JPH07112082A - 間欠揺動運動発生機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所定の間欠揺動運動を長期にわたって円滑か
つ安定的に得ることを可能とする。 【構成】 主カム１５２による低回転長周期の揺動運動
と、この主カム１５２による長周期揺動運動の略３倍の
周期を有する副カム１５３による高回転短周期揺動運動
とを、揺動運動合成機構により合成して最終の出力を行
わせることによって、休止期間を途中に含みつつ連続的
な速度変化及び加速度変化を備える間欠揺動揺動運動を
発生させるように構成したもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、休止期間を途中に含む
揺動運動を発生する間欠揺動運動発生機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から種々の装置において、休止期間
を途中に含んだ揺動出力を発生する間欠揺動機構がしば
しば用いられている。この間欠揺動運動発生機構の一例
として、図１１に示されているような三角カム１を用い
たものがある。このものでは、一定の位置で回転する回
転軸２に、上記三角カム１が一体に回転するように嵌着
されているとともに、この三角カム１を挾み込むように
して、カムロット３が図示左右方向に往復移動自在に配
置されている。上記カムロット３は、二股部３ａ，３ａ
を有しており、当該二股部３ａ，３ａが、上記三角カム
１の外周カム面の両側に線接触状態で圧接されている。

【０００３】上記三角カム１の外周カム面は、一定の半
径を有する一対の休止カム面１ａ，１ｂと、これら両休
止カム面１ａ，１ｂどうしを結ぶ揺動カム面１ｃ，１ｄ
とを有しており、上記休止カム面１ａ，１ｂは、カムの
両側部分に所定の中心角度で互いに異なる大小の一定の
半径でそれぞれ設けられているとともに、前記揺動カム
面１ｃ，１ｄは、半径が連続的に変化するように構成さ
れている。そして三角カム１の回転によって、上記カム
ロット３が図示左右方向に往復移動されるようになって
いる。

【０００４】そしてこのような三角カム１を用いた揺動
運動発生機構の出力、すなわちカムロット３の変位量
（揺動量）は、例えば図１２（ａ）に示されているよう
なものとなる。図に示されているように、三角カム１の
回転角度θ（横軸）に対してカムロット３の揺動量Ｘ
（縦軸）には、揺動区間と休止区間とが交互に現れ
る。このうち揺動区間は、三角カム１の移動カム面１
ｃ，１ｄに対応しており、休止区間は、三角カム１の
休止カム面１ａ，１ｂに対応している。

【０００５】またこの揺動量Ｘに対する速度Ｖ及び加速
度αは、図１２（ｂ）に示されているようなものとな
る。まず揺動区間においては、速度Ｖが所定の角度で
立ち上がり、途中から減速に転じて休止区間で０とな
る。そして速度Ｖの立ち上がり時には、加速度αは急速
に立ち上がり、また速度Ｖの反転時には、加速度αは正
値から負値に急変する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところがこのような従
来の揺動運動発生機構では、上述したようにカムロット
２の二股部２ａ，２ａと、三角カム１の外周カム面とが
線接触されているため、摺動抵抗が大きく摩耗等の耐久
性に問題が生じている。さらにこの従来の揺動運動発生
機構では、上述したように揺動運動の開始時及び途中
で、急激な速度変化すなわち不連続な加速度変化を生じ
ているため、高速運転を行うことができず、異音の発生
も大きいという問題がある。

【０００７】そこで本発明は、揺動運動と休止とを繰り
返す場合の速度変化及び加速度変化を連続的なものと
し、長期にわたって安定的に継続使用することができる
ようにした間欠揺動運動発生機構を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、休止期間を途中に含む揺動運動を発生するよ
うに構成された間欠揺動運動発生機構において、所定の
回転数で回転する主カムと、この主カムに対する回転数
が、当該主カムの略３倍で回転する副カムと、これら主
カム及び副カムによる各揺動運動を合成して最終の揺動
運動を出力する揺動運動合成機構と、を備えた構成にな
されている。

