(57)【要約】【課題】騒音及び摩耗が少なく、且つ設計及び製造が簡単な運動変換機構を提供する。【解決手段】運動変換機構４０は、回転軸４７とともに回転する回転板４１と、該回転板４１が回転した際に揺動する揺動リンク５１とを備え、該回転板４１の一面及び他面には、それぞれカムフォロア５３、５５の中心軌道ｐが回転板４１に対し反転対称で同一である外周カム面４３及び内周カム面４５が形成されている。また、揺動リンク５１は、外周カム面４３を転動するコロ状カムフォロア５３を回転可能に取着した外周カムレバー５２と、内周カム面４５を転動するコロ状カムフォロア５５を回転可能に取着した内周カムレバー５４とを含み構成され、両レバー５２、５４は、両コロ状カムフォロア５３、５５の軸芯ｃが一致するように連結されている。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸とともに回転する回転板の一面側及び他面側にそれぞれカムフォロアの中心軌道が前記回転板に対し反転対称で同一である外周カム面及び内周カム面を形成し、前記外周カム面を転動するコロ状カムフォロアを回転可能に取着したレバーと、前記内周カム面を転動するコロ状カムフォロアを回転可能に取着したレバーとを、両コロ状カムフォロアの軸芯が一致するように連結した揺動リンクを設け、前記揺動リンクの揺動から往復運動を取り出すように構成した運動変換機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転運動から直線往復運動を取り出すための運動変換機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ミシンは、針棒、布押え棒、天秤、又は下糸用シャトル等の往復作用部を、各種駆動機構で駆動している。そして、それら各種駆動機構の中には、図７（ａ）に示す従来例１のような運動変換機構１８５を備えたものがある（特許文献１）。この運動変換機構１８５は、回転駆動されるカム１８６と、該カム１８６に当接するカムフォロア１８８を備えたレバー１８７とを含み構成されている。そして、レバー１８７には、該レバー１８７がカム１８６の動きに追従できるように、カムフォロア１８８をカム面１８６ａに押圧するスプリング１８９が取着されている。
【０００３】
ところが、このようにスプリング１８９の押圧力によって、カムフォロア１８８をカム面１８６ａに押圧した場合、該押圧力によって、該カム１８６に余計な抵抗が加わってしまう。
【０００４】
そのため、各種の運動変換機構の中には、スプリング等による押圧なしに該レバー等をカムの動きに追従させる確動カム等を備えたものもあり、これら各種確動カムを備えた運動変換機構の中には、図７（ｂ）に示す従来例２の運動変換機構１９０や、図８に示す従来例３の運動変換機構１９４等がある。
【０００５】
従来例２の運動変換機構１９０は、側面に溝１９２が凹設された板溝カム１９１を備え、その溝１９２の中を、カムフォロア１９３が、該溝１９２の両側壁に形成された両カム面１９２ａ、１９２ｂのうちのいずれか一方に交代で沿って転がりスライドする仕組みとなっている。
【０００６】
一方、従来例３の運動変換機構１９４は、断面形状の異なる２つのカム１９６、１９７が軸方向に並べて相対移動不能に固定された構造の共役カム１９５を備え、該共益カム１９５における一方のカム１９６のカム面１９６ａには、揺動リンク１９８に取着された２つのカムフォロア１９９のうちの一方１９９ａが当接し、他方のカム１９７のカム面１９７ａには、該カムフォロア１９９の他方１９９ｂが当接している。そして、これら２つのカムフォロア１９９ａ、１９９ｂが、それぞれ交代で該共益カム１９５に押圧されることにより、揺動リンク１９８が該共益カム１９５の動きに追従する仕組みとなっている。
【特許文献１】特許２７５２４８２号公報
【特許文献２】特開平９−１９２３７１号公報
