ミシンの針棒駆動装置
【課題】 縫製時の針棒のストロークを必要最小限としつつ、休止時の針棒の下端とミシンテーブル上面との空間をより大きく確保すると共に、針棒の駆動タイミングを変更自在にする。
【解決手段】 ミシンの針棒を駆動するための針棒駆動装置において、昇降駆動される針棒と、針棒を駆動するために設けられた駆動源を有し、第１の制御手段により、針棒を所定のストローク範囲内で昇降駆動させるよう該駆動源の制御を行い、また、第２の制御手段により、針棒を該所定のストローク範囲における上死点よりも上方の所定の退避位置に移動させ、該退避位置にて保持するよう該駆動源の作動を制御する。また、第３の制御手段は、前記針棒の前記昇降駆動の時間的パターンを可変する。
【解決手段】 ミシンの針棒を駆動するための針棒駆動装置において、昇降駆動される針棒と、針棒を駆動するために設けられた駆動源を有し、第１の制御手段により、針棒を所定のストローク範囲内で昇降駆動させるよう該駆動源の制御を行い、また、第２の制御手段により、針棒を該所定のストローク範囲における上死点よりも上方の所定の退避位置に移動させ、該退避位置にて保持するよう該駆動源の作動を制御する。また、第３の制御手段は、前記針棒の前記昇降駆動の時間的パターンを可変する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はミシンの針棒駆動装置に関し、詳細には、簡易な機構にて針棒を駆動するとともに、針棒の駆動タイミングの変更が容易に行え、且つ、縫製時の針棒のストロークを必要最小限とし、縫製停止時には針棒を縫製時のストローク上死点よりも上方へ退避できるようにしたミシンの針棒駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から知られるミシンの針棒駆動装置の一例として、下記特許文献１には、リニアモータによる針棒駆動機構を具備した刺繍ミシンが開示されている。この従来技術では、多頭式刺繍ミシンの各頭（ミシンヘッド）毎に針棒を駆動するためのリニアモータを個別に設けるとともに、各頭毎に備わる釜を回転する釜軸の回転角を検出する検出装置を設け、検出装置により検出された釜軸の回転角に同期して、該リニアモータの動作を制御する構成により、針棒を駆動するためのカム機構などの複雑な動力伝達機構が不要とされ、針棒駆動機構の構造を簡素化できるとともに、該リニアモータの動作を適切に制御することで、縫い調子の変更などに応じて針棒の駆動タイミングを自由に設定できるようになることが示された。
【特許文献１】特公平３−３７９６０
【０００３】
前記特許文献１の構成において、縫製時に針棒が昇降駆動されるストロークの幅は一定に固定されており、そのストロークの上死点はミシンテーブル上面との間隔を大きく空けた所定の位置に設定されていた。これは、該所定の位置に相当するストロークの上死点に位置した針棒の下端とミシンテーブル上面との間隔を十分に確保することで、例えばミシンテーブル上に配置された被縫製物（布）を張り替える作業等に際して、針棒の下端が該布に接触する等の支障をきたさないようにする必要があったからである。すなわち、針棒の前記昇降駆動のストローク幅は、縫製に際して最低限必要のストローク幅よりも大きいストローク幅に設定されてなければならなかった。このように、前記特許文献１の構成においては、大きいストローク幅にて針棒を駆動していたため、縫製時の騒音や振動が大きくなるという不都合があった。また、針棒のストローク幅が前記大きいストローク幅で一定に固定されていたので針棒の駆動タイミングの設定の自由度も制限されていた。また、一方では、刺繍作業の多様化に伴い、休止時（被駆動時）の針棒下端とミシンテーブル上面との空間はできるだけ大きく確保しておきたいという要望もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、縫製時の針棒のストロークを必要最小限としつつ、休止時（被駆動時）の針棒の下端とミシンテーブル上面との空間をより大きく確保できるようにすると共に、針棒の駆動タイミングの変更を自在且つ容易に行えるようにしたミシンの針棒駆動装置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】
この発明は、ミシンの針棒を駆動するための針棒駆動装置であって、昇降駆動される針棒と、前記針棒を駆動するために設けられた駆動源と、前記針棒を所定のストローク範囲内で昇降駆動させるよう該駆動源の作動を制御する第１の制御手段と、前記針棒を前記所定のストローク範囲における上死点よりも上方の所定の退避位置に移動させて、該退避位置にて保持するよう該駆動源の作動を制御する第２の制御手段とを備えることを特徴とする。
また、この発明に係るミシンの針棒駆動装置は、前記針棒の前記昇降駆動の時間的パターンを可変する第３の制御手段を更に備えるものである。
【発明の効果】
【０００６】
これによれば、駆動源は針棒のみを駆動するために設けられており、第１の制御手段による該駆動源の制御によって、針棒が所定のストローク範囲内で昇降駆動される。また、第２の制御手段の制御によって、針棒を前記所定のストローク範囲における上死点よりも上方の所定の退避位置に移動させて、該退避位置にて保持することが可能となる。これにより、針棒を前記退避位置に退避させて、針棒の下端とミシンテーブル上面との空間を十分広くとることができるので、例えば布等の被縫製物の張り替えなどの作業のときに針棒の下端が被縫製物に接触することを防ぐことができる。また、このような退避位置が設定されたことで、針棒の下端とミシンテーブル上面との空間を十分に確保しながらも、縫製時の針棒の前記所定のストローク範囲は縫製に必要な最小限の幅に留めることができるようになる。縫製時の針棒のストローク幅が小さくて済むので、縫製時の騒音や振動が低減される。更に、第３の制御手段によって針棒の昇降駆動の時間的パターンを容易且つ自在に変更できるようになっている。ここで、当該針棒駆動装置は縫製時のストローク幅が必要最小限にされているので、針棒の駆動タイミングの設定の自由度が増すこととなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１は、この実施例に係る多頭式刺繍ミシンの正面図を示す。この多頭式刺繍ミシンの全体的な枠体を成すミシンフレームＭには、複数（図において６個）のミシンヘッドＨが配設される。各ミシンヘッドＨはミシンフレームＭに固定されたアーム１と、該アーム１において、左右方向にスライド可能に支持された針棒ケース２から構成されており、この針棒ケース２には複数（図において９本）の針棒３が上下動可能に設置される。各ミシンヘッドＨの下方において、釜４と該釜４を支持する釜土台５とが各ミシンヘッドＨに夫々対応して設けられている。図示しないが、釜４はミシン主軸の回転によって回転駆動されるようになっており、ミシン主軸には釜４の回転角を検出するエンコーダが設けられている。また、ミシンフレームＭにはテーブル６が支持されており、このテーブル６の上面には被刺繍物を展張保持するための刺繍枠７が設けられている。この刺繍枠７は図示しない駆動機構によって、ミシンヘッドＨに対して前後左右方向に駆動されるようになっている。
【０００８】
図２は、１つのミシンヘッドＨの側面断面図を示す。アーム１はミシンフレームＭからミシン前面側（図において左側）に向けて延びるよう配設されており、針棒ケース２はアーム１の前面側及び上面側を覆うように配置されている。この針棒ケース２内には、針棒３を駆動するための動力伝達機構をはじめ刺繍動作を実現するための各種機械要素が収納される。図２から明らかなように、アーム１の前端部は断面が概ねコ字型（すなわち互いに略平行な上下端部と該上下端部に連なる側壁部を有する形状）に形成されており、このアーム１に対して、針棒３を駆動するための機構の主要な構成要素の１つとなるネジ棒８が回転可能に支持されている。このネジ棒８は、その周面において軸を中心に螺旋状に形成されたネジ山が設けられており、アーム１の前記上下端部に対して略垂直に配置されている。ネジ棒８の下端は、アーム１の下端部においてベアリング９を介して支持されており、また、ネジ棒８の上方部は、アーム１の上端部に固定された軸受部材１０において、ベアリング１１を介して支持される。また、ネジ棒８の上方部には拡径の規制部８ａが、ネジ棒８と同軸に形成されており、これは前記軸受部材１０の下面側に配置される。また、ネジ棒８の上方部であって、該軸受部材１０の上面側には、２つのナット部材１２が該ネジ棒８に対して螺合される。この規制部８ａと２つのナット部材１２とによって軸受部材１０（ベアリング１１）を挟み込むことで、ネジ棒８のアーム１に対する相対的な上下位置が規制される。なお、ナット部材１２と軸受部材１０上面との間にはワッシャー１３が配設される。
