(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
針棒と、
前記針棒を上下可能に保持する針棒腕と、
前記針棒腕に一端が保持されるリンクと、
前記リンクの他端に連接し前記リンクを介して前記針棒を左右方向に搖動させるモータと、
前記針棒が搖動する左右方向の一方向に前記針棒腕および前記リンクを付勢する付勢部材と、
前記付勢部材による付勢力に対抗する他方向に前記針棒腕および前記リンクを付勢する補助付勢部材と、
を有し、
前記モータはモータ回転軸に取り付けられる外歯ギヤを有し、前記リンクは前記針棒腕に一端が保持される幅出しロッドと、前記幅出しロッドの他端に一端が連結され他端が前記モータの前記ギヤに噛合する幅出しギヤとを有することを特徴とするミシンの針棒搖動機構。
【請求項２】
請求項１において、前記補助付勢部材は、前記モータの回転軸に取り付けられ、前記針棒腕および前記リンクが前記付勢部材による付勢力に対抗する他方向に搖動される際に、前記針棒腕および前記リンクを他方向に付勢することを特徴とするミシンの針棒搖動機構。
【請求項３】
請求項１または２において、前記付勢部材は前記針棒を搖動する左右方向において前記モータが位置するのと逆方向に前記針棒腕および前記リンクを付勢する引っ張りばねであることを特徴とするミシンの針棒搖動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジグザグ縫い（千鳥縫い）機能を有するミシンの針棒搖動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミシンの機能の一つに、布を縫製する方向に対して針棒を左右に搖動させて縫製する、いわゆるジグザグ縫い（千鳥縫い）がある。従来より、棒状のリンクをアクチュエータによって搖動させて、その搖動を機械的に伝達することにより、針棒を左右に搖動させてジグザグ模様に縫製する。特許文献１に開示されている考案では、アクチュエータとしてステッピングモータを用い、ステッピングモータの従動軸（回転軸）の反復回転運動をネジを利用した伝達手段により往復直線運動に変換する。そして、この往復直線運動をリンクにより搖動運動に変換し、針棒を搖動させる。また、特許文献２には、針棒を搖動させるリンクに作用する２つのアクチュエータが設けられている発明が開示されている。搖動量が大きいアクチュエータと搖動量が小さいアクチュエータとが個々にリンクを同方向に揺動させることにより、針棒が高速かつ精度よく搖動される。
【０００３】
針棒を搖動させてジグザグ縫いするためには、針棒に保持されている針が布にいかに正確に刺さるかで、綺麗な縫製ができるかが決まる。そのため、連結部分がガタつきやすい棒状のリンクを高速かつ精度よく搖動させ、針棒に伝達することが重要になる。特許文献１では、ステッピングモータの反復回転運動を伝達するためのネジとして、ボールネジあるいはローラネジ等を利用することで、精度を実現している。特許文献２では、搖動量が大きいアクチュエータで大きく搖動させ、搖動量が小さいアクチュエータで微調整することで、高速かつ精度よく針棒を搖動させている。
【特許文献１】実開平７−３３２７４号公報
【特許文献２】特開平１０−６１７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１で用いられるボールネジあるいはローラネジ等は精密な加工および組み付けを要求される部品であるため、コストアップになる。また、特許文献２ではアクチュエータとして２つのステッピングモータを用いるため、２つのモータを配置するためのスペースが必要になる。また、２つのモータを協調させて駆動させるための仕組みが複雑となり、そのためコストもかかる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、複雑な構成とならずかつコストアップも抑えられて、ガタつきがなく高速でかつ精度よくジグザグ縫いができるミシンの針棒搖動機構を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための請求項１に係る発明の構成上の特徴は、針棒と、
前記針棒を上下可能に保持する針棒腕と、
前記針棒腕に一端が保持されるリンクと、
前記リンクの他端に連接し前記リンクを介して前記針棒を左右方向に搖動させるモータと、
前記針棒が搖動する左右方向の一方向に前記針棒腕および前記リンクを付勢する付勢部材と、
前記付勢部材による付勢力に対抗する他方向に前記針棒腕および前記リンクを付勢する補助付勢部材と、
を有し、
前記モータはモータ回転軸に取り付けられる外歯ギヤを有し、前記リンクは前記針棒腕に一端が保持される幅出しロッドと、前記幅出しロッドの他端に一端が連結され他端が前記モータの前記ギヤに噛合する幅出しギヤとを有することである。
