前述した針棒抱き25とラッチ機構50とを連結する一方の支軸251が挿通されている。
図4は一方の針棒12の中心に沿った断面による針棒12の周辺構造の断面図である。
図示のように、前述した針棒12は、Z軸方向に沿った溝部121が形成されており、当該溝部121の下部にはラッチ機構50が針棒12を保持するための係合穴122が形成され、溝部121の上部にはストッパ機構90が針棒12を保持するための係合穴123が形成されている。また、溝部121の内部には、ストッパ機構90による針棒保持状態をラッチ機構50による針棒保持状態に切り替えるための揺動板124が揺動可能に設けられている。
このラッチ部材52の後端部は、従動リンク53に連結されており、従動リンク53は押圧バネ54によりラッチ部材52を針棒12側に押圧している。ラッチ部材52は、その先端部が針棒12の係合穴122に挿入可能な形状に形成されており、押圧バネ54の押圧力がラッチ部材52と針棒12の係合穴122との係合状態を維持し、ラッチ機構50による針棒12の保持力となっている。
また、上記ラッチ部材52の後退時には、押圧バネ56により常時上方に押圧されている係止爪55がラッチ部材52の先端部を係止して、当該ラッチ部材52の前進移動を規制する。なお、二つの係止爪55はいずれも、解除ピン57により下方に押圧されることでラッチ部材52の係止状態を解除することが可能となっている。
これにより、ラッチ機構50における二本の針棒12,12に対する保持と解除とを個別に行うことを可能としている。
ストッパ機構90は、針棒回動台15の上部151において当該針棒回動台15の正面から針棒12の挿通穴まで貫通した二つの円形の挿通穴に挿入される二つのストッパ部材91と、各ストッパ部材91をそれぞれ個別に針棒20側へ押圧する二つの押圧バネ92と、各押圧バネ92を後方で支持すると共にストッパ部材91の挿通穴を覆い塞ぐカバー体93とを備えている。
ストッパ部材91の先端部は、針棒12の係合穴123に挿入可能な形状に形成されており、押圧バネ92の押圧力がストッパ部材91と針棒12の係合穴123との係合状態を維持し、ストッパ機構90による針棒12の保持力となっている。
但し、ストッパ部材91の押圧バネ92は、ラッチ部材52の押圧バネ54よりも十分に押圧力が小さく設定されており、ラッチ部材52の解除状態にない限りは、揺動板124によってラッチ部材52に押し負けてしまい、ストッパ機構90による針棒12の保持は行われない。つまり、ストッパ機構90は、従動リンク53が作動部材16の突起161に衝突して、ラッチ機構50が保持を解除した針棒12についてのみ保持を行うようになっている。
図5は図3におけるT−T線に沿った断面図である。
針棒回動機構30は、図2、図3及び図5に示すように、針棒12の回動動作の駆動源となる回動モータ31と、回動モータ31の出力軸に装備された主動スプロケット32と、針棒回動台15の軸状部156の上端部に固定装備された従動スプロケット33と、主動スプロケット32と従動スプロケット33との間に掛け渡されたタイミングベルト34とを備えている。回動モータ31は、そのモータ軸がZ方向に沿って配置され、ミシンフレームに固定されている。
回動モータ31が駆動を行うと、主動スプロケット32、タイミングベルト34及び従動スプロケット33を通じて針棒回動台15をその回動中心線C回りに回動させることが可能となっている。
図6は位置切り替え機構60及び作動部材16の斜視図、図7は図3におけるU−U線に沿った断面図、図8は図3におけるV−V線に沿った断面図、図9は図3におけるW−W線に沿った断面図である。
位置切り替え機構60は、ミシンフレーム101内部に固定装備されたアクチュエータとしてのソレノイド61から回動を行う、針棒回動台15に搭載された作動部材16に対して位置切り替え動作を伝達付与するための機構である。
この位置切り替え機構60は、3ポジションで停止可能なソレノイド61と、ソレノイド61のプランジャに装備されたラック部材62と、ソレノイド61からラック部材62を通じて作動部材16に位置切り替え動作を伝達する針棒側差動伝達機構63とを備えている。
ラック部材62は、ソレノイド61によりY軸方向に沿って進退移動が可能であり、当該進退移動方向に沿ってラック歯が形成されている。
そして、上記入力歯車631、出力歯車632及び回動支持体65は、いずれも針棒回動台15の上端部に形成された軸状部156により回動中心線C回りに回動可能に支持されている。なお、入力歯車631は、上側の第1歯車部631aと下側の第2歯車部631bを有し、各歯車部は歯形が異なるが、一体化して形成されている。第1歯車部631aにはラック部材62が噛み合い、第2歯車部631b(入力スプロケット)には、後述するベルト644が掛け渡される。
