(57)【要約】【課題】  ゴム輪のような消耗部品を一切使用せず、下糸巻き動作の長期に亙る安定性や耐久性を確保できる下糸巻き装置を提供することである。【解決手段】  下糸巻き時に、主軸１２に回転可能に支持されたタイミングプーリ１１のギヤ部１１ｂと、糸巻き軸２１の下端部に相対回転可能に装着された糸巻き軸ギヤ２２の傘歯車部２２ａとが噛合し、糸巻き軸２１はトルクリミッタとして機能するコイルバネ３２を介して糸巻き軸ギヤ２２の回転駆動力を受けて回転するので、糸巻き軸２１に装着された下糸ボビン８に糸９が巻回される。しかし、下糸ボビン８への下糸巻き完了時期に近づいて、糸巻き軸２１の回転負荷が所定値以上になったとき、コイルバネ３２によるトルクリミッタ機能が作用して、糸巻き軸ギヤ２２の回転駆動力が糸巻き軸２１に伝達されなくなり、糸巻き軸２１の回転が停止する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミシンのアーム部に設けられミシンモータで回転駆動されるタイミングプーリにより回転駆動される糸巻き軸を有し、糸供給源から供給される糸を前記糸巻き軸に装着した下糸ボビンに巻回するミシンの下糸巻き装置において、
前記糸巻き軸の下端側部分に相対回転可能に装着された傘歯車部を有する糸巻き軸ギヤと、  前記タイミングプーリに一体的に形成されて前記傘歯車部に噛合可能なギヤ部と、
前記糸巻き軸の回転負荷が所定値以上になったとき、前記糸巻き軸ギヤの回転駆動力を前記糸巻き軸に伝達させないように遮断するトルクリミッタ機構と、
を備えたことを特徴とするミシンの下糸巻き装置。
【請求項２】
前記トルクリミッタ機構は、前記糸巻き軸ギヤから糸巻き軸に回転トルクを伝達する為に糸巻き軸の外周面に密着状に巻装されたコイルバネであって、下糸巻き時に前記糸巻き軸ギヤから伝達される回転トルクによりバネ緩め方向へ付勢されるコイルバネを備えたことを特徴とする請求項１に記載のミシンの下糸巻き装置。
【請求項３】
ミシンのアーム部に設けられミシンモータで回転駆動されるタイミングプーリにより回転駆動される糸巻き軸を有し、糸供給源から供給される糸を前記糸巻き軸に装着した下糸ボビンに巻回するミシンの下糸巻き装置において、
前記糸巻き軸の下端部分に固着された傘歯車部を有する糸巻き軸ギヤと、
前記タイミングプーリに相対回転可能に装着され、前記糸巻き軸ギヤに噛合可能な傘歯車部を有するタイミングプーリギヤと、
前記糸巻き軸の回転負荷が所定値以上になったとき、前記タイミングプーリの回転駆動力を前記タイミングプーリギヤに伝達させないように遮断するトルクリミッタ機構と、
を備えたことを特徴とするミシンの下糸巻き装置。
【請求項４】
前記トルクリミッタ機構は、前記タイミングプーリに一体形成された円筒状のコイル受け部と、このコイル受け部からタイミングプーリギヤへ回転トルクを伝達する為に前記コイル受け部に密着状に巻装されたコイルバネであって下糸巻き時に前記コイル受け部から伝達される回転トルクによりバネ緩め方向へ付勢されるコイルバネを備えた、
ことを特徴とする請求項３に記載のミシンの下糸巻き装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミシンモータで駆動されるタイミングプーリの駆動力により糸巻き軸を回転させ、糸供給源から供給される糸を糸巻き軸に装着した下糸ボビンに巻回するミシンの下糸巻き装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、本縫いミシン等の種々のミシンにおいては、ベッド部に回転釜が設けられ、この回転釜に、ボビンケースに収容した下糸ボビンが装着されている。そこで、縫製作業により下糸ボビンの下糸が無くなった場合、糸駒の糸をこの下糸ボビンに下糸として巻くための下糸巻き装置がアーム部に設けられている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の下糸巻機構は、空になったボビンを糸巻軸に差し込み、糸駒から繰り出した糸をボビンに巻き付けてから糸巻軸をボビン押え側に移動させると、ねじりコイルバネのバネ力により糸巻軸の下端部のゴム輪がプーリーの側面に押圧接触する状態となる。そして、作業者がスタート・ストップスイッチを操作すると、ミシンモータの回転駆動力によりプーリーを介してゴム輪と糸巻軸とボビンとが一体的に回転し、ボビンに糸が巻回されるようになっている。
【０００４】
ここで、下糸巻き動作が進行してボビンに巻回される糸の糸量が増えてゆくと、ボビンに巻回された糸がボビン押えと接触するようになる。しかし、接触した後もボビンが回転を続けるので、ボビンに巻回される糸量は更に増えてゆく。これにより、糸巻軸がねじりコイルバネのバネ力に抗してボビン押えから遠ざかるように移動するので、ゴム輪とプーリーとの押圧力が徐々に小さくなる。最終的に、ボビンに所定量の糸が巻回されると、ゴム輪がプーリーの側面から離れる位置まで移動し、遂には、プーリーの回転力がゴム輪に伝達されなくなる。
