(57)【要約】【課題】主軸の製作がし易く、しかも、偏心カムの偏心量を小さくでき、さらに偏心カム部分に掛かる負荷を低減することを可能とする。【解決手段】ミシンモータ７により回転される主軸６に偏心カム１７を固着し、揺動体２０の摺接係合部２１を偏心カム１７の外周面に嵌合させる。揺動リンク２５は、基端部を枢支軸２６によりミシン機枠に回転可能に枢支し、先端部を揺動体２０の第１の連結部２２に第１の連結軸２７により回転可能に連結する。クランクロッド３０は、上端部を揺動体２０の第２の連結部２３に第２の連結軸３１により回転可能に連結する。偏心カム１７が回転すると、揺動体２０が偏心カム１７の周りを揺動し、クランクロッド３０が上下方向へ揺動し、これに伴い伝達機構４３を介して釜３４の中釜が軸周り方向に揺動する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
針棒との協働により縫目を形成する釜を駆動するためのミシンの釜駆動機構において、
ミシンモータにより回転して前記針棒を駆動する主軸と、
前記主軸に固着されて回転される偏心カムと、
前記偏心カムに摺接して当該偏心カムの回転に伴い揺動する揺動体と、
基端部がミシン機枠に回転可能に枢支され、且つ先端部が前記揺動体に回転可能に連結された揺動リンクと、
上端部が前記揺動体に回転可能に連結され、前記揺動体の揺動に伴い上下方向に揺動するクランクロッドと、
前記クランクロッドの揺動を前記釜に伝達する伝達機構と、
を備えたことを特徴とするミシンの釜駆動機構。
【請求項２】
前記揺動体は略三角形状に形成されており、前記偏心カムの外周面に回転可能に摺接するように係合する摺接係合部と、前記揺動リンクの先端部と回転可能に連結する第１連結部と、前記クランクロッドの上端部と回転可能に連結する第２連結部とを有し、前記摺接係合部、前記第１連結部、及び前記第２連結部は、略三角形状の頂点に相当する位置に設けられたことを特徴とする請求項１記載のミシンの釜駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、針棒との協働により縫目を形成する釜を駆動するためのミシンの釜駆動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ミシンの釜駆動機構は、特許文献１のように、ミシンモータにより回転される主軸（上軸）にクランク部を形成するか、特許文献２，３のように、主軸の外周部に偏心カムを固着し、前記クランク部または前記偏心カムの回転によりクランクロッドを上下方向に揺動させ、このクランクロッドの揺動を伝達機構を介して下軸に伝達し、この下軸の軸周り方向への揺動により釜を揺動させる構成となっている。
【特許文献１】実開昭５７−４２７６３号公報
【特許文献２】特開２００３−２３６２８２号公報
【特許文献３】特開２００４−４９２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来構成のうち、主軸にクランク部を形成するものでは、主軸を製作し難いという欠点がある。
これに対して、主軸に偏心カムを固着するものでは、主軸は直線状でよいため、主軸の製作はし易くできる。しかしながら、このものでは、偏心カムでクランクロッドを直接上下方向へ揺動させる構成であるため、偏心カムの偏心量を大きく確保する必要がある。このため、他の部品との干渉を避けるために、偏心カムおよびクランクロッドの周りに大きなスペースを必要とする欠点がある。また、偏心カムとクランクロッドとの連結部分（摺動部分）に掛かる負荷（ＰＶ値）が大きく、それら偏心カムやクランクロッドの部品の寿命や、それらの摺動部分に注入されるグリスの寿命において不利となる欠点がある。
【０００４】