【０００７】
本発明のミシンの針棒搖動機構は、ジグザグ縫い等をするために針棒腕を左右に搖動させるためのモータの回転力を針棒の左右動として伝達するリンク等の連結部分のガタを押さえるために針棒腕を左右方向の一方に付勢する付勢部材を有している。そして、付勢部材とは左右方向で逆になる他方に付勢力を加える補助付勢部材を有している。付勢部材によって、針棒腕が左右に搖動しながらジグザグ等の模様を縫い上げる際や直線縫いの際にも布に針が刺さる際の抵抗によるブレで綺麗に縫い上がらない原因となるガタを取り除いている。そして、付勢部材によって一定方向に負荷がかかることで、逆方向に搖動させる際に大きな力が必要となり、モータが大型化してしまうのを抑制するように、補助付勢部材は付勢部材の付勢力に対して逆方向に付勢力を加えている。
【０００８】
本発明のミシンの針棒搖動機構によれば、直線縫いやジグザグ縫い等において、針棒腕を左右に搖動させる機構によるガタが付勢部材により抑制され、高速でかつ精度よくジグザグ縫い等ができる。また、付勢部材の付勢力に対して逆方向に付勢する補助付勢部材を用いることで、モータの容量を小さくできるためモータが小型化できる。
【０００９】
また前記モータがモータ回転軸に取り付けられる外歯ギヤを有し、前記リンクは前記針棒腕に一端が保持される幅出しロッドと、前記幅出しロッドの他端に一端が連結され他端が前記モータの前記ギヤに噛合する幅出しギヤとを有することである。このような構成とすることで、針棒腕は、モータの回転力が左右動に変化されて左右に搖動できるため、仕組みが簡単で組み付けも容易である。
【００１０】
また請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記補助付勢部材は、前記モータの回転軸に取り付けられ、前記針棒腕および前記リンクが前記付勢部材による付勢力に対抗する他方向に搖動される際に、前記針棒腕および前記リンクを他方向に付勢することである。このような構成とすることで、付勢部材の付勢する方向に対して針棒腕が搖動する際には逆の付勢力が加わらないため、針棒腕およびリンクによるガタを確実に押さえることができる。そして、付勢部材の付勢する方向の逆に針棒腕が搖動する際に、付勢部材の付勢力の逆方向に補助付勢部材で付勢力を加えることで、モータの駆動トルクが大きくなるのを抑制しモータを小型化することができ、コストが抑えられる。
【００１１】
また請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１または２において、前記付勢部材は前記針棒を搖動する左右方向において前記モータが位置するのと逆方向に前記針棒腕および前記リンクを付勢する引っ張りばねであることである。付勢部材として引っ張りばねを用いるため、コストがかからずにガタつきがなく高速でかつ精度よくジグザグ縫い等ができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明においては、直線縫いやジグザグ縫い等において、針棒腕を左右に搖動させる機構によるガタが付勢部材により抑制され、高速でかつ精度よくジグザグ縫い等ができる。また、付勢部材の付勢力に対して逆方向に付勢する補助付勢部材を用いることで、モータの容量を小さくできるためモータが小型化できる。
【００１３】
そして、幅出しロッドおよび幅出しギヤからなるリンクとモータの回転軸に固着された外歯ギヤにより、モータの回転力が左右動に変化されて針棒腕を左右に搖動し、そのリンクと針棒腕とを付勢部材によって一方向に付勢するため、簡単な構成でガタを押さえることができる。
【００１４】
請求項２に係る発明においては、付勢部材の付勢する方向に対して針棒腕が搖動する際には逆の付勢力が加わらないため、針棒腕およびリンクによるガタを確実に押さえることができる。そして、付勢部材の付勢する方向の逆に針棒腕が搖動する際に、付勢部材の付勢力の逆方向に補助付勢部材で付勢力を加えることで、モータの駆動トルクが大きくなるのを抑制しモータを小型化することができ、コストも抑えられる。
【００１５】
請求項３に係る発明においては、付勢部材として引っ張りばねを用いるため、コストがかからずにガタつきがなく高速でかつ精度よくジグザグ縫い等ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、実施形態を図１〜図４を参照して説明する。
（実施形態１）
