(57)【要約】【課題】クランクロッドにかかるアキシャル荷重を軽減できるとともに、釣合錘の大きさを変えることなくバランスを維持する。【解決手段】ミシンモータの駆動により回転する上軸２と、この上軸２の先端に固定される鋳鉄又は鋼から形成された釣合錘３と、縫い針を保持して上下動する針棒４と、釣合錘３と針棒４とを連結するクランクロッド５と、を備えるミシン１において、釣合錘３の一部を、鋳鉄又は鋼よりも比重の大きな金属材料で形成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミシンモータの駆動により回転する上軸と、この上軸の先端に固定される鋳鉄又は鋼から形成された釣合錘と、縫い針を保持して上下動する針棒と、前記釣合錘と前記針棒とを連結するクランクロッドと、を備えるミシンにおいて、
前記釣合錘の一部を、前記鋳鉄又は鋼よりも比重の大きな金属材料で形成したことを特徴とするミシン。
【請求項２】
前記釣合錘は、鋳鉄又は鋼からなる本体部と、この本体部に形成された収容孔に収容され、鋳鉄又は鋼よりも比重の大きな金属材料からなるバランス調節部と、を備え、
前記バランス調節部を、前記本体部に焼きばめにより固定したことを特徴とする請求項１に記載のミシン。
【請求項３】
前記釣合錘は、鋳鉄又は鋼からなる本体部と、この本体部に形成された収容孔に収容され、鋳鉄又は鋼よりも比重の大きな金属材料からなるバランス調節部と、を備え、
前記バランス調節部を、前記本体部に接着剤により固定したことを特徴とする請求項１に記載のミシン。
【請求項４】
前記釣合錘は、鋳鉄又は鋼からなる本体部と、この本体部に形成された収容孔に収容され、鋳鉄又は鋼よりも比重の大きな金属材料からなるバランス調節部と、を備え、
前記本体部と前記バランス調節部とを螺合させ、当該螺合部分に接着剤を充填したことを特徴とする請求項１に記載のミシン。
【請求項５】
前記バランス調節部は、タングステン又はタングステン合金からなることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載のミシン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミシンに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０に示すように、ミシン１００には、駆動源となるミシンモータ（図示略）が設けられ、このミシンモータに上軸１０１が連結されている。上軸１０１の先端には、釣合錘１０２が固定され、上軸１０１の回転とともに釣合錘１０２も回転するようになっている。釣合錘１０２には、クランクロッド１０３が連結され、このクランクロッド１０３には針棒抱き１０４を介して針棒１０５が設けられている。釣合錘１０２は、上軸１０１の回転によりクランクロッド１０３が揺動する際に生じる遠心力等を相殺して上軸１０１がスムーズに回転するように釣り合いをとるためのものである。釣合錘１０２は、釣り合いをとる必要上、一部がクランクロッド１０３側に突出するように形成されている。そのため、クランクロッド１０３のアーム部１０３ａは、上軸１０１から少し離れた状態となっている（例えば、特許文献１参照。）。
近年、ミシンの高速化が求められることにより、上軸１０１の回転数も高回転となっているが、上軸１０１が高回転になるに連れてクランクロッド１０３の釣合錘１０２への取付部１０３ｂにかかる負荷も大きくなる。特に、取付部１０３ｂがボールベアリングで構成されていることから、取付部１０３ｂには、アキシャル荷重（図１０の矢印Ａ方向に作用する力）が作用するため、このアキシャル荷重の軽減が課題となっている。
【特許文献１】特開２００５−１９２６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のようなアキシャル荷重を軽減するには、クランクロッド１０３のアーム部１０３ａを釣合錘１０２側に近づくように釣合錘１０２及びクランクロッド１０３を設計すればよいが、クランクロッド１０３のアーム部１０３ａを釣合錘１０２側に近づけると釣合錘１０２の突出部分のスペースがとれなくなってしまうため、釣合錘１０２のバランスを崩すこととなる。釣合錘１０２のバランスを維持するため、釣合錘１０２を拡径することも考えられるが、釣合錘１０２を拡径すると釣合錘１０２にかかる遠心力が大きくなり、上軸１０１やミシンアームを共振させてしまい、実現は困難であった。
【０００４】
