JPH0698986A

JPH0698986A - ミシン

Info

Publication number: JPH0698986A
Application number: JP24941392A
Authority: JP
Inventors: Masatomo Kojima; 正友小島; Eiichi Ota; 榮一太田
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1992-09-18
Filing date: 1992-09-18
Publication date: 1994-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】針棒の往復運動により生じる鉛直方向の慣性
力を打ち消すことにより、ミシンの振動を低減すること
を目的とする。【構成】上軸１０が回転すると、針棒クランク１３を
介して針棒４４が上下に往復運動すると共に、スライド
ガイド３３によって運動の方向が規制されたバランサー
ウェイト３２が釣合クランク１２を介して往復運動す
る。針棒クランク１３と釣合クランク１２の位相差が１
８０゜になるよう配置されているため、針棒４４とバラ
ンサーウェイト３２の慣性力が打ち消しあう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、針棒の上下運動に伴っ
て発生する振動を低減したミシンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のミシンにおいては、図に
示すように、針棒１７０の上下運動に伴って発生する慣
性力を打ち消すために、上軸１７４の軸心から偏心した
ところに重心が位置する針棒クランク１７２の遠心力を
利用したものが知られている。この遠心力は、針棒が最
上点あるいは最下点にある時には鉛直方向のみに働き、
針棒の慣性力を打ち消すが、針棒が途中にある時には水
平方向にも働く。このため、ミシン本体に作用する鉛直
方向と水平方向の加振力が最小になるように針棒クラン
ク１７２の偏心質量を決めたとしても、加振力は十分に
小さくならない。

【０００３】また、ミシン本体に作用する加振力を低減
し振動を防止する機構として、実開昭６０−１９２７７
４号公報に記載された振動防止機構が知られている。こ
の公報記載の振動防止機構においては、図９に示すよう
に、上軸１７４がミシンフレーム１７６に回動自在に支
持され、この上軸１７４には針棒クランク１７２が上軸
１７４と共に回動するように固定されている。また、こ
の針棒クランク１７２には、コネクティングロッド１７
８が回動可能に支持されており、更に、このコネクティ
ングロッド１７８の先端には針棒１７０が上下運動可能
に支持されている。この際、針棒クランク１７２の重心
Ｇ１は上軸１７４の軸心Ｃ１から偏心しており、針棒１
７０が最上点に位置するとき針棒クランク１７２の重心
Ｇ１が軸心Ｃ１の真下に位置するように固定されてい
る。

【０００４】更に、上軸１７４が回転することにより相
互に噛み合った同ギヤ比の歯車１８２ａ、１８２ｂを介
してバランサー軸１８０が回転し、バランサー軸１８０
に固定されたバランサー１８４も回転する。なお、針棒
１７０が最上点に位置するときバランサー１８４の重心
Ｇ４がバランサー軸１８０の軸心Ｃ４の真下に位置する
ように固定されている。

【０００５】ここで、Ｇ１は針棒クランク１７２の重
心、Ｇ２は針棒１７０と針棒抱き１７１とコネクティン
グロッド１７８の合成重心であり、針棒クランク１７２
の質量をＭ１、針棒等の総和質量をＭ２、上軸１７４の
軸心Ｃ１とＧ１との距離をＬ１、針棒クランク１７２の
コネクティングロッド１７８を支持する点から上軸１７
４の軸心Ｃ１までの距離をＬ２、コネクティングロッド
１７８の支持点間の距離をＬ３、クランク比をλ（＝Ｌ
２／Ｌ３）とする。また、バランサー１８４の質量をＭ
４、バランサー軸１８０の軸心Ｃ４とバランサーの重心
Ｇ４との距離をＬ４とする。

【０００６】以上の構成を有するミシンの上軸１７４が
回転角速度ωで回転した場合に、ミシンフレーム１７６
を介してミシン本体に作用する水平方向及び鉛直方向の
加振力Ｆｘ、Ｆｙは、λが非常に小さく、λ³ 以上の成
分を無視できるとした場合には、次式で表せる。

