技術 ミシンの縫製枠駆動装置

0001

本発明は、加工布を張設する縫製枠をミシンの前後方向又は左右方向に移動する駆動装置に関するものである。なお、ミシンにおいては慣行的に左右方向をＸ方向といい、前後方向をＹ方向というので、本明細書でもそれに従う。

0002

従来の縫製枠駆動装置は、Ｘ方向でもＹ方向でも同じく、回転式のモータでテーブルより下方のベルトを駆動し、該ベルトに固定した移動体に取着したローラを縫製枠に係合して駆動するタイプがほとんどである。（例えば、特許文献１参照）

0003

そこで、近年、高精度化及び高速化が可能な縫製枠駆動装置が検討されており、その一つに、リニアモータ５０を用いた駆動装置（例えば、特許文献２参照）がある。この縫製枠駆動装置は、図７及び図８に示すように、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれ１辺について、リニアモータ５０の直線状の固定子５２をテーブルより下方に配し、該固定子５２に沿って直線的に移動する移動子５３から軸体５４をテーブル上に突出させ、該軸体５４の上端に取着したローラ５５を縫製枠５１に係合して駆動するというものである。この縫製枠駆動装置は、ベルトの伸びと無関係であり、また伝動用のギヤを無くせるため、高精度化及び高速化に有利である。

0004

【特許文献１】
特開２００１−７６８公報
【特許文献２】
特開２０００−２７１３６３公報

0005

ところが、本発明者がリニアモータを用いた駆動装置の実用化を検討したところ、現時点では次のような問題があることが判明した。
すなわち、四角枠状の縫製枠が長辺と短辺とからなる長方形枠状の縫製枠である場合、長辺は駆動時に比較的歪みやすいためその複数点を駆動することが好ましく、短辺は駆動時に比較的歪みにくいため１点又は少ない複数点を駆動すれば足りる。
しかるところ、長辺と短辺との両方をリニアモータにより駆動しようとすると、長辺については、その複数点をリニアモータにより駆動することに格別の問題はなく、リニアモータによる高精度化及び高速化の利点を十分に享受できる。リニアモータは現時点ではまだ高価であるが、従来も複数点を駆動すべく複数台のベルト駆動装置を用いていたのであるから、同じく複数台のリニアモータを用いてもコストアップは容認できる範囲である。
しかしながら、短辺については、その１点をリニアモータにより駆動しようとすると、縫製枠全体を短辺直交方向には１台のリニアモータにより駆動することになるから、大きな駆動力を有するリニアモータを用いなければならないところ、そのようなリニアモータは現時点では種類が少なく、また非常に高価である。また、短辺の少ない複数点（例えば２，３点）を、程々の駆動力のリニアモータにより駆動しようとしても、従来は１台のベルト駆動装置で足りていたところに現時点ではまだ高価なリニアモータを複数用いるのであるから、かなりのコストアップとなる。

0006

本発明の目的は、縫製枠の長辺と短辺とにそれぞれ最適な駆動体を用いることで、縫製枠駆動を高精度化して高精度の縫目を形成することができるとともに、縫製枠駆動を高速化して生産性を高めることができ、経済的な縫製枠駆動装置を提供することにある。

0007

上記目的を達成するために、本発明のミシンの縫製枠駆動装置は、加工布を張設する一対の長辺と一対の短辺とを持つ四角枠状の縫製枠の縫製枠駆動装置であって、長辺の複数点をリニアモータにより長辺の長さ方向に対して直交方向に駆動し、短辺をボールネジ駆動機構により短辺の長さ方向に対して直交方向に駆動する。

0008

本明細書において「リニアモータ」とは、直線状に延びた固定子と、固定子上を移動する移動子とからなるリニア１軸モータのことをいう。
「複数点」の個数と位置は、特に限定されず、互いに間隔を置いて設定した少なくとも２点であることが好ましく、特に好ましくは、安定して縫製枠を駆動するには各辺を略等分する位置に配置された点である。

0009

縫製枠のリニアモータを用いたＹ方向駆動としては、一対の長辺の双方を駆動する場合と一対の長辺の一方の長辺のみを駆動する場合とがある。
（１）一対の長辺の双方を駆動する場合
▲１▼　一対の長辺の双方を固定子が異なるリニアモータによりそれぞれ駆動する態様。
▲２▼　一対の長辺の双方を固定子を同じくするリニアモータにより駆動する態様。（２）一対の長辺の一方の長辺のみを駆動する場合
▲１▼　他方の長辺をスライドガイド機構により案内する態様。
▲２▼　他方の長辺を駆動も案内もしない態様。

0010

縫製枠のボールネジ駆動機構を用いたＸ方向駆動としては、一対の短辺の双方を駆動する場合と一対の短辺の一方の短辺のみを駆動する場合とがある。
（１）一対の短辺の双方を駆動する場合
▲１▼　一対の短辺の双方をボールネジが異なるボールネジ駆動機構によりそれぞれ駆動する態様。
▲２▼　一対の短辺の双方をボールネジを同じくするボールネジ駆動機構により駆動する態様。
（２）一対の短辺の一方の短辺のみを駆動する場合
▲１▼　他方の短辺をスライドガイド機構で案内する態様。
▲２▼　他方の短辺を駆動も案内もしない態様。