【特許文献１】特開平９−３１３７６３号公報（第３〜５頁、図５〜図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の下糸巻機構においては、ボビンへの下糸巻き動作の進行に伴い、ボビンに巻回される糸の糸量が徐々に増加してゆくと、ボビンに巻回された糸がボビン押えと接触しながら回転を続けるので、ボビンに巻回された糸とボビン押えとの摩擦力により糸巻軸の回転負荷が徐々に大きくなる。一方、糸巻軸がねじりコイルバネのバネ力に抗してボビン押えから遠ざかるように移動するので、プーリーに対するゴム輪の押圧力が徐々に小さくなる。この結果、一定速度で回転し続けるプーリーに対して回転負荷が大きくなって制動作用が働くゴム輪がスリップし始め、最後にはゴム輪の回転が停止する。そして、下糸巻き動作の回数が相当多くなるにつれて、このスリップの影響により、ゴム輪には徐々に偏磨耗が起こるようになる。
【０００６】
その偏磨耗の影響で、ゴム輪の回転時に、「ゴト、ゴト・・」という異音が発生したり、糸巻軸に回転ムラが起こるようになり、下糸巻き動作に支障を来すようになる場合がある。このような場合には、止むを得ず、ゴム輪を交換しなければならないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、ゴム輪のような消耗部品を一切使用せず、下糸巻き動作の長期に亙る安定性や耐久性を確保できる下糸巻き装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１のミシンの下糸巻き装置は、ミシンのアーム部に設けられミシンモータで回転駆動されるタイミングプーリにより回転駆動される糸巻き軸を有し、糸供給源から供給される糸を糸巻き軸に装着した下糸ボビンに巻回するミシンの下糸巻き装置において、糸巻き軸の下端側部分に相対回転可能に装着された傘歯車部を有する糸巻き軸ギヤと、タイミングプーリに一体的に形成されて傘歯車部に噛合可能なギヤ部と、糸巻き軸の回転負荷が所定値以上になったとき、糸巻き軸ギヤの回転駆動力を糸巻き軸に伝達させないように遮断するトルクリミッタ機構とを備えたものである。
【０００９】
下糸巻き時には、ミシンモータでタイミングプーリが回転駆動されるので、このタイミングプーリと噛合する糸巻き軸ギヤが回転駆動され、この糸巻き軸ギヤの回転駆動力がトルクリミッタ機構により糸巻き軸に伝達され、糸供給源から供給される糸がこの糸巻き軸に装着された下糸ボビンに巻回される。下糸ボビンに所定量の糸が巻回されて、糸巻き軸の回転負荷が所定値（例えば、１３０〜１６０ｇｆ・ｃｍ）以上に達すると、トルクリミッタ機構により、糸巻き軸ギヤの回転駆動力を糸巻き軸に伝達させないように遮断され、下糸巻きが自動的に終了する。
【００１０】
請求項２のミシンの下糸巻き装置は、請求項１において、前記トルクリミッタ機構は、糸巻き軸ギヤから糸巻き軸に回転トルクを伝達する為に糸巻き軸の外周面に密着状に巻装されたコイルバネであって、下糸巻き時に糸巻き軸ギヤから伝達される回転トルクによりバネ緩め方向へ付勢されるコイルバネを備えたものである。
【００１１】
請求項３のミシンの下糸巻き装置は、ミシンのアーム部に設けられミシンモータで回転駆動されるタイミングプーリにより回転駆動される糸巻き軸を有し、糸供給源から供給される糸を前記糸巻き軸に装着した下糸ボビンに巻回するミシンの下糸巻き装置において、糸巻き軸の下端部分に固着された傘歯車部を有する糸巻き軸ギヤと、タイミングプーリに相対回転可能に装着され、糸巻き軸ギヤに噛合可能な傘歯車部を有するタイミングプーリギヤと、糸巻き軸の回転負荷が所定値以上になったとき、タイミングプーリの回転駆動力をタイミングプーリギヤに伝達させないように遮断するトルクリミッタ機構とを備えたものである。
【００１２】
下糸巻き時には、ミシンモータでタイミングプーリが回転駆動され、このタイミングプーリの回転駆動力がトルクリミッタ機構によりタイミングプーリギヤに伝達され、このタイミングプーリギヤと噛合する糸巻き軸ギヤと糸巻き軸とが回転駆動され、糸供給源から供給される糸がこの糸巻き軸に装着された下糸ボビンに巻回される。下糸ボビンに所定量の糸が巻回されて、糸巻き軸の回転負荷が所定値（例えば、１３０〜１６０ｇｆ・ｃｍ）以上になったとき、トルクリミッタ機構により、タイミングプーリの回転駆動力をタイミングプーリギヤに伝達させないように遮断され、下糸巻きが自動的に終了する。
【００１３】