【０００７】

【数１】

【０００８】

【数２】

【０００９】ここで、Ｍ４Ｌ４＝Ｍ１Ｌ１、Ｍ２
Ｌ２＝２Ｍ１Ｌ１とすれば、

【００１０】

【数３】

【００１１】

【数４】

【００１２】となり、バランサー１８４を用いない場合
に比べて加振力は低減でき、クランク比λが小さいほど
加振力は小さくなる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｌ２が
針棒のストロークから決められ、Ｌ３がミシンフレーム
の寸法制約よりあまり大きくできないため、クランク比
λはあまり小さくできず、通常１／４〜１／２の値をと
る。このため、λ³ 以上の成分が無視できず、鉛直方向
の加振力Ｆｙを完全に打ち消すことはできない。また、
ギヤ伝達によりバランサー１８４を駆動するために、新
たにギヤ騒音が発生することにもなる。

【００１４】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、その目的は、針棒の往復運動に
より生じる鉛直方向の慣性力を打ち消すことにより、振
動を低減すると共に静かなミシンを提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１に係るミシンは、針棒クランクと位
相差を持つ釣合クランクと、釣合クランクに回動自在に
支持された釣合部材と、釣合部材の運動を一定に規制す
る規制部材とを備えている。

【００１６】また、本発明の請求項２に係るミシンは、
釣合部材の運動を揺動運動に規制する規制部材を備えて
いる。

【００１７】更に、本発明の請求項３に係るミシンは、
釣合部材の運動を直線運動に規制する規制部材を備えて
いる。

【００１８】そして、本発明の請求項４に係るミシン
は、上軸に固定された釣合クランクを備えている。

【００１９】

【作用】上記の構成を有する本発明の請求項１に係るミ
シンにおいては、上軸が回転すると針棒クランクと釣合
クランクとが互いに位相差を持って同期して回転する。
又、釣合部材の運動が規制部材によって一定に規制され
ながら、釣合部材が釣合クランクの回転に伴って運動す
ると、釣合部材の慣性力と針棒や針棒クランク等の慣性
力が互いに打ち消し合う。クランク機構なので、騒音が
少ない。

【００２０】また、本発明の請求項２に係るミシンにお
いては、釣合部材の運動が規制部材によって一定に規制
されながら、釣合部材が釣合クランクの回転に伴って揺
動運動すると、釣合部材と針棒や針棒クランク等の慣性
力が互いに打ち消し合う。

【００２１】更に、本発明の請求項３に係るミシンにお
いては、釣合部材の運動が規制部材によって一定に規制
されながら、釣合部材が釣合クランクの回転に伴って直
線運動すると、釣合部材と針棒や針棒クランク等の慣性
力が互いに打ち消し合う。

【００２２】そして、本発明の請求項４に係るミシンに
おいては、上軸に固定された釣合クランクが、釣合クラ
ンクと位相差を持って回転して、釣合部材と針棒や針棒
クランク等の慣性力が互いに打ち消し合う。

【００２３】

【実施例】以下、本発明のミシンを具体化した第一実施
例を図１から図３を参照して説明する。

【００２４】ミシンにおいては、図２及び図３に示すよ
うに、上軸１０が図示しないミシンのフレームに回動可
能に取り付けられている。この上軸１０の左端部には、
釣合クランク１２の中央部の中央貫通孔１６に上軸１０
が挿通され、上軸１０が止めネジ１８により締め付けら
れて固定されている。釣合クランク１２の一端部には、
端部貫通孔２０が形成されており、形成位置は上軸１０
の軸心とはずれた位置である。この端部貫通孔２０に
は、針棒クランク１３から突出する円柱状のピン部２２
が挿通されている。針棒クランク１３は止めネジ２４に
よってピン部２２を締め付けることにより、釣合クラン
ク１２の一端部に固定されており、針棒クランク１３
は、隙間を空けて釣合クランク１２と向かい合ってい
る。

