(57)【要約】【課題】ミシンフレームの剛性を確保しつつ作業スペースを広く確保する。【解決手段】ミシンフレーム１０を構成する脚柱部１３の水平断面を、ミシンアーム部１１及びミシンベッド部１３の長手方向（Ｙ軸方向）に沿うＳ字状とし、このうち、ミシンアーム部１１の先端側に位置する一方の枠内部に、当該脚柱部１３の剛性を補強するＸ字状のリブ３０を設けた。脚柱部１３及びリブ３０は、鋳鉄やアルミダイカストよりも軽い樹脂からなり、従来のミシンに比べて軽量化が図られている。さらに、水平断面が略四角形やコ字状をなす脚柱部を有する従来のミシンフレームと同等の剛性を確保しつつ、Ｙ軸方向に沿う脚柱部１３の幅を従来よりも薄型として作業スペースの拡大が図られた構成となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミシン全体を支える土台となるベッド部と、
一端に縫い針を上下に駆動する針上下動機構を内蔵し、前記ベッド部と平行に延設されたアーム部と、
前記ベッド部の一端から上方に延設されて前記アーム部の他端を支持し、水平断面形状が略Ｓ字状となる脚柱部と、を備えてなることを特徴とするミシンフレーム。
【請求項２】
水平断面形状を略Ｓ字状とすることで形成される側壁で三方を囲まれた前記脚柱部の二つの内部空間のうち何れか一方の内部に補強構造を設け、他方の内部に上軸と下軸との間で動力を伝達する伝達部材が配置されるようになっていることを特徴とする請求項１記載のミシンフレーム。
【請求項３】
前記補強構造は、垂直断面形状がＸ字状をなすリブが上下に並べて形成されてなることを特徴とする請求項２記載のミシンフレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミシンフレームに関し、特に、高剛性化処理を施したミシンフレームに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ミシンフレームは、テーブル上に載置されるベッド部と、このベッド部の一端から上方に立設された脚柱部と、この脚柱部の上部からベッド部と平行に延出するアーム部とからなり、アーム部の先端内部には縫い針を保持する針棒を上下に駆動する針上下動機構が搭載されている。一方、ベッド部の先端内部には、針駆動機構によって上下に駆動する縫い針の針落ち付近に、縫い針と協働して縫い目を形成する釜が配置されている。
【０００３】
上記アーム部の先端には、縫い針が被縫製物たる布を貫通する際や縫い針が布から引き抜かれる際の反力として上下方向の負荷が作用する。このため、アーム部と脚柱部との間には縦方向（上下方向）の曲げ応力が作用することとなる。また、ミシンフレーム内に各種の機構や部品を組み付ける際には、アーム部の先端に作業者側から反作業者側、すなわち、前後方向（水平方向）の負荷が作用することもあり、アーム部と脚柱部との間には、垂直軸を中心とする水平方向のねじり応力が作用することとなる。
【０００４】
上記曲げ応力やねじり応力に対する剛性の高さは、例えば、縫製時における縫い針と釜との位置関係に影響を与えるため強固であることが望ましく、ミシンフレームには高い剛性が求められる。従って、従来のミシンフレームは、例えば、鋳鉄やアルミダイカストで構成されていて、その重量が大きなものとなっていた。一方、例えば、家庭用ミシンなどにおいては、持ち運びを容易とするため、ミシン全体の小型化に加えてミシンの軽量化が望まれている。このため、ミシンの軽量化を図るために樹脂で形成したミシンフレームを具備するミシンも知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１６９９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ベッド部上面における針落ちから脚柱部の立ち上がりに至るまでのスペースは、縫製時に布を載置する作業スペースとなるため、作業性を向上するためには当該作業スペースを広く確保することが好ましい。従って、ミシン全体のサイズを拡大することなく作業スペースを広く確保するためには、脚柱部におけるアーム部やベッド部の長手方向に沿う幅を狭くしてアーム部の懐を深く確保する必要がある。