【０００９】

【作用】このような構成を有する装置においては、主カ
ムによる長周期の揺動運動と、この主カムによる長周期
揺動運動の略３倍の短周期を有する副カムによる短周期
揺動運動とが、揺動運動合成機構により合成されて最終
の出力が行われる。そしてこの合成されて出力される揺
動運動は、休止期間を途中に含みつつ連続的な速度変化
及び加速度変化を備えるようになっている。

【００１０】

【実施例】以下、本発明にかかる実施例を図面に基づい
て詳細に説明する。ミシンにおける所謂千鳥揺動機構に
本発明を適用した第１の実施例が、図１に表されてい
る。本実施例における千鳥揺動機構は、特に図１３に示
されているようなジグザグ状の２点千鳥縫いを行うため
のものである。この２点千鳥縫いでは、縫い針Ｓが、矢
印で示した布送り方向に直交する左右の方向に間欠揺動
を行いつつ布送りが行われ、針落点Ａ₁ ，…，Ａ₆ ，…
が千鳥配列になされる。

【００１１】図１に示されているように、上軸１１に
は、第１ウォームギア１２が一体に回転するように固定
されているとともに、この第１ウォームギア１２に対し
て、１／２倍の減速比心を有する第２ウォームギア１３
が、略直交する方向に噛み合うように配置されている。
この第２ウォームギア１３には、後述する間欠揺動運動
発生機構１５の主軸１５１が、上記上軸１１と略直交す
る方向に延在して一体に回転するように固定されてい
る。この主軸１５１の回転駆動は、間欠揺動運動発生機
構１５により後述する所定の間欠揺動運動に変換され
て、上記主軸１５１と略平行に配置された針棒揺動台軸
１６に伝達され、その針棒揺動台軸１６の先端部に取り
付けられた針棒揺動台１７が、所定の間欠揺動運動を行
うことによって、当該針棒揺動台１７の下端部に装着さ
れた針棒１８が、所謂千鳥運動を行うように構成されて
いる。

【００１２】次に、間欠揺動運動発生機構１５の詳細構
造について述べる。まず図２及び図３に示されているよ
うに、前記主軸１５１には、円筒形状の主カム１５２
が、前記主軸１５１に対して所定の偏心量Ｂ（図３参
照）を有するように固定されている。この主カム１５２
の円筒状の外周側には、同じく円筒状の副カム１５３
が、円周方向に滑動自在に装着されており、両カム１５
２，１５３の偏心運動を合成する機構が構成されてい
る。また上記副カム１５３は、前記主カム１５２に対し
て所定の偏心量Ａ（図３参照）を有するように配置され
ている。これら両カム１５２，１５３の偏心量の比Ｂ対
Ａは、９対１の比を有するように設定されている。例え
ば、Ａが１mmの場合にはＢが９mmに設定されており、本
実施例においては、基準位置において両カム１５２，１
５３の偏心量の差である８（＝Ｂ−Ａ）の振幅が、揺動
出力として合成されるように上記両カム１５２，１５３
の位相配置関係が定められている。

【００１３】また上記副カム１５３は、カム鞘１５４内
に収容されており、当該副カム１５３の外周面が、上記
カム鞘１５４の取付穴１５４ａの内周面に対して滑動可
能となるように遊嵌されている。上記カム鞘１５４は、
カムロット１９（図１参照）を介して前述した針棒揺動
台軸１６の一端部に連結されており、その針棒揺動台軸
１６と一体となって左右方向に往復移動される構成にな
されている。