本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、主軸の製作がし易く、しかも、偏心カムの偏心量を小さくでき、さらに偏心カムとクランクロッドとの間に掛かる負荷を低減することが可能なミシンの釜駆動機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１のミシンの釜駆動機構は、針棒との協働により縫目を形成する釜を駆動するものにおいて、ミシンモータにより回転して前記針棒を駆動する主軸と、前記主軸に固着されて回転される偏心カムと、前記偏心カムに摺接して当該偏心カムの回転に伴い揺動する揺動体と、基端部がミシン機枠に回転可能に枢支され、且つ先端部が前記揺動体に回転可能に連結された揺動リンクと、上端部が前記揺動体に回転可能に連結され、前記揺動体の揺動に伴い上下方向に揺動するクランクロッドと、前記クランクロッドの揺動を前記釜に伝達する伝達機構と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
上記構成においては、偏心カムの回転に伴い、揺動体が偏心カムの周りにおいて揺動し、その揺動体の揺動に伴いクランクロッドが上下方向に揺動し、そのクランクロッドの揺動に伴い伝達機構を介して釜が揺動される。
【０００７】
この場合、主軸に偏心カムを固着する構成であるから、主軸としては直線状のものを使用することができ、主軸の製作をし易くできる。偏心カムの偏心量を、揺動体の揺動により増幅できるようになるため、クランクロッドの上下方向の揺動量を確保しながらも、偏心カムの偏心量を小さく設定することが可能になる。そして、このように偏心カムの偏心量を小さくできるとともに、偏心カムとクランクロッドとの間に掛かる負荷を、偏心カムと揺動体との連結部分、揺動体と揺動リンクとの連結部分、および揺動体とクランクロッドとの連結部分に分散できるようになるため、偏心カム部分に掛かる負荷を低減することが可能になる。
【０００８】
本発明の請求項２のミシンの釜駆動機構は、請求項１の発明において、前記揺動体は略三角形状に形成されており、前記偏心カムの外周面に回転可能に摺接するように係合する摺接係合部と、前記揺動リンクの先端部と回転可能に連結する第１連結部と、前記クランクロッドの上端部と回転可能に連結する第２連結部とを有し、前記摺接係合部、前記第１連結部、及び前記第２連結部は、略三角形状の頂点に相当する位置に設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、主軸としては直線状のものを使用することができ、主軸の製作をし易くできる。偏心カムの偏心量を、揺動体の揺動により増幅できるようになるため、クランクロッドの上下方向の揺動量を確保しながらも、偏心カムの偏心量を小さく設定することが可能になる。この場合、揺動体の揺動スペースは必要となるが、偏心カムの回転範囲を小さくでき、偏心カムの周りの必要スペースを小さくすることが可能となる。そして、このように偏心カムの偏心量を小さくできるとともに、偏心カムとクランクロッドとの間に掛かる負荷を、偏心カムと揺動体との摺動部分、揺動体と揺動リンクとの連結部分、および揺動体とクランクロッドとの連結部分に分散できるようになるため、偏心カムとクランクロッドとの間に掛かる負荷を低減することが可能になり、偏心カムや揺動体、クランクロッド等の部品の寿命や、各摺動部分に注入されるグリスの寿命にとっても有利となる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の効果に加え、偏心カムの偏心量を、揺動体の揺動により、一層良好に増幅できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を工業用の電子ミシンに適用した一実施形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、ミシン１におけるミシンフレーム（ミシン機枠）２は、ベッド部２ａと、このベッド部２ａの後部（図１において、左側が前方であり、右側が後方となる）に立設された脚柱部２ｂと、この脚柱部２ｂの上端部からベッド部２ａと対向するようにして前方へ延びるように設けられたアーム部２ｃとを備えている。ベッド部２ａの前部には、アーム部２ｃに沿って前方へ向けて突出する釜収納部２ｄが設けられている。アーム部２ｃの下方には、布押え機構３が設けられている。
【００１２】
