ミシン
【課題】ヒッチステッチを防止する。
【解決手段】針棒１２の中心線Ｃ回りに回動可能な回動台４３と、回動モータ４６３と、ミシンモータ２１から釜１３に動力を伝える入力軸４１及び出力軸４２と、軸間の位相差を変更調節する差動伝達機構４０とを備え、差動伝達機構は、中心線上に入力軸と出力軸を配置し、その回りを回動可能な支持枠４４１と、支持枠に対して回動可能であって、軸間で互いに逆に回転を伝達する伝達体４４５とを備え、支持枠に設けられた第一の従動部材４６１と、回動台に設けられた第二の従動部材４６２と、第一の従動部材に回動を付与する第一の主動部材４６４と、第二の従動部材に回動を付与する第二の主動部材４６５とを有し、第一の主動部材から第一の従動部材への回転伝達量を第二の主動部材から第二の従動部材への回転伝達量の二分の一とし、第一の主動部材と第二の主動部材とが同時回転を行うように同一軸上に固定装備した。
【解決手段】針棒１２の中心線Ｃ回りに回動可能な回動台４３と、回動モータ４６３と、ミシンモータ２１から釜１３に動力を伝える入力軸４１及び出力軸４２と、軸間の位相差を変更調節する差動伝達機構４０とを備え、差動伝達機構は、中心線上に入力軸と出力軸を配置し、その回りを回動可能な支持枠４４１と、支持枠に対して回動可能であって、軸間で互いに逆に回転を伝達する伝達体４４５とを備え、支持枠に設けられた第一の従動部材４６１と、回動台に設けられた第二の従動部材４６２と、第一の従動部材に回動を付与する第一の主動部材４６４と、第二の従動部材に回動を付与する第二の主動部材４６５とを有し、第一の主動部材から第一の従動部材への回転伝達量を第二の主動部材から第二の従動部材への回転伝達量の二分の一とし、第一の主動部材と第二の主動部材とが同時回転を行うように同一軸上に固定装備した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パーフェクトステッチを実現するためのミシンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ミシンにより形成される縫い目には、上糸と下糸とが互いに均整が採れた状態で絡められて形成されたパーフェクトステッチ（図２４（ａ）参照）と、上糸のみが螺旋を描くように形成されたヒッチステッチ（図２４（ｂ）参照）とがある。パーフェクトステッチは、上糸の張力と下糸の張力とが互いにバランス良く生地に作用して良好な仕上がりとなり、縫い品質の高い縫製物を提供することができる。一方、ヒッチステッチは、上糸の張力が弱くなりやすく、下糸の張力のバランスが悪く、縫い目が緩くなる等の悪影響が出やすくなり、縫い品質の低下を招きやすい問題がある。
上記ヒッチステッチの発生原因の一つとして、縫い針と釜の相対的な位置関係と布送りによる進行方向との関係が挙げられる。
【０００３】
そこで、従来のミシンでは、縫い針と釜土台とを縫い針の中心線回りに回動させて布送り方向に対する縫い針に対する釜の配置を強制的に変更することでヒッチステッチの発生を防いでいた（例えば、特許文献１参照）。
図２５に示す従来のミシンは、ミシンフレーム上に縫い針１００１の中心線回りに回動可能に搭載された釜取付台１００２と、その軸心が釜取付台１００２の回動中心位置を通るように配置され、ミシンモータからのトルクを釜１００３の回転動力として釜に伝達する釜駆動軸１００４と、釜取付台１００２の回動による釜１００３の回転における位相変化を相殺するための釜位相調整機構１０１０と、釜取付台１００２及び縫い針１００１を回動させる駆動源としてのステッピングモータ１００５とを備えている。
そして、上記釜位相調整機構１０１０は、水平軸線上に配置された送り軸１０１１に設けられた平歯車１０１２と、送り軸下方の同一の水平軸線上に配置された左右下軸１０１３，１０１４と、左右下軸１０１３，１０１４間に設けられた差動歯車機構１０１６と、差動歯車機構１０１６を支持するブラケット１０１５と、送り軸１０１１に設けられた第１平歯車１０１２の回転をブラケット１０１５に伝達する第２平歯車１０１７とを備え、前述したステッピングモータ１００５は釜取付台１００２を回動させると共に第１、第２平歯車１０１２，１０１７を回動させる駆動源となっている。
これにより、ヒッチステッチを回避するために釜取付台１００２と縫い針１００１を回動させるためにステッピングモータ１００５を駆動すると、釜取付台１００２の回動に伴い、差動歯車機構のブラケット１０１５も回動し、左右下軸１０１３，１０１４間で所定の位相差を生じさせて、釜取付台１００２が回動しても縫い針１００１に対して釜１００３の剣先が上糸を捕捉するタイミングが狂わないように釜１００３の位相調整を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０３−１１１０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のミシンは、ステッピングモータ１００５を含むミシン全体の電源がオフされた状態の時には、上軸１００６、左右下軸１０１３，１０１４、釜取付台１００２などが全てフリー状態（外力を受けると容易に回転する状態）となり、釜取付台１００２が外力を受けて回動を生じると、差動歯車機構１００６のブラケット１０１５も回動を生じることとなり、その結果、ミシンモータから動力を得ている左右下軸１０１３，１０１４も回転し、上軸１００６にも回転が伝達されて、縫い針１００１も上下動を生じてしまうという問題があった。その結果、例えば、縫い針１００１が下降を生じた場合に、周囲のものと接触して、縫い針１００１や針棒そのもの、それらの動力伝達機構などが破損するという問題が生じるおそれがあった。
【０００６】
本発明は、布送り方向に関わらず、パーフェクトステッチを形成可能なミシンで、不慮の縫い針の上下動を防止することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、縫い針を保持して垂直な中心線に沿って上下動を行う針棒と、回動動作により上糸を下糸に絡める釜と、前記針棒の上下動と前記釜の回動動作の駆動源となるミシンモータと、前記針棒を前記中心線回りに回動させる針棒回動機構と、前記釜を回動可能に支持すると共にミシンフレームに対して前記針棒の中心線回りに回動可能に支持された回動台と、前記回動台の回動動作の駆動源となる回動モータと、前記ミシンモータから前記釜に動力を伝達する入力軸及び出力軸を備えると共にこれら軸間の位相差を変更調節可能とする差動伝達機構とを備えるミシンにおいて、前記差動伝達機構は、前記入力軸と出力軸とが前記針棒の中心線上に配置されると共に、前記入力軸及び出力軸の回りを回動可能とする支持枠と、前記支持枠に回動可能に支持されると共に前記入力軸と出力軸との間で回転力を反転して伝達する伝達体とを備え、前記支持枠に設けられ、当該支持枠への回動力が入力される第一の従動部材と、前記回動台に設けられ、当該回動台への回動力が入力される第二の従動部材と、前記回動モータから前記第一の従動部材に回動力を入力する第一の主動部材と、前記回動モータから前記第二の従動部材に回動力を入力する第二の主動部材とを有し、前記第一の主動部材から前記第一の従動部材への回転伝達量を前記第二の主動部材から前記第二の従動部材への回転伝達量の二分の一とし、前記第一の主動部材と前記第二の主動部材とが同時回転を行うように同一軸上に固定装備したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記回動モータは、前記針棒回動機構による前記針棒の回動動作の駆動源を兼ねることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記差動伝達機構は、差動歯車機構であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記差動伝達機構の伝達体は、前記入力軸と出力軸との間の回転力をベルト又はベルトと歯車の組み合わせを用いて伝達することを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記第一の主動部材から第一の従動部材と前記第二の主動部材から第二の従動部材の回転力の伝達をそれぞれベルトとプーリ又はスプロケットを用いて行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記第一の主動部材から第一の従動部材と前記第二の主動部材から第二の従動部材の回転力の伝達をそれぞれ歯車を用いて行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記針棒の中心線に垂直な平面上において任意の方向に被縫製物を移動可能な移動機構を備え、前記移動機構による被縫製物の移動を行う前に、当該被縫製物の移動方向が予め定められたヒッチステッチの発生する範囲に含まれる場合に当該範囲から外れるよう前記回動モータを駆動する縫い制御手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記発明は、ヒッチステッチが発生する場合に、回動台を回動モータにより回動させることで針棒の中心線回りに釜が回動を行い、布送り方向と縫い針−釜の相対的位置関係（縫い針に対していずれの方向から釜が上糸を捕捉するか）との関係が変更され、パーフェクトステッチが形成されるように調整することが可能となる。
【００１５】
そして、釜の周回移動を行うと、その位相が変動を生じて剣先による上糸の捕捉タイミングが変わってしまうので、差動伝達機構により位相の調整を行う。このとき、回動台が差動伝達機構の出力軸の回転方向と同じ方向に回動すると釜は回動角度分の位相の遅れを生じ、回動台が差動伝達機構の出力軸の回転方向の逆方向に回動すると釜は回動角度分の位相の進みを生じる。
一方、支持枠を出力軸の回転方向と同じ方向に回転させればその回転角度の二倍で位相が進み、逆方向に回転させるとその回転角度の二倍の位相が遅れる。従って、回動台の回動移動方向及び移動角度に応じて支持枠を所定の方向に回動させることで位相を調整することができる。
従って、第一の主動部材から第一の従動部材への回転伝達量が第二の主動部材から第二の従動部材への回転伝達量の二分の一とし、第一及び第二の従動部材が同方向に回動力が入力されることにより、釜を周回移動させつつ位相の変動を解消することが可能となる。
【００１６】
さらに、第一の主動部材と第二の主動部材とが同時回転を行うように同一軸上に固定装備しているので、ミシンモータ及び回動モータが通電されずにフリーとなっている場合に回動台に外力が付与されて回動した場合に、回動台に装備された第二の従動部材から第二の主動部材へ回転が伝わり、さらに、同一軸で連結された第一の主動部材が第二の主動部材と同じ角度で回転を行い、第一の主動部材から第一の従動部材へ回転が伝わり、結果的に支持枠が回動台の二分の一の角度で回動を行う。これにより、出力軸が回動台と同じ方向に同じ角度回転を行う一方で、入力軸は回転を行わない。
従って、回動台が回転しても入力軸の上流側に回転が伝わらず、針棒がつられて上下動することが抑止される。
【００１７】
また、任意の方向に被縫製物を移動可能な移動機構を備え、被縫製物の移動方向が予め定められたヒッチステッチの発生する範囲に含まれる場合に当該範囲から外れるよう回動モータを駆動する縫い制御を行う構成とした場合には、被縫製物に対するいずれの方向への運針の際にもヒッチステッチの発生を効果的に抑え、全体的にパーフェクトステッチで縫製を行うことができ、縫い品質を飛躍的に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第一の実施形態のミシンの斜視図である。
【図２】ミシンの機構構造を概略的に図示した構成図である。
【図３】釜及び差動伝達機構の斜視図である。
【図４】釜及び差動伝達機構の針棒の中心線及びＹ−Ｚ平面に沿った断面図である。
【図５】釜及び差動伝達機構の正面図である。
【図６】釜及び差動伝達機構の平面図である。
【図７】釜及び差動伝達機構の底面図である。
【図８】回動台の回動により釜伝達部が釜を回動させる状態説明図であり、図８（Ａ）は回動台の回動前の状態を示し、図８（Ｂ）は回動台の回動後の状態を示す。
【図９】支持枠の回動により軸間伝達部が出力軸を回動させる状態説明図であり、図９（Ａ）は支持枠の回動前の状態を示し、図９（Ｂ）は支持枠の回動後の状態を示す。
【図１０】回動台及び支持枠の回動により釜伝達部が釜を回動させる状態説明図であり、図１０（Ａ）は回動台及び支持枠の回動前の状態を示し、図１０（Ｂ）は回動台及び支持枠の回動後の状態を示す。
【図１１】ミシンの制御系を示すブロック図である。
【図１２】Ｘ−Ｙ平面上において、針棒の中心線から釜に向かう方向を基準とした場合にヒッチステッチが発生する縫い方向を示した説明図である。
【図１３】ヒッチステッチ回避制御のフローチャートである。
【図１４】第二の実施形態における釜及び差動伝達機構の斜視図である。
【図１５】釜及び差動伝達機構の針棒の中心線及びＹ−Ｚ平面に沿った断面図である。
【図１６】釜及び差動伝達機構の一部の図示を省略した斜視図である。
【図１７】釜及び差動伝達機構の底面図である。
【図１８】図１５のＷ−Ｗ線に沿った釜及び差動伝達機構の断面図である。
【図１９】軸間伝達部の原理説明図である。
【図２０】釜伝達部の斜視図である。
【図２１】釜伝達部の他の方向からの斜視図である。
【図２２】歯車機構とベルト機構とを組み合わせて用いた軸間伝達部の他の例を示す一部構成を省略した斜視図である。
【図２３】他の例における軸間伝達部の原理説明図である。
【図２４】縫い目の種類を示す説明図であり、図２４（ａ）はパーフェクトステッチを示し、図２４（ｂ）はヒッチステッチを示す。
【図２５】ヒッチステッチの改善を図った従来のミシンを示す概略構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施の形態を図１〜図１３に基づいて説明する。
本実施形態として以下に記載するミシン１００は、いわゆる電子サイクルミシンであり、縫製を行う被縫製物である布地を保持する布保持部としての保持枠を有し、その保持枠が縫い針に対し相対的に移動することにより、保持枠に保持される布地に所定の縫製データに基づく縫製パターンを形成する。