【００２５】更に、この針棒クランク１３のピン部２２
の基部２２ａには、釣合コネクティングロッド２６の一
端部に形成された貫通孔２８が挿通されており、釣合コ
ネクティングロッド２６は、針棒クランク１３に対して
回動可能となっている。この釣合コネクティングロッド
２６の他端部の係合孔３０には、バランサーウェイト３
２が揺動可能に取り付けられている。

【００２６】また、バランサーウェイト３２が位置する
付近には、断面形状がコの字型であるスライドガイド３
３（図３のみに図示する）が、ミシンのフレームに固定
されている。スライドガイド３３のコの字型の中央部が
形成する溝の断面形状は、バランサーウェイト３２の断
面形状とほぼ同じ形状であり、この溝の長さは、後述す
る距離ｒの２倍よりも長いものとする。スライドガイド
３３は、溝が上下方向にまっすぐ延びるように固定され
ている。このスライダーガイド３３の溝には、バランサ
ーウェイト３２が摺動可能にはめ込まれており、バラン
サーウェイト３２の運動方向は矢印方向を規制されてい
る。

【００２７】そして、針棒クランク１３の他端側の逆の
面（釣合コネクティングロッド２６との取り付け部とは
反対側の面）には、円形の係合突起３４が突設されてお
り、この係合突起３４の中心には雌ネジの形成された係
合孔３５が形成されている。この係合突起３４は、針棒
コネクティングロッド３６の上端に形成されている貫通
孔３８に挿通されており、針棒コネクティングロッド３
６がクランク軸ネジ４０により針棒クランク１３に回動
可能に取り付けられている。更に、針棒コネクティング
ロッド３６の他端部に形成された取付孔４２には、針棒
４４が針棒抱き４６を介して揺動可能に取り付けられて
いる。針棒４４は、ミシンのフレームに垂直方向に固定
された管状の針棒メタル（図示せず）に挿通されてお
り、針棒４４の運動方向は矢印方向を規制されている。
更に、針棒４４の下方端部には、針棒糸案内４８及び針
５０が取り付けられている。

【００２８】釣合クランク１２，針棒クランク１３にお
いては、上軸１０の軸心から両コネクティングロッド２
６，３６の回動部中心までの距離は、共に同じ距離ｒで
ある。また、両コネクティングロッド２６，３６は同一
形状であり、釣合クランク１２、針棒クランク１３での
軸心からバランサーウェイト３２及び針棒４４の取り付
け部分までの距離は、ともに同じ距離Ｌであり等しい。

【００２９】いま、針棒４４及びバランサーウェイト３
２の運動方向はそれぞれ矢印方向に規制されているの
で、上軸１０が回転すると針棒４４及びバランサーウェ
イト３２とは反対方向に往復直線運動をする。つまり、
針棒４４とバランサーウェイト３２は、１８０度だけ位
相がずれた関係にある。尚、バランサーウェイト３２が
移動しても、バランサーウェイト３２がスライドガイド
３３の溝から脱落しない位置に、スライダーガイド３３
は固定されている。

【００３０】次に、図２を参照して、上軸１０が回転す
ると発生する加振力について説明する。上軸１０の回転
角をθ、回転速度をω（＝ｄθ／ｄｔ）とする。針棒４
４等の往復直線運動をする部分の質量ｍ，バランサーウ
ェイト３２の質量をｍ₀ ，釣合クランク１２、針棒クラ
ンク１３の針棒コネクティングロッド３６側の上軸１０
回りの回転質量をＭ，上軸１０の軸心からその回転質量
Ｍの重心までの距離をＲ（図示しない），釣合コネクテ
ィングロッド２６側の上軸１０回りの回転質量をＭ₀ ，
上軸１０の軸心からその回転質量Ｍ₀ の重心までの距離
をＲ₀ （図示しない），クランク比をλ＝ｒ／Ｌとす
る。