図１に示すように、ミシンの主要素である機体１はハウジング１ａにより覆われており、アーム機枠１０とベッド機枠１１とを備えている。アーム機枠１０およびベッド機枠１１は、鋳物ではなく、所定の厚みを有する金属板をプレス成形した板金成形体を主体として形成されている。アーム機枠１０には、針２０を保持可能な針棒２１が昇降可能に設けられていると共に、水平方向に沿った上軸３が回転可能に設けられている。上軸３は、アーム機枠１０に固設された一対の軸受３１により回動自在に支承されている。上軸３の一端には、ハンドホィール５およびプーリ６が固設されている（図１中、右方）。プーリ６は、大径部の従動プーリ６１と第１のタイミングプーリ６２とが形成されている。プーリ６より下方でアーム機枠１０に固設された駆動モータ１２に固設されたモータプーリ１２１と従動プーリ６１とに駆動ベルト１５が掛けられ、駆動モータ１２の回転が減速されて上軸３に伝達される。そして、上軸３の他端には、クランクロッド３２が連結されており、クランクロッド３２を介して上軸３の回転運動が針２０の上下動（矢印Ｙ１、Ｙ２方向）となる。
【００１７】
ベッド機枠１１の内部には、下軸４が保持されている。下軸４は、軸受４１と偏心軸受４２とに回転可能に支承されている。軸受４１および偏心軸受４２は、下軸４の軸長手方向において互いに所定距離離れてベッド機枠１１に保持されている。下軸４と上軸３とは、それぞれの一端部に動力伝達ベルト１３が架設されている。
【００１８】
針棒２１は針棒腕２２に上下摺動可能に保持され、針棒腕２２は上方で針棒腕ネジ２３を中心に左右に搖動可能にアーム機枠１０に保持されている。そして、図１および図２に示すように、針棒腕２２の下方に幅出しロッド７１および幅出しギヤ７２からなるリンク７が連結されており、リンク７の駆動源としてステッピングモータ８がブラケット１４を介して、アーム機枠１０に固定されている。幅出しロッド５１は棒状の部材で、図１および図２において、針棒２１および針棒腕２２が左側に位置し、ステッピングモータ８が右側に位置している。幅出しギヤ７２は、円弧状の歯車部７２１および歯車部７２１の反対側で幅出しロッド７１と連結する連結部７２２からなる。ステッピングモータ８の従動軸（回転軸）８０には、図３に示すように、幅出しギヤ７２に噛合し回動させるためのギヤ８１が、従動軸８０と一緒に回転するように固定されている。ステッピングモータ８は、上軸３の回転および幅振り量や糸・布の種類等の情報に応じてコンピュータ制御により回動する。
【００１９】
図１および図２に戻って、針腕棒２２とアーム機枠１０との間には、針棒バネ（付勢部材）２４が配置されている。針棒バネ２４は、ねじりコイルで、一端が針棒腕２２の側面側、他端がアーム機枠１０に係合しており、針棒腕２２およびリンク７をアーム機枠１０側（矢印Ｘ１方向）に引っ張るように張架されている。
【００２０】
ギヤ８１は、幅出しギヤ７２と噛合する歯車部（図略）および後述する補助バネ（補助付勢部材）９の芯となる円筒部（図略）からなる。円筒部には切り欠き（図略）が設けられており、補助バネ９の一端が固定され、補助バネ９のトルクを受けるようになっている。補助バネ９の他端部９１は、ステッピングモータ８をアーム機枠１０に固定するためのブラケット１４に設けられた凸部１４１に係合している。そして、補助バネ９は、ギヤ８１の円筒部から外れないようにプッシュナット９２によって保持されている。補助バネ９は、針棒バネ２４が付勢する方向と逆に針棒バネ２４が搖動する際のステッピングモータ８の回転力を補うように付勢する。
【００２１】
本実施形態１に係るミシンでジグザグ縫いをする際には、ステッピングモータ８がコンピュータ（図略）制御により上軸３の回転に合わせて回動し、ステッピングモータ８の従動軸８０と同回転するギヤ８１が回転し、幅出しギヤ７２が回動する。図２において、幅出しギヤ７２は歯車部７２１が上下（矢印Ａ１、Ａ２方向）に動き、連結部７２１と連結部７２１に連結している幅出しロッド７１が左右（矢印Ｂ１、Ｂ２方向）に動く。そして、幅出しロッド７１の左右の動きが、針棒腕２２を左右に搖動させる。また、上軸３の回動に連動してベッド機枠１１側の下軸４も回動し、針棒腕２２の下方に位置する布送り機構と協働して布を送り、針棒腕２２の左右搖動で針２０が左右に振れて、ジグザグの模様に縫製される。ここで、この縫い幅量は、針棒腕２２の搖動量によるため、ステッピングモータ８の回転量が正確に針棒腕２２に伝達されなければ、縫い上がりの縫い幅にムラが生じることになる。あるいは、直線縫いにおいても、針が布に刺さる際の抵抗によりリンク７間にガタがあると、そのガタ分だけ針棒腕２２が左右に振れてしまうことで、綺麗な直線に縫い上がらない場合がある。そこで、針棒バネ２４により、針棒腕２２とリンク７とを一方向に引っ張ることで、リンク７間のガタおよびリンク７と針棒腕２２との間のガタを無くすことができる。
【００２２】
針棒バネ２４は、常に針棒腕２２を一方向、図１および図２においては、左方に引っ張っている。その引っ張り荷重は、針棒バネ２４が最も縮んだ状態、即ち針２０が一番左位置で布に刺さった時（左針落ち時）で最小になり、最も延びた状態、即ち針２０が一番右位置で布に刺さった時（右針落ち時）で最大になる。そのため、ステッピングモータ８の最低駆動トルクは、右針落ち時の針棒バネ２４の最大荷重に対し荷重可能なトルクを有する仕様である。