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示される従来のミシンにあっては、ミシンフレームが樹脂で形成されているため、ミシンフレーム全体の軽量化には適しているが、アーム部の長手方向に対する脚柱部の寸法を狭くして針落ち位置から脚柱部の立ち上がりまでの作業スペースを広く確保した場合、ミシンフレーム全体の剛性を確保することが困難であるという問題がある。また、脚柱部の水平断面形状を略四角形の枠型や、作業者側の側面が開口された略コ字状とした場合、縦方向（曲げ応力）や横方向（ねじり応力）に対するミシンフレーム全体の剛性が低く、ミシンフレームの強度を落とさずに、且つ、ミシン全体の重量を増加することなく針落ち位置から脚柱部までの作業スペースを広く確保することが困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、ミシンフレームの剛性を確保しつつミシン全体の軽量化を図り、且つ、作業スペースを広く確保することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、ミシン全体を支える土台となるベッド部と、一端に縫い針を上下に駆動する針上下動機構を内蔵し、前記ベッド部と平行に延設されたアーム部と、前記ベッド部の一端から上方に延設されて前記アーム部の他端を支持し、水平断面形状が略Ｓ字状となる脚柱部と、を備えてなることを特徴とするミシンフレームである。
【０００９】
請求項２記載発明は、請求項１記載の発明において、水平断面形状を略Ｓ字状とすることで形成される側壁で三方を囲まれた前記脚柱部の二つの内部空間のうち何れか一方の内部に補強構造を設け、他方の内部に上軸と下軸との間で動力を伝達する伝達部材が配置されるようになっていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記補強構造は、垂直断面形状がＸ字状をなすリブが上下に並べて形成されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、脚柱部の水平断面が略Ｓ字状をなすことにより、当該脚柱部に対するアーム部の上下方向の曲げ応力や、該脚柱部に対するアーム部の水平方向のねじり応力に対する剛性の向上が図られる。これにより、ミシンフレームの軽量化を図りつつ従来のミシンフレームと同等の強度を確保することができる。また、ベッド部の長手方向に沿う脚柱部の幅を従来よりも狭く形成することにより、アーム部の懐を従来よりも広くすることができるため、縫い針の針落ちから脚柱部の立ち上がりまでの縫製作業スペースを従来よりも広く確保することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果を得ることができる他、特に、水平断面形状を略Ｓ字状とすることで形成される側壁で三方を囲まれた脚柱部の二つの内部空間のうち何れか一方の内部に補強構造を設けるとともに、他方の内部に上軸と下軸との間で動力を伝達する伝達部材が配置される構成としたことにより、Ｓ字状に形成された脚柱部の剛性をさらに高めることができ、且つ、脚柱部内への伝達部材の組み付けを容易に行うことができる。従って、脚柱部におけるベッド部やアーム部の長手方向に沿う幅をさらに狭く形成することができ、アーム部の懐をよりいっそう深く確保することができるため、針落ちから脚柱部の立ち上がりまでの縫製作業スペースをより大きく確保することができる。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明と同様の効果を得ることができる他、特に、垂直断面形状がＸ字状をなすリブを上下に並べて形成されてなる補強構造を有することにより、Ｓ字状に形成された脚柱部の剛性をさらに高めることができる。従って、該脚柱部におけるベッド部やアーム部の長手方向に沿う幅をさらに狭く形成することもできるため、アーム部の懐をよりいっそう深く確保することができ、針落ちから脚柱部の立ち上がりまでの縫製作業スペースをより大きく確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１〜図７を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について詳しく説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。また、本実施形態においては、各図中に示したＸＹＺ軸を基準にしてミシン１の各部の方向を定めるものとする。ミシン１を水平面に設置した状態において、Ｚ軸方向は鉛直方向となる上下方向を示し、Ｙ軸方向はミシンアーム部（アーム部）１１の長手方向と一致する左右方向を示し、Ｘ軸方向は水平且つＹ軸方向に直交する前後方向を示す。