また、前述した伝達体64は、Z軸方向に沿った回転軸641と、回転軸641の上端部に固定された小スプロケット642と、回転軸641の下端部に固定された連動歯車643とを備えている。
支持板651は、伝達体64の回転軸641を回転可能に支持すると共に、その上面側に小スプロケット642を配置し、その下面側に連動歯車643を配置している。そして、支持板651の上面側において、小スプロケット642と、入力歯車631の第2歯車部631bとにベルト644が掛け渡されており、小スプロケット642と入力歯車631とは、同じ回転方向に連動回転を行うようになっている。そして、小スプロケット642が回転を行うと、回転軸641で連結された連動歯車643も同方向に同じ角度量で回転を行う。
また、スプロケット652は、支持板651の上面に図示しないネジにより固定されている。なお、前述した小スプロケット642は、支持板651の上面に形成された凹部の内側に配置されており、スプロケット652の下側で入力歯車631の第2歯車部631bとベルト644で連結されている。
また、このスプロケット652は、針棒回動機構30の回動モータ31に設けられた主動スプロケット32とタイミングベルト653で連結されている。
即ち、回動モータ31は、その駆動時において、針棒回動台15を回動させる従動スプロケット33と回動支持体65を回動させるスプロケット652とを同時に回動させる。なお、回動支持体65が回動モータ31から入力される回転角度量は、針棒回動台15が入力される回転角度量のちょうど1/2となるように、従動スプロケット33とスプロケット652の有効径が設定されている。また、これらの回動方向は、同じ方向に設定されている。すなわち、回動モータ31は、針棒回動台15への回動動作入力時に、針棒回動台15への回動角度の半分の回動角度を回動支持体65に入力する。
このように、スプロケット652が回動モータ31から回動が付与されることにより、支持板651が支持する伝達体64を回動中心線C回りに周回移動させることが可能となっている。
これにより、回動支持体65を回転させない状態において、入力歯車631に所定角度の回転が入力されると、出力歯車632は、逆回転方向に同じ角度だけ回転を行うようになっている。
ソレノイド61は3ポジションでラック部材62を停止させることができ、ラック部材62が各位置で停止した時に、作動部材16の突起部161を前述したP1〜P3の各位置に停止させる必要がある。
一方、作動部材16は、縫製時に回動動作が行われる針棒回動台15に搭載されているが、当該作動部材16の位置切り替えを行うための駆動源であるソレノイド61は、ミシンフレームに固定されている。従って、針棒回動台15の回動動作が行われると、ラック部材62と噛合する入力歯車631は、針棒回動台15と共に回動することができず、その結果、針棒回動台15と入力歯車631との間で相対的に回動動作が行われることとなる。
針棒側差動伝達機構63は、針棒回動台15の回動動作によって当該針棒回動台15と入力歯車631との間に相対的な回動角度差が生じても、針棒回動台15に対する作動部材16の位置を一定に維持することができる。
ここでは、ソレノイド61が停止した状態で針棒回動台15が時計方向に180°の回動を行った場合を例示する。
まず、図10(A)に示すように、針棒回動台15が回動モータ31により時計方向に180°回動を付与されると、回動支持体65には同方向に90°回動が付与される。これにより、小スプロケット642は時計方向に90°周回移動を行う。この時、小スプロケット642は、停止状態の入力歯車631と、ベルト644により連結されているので、小スプロケット642自身が反時計方向に(入力歯車631の径/小スプロケットの径)×90°の回転が行われる。
つまり、針棒回動台15を基準とした場合、入力歯車631は針棒回動台15に対して相対的に反時計方向に180°回動した状態となるが、出力歯車632は針棒回動台15に対して回動を生じていない状態となる。
なお、針棒回動台15の回動動作中にソレノイド61が動作して入力歯車631を回動させた場合も、上述と同様のことがいえるので、ソレノイド61の作動位置に応じて適正な位置に作動部材16の突起部161を位置決めすることが可能である。
図11は釜の動力伝達機構70及び釜側差動伝達機構40の機構構造を概略的に図示した構成図である。
図11に示すように、二つの釜13,13の動力伝達機構70は、釜13の回転駆動源である駆動モータ71の出力軸に連結された主動スプロケット751と、釜側差動伝達機構40の入力軸41に装備された従動スプロケット752と、ミシンベッド部101b内においてスプロケット751,752に掛け渡されたタイミングベルト753とを備えている。これにより、駆動モータ71の回転が釜側差動伝達機構40を介して各釜13に伝達される。