【０００９】
ネジ棒８の上端部には、ネジ棒８の軸と同軸にプーリ１４が固定されており、プーリ１４とネジ棒８は該軸を中心にして一体的に回転する。図２から明らかなように、ネジ棒８の上端側に設けられたプーリ１４とナット部材１２とはアーム１の上面から突出している。図３は図２のミシンヘッドから、針棒ケース２及び該針棒ケース２に装着された各種機械要素を除くことで、ネジ棒８及びその周辺機構の要部のみを抽出して示す一部断面斜視図である。ネジ棒８の上端部には、ネジ棒８の軸と同軸にプーリ１４が固定されており、プーリ１４とネジ棒８とは、前記軸を中心にして一体的に回転する。プーリ１４の側周面にはベルト１５が巻き掛けられており、このベルト１５は次に述べるモータの回転駆動をプーリ１４に伝達するのに用いる。図４は図３に示す要部を上面から見た平面図であり、前記モータの装着構造を示す。また、図５は、図４をミシンの前面からみた正面一部断面図である。図４及び図５に示すように、駆動モータ１６は、当該ネジ棒８に対応して（つまり各ミシンヘッドＨにつき１つずつ）設けられており、ベース部材１６ａを介してアーム１に固定されている。駆動モータ１６は、その回転軸１６ｂがネジ棒８の軸と平行になるよう配設され、該回転軸１６ｂの上端には駆動プーリ１７が固定される。ベルト１５がプーリ１４と駆動プーリ１７に巻き掛けられることで、プーリ１４はベルト１５を介して駆動プーリ１７と連動可能に連結される。これにより、駆動モータ１６を駆動すると、その回転はベルト１５を介してプーリ１４に伝達される。従って、駆動モータ１６の駆動によりプーリ１４が回転されると、該プーリ１４の回転に連動してネジ棒８が軸を中心に回転することになる。
【００１０】
ネジ棒８には、針棒３を駆動するための機構の主要な構成要素の１つとなる移動子１８が、ネジ棒８の軸方向に沿って上下移動可能に配設されている。移動子１８は、全体として概ね円筒形状を成し、その略中心に当該移動子１８の軸に沿ってネジ棒８の貫通を許す通孔（図示しない）を有する。移動子１８は該通孔においてネジ棒８に螺合される。すなわち、移動子１８の該通孔は、その内周面の一部又は全部がネジ棒８外周に設けられたネジ山と係合するネジ穴として形成される。これにより該ネジ棒８の回転が移動子１８に対して伝達される。また、移動子１８の前周面上の所定箇所には、前方に突出する第１係合突片１８ａが形成されており、また、後周面上の所定箇所には、後方に延びる係合凹片１８ｂが形成されている。第１係合突片１８ａから所定間隔あけた下方箇所には、第２係合突片１９が固定されており、これら第１係合突片１８ａと第２係合突片１９は、詳しくは後述するように、移動子１８の上下動に針棒３を連動させるための機械的連結要素として機能する。係合凹片１８ｂは後端所定箇所において溝部（切り込み）を有する。アーム１には、前記係合凹片１８ｂの溝部と係合すべき係止棒２０がネジ棒８の軸と平行に設置されている。係止棒２０が係合凹片１８ｂの該溝部に嵌合されることにより、移動子１８は軸（ネジ棒８）を中心に回転することが規制される。
【００１１】
モータ１６の駆動により、ネジ棒８が軸を中心に回転すると、移動子１８にはその回転力が作用する。移動子１８は、係止棒２０と係合凹片１８ｂの嵌合により回転規制されているのでネジ棒８の回転に追従して回転することがない。従って、ネジ棒８に螺合された移動子１８は、ネジ棒８が軸を中心に回転すると、ネジ棒８周囲に設けられたネジ山のネジ作用によって、ネジ棒８の軸にそって上下方向に移動することになる。モータ１６の回転方向を正逆切り替えることで、移動子１８を上下往復移動させることができる。図５において、下方に変位した移動子１８を２点鎖線で示している。
【００１２】
アーム１の前面上部には、針棒ケース２をミシン正面から見て左右方向（図２において紙面に対して垂直向き）にスライド可能に支持するリニアレール２１が配置されている。針棒ケース２の下端部背面には、該リニアレール２１と平行に延びるガイドレール２２が固定されるとともに、アーム１側には、回転可能なローラ２３とガイド部材２４とが設けられており、ローラ２３とガイド部材２４が該ガイドレール２２を挟み込むことで、スライド時に、針棒ケース２の下端側がガイドされるようになっている。
【００１３】
複数（この例では９本）の針棒３は、針棒ケース２において、各々上下動可能に支持されている。各針棒３の下端部には、針抱き２５を介して縫針２６が、夫々具備される。また、各針棒３の略中間部には、針棒抱き２７が夫々固定されており、これら各針棒抱き２７の背面には係合ピン２８が突設されている。この係合ピン２８は、移動子１８に設けられた第１係合突片１８ａ及び第２係合突片１９に係合することで、該移動子１８の上下動に針棒３を連動させるための要素として機能する。図２では、或る１つの（図において手前に表れている）針棒３に備わる係合ピン２８が、該第１係合突片１８ａ及び第２係合突片１９に係合した状態を示す。図示の通り、係合ピン２８は、第１係合突片１８ａと第２係合突片１９の間に位置することで、両部材により上下から挟み込まれる。よって、当該針棒３は、係合ピン２８にて移動子１８と連結されるので、移動子１８が上下方向に移動すると、該移動子１８の上下移動に連動して上下往復駆動されることになる。図５には、第１係合突片１８ａと第２係合突片１９の間に位置された係合ピン２８の断面が示されている。第１係合突片１８ａと第２係合突片１９の間隔は、係合ピン２８の上下幅と概ね同等とされ、少なくとも、係合ピン２８が第１係合突片１８ａと第２係合突片１９の間に対して左右方向から進入／脱出しうる間隔が確保されていればよく、係合ピン２８が第１係合突片１８ａと第２係合突片１９の間に位置されたときの上下方向のガタを可及的少なくするのが望ましい。
【００１４】
移動子１８と連結される（つまり駆動される）針棒３の選択は図示しない色換え機構によって行われる。すなわち、該色替え機構により針棒ケース２を左右方向に移動させると、針棒ケース２のスライド位置に応じて、移動子１８と連結される針棒３、つまり第１係合突片１８ａと第２係合突片１９の間に位置する前記係合ピン２８が切り替わる。このように、針棒ケース２のスライド位置に応じて、複数（９本）の針棒３のうちから駆動すべき任意の１本の針棒３を選択的に切り替えることができる。ここで、非選択の針棒３は、次に述べる所定の退避位置に留まり、色替え機構により選択されるまでは該退避位置に保持される。
【００１５】
各針棒３の針棒抱き２７の上側には上死点ストッパ２９が固定されており、この上死点ストッパ２９の上面にはクッション３２が配設されている。また、各針棒３の上端部にはバネ受け３０が設けられており、このバネ受け３０と針棒ケース２の横フレーム２ａ上面との間には、当該針棒３を常に上昇させる方向に付勢する針棒保持バネ３１が、針棒３と同軸に設けられている。前記色替え機構によって選択されていない各針棒３は、この針棒保持バネ３１の弾性力によって常に上方に付勢されており、図２に示すように、当該針棒３の上死点ストッパ２９が、クッション３２を介して前記横フレーム２ａ下面に当接される位置（針棒３の非選択時の上死点）に位置される。このような非選択の針棒３の保持位置（非選択時の上死点）を本明細書中では「退避位置」という。この退避位置は、針棒３の昇降ストローク範囲よりも上方に規定されるものである。
なお、各針棒３の下端側には前記縫針２６と共に、布押え３３が夫々具備され、これは対応する針棒３の上下運動に追従して上下往復移動される。また、図２の符号４４は釜土台５の上面に固定された周知の針板である。布押え３３が対応する針棒３の上下駆動に連動して上下することで、針棒３が下方に降りたとき（縫針２６が被刺繍物に通るとき）、当該布押え３３は、被刺繍物を針板４４上で押さえる。
【００１６】