図１は本発明にかかるミシン１００の斜視図、図２はミシン１００の機構構造を概略的に図示した構成図である。
ここで、後述する縫い針１１が上下動を行う方向をＺ軸方向（上下方向）とし、これと直交する一の方向をＸ軸方向（左右方向）とし、Ｚ軸方向とＸ軸方向の両方に直交する方向をＹ軸方向（前後方向）と定義する。
【００２０】
上記ミシン１００は、縫い針１１をその下端部に保持してＺ軸方向に沿って上下動を行う針棒１２と、ミシンモータ２１を駆動源として縫い針を上下動させる針上下動機構２０と、針棒１２をＺ軸方向に沿ったその中心線回りに回動させる針棒回動機構３０と、縫い針１１に通された上糸に下糸を絡める釜１３と、ミシンモータ２１から釜１３に動力を伝達する入力軸４１及び出力軸４２を備えると共にこれら軸間の位相差を変更調節可能とする差動伝達機構４０と、ミシンモータ２１から差動伝達機構４０の入力軸４１にトルクを伝達する動力伝達機構７０と、布地を保持してＸ−Ｙ平面に沿って任意に移動位置決めを行う移動機構としての布移動機構８０と、上記各構成の動作制御を行う動作制御手段としての制御装置９０と、ミシン１００の各構成を支持するミシンフレーム１０１とを主に備えている。
【００２１】
（ミシンフレーム）
図１に示すように、ミシン１００は、外形がＸ軸方向から見て略コ字状を呈するミシンフレーム１０１を備えている。このミシンフレーム１０１は、ミシン１００の上部をなしＹ軸方向に延びるミシンアーム部１０１ａと、ミシン１００の下部をなしＹ軸方向に延びるミシンベッド部１０１ｂと、上下に位置するミシンアーム部１０１ａ及びミシンベッド部１０１ｂとを連結する縦胴部１０１ｃとを有している。
【００２２】
（針上下動機構）
図１及び図２に示すように、針上下動機構２０は、上記ミシンアーム部１０１ａ内においてＹ軸方向に沿った状態で回転可能に支持された上軸２２と、上軸２２の一端部から回転力を付与すミシンモータ２１と、上軸２２の他端部に設けられた針棒クランク２３と、針棒クランク２３の回転中心に対する偏心位置に一端部が連結されたクランクロッド２４と、クランクロッド２４から針棒１２に上下動を伝達する針棒抱き２５とを備えている。
上軸２２はミシンモータ２１の出力軸に直結されて回転駆動が行われ、上軸２２の回転は針棒クランク２３とクランクロッド２４とにより上下の往復動作に変換されて針棒抱き２５を介して針棒１２に伝達される。
なお、針棒１２は、後述する針棒回動機構３０により、その中心線回りに回動動作が付与されるようになっている。このため、クランクロッド２４の他端部においてＹ軸方向の軸線を中心に回動可能に設けられた角駒２６を針棒抱き２５に形成された凹部に嵌合し、凹部の内面が角駒２６を上下に挟むことでクランクロッド２４と針棒抱き２５との連結を図っている。これにより、針棒１２と共に針棒抱き２５が回動を行っても、凹部の内側で角駒２６が滑動して連結が外れず、針棒１２の回動を許容しつつクランクロッド２４からの上下動の付与を行うことが可能となっている。
【００２３】
（針棒回動機構）
図２に示すように、針棒回動機構３０は、ミシンアーム部１０１ａの面部側の端部の内部に装備され、針棒１２を上下動可能に支持する針棒回動台３１と、針棒１２の回動駆動源となる針回動モータ３２と、針回動モータ３２から針棒回動台３１に回動力を伝達する伝達手段とを備えている。
針棒回動台３１は、図示しない針棒メタル（金属製軸受け）により針棒１２をＺ軸方向に沿って滑動可能に支持すると共に、その上下の端部においてミシンフレーム１０１によりＺ軸回りに回動可能に支持されている。また、針棒回動台３１には、前述した針棒抱き２５からＹ軸方向に沿って延出された回り止めが挿入されるガイド溝３６がＺ軸方向に沿って形成されており、針棒１２の上下動を許容しつつも針棒１２が針棒回動台３１と共にＺ軸回りに回動を行うよう支持している。また、針棒１２の中心線と針棒回動台３１の回動中心線とは同一線上となるよう設計されている。
伝達手段は、針回動モータ３２の出力軸に装備された主動スプロケット３３と、針棒回動台３１の回動中心線と同心で針棒回動台３１の上端部に固定装備された従動スプロケット３４と、これらのスプロケット３３，３４に掛け渡されたタイミングベルト３５とを備えている。これにより、針回動モータ３２の駆動によって、針棒回動台３１及び針棒１２をその中心線回りに任意に角度調節することを可能としている。
【００２４】
（動力伝達機構）
図２に示すように、動力伝達機構７０は、ミシンベッド部１０１ｂ内においてＹ軸方向に沿った状態で回転可能に支持された下軸７１と、上軸２２から下軸７１にトルク伝達を行う第一の伝達機構７２と、ミシンベッド部１０１ｂ内においてＺ軸方向に沿った状態で回転可能に支持された伝達軸７３と、下軸７１から伝達軸７３にトルク伝達を行う第二の伝達機構７４と、伝達軸７３から差動伝達機構４０の入力軸４１にトルク伝達を行う第三の伝達機構７５とを備えている。
【００２５】
第一の伝達機構７２は、上軸２２に装備された主動スプロケット７２１と、下軸７１に装備された従動スプロケット７２２と、縦胴部１０１ｃ内においてスプロケット７２１，７２２に掛け渡されたタイミングベルト７２３とを備えている。これにより、下軸７１を上軸２２に同期回転させることを可能としている。
第二の伝達機構７４は、下軸７１の一端部に装備されたかさば歯車７４１と、伝達軸７３の上端部に装備されたかさば歯車７４２とを備えている。これにより、互いに直交する下軸７１と伝達軸７３を同期回転させることを可能としている。
第三の伝達機構７５は、伝達軸７３の下端部に装備された主動スプロケット７５１と、差動伝達機構４０の入力軸４１に装備された従動スプロケット７５２と、ミシンベッド部１０１ｂ内においてスプロケット７５１，７５２に掛け渡されたタイミングベルト７５３と、タイミングベルト７５３にテンションを付与するテンションプーリ７５４（図７参照）とを備えている。これにより、伝達軸７３と差動伝達機構４０の入力軸４１が同期回転する。従って、これらの構成により、動力伝達機構７０は、上軸２１（針棒１２の上下動周期）と釜１３の回転との同期を図りつつ、ミシンモータ２１から差動伝達機構４０までトルク伝達を行うことを可能としている。
【００２６】
（布移動機構）
図１に示すように、布移動機構８０は、ミシンベッド部１０１ｂの上面において被縫製物を保持する保持枠８１と、保持枠８１を昇降可能に支持する支持アーム８２と、支持アーム８２を介して保持枠８１をＸ軸方向に移動させるＸ軸モータ８３（図１１参照）と、支持アーム８２を介して保持枠８１をＹ軸方向に移動させるＹ軸モータ８４（図１１参照）とを備えている。
布移動機構８０は、かかる構成により、保持枠８１を介して被縫製物をＸ−Ｙ平面の任意の位置に移動位置決めすることができ、一針ごとに任意の位置に針落ちを行うことができ、自在な縫い目の形成が可能となっている。
【００２７】
（釜及び差動伝達機構）
図３は釜１３及び差動伝達機構４０の斜視図、図４は針棒１２の中心線Ｃ及びＹ−Ｚ平面に沿った断面図、図５は正面図、図６は平面図、図７は底面図である。図２乃至図７に基づいて釜１３及び差動伝達機構４０について説明する。なお、これ以下の説明において、「針棒１２の中心線Ｃ」を単に「中心線Ｃ」というものとする。
【００２８】
釜１３は、いわゆる全回転の水平釜であり、針板１６の下方に配置されると共に釜１３の下部に支軸１４を備え、当該支軸１４は釜土台１５によりＺ軸回りに回転可能に支持されている。釜土台１５は、差動伝達機構４０の回動台４３の上部に固定装備され、回動台４３と共に中心線Ｃ回りに回動することができ、これにより、釜１３が中心線Ｃ回りに回動して旋回移動を行うことが可能となっている。
また、上記釜１３は、その剣先が縫い針１１の脇を通過することで上糸を捕捉するので、中心線Ｃと釜１３の支軸１４の中心線との間の距離を微調節する必要があり、釜土台１５は長穴１５ａと止めネジ１５ｂとによって回動台４３に取り付けられている。これにより、止めネジ１５ｂを緩めることで上記微調節を可能としている。
【００２９】
差動伝達機構４０は、針棒１２の下方であってミシンベッド部１０１ｂの一端部に取り付けられてミシンフレーム１０１と一体をなす支持フレーム１０２に支持されている。
そして、差動伝達機構４０は、動力伝達機構７０から伝わるミシンモータ２１からの回転力を釜１３に伝達して支軸１４回りに回転させる機能と、針棒１２の中心線Ｃ回りに釜１３の位置を回動させる機能と、当該釜位置の回動による支軸１４回りの位相の変動を補正する機能とを有するものである。
【００３０】
即ち、差動伝達機構４０は、動力伝達機構７０を介してミシンモータ２１から回転力が入力される入力軸４１と、入力軸４１から伝達される回転力を釜１３側に出力する出力軸４２と、入力軸４１及び出力軸４２を支持する支持枠４４１を有すると共にこれらの軸間で回転力を伝達する軸間伝達部４４と、出力軸４２から釜１３の支軸１４に回転力を伝達する釜伝達部４５と、釜土台１５を保持すると共に支持フレーム１０２により中心線Ｃ回りに回動可能に支持された回動台４３と、支持枠４４１と回動台４３とに回動動作を付与する回動付与機構４６とを備えている。
【００３１】
上記回動台４３は、支持フレーム１０２の上面部において中心線Ｃと同心且つ回動可能に支持されている円形の天板部４３１と、支持フレーム１０２の下部において中心線Ｃを同心且つ回動可能に支持されている円筒部４３２と、これらを一体的に連結する支柱部４３３とを備えている。
天板部４３１は、その中心が円形に開口されており、当該開口部４３１ａには出力軸４２の上端部が上方に突出するように遊挿されている。
【００３２】
釜伝達部４５は、上記天板部４３１の開口部４３１ａから突出した出力軸４２の上端部に固定装備された主動スプロケット４５１と、当該主動スプロケット４５１に隣接すると共に釜１３の支軸１４の下端部に固定装備された従動スプロケット４５２と、天板部４３１の上面において主動スプロケット４５１を挟んで従動スプロケット４５２の逆側となる位置でＺ軸回りに軸支されたアイドラースプロケット４５３と、天板部４３１の上面においてＺ軸回りに軸支されたテンションプーリ４５４と、これらスプロケット及びテンションプーリ４５４に掛け渡された両歯タイミングベルト４５５とを備えている。
両歯タイミングベルト４５５は、図６に示すように、従動スプロケット４５２と主動スプロケット４５１とアイドラースプロケット４５３との間を蛇行するように掛け渡される。両歯タイミングベルト４５５の内面の歯が、従動スプロケット４５２及びアイドラースプロケット４５３の外周面に噛合し、その内面の歯が主動スプロケット４５１の外周面と噛合する。また、テンションプーリ４５４は、両歯タイミングベルト４５５の内側にあって当該ベルト４５５にテンションを与えている。
かかる構成により、主動スプロケット４５１が出力軸４２と共に回転すると、両歯タイミングベルト４５５を介して、従動スプロケット４５２が主動スプロケット４５１とは逆方向に回転する。
【００３３】
軸間伝達部４４において支持枠４４１が回動台４３の内側において当該回動台４３により中心線Ｃ回りに回動可能に支持されると共に、当該支持枠４４１が入力軸４１及び出力軸４２を中心線Ｃ回りに回転可能に支持している。
そして、軸間伝達部４４は、入力軸４１の対向端部に固定装備された第一のかさば歯車４４２と、出力軸４２の対向端部に固定装備された第二のかさば歯車４４３と、互いに対向する第一と第二のかさば歯車４４２，４４３の双方に噛合する伝達かさば歯車４４４を軸支する伝達体４４５とを備えている。
【００３４】
支持枠４４１は、その上下に円筒部を有し、下側の円筒部４４１ａは回動台４３の円筒部４３２に挿入され、また、上側の円筒部４４１ｂは前述した回動台４３の天板部４３１の開口部４３１ａに挿入されている。そして、これにより、支持枠４４１は、回動台４３とは独立して中心線Ｃ回りに回動することを可能としている。
また、支持枠４４１の下側の円筒部４４１ａの内側には同心で入力軸４１が軸受けを介して軸支されており、上側の円筒部４４１ｂの内側には同心で出力軸４２が軸受けを介して軸支されている。
【００３５】
さらに、支持枠４４１の下側円筒部４４１ａと上側円筒部４４１ｂとの間は、略四角形の枠状構造となっており、当該枠状部により、入力軸４１と出力軸４２の対向端部の間に通って中心線Ｃに直交する軸状の伝達体４４５が回転可能に支持されている。
そして、伝達体４４５に装備された伝達かさば歯車４４４が第一と第二のかさば歯車４４２，４４３の双方に噛合する。
かかる構造により、軸間伝達部４４はいわゆる差動歯車機構を構成している。
【００３６】
回動付与機構４６は、支持枠４４１の下側円筒部４４１ａの下端部に固定装備され、当該支持枠４４１への回動力が入力される第一の従動部材としての第一の従動スプロケット４６１と、回動台４３の円筒部４３２の下端部に固定装備され、当該回動台４３への回動力が入力される第二の従動部材としての第二の従動スプロケット４６２と、支持枠４４１及び回動台４３の回動駆動源となる回動モータ４６３と、回動モータ４６３から第一の従動スプロケット４６１に回動力を入力する第一の主動部材としての第一の主動スプロケット４６４と、回動モータ４６３から第二の従動スプロケット４６２に回動力を入力する第二の主動部材としての第二の主動スプロケット４６５と、第一の主動スプロケット４６４と第一の従動スプロケット４６１との間に掛け渡されたタイミングベルト４６６と、第二の主動スプロケット４６５と第二の従動スプロケット４６２との間に掛け渡されたタイミングベルト４６７と、タイミングベルト４６７にテンションを付与するテンションプーリ４６８（図７参照）とを備えている。
【００３７】
そして、第一の従動スプロケット４６１と第二の従動スプロケット４６２とは、その有効径の大きさが同一に設定されており、第一の主動スプロケット４６４と第二の主動スプロケット４６５とは、その有効径の大きさが１：２に設定されている。即ち、回動モータ４６３の駆動により、支持枠４４１に付与される回動角度は回動台４３の半分になる。
