(57)【要約】【課題】電動機の冷却性能、及び電動機の動力の伝達効率を担保しつつ、機枠を小型化し、且つ機枠の構造を単純にすることができるミシンを提供する。【解決手段】ミシン１は、機枠１０の外部にブラケット２５を備え、ブラケット２５にモータ３０を固定している。モータ３０の出力軸３５は、機枠１０の内部から側方へ突出する主軸１８と平行に配置してある。モータ３０の出力軸３５にはモータプーリ６０を設け、主軸１８にはミシンプーリ５０を設ける。モータプーリ６０とミシンプーリ５０との間には、タイミングベルト５５を架け渡している。モータ３０の出力軸３５の回転角を検出するためのエンコーダ３７をモータ３０に設けており、ミシン１は、エンコーダ３７が検出した回転角から針棒１６の位置を検出する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機枠と、
回転する出力軸を有し、且つ前記機枠の外部に固定した電動機と、
前記電動機に固定し、前記出力軸の回転角を検出する回転検出機構と、
前記電動機の前記出力軸に設けた第一歯車と、
前記機枠の側部から外方へ突出し、前記電動機の前記出力軸と平行に配置した主軸と、
前記主軸に設けた第二歯車と、
前記第一歯車と前記第二歯車との間に架け渡したタイミングベルトと
を備えたミシン。
【請求項２】
前記第一歯車と前記第二歯車とが互いに同じ径を備えた請求項１に記載のミシン。
【請求項３】
前記電動機を、前記出力軸が前記主軸とほぼ同じ高さとなる位置に固定した請求項１又は２に記載のミシン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はミシンに関する。詳細には、電動機の出力軸とミシンの主軸とをベルトで連結することで、電動機の動力を主軸に伝達するミシンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ミシンの主軸を回転させる方式として、ダイレクトドライブ方式、及びモータテーブル付け方式がある。ダイレクトドライブ方式のミシンは、機枠に電動機を内蔵しており、電動機の出力軸が主軸に直結している。ダイレクトドライブ方式では、電動機の動力が効率良く主軸に伝達し、縫い始め時、縫い終わり時の主軸の回転動作もスムーズである。一方で、機枠内部の構造が複雑であり、電動機の冷却性能も悪いという問題点がある。モータテーブル付け方式のミシンは、機枠を固定する土台に電動機を固定し、電動機の出力軸はＶベルトで主軸に連結している。モータテーブル付け方式によると、ミシンの構造が単純となり、電動機の冷却性能も高い。一方で、Ｖベルトを用いているため、電動機から主軸への動力の伝達効率が悪い。また、針位置を検出するための検出機構を主軸に設けなければならない。タイミングベルトには、電動機の動力の伝達効率が良いという利点があるが、ベルト張力を厳密に調整する必要がある。よって、電動機の出力軸と主軸との距離が長いモータテーブル付け方式にタイミングベルトを採用するのは困難である。
【０００３】
また、電動機を固定するブラケットを機枠から後方へ突出させたミシンも提案されている（例えば、特許文献１参照）。このミシンでは、電動機の冷却性能が高い。また、タイミングベルトを用いているので、電動機の動力の伝達効率も良い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１９６７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のミシンは、針位置を検出するための検出機構を機枠内部に備えている。従って、機枠の構造が複雑となり、機枠を小型化することも困難である。よって、作業者は機枠内部のメンテナンスを容易に実行できず、ミシンの製作費用も増加するという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、電動機の冷却性能、及び電動機の動力の伝達効率を担保しつつ、機枠を小型化し、且つ機枠の構造を単純にすることができるミシンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載のミシンは、機枠と、回転する出力軸を有し、且つ前記機枠の外部に固定した電動機と、前記電動機に固定し、前記出力軸の回転角を検出する回転検出機構と、前記電動機の前記出力軸に設けた第一歯車と、前記機枠の側部から外方へ突出し、前記電動機の前記出力軸と平行に配置した主軸と、前記主軸に設けた第二歯車と、前記第一歯車と前記第二歯車との間に架け渡したタイミングベルトとを備えている。