【００１４】一方図１に戻って、前記主軸１５１の延出
端側には、第１中間ギア１５５が一体に回転するように
固定されているとともに、この第１中間ギア１５５に対
し、所定の増速比を備えるように第２中間ギア１５６が
噛み合わされている。この第２中間ギア１５６は、前記
主軸１５１と略平行に配置された中間軸１５７の入力端
側に固定されている。また図２に示されているように、
上記中間軸１５７の出力端側には、第３中間ギア１５８
が固定されており、この第３中間ギア１５８がカム駆動
歯車１５９に対して所定の増速比を与えるように噛み合
わされている。前記カム駆動歯車１５９は、主軸１５１
に回転自在に遊嵌されている。このとき前記第１中間ギ
ア１５５、第２中間ギア１５６、第３中間ギア１５８及
びカム駆動歯車１５９からなるギア列は、主軸１５１の
回転数を３倍に増速してカム駆動歯車１５９を回転駆動
させるギア比を有している。

【００１５】さらに上記カム駆動歯車１５９は、同じく
前記主軸１５１に対して回転自在に遊嵌されたオルダム
継手１５０を介して、前記副カム１５３に連結されてい
る。すなわち上記カム駆動歯車１５９には、直径方向に
延在するキー１５９ａが突設されており、このカム駆動
歯車１５９のキー１５９ａが、上記オルダム継手１５０
の一端面側に凹設されたキー溝１５０ａ内に滑動可能に
嵌合されている。さらに上記オルダム継手１５０の軸方
向反対側の面には、上記キー溝１５０ａと直交する直径
方向に沿ってキー１５０ｂが突設されている。そしてこ
のオルダム継手１５０のキー１５０ｂが、前記副カム１
５３の前端部に同じく直径方向に沿って凹設されたキー
溝１５３ａ内に滑動可能に嵌合されている。

【００１６】このような実施例装置においては、主軸１
５１と一体に回転する主カム１５２により、偏心量９の
揺動出力が、主軸１５１の回転数に対応した一定の長周
期で得られるとともに、上記主カム１５２の３倍速で回
転する副カム１５３により、前記主カム１５２による揺
動周期の３倍の短周期で偏心量１の揺動出力が得られ
る。そしてこれら主カム１５２による長周期揺動運動
（例えば９・cosθ) と、副カム１５３による３倍の短周
期揺動運動（例えば１・cos 3θ) とが合成されて最終の
揺動出力がカムロット１９から得られる。

【００１７】この最終合成出力による変位Ｘを数式で表
せば、 Ｘ＝９・cosθ−１・cos 3θ となり、これを展開・整理すると、 Ｘ＝９・cosθ−（４・cos³ θ−３・cosθ） ＝１２・cosθ−４・cos³ θ となる。

【００１８】一方、上式のように得られた変位Ｘから速
度Ｖ及び加速度αを求めると、それぞれ、 Ｖ＝（−１２・sinθ＋１２・cos² θ・sin θ）dθ/dt α＝（−１２・cosθ＋２４・sin² θ・cos θ＋ cos³
θ）（dθ/dt ）² となる。

【００１９】このような各式で表される変位Ｘ、速度Ｖ
及び加速度αすなわち上述した実施例装置の最終合成出
力が、図４に示めされている。図示のようにまず変位Ｘ
は、主軸１５１の回転角度θ（横軸）に対して、揺動区
間と休止区間とが連続して交互に有しているととも
に、速度Ｖ及び加速度αも、連続的な曲線にて表されて
いる。すなわちまず揺動区間においては、速度Ｖが０
から連続的に滑らかに立ち上がり、途中から減速に転じ
て同様に滑らかに立ち下がって休止区間で連続的に０
となる。そしてこの速度Ｖの立ち上がり時及び立ち下が
り時には、加速度αも滑らかで連続的な立ち上がり及び
立ち下がりを繰り返す。このように本実施例装置による
揺動運動は、休止期間を途中に含みつつ連続的な速度変
化及び加速度変化を備えるため、急激な連続変化加速度
変化を生じることなく、極めて円滑な揺動運動となる。