針棒ケース２の上方部において該針棒ケース２の左右両側面間には、天秤支持軸３４がケースのスライド方向（左右方向）に沿って横架されている。この天秤支持軸３４に対して、複数の針棒３の各々に対応する複数（この例では９つ）の天秤３５が、夫々揺動可能に取り付けされる。各天秤３５は、図２に示すようにその先端部が針棒ケース２からミシンの前面側（図２において左側）に突出されるよう配置される。天秤３５は、その基端部（後端部）に設けられたボス部３６において、該天秤支持軸３４に取り付けられている。このボス部３６には、後方側の周面の所定箇所において嵌合溝３６ａが形成され、この嵌合溝３６ａには、後述する駆動レバー４１の先端部が嵌合される。また、ボス部３６の前方周面の所定箇所には係合凹部３６ｂが形成され、これは、後述するロックレバー３８の係合爪３８ａが係合可能である。
【００１７】
また、針棒ケース２において天秤支持軸３４の略上方位置には、支持軸３７が該天秤支持軸３４と平行に支持されており、この支持軸３７には、各天秤３５に夫々対応して具備された９個のロックレバー３８が揺動自在に支持される。ロックレバー３８は、その自由端部（揺動端）において係合爪３８ａが設けられている。また、各ロックレバー３８の基端部には、支持軸３７の装着孔の外周に沿ってトーションバネ３９が嵌装されている。トーションバネ３９は、一方の端部がロックレバー３８の本体に係止され、また、他方の端部が支持軸３７と平行に設けられたバー３９ａに引掛けられている。このトーションバネ３９がロックレバー３８を図２において反時計方向に揺動付勢することで、各ロックレバー３８の係合爪３８ｂは対応するボス部３６の係合凹部３６ｂに嵌合されうる。常態では（対応する針棒３が非選択のときには）、当該ロックレバー３８の係合爪３８ａがボス部３６の係合凹部３６ｂに嵌合して、天秤３５を所定姿勢（上死点位置）にて、揺動しないよう保持される（ロック状態）。
【００１８】
アーム１の上方所定箇所には、天秤３５を駆動するための駆動モータ４０（図２において点線で示す）が設けられている。駆動モータ４０のモータ軸４０ａには、駆動レバー４１が連結されており、この駆動レバー４１は、駆動モータ４０の駆動に応じて揺動駆動される。天秤３５のボス部３６は対応する針棒３が前記色替え機構によって選択された際、駆動レバー４１の前方に位置されるようになっており、駆動レバー４１の先端部が、該選択された針棒３に対応する天秤３５のボス部３６上の嵌合溝３６ａと嵌合する。これにより駆動レバー４１の揺動駆動が当該天秤３５に伝達される状態となる。図２に示すように、この状態では、当該天秤３５においては、ロックレバー３８による天秤３５のロック状態が解除されているので、駆動レバー４１の揺動駆動に連動して当該天秤３５が上下揺動することになる。このロック解除のための機構については次に述べる。
【００１９】
駆動モータ４０が固定されているベース４２の前端部の所定位置には、ローラ４３が回転自由に支持されており、このローラ４３は、色替え機構により選択された針棒３に対応するロックレバー３８の後端に設けられた突起部３８ｂに当接するようになっている。選択された針棒３に対応するロックレバー３８は、突起部３８ｂに対してローラ４３が当接されることで前方側に押動され、トーションバネ３９の付勢力に抗して支持軸３７を支点として時計方向に回転変位する。ロックレバー３８が時計方向に回転変位されることで、図２に示すように、ロックレバー３８の係合爪３８ａがボス部３６の係合凹部３６ｂから脱出する。かくして、色替え機構で選択された天秤３５では、ロック（所定姿勢の保持）状態が解除される。これにより、駆動モータ４０を駆動すれば選択された針棒３に対応する天秤３５が揺動されることとなる。
【００２０】
次に、本実施例における針棒３の駆動動作について、図６及び図７に示すミシンヘッドＨの側面断面図を参照して説明する。前述の通り、図２は、針棒３が、縫製時の駆動ストローク範囲の上死点よりも上方に規定された所定の退避位置にて保持されている状態を示す。このとき、駆動モータ１６は、針棒３を当該退避位置に退避させるべく、移動子１８が、針棒３の退避位置に相当する移動子１８の移動範囲の上死点（ネジ棒８上の上死点）に位置するよう作動制御される。すなわち、移動子１８を所定量上方移動させる向きに回転駆動された後に、その地点で回転停止する。これにより、現在色替え機構によって選択されている針棒３もまた、選択されていない針棒３と同じく、退避位置に位置される。このように現在選択された針棒３を含む全ての針棒３が退避位置にあるとき、全ての針棒３の係合ピン２８の高さ位置と、移動子１８側の第１係合突片１８ａ‐第２係合突片１９間の高さ位置とが揃っているので、色換え機構によって針棒ケース２をスライドさせて、任意の針棒３を選択することができる。例えば、被縫製物を張り替えるとき等は、針棒３がこの退避位置に位置されるよう制御する。これにより、退避位置にある針棒３の下端とテーブル６の上面との間隔を大きくとることができるようになるので、該張替え作業が行いやすい。
【００２１】
図６は、選択された針棒３が、上下ストロークの上死点に位置された状態（上死点位置）を示す。上記退避位置で任意の針棒３を選択した後、刺繍開始の直前に、駆動モータ１６を駆動してネジ棒８を所定量回転させることで、移動子１８を図６に示すような所定の上死点位置まで下降させる。これにより、選択された針棒３は、移動子１８の下降に追従して、上下ストロークの上死点まで下降する。なお、ここで示す針棒３のストローク範囲における上死点位置は、被刺繍物の厚さ等に応じて変更可能としてよい。
【００２２】
図７は、選択された針棒３が、上下ストロークの下死点に位置された状態（下死点位置）を示す。刺繍開始に伴い、駆動モータ１６を正回転に駆動することで、ネジ棒８を正方向に所定量回転させ、移動子１８及び針棒３を図７に示す下死点まで下降させる。図７の下死点において、布押え３３は針板４４上で係止され、縫針２６は、針板４４上の孔に挿入されており、図示しない被刺繍物を貫く。移動子１８及び針棒３が下死点まで下降された後、駆動モータ１６を逆回転駆動することで、ネジ棒８を逆方向に所定量回転させて、移動子１８及び針棒３を図６の上死点まで上昇させる。このように駆動モータ１６が正逆双方向に所定量ずつ回転駆動されることで、移動子１８及び針棒３は、所定の上下ストローク範囲（図６の上死点位置から図７の下死点位置の間）において昇降する。これにより縫針２６が上下駆動され、刺繍を行うことができる。このように、刺繍作業時には、図６及び図７に示す上死点位置から下死点位置の間で針棒３を昇降駆動させ、色替え機構による針棒３の切り替え時や、刺繍終了後の被刺繍物の交換の際には、移動子１８及び針棒３を図２に示すような退避位置へと上昇させることができる。この実施例によれば、針棒３を必要に応じて退避位置へ退避させることができるので、張替え作業の便宜等のために針棒３の下端とテーブル６の上面との間隔を広く取ることを考慮せずに針棒３の昇降駆動ストローク範囲を設定することができるため、該ストローク範囲を縫製に必要な最小限に設定できる。
【００２３】
なお、この明細書中では、便宜上、移動子１８及び針棒３を下降運動させるための回転向きを正方向、反対に移動子１８及び針棒３を上昇運動させるための回転向きを逆方向としたが、何れの回転向きを正方向または逆方向と称してもよい。
【００２４】
図８は針棒３の作動タイミングを示すチャート図である。図において、横軸にミシン主軸（釜４）の回転角を示し、縦軸に針棒３のストローク位置を示す。針棒３を昇降させる駆動モータ１６の駆動は、ミシン主軸（釜４）の回転角に応じて制御されており、駆動モータ１６の駆動制御は、釜４の回転角を検出するエンコーダからの出力信号に基づき行われる。図８において、実線は針棒３の基本的な作動タイミング（昇降駆動の時間的パターン）を示しており、この基本的作動タイミングと釜４の回転角度との対応関係は、図から明らかなように、主軸回転角度が１８０°のときに、針棒３が下死点位置（図７参照）に到らしめることを基準に駆動制御が行われており、主軸の回転角度が１８０°になった時点から、駆動モータ１６の回転向きを反転させて、針棒３を上死点位置（図６参照）まで上昇させる。図８において、ストローク下死点位置から針棒退避位置までを、当該針棒３（及び移動子１８）の移動可能な全範囲とすれば、針棒３の縫製時のストローク範囲（ストローク上死点位置から下死点位置の幅）は、前記全範囲のうち必要最小限に留めてあることが判る。