0011

図１〜図６は本発明を具体化した実施形態のミシンとその縫製枠駆動装置とを示している。
このミシンは、床面に立つ支柱１と、該支柱１の下部間及び上部間に支持されてそれぞれ左右方向に延びる下フレーム２及び上フレーム３とからなる機枠を有し、下フレーム２にはテーブル４が略水平に支持されている。上フレーム３の前面には複数のミシンヘッド５が左右方向に所定間隔をおいて列設され、下フレーム２には複数のベッド６が各ミシンヘッド５の直下位置にテーブル４と略同一高さで列設されている。周知の通り、ミシンヘッド５で上下往復駆動する針と、ベッド６で回転駆動される釜との協働により、後述する加工布に縫製が行なわれる。

0012

加工布を張設する一対の長辺と一対の短辺とを持つ四角枠状の縫製枠１０（刺繍ミシンにおいては刺繍枠）がテーブル４に対して非接触で配される。この各辺を後側Ｘ長辺１０ａ、前側Ｘ長辺１０ｂ、右側Ｙ短辺１０ｃ、左側Ｙ短辺１０ｄとする。

0013

右側Ｙ短辺１０ｃの右縁部には、縫製枠１０をＸ方向に駆動するためのＸ方向駆動枠１１が、右側Ｙ短辺１０ｃよりも充分に長く、Ｘ方向には相対移動不能に且つＹ方向には相対移動可能に結合されている。具体的には、図３（ａ）に示すように、Ｘ方向駆動枠１１の左縁部に平面壁からＹ方向に延びる縦壁１２が垂下した形状部分が形成され、右側Ｙ短辺１０ｃの右縁部に前記形状部分の下方に潜り込む水平壁が形成され、該水平壁に立設された一対の支軸に回転可能に軸着された一対の係合ローラ１３が前記縦壁１２の一つにそれを挟むように係合している。右側Ｙ短辺１０ｃとＸ方向駆動枠１１とがＸ方向に相対移動不能なのは係合ローラ１３が前記縦壁１２に当接しているからであり、Ｙ方向に相対移動可能なのは係合ローラ１３が回転して相対移動を許容するからである。この係合ローラ１３は右側Ｙ短辺１０ｃのＹ方向に複数対設けられている。

0014

また、左側Ｙ短辺１０ｄの左縁部には、Ｘ方向駆動枠１１と同様な形状のＸ方向案内枠１４が設けられている。

0015

縫製枠１０の短辺を短辺の長さ方向に対して直交方向に（Ｘ方向）に駆動する駆動装置は、次のボールネジ駆動機構２０がＸ方向駆動枠１１を略三等分する２位置を駆動し、縫製枠１０をＸ方向に駆動を案内するスライドガイド機構３０が、Ｘ方向案内枠１４を略三等分する２位置を案内するように構成されている。

0016

ボールネジ駆動機構２０は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、テーブル４より下方において下フレーム２のレール土台２１に取り付けられたブラケット２２と、該ブラケット２２に回転可能に支持されたボールネジ２３と、該ボールネジ２３の一端に結合されてボールネジ２３と共回転する被動プーリ２７と、該ボールネジ２３に螺動可能に螺合したナット２５と、該ナット２５に立設されて前記スリット板７のスリットを遊通してテーブル４上に突出するナット上部２６とからなる。２つのボールネジ２３の駆動は、２つの被動プーリ２７に巻きつけられたベルト２８を同期回転駆動するモータ２４により行われる。

0017

スライドガイド機構３０は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、テーブル４より下方において下フレーム２のレール土台２１に取り付けられたガイドレール３１と、該ガイドレール３１にスライド可能に係合されたスライダ３２と、該スライダ３２に立設されて前記スリット板７のスリットを遊通してテーブル４上に突出するスライダ上部３３とからなる。ガイドレール３１及びスライダ３２としては、一般に市販されている例えばＬＭガイドを利用するのが簡便である。

0018

縫製枠１０の長辺を長辺の長さ方向に対して直交方向（Ｙ方向）に駆動する駆動装置は、図５及び図６に示すように、次の直線状固定子４１と移動子４２とからなるリニアモータ４０及びその制御装置により構成されている。
テーブル４側には、縫製枠１０のＹ方向に延び、縫製枠のＹ方向の駆動範囲に対応するＹ寸法を備えた４つの直線状固定子４１が、後側Ｘ長辺１０ａを略五等分する４位置で、縫製枠１０の後側Ｘ長辺１０ａに対して直下に嵌入し設けられている。
直線状固定子４１は、直線状固定子４１の長さ方向の略中央部に永久磁石４３が貼り付けられており、永久磁石４３の両脇にリニアガイド４４が設けられている。