さらに、第一の主動スプロケット４６４と第二の主動スプロケット４６５とはいずれも回動モータ４６３の出力軸に固定装備されているため、これらのスプロケット４６４，４６５は常に連動して同時に回転を行うようになっている。
【００３８】
差動伝達機構４０は、上記の構成により、釜１３の中心線Ｃ回りの回動動作を行わずに、単に釜１３を回転させる場合には、回動モータ４６３が制止状態を維持し、動力伝達機構７０を通じてミシンモータ２１から入力軸４１に回転力を入力する。これにより、入力軸４１から第一のかさば歯車４４２，伝達体を構成する伝達かさば歯車４４４，第二のかさば歯車４４３を通じて、出力軸４２に入力軸４１と同じ回転速度で逆方向の回転が伝達される。すなわち、伝達体を構成する伝達かさば歯車４４４は、入力軸４１と出力軸４２の間に配置され回転力を反転して伝達する。また、後述する伝達体の本体４４５は、支持枠４４１に回動可能に支持されている。なお、伝達かさば歯車４４４と伝達体の本体４４５は一体的に形成されても良いし、別部品を結合してもよい。
さらに、出力軸４２から釜伝達部４５の主動スプロケット４５１，両歯タイミングベルト４５５，従動スプロケット４５２を通じて支軸１４及び釜１３に出力軸４２と同じ回転速度で逆方向の回転が伝達される。これにより、差動伝達機構４０は、動力伝達機構７０から伝わるミシンモータ２１からの回転力を釜１３に伝達して支軸１４回りに回転させる機能を実現している。
【００３９】
また、差動伝達機構４０は、ヒッチステッチの発生を回避するために、釜１３を中心線Ｃ回りに回動させる際には、回動モータ４６３を駆動して、第二の主動スプロケット４６５，タイミングベルト４６７，第二の従動スプロケット４６２を介して回動台４３を回動させて、天板部４３１の上の釜１３を、中心線Ｃ回りに周回移動させる。これにより、差動伝達機構４０は、針棒１２の中心線Ｃ回りに釜１３の位置を回動させる機能を実現している。
【００４０】
また、縫製中、即ち、釜１３の回転中に釜１３を中心線Ｃ回りに回動させると、釜１３に回転を伝えている入力軸４１及び出力軸４２の周囲で釜１３が周回移動することから、釜１３の支軸１４回りの回転における位相に変動が生じてしまう。
即ち、図８の例に示すように、中心線Ｃ回りの回動による釜１３の向きの変動と、回動により主動スプロケット４５１−従動スプロケット４５２間で回転が生じることによる変動とにより、釜１３には、中心線Ｃに対する回動角度の変化量に対して支軸１４を中心として回動角度分の位相変化が発生することとなる。
図８の例では、説明の簡易化のために主動スプロケット４５１を固定し、釜１３が反時計方向に180°回動した場合を例示する。図８（Ｂ）のように、釜１３の反時計方向の180°の回動に対して、釜１３は、（回動角度180°）＋（タイミングベルト４５５による従動スプロケット４５２の回転角度180°）＝360°の反時計方向の回転を生じることとなる。このとき、釜１３の位相は、針位置から見た場合の位相であり、針位置から見た釜１３の位相の変動は、反時計方向に、360°−180°＝180°となる。
そして、その結果、釜１３の剣先は、予め設定された適正なタイミング（上軸角度）で縫い針１１から上糸を捕捉することができなくなるという問題を生じてしまう。
【００４１】
そこで、差動伝達機構４０では、釜１３を中心線Ｃ回りに回動させるために回動モータ４６３を駆動すると、第二の主動スプロケット４６５と共にモータの出力軸に設けられた第一の主動スプロケット４６４が回転し、タイミングベルト４６６，第一の従動スプロケット４６１を介して支持枠４４１も回動台４３と同じ方向に回動する。なお、第一の主動スプロケット４６４は有効径が第二の主動スプロケット４６５の二分の一なので、支持枠４４１は回動台４３と同じ方向に半分の角度で回動を行う。
支持枠４４１が上記角度で回動を行うと、支持枠４４１に支持されている伝達体４４５（伝達体の本体とも称する。）は上記回動角度で移動すると共にその伝達かさば歯車４４４が第一のかさば歯車４４２に噛合しているため、伝達体４４５自体が回転する。このため、伝達体４４５の上記回動角度での移動とそれ自体の回転により、第二のかさば歯車４４３及び出力軸４２は支持枠４４１の回動角度の二倍の角度で同方向に回転を生じることとなる。
図９にこの例を示す。図９では、説明の簡易化のために、第一と第二のかさば歯車４４２，４４３及び伝達かさば歯車４４４が全て同じ比率で回転するものとする。第一のかさば歯車４４２を固定し、支持枠４４１が上方から見て反時計方向に90°回動した場合を例示する。図９（Ｂ）のように、支持枠４４１及び伝達かさば歯車４４４の反時計方向の90°の回動に対して、第二のかさば歯車４４３は、（回動角度90°）＋（伝達かさば歯車４４４による回転角度90°）＝180°の反時計方向の回転を生じることとなる。
【００４２】
このように、回動台４３が所定角度回動を行うと、支持枠４４１は同じ方向にその半分の角度で回動を行う。例えば、図１０に示すように、回動台４３が180°反時計方向に回動し、支持枠４４１が90°反時計方向に回動を行うと、出力軸４２及び主動スプロケット４５１は反時計方向に180°回転し、これにより、従動スプロケット４５２及び釜１３の回転角度は360°から180°減じられて、反時計方向に180°回転する。
つまり、図１０の釜１３に付した▲のマーキングを剣先位置とした場合、図１０（Ａ）では剣先が中心線Ｃ側に位置しており、釜１３を中心線Ｃ回りに180°回動させた後の図１０（Ｂ）の状態でも、剣先が中心線Ｃ側に位置する状態が維持される。従って、釜１３の中心線Ｃ回りの回動時にも、釜１３は縫い針１１に対して同じ位相でその動作を実行することとなる。
【００４３】
これにより、差動伝達機構４０は、釜位置の回動による支軸１４回りの位相の変動を補正する機能を実現している。
なお、実際の差動伝達機構４０は、第一のかさば歯車４４２と第二のかさば歯車４４３とは同じ大きさで同じ歯数のものを使用するが、伝達かさば歯車４４４については、より小型且つ歯数の少ないものを使用することで、差動伝達機構４０の小型化を図っているが、第一と第二のかさば歯車４４２，４４３の間での伝達量に影響は生じない。
また、図１０の例では、回動台４３を反時計方向に180°回動させる場合を例示したが、いずれの方向にいずれの角度で回動させた場合でも、釜１３の位相は適正に補正される。また、入力軸４１が回転駆動している場合でも同様である。
【００４４】
（ミシンの制御系：制御装置）
図１１はミシン１００の制御系を示したブロック図である。ミシン１００は、上述した各部、各部材の動作を制御するための動作制御手段としての制御装置９０を備えている。そして、制御装置９０は、縫製における動作制御を行うためのプログラムが格納されたＲＯＭ９２と、演算処理の作業領域地となるＲＡＭ９３と、縫製データを記憶する記憶手段としての不揮発性のデータメモリ９４と、ＲＯＭ９２内のプログラムを実行するＣＰＵ９１とを備えている。
【００４５】
また、ＣＰＵ９１は、ミシンモータ駆動回路２２ａ、Ｘ軸モータ駆動回路８３ａ、Ｙ軸モータ駆動回路８４ａ、回動モータ駆動回路４３６ａ、針回動モータ駆動回路３２ａを介して、ミシンモータ２１、Ｘ軸モータ８３、Ｙ軸モータ８４、回動モータ４３６、針回動モータ３２のそれぞれに接続され、各モータ２１，８３，８４，４６３，３２の駆動を制御する。
また、ミシンモータ２１は、図示しないエンコーダを備えており、その検出角度がＣＰＵ９１に出力される。また、上記各モータ８３，８４，４６３，３２はステッピングモータであり、これらの図示しない原点検索手段がＣＰＵ９１に接続され、その出力からＣＰＵ９１は各モータの原点位置を認識することができる。
【００４６】
データメモリ９４に格納されている縫製データには、所定の縫製パターンを縫製するための一針ごとのＸ軸モータ８３及びＹ軸モータ８４の動作量が順番に記憶されており、ＣＰＵ９１は、縫製の際には、一針ごとにＸ軸モータ８３及びＹ軸モータ８４の動作量を読み込むと共に当該各動作量に応じてＸ軸モータ８３及びＹ軸モータ８４を駆動する動作制御を行う。
【００４７】
また、ＣＰＵ９１は、上記縫製データに基づく縫製制御の実行に伴い、ヒッチステッチ回避制御を実行する。図１２は、Ｘ−Ｙ平面上において、針棒の中心線Ｃの位置から釜１３の回転中心線の位置に向かう基準線の方向を基準（0°）とした場合に、ヒッチステッチが発生する縫い方向を斜線のエリアＨで示した説明図である。即ち、図示のように、針棒中心線Ｃの位置から釜１３に向かう方向に対してθ１からθ２の角度範囲内に向かって運針を行うと、ヒッチステッチが発生する。かかるヒッチステッチの発生する方向は、釜の種類やその他の諸条件により変動するので、ミシンごとに試し縫い等を行って得られた角度θ１、θ２の数値を特定しても良い。これらθ１、θ２の値は予めデータメモリ９４内に登録される。
そして、ＣＰＵ９１は、縫製時に縫製データの一針ごとのＸ軸モータ８３及びＹ軸モータ８４の動作量を読み込むと、当該各動作量から次の運針の縫い方向を算出し、現在の釜１３の位置を基準に算出した縫い方向がθ１からθ２の角度範囲内か否かを判定する。そして、範囲内の時には、針落ちが行われる前に、θ１からθ２の角度範囲から外れる角度まで針回動モータ３２及び回動モータ４６３を駆動し、針棒１２及び釜１３を中心線Ｃ回りに回動させる。また、縫い方向がθ１からθ２の角度範囲外の場合には、現在の針棒１２及び釜１３の回動位置を維持する。
上記ヒッチステッチ回避制御を縫製データの全針について実施することにより、縫製パターン全体においてヒッチステッチの発生を回避することが可能である。
【００４８】
図１３は上記ヒッチステッチ回避制御のフローチャートである。これに基づいてヒッチステッチ回避制御を具体的に説明する。
まず、縫製時において、ＣＰＵ９１は、縫製データからＸ軸方向及びＹ軸方向の移動量の読み込みと現在の釜１３の中心線Ｃを中心とする角度の記憶の読み込みを行う（ステップＳ１）。
そして、中心線Ｃの位置と釜１３の中心位置とを結ぶ直線に対する縫い方向の角度θ０を算出する（ステップＳ３）。
さらに、ＣＰＵ９１は、算出した縫い方向の角度θ０がθ１からθ２の角度範囲内か否かを判定する（ステップＳ５）。
【００４９】
そして、角度範囲外の場合にはそのまま処理を終了して針落ちを行い、角度範囲内の時には、正逆いずれの方向に釜１３を回動させるべきかを判定する（ステップＳ７）。
即ち、θ１−θ０の絶対値がθ２−θ０の絶対値よりも小さいか否かを判定し、θ１−θ０の絶対値が小さい場合には、当該値にマージンとなる角度αを加算した角度で釜１３及び針棒１２の正方向の回動を行う（ステップＳ９）。
また、θ２−θ０の絶対値が小さい場合には、当該値にマージンとなる角度αを加算した角度で釜１３及び針棒１２の逆方向の回動を行う（ステップＳ１１）。
なお、マージンとなる角度αは任意に設定可能とすることが望ましく、その設定値はデータメモリ９４内に記憶される。
さらに、ＣＰＵ９１は、次回のヒッチステッチ角度領域判定のために、回動を行った後の釜１３の中心線回りの角度を記憶する。
そして、ヒッチステッチ回避制御を終了する。なお、かかる制御は、毎針の針落ちの前に実施される。
なお、上記制御にあっては、回動モータ４６３の原点検索を行った後、制御動作量を逐次記憶することにより中心線Ｃ回りの釜１３の角度を常に把握することが可能であるが、回動台４３或いは針棒回動台３１に角度センサを設け、その検出により釜１３の角度を取得しても良い。
【００５０】
（第一の実施形態の作用効果）
以上の構成により、ミシン１００は、中心線Ｃ回りに釜１３及び針棒１２を回動させることにより、ヒッチステッチの発生を効果的に回避することができ、縫い全体に渡ってパーフェクトステッチを実現することで縫い品質を飛躍的に向上することが可能となる。
また、差動伝達機構４０により、釜１３を中心線Ｃ回りに回動させても縫い針１１に対する釜１３の位相が一定に維持されるので、安定した縫製を行うことが可能となる。
【００５１】
また、差動伝達機構４０の回動付与機構４６の第一の主動スプロケット４６４と第二のスプロケット４６５とが同一軸上に連結されているので、これらが常に連動回転を行うようになっている。このため、例えば、ミシン１００全体の電源をオフにする等により各モータの軸保持力が生じない状態において、釜１３の回動台４３に外力が加わるなどにより回動を生じた場合に、第二の従動スプロケット４６２、タイミングベルト４６７、第二の主動スプロケット４６５、第一の主動スプロケット４６４、タイミングベルト４６６、第一の従動スプロケット４６２を通じて、支持枠４４１が回動台４３の二分の一の角度で連動回動を行うこととなる。その結果、釜伝達部４５を介して回動台４３と出力軸４２とが同じ角度で回動を行うと、入力軸４１側には回動が生じないこととなり、当該入力軸４１から動力伝達機構７０及び上軸２１を介して針上下動機構２０に連動が生じない。従って、回動台４３を不慮に回動させても、針棒に上下動が生じる事態を効果的に防止することが可能となる。
【００５２】
なお、上記針棒回動機構３０と差動伝達機構４０の駆動源は共通化を図っても良い。例えば、回動モータ４６３の動力を、ミシンフレーム１０１内に配設した軸、歯車機構、ベルト機構又はこれらの組み合わせからなる周知の動力伝達機構で針棒回動台３１に伝達し、回動させる構成としても良い。また、逆に、針回動モータ３２の動力で差動伝達機構４０側に周知の動力伝達機構で伝達する構成としても良い。なお、その場合でも、第一の主動スプロケット４６４と第二の主動スプロケット４６５とは動力伝達経路の途中で同一軸上で連結して設けることが望ましい。
【００５３】
また、ミシン１００は、各部において動力伝達にベルト機構を使用しているので、歯車機構に比べて静音化を図ることが可能となる。
【００５４】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施の形態を図１４〜図２２に基づいて説明する。
かかる第２の実施形態であるミシン１００Ａは、前述したミシン１００と比べて、釜１３Ａが垂直釜であって半回転釜である点と、差動伝達機構４０Ａが差動歯車機構ではなく差動ベルト機構を用いている点が主に異なっており、それら以外の同一機能の構成については同一の符号を付して重複する説明は省略するものとする。また、以下のミシン１００Ａの説明において言及しない構成については、ミシン１００と同一の構成を具備しているものとする。