二つの釜13,13は、いわゆる全回転の水平釜であり、針板16の下方において、針棒回動台15の回動中心線Cを中心として対角に配置される。また、各釜13,13は、それぞれ対応する縫い針11,11から上糸を捕捉可能となるように、相互間の距離を縫い針11,11の距離に合わせて配置されている。
各釜13の下部には支軸14が設けられ、当該各支軸14は図示しない釜土台によりZ軸回りに回転可能に支持される。釜土台は、釜側差動伝達機構40の回動台43の上部に固定装備され、回動台43と共に中心線C回りに周回移動を行うことができ、これにより、二つの釜13,13が中心線C回りに回動して旋回移動を行い、針棒回動台15による二つの針棒12,12の周回移動に追従することが可能となっている。
そして、釜側差動伝達機構40は、動力伝達機構70から伝わる駆動モータ71からの回転力を各釜13に伝達して支軸14回りに回転させる機能と、中心線C回りに各釜13の位置を回動させる機能と、当該各釜13の位置の回動による支軸14回りの位相の変動を補正する機能とを有するものである。
かかる構成により、主動スプロケット451が出力軸42と共に回転すると、両歯タイミングベルト455を介して、従動スプロケット452、453が主動スプロケット451とは逆方向に回転する。
そして、軸間伝達部44は、入力軸41の対向端部に固定装備された第一のかさば歯車442と、出力軸42の対向端部に固定装備された第二のかさば歯車443と、互いに対向する第一と第二のかさば歯車442,443の双方に噛合する伝達かさば歯車444を軸支する伝達体445とを備えている。
かかる構造により、軸間伝達部44はいわゆる差動歯車機構を構成している。
さらに、第一の主動スプロケット464と第二の主動スプロケット465とはいずれも回動モータ463の出力軸に固定装備されているため、これらのスプロケット464,465は常に連動して同時に回転を行うようになっている。
針棒側差動伝達機構63の入力歯車631及び出力歯車632は、軸間伝達部44の第一のかさば歯車442及び第二のかさば歯車443に対応し、針棒側差動伝達機構63の伝達体64は軸間伝達部44の伝達かさば歯車444に対応する。また、針棒回動台15は回動台43に対応し、支持枠441は回動支持体65に対応する。
これにより、各釜13,13の駆動時に、回動台43で二つの釜13,13を中心線C回りに旋回すると、支持枠441はその半分の角度で回動を行い、伝達かさば歯車444が支持枠441と共に旋回することで、各釜13,13の旋回によるその位相のずれを出力軸42側に対して補正することができる。
つまり、各釜13が位相の変動を生じることなく各釜13を旋回させることが可能である。
図1に示すように、布移動機構80は、ミシンベッド部101bの上面において被縫製物を保持する保持枠81と、保持枠81を昇降可能に支持する支持アーム82と、支持アーム82を介して保持枠81をX軸方向に移動させるX軸モータ(図示略)と、支持アーム82を介して保持枠81をY軸方向に移動させるY軸モータ(図示略)とを備えている。
布移動機構80は、かかる構成により、保持枠81を介して被縫製物をX−Y平面の任意の位置に移動位置決めすることができ、一針ごとに任意の位置に針落ちを行うことができ、自在な縫い目の形成が可能となっている。
図12の縫製パターンに従って二本針縫い目の形成を行う縫製動作について説明する。
まず、前提として、二本針ミシン1の図示しない制御部は、一方の縫い針11の縫製パターンを示す位置座標のデータを保有しており、当該位置座標データから毎針の針落ち位置へ一方の縫い針11を針落ちさせるためのX軸モータ及びY軸モータの駆動動作量を算出する(ステップS1)。
これにより外側となる針棒12のみが縫製を行う(ステップS11)。即ち、途中で各回動モータ31,463を駆動して90°旋回し片針で角部の縫い目を形成し、その後、保持を解除していた針棒12のラッチ機構50による保持を再開するようソレノイド61のポジションを制御する(ステップS13)。
上記二本針ミシン1は、上述のように、ソレノイド61から作動部材16に位置切り替え動作を伝達する差動伝達機構63が、入力歯車631と出力歯車632との間で回転力を反転して伝達する伝達体64を支持する回動支持体65が針棒回動台15の回動時に当該針棒回動台15の半分の角度で回動を行うので、ラック部材62に噛合する入力歯車631が針棒回動台15と共に回動を行わずに、相互間で回動角度差が発生した場合でも、出力歯車632側では、伝達体64により針棒回動台15と同方向に同じ回動角度で回動させることができる。従って、針棒回動台15に搭載された作動部材16は、針棒回動台15の回動により位置ズレを生じることがない。
このため、ソレノイド61を針棒回動台15に搭載しなくとも、作動部材16を正しい位置にキープすることができ、針棒12の保持と解除を正しく実行することが可能となる。