請求項４のミシンの下糸巻き装置は、請求項３において、前記トルクリミッタ機構は、タイミングプーリに一体形成された円筒状のコイル受け部と、このコイル受け部からタイミングプーリギヤへ回転トルクを伝達する為にコイル受け部に密着状に巻装されたコイルバネであって下糸巻き時にコイル受け部から伝達される回転トルクによりバネ緩め方向へ付勢されるコイルバネを備えたものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、ミシンのアーム部に設けられミシンモータで回転駆動されるタイミングプーリにより回転駆動される糸巻き軸を有し、糸供給源から供給される糸を前記糸巻き軸に装着した下糸ボビンに巻回するミシンの下糸巻き装置において、傘歯車部を有する糸巻き軸ギヤと、タイミングプーリに一体的に形成されたギヤ部と、トルクリミッタ機構とを備えたので、下糸巻き時に、糸供給源から供給される糸を糸巻き軸に装着した下糸ボビンに巻回できる一方、下糸ボビンに所定量の糸が巻回されて、糸巻き軸の回転負荷が所定値以上に達すると、糸巻き軸ギヤから糸巻き軸に伝達させる回転駆動力がトルクリミッタ機構によりにより遮断されるため、ゴム輪のような消耗部品を一切使用せず、下糸巻き動作の長期に亙る安定性や耐久性を確保できる下糸巻き装置を実現することができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、前記トルクリミッタ機構は、糸巻き軸ギヤから糸巻き軸に回転トルクを伝達する為に糸巻き軸の外周面に密着状に巻装されたコイルバネであって、下糸巻き時に糸巻き軸ギヤから伝達される回転トルクによりバネ緩め方向へ付勢されるコイルバネを備えたので、トルクリミッタ機構を安価で且つ小型のコイルバネを使用するだけの簡単な構成にすることができ、しかも耐久性を格段に向上させることができる。その他請求項１と同様の効果を奏する。
【００１６】
請求項３の発明によれば、ミシンのアーム部に設けられミシンモータで回転駆動されるタイミングプーリにより回転駆動される糸巻き軸を有し、糸供給源から供給される糸を前記糸巻き軸に装着した下糸ボビンに巻回するミシンの下糸巻き装置において、傘歯車部を有する糸巻き軸ギヤと、傘歯車部を有するタイミングプーリギヤと、トルクリミッタ機構とを備えたので、下糸巻き時に、糸供給源から供給される糸を糸巻き軸に装着した下糸ボビンに巻回できる一方、下糸ボビンに所定量の糸が巻回されて、糸巻き軸の回転負荷が所定値以上に達すると、タイミングプーリからタイミングプーリギヤに伝達させる回転駆動力がトルクリミッタ機構によりにより遮断されるため、ゴム輪のような消耗部品を一切使用せず、下糸巻き動作の長期に亙る安定性や耐久性を確保できる下糸巻き装置を実現することができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、前記トルクリミッタ機構は、タイミングプーリに一体形成された円筒状のコイル受け部と、このコイル受け部からタイミングプーリギヤへ回転トルクを伝達する為にコイル受け部に密着状に巻装されたコイルバネであって下糸巻き時にコイル受け部から伝達される回転トルクによりバネ緩め方向へ付勢されるコイルバネを備えたので、トルクリミッタ機構を安価で且つ小型のコイルバネを使用するだけの簡単な構成にすることができ、しかも耐久性を格段に向上させることができる。その他請求項３と同様の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
実施例１におけるミシンの下糸巻き装置は、糸巻き軸の下端部に糸巻き軸ギヤを相対回転可能に設け、ミシンモータで駆動されるタイミングプーリの駆動力で糸巻き軸ギヤを回転駆動し、糸巻き軸ギヤの回転力を、トルクリミッタとして作用するコイルバネを介して糸巻き軸に伝達するようにしてある。
【００１９】
実施例２におけるミシンの下糸巻き装置は、糸巻き軸の下端部に糸巻き軸ギヤを固着し、この糸巻き軸ギヤの傘歯車部に噛合可能なタイミングプーリギヤをタイミングプーリに相対回転可能に設け、ミシンモータでタイミングプーリを回転駆動し、タイミングプーリの回転力を、トルクリミッタとして作用するコイルバネを介してタイミングプーリギヤに伝達するようにしてある。
【実施例１】
【００２０】
図１に示すように、本縫いミシンＭは、ベッド部１と、このベッド部１の右端部から立設された脚柱部２と、この脚柱部２の上端からベッド部１に対向するように左方へ延びるアーム部３を有する。アーム部３の内部には、脚柱部２の内部に設けたミシンモータ１９で回転駆動されるタイミングベルト１０とタイミングプーリ１１を介して駆動される主軸１２（図２参照）が配設されている。アーム部３の左方の頭部３ａには下端に縫針５を装着した針棒６と、この針棒６を上下動させる針棒駆動機構（図示略）と、天秤７を針棒６の上下動に調時して上下動させる天秤駆動機構（図示略）等が設けられている。
【００２１】
また、頭部３ａの正面の下方には、縫製処理の開始と終了を指令するスタート・ストップスイッチ４が設けられている。このスタート・ストップスイッチ４の操作により、ミシンモータ１９が始動又は停止する。また、ベッド部１には針板１ａが設けられ、針板１ａの下側に回転釜（図示略）が設けられ、その回転釜に下糸ボビン８が着脱自在に装着される。
【００２２】
次に、ミシンモータ１９で回転駆動されるタイミングプーリ１１の回転駆動力で、縫製時には主軸１２を回転駆動する一方、下糸巻き時には主軸１２の回転を中断して後述する糸巻き軸２１を回転させるクラッチ機構１５について簡単に説明する。このクラッチ機構１５は、タイミングプーリ１１にスプライン結合されたクラッチ部材１６（２点鎖線で図示）と、主軸１２に設けられた伝達ピン１７等を有する。
【００２３】