【００１５】
（全体構成）
図１は本実施形態たるミシン１の外観構造を示す正面図であり、図２は図１中に示すＣ−Ｃ断面図である。
図１に示すように、本実施形態におけるミシン１は、図示しないミシンテーブルの上面に配置され、縫い針２１を上下に駆動する針駆動機構（図示省略）及び該針駆動機構と協働して縫い目を形成する釜機構（図示省略）を内蔵するミシンフレーム１０を備えている。なお、ミシン１は、上記構成の他、縫製動作に必要な種々の機構を備えているが、これらは従来周知の機構と同一の構成であるため本実施形態では詳述しない。以下、各部を詳しく説明する。
【００１６】
（針駆動機構）
図示しない針駆動機構は、ミシンアーム部１１内において左右方向（Ｙ軸方向）に沿って回転自在に延在された上軸（主軸）２４と、該上軸２４の先端に固定された回転錘（図示略）と、上端が該回転錘の偏心部に回転自在に連結されたクランクロッド（図示略）と、クランクロッドの下端に連結された針棒２２と、針棒２２の下端に支持された縫い針２１とを備えている。そして、図示しないミシンモータの駆動により、該ミシンモータと連結された上軸２４が回転すると、その回転が回転錘及びクランクロッドを介して上下動に変換されて針棒２２に伝達され、針棒２２と縫い針２１とが往復上下動を行う。
【００１７】
（釜機構）
図示しない釜機構は、ミシンベッド部１２の先端内部に設けられている。この釜機構は、釜軸台（図示略）と、該釜軸台の内部においてＺ軸方向（上下方向）に沿って回転自在に支持された釜軸（図示略）と、この釜軸に軸支されることで水平面内において回転自在に設けられた水平釜（図示略）とを備えている。そして、ミシンベッド部１２内においてＹ軸方向に沿って回転自在に延在する下軸２５が、脚柱部１３内に設けられたタイミングベルと２６を介して上軸２４と共に回転駆動されると、図示しない釜軸ギヤを介して釜軸が回転されて水平釜（外釜）が回転する。その結果、水平釜と縫い針２１との協働により縫い目が形成されるようになっている。
【００１８】
（ミシンフレーム）
次に、本実施形態たるミシンフレーム１０について詳しく説明する。なお、本実施形態におけるミシン１は家庭用ミシンを例として説明することとし、以下に述べるミシンフレーム１０は、ミシン１全体を支持する当該ミシン１の骨組みとなる部分を言い、ミシン１を使用する際にはこのミシンフレーム１０の外側に、例えば、図示しない樹脂製のカバー（ミシンカバー）を取り付けた状態で使用される。
図１に示すように、ミシンフレーム１０は、当該ミシンフレーム１０の上部をなしミシンテーブルの長手方向（Ｙ軸方向）に沿って延在するミシンアーム部（アーム部）１１と、ミシンフレーム１０の下部をなし、ミシン１全体を支える土台となるミシンベッド部（ベッド部）１２と、ミシンアーム部１１とミシンベッド部１２とを連結し、ミシンアーム部１１及びミシンベッド部１２の長手方向と直交する上下方向（Ｚ軸方向）に立設された脚柱部１３とから構成されており、その外形が正面視にて略コ字状に成形されている。
【００１９】
ミシンアーム部１１には、図示しないミシンモータにより回転駆動する上軸（主軸）２４がＹ軸方向に沿って回転可能に設けられている。この上軸２４の一端（図１における左端）側には、縫い針２１を上下に駆動する図示しない針上下動機構が配設されている。一方、ミシンベッド部１２には、Ｙ軸方向に沿って下軸２５が回転可能に支持されており、この下軸２５は脚柱部１３に設けられたタイミングベルト２６を介して上軸２４と連結され、ミシンモータの駆動によって上軸２４の回転と同期して回転するようになっている。つまり、タイミングベルト２６は、上軸２４と下軸２５との間で動力を伝達する本発明の伝達部材として機能する。そして、下軸２５の一端（同左端）側には、縫い針２１の上下動と同期して該縫い針２１の上昇開始時にミシンベッド部１２内に形成される針糸ループを回転により剣先ですくい、下糸と絡めて縫い目を形成する釜が配設されている。
【００２０】
ここで、本実施形態たるミシンフレーム１０における脚柱部１３の構成について詳しく説明する。