【００２５】
針棒３の昇降駆動の時間的パターンの変更は、例えば図８において二点鎖線で示すように、実線で示す基本作動タイミングから針棒３の下降タイミングを主軸回転角度に対して遅らせるとともに、その上昇タイミングを主軸回転角度に対して早めるよう、駆動モータ１６の作動を制御することで実現される。これにより、刺繍をゆるく縫ったり、或いは、きつく縫ったりするための「縫い調子」の変更に対応することが可能である。なお、図８の二点鎖線で示す針棒３の作動タイミングによれば、針棒３すなわち縫針２６が針板４４（図８において針板位置として示す）より上方に位置する時間ｔ１を実線で示す基本タイミングでのその時間ｔ２よりも長くすることができる。刺繍枠７の前後左右方向への駆動（図１参照）は、縫針２６が針板４４より上方に位置しているときに行われる（縫針２６が針板４４より下方に位置しているときは、当該縫針２６は被刺繍布に刺さっている）。従って、その時間ｔ１が長くとれることにより、刺繍枠を駆動しうる時間が長くなり、刺繍枠の移動量をできるだけ多く確保できるようになる。
【００２６】
また、駆動モータ１６の駆動を一定時間停止して、ネジ棒８の回転を一時停止するよう制御することで、図８に破線ｐで示すように、針棒３の駆動を１ストローク分停止させて、１針分目飛び（ジャンプ）させることができ、この間、刺繍枠をより多く動かすことができる。また、モータ１６の駆動量を可変制御することで、図８において一点鎖線で示すように針棒３の昇降ストロークの上死点位置をより上方に変更する（図８では、増加させた上昇移動をＳ１、通常の上死点をＳ２で示す）等、針棒３のストローク上死点の位置を被刺繍物の厚さなどの縫製条件に応じて自在に設定／変更することもできる。
【００２７】
以上説明したように、この実施例によれば、ネジ棒８及びネジ棒８に螺合させた移動子１８とで針棒３を駆動するようにしたため、針棒３を駆動するために従来必要だったカム機構など複雑な動力伝達機構が不要となり、針棒駆動機構の構造を簡略化できる。また、この実施例によれば、刺繍時には図６及び図７に示す必要最小限のストロークで針棒３を昇降駆動し、また、非選択時や、布の張り替えなどの作業のときには、図２に示す退避位置へと針棒３を退避させることができるため、刺繍時に騒音や振動が低減できるだけでなく、昇降タイミングの設定、変更の自由度がより増すこととなる。更に、布の張り替えなどの作業のときに、刺繍時のストロークよりも更に上方の退避位置に針棒３を位置させるため、縫針の下端とテーブル上面との空間をより大きく確保できるようになる。
【００２８】
上記実施例では、ネジ棒８が駆動モータ１６により回転駆動されることで、移動子１８が相対的に上下往復運動する例を示したが、これに限らず、移動子１８を駆動モータ１６にて回転駆動される雌ネジ体として構成し、該回転駆動される移動子（雌ネジ体）１８に対してネジ棒８を昇降させるよう構成することで、該ネジ棒８の上下往復運動に連動して針棒３が往復駆動されるようにしてもよい。
なお、ネジ棒８を回転させる駆動モータ１６は、各ミシンヘッドＨ毎に個別に具備されるものとしたが、これに限らず全てのミシンヘッドＨのネジ棒８を単一の駆動源によって回転させるよう構成してもよい。また、移動子１８と針棒３との駆動伝達を解除するジャンプ装置を設けてもよい。
【００２９】
また、上記実施例では、針棒駆動機構をネジ棒８及びネジ棒８に螺合させた移動子１８とから構成し、ネジ棒８がモータ１６で回転駆動されることにより、移動子１８をネジ作用によって昇降させる例を示したが、この発明に係る針棒駆動機構の構成はこれに限定されない。図９はこの発明に係る針棒駆動機構の別の構成例である。図９において、アーム５０に具備された回転駆動モータの駆動シャフト５１は、該アーム５０の側面に対して略垂直に立ち上がる軸を中心に回転する。駆動レバー５２は、その後端部にて、該駆動シャフト５１に対して上下方向に揺動可能に枢支される。駆動レバー５２の先端部には、連結レバー５３の一端が回動自在に枢支されている。そして、この連結レバー５３の他方の端部には、移動子５４が回動自在に連結される。移動子５４は、アーム５０の前面側（図において左側）において上下方向に沿って架設された支持棒５５に対して、上下方向に移動自在に取り付けられており、連結レバー５３を介して駆動レバー５２に連結される。この移動子５４の前面側には、上下一対の係合突片５６が形成されており、この係合突片５６により現在選択されている針棒の係合ピン２８が挟持される。これによれば、モータを正逆双方向的に回転駆動することで、駆動レバー５２が駆動シャフト５１を中心に上下方向に揺動駆動される。移動子５４は連結レバー５３を介して駆動レバー５２に連結されているので、該駆動レバー５２の揺動に追従して、支持棒５５の軸方向に沿って上下往復移動する。該移動子５４の上下動に連動して、現在選択されている針棒３が昇降駆動されることとなる。
図１０には、針棒駆動機構の更に別の構成例を示す。図１０において、アーム６０の側面の上方に配置された回転駆動モータの回転軸６１は、該側面に対し略垂直に立ち上がる軸を中心に回転するもので、該回転軸６１には駆動プーリ６２が装着される。また、駆動プーリ６２から鉛直に下りた所定位置には、アーム６０の側面に回動自在に支持された従動プーリ６３が配置される。駆動プーリ６２と従動プーリ６３には、アーム６０において上下方向に延びるよう配設された伝達ベルト６４が巻き掛けられている。伝達ベルト６４の前面（図において左側）には、移動子６５が固定されている。移動子６５は、アーム６０の前面側において上下方向に沿って架設された支持棒６６に対して、上下移動自在に取り付けられている。そして、移動子６５の前面側には、一対の係合突片６７が針棒の係合ピン２８を挟持すべく配設される。これによれば、モータを正逆双方向的に回転駆動することで、伝達ベルト６４上に固定された移動子５４を、支持棒６６の軸方向に沿って上下往復移動させることができる。よって、このような構成でも、該移動子６５の上下動に連動して、選択された針棒３が昇降ストロークされる。
上記図９及び図１０に示す針棒駆動機構は、針棒３がそれぞれ退避位置に位置されている状態にある。図９及び図１０に示す構成においても、駆動モータの作動を適宜制御することで、針棒３を刺繍時には必要最小限のストロークにて昇降させ、また、針棒の駆動タイミングを自由に設定変更可能であり、布の張り替えなどの作業のときには退避位置に退避させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の一実施例に係る多頭式ミシンを示す正面図。
【図２】図１に示すミシンヘッドの側面断面図。
【図３】図２のミシンヘッドにおいてネジ棒及びその周辺機構の要部を抽出して示す斜視図。
【図４】図３に示すネジ棒及びその周辺機構の要部を上から見た平面図であって、アームに対する駆動モータの取り付け構造を示している。
【図５】図４をミシンヘッド前面側から見た正面断面図。
【図６】同実施例に係るミシンヘッドの側面断面図であって、針棒がストローク上死点にある状態を示す。
【図７】同実施例に係るミシンヘッドの側面断面図であって、針棒がストローク下死点にある状態を示す。
【図８】同実施例に係る針棒の作動タイミングを示すチャート図。
【図９】ミシンヘッドの側面断面図であって、針棒駆動機構の別の構成例を示す。
【図１０】ミシンヘッドの側面断面図であって、針棒駆動機構の更に別の構成例を示す。
【符号の説明】
【００３１】
１ アーム、２ 針棒ケース、３ 針棒、４ 釜、５ 釜土台、６ テーブル、７ 刺繍枠、８ ネジ棒、１６ 駆動モータ、１４ プーリ、１５ ベルト、１７ 駆動プーリ、１８ 移動子、１８ａ 第１係合突片、１８ｂ 係合凹片、１９ 第２係合突片、２０ 係止棒、２６ 縫針、２８ 係合ピン、Ｍ ミシンフレーム、Ｈ ミシンヘッド
【技術分野】
【０００１】