【００３１】針棒４４等の往復直線運動によって生ずる
加振力ｆは、

【００３２】

【数５】

【００３３】同じくバランサーウェイト３２の往復直線
運動によって生ずる加振力ｆ₀ は、

【００３４】

【数６】

【００３５】ここで、ａ₂ ，ａ₄ ，ａ₆ ，・・・は上記
と同じであり、「−」の符号は針棒４４の運動方向と逆
であることを表す。

【００３６】鉛直方向の加振力の総和は、

【００３７】

【数７】

【００３８】となり、ｍ＝ｍ₀ とすれば上下方向の加振
力は完全に０となる。また、ｍ≒ｍ₀ の場合において
も、ほぼ加振力は非常に小さいものになる。

【００３９】次に、針棒コネクティングロッド及び釣合
コネクティングロッドの運動により上軸１０回りに生じ
る遠心力を考える。針棒クランク１２の針棒コネクティ
ングロッド３６側の上軸１０回りの回転質量Ｍによって
生じる遠心力Ｆは、Ｆ＝ＭＲω² 同じく釣合クランク１２の釣合コネクティングロッド２
６側の上軸１０回りの回転質量Ｍ₀ によって生じる遠心
力Ｆ₀ は、Ｆ₀ ＝−Ｍ₀ Ｒ₀ ω² ここで「−」の符号は針棒コネクティングロッド３６側
の質量による遠心力の方向とは逆であることを表す。

【００４０】回転質量による加振力の総和は、Ｆ＋Ｆ₀ ＝（ＭＲ−Ｍ₀ Ｒ₀ ）ω^２となり、ＭＲ＝Ｍ_０Ｒ₀ となるようにすれば回転質量
による加振力も０とすることができる。これは、針棒ク
ランク１３、釣合クランク１２を上軸１０の軸心からの
距離ｒを針棒４４側、バランサーウェイト３２側共に同
じとし、釣合コネクティングロッド２６を針棒コネクテ
ィングロッド３６の部品を流用し、更に、釣合クランク
１２及び針棒クランク１３自身の重心位置が上軸１０の
軸心と一致するようにすれば、このように加振力の解消
された機構を容易に作製可能である。また、釣合コネク
ティングロッド２６を針棒コネクティングロッド３６と
同じ部品にすれば、部品の種類を低減できるメリットが
ある。

【００４１】次に、第二実施例について、図４及び図５
を参照して説明する。

【００４２】針棒クランク５４の右側面には偏心ボス部
５６が形成されており、更に、その偏心ボス部５６には
中央貫通孔５８が形成されている。この中央貫通孔５８
には上軸１０の先端部が挿通されており、上軸１０先端
が止めネジ６０により締め付けられることにより、針棒
クランク５４が上軸１０に固定されている。この偏心ボ
ス部５６の偏心量はｒ₀ であり、偏心ボス部５６には釣
合コネクティングロッド６２の一端に形成された貫通孔
６４が回転自在に挿通されている。釣合コネクティング
ロッド６２の他端の係合孔６６には、バランサーウェイ
ト３２が揺動可能に取り付けられている。尚、偏心量ｒ
と距離ｒ₀ の大小関係はｒ＞ｒ₀ である。

【００４３】また、針棒クランク５４の端部に形成され
た端部貫通孔６８には、クランク軸ピン７０のピン部が
挿通されており、クランク軸ピン５４が止めネジ７２に
より締め付けられることにより、クランク軸ピン５４に
挿通された針棒コネクティングロッド３６が針棒クラン
ク５４に回動可能に取り付けられている。