脚柱部１３は、その水平断面形状が、ミシンアーム部１１及びミシンベッド部１３の長手方向すなわちＹ軸方向を上下と見立てた場合に、略Ｓ字状となるように形成されたフレーム構造を有している（図２参照）。本実施形態では、脚柱部１３を構成する側壁部が平面視にてほぼ直角に曲成されることで略Ｓ字状をなしている。かかる脚柱部１３には、Ｓ字の中央部でＹ軸方向と直交するようにＺＸ平面に沿って設けられた壁によって間仕切りされ、当該脚柱部１３の側壁で三方を囲まれた二つの領域Ａ，Ｂが形成されている（図２及び図３参照）。
【００２１】
上記二つの領域Ａ，Ｂのうち、ミシンアーム部１１の先端から遠い側（図１及び図２における右側）の枠内であってミシン１の作業者側に開口部を有するＳ字の一方の領域Ｂ内には、上軸２４から下軸２５に回転動力を伝達するタイミングベルト２６がＺ軸方向に沿って配置されている。また、この領域Ｂには、ミシン１の縫製動作を実現するための各機構部や部品が配置されるようになっており、作業者側の面が開口されたフレーム構造としたことにより、これら部品等の組み付けやメンテナンスの容易化が図られた構造となっている。
【００２２】
一方、この脚柱部１３における縫い針２１側の枠内部、すなわち、作業者から見てミシン１の作業面と反対側（図１において紙面奥側）に開口部を有する領域Ａの内部には、当該脚柱部１３の剛性を補強するための補強構造として、垂直断面形状がＸ字状をなすリブ３０が設けられている。リブ３０は、ミシンベッド部１３とミシンアーム部１１とを連結する脚柱部１３の上下に渡って複数並設されており、上下に連続して形成されている。なお、このリブ３０は、ミシンアーム部１１やミシンベッド部１２と脚柱部３１との上下方向の曲げやねじれに対する剛性を効果的に補強することができるように、脚柱部１３においてミシンアーム部１１やミシンベッド部１２の先端側に近いＳ字の領域Ａ内に設けることが好ましい。
また、リブ３０は、脚柱部１３のうちＳ字の領域Ａに該当する部分から、Ｘ字状の当該リブ３０が残るように複数箇所を三角柱状に肉抜きした形状であるとも言え、従来のアルミダイカストからなる脚柱部と比較してミシン１の重量増加を抑制しつつ、同等の強度（剛性）を備えた構造体となっている。
【００２３】
（実施形態の作用）
次に、図４及び図５に基づき上記構成を備えるミシン１の作用について説明する。
図４は、脚柱部の構造別に、従来のミシンと本実施形態におけるミシン１との上下方向（縦方向）の曲げに対する剛性と、垂直軸を中心とする水平方向（横方向）のねじれに対する剛性とを解析して比較した比較対照表である。
この図４において、Ｐはミシンベッド部を固定としてミシンアーム部の先端にＸ軸方向にから荷重をかけたとき（図５参照）のミシンフレーム全体の変形量（詳しくは、無荷重の場合と荷重をかけた場合の針落ち位置のずれ）を示し、Ｑはミシンベッド部を固定としてミシンアーム部の先端に上下方向の荷重をかけたとき（図５参照）のミシンアーム部先端の変形量を示し、Ｒはミシンアーム部を固定としてミシンベッド部の先端に上下方向の荷重をかけたとき（図５参照）のミシンベッド部先端の変形量を示す。
また図４では、脚柱部の水平断面形状がほぼ四角形の枠体をなし、例えば、アルミダイカストで形成された従来のミシン（従来機１とする）における縦方向及び横方向の変形量をそれぞれ基準値１．０として示しており、各方向からの荷重は、従来機１、従来機２及び本実施形態におけるミシン１共に同じ大きさの荷重としている。さらに、本実施形態におけるミシン１の脚体部は、針落ちから該脚体部の立ち上がりまでの作業スペース、すなわち、ミシンアーム部の懐長さＬ１（図１参照）が従来機１に比べて広く確保されている（例えば、Ｌ１：１７５ｍｍ→２０５ｍｍ）。また、脚柱部のＹ軸方向寸法Ｌ２が従来よりも狭く設定されている（例えば、Ｌ２：１２０ｍｍ→９０ｍｍ）。
【００２４】
図４に示すように、脚柱部の水平断面形状が作業者側に開口された略コ字状をなす従来機２の場合、ミシンフレーム全体の重量は従来機１に比べて軽量化されるが、ミシンフレーム全体の横方向変形量Ｐは従来機１に対して４．２６倍、ミシンアーム部の縦方向変形量Ｑは従来機１とほぼ同等の１．０６倍、ミシンベッド部の縦方向変形量Ｒは従来機１よりも低い０．２４倍となる。つまり、水平断面形状を略コ字状とした場合、脚柱部のねじれ方向に対する剛性が著しく低下する。