【００５５】
（釜及び差動伝達機構）
図１４は釜１３Ａ及び差動伝達機構４０Ａの斜視図、図１５は針棒１２の中心線Ｃ及びＹ−Ｚ平面に沿った断面図、図１６は釜１３Ａ及び差動伝達機構４０Ａの一部の図示を省略した斜視図、図１７は底面図、図１８は図１５のＷ−Ｗ線に沿った断面図、図１９は軸間伝達部の原理説明図、図２０は釜伝達部の斜視図、図２１は釜伝達部の他の方向からの斜視図である。図１４乃至図２１に基づいて釜１３Ａ及び差動伝達機構４０Ａについて説明する。
【００５６】
図２０，２１に示すように、釜１３Ａは、いわゆる垂直半回転釜であり、釜１３Ａの内部に有する往復回動を行うドライバには中心線Ｃに直交する方向に沿って設けられた支軸１４Ａが連結され、当該支軸１４Ａは釜土台１５Ａにより回動可能に軸支されている。
また、釜土台１５Ａは、差動伝達機構４０Ａの回動台４３の上面に固定装備され、釜土台１５Ａと釜１３Ａとは回動台４３と共に中心線Ｃ回りに回動を行うことを可能としている。
【００５７】
差動伝達機構４０Ａは、支持フレーム１０２に支持されており、差動伝達機構４０Ａと同様に、釜１３Ａを回転させる機能と、中心線Ｃ回りに釜１３Ａの位置を回動させる機能と、当該釜位置の回動による支軸１４回りの位相の変動を補正する機能とを有するものである。
即ち、差動伝達機構４０Ａは、動力伝達機構７０を介してミシンモータ２１から回転力が入力されると共に、中心線Ｃとその軸心が一致するように配置された入力軸４１と、入力軸４１から伝達される回転力を釜１３Ａ側に出力すると共に、中心線Ｃとその軸心が一致するように配置された出力軸４２と、入力軸４１及び出力軸４２を回動可能に支持する支持枠４４１を有すると共にこれらの軸間で回転力を伝達する軸間伝達部４４Ａと、出力軸４２から釜１３Ａの支軸１４Ａに回転力を伝達する釜伝達部４５Ａと、釜土台１５Ａを保持すると共に支持フレーム１０２により中心線Ｃ回りに回動可能に支持された回動台４３と、支持枠４４１と回動台４３とに回動動作を付与する回動付与機構４６とを備えている。
【００５８】
釜伝達部４５Ａは、図２０，２１に示すように、天板部４３１の開口部４３１ａから突出した出力軸４２の上端部に固定装備された主動かさば歯車４５１Ａと、当該主動かさば歯車４５１Ａに噛合すると共に中心線Ｃに直交する中心線回りに回転可能な従動かさば歯車４５２Ａと、従動かさば歯車４５２Ａが固定装備された第一のクランク軸４５３Ａと、クランク軸４５３Ａの回転中心から偏心位置に一端部が連結されたクランクロッド４５４Ａと、クランクロッド４５４Ａの他端部に連結されて往復回動を行う第二のクランク軸４５５Ａと、第二のクランク軸４５５Ａに固定装備された大歯車４５６Ａと、釜１３Ａの支軸１４Ａに固定装備されて大歯車４５６Ａに噛合する小歯車４５７Ａと備えている。
また、釜１３Ａの支軸１４Ａ、第一のクランク軸４５３Ａ及び第二のクランク軸４５５Ａは、いずれも回転中心線が平行になるように釜土台１５Ａに支持されている。
かかる構成により、出力軸４２の中心線Ｃ回りの一回転分の回転動作が、中心線Ｃに直交する方向を中心とする一回の往復回動動作に変換されて釜１３Ａのドライバに付与される。
なお、図２０における符号４３２ｂは、回動台４３（回動モータ４６３）の原点センサである。
【００５９】
軸間伝達部４４Ａは、支持枠４４１と、入力軸４１の対向端部に固定装備された主動スプロケット４４２Ａと、出力軸４２の対向端部に固定装備された従動スプロケット４４３Ａと、タイミングベルト４４２ａを介して主動スプロケット４４２Ａと連動回転を行う第一の伝達スプロケット４４４Ａと、従動スプロケット４４３Ａを挟むように隣接配置された第二の伝達スプロケット４４５Ａ及びアイドラースプロケット４４６Ａと、第二の伝達スプロケット４４５Ａ及びアイドラースプロケット４４６Ａがベルト内面に接し、従動スプロケット４４３Ａがベルト外面に接するように掛け渡された両歯タイミングベルト４４３ａと、両歯タイミングベルト４４３ａにテンションを付与するテンションプーリ４４３ｂと、タイミングベルト４４２ａにテンションを付与するテンションプーリ４４２ｂと、支持枠４４１によりＺ軸回りに回転可能に支持され、第一と第二の伝達スプロケット４４４Ａ及び４４５Ａが同時回転を行うように連結支持する軸状の伝達体４４７Ａとを備えている。
【００６０】
上記各スプロケット４４２Ａ，４４３Ａ，４４４Ａ，４４５Ａ，４４６Ａは全て有効径が等しく設定されており、またこれらは全て中心線Ｃ又は中心線Ｃと平行な軸回りに回転可能に支持されている。
そして、第一の伝達スプロケット４４４Ａと第二の伝達スプロケット４４５Ａとは、伝達体４４７Ａの下端部と上端部とに固定装備され、当該伝達体４４７Ａを軸として同時回転を行う。
また、第二の伝達スプロケット４４５Ａとアイドラースプロケット４４６Ａとが両歯タイミングベルト４４３ａの内面に接し、従動スプロケット４４３Ａは両歯タイミングベルト４４３ａの外面に接するように掛け渡されているため、第二の伝達スプロケット４４５Ａとアイドラースプロケット４４６Ａとは同じ方向に回転し、従動スプロケット４４３Ａはこれらと逆方向に回転を行う。
【００６１】
これらの構成により、支持体４４１を制止させた状態で入力軸４１を所定角度回転させると、各スプロケット４４２Ａ，４４４Ａ，４４５Ａ，４４３Ａ及び各タイミングベルト４４２ａ，４４３ａを介して、出力軸４２には、入力軸４１と同じ角度だけ逆方向に回転が伝達される。
また、例えば、入力軸４１及び主動スプロケット４４２Ａを制止させた状態で、支持体４４１を中心線Ｃ回りに回動させると、タイミングベルト４４２ａに引っ張られて第一の伝達スプロケット４４４Ａは支持体４４１の回動と逆方向に回動角度と同じ角度で伝達体４４７Ａを中心とする回転を行う。これにより、第二の伝達スプロケット４４５Ａも同じ方向に同じ角度だけ連動回転を行う。その結果、従動スプロケット４４３Ａは、支持体４１の回動に伴う回動と第二の伝達スプロケット４４５Ａから両歯タイミングベルト４４３ａを通じて伝達される回転とにより、支持体４４１の回動方向に支持体４１の二倍の角度で回転を行うこととなる。
従って、軸間伝達部４４Ａは、ベルト機構により軸間伝達部４４と全く同じ機能を実現している。
【００６２】
かかる構成により、差動伝達機構４０Ａは、ヒッチステッチ回避のために回動台４３を回動させると、支持枠４４１は回動台４３と同じ方向に半分の角度で回動を行うこととなる。その結果、出力軸４２は入力軸４１に対して、回動台４３と同じ方向に同じ角度だけ回転するため、釜１３Ａが中心線Ｃ回りに回動しても、釜１３Ａは支軸１４Ａ回りに位相の変動が生じなくなり、釜１３Ａによる上糸捕捉等の動作タイミングは適正な状態が保たれる。
【００６３】
なお、ミシン１００Ａは、ミシン１００と同じ制御装置９０を備え、同じようにヒッチステッチ回避制御を実行する。従って、縫製データに基づく縫製パターンの全体に渡ってパーフェクトステッチで縫いを行うことが可能である。
このように、ミシン１００Ａは、ミシン１００と同一の技術的効果を奏すると共に、差動伝達機構４０Ａの軸間伝達部４４Ａにおいて、タイミングベルト４４２ａ，４４３ａを用いたベルト機構を採用するため、差動歯車機構を採用するミシン１００よりも静音化を図ることが可能となる。
【００６４】
なお、ミシン１００Ａでは、釜１３Ａとして垂直半回転釜を採用しているが、釜伝達部４５Ａの従動かさば歯車４５２Ａから支軸１４Ａに全回転を伝達する構造とすれば、垂直全回転釜を搭載することも可能である。
また、このミシン１００Ａの軸間伝達部４４Ａをミシン１００に搭載しても良いし、ミシン１００の軸間伝達部４４をミシン１００Ａに搭載しても良い。
【００６５】
（軸間伝達部の他の例）
図２２は歯車機構とベルト機構とを組み合わせて用いた軸間伝達部４４Ｂの例を示す一部構成を省略した斜視図、図２３は軸間伝達部４４Ｂの原理説明図である。なお、この軸間伝達部４４Ｂにおいて前述した軸間伝達部４４Ａと同一の構成については同じ符号を付して重複する説明は省略するものとする。
即ち、この軸間伝達部４４Ｂは、入力軸４１の上端部に固定装備された主動スプロケット４４２Ａと、タイイングベルト４４２ａを介して、主動スプロケット４４２Ａと連結された第一の伝達スプロケット４４４Ａと、その下端部に第一の伝達スプロケット４４４Ａが固定装備されると共に支持枠４４１に回転可能に支持された軸状の伝達体４４７Ａと、伝達体４４７Ａの上端部に固定装備された伝達平歯車４４５Ｂと、出力軸４２の下端部に固定装備され、伝達平歯車４４５Ｂに噛合する従動平歯車４４３Ｂとを備えている。
【００６６】
上記構成により、軸間伝達部４４Ｂは、入力軸４１と出力軸４２との間で互いに逆回転の伝達を可能とする。
また、入力軸４１を静止させた状態での支持枠４４１の中心線Ｃ回りの回動により、第一の伝達スプロケット４４４Ａが回動方向と逆方向に回動角度と同じ角度で回転し、伝達平歯車４４５Ｂを通じて従動平歯車４４３Ｂ及び出力軸４２に、支持枠４４１の回動角度の二倍の回動を伝達することができる。従って、この軸間伝達部４４Ｂは、前述した軸間伝達部４４Ａと全く同一の機能を実現する。そして、この軸間伝達部４４Ｂは、構成の一部に平歯車４４３Ｂ、４４５Ｂを採用しているので、入力軸４１と出力軸４２との間での逆回転方向への伝達を容易に実現することができ、ベルト機構で逆回転を伝達する軸間伝達部４４Ａに比べて部品点数を低減し、構成の簡易化を図ることが可能である。
なお、この軸間伝達部４４Ｂは、入力軸４１側にベルト機構を設け、出力軸４２側に歯車機構を設ける構成としているが、入力軸４１側に歯車機構を設け、出力軸４２側にベルト機構を設ける構成としてもよい。
【００６７】
（その他）
なお、回動付与機構４６は、ベルトとスプロケットの構成により回動モータ４６３から回動台４３及び支持枠４４１に回動動作を付与しているが、回動付与機構４６から歯車機構により回動台４３及び支持枠４４１を回動させる構成としても良い。その場合、回動台４３と支持枠４４１には同方向の回動動作を付与し、回動台４３に対する回動角度を支持枠４４１に対する回動角度の二倍とすることを必須とする。また、同一軸により同時回転を行う二つの歯車を用いて回動台４３及び支持枠４４１に回動動作を付与することも必須とする。
【符号の説明】
【００６８】
１１ 縫い針
１２ 針棒
１３，１３Ａ 釜
１４，１４Ａ 支軸
１５，１５Ａ 釜土台
２１ ミシンモータ
３０ 針棒回動機構
４０，４０Ａ 差動伝達機構
４１ 入力軸
４２ 出力軸
４３ 回動台
４４，４４Ａ，４４Ｂ 軸間伝達部
４４１ 支持枠
４４２ 第一のかさば歯車
４４３ 第二のかさば歯車
４４４ 伝達かさば歯車
４４５，４４７Ａ 伝達体
４４２Ａ 主動スプロケット
４４２ａ タイミングベルト
４４２ｂ テンションプーリ
４４３Ａ 従動スプロケット
４４３ａ 両歯タイミングベルト
４４３ｂ テンションプーリ
４４４Ａ 第一の伝達スプロケット
４４５Ａ 第二の伝達スプロケット
４４６Ａ アイドラースプロケット
４４３Ｂ 従動平歯車
４４５Ｂ 伝達平歯車
４６ 回動付与機構
４６１ 第一の従動スプロケット（第一の従動部材）
４６２ 第二の従動スプロケット（第二の従動部材）
４６３ 回動モータ
４６４ 第一の主動スプロケット（第一の主動部材）
４６５ 第二の主動スプロケット（第二の主動部材）
８０ 布移動機構（移動機構）
８１ 保持枠
８３ Ｘ軸モータ
８４ Ｙ軸モータ
９０ 制御装置（縫い制御手段）
１００ ミシン
１０１ ミシンフレーム
１０２ 支持フレーム
Ｃ 中心線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パーフェクトステッチを実現するためのミシンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ミシンにより形成される縫い目には、上糸と下糸とが互いに均整が採れた状態で絡められて形成されたパーフェクトステッチ（図２４（ａ）参照）と、上糸のみが螺旋を描くように形成されたヒッチステッチ（図２４（ｂ）参照）とがある。パーフェクトステッチは、上糸の張力と下糸の張力とが互いにバランス良く生地に作用して良好な仕上がりとなり、縫い品質の高い縫製物を提供することができる。一方、ヒッチステッチは、上糸の張力が弱くなりやすく、下糸の張力のバランスが悪く、縫い目が緩くなる等の悪影響が出やすくなり、縫い品質の低下を招きやすい問題がある。
上記ヒッチステッチの発生原因の一つとして、縫い針と釜の相対的な位置関係と布送りによる進行方向との関係が挙げられる。
【０００３】
そこで、従来のミシンでは、縫い針と釜土台とを縫い針の中心線回りに回動させて布送り方向に対する縫い針に対する釜の配置を強制的に変更することでヒッチステッチの発生を防いでいた（例えば、特許文献１参照）。
図２５に示す従来のミシンは、ミシンフレーム上に縫い針１００１の中心線回りに回動可能に搭載された釜取付台１００２と、その軸心が釜取付台１００２の回動中心位置を通るように配置され、ミシンモータからのトルクを釜１００３の回転動力として釜に伝達する釜駆動軸１００４と、釜取付台１００２の回動による釜１００３の回転における位相変化を相殺するための釜位相調整機構１０１０と、釜取付台１００２及び縫い針１００１を回動させる駆動源としてのステッピングモータ１００５とを備えている。
そして、上記釜位相調整機構１０１０は、水平軸線上に配置された送り軸１０１１に設けられた平歯車１０１２と、送り軸下方の同一の水平軸線上に配置された左右下軸１０１３，１０１４と、左右下軸１０１３，１０１４間に設けられた差動歯車機構１０１６と、差動歯車機構１０１６を支持するブラケット１０１５と、送り軸１０１１に設けられた第１平歯車１０１２の回転をブラケット１０１５に伝達する第２平歯車１０１７とを備え、前述したステッピングモータ１００５は釜取付台１００２を回動させると共に第１、第２平歯車１０１２，１０１７を回動させる駆動源となっている。