【００２０】また図５には、前記両カム１５２，１５３
の偏心量の比Ｂ対Ａを、６対１から１０対１まで変更し
た場合の揺動出力が示めされている。このように偏心比
を種々変更することによって、休止区間及び揺動区間の
状態を種々変更することができるため、装置の種類に応
じた揺動運動が得られるようになっている。

【００２１】次に、図６及び図７に示した第２実施例に
おける間欠揺動運動発生機構２５では、各図に示されて
いるように、所定の回転数で駆動される主軸２５１に
は、円筒形状の主カム２５２が所定の偏心量で固定され
ているとともに、上記主軸２５１の３倍速で回転駆動さ
れる中間軸２５７には、同じく円筒形状の副カム２５３
が所定の偏心量で固定されている。副カム２５３の外周
側には、揺動運動合成機構を構成するカムロット２５４
ａの円筒部が、滑動自在に遊嵌されているとともに、前
記主カム２５２の外周側には、同じく揺動運動合成機構
を構成する主カムロット２５４ｂの円筒部が、滑動自在
に遊嵌されている。そして上記カムロット２５４ａの延
出アームの途中部分に、前記主カムロット２５４ｂの延
出アームの先端部が回転自在に接続されている。

【００２２】このとき前記主カムロット２５４ｂの延出
アームは、中間軸２５７の中心位置から距離ａの位置に
接続されており、この接続点からカムロット２５４ａの
延出アームの先端位置すなわち揺動運動合成機構の出力
点までは、距離ｂに設定されている。そしてこれら接続
点と出力点との距離比ａ対ｂに対応して、前記主カム２
５２の偏心量Ｂと副カム２５３の偏心量Ａとの比が設定
されている。例えば、ａ＝ｂの場合には、両カムの偏心
量の比Ｂ対Ａは、４．５対１に設定され、このような比
率に設定することによって、上述した第１実施例におけ
る間欠揺動運動（図４参照）と近似する同様な揺動運動
が得られる。

【００２３】一方、図８に示された第３実施例における
間欠揺動運動発生機構１５’では、図１ないし図３に示
された第１実施例における両カム１５２，１５３の偏心
量の比であるＢ対Ａが３対１に設定されているととも
に、基準位置において両カム１５２，１５３の偏心量の
和４（＝Ｂ＋Ａ）が揺動出力として合成されるように、
上記両カム１５２，１５３の位相配置関係が定められて
いる。その他の構成は、図１ないし図３に示された第１
実施例と同様であるので、詳細な説明は省略することと
する。

【００２４】この第３実施例では、主カム１５２による
長周期揺動運動（３・cosθ) と、副カム１５３による３
倍の短周期揺動運動（１・cos 3θ) とが、和の方向に合
成されて最終の揺動出力がカムロット１９から得られ
る。すなわちこの機構における最終合成出力である変位
Ｘを数式で表せば、 Ｘ＝３・cosθ＋１・cos 3θ となり、これを展開・整理すると、 Ｘ＝３・cosθ＋（４・cos³ θ−３・cosθ） ＝４・cos³ θ となる。

【００２５】このような数式で表される変位Ｘすなわち
上述した第３実施例装置の最終合成出力が図９に示めさ
れている。この装置では、前述した第１実施例装置によ
る間欠揺動の休止区間の間に行われる揺動運動区間
中に、１回の休止区間’が現出する。従ってこのよう
な第３実施例にかかる間欠揺動運動発生機構を、ミシン
の千鳥揺動機構に適用すれば、図１４に示したような所
謂３点千鳥縫いが可能となる。３点千鳥縫は、特に図１
４に示されているように、ジグザグ状の２点千鳥におけ
る隣接し合う針落点Ａ₁ とＡ₂ 、Ａ₂ とＡ₃ 、…の各中
間部に、さらにもう１点の針落点Ｂ₁ ，Ｂ₂ ，…を有す
るものである。しかもこのものは、前述した第１実施例
にかかる装置のカム取替を行い、カムの偏心量を変更す
るだけで実施することができ、従って千鳥縫いのモード
変更を容易な操作で実行することができ極めて便利であ
る。