前記ミシンフレーム２の内部に、図２および図３に示すように、本発明の対象となる釜駆動機構５などが設けられている。このうち主軸（上軸とも呼ばれる）６は、アーム部２ｃ内に当該アーム部２ｃの延び方向に沿って前後方向に延びるように配置され、後部（図２の右部）に設けられたミシンモータ７により継手８を介して回転されるようになっている。この主軸６は、当該主軸６の外周部の軸方向の複数箇所、この場合３箇所に設けられたそれぞれボールベアリングからなる軸受９，１０，１１を介してアーム部２ｃ（ミシンフレーム２）に回転可能に支持されている。軸受９，１０，１１のうち、中央部に位置する軸受１０の内径部には、ベアリングブッシュ１０ａが設けられている。
【００１３】
主軸６の前端部には、当該主軸６の回転に基づき針棒１２を上下方向へ往復動させる周知構成の針棒駆動機構１３、及び天秤１４を上下方向へ揺動させる周知構成の天秤駆動機構１５が設けられている。針棒１２の下端部は、図１に示すように、アーム部２ｃの下端部から下方へ突出していて、この針棒１２の下端部に縫い針１６が取着される。天秤１４の先端部は、アーム部２ｃの右側部から外方へ突出している。
【００１４】
主軸６において、中央部の軸受１０と後部側の軸受１１との間に位置させて偏心カム１７が固着されている。この偏心カム１７において主軸６が挿通される軸挿通孔１８は、図４および図５に示すように、偏心カム１７の径方向の中心からずれている。偏心カム１７の外周部には、短円筒状をなすニードルベアリング１９（図４参照）を介して揺動体２０が嵌合されている。
【００１５】
揺動体２０は略三角形状に形成されており、前記偏心カム１７の外周面にニードルベアリング１９を介して回転可能に摺接するように係合する短円筒状をなす摺接係合部２１と、この摺接係合部２１からそれぞれ径方向の外側へ突出した第１の連結部２２及び第２の連結部２３を一体に有していて、これら摺接係合部２１、第１の連結部２２、及び第２の連結部２３は、略三角形状の頂点に相当する位置に設けられている。第１の連結部２２の先端部には軸挿入孔２２ａが形成され、第２の連結部２３の先端部にも軸挿入孔２３ａが形成されている。右側に位置する第２の連結部２３の摺接係合部２１からの突出寸法は、左側に位置する第１の連結部２２の摺接係合部２１からの突出寸法よりも大きく形成されている。
【００１６】
揺動体２０の後部側には、円板状をなす規制板２４（図４参照）が配置されている。この規制板２４は偏心カム１７の後面側に取り付けられ、この規制板２４と偏心カム１７により揺動体２０の軸方向の位置を規制している。
【００１７】
揺動リンク２５は直線状に形成されており、これの長手方向の両端部に軸挿入孔２５ａ，２５ｂが形成されている。この揺動リンク２５の基端部となる図２における左端部は、これの軸挿入孔２５ａに挿入した段付き形状の枢支軸２６により、アーム部（ミシン機枠）２ｃに回転可能に枢支されている。枢支軸２６の先端部にはナット２６ａが取り付けられる。揺動リンク２５の先端部となる右端部と前記揺動体２０の第１の連結部２２とは、これらの軸挿入孔２５ｂ及び軸挿入孔２２ａに挿入した段付き形状の第１の連結軸２７により回転可能に連結されている。第１の連結軸２７の先端部にもナット２７ａが取り付けられる。
【００１８】
上下方向に延びるクランクロッド３０は、ミシンフレーム２の脚柱部２ｂ内に配置される。このクランクロッド３０の上下両端部には、軸挿入孔３０ａ，３０ｂが形成されている。クランクロッド３０の上端部と前記揺動体２０の第２の連結部２３とは、これらの軸挿入孔３０ａ及び軸挿入孔２３ａに挿入した段付き形状の第２の連結軸３１により回転可能に連結されている。第２の連結軸３１の先端部にもナット３１ａが取り付けられる。クランクロッド３０の下端部は、ミシンフレーム２のベッド部２ａまで達している。
【００１９】
ミシンフレーム２のベッド部２ａから釜収納部２ｄにかけては、下軸３２が配設されている。この下軸３２は、前記主軸６と平行に配置されている。下軸３２の後端部は、軸受３３を介してベッド部２ａに軸周り方向に揺動可能に支持されている。下軸３２の前端部には、釜（半回転釜と呼ばれる）３４が設けられている。この釜３４は、周知構成のもので、釜収納部２ｄに固定される釜本体３５と、この釜本体３５内に配設され下軸３２によりドライバ３６を介して揺動される中釜（図示略）などを備えている。釜３４は、前記針棒１２と協働して縫目を形成するためのものである。
【００２０】