【００４４】釣合コネクティングロッド６２と針棒コネ
クティングロッド３６の長さは、それぞれ長さＬ₀ ，Ｌ
と異なり、且つ、針棒クランク５４の上軸１０の軸心か
ら両コネクティングロッド３６，６２の回転部中心まで
の距離は、バランサーウェイト３２側の距離は距離ｒ
₀ ，針棒４４側の距離は距離ｒと異なる。他は、第１の
実施例の図３と同様であり、第一実施例と同様に以下の
関係が成り立つ。

【００４５】クランク比λは、λ＝ｒ／Ｌ＝ｒ₀ ／Ｌ₀ 針棒４４等の往復直線運動によって生ずる加振力ｆは、

【００４６】

【数８】

【００４７】バランサーウェイト３２の往復直線運動に
よって生ずる加振力ｆ₀ は、

【００４８】

【数９】

【００４９】鉛直方向の加振力の総和は、

【００５０】

【数１０】

【００５１】となり、ｍｒ＝ｍ₀ ｒ₀ となるように、バ
ランサーウェイト３２の質量ｍ₀ ≒ｒｍ／ｒ₀ となるよ
うにすれば、直線方向の加振力は完全に０となる。また
ｒ／Ｌ≒ｒ₀ ／Ｌ₀ ，ｍ₀≒ｒｍ／ｒ₀ の場合において
も加振力は非常に小さいものになる。上軸１０の回りに
生じる遠心力については第一実施例と同じである。

【００５２】この第二実施例の方式の針棒クランク５４
は、距離ｒよりも距離ｒ₀ を短く製作しているので、バ
ランサーウェイト３２の移動量が少ない。よって、ミシ
ンのフレーム自体を小型化できるメリットがある。ま
た、第二実施例の針棒クランク５４は１つの部材である
ので、２つの部材で構成される第一実施例の釣合クラン
ク１２及び針棒クランク１３に較べてより強度に作製す
ることが容易に可能である。

【００５３】尚、針棒４４等の往復直線運動をする部分
の質量とは、針棒４４、針棒抱き４６、針棒糸案内４
８、針５０、及び針棒コネクティングロッド３６の針棒
４４側の軸受部周辺の質量を示す。

【００５４】前記第一及び第二実施例においては、バラ
ンサーウェイト３２の運動を上下の直線運動に規制した
が、バランサーウェイト３２に相当する部材の運動を揺
動運動に規制する機構について、図６及び図７を参照し
て、以下、第三実施例として説明をする。

【００５５】ミシンフレーム（図示しない）に固定され
た揺動軸８０と、上軸１０に設けられた釣合クランク７
２ａ、７２ｂと、その釣合クランク７３に回転自在に支
持された釣合コネクティングロッド７４と、その釣合コ
ネクティングロッド７４の他端に回転自在に支持され且
つ揺動軸８０に回転自在に支持された揺動腕７６により
四節リンク機構が形成されている。このため、釣合コネ
クティングロッド７４は、揺動腕７６と揺動軸８０とに
運動方向が規制されて、図７に示す矢印方向に揺動運動
する。

【００５６】釣合クランク７２ｂの他端部には、上軸１
０と同一軸心になるように連結軸８２の一端部が固定さ
れており、連結軸８２の他端部には、釣合クランク７２
ａ，７２ｂとは全く（１８０度）反対方向に延びる針棒
クランク７３一端部が固定されている。このため、連結
軸８２、針棒クランク７３は上軸１０と共に回転する。
更に、針棒クランク７３の他端部には、針棒４４が針棒
コネクティングロッド８４，針棒抱き４４を介して揺動
可能に取り付けられており、その他の構成は第１及び第
２の実施例と同様である。