そこで、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、クランクロッドにかかるアキシャル荷重を軽減できるとともに、釣合錘の大きさを変えることなくバランスを維持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】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、ミシンモータの駆動により回転する上軸と、この上軸の先端に固定される鋳鉄又は鋼から形成された釣合錘と、縫い針を保持して上下動する針棒と、前記釣合錘と前記針棒とを連結するクランクロッドと、を備えるミシンにおいて、前記釣合錘の一部を、前記鋳鉄又は鋼よりも比重の大きな金属材料で形成したことを特徴とする。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、釣合錘の一部を鋳鉄又は鋼よりも比重の大きな金属材料で形成することにより、釣合錘の大きさを変えなくとも釣合錘の重量を大きくすることができる。
これにより、従来のようにバランスを保つために釣合錘をクランクロッド側に突出形成する必要がなくなるので、クランクロッドを釣合錘側に寄せることができ、クランクロッドにかかるアキシャル荷重を軽減できるとともに、釣合錘の大きさを変えることなくバランスを維持することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のミシンにおいて、前記釣合錘は、鋳鉄又は鋼からなる本体部と、この本体部に形成された収容孔に収容され、鋳鉄又は鋼よりも比重の大きな金属材料からなるバランス調節部と、を備え、前記バランス調節部を、前記本体部に焼きばめにより固定したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、バランス調節部を焼きばめにより本体部に固定することにより、バランス調節部と本体部とを連結する部材や締結具が不要となるので、釣合錘の部品点数を最小限にすることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のミシンにおいて、前記釣合錘は、鋳鉄又は鋼からなる本体部と、この本体部に形成された収容孔に収容され、鋳鉄又は鋼よりも比重の大きな金属材料からなるバランス調節部と、を備え、前記バランス調節部を、前記本体部に接着剤により固定したことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、バランス調節部を本体部に固定する際には、接着剤を充填するだけでよいので、バランス調節部の本体部への固定作業が容易であり、バランス調節部や本体部に何ら加工を施す必要がなく、作業効率を向上させることができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のミシンにおいて、前記釣合錘は、鋳鉄又は鋼からなる本体部と、この本体部に形成された収容孔に収容され、鋳鉄又は鋼よりも比重の大きな金属材料からなるバランス調節部と、を備え、前記本体部と前記バランス調節部とを螺合させ、当該螺合部分に接着剤を充填したことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、螺合により本体部からのバランス調節部の離脱の防止を強化することができるとともに、接着剤によりバランス調節部の離脱を一層強固に防止することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか一項に記載のミシンにおいて、前記バランス調節部は、タングステン又はタングステン合金からなることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明によれば、バランス調節部を構成する材料としてタングステン又はタングステン合金を用いることにより、金や白金のような金属材料よりもコストが安くすみ、鋼と比べても十分に比重が大きいので、コストを低く抑えながらもバランス調節部として十分な効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、従来のようにバランスを保つために釣合錘をクランクロッド側に突出形成する必要がなくなるので、クランクロッドを釣合錘側に寄せることができ、クランクロッドにかかるアキシャル荷重を軽減できるとともに、釣合錘の大きさを変えることなくバランスを維持することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、バランス調節部を焼きばめにより本体部に固定することにより、重量部と本体部とを連結する部材や締結具が不要となるので、釣合錘の部品点数を最小限にすることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