下軸３２の後部の外周部には、円筒状をなす下軸ギヤ３８が固着されている。この下軸ギヤ３８の近傍に位置させて、扇形状をなす揺動ギヤ３９が配設されている。この揺動ギヤ３９は、これの基端部が揺動軸４０を介してベッド部２ａに揺動可能に支持されている。揺動ギヤ３９は、先端部の円弧状部分にギヤ部３９ａを有していて、そのギヤ部３９ａを前記下軸ギヤ３８に噛み合わせている。この揺動ギヤ３９の基端部部分には、ギヤ部３９ａとは反対方向に向けてリンク部４１が突設されている。リンク部４１の先端部には軸挿入孔４１ａが形成されている。このリンク部４１の先端部と前記クランクロッド３０の下端部とは、これらの軸挿入孔３０ｂ及び軸挿入孔４１ａに挿入した段付き形状の第３の連結軸４２により回転可能に連結されている。第３の連結軸４２の先端部にもナット４２ａが取り付けられる。
【００２１】
この場合、リンク部４１を有した揺動ギヤ３９と、この揺動ギヤ３９のギヤ部３９ａが噛み合った下軸ギヤ３８と、下軸３２により、クランクロッド３０の上下方向の揺動を釜３４に伝達する伝達機構４３を構成している。
【００２２】
次に上記構成の作用を説明する。
ミシンモータ７により主軸６が図２の矢印Ａ方向へ回転されると、針棒駆動機構１３を介して針棒１２が上下方向へ往復動するとともに、天秤駆動機構１５を介して天秤１４が上下方向へ揺動する。また、主軸６により偏心カム１７が同矢印Ａ方向へ回転されることに伴い、揺動体２０の摺接係合部２１がニードルベアリング１９を介して偏心カム１７の外周面を摺接しながら、揺動体２０が偏心カム１７の周りを図５の矢印Ｂ１方向へ揺動する。このとき、揺動体２０の第１の連結部２２に連結された揺動リンク２５の先端側は、枢支軸２６を支点に矢印Ｂ２方向へ揺動する。揺動体２０の矢印Ｂ１方向への揺動に伴い、当該揺動体２０の第２の連結部２３に連結されたクランクロッド３０が上下方向に揺動する。
【００２３】
またこのとき、偏心カム１７の偏心量が、揺動体２０の揺動によって増幅されてクランクロッド３０に伝達されることになる。このクランクロッド３０の上下方向の揺動に伴い、下部の揺動ギヤ３９が揺動軸４０を中心に矢印Ｂ３方向（図２及び図５参照）に揺動し、その揺動ギヤ３９に噛み合った下軸ギヤ３８を介して下軸３２が矢印Ｂ４方向（図２参照）へ揺動し、これにより釜３４のドライバ３６を介して中釜が同矢印Ｂ４方向へ揺動される。
【００２４】
上記した実施形態によれば、次のような作用効果を得ることができる。
まず、主軸６としては直線状のものを使用することができるので、主軸にクランク部を設ける場合とは違い、主軸６の製作をし易くできる。
偏心カム１７の偏心量を、揺動体２０の揺動により増幅できるようになるため、クランクロッド３０の上下方向の揺動量を確保しながらも、偏心カム１７の偏心量を小さく設定することが可能になる。
【００２５】
ここで、本実施形態と、従来の偏心カム式の例とで、偏心カムの偏心量の違いを比較してみる。図６において、（ａ）は本実施形態の例、（ｂ）は従来の偏心カム式の例である。従来の偏心カム式の例（ｂ）では、主軸６の外周部に偏心カム５０を固着し、クランクロッド５１の上部の円環状の摺接係合部５２を偏心カム５０に摺接可能に嵌合させている。
【００２６】
（ａ）において、偏心カム１７の外周面にあって主軸６の中心からの距離が最大となる最遠点Ｃ１と主軸６の中心との距離をＤ１とする。（ｂ）においても、偏心カム５０の外周面にあって主軸６の中心からの距離が最大となる最遠点Ｃ２と主軸６の中心との距離をＤ２とする。距離Ｄ１と距離Ｄ２とを比較すると、本実施形態の距離Ｄ１が、従来例の距離Ｄ２より小さくなっていることがわかる（Ｄ１＜Ｄ２）。
【００２７】
従来例の場合、上記距離Ｄ２が大きいため、偏心カム５０の回転範囲Ｅ２が大きなものとなり、偏心カム５０及びクランクロッド５１の周りに大きな移動スペースを必要とすることになる。これに対して、本実施形態の場合では、上述したように、偏心カム１７の偏心量を、揺動体２０の揺動により増幅できるようになるため、クランクロッド３０の上下方向の揺動量を確保しながらも、偏心カム１７の偏心量（距離Ｄ１）を小さく設定することが可能になる。この場合、揺動体２０の揺動スペースは必要となるが、偏心カム１７の回転範囲Ｅ１は、前記偏心カム５０の回転範囲Ｅ２よりも小さくすることができることがわかる。よって、偏心カム１７の周りの必要スペースを小さくすることが可能となる。
【００２８】