そして、これにより、針棒回動台15の旋回重量の軽減を図ることができ、旋回動作を行う回動モータ31を大型化することなく、高速動作が可能となり、縫製の高速化を実現することが可能となる。
また、針棒回動台15上にソレノイドを搭載しないで済むことから、当該ソレノイドへの通電を行うためのスリップリング等の特殊な部品が不要となり、ミシン製造コストの低減を図ることが可能となる。
なお、針棒側差動伝達機構63では、伝達体64を小スプロケット642と平歯車である連動歯車643とで構成し、これらの回転軸線を入力歯車631及び出力歯車632の回転軸線と同じZ軸方向に向けているが、この構造に限定するものではない。
例えば、針棒側の差動伝達機構63でも、釜側差動伝達機構40のように、入力歯車631及び出力歯車632を互いに同心で対向するかさば歯車とし、伝達体64を入力歯車631及び出力歯車632に同時に噛合するかさば歯車としても良い。
かかる構造の場合、伝達体64が入力歯車631と出力歯車632のそれぞれに対応する部材を備える必要がなく、単独のかさば歯車で動力伝達を行うので、部品点数低減の面で有利である。
11 縫い針
12 針棒
13 釜
14 支軸
15 針棒回動台
16 作動部材
20 針上下動機構
30 針棒回動機構
31 回動モータ
40 釜側差動伝達機構
50 ラッチ機構
60 位置切り替え機構
61 ソレノイド(アクチュエータ)
63 針棒側差動伝達機構(差動伝達機構)
631 入力歯車(入力部材)
632 出力歯車(出力部材)
64 伝達体
642 小スプロケット
643 連動歯車
65 回動支持体
70 動力伝達機構
80 布移動機構(移動機構)
90 ストッパ機構
101 ミシンフレーム
C 中心線
Claims (5)
- 縫い針を保持し、垂直方向に沿って上下動を行う二本の針棒と、
各々の前記針棒を上下動させる針上下動機構と、
前記二本の針棒を上下動可能に支持すると共にミシンフレームにより垂直方向に沿った中心線回りに回動可能に支持された針棒回動台と、
前記針棒回動台を介して前記二本の針棒を回動させる針棒回動機構と、
前記二本の針棒を保持して前記針上下動機構による上下動の動作を伝達するラッチ機構とを備える二本針ミシンにおいて、
前記針棒回動台上で位置切り替え動作を行うことによって前記ラッチ機構による各々の前記針棒の保持状態を解除する作動部材と、
前記ミシンフレームに固定装備されると共に前記作動部材の位置切り替え動作の駆動源となるアクチュエータと、
前記アクチュエータから前記作動部材に前記位置切り替え動作を伝達する差動伝達機構とを備え、
前記差動伝達機構は、
前記針棒回動台によりその回動中心回りに前記針棒回動台とは分離して回動可能に支持されると共に前記アクチュエータにより回動動作が入力される入力部材と、
前記針棒回動台によりその回動中心回りに回動可能に支持されると共に当該回動動作により前記作動部材に位置切り替え動作を付与する出力部材と、
前記針棒回動台によりその回動中心回りに回動可能に支持されると共に前記伝達体を前記針棒回動台の回動中心線回りに周回移動を行うように支持する回動支持体と、
前記回動支持体を回転させない状態において前記入力部材に所定角度の回転が入力されると出力部材に逆回転方向へ同じ角度だけ回転を行うように回転力を反転して伝達する伝達体と、を備え、
前記針棒回動機構による前記針棒回動台の回動動作の駆動源となる回動モータを前記ミシンフレームに固定装備すると共に、
前記回動モータは、前記針棒回動台と前記回動支持体の両方に個別に回動動作を入力し、
当該回動モータは、前記針棒回動台への回動動作入力時に、前記針棒回動台への回動角度の半分の回動角度を前記回動支持体に入力することにより、前記出力部材を前記針棒回動台と同方向に当該針棒回動台と同じ回動角度で回動させることを特徴とする二本針ミシン。 - 前記針棒の中心線に垂直な平面上において任意の方向に被縫製物を移動可能な移動機構を備えることを特徴とする請求項1記載の二本針ミシン。
- 前記移動機構と前記回動モータを制御して、予め定められた縫製パターンの形状に沿って二本針縫い目の形成を行うことを特徴とする請求項2記載の二本針ミシン。
- 前記差動伝達機構は、かさば歯車を用いた差動歯車機構であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の二本針ミシン。
- 前記差動伝達機構の伝達体は、前記入力部材と出力部材との間の回転力をベルト又はベルトと歯車の組み合わせを用いて伝達することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の二本針ミシン。
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