、バランス調節部を本体部に固定する際には、接着剤を充填するだけでよいので、バランス調節部の本体部への固定作業が容易であり、バランス調節部や本体部に何ら加工を施す必要がなく、作業効率を向上させることができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、螺合により本体部からのバランス調節部の離脱の防止を強化することができるとともに、接着剤によりバランス調節部の離脱を一層強固に防止することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、バランス調節部を構成する材料としてタングステン又はタングステン合金を用いることにより、金や白金のような金属材料よりもコストが安くすみ、鋼と比べても十分に比重が大きいので、コストを低く抑えながらもバランス調節部として十分な効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、ミシンの最良の形態について詳細に説明する。
＜ミシンの構成＞
図１に示すように、ミシン１は、駆動源となるミシンモータ（図示略）と、ミシンモータに連結され、ミシンモータの駆動により回転する上軸２と、この上軸２の先端に固定される釣合錘３と、縫い針を保持して上下動する針棒４と、釣合錘３と針棒４とを連結するクランクロッド５と、を備えている。
【００２１】
（上軸）
上軸２は、ミシンフレーム内に設けられ、一端がタイミングベルトによりミシンモータと直接的又は間接的に連結されている。従って、ミシンモータが駆動することにより、その駆動がタイミングベルトを介して上軸２に伝達される仕組みとなっている。上軸２の他端には、軸受けユニット２１が設けられ、上軸２を回転自在に支持している。
【００２２】
（釣合錘）
釣合錘３は、上軸２の他端において、軸受けユニット２１に並んで設けられている。釣合錘３は、上軸２の他端が挿入されることで上軸２に固定されている。釣合錘３は、上軸２の回転により上軸２とともに回転し、連結ピン３１により上軸２の軸線に対して偏心した位置で連結されるクランクロッド５を、針棒４に対するクランクロッド５が揺動する方向に揺動させる。釣合錘３は、上軸２の回転により釣合錘３に連結されるクランクロッド５が揺動する際に生じる遠心力等を相殺し、上軸２がスムーズに回転するように釣り合いをとるものである。
釣合錘３は、鋼材からなる本体部６と、この本体部６に形成された収容孔６ａ，６ｂ，６ｃにそれぞれ収容され、本体部６を形成する鋼材よりも比重の大きな金属材料、例えば、タングステンからなるバランス調節部７ａ，７ｂ，７ｃと、を備えている。なお、本体部６は鋳鉄であってもよいし、バランス調節部７ａ，７ｂ，７ｃはタングステン合金であってもよい。
【００２３】
図２（ａ）（ｂ）に示すように、本体部６は、その下部６１が正面視半円形状に形成され、この下部６１には、バランス調節部７ａ，７ｂ，７ｃを収容する収容孔６ａ，６ｂ，６ｃが形成されている。収容孔６ａ，６ｂ，６ｃは、それぞれ釣合錘３に上軸２が挿通されたときの上軸２の軸心に向かって延びるように形成されている。本体部６は、その中央からやや上方にわたり、上軸２を挿通させる挿通孔６２が形成され、この挿通孔６２の上方には、連結ピン３１を挿通させる連結孔６３が形成されている。連結孔６３は、溝６４を介して本体部６の外縁に連通され、この溝６４の隙間を縮小するようにねじを挿入することにより、連結ピン３１を本体部６に固定するとともに、上軸２に本体部６を固定することができるようになっている。
【００２４】
本体部６の下部６１は、従来の釣合錘のようにクランクロッド５側にほとんど突出しておらず、クランクロッド５が従来の釣合錘よりも上軸２に接近した状態で配置されている。これは、釣合錘３とクランクロッド５との連結部に作用するアキシャル荷重を軽減するためである。
なお、図３に示すように、収容孔６ａ，６ｂ，６ｃに連通するねじ孔を形成し、このねじ孔から止めねじ７１，７２，７３によりバランス調節部７ａ，７ｂ，７ｃを固定してもよい。このような構成とすることにより、バランス調節部７ａ，７ｂ，７ｃの本体部６への固定をより強固なものとすることができる。
【００２５】