次に、偏心カムとクランクロッドとの間に掛かる負荷（ＰＶ値）について検討してみる。従来例である図６の（ｂ）において、偏心カム５０の外周面とクランクロッド５１の摺接係合部５２との間の摺動部分（偏心カム−クランクロッド）に掛かるＰＶ値は、図７の点Ｆ１であった。なお、図７において、縦軸は摺動部分に掛かる圧力Ｐ、横軸は摺動部分の周速度Ｖであり、ＰＶ値は、それら圧力Ｐと周速度Ｖとを掛け算した値である。ここで、部品同士が摺動する部分でのＰＶ値が図７のＧで示すような範囲にある場合は負荷が大きく、部品やグリスの寿命を悪くすることが知られている。従来例の場合には、上記（偏心カム−クランクロッド）でのＰＶ値Ｆ１は、Ｇの範囲に入っており、負荷が大きいものであった。
【００２９】
これに対して、本実施形態の場合、偏心カム１７とクランクロッド３０との間の負荷は、図５に示すように、偏心カム１７の外周面と揺動体２０の摺接係合部２１との摺動部分（偏心カム−揺動体）と、揺動体２０の第１の連結部２２と揺動リンク２５との連結部分（揺動体−揺動リンク）、および揺動体２０の第２の連結部２３とクランクロッド３０の上端部との連結部分（揺動体−クランクロッド）に分散できるようになるとともに、偏心カム１７の偏心量を小さくできるため、偏心カム１７とクランクロッド３０との間に掛かる負荷を低減することが可能になる。図５には、ある状態における各摺動部分での圧力Ｐと周速度Ｖの方向と大きさを示している。
【００３０】
具体的には、上記（偏心カム−揺動体）でのＰＶ値は図７のＨ１、上記（揺動体−揺動リンク）でのＰＶ値は図７のＨ２、上記（揺動体−クランクロッド）でのＰＶ値は図７のＨ３であった。（偏心カム−揺動体）でのＰＶ値Ｈ１は、従来のＰＶ値Ｆ１と比較すると、周速度Ｖは約２倍となっているが、圧力Ｐは約３分の１になっている。（揺動体−揺動リンク）でのＰＶ値Ｈ２は、従来のＰＶ値Ｆ１と比較すると、圧力Ｐは高くなっているが、周速度Ｖは３分の１以下になっている。（揺動体−クランクロッド）でのＰＶ値Ｈ３は、従来のＰＶ値Ｆ１と比較すると、圧力Ｐはやや高くなっているが、周速度Ｖは３分の１以下になっている。
【００３１】
このように本実施形態においては、偏心カム１７とクランクロッド３０との間に掛かる負荷を分散できるので、各摺動部分でのＰＶ値は前記範囲Ｇの範囲外となる。よって、偏心カム１７や揺動体２０、クランクロッド３０等の部品に掛かる負荷を軽減でき、それら部品の寿命や、各摺動部分に注入されるグリスの寿命にとっても有利となる。
【００３２】
また、上記した実施形態においては、揺動体２０は略三角形に形成されており、偏心カム１７の外周面にニードルベアリング１９を介して回転可能に摺接するように係合する摺接係合部２１と、揺動リンク２５の先端部と回転可能に連結する第１の連結部２２と、クランクロッド３０の上端部と回転可能に連結する第２の連結部２３とを有し、前記摺接係合部２１、前記第１の連結部２２、及び前記第２の連結部２３は、略三角形状の頂点に相当する位置に設けられた構成とした。この構成により、偏心カム１７の偏心量を、揺動体２０の揺動により、一層良好に増幅できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態を示すミシンの外観斜視図
【図２】釜駆動機構部分の斜視図
【図３】釜駆動機構部分の側面図
【図４】主要部分の分解斜視図
【図５】主要部の連結部分に掛かる圧力および周速度の方向、大きさを示す主要部の正面図
【図６】偏心カムの偏心量の違いを比較するためのもので、（ａ）は本実施形態の正面図、（ｂ）は偏心カム式の従来例の正面図
【図７】各部のＰＶ値を示す特性図
【符号の説明】
【００３４】
１  ミシン
２  ミシンフレーム（ミシン機枠）
５  釜駆動機構
６  主軸
７  ミシンモータ
１２  針棒
１７  偏心カム
２０  揺動体
２１  摺接係合部
２２  第１の連結部
２３  第２の連結部
２５  揺動リンク
２６  枢支軸
２７  第１の連結軸
３０  クランクロッド
３１  第２の連結軸
３２  下軸
３４  釜
４３  伝達機構
【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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