【００２６】また図１０には、前記第３実施例における
両カム１５２，１５３の偏心量の比Ｂ対Ａを、２対１か
ら４対１まで変更した場合の揺動出力が示めされてい
る。このように偏心比を種々変更することによって、休
止区間及び揺動区間の状態を種々変更することができ、
装置の種類に応じた揺動運動が得られるようになってい
る。

【００２７】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変形可能であり、また本発明は、ミシンにおける他
の間欠揺動発生機構及び間欠揺動運動を要するミシン以
外のあらゆる装置に適用することができるのはいうまで
もない。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように本発明における針送り
間欠揺動運動発生機構は、主カムによる長周期の揺動運
動と、この主カムによる長周期揺動運動の略３倍の周期
を有する副カムによる短周期揺動運動とを、揺動運動合
成機構により合成して最終の出力を行わせることによっ
て、休止期間を途中に含みつつ連続的な速度変化及び加
速度変化を備える間欠揺動揺動運動を発生させるように
構成したものであるから、所定の間欠揺動運動を長期に
わたって円滑かつ安定的に得ることができ、間欠揺動運
動発生機構の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における間欠揺動運動発生機
構を用いたミシンの千鳥揺動機構の概略構造を表した外
観斜視説明図である。

【図２】図１中の千鳥揺動機構に用いられている間欠揺
動運動発生機構を、図１中のＡ矢視により表した分解斜
視説明図である。

【図３】図２に表された間欠揺動運動発生機構の要部を
表した正面説明図である。

【図４】図１ないし図３に表された間欠揺動運動発生機
構の揺動出力を表した線図である。

【図５】図１ないし図３に表された間欠揺動運動発生機
構の偏心比を変更した場合の揺動出力を表した線図であ
る。

【図６】本発明の第２実施例における間欠揺動運動発生
機構を表した外観斜視説明図である。

【図７】図６に表された間欠揺動運動発生機構の正面説
明図である。

【図８】本発明の第３実施例における間欠揺動運動発生
機構を表した図３相当の正面説明図である。

【図９】図７及び図８に表された間欠揺動運動発生機構
の揺動出力を表した線図である。

【図１０】図７及び図８に表された間欠揺動運動発生機
構の偏心比を変更した場合の揺動出力を表した線図であ
る。

【図１１】従来における間欠揺動運動発生機構の要部を
表した正面説明図である。

【図１２】図１１に表された従来の間欠揺動運動発生機
構の揺動出力を表した線図である。

【図１３】２点千鳥縫の縫製状態を表した外観斜視説明
図である。

【図１４】３点千鳥縫の縫製状態を表した外観斜視説明
図である。

【符号の説明】

１１ 上軸 １５ 間欠揺動運動発生機構 １７ 針棒揺動台 １８ 針棒 １５１ 主軸 １５２ 主カム １５３ 副カム １５７ 中間軸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 休止期間を途中に含む揺動運動を発生す
   るように構成された間欠揺動運動発生機構において、 所定の回転数で回転する主カムと、 この主カムに対する回転数が、当該主カムの略３倍で回
   転する副カムと、 これら主カム及び副カムによる各揺動運動を合成して最
   終の揺動運動を出力する揺動運動合成機構と、 を備えたことを特徴とする間欠揺動運動発生機構。
2. 【請求項２】 請求項１記載の間欠揺動運動発生機構に
   おいて、 主カムによる揺動運動の振幅と、副カムによる揺動運動
   の振幅との比である両カムの偏心比が、９対１に設定さ
   れていることを特徴とする間欠揺動運動発生機構。
3. 【請求項３】 請求項１記載の間欠揺動運動発生機構に
   おいて、 主カムによる揺動運動の振幅と、副カムによる揺動運動
   の振幅との比である両カムの偏心比が、３対１に設定さ
   れていることを特徴とする間欠揺動運動発生機構。