バランス調節部７ａ，７ｂ，７ｃは、収容孔６ａ，６ｂ，６ｃに収容可能となるように、例えば、棒状に形成され、焼きばめという方法により収容孔６ａ，６ｂ，６ｃ内に固定される。これは、タングステンの線膨張率が約５．０（×１０−６／℃）であるのに対し、鋼の線膨張率が約１２．０（×１０−６／℃）であることを利用したものである。具体的には、鋼で形成された本体部６の収容孔６ａ，６ｂ，６ｃをタングステンで形成されたバランス調節部７ａ，７ｂ，７ｃと同じ或いは少し小さく形成し、本体部６及びバランス調節部７ａ，７ｂ，７ｃをともに加熱する。本体部６及びバランス調節部７ａ，７ｂ，７ｃが加熱されると、線膨張率の大きな本体部６の収容孔６ａ，６ｂ，６ｃは、バランス調節部７ａ，７ｂ，７ｃよりも大きく膨張し、この膨張しているときに、収容孔６ａ，６ｂ，６ｃにバランス調節部７ａ，７ｂ，７ｃを挿入する。バランス調節部７ａ，７ｂ，７ｃを収容孔６ａ，６ｂ，６ｃに挿入した後は、本体部６及びバランス調節部７ａ，７ｂ，７ｃを冷却する。冷却すると、膨張した本体部６及びバランス調節部７ａ，７ｂ，７ｃはともに元の大きさに戻るため、本体部６の収容孔６ａ，６ｂ，６ｃは、その収縮過程でバランス調節部７ａ，７ｂ，７ｃに当接し、バランス調節部７ａ，７ｂ，７ｃに応力が作用した状態で冷却される。これにより、バランス調節部７ａ，７ｂ，７ｃを収容孔６ａ，６ｂ，６ｃに固定することができる。
【００２６】
（針棒）
図１に示すように、針棒４は、ミシン１の上下方向に沿うように配され、その下端には縫い針が保持されている。針棒４は、クランクロッド５の端部に針棒抱き４１を介して支持されている。すなわち、上軸２が回転することで上軸２に固定された釣合錘３も回転し、その回転運動がクランクロッド５により上下方向への運動に変換され、この上下方向の運動が針棒４に伝達されて、針棒４は上下動する。
【００２７】
（クランクロッド）
図１に示すように、クランクロッド５は、釣合錘３と針棒４を連結し、釣合錘３の回転運動を上下方向への往復運動に変換して針棒４に伝達するものである。クランクロッド５の一端は、連結ピン３１により上軸２の軸心から偏心した位置で釣合錘３に回動自在に連結されている。クランクロッド５の一端には軸受け５１が設けられており、この軸受け５１により連結ピン３１が支持されている。クランクロッド５の他端は、連結ピン５２により針棒抱き４１と回動自在に連結されている。クランクロッド５のアーム部５ａは、釣合錘３における本体部６の下部６１が大きく突出していないため、従来のクランクロッドのアーム部と異なり、上軸に近い位置に配置されるように形成されている。これは、釣合錘３とクランクロッド５との連結部に作用するアキシャル荷重を軽減するためである。
【００２８】
＜作用効果＞
実施形態のミシン１によれば、鋼から形成された釣合錘３の一部に収容孔６ａ，６ｂ，６ｃを形成し、この収容孔６ａ，６ｂ，６ｃに設けられるバランス調節部７ａ，７ｂ，７ｃを鋼よりも比重の大きなタングステンで形成することにより、釣合錘３の大きさを変えなくとも釣合錘３の重量を大きくすることができる。
これにより、従来のようにバランスを保つために釣合錘３をクランクロッド５側に突出形成する必要がなくなるので、クランクロッド５のアーム部５ａを釣合錘３側に寄せることができ、釣合錘３とクランクロッド５との連結部（連結ピン３１、軸受け５１）にかかるアキシャル荷重を軽減できるとともに、釣合錘３の大きさを変えることなくバランスを維持することができる。よって、ミシンアームの形状を変更することなく、限られたスペース内で釣合錘３のバランスを取ることができる。
【００２９】
また、バランス調節部７ａ，７ｂ，７ｃを焼きばめにより本体部６の収容孔６ａ，６ｂ，６ｃに固定することにより、バランス調節部７ａ，７ｂ，７ｃと本体部６とを連結する部材や締結具が不要となるので、釣合錘３の部品点数を最小限にすることができる。
また、バランス調節部７ａ，７ｂ，７ｃを構成する材料としてタングステンを用いることにより、金や白金のような他の金属材料よりもコストが安くすみ、鋼と比べても十分に比重が大きいので、コストを低く抑えながらもバランス調節部７ａ，７ｂ，７ｃとして十分な効果を奏することができる。
【００３０】
＜変形例＞
なお、本発明の範囲は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態においては、本体部６の下部６１の径方向に沿って延びるように収容孔６ａ，６ｂ，６ｃを形成し、下部６１の径方向に沿った方向からバランス調節部７ａ，７ｂ，７ｃを取り付けるように構成したが、図４（ａ）（ｂ）に示すように、釣合錘３Ａの本体部６Ａにおける上軸２Ａの軸線方向に沿った方向（言い換えると、下部６１ａの厚さ方向）に延びる収容孔６ｄ，６ｅ，６ｆを形成し、下部６１ａの厚さ方向からバランス調節部７ｄ，７ｅ，７ｆを取り付けるように構成してもよい。
【００３１】