【特許文献３】特開２００４−１００７３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、従来例２の運動変換機構１９０においては、両カム面１９２ａ、１９２ｂにカムフォロア１９３が当接すると該カムフォロア１９３は回転できなくなるため、カム面１９２ａ、１９２ｂとカムフォロア１９３との間に、クリアランスｇを設けなければならず、ガタや騒音が発生する。また、該カムフォロア１９３が転がるカム面１９２ａ、１９２ｂが一方から他方に変わる際に、カムフォロア１９３の回転方向が変わり、そこで滑り対偶となってしまう。そのため、該回転方向が変わる部分で局所的に摩耗が進行してしまう。
【０００８】
また、従来例３の共役カム１９５においては、上記従来例２での摩耗やガタ等の問題点は改善されるが、断面形状の異なった２つのカム１９６、１９７を使用するため、及びカムフォロア１９９ａ、１９９ｂ間のピッチを精度よく調整しなければならないため、該共益カム１９５、揺動リンク１９８共に設計、製造、保守性が高度で難しくなってしまう。
【０００９】
そこで、カムフォロアがカム面へ余計な押圧力を与えることがなく、且つ騒音及び摩耗が少なく、且つ設計及び製造が簡単な運動変換機構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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の運動変換機構は、回転軸とともに回転する回転板の一面側及び他面側にそれぞれカムフォロアの中心軌道が前記回転板に対し反転対称で同一である外周カム面及び内周カム面を形成し、前記外周カム面を転動するコロ状カムフォロアを回転可能に取着したレバーと、前記内周カム面を転動するコロ状カムフォロアを回転可能に取着したレバーとを、両コロ状カムフォロアの軸芯が一致するように連結した揺動リンクを設け、前記揺動リンクの揺動から往復運動を取り出すように構成したものである。但し、ここで、外周カム面とは、外周面からなるカム面のことをいい、内周カム面とは、内周面からなるカム面のことをいう。
【００１１】
運動変換機構に係る本発明は、汎用であり、例えば、ミシンの往復作用部を駆動する駆動機構に組み込むことができ、また、ミシン以外の各種装置（例えば、各種織機、各種工作機等）の往復作動部を駆動する各種駆動機構にも組み込むことができる。
前記ミシンの往復作用部は、特に限定されないが、針棒、布押え棒、天秤、下糸用シャトル等を例示する。また、前記往復運動は、特に限定されないが、揺動運動、直線往復運動等を例示する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、運動変換機構に従来例１のようなスプリング等が存在しないため、カム面に余計な押圧力が加わらない。
【００１３】
また、外周カム面を転動するコロ状カムフォロアと、内周カム面を転動するコロ状カムフォロアとが別なため、両カム面に各カムフォロアを同時に当接させることができ、また、各カムフォロアの回転方向を一定にすることができる。そのため、従来例２に比べ、ガタや騒音を少なくでき、また、摩耗を減らすことができる。
【００１４】
また、外周カム面と内周カム面とは反転対称であるため、両カム面の設計は加工データを反転させるだけでよく、カム面の設計及び製造が容易である。また、両コロ状カムフォロアの軸芯は一致するため、従来例３の共役カムのように両カムフォロア間のピッチを精度よく調節する必要がなく、揺動リンクの設計及び製造も容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
運動変換機構４０は、回転軸４７とともに回転する回転板４１と、該回転板４１が回転した際に揺動する揺動リンク５１と、該揺動から往復運動を取り出す往復リンク７１とを備えている。そして、該回転板４１の一面及び他面には、それぞれカムフォロア５３、５５の中心軌道ｐが回転板４１に対し反転対称で同一である外周カム面４３及び内周カム面４５が形成されている。また、揺動リンク５１は、外周カム面４３を転動するコロ状カムフォロア５３を回転可能に取着した外周カムレバー５２と、内周カム面４５を転動するコロ状カムフォロア５５を回転可能に取着した内周カムレバー５４とを含み構成され、両レバー５２、５４は、両コロ状カムフォロア５３、５５の軸芯ｃが一致するように連結されている。