【００２５】
これに対して、脚柱部１３の水平断面形状をＳ字状とした本実施形態におけるミシン１によれば、ミシンフレーム１０全体の重量が従来機１とほぼ同等であり、ミシンフレーム１０全体の横方向変形量Ｐは従来機１に対して０．９６倍となる。つまり、本実施形態における脚柱部１３は、Ｙ軸方向を上下と見立てて水平断面形状が略Ｓ字状に形成されているため、図６（ａ）に示すように、Ｘ軸方向に沿う側壁部が１３ａ，１３ｃ，１３ｅと、四角形状やコ字状よりも多い３箇所あり、また、Ｙ軸方向に沿う側壁部が図６（ａ）に示すように１３ｂ，１３ｄと、当該脚柱部１３の垂直中心軸を挟んでほぼ対象となる両側の位置に（つまり２箇所）配置されているため、水平方向（横方向）のねじりに対する強度が従来機１及び従来機２の何れと比較しても向上している。
また、ミシンアーム部１１の縦方向変形量Ｑは従来機１の０．９８倍、ミシンベッド部の縦方向変形量Ｒは従来機１の０．９倍であり、縦方向の曲げに対する強度（図６（ｂ）参照）も従来機１及び従来機２の何れよりも向上している。
つまり、脚柱部１３のＹ軸方向寸法Ｌ２を従来よりも狭くして、作業スペースであるミシンアーム部１１の懐長さＬ１を従来よりも広く確保しつつ、従来とほぼ同等のミシンフレーム強度（剛性）が確保されるものである。
【００２６】
（実施形態の効果）
以上のように、本実施形態たるミシン１によれば、脚柱部１３の水平断面がミシンベッド部１２及びミシンアーム部１１の長手方向に沿ってＳ字状をなすことにより、当該脚柱部１３に対するミシンアーム部１１の上下方向の曲げ応力や、該脚柱部１３に対するミシンアーム部１１の水平方向のねじり応力に対する剛性の向上が図られる。これにより、ミシンフレーム１０の軽量化を図りつつ従来と同等の強度を確保することができる。また、ミシンベッド部１２の長手方向に沿う脚柱部１３の幅を従来よりも狭く形成することにより、ミシン１（ミシンアーム部１１）の懐を従来よりも広くすることができるため、縫い針２１の針落ちから脚柱部１３の立ち上がりまでの縫製作業スペースを従来よりも広く確保することができる。また、脚柱部１３の剛性を補強するＸ字状のリブ３０を備えることで、脚柱部１３の剛性をさらに高めることができる。従って、該脚柱部１３におけるミシンベッド部１２やミシンアーム部１１の長手方向に沿う幅をさらに狭く形成することもできるため、ミシン１（ミシンアーム部１１）の懐をよりいっそう深く確保することができ、針落ちから脚柱部１３の立ち上がりまでの縫製作業スペースをより大きく確保することができる。
【００２７】
（その他）
なお、本実施形態では、脚柱部１３内に、図３に示すようなＸ字状のリブ３０を設けて当該脚柱部１３の剛性を補強する構成としているが、例えば、図７に示すように、Ｘ字状のリブを設けることなく、Ｓ字の枠体部のみを有する脚柱部１３ｆとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態たるミシンの外観構造を示す正面図である。
【図２】本実施形態における脚柱部の水平断面図であり、図１中におけるＣ−Ｃ断面を示す。
【図３】本実施形態における脚柱部に設けられたリブを示す概略斜視図である。
【図４】脚柱部を四角形、コ字状及びＳ字状とした場合の剛性を解析した比較対照表である。
【図５】図４に示す比較対照表を得るための解析手法を説明する概略説明図である。
【図６】本実施形態たるミシンフレームの作用を説明するための概略説明図である。
【図７】本発明を適用したその他の例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  ミシン
１０  ミシンフレーム
１１  ミシンアーム部
１２  ミシンベッド部
１３  脚柱部
２１  縫い針
２２  針棒
２４  上軸
２５  下軸
２６  タイミングベルト（伝達部材）
３０  リブ（補強構造）
Ｌ１  作業スペース（懐長さ）
Ｌ２  脚柱部のＹ軸方向寸法
【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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【図７】
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