図２に示すように、脚柱部２の内部の下端部にミシンモータ１９が配設され、このミシンモータ１９のモータ軸（図示略）の先端部に固着された駆動プーリ（図示略）と主軸１２に対して回転可能に支持されたタイミングプーリ１１とにタイミングベルト１０が掛装されている。但し、図３に示すように、タイミングプーリ１１は後述する伝達ピン１７と止め輪１３とで左右方向が位置決めされており、主軸１２に対して左右方向には移動不能な状態で支持されている。タイミングプーリ１１の中央部に、主軸１２に嵌合する筒状支持部１１ａが形成され、この筒状支持部１１ａの外周側にクラッチ部材１６（図３に２点鎖線で図示）がスプライン結合されている。
【００２４】
即ち、筒状支持部１１ａの外周側に形成された複数の歯部（図示略）がクラッチ部材１６の内周部に形成された複数の凹部（図示略）に係合し、クラッチ部材１６が主軸１２の軸心方向にスライド可能になっている。そして、タイミングプーリ１１の回転をクラッチ部材１６を介して主軸１２に伝達するための伝達ピン１７が主軸１２に貫通状に固着されている。一方、クラッチ部材１６の左端部に、半径方向に拡大された鍔状部１６ａが形成され、この鍔状部１６ａに、伝達ピン１７を嵌め込む連結凹部１６ｂ（図３に２点鎖線で図示）が形成されている。そして、クラッチ部材１６は、タイミングプーリ１１とクラッチ部材１６との間に介装した圧縮コイルバネ１８のバネ力により、常には左方側に、つまり伝達ピン１７と係合する方向に付勢されている。
【００２５】
下糸ボビン８に糸９を巻く下糸巻き作業を行なわないとき、つまり縫製状態では、図５に示すように、後述する揺動アーム２７が平面視にて時計回りに回動し、糸巻き軸２１が左方の縫製位置に位置するので、伝達ピン１７とクラッチ部材１６の連結凹部１６ｂとが係合する。それ故、ミシンモータ１９の回転駆動力はタイミングベルト１０を介してタイミングプーリ１１に伝達され、タイミングプーリ１１の回転によりクラッチ部材１６と伝達ピン１７との係合を介して主軸１２が回転駆動される。
【００２６】
一方、下糸ボビン８に糸９を巻く下糸巻きに際して、作業者は、手動操作で糸巻き軸２１を右方の下糸巻き位置に移動させる。このとき、図４に示すように、揺動アーム２７が平面視にて反時計回りに回動し、糸巻き軸２１の下端部が鍔状部１６ａを介してクラッチ部材１６を右方に移動させるため、クラッチ部材１６と伝達ピン１７との係合が解除される。
【００２７】
ここで、スタート・ストップスイッチ４を操作してミシンモータ１９を始動させると、ミシンモータ１９の回転駆動力はタイミングベルト１０を介してタイミングプーリ１１に伝達され、後述するトルクリミッタ機構２３を介して糸巻き軸２１に伝達されて糸巻き軸２１を回転させる。しかし、クラッチ部材１６と伝達ピン１７との係合が解除されているので、タイミングプーリ１１の回転は主軸１２には伝達されず、主軸１２は回転しないで停止している状態となる。
【００２８】
次に、アーム部３の右端部に設けられた下糸巻き装置２０について説明する。この下糸巻き装置２０は、前述したタイミングプーリ１１と、糸巻き軸２１と、この糸巻き軸２１に装着された糸巻き軸ギヤ２２と、糸巻き軸ギヤ２２の回転駆動力を糸巻き軸２１に伝達させないように遮断するトルクリミッタ機構２３と、ボビン受け板２４と、ボビン保持バネ２５と、糸巻きホルダ２６と、揺動アーム２７と、カム当接板２８と、切換えバネ２９等を有する。
【００２９】
図４，図５に下糸巻き装置２０を示す。但し、これらの図は、説明の都合上、後述のボビン受け板２４を取外した状態の図である。図４，図５に示すように、アーム部３のフレーム（図示略）に糸巻きホルダ２６が水平状に固定（図３参照）され、この糸巻きホルダ２６に、揺動アーム２７の後端部が回動自在に支持され、カム当接板２８の基端部が固定螺子２８ａで固定されている。また、揺動アーム２７の先端部（前端部）には、糸巻き軸２１が回転可能に支持され、糸巻き軸２１には位置決めカム３０が固着されている。
【００３０】
そして、この糸巻き軸２１は、揺動アーム２７と糸巻き軸ギヤ２２とを上下方向から挟むように止め輪３５で係止され、軸方向には移動不能に保持されている。更に、糸巻きホルダ２６と揺動アーム２７との間に、２位置切換用の切換えバネ２９が介設されている。この切換えバネ２９は所謂トグルバネであって、揺動アーム２７は、図４に示す右揺動位置と、図５に示す左揺動位置に切換えられる。この左揺動位置では、位置決めカム３０がカム当接板２８に当接して糸巻き軸２１の回転が係止される。
【００３１】
このように、揺動アーム２７が図４に示す右揺動位置に揺動すると、糸巻き軸２１は下糸巻き位置に移動し、揺動アーム２７が図５に示す左揺動位置に揺動すると、糸巻き軸２１は縫製位置に移動する。
【００３２】
図１〜図３に示すように、糸巻き軸２１の上端近傍部には、下糸ボビン８の下側を受ける円形状のボビン受け板２４が取付けられている。この糸巻き軸２１の上端部には、図４，図５に示すように、ボビン保持バネ２５が取付けられている。それ故、下糸ボビン８を糸巻き軸２１のボビン受け板２４上に装着すると、ボビン保持バネ２５が下糸ボビン８に設けられた係合凹部（図示略）に係合して、下糸ボビン８が糸巻き軸２１から脱落しないように係止され、しかも糸巻き軸２１と一体的に回転する。