【実施例１】
【００１６】
本実施例１の運動変換機構４０を組み込んだ図１〜図５に示す多頭ミシン９は、下糸を供給するベッド２０と、上糸を供給する上糸供給部（図示略）と、被縫製物を上糸と下糸とで縫いつけるミシンヘッド１０とを含み構成されている。そして、これらミシンヘッド１０とベット２０と上糸供給部（図示略）とは、多頭ミシン９のミシンフレーム（図示略）に取着されている。
【００１７】
ミシンヘッド１０は、複数台が一列に並んで併設されており、各ミシンヘッド１０には、縫製を行うための針棒１１と、被縫製物（図示略）を押さえつけるための布押え棒１３とが取着されている。針棒１１は、針棒駆動機構（図示略）によって昇降自在になっており、その下端には刺繍を行うための刺繍針１２が取着されている。また、布押え棒１３は、その下端に布押え足１４が取着されている。
【００１８】
ベッド２０は、ミシンヘッド１０の下方に設けられており、刺繍針１２が降下し貫通する針板２１と、下糸の供給源となる複数個の下糸用シャトル２２と、各下糸用シャトル２２の駆動方向を案内する複数個のシャトルガイド２３と、全ての下糸用シャトル２２を一斉に駆動するシャトル駆動機構２９とを含み構成されている。
【００１９】
シャトル駆動機構２９は、下糸用シャトル２２に直線往復運動をさせるための機構であって、動力源となる駆動用モータ３０と、該駆動用モータ３０の回転運動を直線往復運動に変換し該下糸用シャトル２２に伝える運動変換機構４０とを含み構成されている。
【００２０】
駆動用モータ３０は、運動変換機構４０の回転板４１を回転駆動する動力源であって、回転駆動される駆動シャフト３１を備え、該駆動シャフト３１の先端には、回転板４１に動力を伝えるための駆動ギア３８が取着されている。
【００２１】
運動変換機構４０は、駆動用モータ３０により供給される回転運動を揺動運動に変換した後、該揺動運動を直線往復運動に変換する機構であって、駆動シャフト３１から動力が伝えられ回転駆動する回転板４１と、該回転板４１の回転運動が伝えられ揺動する揺動リンク５１と、該揺動リンク５１の揺動運動をミシンヘッド１０の併設方向へ伝える水平シャフト６０と、水平シャフト６０の揺動運動を次の往復リンク７１へ伝える伝達リンク６１と、該伝えられた揺動運動から直線往復運動を取り出す往復リンク７１とを含み構成されている。
【００２２】
回転板４１は、その回転軸４７とともに駆動用モータ３０によって回転駆動される板であって、回転軸４７には、駆動ギア３８と噛み合う伝達ギア４８が、相対移動不能に取着されている。そして、該回転板４１の一面側及び他面側には、揺動リンク５１の一方のコロ状カムフォロア５３が外周側から当接する外周カム面４３を備えた外周カム部４２と、該揺動リンク５１の他方のコロ状カムフォロア５５が内周側から当接する内周カム面４５を備えた内周カム部４４とがそれぞれ突出形成されている。そして、これら外周カム面４３と内周カム面４５とは、両コロ状カムフォロア５３、５５の中心軌道ｐが、回転板４１に対し反転対称で同一となる形状をしている。また、該回転板４１は、回転軸４７に相対移動不能に取着されるための取着部４６を備え、該取着部４６は外周カム部４２から更に突出する形で形成されている。
【００２３】
揺動リンク５１は、該回転板４１の回転運動を揺動運動に変換した後、該揺動運動を水平シャフト６０に伝えるリンクであって、ミシンフレーム（図示略）に回動可能に取着された回動軸５７と、一端が該回動軸５７に相対移動不能に取着され他端に外周カム面４３を転動するコロ状カムフォロア５３が回転可能に取着された外周カムレバー５２と、一端が回動軸５７に相対移動不能に取着され他端に内周カム面４５を転動するコロ状カムフォロア５５が回転可能に取着された内周カムレバー５４と、一端が回動軸５７に相対移動不能に取着され他端が水平シャフト６０に回動可能に取着された揺動レバー５６とからなる。そして、外周カムレバー５２と内周カムレバー５４とは、これらの両コロ状カムフォロア５３、５５の軸芯ｃが一致するように合わせて、回動軸５７に固定されている。詳しくは、両レバー５２、５４は、それぞれの一端に備える止着部５２ａ、５４ａが回動軸５７に止着されることにより該回動軸５７に固定されており、両レバー５２、５４の該回動軸５７からの突出長は該止着部５２ａ、５４ａによる止着位置をシフトさせることによって調整可能となっている。なお、この揺動リンク５１は、上記のように全ての構成要素が回動軸５７に相対移動不能に取着されているため、外力が加わった際には全体が一体的に回動軸５７を中心に回動することとなる。