この発明はミシンの針棒駆動装置に関し、詳細には、簡易な機構にて針棒を駆動するとともに、針棒の駆動タイミングの変更が容易に行え、且つ、縫製時の針棒のストロークを必要最小限とし、縫製停止時には針棒を縫製時のストローク上死点よりも上方へ退避できるようにしたミシンの針棒駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から知られるミシンの針棒駆動装置の一例として、下記特許文献１には、リニアモータによる針棒駆動機構を具備した刺繍ミシンが開示されている。この従来技術では、多頭式刺繍ミシンの各頭（ミシンヘッド）毎に針棒を駆動するためのリニアモータを個別に設けるとともに、各頭毎に備わる釜を回転する釜軸の回転角を検出する検出装置を設け、検出装置により検出された釜軸の回転角に同期して、該リニアモータの動作を制御する構成により、針棒を駆動するためのカム機構などの複雑な動力伝達機構が不要とされ、針棒駆動機構の構造を簡素化できるとともに、該リニアモータの動作を適切に制御することで、縫い調子の変更などに応じて針棒の駆動タイミングを自由に設定できるようになることが示された。
【特許文献１】特公平３−３７９６０
【０００３】
前記特許文献１の構成において、縫製時に針棒が昇降駆動されるストロークの幅は一定に固定されており、そのストロークの上死点はミシンテーブル上面との間隔を大きく空けた所定の位置に設定されていた。これは、該所定の位置に相当するストロークの上死点に位置した針棒の下端とミシンテーブル上面との間隔を十分に確保することで、例えばミシンテーブル上に配置された被縫製物（布）を張り替える作業等に際して、針棒の下端が該布に接触する等の支障をきたさないようにする必要があったからである。すなわち、針棒の前記昇降駆動のストローク幅は、縫製に際して最低限必要のストローク幅よりも大きいストローク幅に設定されてなければならなかった。このように、前記特許文献１の構成においては、大きいストローク幅にて針棒を駆動していたため、縫製時の騒音や振動が大きくなるという不都合があった。また、針棒のストローク幅が前記大きいストローク幅で一定に固定されていたので針棒の駆動タイミングの設定の自由度も制限されていた。また、一方では、刺繍作業の多様化に伴い、休止時（被駆動時）の針棒下端とミシンテーブル上面との空間はできるだけ大きく確保しておきたいという要望もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、縫製時の針棒のストロークを必要最小限としつつ、休止時（被駆動時）の針棒の下端とミシンテーブル上面との空間をより大きく確保できるようにすると共に、針棒の駆動タイミングの変更を自在且つ容易に行えるようにしたミシンの針棒駆動装置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】
この発明は、ミシンの針棒を駆動するための針棒駆動装置であって、昇降駆動される針棒と、前記針棒を駆動するために設けられた駆動源と、前記針棒を所定のストローク範囲内で昇降駆動させるよう該駆動源の作動を制御する第１の制御手段と、前記針棒を前記所定のストローク範囲における上死点よりも上方の所定の退避位置に移動させて、該退避位置にて保持するよう該駆動源の作動を制御する第２の制御手段とを備えることを特徴とする。
また、この発明に係るミシンの針棒駆動装置は、前記針棒の前記昇降駆動の時間的パターンを可変する第３の制御手段を更に備えるものである。
【発明の効果】
【０００６】
これによれば、駆動源は針棒のみを駆動するために設けられており、第１の制御手段による該駆動源の制御によって、針棒が所定のストローク範囲内で昇降駆動される。また、第２の制御手段の制御によって、針棒を前記所定のストローク範囲における上死点よりも上方の所定の退避位置に移動させて、該退避位置にて保持することが可能となる。これにより、針棒を前記退避位置に退避させて、針棒の下端とミシンテーブル上面との空間を十分広くとることができるので、例えば布等の被縫製物の張り替えなどの作業のときに針棒の下端が被縫製物に接触することを防ぐことができる。また、このような退避位置が設定されたことで、針棒の下端とミシンテーブル上面との空間を十分に確保しながらも、縫製時の針棒の前記所定のストローク範囲は縫製に必要な最小限の幅に留めることができるようになる。縫製時の針棒のストローク幅が小さくて済むので、縫製時の騒音や振動が低減される。更に、第３の制御手段によって針棒の昇降駆動の時間的パターンを容易且つ自在に変更できるようになっている。ここで、当該針棒駆動装置は縫製時のストローク幅が必要最小限にされているので、針棒の駆動タイミングの設定の自由度が増すこととなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１は、この実施例に係る多頭式刺繍ミシンの正面図を示す。この多頭式刺繍ミシンの全体的な枠体を成すミシンフレームＭには、複数（図において６個）のミシンヘッドＨが配設される。各ミシンヘッドＨはミシンフレームＭに固定されたアーム１と、該アーム１において、左右方向にスライド可能に支持された針棒ケース２から構成されており、この針棒ケース２には複数（図において９本）の針棒３が上下動可能に設置される。各ミシンヘッドＨの下方において、釜４と該釜４を支持する釜土台５とが各ミシンヘッドＨに夫々対応して設けられている。図示しないが、釜４はミシン主軸の回転によって回転駆動されるようになっており、ミシン主軸には釜４の回転角を検出するエンコーダが設けられている。また、ミシンフレームＭにはテーブル６が支持されており、このテーブル６の上面には被刺繍物を展張保持するための刺繍枠７が設けられている。この刺繍枠７は図示しない駆動機構によって、ミシンヘッドＨに対して前後左右方向に駆動されるようになっている。
【０００８】
図２は、１つのミシンヘッドＨの側面断面図を示す。アーム１はミシンフレームＭからミシン前面側（図において左側）に向けて延びるよう配設されており、針棒ケース２はアーム１の前面側及び上面側を覆うように配置されている。この針棒ケース２内には、針棒３を駆動するための動力伝達機構をはじめ刺繍動作を実現するための各種機械要素が収納される。図２から明らかなように、アーム１の前端部は断面が概ねコ字型（すなわち互いに略平行な上下端部と該上下端部に連なる側壁部を有する形状）に形成されており、このアーム１に対して、針棒３を駆動するための機構の主要な構成要素の１つとなるネジ棒８が回転可能に支持されている。このネジ棒８は、その周面において軸を中心に螺旋状に形成されたネジ山が設けられており、アーム１の前記上下端部に対して略垂直に配置されている。ネジ棒８の下端は、アーム１の下端部においてベアリング９を介して支持されており、また、ネジ棒８の上方部は、アーム１の上端部に固定された軸受部材１０において、ベアリング１１を介して支持される。また、ネジ棒８の上方部には拡径の規制部８ａが、ネジ棒８と同軸に形成されており、これは前記軸受部材１０の下面側に配置される。また、ネジ棒８の上方部であって、該軸受部材１０の上面側には、２つのナット部材１２が該ネジ棒８に対して螺合される。この規制部８ａと２つのナット部材１２とによって軸受部材１０（ベアリング１１）を挟み込むことで、ネジ棒８のアーム１に対する相対的な上下位置が規制される。なお、ナット部材１２と軸受部材１０上面との間にはワッシャー１３が配設される。
【０００９】
ネジ棒８の上端部には、ネジ棒８の軸と同軸にプーリ１４が固定されており、プーリ１４とネジ棒８は該軸を中心にして一体的に回転する。図２から明らかなように、ネジ棒８の上端側に設けられたプーリ１４とナット部材１２とはアーム１の上面から突出している。図３は図２のミシンヘッドから、針棒ケース２及び該針棒ケース２に装着された各種機械要素を除くことで、ネジ棒８及びその周辺機構の要部のみを抽出して示す一部断面斜視図である。ネジ棒８の上端部には、ネジ棒８の軸と同軸にプーリ１４が固定されており、プーリ１４とネジ棒８とは、前記軸を中心にして一体的に回転する。プーリ１４の側周面にはベルト１５が巻き掛けられており、このベルト１５は次に述べるモータの回転駆動をプーリ１４に伝達するのに用いる。図４は図３に示す要部を上面から見た平面図であり、前記モータの装着構造を示す。また、図５は、図４をミシンの前面からみた正面一部断面図である。図４及び図５に示すように、駆動モータ１６は、当該ネジ棒８に対応して（つまり各ミシンヘッドＨにつき１つずつ）設けられており、ベース部材１６ａを介してアーム１に固定されている。駆動モータ１６は、その回転軸１６ｂがネジ棒８の軸と平行になるよう配設され、該回転軸１６ｂの上端には駆動プーリ１７が固定される。ベルト１５がプーリ１４と駆動プーリ１７に巻き掛けられることで、プーリ１４はベルト１５を介して駆動プーリ１７と連動可能に連結される。これにより、駆動モータ１６を駆動すると、その回転はベルト１５を介してプーリ１４に伝達される。従って、駆動モータ１６の駆動によりプーリ１４が回転されると、該プーリ１４の回転に連動してネジ棒８が軸を中心に回転することになる。