【００５７】また、釣合コネクティングロッド７４の重
心位置が、釣合コネクティングロッド７４と揺動腕７６
の回転軸に一致するように釣合コネクティングロッド７
４の形状が決められ、釣合クランク７２ａ、７２ｂの重
心位置が、上軸１０の軸心に一致するように釣合クラン
クの形状が決められている。更に、釣合クランク７２
ａ、７２ｂの腕の長さｒ₀に比べて揺動腕３が十分に長
く、揺動腕８０がほぼ水平になるように配置されている
ため、釣合コネクティングロッド７４の重心は鉛直方向
にほぼ直線運動をする。この釣合コネクティングロッド
７４の質量が第一実施例のバランサーウェイト３２の質
量に相当する。

【００５８】以上のような構成の機構において、上軸１
０が回転すると、針棒４４と釣合コネクティングロッド
７４の重心とは、逆方向に移動するため、前記式が成立
し針棒の往復運動に伴う慣性力が打ち消される。

【００５９】また、釣合コネクティングロッド７４の重
心釣合コネクティングロッド７４、揺動腕７６の水平方
向運動は僅かであるため、それに伴う慣性力は殆ど無視
できる。また、釣合クランク７２ａ、７２ｂの重心位置
が、上軸１０の軸心に一致するように釣合クランクの形
状が決められているため、釣合クランク７２ａ、７２ｂ
の運動による遠心力は生じない。

【００６０】第１から第３の実施例において、針棒の往
復運動により生じる鉛直方向の慣性力が完全に打ち消さ
れるため、ミシンの振動が防止される。それに伴い、正
確に被加工物に対して縫製を行うことが可能となると共
に、振動による騒音が低減される。バランサーウェイト
３２や釣合コネクティングロッド７４の動作に対して、
ギヤ伝達でなくクランク機構を利用しているので、ギヤ
騒音等が発生することにも無く静かである。

【００６１】尚、第１から第３の実施例において、クラ
ンクによって移動されるバランサーウェイト３２やそれ
に相当する物体と針棒４４との位相のずれは１５０度か
ら２１０度に設定しても同様の効果が得られるが、１８
０度の場合が最も振動を抑えることが可能である。

【００６２】また、加振力を解消するためのクランク機
構は、上軸１０に直接設けるのではなく、歯車を介して
上軸１０と同期して回転する軸に設けても良い。この場
合、ミシンのフレーム内のその他の装置とクランク機構
との配置の自由度が増す。更に、ミシンのフレーム内の
その他の装置とクランク機構との配置に応じて、バラン
サーウェイト３２の軌跡は、ほぼ直線運動する他の軌跡
も考えられる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明のミシンにおいては、クランクによって針棒と位
相差を持って移動される釣合部材により、上軸の往復運
動に伴う慣性力を完全に打ち消すことができるので、ミ
シンの振動が低減され、静かで正確な縫製が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクランク機構の説明図である。

【図２】本発明のクランク機構の説明図である。

【図３】本発明のクランク機構の組立図である。

【図４】本発明のクランク機構の説明図である。

【図５】本発明のクランク機構の組立図である。

【図６】本発明のクランク機構の説明図である。

【図７】本発明のクランク機構の組立図である。

【図８】従来ミシンの上軸機構図である。

【図９】従来ミシンの上軸機構図である。

【符号の説明】

１０上軸１２釣合クランク１３針棒クランク２６釣合コネクティングロッド３２バランサーウェイト３３スライドガイド３６針棒コネクティングロッド４４針棒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上軸の回転により針棒クランクを介して
針棒が上下に往復運動して縫製を行うミシンにおいて、前記針棒クランクと位相差を持つ釣合クランクと、前記釣合クランクに回動自在に支持された釣合部材と、前記釣合部材の運動を一定に規制する規制部材とを備え
ることを特徴とするミシン。
【請求項２】前記釣合部材の運動が、前記規制部材に
より揺動運動に規制されることを特徴とする請求項１記
載のミシン。
【請求項３】前記釣合部材の運動が、前記規制部材に
より直線運動に規制されることを特徴とする請求項１記
載のミシン。
【請求項４】前記釣合クランクが、前記上軸に固定さ
れていることを特徴とする請求項１記載のミシン。