【００２４】
水平シャフト６０は、揺動リンク５１の揺動運動をミシンヘッド１０の併設方向へ伝えるためのシャフトであって、揺動リンク５１が一本接続されている他、伝達リンク６１が複数本、接続されている。
【００２５】
伝達リンク６１は、水平シャフト６０の揺動運動を往復リンク７１に伝えるリンクであって、ミシンフレーム（図示略）に回動可能に取着された回動軸６７と、該回動軸６７に一端が相対移動不能に取着され他端が水平シャフト６０に回動可能に取着された第一伝達レバー６２と、該回動軸６７に一端が相対移動不能に取着され他端が往復リンク７１の変換レバー７２に回動可能に取着された第二伝達レバー６３とからなる。なお、この伝達リンク６１は、上記のように全ての構成要素が回動軸６７に相対移動不能に軸着されているため、外力が加わった際には全体が一体的に回動軸６７を中心に回動することとなる。
【００２６】
往復リンク７１は、伝達リンク６１によって伝えられた揺動運動から直線往復運動を取り出し下糸用シャトル２２に直線往復運動をさせるためのリンクであって、一端に第二伝達レバー６３の端が回動可能に取着された変換レバー７２と、該変換レバー７２の他端が回動可能に取着されたスライド板７３と、該スライド板７３のスライド方向を案内するＬＭガイド７５とからなる。スライド板７３は、ミシンヘッド１０の併設方向へ延び、上面には、複数個の下糸用シャトル２２を一斉に駆動するためのシャトル駆動ピン７４が、各下糸用シャトル２２につき２本ずつ取着されている。詳しくは、該シャトル駆動ピン７４は、各下糸用シャトル２２の駆動方向の両側に１本ずつ取着されている。
【００２７】
以上に示した多頭ミシン９が、図１及び図２の矢印に示すように稼動し、被縫製物（図示略）を縫製する際の様子を以下に説明する。
（１）まず、駆動用モータ３０が稼動し、その回転運動が駆動シャフト３１→駆動ギア３８→伝達ギア４８→回転軸４７の順に伝わり回転板４１が回転駆動される。
（２）次に、この回転駆動によって、外周カムレバー５２のコロ状カムフォロア５３が外周カム面４３に、及び内周カムレバー５４のコロ状カムフォロア５５が内周カム面４５に順に交代で押圧され、揺動リンク５１が揺動する。
（３）次に、この揺動リンク５１の揺動が水平シャフト６０に伝わり、水平シャフト６０が揺動する。
（４）次に、この水平シャフト６０の揺動が伝達リンク６１に伝わり、伝達リンク６１が揺動する。
（５）次に、この伝達リンク６１の揺動運動が往復リンク７１に伝わり、ここで、該揺動運動はＬＭガイド７５が案内する方向への直線往復運動に変換され、スライド板７３が該直線往復運動をする。そして、このとき、該スライド板７３に取着された２本のシャトル駆動ピン７４が、下糸用シャトル２２を両側から順に交代で押圧することにより、該下糸用シャトル２２が直線往復運動をする。このとき、ミシンヘッド１０側でも、針棒１１が下糸用シャトル２２と周期を同じくして直線往復運動をし、刺繍針１２の先端付近に形成される上糸のループを該下糸用シャトル２２が潜り抜けることにより、被縫製物（図示略）が上糸と下糸とで縫製される。
【００２８】
本実施例１によれば、外周カム面４３を転動するコロ状カムフォロア５３と、内周カム面４５を転動するコロ状カムフォロア５５とが存在するため、該回転板４１が回転した際には、両カムフォロア５３、５５のうちの少なくとも一方は外周カム面４３又は内周カム面４５に押圧される。そのため、従来例１のようなスプリング１８９等がなくとも、揺動リンク５１を回転板４１の動きに追従させることができる。
【００２９】