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載のミシンは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記第一歯車と前記第二歯車とが互いに同じ径を備えている。
【０００９】
また、本発明の請求項３に記載のミシンは、請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記電動機を、前記出力軸が前記主軸とほぼ同じ高さとなる位置に固定している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１に記載のミシンは、電動機を機枠の外部に備え、電動機の出力軸に設けた第一歯車と、主軸に設けた第二歯車との間にタイミングベルトを架け渡している。従って、電動機の動力が効率良く主軸に伝達し、出力軸の回転と主軸の回転との間にずれが生じることがない。電動機の冷却性能も良い。さらに、出力軸の回転角を検出する回転検出機構を、電動機に固定している。出力軸の回転角を検出することで、主軸の回転角も正確に検出することができる。よって、主軸の回転角を検出するセンサを機枠内部に設ける必要がなく、機枠の小型化、及び機枠の構造の単純化を容易に行うことができる。また、センサを機枠内部に設けた従来のミシンについても、センサを取り外すだけで従来の機枠をそのまま用いることができる。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載のミシンは、請求項１に記載の発明の効果に加え、第一歯車の回転速度と第二歯車の回転速度の速度比率が同一となるため、出力軸の回転角を、そのまま主軸の回転角として制御することができる。よって、縫製動作を容易に制御することができる。さらに、作業者は、タイミングベルトの取り付け及び取り外しを容易に実行できる。
【００１２】
また、本発明の請求項３に記載のミシンは、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、出力軸と主軸との間の距離を短くすることができる。よって、張力の厳密な調整が必要なタイミングベルトに対し、外的要因（温度・湿度変化等）による歪みや伸び等に起因した張力変化のばらつきを抑えることができる。従って、電動機から主軸への動力の伝達を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ミシン１の外観斜視図（カバー９０有り）である。
【図２】ミシン１の外観斜視図（カバー９０無し）である。
【図３】機枠１０から手動輪７０を取り外したミシン１の外観斜視図である。
【図４】タイミングベルト５５を架け渡したモータプーリ６０及びミシンプーリ５０の斜視図である。
【図５】ミシン１の右側面図（カバー９０無し）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を具現化した一実施の形態であるミシン１について、図面を参照して説明する。尚、参照する図面は、本発明が採用し得る技術的特徴を説明するために用いるものであり、記載している装置の構成等は、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。
【００１５】
まず、図１から図３を参照して、ミシン１の全体構造について説明する。以下の説明では、図１から図３における左斜め後方を使用者に対向するミシン１の前方、右斜め前方をミシン１の後方とする。図１から図３の右斜め後方をミシン１の左方、左斜め前方をミシン１の右方とする。
【００１６】
図１及び図２に示すように、ミシン１は、土台１２と、土台１２に立設した機枠１０とを備えている。図２に示すように、機枠１０は、脚柱部１３、アーム部１４、及び頭部１５を備えている。脚柱部１３は、土台１２の右端側に立設し、アーム部１４は、脚柱部１３の上部から左側方に延設している。頭部１５は、アーム部１４の先端の下部に設けてある。頭部１５は、後述するモータ３０の駆動によって上下に往復移動する針棒１６を下部に備えている。針棒１６は、縫針１７を下端に備えている。頭部１５は、昇降可能な押え棒１９を、針棒１６の後方に備えている。押え棒１９は、加工布を保持する押え足２０を下端に備えている。
【００１７】
アーム部１４は、自身の長手方向（ミシン１の左右方向）に延びる回転可能な主軸１８を内側に備えている。主軸１８は、針棒１６を上下動させる駆動機構（図示外）に連結している。主軸１８の右側端部には、円筒状の手動輪７０を装着している。作業者が手動輪７０を回転させると、主軸１８が回転し、駆動機構を介して針棒１６が上下に往復移動する。