これにより、ヒッチステッチを回避するために釜取付台１００２と縫い針１００１を回動させるためにステッピングモータ１００５を駆動すると、釜取付台１００２の回動に伴い、差動歯車機構のブラケット１０１５も回動し、左右下軸１０１３，１０１４間で所定の位相差を生じさせて、釜取付台１００２が回動しても縫い針１００１に対して釜１００３の剣先が上糸を捕捉するタイミングが狂わないように釜１００３の位相調整を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０３−１１１０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のミシンは、ステッピングモータ１００５を含むミシン全体の電源がオフされた状態の時には、上軸１００６、左右下軸１０１３，１０１４、釜取付台１００２などが全てフリー状態（外力を受けると容易に回転する状態）となり、釜取付台１００２が外力を受けて回動を生じると、差動歯車機構１００６のブラケット１０１５も回動を生じることとなり、その結果、ミシンモータから動力を得ている左右下軸１０１３，１０１４も回転し、上軸１００６にも回転が伝達されて、縫い針１００１も上下動を生じてしまうという問題があった。その結果、例えば、縫い針１００１が下降を生じた場合に、周囲のものと接触して、縫い針１００１や針棒そのもの、それらの動力伝達機構などが破損するという問題が生じるおそれがあった。
【０００６】
本発明は、布送り方向に関わらず、パーフェクトステッチを形成可能なミシンで、不慮の縫い針の上下動を防止することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、縫い針を保持して垂直な中心線に沿って上下動を行う針棒と、回動動作により上糸を下糸に絡める釜と、前記針棒の上下動と前記釜の回動動作の駆動源となるミシンモータと、前記針棒を前記中心線回りに回動させる針棒回動機構と、前記釜を回動可能に支持すると共にミシンフレームに対して前記針棒の中心線回りに回動可能に支持された回動台と、前記回動台の回動動作の駆動源となる回動モータと、前記ミシンモータから前記釜に動力を伝達する入力軸及び出力軸を備えると共にこれら軸間の位相差を変更調節可能とする差動伝達機構とを備えるミシンにおいて、前記差動伝達機構は、前記入力軸と出力軸とが前記針棒の中心線上に配置されると共に、前記入力軸及び出力軸の回りを回動可能とする支持枠と、前記支持枠に回動可能に支持されると共に前記入力軸と出力軸との間で回転力を反転して伝達する伝達体とを備え、前記支持枠に設けられ、当該支持枠への回動力が入力される第一の従動部材と、前記回動台に設けられ、当該回動台への回動力が入力される第二の従動部材と、前記回動モータから前記第一の従動部材に回動力を入力する第一の主動部材と、前記回動モータから前記第二の従動部材に回動力を入力する第二の主動部材とを有し、前記第一の主動部材から前記第一の従動部材への回転伝達量を前記第二の主動部材から前記第二の従動部材への回転伝達量の二分の一とし、前記第一の主動部材と前記第二の主動部材とが同時回転を行うように同一軸上に固定装備したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記回動モータは、前記針棒回動機構による前記針棒の回動動作の駆動源を兼ねることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記差動伝達機構は、差動歯車機構であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記差動伝達機構の伝達体は、前記入力軸と出力軸との間の回転力をベルト又はベルトと歯車の組み合わせを用いて伝達することを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記第一の主動部材から第一の従動部材と前記第二の主動部材から第二の従動部材の回転力の伝達をそれぞれベルトとプーリ又はスプロケットを用いて行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記第一の主動部材から第一の従動部材と前記第二の主動部材から第二の従動部材の回転力の伝達をそれぞれ歯車を用いて行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記針棒の中心線に垂直な平面上において任意の方向に被縫製物を移動可能な移動機構を備え、前記移動機構による被縫製物の移動を行う前に、当該被縫製物の移動方向が予め定められたヒッチステッチの発生する範囲に含まれる場合に当該範囲から外れるよう前記回動モータを駆動する縫い制御手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記発明は、ヒッチステッチが発生する場合に、回動台を回動モータにより回動させることで針棒の中心線回りに釜が回動を行い、布送り方向と縫い針−釜の相対的位置関係（縫い針に対していずれの方向から釜が上糸を捕捉するか）との関係が変更され、パーフェクトステッチが形成されるように調整することが可能となる。
【００１５】
そして、釜の周回移動を行うと、その位相が変動を生じて剣先による上糸の捕捉タイミングが変わってしまうので、差動伝達機構により位相の調整を行う。このとき、回動台が差動伝達機構の出力軸の回転方向と同じ方向に回動すると釜は回動角度分の位相の遅れを生じ、回動台が差動伝達機構の出力軸の回転方向の逆方向に回動すると釜は回動角度分の位相の進みを生じる。
一方、支持枠を出力軸の回転方向と同じ方向に回転させればその回転角度の二倍で位相が進み、逆方向に回転させるとその回転角度の二倍の位相が遅れる。従って、回動台の回動移動方向及び移動角度に応じて支持枠を所定の方向に回動させることで位相を調整することができる。
従って、第一の主動部材から第一の従動部材への回転伝達量が第二の主動部材から第二の従動部材への回転伝達量の二分の一とし、第一及び第二の従動部材が同方向に回動力が入力されることにより、釜を周回移動させつつ位相の変動を解消することが可能となる。
【００１６】
さらに、第一の主動部材と第二の主動部材とが同時回転を行うように同一軸上に固定装備しているので、ミシンモータ及び回動モータが通電されずにフリーとなっている場合に回動台に外力が付与されて回動した場合に、回動台に装備された第二の従動部材から第二の主動部材へ回転が伝わり、さらに、同一軸で連結された第一の主動部材が第二の主動部材と同じ角度で回転を行い、第一の主動部材から第一の従動部材へ回転が伝わり、結果的に支持枠が回動台の二分の一の角度で回動を行う。これにより、出力軸が回動台と同じ方向に同じ角度回転を行う一方で、入力軸は回転を行わない。
従って、回動台が回転しても入力軸の上流側に回転が伝わらず、針棒がつられて上下動することが抑止される。
【００１７】
また、任意の方向に被縫製物を移動可能な移動機構を備え、被縫製物の移動方向が予め定められたヒッチステッチの発生する範囲に含まれる場合に当該範囲から外れるよう回動モータを駆動する縫い制御を行う構成とした場合には、被縫製物に対するいずれの方向への運針の際にもヒッチステッチの発生を効果的に抑え、全体的にパーフェクトステッチで縫製を行うことができ、縫い品質を飛躍的に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第一の実施形態のミシンの斜視図である。
【図２】ミシンの機構構造を概略的に図示した構成図である。
【図３】釜及び差動伝達機構の斜視図である。
【図４】釜及び差動伝達機構の針棒の中心線及びＹ−Ｚ平面に沿った断面図である。
【図５】釜及び差動伝達機構の正面図である。
【図６】釜及び差動伝達機構の平面図である。
【図７】釜及び差動伝達機構の底面図である。
【図８】回動台の回動により釜伝達部が釜を回動させる状態説明図であり、図８（Ａ）は回動台の回動前の状態を示し、図８（Ｂ）は回動台の回動後の状態を示す。
【図９】支持枠の回動により軸間伝達部が出力軸を回動させる状態説明図であり、図９（Ａ）は支持枠の回動前の状態を示し、図９（Ｂ）は支持枠の回動後の状態を示す。
【図１０】回動台及び支持枠の回動により釜伝達部が釜を回動させる状態説明図であり、図１０（Ａ）は回動台及び支持枠の回動前の状態を示し、図１０（Ｂ）は回動台及び支持枠の回動後の状態を示す。
【図１１】ミシンの制御系を示すブロック図である。
【図１２】Ｘ−Ｙ平面上において、針棒の中心線から釜に向かう方向を基準とした場合にヒッチステッチが発生する縫い方向を示した説明図である。
【図１３】ヒッチステッチ回避制御のフローチャートである。
【図１４】第二の実施形態における釜及び差動伝達機構の斜視図である。
【図１５】釜及び差動伝達機構の針棒の中心線及びＹ−Ｚ平面に沿った断面図である。
【図１６】釜及び差動伝達機構の一部の図示を省略した斜視図である。
【図１７】釜及び差動伝達機構の底面図である。
【図１８】図１５のＷ−Ｗ線に沿った釜及び差動伝達機構の断面図である。
【図１９】軸間伝達部の原理説明図である。
【図２０】釜伝達部の斜視図である。
【図２１】釜伝達部の他の方向からの斜視図である。
【図２２】歯車機構とベルト機構とを組み合わせて用いた軸間伝達部の他の例を示す一部構成を省略した斜視図である。
【図２３】他の例における軸間伝達部の原理説明図である。
【図２４】縫い目の種類を示す説明図であり、図２４（ａ）はパーフェクトステッチを示し、図２４（ｂ）はヒッチステッチを示す。
【図２５】ヒッチステッチの改善を図った従来のミシンを示す概略構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施の形態を図１〜図１３に基づいて説明する。
本実施形態として以下に記載するミシン１００は、いわゆる電子サイクルミシンであり、縫製を行う被縫製物である布地を保持する布保持部としての保持枠を有し、その保持枠が縫い針に対し相対的に移動することにより、保持枠に保持される布地に所定の縫製データに基づく縫製パターンを形成する。
図１は本発明にかかるミシン１００の斜視図、図２はミシン１００の機構構造を概略的に図示した構成図である。
ここで、後述する縫い針１１が上下動を行う方向をＺ軸方向（上下方向）とし、これと直交する一の方向をＸ軸方向（左右方向）とし、Ｚ軸方向とＸ軸方向の両方に直交する方向をＹ軸方向（前後方向）と定義する。
【００２０】
上記ミシン１００は、縫い針１１をその下端部に保持してＺ軸方向に沿って上下動を行う針棒１２と、ミシンモータ２１を駆動源として縫い針を上下動させる針上下動機構２０と、針棒１２をＺ軸方向に沿ったその中心線回りに回動させる針棒回動機構３０と、縫い針１１に通された上糸に下糸を絡める釜１３と、ミシンモータ２１から釜１３に動力を伝達する入力軸４１及び出力軸４２を備えると共にこれら軸間の位相差を変更調節可能とする差動伝達機構４０と、ミシンモータ２１から差動伝達機構４０の入力軸４１にトルクを伝達する動力伝達機構７０と、布地を保持してＸ−Ｙ平面に沿って任意に移動位置決めを行う移動機構としての布移動機構８０と、上記各構成の動作制御を行う動作制御手段としての制御装置９０と、ミシン１００の各構成を支持するミシンフレーム１０１とを主に備えている。
【００２１】
（ミシンフレーム）
図１に示すように、ミシン１００は、外形がＸ軸方向から見て略コ字状を呈するミシンフレーム１０１を備えている。このミシンフレーム１０１は、ミシン１００の上部をなしＹ軸方向に延びるミシンアーム部１０１ａと、ミシン１００の下部をなしＹ軸方向に延びるミシンベッド部１０１ｂと、上下に位置するミシンアーム部１０１ａ及びミシンベッド部１０１ｂとを連結する縦胴部１０１ｃとを有している。
【００２２】
（針上下動機構）
図１及び図２に示すように、針上下動機構２０は、上記ミシンアーム部１０１ａ内においてＹ軸方向に沿った状態で回転可能に支持された上軸２２と、上軸２２の一端部から回転力を付与すミシンモータ２１と、上軸２２の他端部に設けられた針棒クランク２３と、針棒クランク２３の回転中心に対する偏心位置に一端部が連結されたクランクロッド２４と、クランクロッド２４から針棒１２に上下動を伝達する針棒抱き２５とを備えている。
上軸２２はミシンモータ２１の出力軸に直結されて回転駆動が行われ、上軸２２の回転は針棒クランク２３とクランクロッド２４とにより上下の往復動作に変換されて針棒抱き２５を介して針棒１２に伝達される。
なお、針棒１２は、後述する針棒回動機構３０により、その中心線回りに回動動作が付与されるようになっている。このため、クランクロッド２４の他端部においてＹ軸方向の軸線を中心に回動可能に設けられた角駒２６を針棒抱き２５に形成された凹部に嵌合し、凹部の内面が角駒２６を上下に挟むことでクランクロッド２４と針棒抱き２５との連結を図っている。これにより、針棒１２と共に針棒抱き２５が回動を行っても、凹部の内側で角駒２６が滑動して連結が外れず、針棒１２の回動を許容しつつクランクロッド２４からの上下動の付与を行うことが可能となっている。
【００２３】
（針棒回動機構）
図２に示すように、針棒回動機構３０は、ミシンアーム部１０１ａの面部側の端部の内部に装備され、針棒１２を上下動可能に支持する針棒回動台３１と、針棒１２の回動駆動源となる針回動モータ３２と、針回動モータ３２から針棒回動台３１に回動力を伝達する伝達手段とを備えている。
針棒回動台３１は、図示しない針棒メタル（金属製軸受け）により針棒１２をＺ軸方向に沿って滑動可能に支持すると共に、その上下の端部においてミシンフレーム１０１によりＺ軸回りに回動可能に支持されている。また、針棒回動台３１には、前述した針棒抱き２５からＹ軸方向に沿って延出された回り止めが挿入されるガイド溝３６がＺ軸方向に沿って形成されており、針棒１２の上下動を許容しつつも針棒１２が針棒回動台３１と共にＺ軸回りに回動を行うよう支持している。また、針棒１２の中心線と針棒回動台３１の回動中心線とは同一線上となるよう設計されている。
伝達手段は、針回動モータ３２の出力軸に装備された主動スプロケット３３と、針棒回動台３１の回動中心線と同心で針棒回動台３１の上端部に固定装備された従動スプロケット３４と、これらのスプロケット３３，３４に掛け渡されたタイミングベルト３５とを備えている。これにより、針回動モータ３２の駆動によって、針棒回動台３１及び針棒１２をその中心線回りに任意に角度調節することを可能としている。