また、外周カム面４３を転動するコロ状カムフォロア５３と、内周カム面４５を転動するコロ状カムフォロア５５とがそれぞれ別々なため、両カム面４３、４５に各カムフォロア５３、５５を同時に当接させることができ、また、各カムフォロア５３、５５の回転方向を一定にすることができる。そのため、従来例２に比べガタや騒音を少なくでき、また、摩耗を減らすことができる。そして、更には、高速化の実現も期待される。
【００３０】
また、両カム面４３、４５と各カムフォロア５３、５５との間に与圧を与え、上記のように、両カム面４３、４５に各カムフォロア５３、５５を同時に当接させておく際の方法においても、従来からの共役カムの場合のように、カムと揺動リンクとの軸間距離を詰めるのではなく、外周カムレバー５２又は内周カムレバー５４のうちの一方の固定を緩めてもう一方のレバーと張り合う様に固定し直すだけでよいため容易である。
【００３１】
また、外周カム面４３と内周カム面４５とは反転対称であるため、両カム面４３、４５の設計は加工データを反転させるだけでよく、カム面の設計及び製造が容易である。また、両コロ状カムフォロア５３、５５の軸芯ｃは一致するため、従来例３の共役カム１９５のように両カムフォロア間のピッチを精度よく調節する必要がなく、揺動リンク５１の設計及び製造も容易である。また、更に、外周カムレバー５２と内周カムレバー５４とは共通の構造でよいため、この点においても設計及び製造が容易である。
【実施例２】
【００３２】
本実施例２の運動変換機構８４を組み込んだ図６に示すミシン８０は、縫製を行うための針棒８１と、上糸を撓ますための天秤８２と、該針棒８１と天秤８２とを同時に駆動させる駆動機構８３とを含み構成されている。そして、該駆動機構８３は、動力源となる駆動用モータ（図示略）と、該駆動用モータの回転運動を揺動運動又は直線往復運動に変換する運動変換機構８４とを含み構成されている。この運動変換機構８４は、針棒８１を駆動するための針棒用回転板８５と、該針棒用回転板８５に接続された針棒用揺動リンク９０と、該針棒用揺動リンク９０と針棒８１との間に設けられた針棒用往復リンク９５と、天秤８２を駆動するための天秤用回転板（図示略）と、該天秤用回転板に接続された天秤用揺動リンク１００とからなる。そして、針棒用回転板８５と天秤用回転板（図示略）とは、同一の回転軸８８に相対移動不能に取着されており、両者は該回転軸８８とともに回転駆動される。
【００３３】
針棒用回転板８５は、回転軸８８を介し伝えられる駆動用モータの回転運動を針棒用揺動リンク９０に伝える部材であって、実施例１の回転板４１と略同様に、外周カム面８６、及び内周カム面８７を備えている。
【００３４】
針棒用揺動リンク９０は、該針棒用回転板８５の回転運動を揺動運動に変換した後、該揺動運動を針棒用往復リンク９５に伝えるリンクであって、実施例１の揺動リンク５１と略同様に、回動軸９４、外周カムレバー９１、内周カムレバー９２、及び揺動レバー９３を含み構成されている。そして、外周カムレバー９１及び内周カムレバー９２の先端には、コロ状カムフォロア９１ａ及び９２ａがそれぞれ取着されている。但し、揺動レバー９３の先端には、水平シャフトではなく、針棒用往復リンク９５が回動可能に取着されている点で実施例１の揺動リンク５１と相違している。なお、図６においては、内周カムレバー９２及びそのコロ状カムフォロア９２ａは、外周カムレバー９１及びそのコロ状カムフォロア９１ａに重なっている。
【００３５】
針棒用往復リンク９５は、針棒用揺動リンク９０の揺動運動を直線往復運動に変換した後、該直線往復運動を針棒８１に伝え該針棒８１を上下へ駆動する機構であって、一端に揺動レバー９３の端が回動可能に取着された変換レバー９６と、該変換レバー９６の他端が回動可能に取着されたスライド部材９７と、該スライド部材９７のスライド方向を案内するスライド軸９８とからなる。
【００３６】
天秤用回転板（図示略）は、回転軸８８を介し伝えられる駆動用モータの回転運動を天秤用揺動リンク１００に伝える部材であって、実施例１の回転板４１と略同様に、外周カム面及び内周カム面を備えている。よって、該天秤用回転板は、その構成及び機能が針棒用回転板８５と略同様であるが、そのカムプロフィールが針棒用回転板８５と相違している。なお、図６においては、該天秤用回転板は、針棒用回転板８５の陰に隠れている。