【００１０】
ネジ棒８には、針棒３を駆動するための機構の主要な構成要素の１つとなる移動子１８が、ネジ棒８の軸方向に沿って上下移動可能に配設されている。移動子１８は、全体として概ね円筒形状を成し、その略中心に当該移動子１８の軸に沿ってネジ棒８の貫通を許す通孔（図示しない）を有する。移動子１８は該通孔においてネジ棒８に螺合される。すなわち、移動子１８の該通孔は、その内周面の一部又は全部がネジ棒８外周に設けられたネジ山と係合するネジ穴として形成される。これにより該ネジ棒８の回転が移動子１８に対して伝達される。また、移動子１８の前周面上の所定箇所には、前方に突出する第１係合突片１８ａが形成されており、また、後周面上の所定箇所には、後方に延びる係合凹片１８ｂが形成されている。第１係合突片１８ａから所定間隔あけた下方箇所には、第２係合突片１９が固定されており、これら第１係合突片１８ａと第２係合突片１９は、詳しくは後述するように、移動子１８の上下動に針棒３を連動させるための機械的連結要素として機能する。係合凹片１８ｂは後端所定箇所において溝部（切り込み）を有する。アーム１には、前記係合凹片１８ｂの溝部と係合すべき係止棒２０がネジ棒８の軸と平行に設置されている。係止棒２０が係合凹片１８ｂの該溝部に嵌合されることにより、移動子１８は軸（ネジ棒８）を中心に回転することが規制される。
【００１１】
モータ１６の駆動により、ネジ棒８が軸を中心に回転すると、移動子１８にはその回転力が作用する。移動子１８は、係止棒２０と係合凹片１８ｂの嵌合により回転規制されているのでネジ棒８の回転に追従して回転することがない。従って、ネジ棒８に螺合された移動子１８は、ネジ棒８が軸を中心に回転すると、ネジ棒８周囲に設けられたネジ山のネジ作用によって、ネジ棒８の軸にそって上下方向に移動することになる。モータ１６の回転方向を正逆切り替えることで、移動子１８を上下往復移動させることができる。図５において、下方に変位した移動子１８を２点鎖線で示している。
【００１２】
アーム１の前面上部には、針棒ケース２をミシン正面から見て左右方向（図２において紙面に対して垂直向き）にスライド可能に支持するリニアレール２１が配置されている。針棒ケース２の下端部背面には、該リニアレール２１と平行に延びるガイドレール２２が固定されるとともに、アーム１側には、回転可能なローラ２３とガイド部材２４とが設けられており、ローラ２３とガイド部材２４が該ガイドレール２２を挟み込むことで、スライド時に、針棒ケース２の下端側がガイドされるようになっている。
【００１３】
複数（この例では９本）の針棒３は、針棒ケース２において、各々上下動可能に支持されている。各針棒３の下端部には、針抱き２５を介して縫針２６が、夫々具備される。また、各針棒３の略中間部には、針棒抱き２７が夫々固定されており、これら各針棒抱き２７の背面には係合ピン２８が突設されている。この係合ピン２８は、移動子１８に設けられた第１係合突片１８ａ及び第２係合突片１９に係合することで、該移動子１８の上下動に針棒３を連動させるための要素として機能する。図２では、或る１つの（図において手前に表れている）針棒３に備わる係合ピン２８が、該第１係合突片１８ａ及び第２係合突片１９に係合した状態を示す。図示の通り、係合ピン２８は、第１係合突片１８ａと第２係合突片１９の間に位置することで、両部材により上下から挟み込まれる。よって、当該針棒３は、係合ピン２８にて移動子１８と連結されるので、移動子１８が上下方向に移動すると、該移動子１８の上下移動に連動して上下往復駆動されることになる。図５には、第１係合突片１８ａと第２係合突片１９の間に位置された係合ピン２８の断面が示されている。第１係合突片１８ａと第２係合突片１９の間隔は、係合ピン２８の上下幅と概ね同等とされ、少なくとも、係合ピン２８が第１係合突片１８ａと第２係合突片１９の間に対して左右方向から進入／脱出しうる間隔が確保されていればよく、係合ピン２８が第１係合突片１８ａと第２係合突片１９の間に位置されたときの上下方向のガタを可及的少なくするのが望ましい。
【００１４】
移動子１８と連結される（つまり駆動される）針棒３の選択は図示しない色換え機構によって行われる。すなわち、該色替え機構により針棒ケース２を左右方向に移動させると、針棒ケース２のスライド位置に応じて、移動子１８と連結される針棒３、つまり第１係合突片１８ａと第２係合突片１９の間に位置する前記係合ピン２８が切り替わる。このように、針棒ケース２のスライド位置に応じて、複数（９本）の針棒３のうちから駆動すべき任意の１本の針棒３を選択的に切り替えることができる。ここで、非選択の針棒３は、次に述べる所定の退避位置に留まり、色替え機構により選択されるまでは該退避位置に保持される。
【００１５】
各針棒３の針棒抱き２７の上側には上死点ストッパ２９が固定されており、この上死点ストッパ２９の上面にはクッション３２が配設されている。また、各針棒３の上端部にはバネ受け３０が設けられており、このバネ受け３０と針棒ケース２の横フレーム２ａ上面との間には、当該針棒３を常に上昇させる方向に付勢する針棒保持バネ３１が、針棒３と同軸に設けられている。前記色替え機構によって選択されていない各針棒３は、この針棒保持バネ３１の弾性力によって常に上方に付勢されており、図２に示すように、当該針棒３の上死点ストッパ２９が、クッション３２を介して前記横フレーム２ａ下面に当接される位置（針棒３の非選択時の上死点）に位置される。このような非選択の針棒３の保持位置（非選択時の上死点）を本明細書中では「退避位置」という。この退避位置は、針棒３の昇降ストローク範囲よりも上方に規定されるものである。
なお、各針棒３の下端側には前記縫針２６と共に、布押え３３が夫々具備され、これは対応する針棒３の上下運動に追従して上下往復移動される。また、図２の符号４４は釜土台５の上面に固定された周知の針板である。布押え３３が対応する針棒３の上下駆動に連動して上下することで、針棒３が下方に降りたとき（縫針２６が被刺繍物に通るとき）、当該布押え３３は、被刺繍物を針板４４上で押さえる。
【００１６】
針棒ケース２の上方部において該針棒ケース２の左右両側面間には、天秤支持軸３４がケースのスライド方向（左右方向）に沿って横架されている。この天秤支持軸３４に対して、複数の針棒３の各々に対応する複数（この例では９つ）の天秤３５が、夫々揺動可能に取り付けされる。各天秤３５は、図２に示すようにその先端部が針棒ケース２からミシンの前面側（図２において左側）に突出されるよう配置される。天秤３５は、その基端部（後端部）に設けられたボス部３６において、該天秤支持軸３４に取り付けられている。このボス部３６には、後方側の周面の所定箇所において嵌合溝３６ａが形成され、この嵌合溝３６ａには、後述する駆動レバー４１の先端部が嵌合される。また、ボス部３６の前方周面の所定箇所には係合凹部３６ｂが形成され、これは、後述するロックレバー３８の係合爪３８ａが係合可能である。
【００１７】
また、針棒ケース２において天秤支持軸３４の略上方位置には、支持軸３７が該天秤支持軸３４と平行に支持されており、この支持軸３７には、各天秤３５に夫々対応して具備された９個のロックレバー３８が揺動自在に支持される。ロックレバー３８は、その自由端部（揺動端）において係合爪３８ａが設けられている。また、各ロックレバー３８の基端部には、支持軸３７の装着孔の外周に沿ってトーションバネ３９が嵌装されている。トーションバネ３９は、一方の端部がロックレバー３８の本体に係止され、また、他方の端部が支持軸３７と平行に設けられたバー３９ａに引掛けられている。このトーションバネ３９がロックレバー３８を図２において反時計方向に揺動付勢することで、各ロックレバー３８の係合爪３８ｂは対応するボス部３６の係合凹部３６ｂに嵌合されうる。常態では（対応する針棒３が非選択のときには）、当該ロックレバー３８の係合爪３８ａがボス部３６の係合凹部３６ｂに嵌合して、天秤３５を所定姿勢（上死点位置）にて、揺動しないよう保持される（ロック状態）。
【００１８】