【００２４】
（動力伝達機構）
図２に示すように、動力伝達機構７０は、ミシンベッド部１０１ｂ内においてＹ軸方向に沿った状態で回転可能に支持された下軸７１と、上軸２２から下軸７１にトルク伝達を行う第一の伝達機構７２と、ミシンベッド部１０１ｂ内においてＺ軸方向に沿った状態で回転可能に支持された伝達軸７３と、下軸７１から伝達軸７３にトルク伝達を行う第二の伝達機構７４と、伝達軸７３から差動伝達機構４０の入力軸４１にトルク伝達を行う第三の伝達機構７５とを備えている。
【００２５】
第一の伝達機構７２は、上軸２２に装備された主動スプロケット７２１と、下軸７１に装備された従動スプロケット７２２と、縦胴部１０１ｃ内においてスプロケット７２１，７２２に掛け渡されたタイミングベルト７２３とを備えている。これにより、下軸７１を上軸２２に同期回転させることを可能としている。
第二の伝達機構７４は、下軸７１の一端部に装備されたかさば歯車７４１と、伝達軸７３の上端部に装備されたかさば歯車７４２とを備えている。これにより、互いに直交する下軸７１と伝達軸７３を同期回転させることを可能としている。
第三の伝達機構７５は、伝達軸７３の下端部に装備された主動スプロケット７５１と、差動伝達機構４０の入力軸４１に装備された従動スプロケット７５２と、ミシンベッド部１０１ｂ内においてスプロケット７５１，７５２に掛け渡されたタイミングベルト７５３と、タイミングベルト７５３にテンションを付与するテンションプーリ７５４（図７参照）とを備えている。これにより、伝達軸７３と差動伝達機構４０の入力軸４１が同期回転する。従って、これらの構成により、動力伝達機構７０は、上軸２１（針棒１２の上下動周期）と釜１３の回転との同期を図りつつ、ミシンモータ２１から差動伝達機構４０までトルク伝達を行うことを可能としている。
【００２６】
（布移動機構）
図１に示すように、布移動機構８０は、ミシンベッド部１０１ｂの上面において被縫製物を保持する保持枠８１と、保持枠８１を昇降可能に支持する支持アーム８２と、支持アーム８２を介して保持枠８１をＸ軸方向に移動させるＸ軸モータ８３（図１１参照）と、支持アーム８２を介して保持枠８１をＹ軸方向に移動させるＹ軸モータ８４（図１１参照）とを備えている。
布移動機構８０は、かかる構成により、保持枠８１を介して被縫製物をＸ−Ｙ平面の任意の位置に移動位置決めすることができ、一針ごとに任意の位置に針落ちを行うことができ、自在な縫い目の形成が可能となっている。
【００２７】
（釜及び差動伝達機構）
図３は釜１３及び差動伝達機構４０の斜視図、図４は針棒１２の中心線Ｃ及びＹ−Ｚ平面に沿った断面図、図５は正面図、図６は平面図、図７は底面図である。図２乃至図７に基づいて釜１３及び差動伝達機構４０について説明する。なお、これ以下の説明において、「針棒１２の中心線Ｃ」を単に「中心線Ｃ」というものとする。
【００２８】
釜１３は、いわゆる全回転の水平釜であり、針板１６の下方に配置されると共に釜１３の下部に支軸１４を備え、当該支軸１４は釜土台１５によりＺ軸回りに回転可能に支持されている。釜土台１５は、差動伝達機構４０の回動台４３の上部に固定装備され、回動台４３と共に中心線Ｃ回りに回動することができ、これにより、釜１３が中心線Ｃ回りに回動して旋回移動を行うことが可能となっている。
また、上記釜１３は、その剣先が縫い針１１の脇を通過することで上糸を捕捉するので、中心線Ｃと釜１３の支軸１４の中心線との間の距離を微調節する必要があり、釜土台１５は長穴１５ａと止めネジ１５ｂとによって回動台４３に取り付けられている。これにより、止めネジ１５ｂを緩めることで上記微調節を可能としている。
【００２９】
差動伝達機構４０は、針棒１２の下方であってミシンベッド部１０１ｂの一端部に取り付けられてミシンフレーム１０１と一体をなす支持フレーム１０２に支持されている。
そして、差動伝達機構４０は、動力伝達機構７０から伝わるミシンモータ２１からの回転力を釜１３に伝達して支軸１４回りに回転させる機能と、針棒１２の中心線Ｃ回りに釜１３の位置を回動させる機能と、当該釜位置の回動による支軸１４回りの位相の変動を補正する機能とを有するものである。
【００３０】
即ち、差動伝達機構４０は、動力伝達機構７０を介してミシンモータ２１から回転力が入力される入力軸４１と、入力軸４１から伝達される回転力を釜１３側に出力する出力軸４２と、入力軸４１及び出力軸４２を支持する支持枠４４１を有すると共にこれらの軸間で回転力を伝達する軸間伝達部４４と、出力軸４２から釜１３の支軸１４に回転力を伝達する釜伝達部４５と、釜土台１５を保持すると共に支持フレーム１０２により中心線Ｃ回りに回動可能に支持された回動台４３と、支持枠４４１と回動台４３とに回動動作を付与する回動付与機構４６とを備えている。
【００３１】
上記回動台４３は、支持フレーム１０２の上面部において中心線Ｃと同心且つ回動可能に支持されている円形の天板部４３１と、支持フレーム１０２の下部において中心線Ｃを同心且つ回動可能に支持されている円筒部４３２と、これらを一体的に連結する支柱部４３３とを備えている。
天板部４３１は、その中心が円形に開口されており、当該開口部４３１ａには出力軸４２の上端部が上方に突出するように遊挿されている。
【００３２】
釜伝達部４５は、上記天板部４３１の開口部４３１ａから突出した出力軸４２の上端部に固定装備された主動スプロケット４５１と、当該主動スプロケット４５１に隣接すると共に釜１３の支軸１４の下端部に固定装備された従動スプロケット４５２と、天板部４３１の上面において主動スプロケット４５１を挟んで従動スプロケット４５２の逆側となる位置でＺ軸回りに軸支されたアイドラースプロケット４５３と、天板部４３１の上面においてＺ軸回りに軸支されたテンションプーリ４５４と、これらスプロケット及びテンションプーリ４５４に掛け渡された両歯タイミングベルト４５５とを備えている。
両歯タイミングベルト４５５は、図６に示すように、従動スプロケット４５２と主動スプロケット４５１とアイドラースプロケット４５３との間を蛇行するように掛け渡される。両歯タイミングベルト４５５の内面の歯が、従動スプロケット４５２及びアイドラースプロケット４５３の外周面に噛合し、その内面の歯が主動スプロケット４５１の外周面と噛合する。また、テンションプーリ４５４は、両歯タイミングベルト４５５の内側にあって当該ベルト４５５にテンションを与えている。
かかる構成により、主動スプロケット４５１が出力軸４２と共に回転すると、両歯タイミングベルト４５５を介して、従動スプロケット４５２が主動スプロケット４５１とは逆方向に回転する。
【００３３】
軸間伝達部４４において支持枠４４１が回動台４３の内側において当該回動台４３により中心線Ｃ回りに回動可能に支持されると共に、当該支持枠４４１が入力軸４１及び出力軸４２を中心線Ｃ回りに回転可能に支持している。
そして、軸間伝達部４４は、入力軸４１の対向端部に固定装備された第一のかさば歯車４４２と、出力軸４２の対向端部に固定装備された第二のかさば歯車４４３と、互いに対向する第一と第二のかさば歯車４４２，４４３の双方に噛合する伝達かさば歯車４４４を軸支する伝達体４４５とを備えている。
【００３４】
支持枠４４１は、その上下に円筒部を有し、下側の円筒部４４１ａは回動台４３の円筒部４３２に挿入され、また、上側の円筒部４４１ｂは前述した回動台４３の天板部４３１の開口部４３１ａに挿入されている。そして、これにより、支持枠４４１は、回動台４３とは独立して中心線Ｃ回りに回動することを可能としている。
また、支持枠４４１の下側の円筒部４４１ａの内側には同心で入力軸４１が軸受けを介して軸支されており、上側の円筒部４４１ｂの内側には同心で出力軸４２が軸受けを介して軸支されている。
【００３５】
さらに、支持枠４４１の下側円筒部４４１ａと上側円筒部４４１ｂとの間は、略四角形の枠状構造となっており、当該枠状部により、入力軸４１と出力軸４２の対向端部の間に通って中心線Ｃに直交する軸状の伝達体４４５が回転可能に支持されている。
そして、伝達体４４５に装備された伝達かさば歯車４４４が第一と第二のかさば歯車４４２，４４３の双方に噛合する。
かかる構造により、軸間伝達部４４はいわゆる差動歯車機構を構成している。
【００３６】
回動付与機構４６は、支持枠４４１の下側円筒部４４１ａの下端部に固定装備され、当該支持枠４４１への回動力が入力される第一の従動部材としての第一の従動スプロケット４６１と、回動台４３の円筒部４３２の下端部に固定装備され、当該回動台４３への回動力が入力される第二の従動部材としての第二の従動スプロケット４６２と、支持枠４４１及び回動台４３の回動駆動源となる回動モータ４６３と、回動モータ４６３から第一の従動スプロケット４６１に回動力を入力する第一の主動部材としての第一の主動スプロケット４６４と、回動モータ４６３から第二の従動スプロケット４６２に回動力を入力する第二の主動部材としての第二の主動スプロケット４６５と、第一の主動スプロケット４６４と第一の従動スプロケット４６１との間に掛け渡されたタイミングベルト４６６と、第二の主動スプロケット４６５と第二の従動スプロケット４６２との間に掛け渡されたタイミングベルト４６７と、タイミングベルト４６７にテンションを付与するテンションプーリ４６８（図７参照）とを備えている。
【００３７】
そして、第一の従動スプロケット４６１と第二の従動スプロケット４６２とは、その有効径の大きさが同一に設定されており、第一の主動スプロケット４６４と第二の主動スプロケット４６５とは、その有効径の大きさが１：２に設定されている。即ち、回動モータ４６３の駆動により、支持枠４４１に付与される回動角度は回動台４３の半分になる。
さらに、第一の主動スプロケット４６４と第二の主動スプロケット４６５とはいずれも回動モータ４６３の出力軸に固定装備されているため、これらのスプロケット４６４，４６５は常に連動して同時に回転を行うようになっている。
【００３８】
差動伝達機構４０は、上記の構成により、釜１３の中心線Ｃ回りの回動動作を行わずに、単に釜１３を回転させる場合には、回動モータ４６３が制止状態を維持し、動力伝達機構７０を通じてミシンモータ２１から入力軸４１に回転力を入力する。これにより、入力軸４１から第一のかさば歯車４４２，伝達体を構成する伝達かさば歯車４４４，第二のかさば歯車４４３を通じて、出力軸４２に入力軸４１と同じ回転速度で逆方向の回転が伝達される。すなわち、伝達体を構成する伝達かさば歯車４４４は、入力軸４１と出力軸４２の間に配置され回転力を反転して伝達する。また、後述する伝達体の本体４４５は、支持枠４４１に回動可能に支持されている。なお、伝達かさば歯車４４４と伝達体の本体４４５は一体的に形成されても良いし、別部品を結合してもよい。
さらに、出力軸４２から釜伝達部４５の主動スプロケット４５１，両歯タイミングベルト４５５，従動スプロケット４５２を通じて支軸１４及び釜１３に出力軸４２と同じ回転速度で逆方向の回転が伝達される。これにより、差動伝達機構４０は、動力伝達機構７０から伝わるミシンモータ２１からの回転力を釜１３に伝達して支軸１４回りに回転させる機能を実現している。
【００３９】
また、差動伝達機構４０は、ヒッチステッチの発生を回避するために、釜１３を中心線Ｃ回りに回動させる際には、回動モータ４６３を駆動して、第二の主動スプロケット４６５，タイミングベルト４６７，第二の従動スプロケット４６２を介して回動台４３を回動させて、天板部４３１の上の釜１３を、中心線Ｃ回りに周回移動させる。これにより、差動伝達機構４０は、針棒１２の中心線Ｃ回りに釜１３の位置を回動させる機能を実現している。
【００４０】
また、縫製中、即ち、釜１３の回転中に釜１３を中心線Ｃ回りに回動させると、釜１３に回転を伝えている入力軸４１及び出力軸４２の周囲で釜１３が周回移動することから、釜１３の支軸１４回りの回転における位相に変動が生じてしまう。
即ち、図８の例に示すように、中心線Ｃ回りの回動による釜１３の向きの変動と、回動により主動スプロケット４５１−従動スプロケット４５２間で回転が生じることによる変動とにより、釜１３には、中心線Ｃに対する回動角度の変化量に対して支軸１４を中心として回動角度分の位相変化が発生することとなる。
図８の例では、説明の簡易化のために主動スプロケット４５１を固定し、釜１３が反時計方向に180°回動した場合を例示する。図８（Ｂ）のように、釜１３の反時計方向の180°の回動に対して、釜１３は、（回動角度180°）＋（タイミングベルト４５５による従動スプロケット４５２の回転角度180°）＝360°の反時計方向の回転を生じることとなる。このとき、釜１３の位相は、針位置から見た場合の位相であり、針位置から見た釜１３の位相の変動は、反時計方向に、360°−180°＝180°となる。
そして、その結果、釜１３の剣先は、予め設定された適正なタイミング（上軸角度）で縫い針１１から上糸を捕捉することができなくなるという問題を生じてしまう。
【００４１】
そこで、差動伝達機構４０では、釜１３を中心線Ｃ回りに回動させるために回動モータ４６３を駆動すると、第二の主動スプロケット４６５と共にモータの出力軸に設けられた第一の主動スプロケット４６４が回転し、タイミングベルト４６６，第一の従動スプロケット４６１を介して支持枠４４１も回動台４３と同じ方向に回動する。なお、第一の主動スプロケット４６４は有効径が第二の主動スプロケット４６５の二分の一なので、支持枠４４１は回動台４３と同じ方向に半分の角度で回動を行う。
支持枠４４１が上記角度で回動を行うと、支持枠４４１に支持されている伝達体４４５（伝達体の本体とも称する。）は上記回動角度で移動すると共にその伝達かさば歯車４４４が第一のかさば歯車４４２に噛合しているため、伝達体４４５自体が回転する。このため、伝達体４４５の上記回動角度での移動とそれ自体の回転により、第二のかさば歯車４４３及び出力軸４２は支持枠４４１の回動角度の二倍の角度で同方向に回転を生じることとなる。