【００３３】
糸巻き軸ギヤ２２は、図３に示すように、揺動アーム２７の先端部の下端部に潜り込むように、糸巻き軸２１の下端部に相対回転可能に装着されている。また、糸巻き軸ギヤ２２は、揺動アーム２７の下端部と止め輪３５により軸方向には移動不能に保持されている。糸巻き軸ギヤ２２には環状の傘歯車部２２ａが形成され、糸巻き軸２１が右側の下糸巻き位置に移動したときに、タイミングプーリ１１の左端側に形成された環状のギヤ部１１ｂに噛合可能になっている。
【００３４】
次に、トルクリミッタ機構２３について図３に基づいて説明する。
トルクリミッタ機構２３は、糸巻き軸ギヤ２２から糸巻き軸２１に回転トルクを伝達する為に糸巻き軸２１の外周面に密着状に巻装されたコイルバネ３２を備えている。即ち、このコイルバネ３２は平面視にて反時計回りに巻かれており、糸巻き軸ギヤ２２の内側に収容されるように配置され、コイルバネ３２の下端側のバネ端部が糸巻き軸ギヤ２２の係合溝２２ｂに係合している。また、自由状態のときのコイルバネ３２のコイル部の内径は、糸巻き軸２１の外径よりも僅かに小さくなっている。このため、コイルバネ３２は糸巻き軸２１を締め付けるように装着されているので、糸巻き軸ギヤ２２から伝達される回転トルクにより、コイルバネ３２は、バネ緩め方向（バネの内径が拡大する方向）へ付勢されながら糸巻き軸２１を回転させることができる。
【００３５】
ところで、下糸巻き時に、タイミングプーリ１１は右方から視て反時計回りに回転し、このタイミングプーリ１１に噛合する糸巻き軸ギヤ２２は平面視にて時計回りに回転するので、コイルバネ３２は糸巻き軸ギヤ２２から伝達される回転トルクにより、バネ緩め方向へ付勢されながら糸巻き軸２１を平面視にて時計回りに回転させる。それ故、糸巻き軸２１に装着された下糸ボビン８に糸駒から供給される糸９が巻回される。
【００３６】
次に、このように構成された下糸巻き装置２０の作用及び効果について説明する。
縫製中に下糸ボビン８の下糸が無くなった場合、作業者は、スタート・ストップスイッチ４を操作してミシンモータ１９の駆動を停止させ、回転釜から下糸ボビン８を取外して糸巻き軸２１に装着し、糸駒から糸９を繰り出し、下糸ボビン８に数回巻き付け、糸巻き軸２１を右方の下糸巻き位置（図４参照）に移動させる。
【００３７】
このとき、前述したように、揺動アーム２７は、左揺動位置（図５参照）から図４に示す右揺動位置に揺動するので、糸巻き軸２１は右側の下糸巻き位置（図４参照）に移動する。そのため、図３に示すように、糸巻き軸ギヤ２２がタイミングプーリ１１のギヤ部１１ｂに噛合する一方、クラッチ部材１６が右方に移動して、クラッチ部材１６と伝達ピン１７との係合が解除される。
【００３８】
この状態でスタート・ストップスイッチ４が操作されてミシンモータ１９が駆動されると、タイミングベルト１０を介してタイミングプーリ１１が右方から視て反時計回りに回転し、このタイミングプーリ１１に噛合する糸巻き軸ギヤ２２が平面視にて時計回りに回転する。ところで、下糸巻きの開始時には、下糸ボビン８に対する糸９の巻き量が少なく、糸巻き軸２１の回転負荷が小さいので、コイルバネ３２は糸巻き軸ギヤ２２から伝達される回転トルクにより、バネ緩め方向へ付勢されながら糸巻き軸２１を平面視にて時計回りに回転させるので、下糸ボビン８に糸９が巻回され続ける。
【００３９】
その後、下糸ボビン８に所定量の糸９が巻回された下糸巻き完了状態に近づくと、下糸ボビン８の糸９がボビン押え３３に接触するようになるが、接触した状態のまま糸巻き軸２１は回転を続ける。しかし、下糸ボビン８に巻回された糸９とボビン押え３３との接触による摩擦抵抗により、糸巻き軸２１にブレーキ力が作用して糸巻き軸２１の回転負荷が徐々に増大してゆく。そして、糸巻き軸２１の回転負荷が所定値（例えば、１３０〜１６０ｇｆ・ｃｍ）以上に達すると、バネ緩め方向へ付勢されているコイルバネ３２の内径寸法が拡大されて、コイルバネ３２の糸巻き軸２１に対する締め付け力が弱くなり、コイルバネ３２は糸巻き軸２１に対してスリップし始め、最後には空転するようになる。
【００４０】
即ち、下糸ボビン８に所定量の糸９が巻回されたときに、コイルバネ３２は、糸巻き軸ギヤ２２から受けた回転駆動力を糸巻き軸２１に伝達させないように遮断する。それ故、糸巻き軸２１の回転が停止され、下糸ボビン８の下糸巻き動作が自動的に終了する。一方、下糸ボビン８に所定量の糸９が巻回された下糸巻完了状態に近づくと、下糸ボビン８に巻回された糸９とボビン押え３３の接触によって、糸巻き軸２１は、切換えバネ２９のバネ力に抗して徐々に押されて左方に移動した状態になっている。そして、上述のように、糸巻き軸２１の回転が停止して、下糸ボビン８の下糸巻き動作が終了するのと同時に、切換えバネ２９は死点を越えて、揺動アーム２７を図５に示す左揺動位置に切換えるので、糸巻き軸２１は下糸巻き位置から縫製位置に移動する。
【００４１】