0019

また、縫製枠１０側には、直線状固定子４１の直上であって、縫製枠１０の後側Ｘ長辺１０ａを略五等分する４位置に、縫製枠１０の後側Ｘ長辺１０ａと係合する係合部材としてのローラ４５を介して移動子４２（枠体のみ図示し、内部構造は図示を略している）が取り付けられている。
移動子４２は、直線状固定子４１との相互作用により、直線状固定子４１の長さ方向の駆動力を発生させるように、可動コイルが組み込まれており、リニアガイド４４によって支持されている。また、移動子４２にはケーブルサポート４６（一部のみ図示している）に内装されているモーターケーブル（図示略）を経由して電気が移動子４２に供給されている。

0020

本実施形態において、リニアモータ４０には、メガスラストモータ（パルス型：ＰＭシリーズ）（日本精工株式会社の商品名、モータ本体名番：ＭＬ−ＰＤ３１１２０−ＡＥＢ）を用いた。

0021

以上のように構成されたミシンの縫製枠駆動装置によれば、以下の効果が得られる。
（１）縫製枠のＸ方向の駆動に、駆動力のあるボールネジ駆動機構２０を短辺に用いることで、少ない数（本実施形態では２台）の駆動装置に、駆動の力が集中しても、縫製枠のＸ方向の駆動を高速化して行うことができる。
（２）縫製枠のＹ方向の駆動に、リニアモータ４０の複数（本実施形態では４台）台を長辺に用いることで、縫製枠の長辺の歪みを防止でき、駆動の力を分散させて、縫製枠の駆動を高速化して生産性を高めることができる。また、リニアモータによる駆動は、磁気による直接的な駆動のため、ベルト及び軸体が介在しないので、精度よい駆動を実現することができ、高精度の縫目を形成することができる。
（３）縫製枠のＸ方向の駆動の案内であるスライドガイド機構３０が、Ｘ方向案内枠を案内することで、対応する左側Ｙ短辺１０ｄの歪み変形が防止され、精度よく駆動することができる。
（４）長辺をリニアモータ４０により駆動することで、従来の短辺と長辺の両方をベルト駆動する場合と比較して、組み立ての際に機械的な精密さを必要とする係合・摺動部分が少なくなり、構造が簡単になったため、組み立てが容易になり、組み立て時間の短縮ができる。
（５）短辺をボールネジ駆動機構２０により駆動し、長辺をリニアモータ４０により駆動するというそれぞれの辺に最適な駆動体を使用することで、縫製枠駆動を高速化して生産性を高めることができ、経済的な縫製枠駆動装置となる。

0022

なお、本発明は前記実施形態の構成に限定されず、例えば以下のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
（ａ）縫製枠１０の左側Ｙ短辺１０ｄ側のＸ方向案内枠を設けず、スライドガイド機構３０により案内しないこと。
（ｂ）縫製枠１０の前側Ｘ長辺１０ｂ側を、スライドガイド機構３０により案内すること。
（ｃ）縫製枠１０の後側Ｘ長辺１０ａを駆動するリニアモータに、連結バーで連結されたスライドガイド機構により前側Ｘ長辺１０ｂ側に案内すること。
（ｄ）前側Ｘ長辺１０ｂに移動子が１つ追加されて、縫製枠１０の後側Ｘ長辺１０ａと前側Ｘ長辺１０ｂとを、固定子を同じくするリニアモータにより駆動すること。
（ｅ）縫製枠１０の前側Ｘ長辺１０ｂ側を、後側Ｘ長辺１０ａを駆動するリニアモータとは別体のリニアモータにより駆動すること。
（ｆ）駆動体（リニアモータ又はボールネジ駆動機構）が設けられている辺と同一の辺に、駆動体と平行にスライドガイド機構が設けられること。

0023

以上詳述したように、本発明に係るミシンの縫製枠駆動装置によれば、縫製枠の短辺と長辺とにそれぞれ最適な駆動体を用いることで、縫製枠駆動を高精度化して高精度の縫目を形成することができるとともに、縫製枠駆動を高速化して生産性を高めることができ、経済的であるという優れた効果を奏する。

【図１】
本発明の実施形態に係るミシンの縫製枠駆動装置の平面図である。
【図２】
同縫製枠駆動装置の斜視図である。
【図３】
同縫製枠駆動装置に係る（ａ）は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
【図４】
同縫製枠駆動装置に係る（ａ）は図１のＩＶ−ＩＶ線断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
【図５】
同縫製枠駆動装置に係る図１のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】
同縫製枠駆動装置に係る図１のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】
従来のミシンの縫製枠駆動装置の平面図である。
【図８】
同縫製枠駆動装置に用いられるリニアモータの分解斜視図である。
【符号の説明】
４　　テーブル
１０　　縫製枠
１０ａ　後側Ｘ長辺
１０ｂ　前側Ｘ長辺
１０ｃ　右側Ｙ短辺
１０ｄ　左側Ｙ短辺
１１　　Ｘ方向駆動枠
１４　　Ｘ方向案内枠
２０　　ボールネジ駆動機構
３０　　スライドガイド機構
４０　　リニアモータ
４１　　直線状固定子
４２　　移動子