アーム１の上方所定箇所には、天秤３５を駆動するための駆動モータ４０（図２において点線で示す）が設けられている。駆動モータ４０のモータ軸４０ａには、駆動レバー４１が連結されており、この駆動レバー４１は、駆動モータ４０の駆動に応じて揺動駆動される。天秤３５のボス部３６は対応する針棒３が前記色替え機構によって選択された際、駆動レバー４１の前方に位置されるようになっており、駆動レバー４１の先端部が、該選択された針棒３に対応する天秤３５のボス部３６上の嵌合溝３６ａと嵌合する。これにより駆動レバー４１の揺動駆動が当該天秤３５に伝達される状態となる。図２に示すように、この状態では、当該天秤３５においては、ロックレバー３８による天秤３５のロック状態が解除されているので、駆動レバー４１の揺動駆動に連動して当該天秤３５が上下揺動することになる。このロック解除のための機構については次に述べる。
【００１９】
駆動モータ４０が固定されているベース４２の前端部の所定位置には、ローラ４３が回転自由に支持されており、このローラ４３は、色替え機構により選択された針棒３に対応するロックレバー３８の後端に設けられた突起部３８ｂに当接するようになっている。選択された針棒３に対応するロックレバー３８は、突起部３８ｂに対してローラ４３が当接されることで前方側に押動され、トーションバネ３９の付勢力に抗して支持軸３７を支点として時計方向に回転変位する。ロックレバー３８が時計方向に回転変位されることで、図２に示すように、ロックレバー３８の係合爪３８ａがボス部３６の係合凹部３６ｂから脱出する。かくして、色替え機構で選択された天秤３５では、ロック（所定姿勢の保持）状態が解除される。これにより、駆動モータ４０を駆動すれば選択された針棒３に対応する天秤３５が揺動されることとなる。
【００２０】
次に、本実施例における針棒３の駆動動作について、図６及び図７に示すミシンヘッドＨの側面断面図を参照して説明する。前述の通り、図２は、針棒３が、縫製時の駆動ストローク範囲の上死点よりも上方に規定された所定の退避位置にて保持されている状態を示す。このとき、駆動モータ１６は、針棒３を当該退避位置に退避させるべく、移動子１８が、針棒３の退避位置に相当する移動子１８の移動範囲の上死点（ネジ棒８上の上死点）に位置するよう作動制御される。すなわち、移動子１８を所定量上方移動させる向きに回転駆動された後に、その地点で回転停止する。これにより、現在色替え機構によって選択されている針棒３もまた、選択されていない針棒３と同じく、退避位置に位置される。このように現在選択された針棒３を含む全ての針棒３が退避位置にあるとき、全ての針棒３の係合ピン２８の高さ位置と、移動子１８側の第１係合突片１８ａ‐第２係合突片１９間の高さ位置とが揃っているので、色換え機構によって針棒ケース２をスライドさせて、任意の針棒３を選択することができる。例えば、被縫製物を張り替えるとき等は、針棒３がこの退避位置に位置されるよう制御する。これにより、退避位置にある針棒３の下端とテーブル６の上面との間隔を大きくとることができるようになるので、該張替え作業が行いやすい。
【００２１】
図６は、選択された針棒３が、上下ストロークの上死点に位置された状態（上死点位置）を示す。上記退避位置で任意の針棒３を選択した後、刺繍開始の直前に、駆動モータ１６を駆動してネジ棒８を所定量回転させることで、移動子１８を図６に示すような所定の上死点位置まで下降させる。これにより、選択された針棒３は、移動子１８の下降に追従して、上下ストロークの上死点まで下降する。なお、ここで示す針棒３のストローク範囲における上死点位置は、被刺繍物の厚さ等に応じて変更可能としてよい。
【００２２】
図７は、選択された針棒３が、上下ストロークの下死点に位置された状態（下死点位置）を示す。刺繍開始に伴い、駆動モータ１６を正回転に駆動することで、ネジ棒８を正方向に所定量回転させ、移動子１８及び針棒３を図７に示す下死点まで下降させる。図７の下死点において、布押え３３は針板４４上で係止され、縫針２６は、針板４４上の孔に挿入されており、図示しない被刺繍物を貫く。移動子１８及び針棒３が下死点まで下降された後、駆動モータ１６を逆回転駆動することで、ネジ棒８を逆方向に所定量回転させて、移動子１８及び針棒３を図６の上死点まで上昇させる。このように駆動モータ１６が正逆双方向に所定量ずつ回転駆動されることで、移動子１８及び針棒３は、所定の上下ストローク範囲（図６の上死点位置から図７の下死点位置の間）において昇降する。これにより縫針２６が上下駆動され、刺繍を行うことができる。このように、刺繍作業時には、図６及び図７に示す上死点位置から下死点位置の間で針棒３を昇降駆動させ、色替え機構による針棒３の切り替え時や、刺繍終了後の被刺繍物の交換の際には、移動子１８及び針棒３を図２に示すような退避位置へと上昇させることができる。この実施例によれば、針棒３を必要に応じて退避位置へ退避させることができるので、張替え作業の便宜等のために針棒３の下端とテーブル６の上面との間隔を広く取ることを考慮せずに針棒３の昇降駆動ストローク範囲を設定することができるため、該ストローク範囲を縫製に必要な最小限に設定できる。
【００２３】
なお、この明細書中では、便宜上、移動子１８及び針棒３を下降運動させるための回転向きを正方向、反対に移動子１８及び針棒３を上昇運動させるための回転向きを逆方向としたが、何れの回転向きを正方向または逆方向と称してもよい。
【００２４】
図８は針棒３の作動タイミングを示すチャート図である。図において、横軸にミシン主軸（釜４）の回転角を示し、縦軸に針棒３のストローク位置を示す。針棒３を昇降させる駆動モータ１６の駆動は、ミシン主軸（釜４）の回転角に応じて制御されており、駆動モータ１６の駆動制御は、釜４の回転角を検出するエンコーダからの出力信号に基づき行われる。図８において、実線は針棒３の基本的な作動タイミング（昇降駆動の時間的パターン）を示しており、この基本的作動タイミングと釜４の回転角度との対応関係は、図から明らかなように、主軸回転角度が１８０°のときに、針棒３が下死点位置（図７参照）に到らしめることを基準に駆動制御が行われており、主軸の回転角度が１８０°になった時点から、駆動モータ１６の回転向きを反転させて、針棒３を上死点位置（図６参照）まで上昇させる。図８において、ストローク下死点位置から針棒退避位置までを、当該針棒３（及び移動子１８）の移動可能な全範囲とすれば、針棒３の縫製時のストローク範囲（ストローク上死点位置から下死点位置の幅）は、前記全範囲のうち必要最小限に留めてあることが判る。
【００２５】
針棒３の昇降駆動の時間的パターンの変更は、例えば図８において二点鎖線で示すように、実線で示す基本作動タイミングから針棒３の下降タイミングを主軸回転角度に対して遅らせるとともに、その上昇タイミングを主軸回転角度に対して早めるよう、駆動モータ１６の作動を制御することで実現される。これにより、刺繍をゆるく縫ったり、或いは、きつく縫ったりするための「縫い調子」の変更に対応することが可能である。なお、図８の二点鎖線で示す針棒３の作動タイミングによれば、針棒３すなわち縫針２６が針板４４（図８において針板位置として示す）より上方に位置する時間ｔ１を実線で示す基本タイミングでのその時間ｔ２よりも長くすることができる。刺繍枠７の前後左右方向への駆動（図１参照）は、縫針２６が針板４４より上方に位置しているときに行われる（縫針２６が針板４４より下方に位置しているときは、当該縫針２６は被刺繍布に刺さっている）。従って、その時間ｔ１が長くとれることにより、刺繍枠を駆動しうる時間が長くなり、刺繍枠の移動量をできるだけ多く確保できるようになる。
【００２６】
また、駆動モータ１６の駆動を一定時間停止して、ネジ棒８の回転を一時停止するよう制御することで、図８に破線ｐで示すように、針棒３の駆動を１ストローク分停止させて、１針分目飛び（ジャンプ）させることができ、この間、刺繍枠をより多く動かすことができる。また、モータ１６の駆動量を可変制御することで、図８において一点鎖線で示すように針棒３の昇降ストロークの上死点位置をより上方に変更する（図８では、増加させた上昇移動をＳ１、通常の上死点をＳ２で示す）等、針棒３のストローク上死点の位置を被刺繍物の厚さなどの縫製条件に応じて自在に設定／変更することもできる。
【００２７】