【００１８】
機枠１０は、後部にブラケット２５を固定している。ブラケット２５は、板状の台部１２５と、円筒状の保持部１２６とを備える。複数のねじ２５２が、ブラケット２５の台部１２５と機枠１０とを固定している。円筒状の保持部１２６は、自身の軸線がアーム部１４の延設方向に対して平行になるように、台部１２５の後方に位置している。保持部１２６は、主軸１８を回転させるためのモータ３０を内側に保持する。モータ３０の出力軸３５は、主軸１８に対して平行である。モータ３０が機枠１０の外部に位置しているため、機枠１０の内部に位置している場合に比べてモータ３０の熱が放出しやすい。よって。モータ３０の冷却性能が良い。
【００１９】
モータ３０は、出力軸３５の回転位相を検出するエンコーダ３７を左側端部に備える。エンコーダ３７は、複数のスリットを有する回転円板と、複数のスリットを有する扇形の板と、発光素子と、受光素子とを備える。回転円板に、一方の側から発光素子の光を当て、回転円板のスリットと扇形の板のスリットとを通過した光を受光素子が検出する。エンコーダ３７は、受光素子の受光量によって、モータ３０の出力軸３５の回転角（回転位相）を検出する。検出した回転角に関する情報を、ミシン１の動作を統括する制御部（図示外）に送信する。制御部は、出力軸３５の回転角に基づき、主軸１８、駆動機構を介して上下動する針棒１６及び縫針１７の位置を検出し、縫製動作を制御する。
【００２０】
図３に示すように、モータ３０の出力軸３５の先端部には、円柱状のモータプーリ６０を固定してある。主軸１８の右側先端部近傍には、円柱状のミシンプーリ５０を固定してある。ミシンプーリ５０は、手動輪７０（図２参照）の内側（左側）に位置している。モータプーリ６０とミシンプーリ５０との間には、歯付きの無端ベルトであるタイミングベルト５５が架け渡してある。タイミングベルト５５は樹脂製である。機枠１０の脚柱部１３の右側面下部には糸巻き装置９５が設けてあり、糸巻き装置９５は、タイミングベルト５５に接触して回転することで糸を巻き取る。脚柱部１３には樹脂製のカバー９０（図１参照）を設けてあり、カバー９０は、モータプーリ６０、ミシンプーリ５０、ブラケット２５、モータ３０、エンコーダ３７等を取り囲んで保護する。糸巻き装置９５は、カバー９０に形成した穴部９１から外部に露出している。
【００２１】
次に、図４を参照して、モータプーリ６０、ミシンプーリ５０、及びタイミングベルト５５について詳細に説明する。図４に示すように、モータプーリ６０は円柱状であり、外周面に凸凹状の歯部６１を備えている。一端面６２の縁部の１箇所にはマーク６３を設けている。マーク６３は、モータ３０の出力軸３５の回転角を作業者が確認するために目視するものである。モータプーリ６０は、出力軸３５を挿入するための軸孔６４を備えている。軸孔６４に挿入した出力軸３５が回転すると、モータプーリ６０は出力軸３５と共に回転する。
【００２２】
ミシンプーリ５０は円柱状であり、外周面に凸凹状の歯部５１を備えている。歯部５１の形状は、モータプーリ６０の歯部６１の形状と同じである。ミシンプーリ５０の一端面５２の縁部の１箇所には、モータプーリ６０と同様にマーク５３を設けている。マーク５３は、主軸１８の回転角を作業者が確認するために目視するものである。作業者は、タイミングベルト５５をモータプーリ６０及びミシンプーリ５０に架け渡す場合、モータプーリ６０のマーク６３の位置と、ミシンプーリ５０のマーク５３の位置とを調整してから作業を行う。これにより、モータ３０の出力軸３５の角度位相と、主軸１８の角度位相とを合致させることができる。ミシンプーリ５０の軸心方向両端部の外周には、軸心と垂直な方向に延びる鍔部５７，５８を設けている。鍔部５７，５８は、タイミングベルト５５がミシンプーリ５０から抜け落ちることを防止する。ミシンプーリ５０は、主軸１８を挿入するための軸孔を中心に備えている。ミシンプーリ５０が回転すると、軸孔に挿入した主軸１８はミシンプーリ５０と共に回転する。
【００２３】
タイミングベルト５５は、モータプーリ６０の歯部６１、及びミシンプーリ５０の歯部５１に噛み合う歯を内側に備えている。よって、Ｖベルトを用いる場合とは異なり、プーリとベルトとの間に滑りが生じることがない。さらに、モータプーリ６０の径Ｄ１と、ミシンプーリ５０の径Ｄ２とが同一となっている。従って、モータプーリ６０の回転角と、ミシンプーリ５０の回転角とが常に一致する。すなわち、出力軸３５と主軸１８とは１：１の速度比率で回転する。これにより、ミシン１は、モータ３０の出力軸３５の回転角をエンコーダ３７で検出することで、複雑な処理を経ることなく主軸１８の回転角を容易に検出し、針棒１６の位置情報を得ることができる。