【００３７】
天秤用揺動リンク１００は、該天秤揺回転板の回転運動を揺動運動に変換した後、該揺動運動を天秤８２に伝え該天秤８２を揺動させるリンクであって、実施例１の揺動リンク５１と略同様に、回動軸１０４、外周カムレバー１０１、内周カムレバー１０２、及び揺動レバー１０３を含み構成されている。そして、外周カムレバー１０１及び内周カムレバー１０２の先端には、コロ状カムフォロアがそれぞれ取着されている。但し、揺動レバー１０３の端には、水平シャフト６０ではなく、天秤８２が回動可能に取着されている点で実施例１の揺動リンク５１と相違している。なお、図６においては、内周カムレバー１０２は、外周カムレバー１０１に重なっている。
【００３８】
本実施例２によれば、実施例１と同様の効果を、針棒及び天秤の駆動機構にも及ぼすことができる。
【００３９】
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもでき、例えば、同様の実施例を組み込んだ駆動機構を、下糸用シャトル、針棒、天秤、布押え棒、ボーラー等を駆動する各種駆動機構に採用することもできる。
【００４０】
また、回転軸とともに回転する回転板の一面及び他面にそれぞれカムフォロアの中心軌道が前記回転板に対し反転対称で同一である外周カム面及び内周カム面を形成し、前記外周カム面を転動するコロ状カムフォロアを回転可能に取着したレバーと、前記内周カム面を転動するコロ状カムフォロアを回転可能に取着したレバーとを、両コロ状カムフォロアの軸芯が一致するように連結した揺動リンクを設け、前記揺動リンクの揺動から往復運動を取り出すように構成した運動変換機構に係る発明は、汎用でもあり、ミシン以外の各種装置（例えば、各種織機、各種工作機等）の往復作動部を駆動する各種駆動機構にも組み込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施例１の運動変換機構を組み込んだミシンのシャトル駆動機構を示す上面図である。
【図２】同実施例を組み込んだシャトル駆動機構が駆動された際の様子を示す上面図である。
【図３】同実施例を組み込んだミシンを示す部分断面図である。
【図４】同実施例の回転板及び揺動リンクを示す斜視図である。
【図５】同実施例の回転板及び揺動リンクを示す断面図である。
【図６】実施例２の運動変換機構を組み込んだミシンを示す断面図である。
【図７】（ａ）は従来例１の運動変換機構を示す、（ｂ）は従来例２の運動変換機構を示す正面図である。
【図８】従来例３の運動変換機構を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４２】
９    ミシン
２２    往復作用部としての下糸用シャトル
２９    駆動機構（シャトル駆動機構）
４０    運動変換機構
４１    回転板
４３    外周カム面
４５    内周カム面
５１    揺動リンク
５２    レバー（外周カムレバー）
５３    コロ状カムフォロア
５４    レバー（内周カムレバー）
５５    コロ状カムフォロア
８０    ミシン
８１    往復作用部としての針棒
８２    往復作用部としての天秤
８３    駆動機構
８４    運動変換機構
８５    回転板（針棒用回転板）
８６    外周カム面
８７    内周カム面
９１    レバー（外周カムレバー）
９２    レバー（内周カムレバー）
１０１    レバー（外周カムレバー）
１０２    レバー（内周カムレバー）
ｃ    軸芯
ｐ    カムフォロアの中心軌道
【図１】
2008284401.tif 000003
【図２】
2008284401.tif 000004
【図３】
2008284401.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2008284401.tif 000008
【図７】
2008284401.tif 000009
【図８】
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