図９にこの例を示す。図９では、説明の簡易化のために、第一と第二のかさば歯車４４２，４４３及び伝達かさば歯車４４４が全て同じ比率で回転するものとする。第一のかさば歯車４４２を固定し、支持枠４４１が上方から見て反時計方向に90°回動した場合を例示する。図９（Ｂ）のように、支持枠４４１及び伝達かさば歯車４４４の反時計方向の90°の回動に対して、第二のかさば歯車４４３は、（回動角度90°）＋（伝達かさば歯車４４４による回転角度90°）＝180°の反時計方向の回転を生じることとなる。
【００４２】
このように、回動台４３が所定角度回動を行うと、支持枠４４１は同じ方向にその半分の角度で回動を行う。例えば、図１０に示すように、回動台４３が180°反時計方向に回動し、支持枠４４１が90°反時計方向に回動を行うと、出力軸４２及び主動スプロケット４５１は反時計方向に180°回転し、これにより、従動スプロケット４５２及び釜１３の回転角度は360°から180°減じられて、反時計方向に180°回転する。
つまり、図１０の釜１３に付した▲のマーキングを剣先位置とした場合、図１０（Ａ）では剣先が中心線Ｃ側に位置しており、釜１３を中心線Ｃ回りに180°回動させた後の図１０（Ｂ）の状態でも、剣先が中心線Ｃ側に位置する状態が維持される。従って、釜１３の中心線Ｃ回りの回動時にも、釜１３は縫い針１１に対して同じ位相でその動作を実行することとなる。
【００４３】
これにより、差動伝達機構４０は、釜位置の回動による支軸１４回りの位相の変動を補正する機能を実現している。
なお、実際の差動伝達機構４０は、第一のかさば歯車４４２と第二のかさば歯車４４３とは同じ大きさで同じ歯数のものを使用するが、伝達かさば歯車４４４については、より小型且つ歯数の少ないものを使用することで、差動伝達機構４０の小型化を図っているが、第一と第二のかさば歯車４４２，４４３の間での伝達量に影響は生じない。
また、図１０の例では、回動台４３を反時計方向に180°回動させる場合を例示したが、いずれの方向にいずれの角度で回動させた場合でも、釜１３の位相は適正に補正される。また、入力軸４１が回転駆動している場合でも同様である。
【００４４】
（ミシンの制御系：制御装置）
図１１はミシン１００の制御系を示したブロック図である。ミシン１００は、上述した各部、各部材の動作を制御するための動作制御手段としての制御装置９０を備えている。そして、制御装置９０は、縫製における動作制御を行うためのプログラムが格納されたＲＯＭ９２と、演算処理の作業領域地となるＲＡＭ９３と、縫製データを記憶する記憶手段としての不揮発性のデータメモリ９４と、ＲＯＭ９２内のプログラムを実行するＣＰＵ９１とを備えている。
【００４５】
また、ＣＰＵ９１は、ミシンモータ駆動回路２２ａ、Ｘ軸モータ駆動回路８３ａ、Ｙ軸モータ駆動回路８４ａ、回動モータ駆動回路４３６ａ、針回動モータ駆動回路３２ａを介して、ミシンモータ２１、Ｘ軸モータ８３、Ｙ軸モータ８４、回動モータ４３６、針回動モータ３２のそれぞれに接続され、各モータ２１，８３，８４，４６３，３２の駆動を制御する。
また、ミシンモータ２１は、図示しないエンコーダを備えており、その検出角度がＣＰＵ９１に出力される。また、上記各モータ８３，８４，４６３，３２はステッピングモータであり、これらの図示しない原点検索手段がＣＰＵ９１に接続され、その出力からＣＰＵ９１は各モータの原点位置を認識することができる。
【００４６】
データメモリ９４に格納されている縫製データには、所定の縫製パターンを縫製するための一針ごとのＸ軸モータ８３及びＹ軸モータ８４の動作量が順番に記憶されており、ＣＰＵ９１は、縫製の際には、一針ごとにＸ軸モータ８３及びＹ軸モータ８４の動作量を読み込むと共に当該各動作量に応じてＸ軸モータ８３及びＹ軸モータ８４を駆動する動作制御を行う。
【００４７】
また、ＣＰＵ９１は、上記縫製データに基づく縫製制御の実行に伴い、ヒッチステッチ回避制御を実行する。図１２は、Ｘ−Ｙ平面上において、針棒の中心線Ｃの位置から釜１３の回転中心線の位置に向かう基準線の方向を基準（0°）とした場合に、ヒッチステッチが発生する縫い方向を斜線のエリアＨで示した説明図である。即ち、図示のように、針棒中心線Ｃの位置から釜１３に向かう方向に対してθ１からθ２の角度範囲内に向かって運針を行うと、ヒッチステッチが発生する。かかるヒッチステッチの発生する方向は、釜の種類やその他の諸条件により変動するので、ミシンごとに試し縫い等を行って得られた角度θ１、θ２の数値を特定しても良い。これらθ１、θ２の値は予めデータメモリ９４内に登録される。
そして、ＣＰＵ９１は、縫製時に縫製データの一針ごとのＸ軸モータ８３及びＹ軸モータ８４の動作量を読み込むと、当該各動作量から次の運針の縫い方向を算出し、現在の釜１３の位置を基準に算出した縫い方向がθ１からθ２の角度範囲内か否かを判定する。そして、範囲内の時には、針落ちが行われる前に、θ１からθ２の角度範囲から外れる角度まで針回動モータ３２及び回動モータ４６３を駆動し、針棒１２及び釜１３を中心線Ｃ回りに回動させる。また、縫い方向がθ１からθ２の角度範囲外の場合には、現在の針棒１２及び釜１３の回動位置を維持する。
上記ヒッチステッチ回避制御を縫製データの全針について実施することにより、縫製パターン全体においてヒッチステッチの発生を回避することが可能である。
【００４８】
図１３は上記ヒッチステッチ回避制御のフローチャートである。これに基づいてヒッチステッチ回避制御を具体的に説明する。
まず、縫製時において、ＣＰＵ９１は、縫製データからＸ軸方向及びＹ軸方向の移動量の読み込みと現在の釜１３の中心線Ｃを中心とする角度の記憶の読み込みを行う（ステップＳ１）。
そして、中心線Ｃの位置と釜１３の中心位置とを結ぶ直線に対する縫い方向の角度θ０を算出する（ステップＳ３）。
さらに、ＣＰＵ９１は、算出した縫い方向の角度θ０がθ１からθ２の角度範囲内か否かを判定する（ステップＳ５）。
【００４９】
そして、角度範囲外の場合にはそのまま処理を終了して針落ちを行い、角度範囲内の時には、正逆いずれの方向に釜１３を回動させるべきかを判定する（ステップＳ７）。
即ち、θ１−θ０の絶対値がθ２−θ０の絶対値よりも小さいか否かを判定し、θ１−θ０の絶対値が小さい場合には、当該値にマージンとなる角度αを加算した角度で釜１３及び針棒１２の正方向の回動を行う（ステップＳ９）。
また、θ２−θ０の絶対値が小さい場合には、当該値にマージンとなる角度αを加算した角度で釜１３及び針棒１２の逆方向の回動を行う（ステップＳ１１）。
なお、マージンとなる角度αは任意に設定可能とすることが望ましく、その設定値はデータメモリ９４内に記憶される。
さらに、ＣＰＵ９１は、次回のヒッチステッチ角度領域判定のために、回動を行った後の釜１３の中心線回りの角度を記憶する。
そして、ヒッチステッチ回避制御を終了する。なお、かかる制御は、毎針の針落ちの前に実施される。
なお、上記制御にあっては、回動モータ４６３の原点検索を行った後、制御動作量を逐次記憶することにより中心線Ｃ回りの釜１３の角度を常に把握することが可能であるが、回動台４３或いは針棒回動台３１に角度センサを設け、その検出により釜１３の角度を取得しても良い。
【００５０】
（第一の実施形態の作用効果）
以上の構成により、ミシン１００は、中心線Ｃ回りに釜１３及び針棒１２を回動させることにより、ヒッチステッチの発生を効果的に回避することができ、縫い全体に渡ってパーフェクトステッチを実現することで縫い品質を飛躍的に向上することが可能となる。
また、差動伝達機構４０により、釜１３を中心線Ｃ回りに回動させても縫い針１１に対する釜１３の位相が一定に維持されるので、安定した縫製を行うことが可能となる。
【００５１】
また、差動伝達機構４０の回動付与機構４６の第一の主動スプロケット４６４と第二のスプロケット４６５とが同一軸上に連結されているので、これらが常に連動回転を行うようになっている。このため、例えば、ミシン１００全体の電源をオフにする等により各モータの軸保持力が生じない状態において、釜１３の回動台４３に外力が加わるなどにより回動を生じた場合に、第二の従動スプロケット４６２、タイミングベルト４６７、第二の主動スプロケット４６５、第一の主動スプロケット４６４、タイミングベルト４６６、第一の従動スプロケット４６２を通じて、支持枠４４１が回動台４３の二分の一の角度で連動回動を行うこととなる。その結果、釜伝達部４５を介して回動台４３と出力軸４２とが同じ角度で回動を行うと、入力軸４１側には回動が生じないこととなり、当該入力軸４１から動力伝達機構７０及び上軸２１を介して針上下動機構２０に連動が生じない。従って、回動台４３を不慮に回動させても、針棒に上下動が生じる事態を効果的に防止することが可能となる。
【００５２】
なお、上記針棒回動機構３０と差動伝達機構４０の駆動源は共通化を図っても良い。例えば、回動モータ４６３の動力を、ミシンフレーム１０１内に配設した軸、歯車機構、ベルト機構又はこれらの組み合わせからなる周知の動力伝達機構で針棒回動台３１に伝達し、回動させる構成としても良い。また、逆に、針回動モータ３２の動力で差動伝達機構４０側に周知の動力伝達機構で伝達する構成としても良い。なお、その場合でも、第一の主動スプロケット４６４と第二の主動スプロケット４６５とは動力伝達経路の途中で同一軸上で連結して設けることが望ましい。
【００５３】
また、ミシン１００は、各部において動力伝達にベルト機構を使用しているので、歯車機構に比べて静音化を図ることが可能となる。
【００５４】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施の形態を図１４〜図２２に基づいて説明する。
かかる第２の実施形態であるミシン１００Ａは、前述したミシン１００と比べて、釜１３Ａが垂直釜であって半回転釜である点と、差動伝達機構４０Ａが差動歯車機構ではなく差動ベルト機構を用いている点が主に異なっており、それら以外の同一機能の構成については同一の符号を付して重複する説明は省略するものとする。また、以下のミシン１００Ａの説明において言及しない構成については、ミシン１００と同一の構成を具備しているものとする。
【００５５】
（釜及び差動伝達機構）
図１４は釜１３Ａ及び差動伝達機構４０Ａの斜視図、図１５は針棒１２の中心線Ｃ及びＹ−Ｚ平面に沿った断面図、図１６は釜１３Ａ及び差動伝達機構４０Ａの一部の図示を省略した斜視図、図１７は底面図、図１８は図１５のＷ−Ｗ線に沿った断面図、図１９は軸間伝達部の原理説明図、図２０は釜伝達部の斜視図、図２１は釜伝達部の他の方向からの斜視図である。図１４乃至図２１に基づいて釜１３Ａ及び差動伝達機構４０Ａについて説明する。
【００５６】
図２０，２１に示すように、釜１３Ａは、いわゆる垂直半回転釜であり、釜１３Ａの内部に有する往復回動を行うドライバには中心線Ｃに直交する方向に沿って設けられた支軸１４Ａが連結され、当該支軸１４Ａは釜土台１５Ａにより回動可能に軸支されている。
また、釜土台１５Ａは、差動伝達機構４０Ａの回動台４３の上面に固定装備され、釜土台１５Ａと釜１３Ａとは回動台４３と共に中心線Ｃ回りに回動を行うことを可能としている。
【００５７】
差動伝達機構４０Ａは、支持フレーム１０２に支持されており、差動伝達機構４０Ａと同様に、釜１３Ａを回転させる機能と、中心線Ｃ回りに釜１３Ａの位置を回動させる機能と、当該釜位置の回動による支軸１４回りの位相の変動を補正する機能とを有するものである。
即ち、差動伝達機構４０Ａは、動力伝達機構７０を介してミシンモータ２１から回転力が入力されると共に、中心線Ｃとその軸心が一致するように配置された入力軸４１と、入力軸４１から伝達される回転力を釜１３Ａ側に出力すると共に、中心線Ｃとその軸心が一致するように配置された出力軸４２と、入力軸４１及び出力軸４２を回動可能に支持する支持枠４４１を有すると共にこれらの軸間で回転力を伝達する軸間伝達部４４Ａと、出力軸４２から釜１３Ａの支軸１４Ａに回転力を伝達する釜伝達部４５Ａと、釜土台１５Ａを保持すると共に支持フレーム１０２により中心線Ｃ回りに回動可能に支持された回動台４３と、支持枠４４１と回動台４３とに回動動作を付与する回動付与機構４６とを備えている。
【００５８】
釜伝達部４５Ａは、図２０，２１に示すように、天板部４３１の開口部４３１ａから突出した出力軸４２の上端部に固定装備された主動かさば歯車４５１Ａと、当該主動かさば歯車４５１Ａに噛合すると共に中心線Ｃに直交する中心線回りに回転可能な従動かさば歯車４５２Ａと、従動かさば歯車４５２Ａが固定装備された第一のクランク軸４５３Ａと、クランク軸４５３Ａの回転中心から偏心位置に一端部が連結されたクランクロッド４５４Ａと、クランクロッド４５４Ａの他端部に連結されて往復回動を行う第二のクランク軸４５５Ａと、第二のクランク軸４５５Ａに固定装備された大歯車４５６Ａと、釜１３Ａの支軸１４Ａに固定装備されて大歯車４５６Ａに噛合する小歯車４５７Ａと備えている。
また、釜１３Ａの支軸１４Ａ、第一のクランク軸４５３Ａ及び第二のクランク軸４５５Ａは、いずれも回転中心線が平行になるように釜土台１５Ａに支持されている。
かかる構成により、出力軸４２の中心線Ｃ回りの一回転分の回転動作が、中心線Ｃに直交する方向を中心とする一回の往復回動動作に変換されて釜１３Ａのドライバに付与される。
なお、図２０における符号４３２ｂは、回動台４３（回動モータ４６３）の原点センサである。
【００５９】
軸間伝達部４４Ａは、支持枠４４１と、入力軸４１の対向端部に固定装備された主動スプロケット４４２Ａと、出力軸４２の対向端部に固定装備された従動スプロケット４４３Ａと、タイミングベルト４４２ａを介して主動スプロケット４４２Ａと連動回転を行う第一の伝達スプロケット４４４Ａと、従動スプロケット４４３Ａを挟むように隣接配置された第二の伝達スプロケット４４５Ａ及びアイドラースプロケット４４６Ａと、第二の伝達スプロケット４４５Ａ及びアイドラースプロケット４４６Ａがベルト内面に接し、従動スプロケット４４３Ａがベルト外面に接するように掛け渡された両歯タイミングベルト４４３ａと、両歯タイミングベルト４４３ａにテンションを付与するテンションプーリ４４３ｂと、タイミングベルト４４２ａにテンションを付与するテンションプーリ４４２ｂと、支持枠４４１によりＺ軸回りに回転可能に支持され、第一と第二の伝達スプロケット４４４Ａ及び４４５Ａが同時回転を行うように連結支持する軸状の伝達体４４７Ａとを備えている。