【００２３】
補助バネ９は、針棒バネ２４の付勢力と逆方向に付勢する。つまり、図３において、幅出しギヤ７２がＡ２方向に搖動し、連結部７２２がＣ１方向に搖動する際に、Ｃ１方向へのステッピングモータ８の駆動トルクを減少させるように付勢する。図３の（ｃ）は、図２のステッピングモータ８付近を後ろ方向から見た図である。よって、Ｃ１方向はＢ１方向と同じ方向である。
【００２４】
本実施形態１によれば、針棒腕２２とリンク７およびリンクの幅出しロッド７１と幅出しギヤ７２、幅出しギヤ７２の歯車部７２１とギヤ８１の連結部分に生じるガタを針棒バネ２４で取り除くことができ、ステッピングモータ８を高速回転しても精度よくジグザグ縫い等を綺麗に縫い上げることができる。そして、補助バネ９をステッピングモータ８の従動軸８０に取り付けることで、針棒バネ２４の付勢する付勢方向（Ｂ２方向）の逆側（Ｂ１方向）に針棒腕２２が搖れる際、補助バネ９の付勢力で針棒バネ２４の付勢力を弱くあるいは消去することができるため、ステッピングモータ８の駆動トルクを小さくすることができる。つまり、針棒バネ２４が最も延びた状態に対する駆動トルクがステッピングモータ８の最低駆動トルクとして必要であるため、それを小さくできるため、ステッピングモータ８を小型化できる。
【００２５】
リンク７の構成や針棒バネ２４によるガタ取りの構成、そして補助バネ９によるモータ小型化の構成は、精密を要するような複雑な取り付けが必要ないため、簡単でコストもかからずに精度よく縫い上げるミシンを提供できる。
（実施形態２）
本実施形態２に係るミシンは、実施形態１のミシンの構成とほぼ同じで、針棒腕２２と針棒バネ２４とが異なるだけであり、実施形態１と同様の作用効果を有する。よって、実施形態１と同様の構成については詳細な説明を省略する。
【００２６】
本実施形態２に係るミシンは、図４に示すように、針棒腕２２が針棒付勢部材（付勢部材）２５で左右方向で一方向に付勢されている。針棒腕２２は、側面側（図において左側側面）に係合部２２１が形成されている。そして、針棒付勢部材２５は、押圧部材２５１とねじりバネ２５２とを有する。押圧部材２５１は、針棒腕２２の係合部２２１に接触し針棒腕２２を一方向に付勢するように押圧する接触部２５３と、ねじりバネ２５２の一端が係止する係止部２５４とを有し、アーム機枠１０に回動可能に取り付けられるための回動中心部２５０が形成されている。ねじりバネ２５２の他端は、アーム機枠１０に係止される。
【００２７】
ねじりバネ２５２は、図４において、係止部２５４を上方に引き上げるように引っ張り、それにより押圧部材２５１は回転中心部２５０を中心に回動しようとして接触部２５３が係合部２２１を左方に押すため、針棒腕２２は左方に付勢される。
【００２８】
本実施形態２によれば、針棒付勢部材２５２により、針棒腕２２とリンク７、幅出しロッド７１と幅出しギヤ７２、幅出しギヤ７２とギヤ８１の連結部分のガタを無くすことができる。
【００２９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、針棒バネ２４や針棒付勢部材２５は、針棒腕２１を左右方向で一方向に付勢するものであればよい。また、幅出しロッド７１と幅出しギヤ７２によって構成されるリンク７は、幅出しロッド７１や幅出しギヤ７２以外の部材を用いたり、形状の異なる部材を用いたリンク機構として働くものでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は家庭用ミシン、業務用のミシン等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態１に係るミシンの構成図である。
【図２】本実施形態１に係るミシンの針棒搖動機構の構成図である。
【図３】本実施形態１に係るミシンの針棒搖動機構の主要部分を示す図である。
【図４】本実施形態２に係るミシンの針棒搖動機構の構成図である。
【符号の説明】
【００３２】
１：機体、１ａ：ハウジング、１０：アーム機枠、１１：ベッド機枠、１３：動力伝達ベルト、１４：ブラケット、
２０：針、２１：針棒、２２：針棒腕、２３：針棒腕ネジ、２４：針棒バネ、２５：針棒付勢部材、
３：上軸、３１：軸受、３２：クランクロッド
４：下軸、４１：軸受、４２：偏心軸受、
５：ハンドホイール、
６：プーリ、
７：リンク、７１：幅出しロッド、７２：幅出しギヤ、
８：ステッピングモータ、８０：従動軸、８１：ギヤ、
９：補助バネ、９１：他端部、９２：プッシュナット。
【図１】
0005196233.tif 000002
【図２】
0005196233.tif 000003
【図３】
0005196233.tif 000004
【図４】
0005196233.tif 000005