以上説明したように、この実施例によれば、ネジ棒８及びネジ棒８に螺合させた移動子１８とで針棒３を駆動するようにしたため、針棒３を駆動するために従来必要だったカム機構など複雑な動力伝達機構が不要となり、針棒駆動機構の構造を簡略化できる。また、この実施例によれば、刺繍時には図６及び図７に示す必要最小限のストロークで針棒３を昇降駆動し、また、非選択時や、布の張り替えなどの作業のときには、図２に示す退避位置へと針棒３を退避させることができるため、刺繍時に騒音や振動が低減できるだけでなく、昇降タイミングの設定、変更の自由度がより増すこととなる。更に、布の張り替えなどの作業のときに、刺繍時のストロークよりも更に上方の退避位置に針棒３を位置させるため、縫針の下端とテーブル上面との空間をより大きく確保できるようになる。
【００２８】
上記実施例では、ネジ棒８が駆動モータ１６により回転駆動されることで、移動子１８が相対的に上下往復運動する例を示したが、これに限らず、移動子１８を駆動モータ１６にて回転駆動される雌ネジ体として構成し、該回転駆動される移動子（雌ネジ体）１８に対してネジ棒８を昇降させるよう構成することで、該ネジ棒８の上下往復運動に連動して針棒３が往復駆動されるようにしてもよい。
なお、ネジ棒８を回転させる駆動モータ１６は、各ミシンヘッドＨ毎に個別に具備されるものとしたが、これに限らず全てのミシンヘッドＨのネジ棒８を単一の駆動源によって回転させるよう構成してもよい。また、移動子１８と針棒３との駆動伝達を解除するジャンプ装置を設けてもよい。
【００２９】
また、上記実施例では、針棒駆動機構をネジ棒８及びネジ棒８に螺合させた移動子１８とから構成し、ネジ棒８がモータ１６で回転駆動されることにより、移動子１８をネジ作用によって昇降させる例を示したが、この発明に係る針棒駆動機構の構成はこれに限定されない。図９はこの発明に係る針棒駆動機構の別の構成例である。図９において、アーム５０に具備された回転駆動モータの駆動シャフト５１は、該アーム５０の側面に対して略垂直に立ち上がる軸を中心に回転する。駆動レバー５２は、その後端部にて、該駆動シャフト５１に対して上下方向に揺動可能に枢支される。駆動レバー５２の先端部には、連結レバー５３の一端が回動自在に枢支されている。そして、この連結レバー５３の他方の端部には、移動子５４が回動自在に連結される。移動子５４は、アーム５０の前面側（図において左側）において上下方向に沿って架設された支持棒５５に対して、上下方向に移動自在に取り付けられており、連結レバー５３を介して駆動レバー５２に連結される。この移動子５４の前面側には、上下一対の係合突片５６が形成されており、この係合突片５６により現在選択されている針棒の係合ピン２８が挟持される。これによれば、モータを正逆双方向的に回転駆動することで、駆動レバー５２が駆動シャフト５１を中心に上下方向に揺動駆動される。移動子５４は連結レバー５３を介して駆動レバー５２に連結されているので、該駆動レバー５２の揺動に追従して、支持棒５５の軸方向に沿って上下往復移動する。該移動子５４の上下動に連動して、現在選択されている針棒３が昇降駆動されることとなる。
図１０には、針棒駆動機構の更に別の構成例を示す。図１０において、アーム６０の側面の上方に配置された回転駆動モータの回転軸６１は、該側面に対し略垂直に立ち上がる軸を中心に回転するもので、該回転軸６１には駆動プーリ６２が装着される。また、駆動プーリ６２から鉛直に下りた所定位置には、アーム６０の側面に回動自在に支持された従動プーリ６３が配置される。駆動プーリ６２と従動プーリ６３には、アーム６０において上下方向に延びるよう配設された伝達ベルト６４が巻き掛けられている。伝達ベルト６４の前面（図において左側）には、移動子６５が固定されている。移動子６５は、アーム６０の前面側において上下方向に沿って架設された支持棒６６に対して、上下移動自在に取り付けられている。そして、移動子６５の前面側には、一対の係合突片６７が針棒の係合ピン２８を挟持すべく配設される。これによれば、モータを正逆双方向的に回転駆動することで、伝達ベルト６４上に固定された移動子５４を、支持棒６６の軸方向に沿って上下往復移動させることができる。よって、このような構成でも、該移動子６５の上下動に連動して、選択された針棒３が昇降ストロークされる。
上記図９及び図１０に示す針棒駆動機構は、針棒３がそれぞれ退避位置に位置されている状態にある。図９及び図１０に示す構成においても、駆動モータの作動を適宜制御することで、針棒３を刺繍時には必要最小限のストロークにて昇降させ、また、針棒の駆動タイミングを自由に設定変更可能であり、布の張り替えなどの作業のときには退避位置に退避させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の一実施例に係る多頭式ミシンを示す正面図。
【図２】図１に示すミシンヘッドの側面断面図。
【図３】図２のミシンヘッドにおいてネジ棒及びその周辺機構の要部を抽出して示す斜視図。
【図４】図３に示すネジ棒及びその周辺機構の要部を上から見た平面図であって、アームに対する駆動モータの取り付け構造を示している。
【図５】図４をミシンヘッド前面側から見た正面断面図。
【図６】同実施例に係るミシンヘッドの側面断面図であって、針棒がストローク上死点にある状態を示す。
【図７】同実施例に係るミシンヘッドの側面断面図であって、針棒がストローク下死点にある状態を示す。
【図８】同実施例に係る針棒の作動タイミングを示すチャート図。
【図９】ミシンヘッドの側面断面図であって、針棒駆動機構の別の構成例を示す。
【図１０】ミシンヘッドの側面断面図であって、針棒駆動機構の更に別の構成例を示す。
【符号の説明】
【００３１】
１ アーム、２ 針棒ケース、３ 針棒、４ 釜、５ 釜土台、６ テーブル、７ 刺繍枠、８ ネジ棒、１６ 駆動モータ、１４ プーリ、１５ ベルト、１７ 駆動プーリ、１８ 移動子、１８ａ 第１係合突片、１８ｂ 係合凹片、１９ 第２係合突片、２０ 係止棒、２６ 縫針、２８ 係合ピン、Ｍ ミシンフレーム、Ｈ ミシンヘッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミシンの針棒を駆動するための針棒駆動装置であって、
昇降駆動される針棒と、
前記針棒を駆動するために設けられた駆動源と、
前記針棒を所定のストローク範囲内で昇降駆動させるよう該駆動源の作動を制御する第１の制御手段と、
前記針棒を前記所定のストローク範囲における上死点よりも上方の所定の退避位置に移動させて、該退避位置にて保持するよう該駆動源の作動を制御する第２の制御手段と
を備えることを特徴とするミシンの針棒駆動装置。
【請求項２】
前記針棒の前記昇降駆動の時間的パターンを可変する第３の制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のミシンの針棒駆動装置。
【請求項１】
ミシンの針棒を駆動するための針棒駆動装置であって、
昇降駆動される針棒と、
前記針棒を駆動するために設けられた駆動源と、
前記針棒を所定のストローク範囲内で昇降駆動させるよう該駆動源の作動を制御する第１の制御手段と、
前記針棒を前記所定のストローク範囲における上死点よりも上方の所定の退避位置に移動させて、該退避位置にて保持するよう該駆動源の作動を制御する第２の制御手段と
を備えることを特徴とするミシンの針棒駆動装置。
【請求項２】
前記針棒の前記昇降駆動の時間的パターンを可変する第３の制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のミシンの針棒駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−６９１２（Ｐ２００７−６９１２Ａ）
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００３−３６６０９７（Ｐ２００３−３６６０９７）
【出願日】平成１５年１０月２７日（２００３．１０．２７）
【出願人】（０００２１９７４９）東海工業ミシン株式会社 (55)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年１０月２７日（２００３．１０．２７）
【出願人】（０００２１９７４９）東海工業ミシン株式会社 (55)
【Ｆターム（参考）】
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