【００６０】
上記各スプロケット４４２Ａ，４４３Ａ，４４４Ａ，４４５Ａ，４４６Ａは全て有効径が等しく設定されており、またこれらは全て中心線Ｃ又は中心線Ｃと平行な軸回りに回転可能に支持されている。
そして、第一の伝達スプロケット４４４Ａと第二の伝達スプロケット４４５Ａとは、伝達体４４７Ａの下端部と上端部とに固定装備され、当該伝達体４４７Ａを軸として同時回転を行う。
また、第二の伝達スプロケット４４５Ａとアイドラースプロケット４４６Ａとが両歯タイミングベルト４４３ａの内面に接し、従動スプロケット４４３Ａは両歯タイミングベルト４４３ａの外面に接するように掛け渡されているため、第二の伝達スプロケット４４５Ａとアイドラースプロケット４４６Ａとは同じ方向に回転し、従動スプロケット４４３Ａはこれらと逆方向に回転を行う。
【００６１】
これらの構成により、支持体４４１を制止させた状態で入力軸４１を所定角度回転させると、各スプロケット４４２Ａ，４４４Ａ，４４５Ａ，４４３Ａ及び各タイミングベルト４４２ａ，４４３ａを介して、出力軸４２には、入力軸４１と同じ角度だけ逆方向に回転が伝達される。
また、例えば、入力軸４１及び主動スプロケット４４２Ａを制止させた状態で、支持体４４１を中心線Ｃ回りに回動させると、タイミングベルト４４２ａに引っ張られて第一の伝達スプロケット４４４Ａは支持体４４１の回動と逆方向に回動角度と同じ角度で伝達体４４７Ａを中心とする回転を行う。これにより、第二の伝達スプロケット４４５Ａも同じ方向に同じ角度だけ連動回転を行う。その結果、従動スプロケット４４３Ａは、支持体４１の回動に伴う回動と第二の伝達スプロケット４４５Ａから両歯タイミングベルト４４３ａを通じて伝達される回転とにより、支持体４４１の回動方向に支持体４１の二倍の角度で回転を行うこととなる。
従って、軸間伝達部４４Ａは、ベルト機構により軸間伝達部４４と全く同じ機能を実現している。
【００６２】
かかる構成により、差動伝達機構４０Ａは、ヒッチステッチ回避のために回動台４３を回動させると、支持枠４４１は回動台４３と同じ方向に半分の角度で回動を行うこととなる。その結果、出力軸４２は入力軸４１に対して、回動台４３と同じ方向に同じ角度だけ回転するため、釜１３Ａが中心線Ｃ回りに回動しても、釜１３Ａは支軸１４Ａ回りに位相の変動が生じなくなり、釜１３Ａによる上糸捕捉等の動作タイミングは適正な状態が保たれる。
【００６３】
なお、ミシン１００Ａは、ミシン１００と同じ制御装置９０を備え、同じようにヒッチステッチ回避制御を実行する。従って、縫製データに基づく縫製パターンの全体に渡ってパーフェクトステッチで縫いを行うことが可能である。
このように、ミシン１００Ａは、ミシン１００と同一の技術的効果を奏すると共に、差動伝達機構４０Ａの軸間伝達部４４Ａにおいて、タイミングベルト４４２ａ，４４３ａを用いたベルト機構を採用するため、差動歯車機構を採用するミシン１００よりも静音化を図ることが可能となる。
【００６４】
なお、ミシン１００Ａでは、釜１３Ａとして垂直半回転釜を採用しているが、釜伝達部４５Ａの従動かさば歯車４５２Ａから支軸１４Ａに全回転を伝達する構造とすれば、垂直全回転釜を搭載することも可能である。
また、このミシン１００Ａの軸間伝達部４４Ａをミシン１００に搭載しても良いし、ミシン１００の軸間伝達部４４をミシン１００Ａに搭載しても良い。
【００６５】
（軸間伝達部の他の例）
図２２は歯車機構とベルト機構とを組み合わせて用いた軸間伝達部４４Ｂの例を示す一部構成を省略した斜視図、図２３は軸間伝達部４４Ｂの原理説明図である。なお、この軸間伝達部４４Ｂにおいて前述した軸間伝達部４４Ａと同一の構成については同じ符号を付して重複する説明は省略するものとする。
即ち、この軸間伝達部４４Ｂは、入力軸４１の上端部に固定装備された主動スプロケット４４２Ａと、タイイングベルト４４２ａを介して、主動スプロケット４４２Ａと連結された第一の伝達スプロケット４４４Ａと、その下端部に第一の伝達スプロケット４４４Ａが固定装備されると共に支持枠４４１に回転可能に支持された軸状の伝達体４４７Ａと、伝達体４４７Ａの上端部に固定装備された伝達平歯車４４５Ｂと、出力軸４２の下端部に固定装備され、伝達平歯車４４５Ｂに噛合する従動平歯車４４３Ｂとを備えている。
【００６６】
上記構成により、軸間伝達部４４Ｂは、入力軸４１と出力軸４２との間で互いに逆回転の伝達を可能とする。
また、入力軸４１を静止させた状態での支持枠４４１の中心線Ｃ回りの回動により、第一の伝達スプロケット４４４Ａが回動方向と逆方向に回動角度と同じ角度で回転し、伝達平歯車４４５Ｂを通じて従動平歯車４４３Ｂ及び出力軸４２に、支持枠４４１の回動角度の二倍の回動を伝達することができる。従って、この軸間伝達部４４Ｂは、前述した軸間伝達部４４Ａと全く同一の機能を実現する。そして、この軸間伝達部４４Ｂは、構成の一部に平歯車４４３Ｂ、４４５Ｂを採用しているので、入力軸４１と出力軸４２との間での逆回転方向への伝達を容易に実現することができ、ベルト機構で逆回転を伝達する軸間伝達部４４Ａに比べて部品点数を低減し、構成の簡易化を図ることが可能である。
なお、この軸間伝達部４４Ｂは、入力軸４１側にベルト機構を設け、出力軸４２側に歯車機構を設ける構成としているが、入力軸４１側に歯車機構を設け、出力軸４２側にベルト機構を設ける構成としてもよい。
【００６７】
（その他）
なお、回動付与機構４６は、ベルトとスプロケットの構成により回動モータ４６３から回動台４３及び支持枠４４１に回動動作を付与しているが、回動付与機構４６から歯車機構により回動台４３及び支持枠４４１を回動させる構成としても良い。その場合、回動台４３と支持枠４４１には同方向の回動動作を付与し、回動台４３に対する回動角度を支持枠４４１に対する回動角度の二倍とすることを必須とする。また、同一軸により同時回転を行う二つの歯車を用いて回動台４３及び支持枠４４１に回動動作を付与することも必須とする。
【符号の説明】
【００６８】
１１ 縫い針
１２ 針棒
１３，１３Ａ 釜
１４，１４Ａ 支軸
１５，１５Ａ 釜土台
２１ ミシンモータ
３０ 針棒回動機構
４０，４０Ａ 差動伝達機構
４１ 入力軸
４２ 出力軸
４３ 回動台
４４，４４Ａ，４４Ｂ 軸間伝達部
４４１ 支持枠
４４２ 第一のかさば歯車
４４３ 第二のかさば歯車
４４４ 伝達かさば歯車
４４５，４４７Ａ 伝達体
４４２Ａ 主動スプロケット
４４２ａ タイミングベルト
４４２ｂ テンションプーリ
４４３Ａ 従動スプロケット
４４３ａ 両歯タイミングベルト
４４３ｂ テンションプーリ
４４４Ａ 第一の伝達スプロケット
４４５Ａ 第二の伝達スプロケット
４４６Ａ アイドラースプロケット
４４３Ｂ 従動平歯車
４４５Ｂ 伝達平歯車
４６ 回動付与機構
４６１ 第一の従動スプロケット（第一の従動部材）
４６２ 第二の従動スプロケット（第二の従動部材）
４６３ 回動モータ
４６４ 第一の主動スプロケット（第一の主動部材）
４６５ 第二の主動スプロケット（第二の主動部材）
８０ 布移動機構（移動機構）
８１ 保持枠
８３ Ｘ軸モータ
８４ Ｙ軸モータ
９０ 制御装置（縫い制御手段）
１００ ミシン
１０１ ミシンフレーム
１０２ 支持フレーム
Ｃ 中心線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縫い針を保持して垂直な中心線に沿って上下動を行う針棒と、
回動動作により上糸を下糸に絡める釜と、
前記針棒の上下動と前記釜の回動動作の駆動源となるミシンモータと、
前記針棒を前記中心線回りに回動させる針棒回動機構と、
前記釜を回動可能に支持すると共にミシンフレームに対して前記針棒の中心線回りに回動可能に支持された回動台と、
前記回動台の回動動作の駆動源となる回動モータと、
前記ミシンモータから前記釜に動力を伝達する入力軸及び出力軸を備えると共にこれら軸間の位相差を変更調節可能とする差動伝達機構とを備えるミシンにおいて、
前記差動伝達機構は、前記入力軸と出力軸とが前記針棒の中心線上に配置されると共に、前記入力軸及び出力軸の回りを回動可能とする支持枠と、前記支持枠に回動可能に支持されると共に前記入力軸と出力軸との間で回転力を反転して伝達する伝達体とを備え、
前記支持枠に設けられ、当該支持枠への回動力が入力される第一の従動部材と、
前記回動台に設けられ、当該回動台への回動力が入力される第二の従動部材と、
前記回動モータから前記第一の従動部材に回動力を入力する第一の主動部材と、
前記回動モータから前記第二の従動部材に回動力を入力する第二の主動部材とを有し、
前記第一の主動部材から前記第一の従動部材への回転伝達量を前記第二の主動部材から前記第二の従動部材への回転伝達量の二分の一とし、
前記第一の主動部材と前記第二の主動部材とが同時回転を行うように同一軸上に固定装備したことを特徴とするミシン。
【請求項２】
前記回動モータは、前記針棒回動機構による前記針棒の回動動作の駆動源を兼ねることを特徴とする請求項１記載のミシン。
【請求項３】
前記差動伝達機構は、差動歯車機構であることを特徴とする請求項１又は２記載のミシン。
【請求項４】
前記差動伝達機構の伝達体は、前記入力軸と出力軸との間の回転力をベルト又はベルトと歯車の組み合わせを用いて伝達することを特徴とする請求項１又は２記載のミシン。
【請求項５】
前記第一の主動部材から第一の従動部材と前記第二の主動部材から第二の従動部材の回転力の伝達をそれぞれベルトとプーリ又はスプロケットを用いて行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のミシン。
【請求項６】
前記第一の主動部材から第一の従動部材と前記第二の主動部材から第二の従動部材の回転力の伝達をそれぞれ歯車を用いて行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のミシン。
【請求項７】
前記針棒の中心線に垂直な平面上において任意の方向に被縫製物を移動可能な移動機構を備え、
前記移動機構による被縫製物の移動を行う前に、当該被縫製物の移動方向が予め定められたヒッチステッチの発生する範囲に含まれる場合に当該範囲から外れるよう前記回動モータを駆動する縫い制御手段を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のミシン。
【請求項１】
縫い針を保持して垂直な中心線に沿って上下動を行う針棒と、
回動動作により上糸を下糸に絡める釜と、
前記針棒の上下動と前記釜の回動動作の駆動源となるミシンモータと、
前記針棒を前記中心線回りに回動させる針棒回動機構と、
前記釜を回動可能に支持すると共にミシンフレームに対して前記針棒の中心線回りに回動可能に支持された回動台と、
前記回動台の回動動作の駆動源となる回動モータと、
前記ミシンモータから前記釜に動力を伝達する入力軸及び出力軸を備えると共にこれら軸間の位相差を変更調節可能とする差動伝達機構とを備えるミシンにおいて、
前記差動伝達機構は、前記入力軸と出力軸とが前記針棒の中心線上に配置されると共に、前記入力軸及び出力軸の回りを回動可能とする支持枠と、前記支持枠に回動可能に支持されると共に前記入力軸と出力軸との間で回転力を反転して伝達する伝達体とを備え、
前記支持枠に設けられ、当該支持枠への回動力が入力される第一の従動部材と、
前記回動台に設けられ、当該回動台への回動力が入力される第二の従動部材と、
前記回動モータから前記第一の従動部材に回動力を入力する第一の主動部材と、
前記回動モータから前記第二の従動部材に回動力を入力する第二の主動部材とを有し、
前記第一の主動部材から前記第一の従動部材への回転伝達量を前記第二の主動部材から前記第二の従動部材への回転伝達量の二分の一とし、
前記第一の主動部材と前記第二の主動部材とが同時回転を行うように同一軸上に固定装備したことを特徴とするミシン。
【請求項２】
前記回動モータは、前記針棒回動機構による前記針棒の回動動作の駆動源を兼ねることを特徴とする請求項１記載のミシン。
【請求項３】
前記差動伝達機構は、差動歯車機構であることを特徴とする請求項１又は２記載のミシン。
【請求項４】
前記差動伝達機構の伝達体は、前記入力軸と出力軸との間の回転力をベルト又はベルトと歯車の組み合わせを用いて伝達することを特徴とする請求項１又は２記載のミシン。
【請求項５】
前記第一の主動部材から第一の従動部材と前記第二の主動部材から第二の従動部材の回転力の伝達をそれぞれベルトとプーリ又はスプロケットを用いて行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のミシン。
【請求項６】
前記第一の主動部材から第一の従動部材と前記第二の主動部材から第二の従動部材の回転力の伝達をそれぞれ歯車を用いて行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のミシン。
【請求項７】
前記針棒の中心線に垂直な平面上において任意の方向に被縫製物を移動可能な移動機構を備え、
前記移動機構による被縫製物の移動を行う前に、当該被縫製物の移動方向が予め定められたヒッチステッチの発生する範囲に含まれる場合に当該範囲から外れるよう前記回動モータを駆動する縫い制御手段を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のミシン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１２−１３９４３６（Ｐ２０１２−１３９４３６Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９３（Ｐ２０１１−９３）
【出願日】平成２３年１月４日（２０１１．１．４）
【出願人】（０００００３３９９）ＪＵＫＩ株式会社 (1,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月４日（２０１１．１．４）
【出願人】（０００００３３９９）ＪＵＫＩ株式会社 (1,557)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]