これにより、上軸２Ａが高速回転して釣合錘３Ａが高速で回転した場合に、釣合錘３Ａには遠心力が作用するが、バランス調節部７ｄ，７ｅ，７ｆを下部６１ａの厚さ方向から取り付けることにより、バランス調節部７ｄ，７ｅ，７ｆが収容孔６ｄ，６ｅ，６ｆから離脱する方向と遠心力が作用する方向が異なるので、バランス調節部７ｄ，７ｅ，７ｆが遠心力に負けて収容孔６ｄ，６ｅ，６ｆから離脱することがない。従って、上軸が高速回転するミシンにおいては、このような構成にする方が好ましい。また、収容孔６ｄ，６ｅ，６ｆの形成に際しても、収容孔６ａ，６ｂ，６ｃは下部の曲面を削孔する必要があるのに対し、収容孔６ｄ，６ｅ，６ｆは平面を削孔すればよいので、収容孔６ｄ，６ｅ，６ｆを形成する際の作業効率も向上させることができる。
【００３２】
また、図５に示すように、バランス調節部７ｇ，７ｈ，７ｉの収容孔６ｇ，６ｈ，６ｉへの固定は、焼きばめによるものではなく、バランス調節部７ｇ，７ｈ，７ｉと収容孔６ｇ，６ｈ，６ｉとの間に充填した接着剤８により固定するものであってもよい。接着剤８としては、例えば、エポキシ系接着剤が好適である。
これにより、バランス調節部７ｇ，７ｈ，７ｉを本体部６に固定する際には、バランス調節部７ｇ，７ｈ，７ｉと収容孔６ｇ，６ｈ，６ｉとの間に接着剤８を充填するだけでよいので、取り付け作業が容易であり、バランス調節部７ｇ，７ｈ，７ｉや本体部６に何ら加工を施す必要がなく、作業効率を向上させることができる。
【００３３】
また、図６に示すように、例えば、収容孔６ｊ，６ｋ，６ｍに雌ねじ溝を形成し、バランス調節部７ｊ，７ｋ，７ｍに雄ねじ溝を形成して収容孔６ｊ，６ｋ，６ｍにバランス調節部７ｊ，７ｋ，７ｍを螺合させて固定し、さらに、収容孔６ｊ，６ｋ，６ｍとバランス調節部７ｊ，７ｋ，７ｍとの間に緩み止め接着剤９（ねじロック接着剤）を充填して固定するものであってもよい。なお、接着剤付きのねじを用いてもよい。
【００３４】
また、本発明は、大きさを変えることなく、各部品のバランスを取るものであるため、対象となるのは釣合錘だけでなく、図７に示すようなミシン１のプーリ１０においても適用可能である。具体的には、図８に示すように、一般に鋳鉄又は鋼からなるプーリ１０の一部に収容孔１１を形成し、その収容孔１１にタングステン等からなるバランス調節部１２を固定してもよい。この場合、バランス調節部１２をプーリ１０の軸心から均等に配置することが好ましい。
【００３５】
また、図７，９に示すようなミシン１のバランスウエイト２０においても適用可能である。具体的には、一般に鋳鉄又は鋼からなり、上軸３０に取り付けられる環状のバランスウエイト２０の一部に収容孔２１を形成し、その収容孔２１にタングステン等からなるバランス調節部２２を固定してもよい。この場合、バランス調節部２２をバランスウエイト２０の軸心から均等に配置することが好ましい。
【００３６】
その他、釣合錘における本体部の収容孔へのバランス調節部の固定方法は、上記の方法に限られるものではなく、圧入やロウ付け等、確実に固定できる手段であればその方法は問わない。
また、バランス調節部を形成する金属材料は、鋳鉄や鋼の比重（７．０〜７．８程度）より大きな比重を有する金属であれば、その種類は問わず、タンタル（１６．６）、鉛（約１１．４）、水銀（１３．５）、銅やニッケルの合金（１７．９〜１８．５）であってもよい。
また、バランス調節部の形状は上記実施形態のような棒状に限られるものではなく、角状や板状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】ミシンの釣合錘近傍の機構の一部を断面視した側面図。
【図２】（ａ）は釣合錘の正面図、（ｂ）は釣合錘の側面図。
【図３】他の例における釣合錘の正面図。
【図４】（ａ）は他の例における釣合錘の正面図、（ｂ）は他の例における釣合錘の側面図。
【図５】他の例における釣合錘の正面図。
【図６】他の例における釣合錘の正面図。
【図７】ミシンの概略正面図。
【図８】（ａ）はプーリの正面図、（ｂ）はプーリの側面図。
【図９】（ａ）はバランスウエイトの正面図、（ｂ）はバランスウエイトのＺ−Ｚ断面図。
【図１０】従来技術におけるミシンの釣合錘近傍の機構の一部を断面視した側面図。
【符号の説明】
【００３８】
１  ミシン
２  上軸
３  釣合錘
４  針棒
５  クランクロッド
６  本体部
７ａ，７ｂ，７ｃ  バランス調節部
８  接着剤
【図１】
2007244594.tif 000003
【図２】
2007244594.tif 000004
【図３】
2007244594.tif 000005
【図４】
2007244594.tif 000006
【図５】
2007244594.tif 000007
【図６】
2007244594.tif 000008
【図７】
2007244594.tif 000009
【図８】
2007244594.tif 000010
【図９】
2007244594.tif 000011
【図１０】
2007244594.tif 000012