このように、本縫いミシンＭのアーム部３に設けられミシンモータ１９で回転駆動されるタイミングプーリ１１により回転駆動される糸巻き軸２１を有し、糸駒から供給される糸９を糸巻き軸２１に装着した下糸ボビン８に巻回するミシンの下糸巻き装置２０において、傘歯車部２２ａを有する糸巻き軸ギヤ２２と、タイミングプーリ１１に一体的に形成されたギヤ部１１ｂと、トルクリミッタ機構２３とを備えたので、下糸巻き時において下糸ボビン８に所定量の糸９が巻回されて、糸巻き軸２１の回転負荷が所定値以上に達すると、糸巻き軸ギヤ２２から糸巻き軸２１に伝達させる回転駆動力がトルクリミッタ機構２３によりにより遮断されるため、ゴム輪のような消耗部品を一切使用せず、下糸巻き動作の長期に亙る安定性や耐久性を確保できる下糸巻き装置２０を実現することができる。
【００４２】
また、トルクリミッタ機構２３は、糸巻き軸ギヤ２２から糸巻き軸２１に回転トルクを伝達する為に糸巻き軸２１の外周面に密着状に巻装されたコイルバネ３２であって、下糸巻き時に糸巻き軸ギヤ２２から伝達される回転トルクによりバネ緩め方向へ付勢されるコイルバネ３２を備えたので、トルクリミッタ機構２３を安価で且つ小型のコイルバネ３２を使用するだけの簡単な構成にすることができ、しかも耐久性を格段に向上させることができる。
【実施例２】
【００４３】
次に、ミシンモータ１９でタイミングプーリ１１Ａを回転駆動し、タイミングプーリ１１Ａの回転力を、トルクリミッタとして作用するコイルバネ３４を介してタイミングプーリギヤ１４に伝達し、このタイミングプーリギヤ１４の回転で糸巻き軸ギヤ２２Ａと糸巻き軸２１を駆動する場合の実施例２について説明する。但し、前記実施例１と同様の部材については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４４】
先ず、ミシンモータ１９で回転駆動されるタイミングプーリ１１Ａの回転駆動力で、縫製時には主軸１２を回転駆動する一方、下糸巻き時には主軸１２の回転を中断して後述する糸巻き軸２１を回転させるクラッチ機構１５Ａについて簡単に説明する。このクラッチ機構１５Ａは、タイミングプーリ１１Ａに連結された連結プーリ１１Ｂにスプライン結合されたクラッチ部材１６Ａと、主軸１２に設けられた伝達ピン１７等を有する。
【００４５】
即ち、連結プーリ１１Ｂは、この右端部に突出状に形成された円弧状の突起部１１ｄをタイミングプーリ１１Ａの円弧状凹部１１ｅに係合させることにより、タイミングプーリ１１Ａと一体回転可能になっている。
【００４６】
実施例１と同様に、脚柱部２の内部の下端部に設けられたミシンモータ１９の駆動プーリ（図示略）と主軸１２に対して回転可能に支持されたタイミングプーリ１１Ａとにタイミングベルト１０が掛装されている。但し、タイミングプーリ１１Ａとこれに一体的に連結された連結プーリ１１Ｂとは伝達ピン１７と止め輪１３とで左右方向の位置決めがなされ、主軸１２に対して左右方向には移動不能な状態で支持されている。
【００４７】
連結プーリ１１Ｂの外周側にクラッチ部材１６Ａ（図６に２点鎖線で図示）がスプライン結合されている。即ち、連結プーリ１１Ｂの外周側に形成された複数の歯部（図示略）がクラッチ部材１６の内周部に形成された複数の凹部（図示略）に係合し、クラッチ部材１６が主軸１２の軸心方向にスライド可能になっている。また、伝達ピン１７が主軸１２に貫通状に固着され、クラッチ部材１６の左端部に、半径方向に拡大された鍔状部１６ａが形成されている。
【００４８】
この鍔状部１６ａに、伝達ピン１７を嵌め込む連結凹部１６ｂ（図６に２点鎖線で図示）が形成されている。ここで、クラッチ部材１６Ａは、連結プーリ１１Ｂとクラッチ部材１６Ａとの間に介装した圧縮コイルバネ１８のバネ力により、常には左方側に、つまり伝達ピン１７と係合する方向に付勢されている。
【００４９】
下糸ボビン８に糸９を巻く下糸巻き作業を行なわないとき、つまり縫製状態では、図５に示すように、揺動アーム２７が左揺動位置、つまり糸巻き軸２１が左方の縫製位置に位置するので、伝達ピン１７とクラッチ部材１６の連結凹部１６ｂとが係合する。それ故、ミシンモータ１９の回転駆動力はタイミングベルト１０を介してタイミングプーリ１１Ａと連結プーリ１１Ｂとに伝達され、連結プーリ１１Ｂの回転によりクラッチ部材１６Ａと伝達ピン１７との係合を介して主軸１２が回転駆動される。
【００５０】
一方、下糸ボビン８に糸９を巻く下糸巻き時には、図４に示すように、揺動アーム２７が右揺動位置に揺動して糸巻き軸２１が下糸巻き位置に移動し、糸巻き軸２１の下端部で鍔状部１６ａを介してクラッチ部材１６Ａを右方に移動させるため、クラッチ部材１６Ａと伝達ピン１７との係合が解除される。それ故、ミシンモータ１９の回転駆動力はタイミングベルト１０を介してタイミングプーリ１１Ａに伝達され、タイミングプーリ１１Ａの回転が後述するトルクリミッタ機構２３Ａを介してタイミングプーリギヤ１４と糸巻き軸ギヤ２２とが回転され、糸巻き軸２１に装着された下糸ボビン８に糸９が巻かれるようになっている。このとき、クラッチ部材１６Ａと伝達ピン１７との係合が解除されているので、タイミングプーリ１１Ａの回転は主軸１２には伝達されず、主軸１２は回転しないで停止している状態となる。
【００５１】