【００２４】
次に、図５を参照して、モータ３０の出力軸３５と主軸１８との位置関係について説明する。図５に示すように、機枠１０の後部に固定してあるブラケット２５は、土台１２からの出力軸３５の高さがＬとなる位置にモータ３０を保持している。機枠１０が備える主軸１８の土台１２からの高さは、出力軸３５の高さと同じＬである。出力軸３５の高さと主軸１８の高さとを同じにすることで、高さが異なる場合に比べ、出力軸３５と主軸１８との間の距離を短くすることができる。よって、タイミングベルト５５の張力変化のばらつきを抑えることができる。モータ３０が機枠１０の上方又は前方（図５における左方）に位置している場合とは異なり、モータ３０が作業の邪魔になることもない。モータ３０が土台１２に位置している場合とは異なり、作業者は、カバー９０（図１参照）を取り外すだけでモータ３０、モータプーリ６０等を露出させることができるため、メンテナンスを容易に行うことができる。
【００２５】
以上説明したように、本実施の形態のミシン１は、モータ３０を機枠１０の外部に備える。モータ３０の出力軸３５に設けたモータプーリ６０と、主軸１８に設けたミシンプーリ５０との間にタイミングベルト５５を架け渡している。従って、Ｖベルトを用いる場合とは異なり、プーリとベルトとの間に滑りが生じることがなく、モータ３０の動力を効率よく主軸１８に伝達することができる。出力軸３５の回転と主軸１８の回転との間にずれが生じることがないため、エンコーダ３７を主軸１８でなくモータ３０に設け、モータ３０の出力軸３５の回転角を検出することで針棒１６の位置を検出することができる。よって、機枠１０の内部にモータ３０及びエンコーダ３７を設ける場合に比べ、針棒１６の位置検出の精度を担保しつつ、機枠１０の構成を簡素化することができる。モータ３０の冷却性能も良い。カバー９０を取り外すだけでモータ３０及びエンコーダ３７のメンテナンスを行うことができ、組み立ても容易である。従来のミシンの機枠をそのまま用いてミシン１を構成することもできる。
【００２６】
ミシン１では、モータプーリ６０の径とミシンプーリ５０の径とが同じであるため、モータプーリ６０の回転角と、ミシンプーリ５０の回転角とが常に一致する。よって、エンコーダ３７が検出した出力軸３５の回転角を、複雑な演算処理を経ることなく、そのまま主軸１８の回転角として制御することができる。タイミングベルト５５の取り付け及び取り外しも容易である。モータプーリ６０及びミシンプーリ５０に合印を設けることで、作業者は、タイミングベルト５５の取り付け及び取り外しの際のプーリの位置合わせを容易に行うことができる。よって、タイミングベルト５５の取り付け及び取り外しをさらに容易に行うことができる。
【００２７】
ミシン１は、モータ３０の出力軸３５の高さと主軸１８の高さとが同じ高さとなるようにモータ３０を固定している。従って、モータ３０を土台１２に備える場合や、主軸１８の高さと異なる位置（例えば、主軸１８の後側斜め上方又は斜め下方）に備える場合に比べ、出力軸３５と主軸１８との間の距離を短くすることができる。よって、張力を厳密に調整することが必要なタイミングベルト５５に対し、温度変化、湿度変化等による歪み、伸び縮み等に起因したタイミングベルト５５の張力変化のばらつきを抑えることができる。モータ３０が作業の邪魔になることもない。
【００２８】
以上の説明において、モータ３０が本発明の「電動機」に相当する。エンコーダ３７が本発明の「回転検出機構」に相当する。モータプーリ６０が本発明の「第一歯車」に相当し、ミシンプーリ５０が本発明の「第二歯車」に相当する。
【００２９】
尚、上記実施の形態に示した構成は例示であり、各種の変更が可能であることは言うまでもない。例えば、上記実施の形態では、出力軸３５の高さと主軸１８の高さとが同一となるようにモータ３０を設けている。出力軸３５と主軸１８との間の距離をより短くするためには、高さは同一の方が望ましいが、厳密に同一となる必要はない。
【符号の説明】
【００３０】
１    ミシン
１０    機枠
１２    土台
１８    主軸
２５    ブラケット
３０    モータ
３５    出力軸
３７    エンコーダ
５０    ミシンプーリ
５５    タイミングベルト
６０    モータプーリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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