次に、アーム部３の右端部に設けられた下糸巻き装置２０Ａについて説明する。この下糸巻き装置２０Ａは、タイミングプーリ１１Ａと、タイミングプーリギヤ１４と、糸巻き軸２１と、この糸巻き軸２１の下端部に固着された糸巻き軸ギヤ２２Ａと、タイミングプーリ１１Ａの回転駆動力をタイミングプーリギヤ１４に伝達させないように遮断するトルクリミッタ機構２３Ａと、ボビン受け板２４と、ボビン保持バネ２５と、糸巻きホルダ２６と、揺動アーム２７と、カム当接板２８と、切換えバネ２９等を有する。
【００５２】
図４〜図６に示すように、糸巻きホルダ２６と、カム当接板２８と、２位置切換用の切換えバネ２９と、糸巻き軸２１と、糸巻き軸ギヤ２２Ａとが、前述した実施例１と同様に設けられ、揺動アーム２７は、この先端部で糸巻き軸２１を回転可能に支持し、図４に示す右揺動位置と、図５に示す左揺動位置の揺動位置に切換えられる。
【００５３】
ところで、図６に示すように、タイミングプーリ１１Ａには、円筒状のコイル受け部１１ｃが一体形成されている。また、タイミングプーリギヤ１４には、そのコイル受け部１１ｃに回転可能に内嵌する円筒部１４ａと、この円筒部１４ａの右端の環状係合部１４ｂと、円筒部１４ａの左端の屈曲部１４cと、この屈曲部１４cの左側に環状の傘歯車部１４dとが夫々形成されている。ここで、環状係合部１４ｂがタイミングプーリ１１Ａと連結プーリ１１Ｂとで挟み込まれることで、タイミングプーリギヤ１４はタイミングプーリ１１Ａに軸方向には移動不能に保持されている。
【００５４】
糸巻き軸ギヤ２２Ａは、図６に示すように、揺動アーム２７の先端部の下端部に潜り込むように、糸巻き軸２１の下端側部に固着されている。この糸巻き軸ギヤ２２Ａには環状の傘歯車部２２ａが形成され、糸巻き軸２１が右側の下糸巻き位置に移動したときに、タイミングプーリギヤ１４の左端側に形成された環状のギヤ部１１ｂに噛合可能になっている。また、糸巻き軸２１は、揺動アーム２７と糸巻き軸ギヤ２２とを上下方向から挟むように止め輪３５で係止され、軸方向には移動不能に保持されている。
【００５５】
次に、トルクリミッタ機構２３Ａについて図６に基づいて説明する。
トルクリミッタ機構２３Ａは、タイミングプーリ１１Ａに一体形成された円筒状のコイル受け部１１ｃと、このコイル受け部１１ｃからタイミングプーリギヤ１４へ回転トルクを伝達する為にコイル受け部１１ｃの外周面に密着状に巻装されたコイルバネ３４を備えている。即ち、コイルバネ３４は右方から視て反時計回りに巻かれており、コイルバネ３４の左端側のバネ端部がタイミングプーリギヤ１４の係合溝１４ｅに係合している。
【００５６】
また、自由状態のときのコイルバネ３４のコイル部の内径は、コイル受け部１１ｃの外径よりも僅かに小さくなっている。このため、コイルバネ３４はコイル受け部１１ｃを締め付けるように装着されているので、タイミングプーリ１１Ａから伝達される回転トルクにより、コイルバネ３４は、バネ緩め方向（バネの内径が拡大する方向）へ付勢されながらタイミングプーリギヤ１４を回転させることができる。
【００５７】
ところで、下糸巻き時に、タイミングプーリ１１Ａは右方から視て反時計回りに回転するので、コイルバネ３４はタイミングプーリ１１Ａから伝達される回転トルクにより、バネ緩め方向へ付勢されながら、タイミングプーリギヤ１４を右方から視て反時計回りに回転させる。このため、このタイミングプーリギヤ１４に噛合する糸巻き軸ギヤ２２Ａと糸巻き軸２１とが平面視にて時計回りに回転するので、糸巻き軸２１に装着された下糸ボビン８に糸駒から供給される糸９が巻回される。
【００５８】
次に、このように構成された下糸巻き装置２０Ａの作用及び効果について説明する。
縫製中に下糸ボビン８の下糸が無くなった場合、作業者は、実施例１と同様に、ミシンモータ１９の駆動を停止させた後、下糸ボビン８を装着した糸巻き軸２１を右方の下糸巻き位置に移動させる。このとき、糸巻き軸ギヤ２２Ａの傘歯車部２２ａとタイミングプーリギヤ１４の傘歯車部１４ｂとが噛合する一方、クラッチ部材１６Ａが右方に移動して、クラッチ部材１６Ａと伝達ピン１７との係合が解除される。
【００５９】
この状態でスタート・ストップスイッチ４が操作されてミシンモータ１９が駆動されると、タイミングベルト１０を介してタイミングプーリ１１Ａが右方から視て反時計回りに回転する。ところで、下糸巻きの開始時には、下糸ボビン８に対する糸巻き量が少なく、糸巻き軸２１の回転負荷が小さいので、コイルバネ３４はタイミングプーリ１１Ａから伝達される回転トルクにより、バネ緩め方向へ付勢されながらタイミングプーリギヤ１４を右方から視て反時計回りに回転させるので、糸巻き軸ギヤ２２Ａを介して糸巻き軸２１が回転駆動され、下糸ボビン８に糸９が巻回され続ける。
【００６０】
その後、下糸ボビン８に所定量の糸９が巻回された下糸巻き完了状態に近づくと、下糸ボビン８の糸９がボビン押え３３に接触するようになるが、接触した状態のまま糸巻き軸２１は回転を続ける。しかし、下糸ボビン８に巻回された糸９とボビン押え３３との接触による摩擦抵抗により、糸巻き軸２１にブレーキ力が作用して糸巻き軸２１の回転負荷が徐々に増大してゆく。そして、糸巻き軸２１の回転負荷が所定値（例えば、１３０〜１６０ｇｆ・ｃｍ）以上に達すると、バネ緩め方向へ付勢されているコイルバネ３４の内径寸法が拡大されて、コイルバネ３４のタイミングプーリ１１Ａに対する締め付け力が弱くなり、コイルバネ３４はタイミングプーリ１１Ａに対してスリップし始め、最後には空転するようになる。
【００６１】
即ち、下糸ボビン８に所定量の糸９が巻回されたときに、コイルバネ３４は、タイミングプーリ１１Ａから受けた回転駆動力をタイミングプーリギヤ１４に伝達させないように遮断する。それ故、糸巻き軸２１の回転が停止され、下糸ボビン８の下糸巻き動作が自動的に終了する。一方、下糸ボビン８に所定量の糸９が巻回された下糸巻完了状態に近づくと、下糸ボビン８に巻回された糸９とボビン押え３３の接触によって、糸巻き軸２１は、切換えバネ２９のバネ力に抗して徐々に押されて左方に移動した状態になっている。そして、上述のように、糸巻き軸２１の回転が停止して、下糸ボビン８の下糸巻き動作が終了するのと同時に、切換えバネ２９は死点を越えて、揺動アーム２７を図５に示す左揺動位置に切換えるので、糸巻き軸２１は下糸巻き位置から縫製位置に移動する。
【００６２】
このように、本縫いミシンＭのアーム部３に設けられミシンモータ１９で回転駆動されるタイミングプーリ１１Ａにより回転駆動される糸巻き軸２１を有し、糸駒から供給される上糸９を糸巻き軸２１に装着した下糸ボビン８に巻回するミシンの下糸巻き装置２０Ａにおいて、傘歯車部２２ａを有する糸巻き軸ギヤ２２Ａと、傘歯車部１４ｂを有するタイミングプーリギヤ１４と、トルクリミッタ機構２３Ａとを備えたので、下糸巻き時において下糸ボビン８に所定量の糸９が巻回されて、糸巻き軸２１の回転負荷が所定値以上に達すると、タイミングプーリ１１Ａからタイミングプーリギヤ１４に伝達させる回転駆動力がトルクリミッタ機構２３により遮断されるため、ゴム輪のような消耗部品を一切使用せず、下糸巻き動作の長期に亙る安定性や耐久性を確保できる下糸巻き装置２０Ａを実現することができる。
【００６３】
また、トルクリミッタ機構２３Ａは、タイミングプーリ１１Ａに一体形成された円筒状のコイル受け部１１ｃと、このコイル受け部１１ｃからタイミングプーリギヤ１４へ回転トルクを伝達する為にコイル受け部１１ｃに密着状に巻装されたコイルバネ３４であって下糸巻き時にコイル受け部１１ｃから伝達される回転トルクによりバネ緩め方向へ付勢されるコイルバネ３４を備えたので、トルクリミッタ機構２３Ａを安価で且つ小型のコイルバネ３４を使用するだけの簡単な構成にすることができ、しかも耐久性を格段に向上させることができる。
【００６４】
次に、前記実施例を部分的に変更した変更形態について説明する。
１）実施例１及び実施例２において、トルクリミッタ機構２３，２３Ａに用いるコイルバネ３２，３４は、糸巻き時における糸巻き軸ギヤ２２，２２Ａの回転速度、下糸巻き完了時期における糸巻き軸２１の回転負荷の大きさ等の各種の糸巻き動作条件に鑑みて、バネ線径寸法、コイル部内径寸法、及びバネ定数が異なる各種のバネを採用することが可能である。
【００６５】
２）実施例２において、タイミングプーリ１１Ａとタイミングプーリギヤ１４の形状及び連結関係、コイルバネ３４の装着位置については一例を示したに過ぎず、種々の形状や連結関係、更にはコイルバネ３４の装着位置を使用条件に応じて適宜変更することが可能である。
【００６６】
３）本実施例では、本縫いミシンＭに設けられた下糸巻き装置２０，２０Ａについて説明したが、糸駒の糸９により下糸ボビン８に糸９を巻回するように構成した種々のミシンに装備された下糸巻き装置に本発明を適用し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施例に係る本縫いミシンの斜視図である。
【図２】面板を取外した本縫いミシンの斜視図である。
【図３】実施例１に係る本縫いミシンの要部縦断部分拡大図である。
【図４】下糸巻き時における下糸巻き装置の要部部分平面図である。
【図５】縫製時における下糸巻き装置の要部部分平面図である。
【図６】実施例２に係る本縫いミシンの要部縦断部分拡大図である。
【符号の説明】
【００６８】
Ｍ      本縫いミシン
３      アーム部
１１    タイミングプーリ
１１Ａ  タイミングプーリ
１１ｂ  ギヤ部
１１ｃ  コイル受け部
１４    タイミングプーリギヤ
１４ｂ  傘歯車部
１９    ミシンモータ
２０    下糸巻き装置
２０Ａ  下糸巻き装置
２１    糸巻き軸
２２    糸巻き軸ギヤ
２２Ａ  糸巻き軸ギヤ
２２ａ  傘歯車部
２３    トルクリミッタ機構
２３Ａ  トルクリミッタ機構
３２    コイルバネ
３４    コイルバネ
【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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【図６】
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