JPH07222887A - ミシンの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 駆動用偏心回転体の運動により生じる遠心力
を確実に打ち消すことにより、振動及び騒音を低減でき
るミシンの駆動装置を提供することである。 【構成】 ミシンの起動により、主軸１が回転すると、
その回転に連動して天秤クランク４及び補助クランク９
が連動回転し、その天秤クランク４によって針棒６等が
駆動されると共に、前記補助クランク９によって揺動ア
ーム８が往復揺動される。このとき、揺動アーム８の揺
動運動に伴って生じる揺動アーム８の水平方向の慣性力
は天秤クランク９の水平方向の遠心力を打ち消すように
作用し、また、天秤クランク４の鉛直方向の遠心力は針
棒６の慣性力を打ち消すように作用する。従って、ミシ
ンの振動及び騒音を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、針棒や天秤の運動に伴
って発生する振動や騒音を低減するようにしたミシンの
駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のミシンの駆動装置におい
ては、図４に示されるように、針棒１００の上下運動に
伴って発生する慣性力を打ち消すために、主軸１０４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
１０２の遠心力を利用したものが知られている。この遠
心力は、針棒が最上点或は最下点に位置する時に、鉛直
方向のみに働き、針棒の慣性力を打ち消すが、針棒が上
下の途中位置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１０２の偏心質量を決
めたとしても、主軸を支持するミシンフレーム１０６に
作用する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
の振動防止機構においては、図５に示すように、主軸１
０４がミシンフレーム１０６に回動自在に支持され、こ
の主軸１０４に針棒クランク１０２が主軸１０４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１０２には、コネクティングロッド１０８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１
０８の先端には針棒１００が上下運動可能に支持されて
いる。この場合、針棒クランク１０２の重心Ｇ１は主軸
１０４の軸心Ｃ１から偏心しており、針棒１００が最上
点に位置するとき針棒クランク１０２の重心Ｇ１が軸心
Ｃ１の真下に位置するように設定されている。

【０００４】更に、主軸１０４が回転することにより相
互に噛み合った同じギヤ比の歯車１１２ａ、１１２ｂを
介してバランサー軸１１０が回転し、バランサー軸１１
０に固定されたバランサー１１４も回転する。なお、針
棒１００の最上点に位置するときバランサー１１４の重
心Ｇ４がバランサー軸１１０の軸心Ｃ４の真下に位置す
るように設定されている。

【０００５】ここで、Ｇ１は針棒クランク１０２の重
心、Ｇ２は針棒１００と針棒抱き１０１とコネクティン
グロッド１０８の合成重心であり、針棒クランク１０２
の質量をＭ１、針棒等の総和質量をＭ２、主軸１０４の
軸心Ｃ１とＧ１との距離をＬ１、針棒クランク１０２の
コネクティングロッド１０８を支持する点から主軸１０
４の軸心Ｃ１までの距離をＬ２、コネクティングロッド
１０８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１１４の質量をＭ
４、バランサー軸１１０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主軸１０４が
回転角速度ωで回転した場合に、ミシンフレーム１０６
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、次式で表すことができ
る

【０００７】

【数１】

【０００８】

【数２】

【０００９】ここで、Ｍ４・Ｌ４＝Ｍ１・Ｌ１、Ｍ２・
Ｌ２＝２Ｍ１・Ｌ１とすれば、

【００１０】

【数３】

【００１１】

【数４】

【００１２】となり、バランサー１１４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、前記距
離Ｌ２は針棒のストロークによって決められていると共
に、前記距離Ｌ３はミシンフレームの寸法制約よって余
り大きくすることができないため、クランク比λは余り
小さくすることができず、通常、１／４〜１／２の値が
とられていた。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１１４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、駆動用偏心回転体
の運動により生じる遠心力を確実に打ち消すことによ
り、ミシンの振動及び騒音を低減できるミシンの駆動装
置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、本発明のミシンの駆動装置は、ミシン機枠に回転可
能に支持された主軸の回転に連動して回転し、かつ天秤
や針棒等を駆動する駆動用偏心回転体を備えたミシンの
駆動装置において、前記駆動用偏心回転体の近傍に設け
られ、その駆動用偏心回転体の軸線に対してほぼ１８０
゜の位相差をもって偏心すると共に、前記主軸の回転に
連動して回転する補助偏心回転体と、基端部が前記補助
偏心回転体の回転軸線と平行な軸線の周りに揺動可能に
前記ミシン機枠に支持されると共に、開放端部側が前記
補助偏心回転体に接続された揺動部材とを備えている。

【００１６】また、前記揺動部材及び前記補助偏心回転
体の水平方向の慣性力と前記駆動用偏心回転体の水平方
向の遠心力とは、その絶対値がほぼ等しく設定されると
共に、作用方向が互いに反対向きになるようにするとよ
い。

【００１７】さらに、前記駆動用偏心回転体を前記主軸
の端部に支持すると共に、補助偏心回転体を前記駆動用
偏心回転体の近傍において前記主軸の一部に設けること
ができる。

【００１８】

【作用】前記の構成を有する本発明のミシンの駆動装置
によれば、ミシンの起動により、主軸が回転すると、そ
の回転に連動して前記駆動用偏心回転体及び補助偏心回
転体が回転し、その駆動用偏心回転体によって針棒等が
駆動されると共に、前記補助偏心回転体によって揺動部
材が揺動される。このとき、揺動部材の揺動運動に伴っ
て生じる揺動部材の水平方向の慣性力は駆動用偏心回転
体の水平方向の遠心力を打ち消すように作用し、また、
駆動用偏心回転体の鉛直方向の遠心力は針棒の慣性力を
打ち消すように作用する。

【００１９】

【実施例】以下に、本発明を具体化した一実施例を図１
乃至図３を参照して説明する。

【００２０】図１に示すように、ミシンのフレームに支
持された主軸１は回転可能に軸受２ａ、２ｂに支持さ
れ、その一端部にはプーリ３が支持される。前記プーリ
３はベルト（図示せず）を介して電動機（図示せず）に
連結されている。前記主軸１の左端部には、駆動用偏心
回転体を構成する天秤クランク４が固定される。その天
秤クランク４は、その重心が前記主軸１の軸線から所定
距離離間した位置に設定され、ほぼひょうたん形に形成
される。その天秤クランク４にはクランクピン１１が固
定され、そのクランクピン１１にはコネクティングロッ
ド５の一端が回動可能に取り付けられている。また、前
記コネクティングロッド５の他端には、連結ピン５Ａを
介して針棒抱き１２が回動自在に取り付けられており、
その針棒抱き１２には針棒６が固定されている。前記針
棒６は、ミシン機枠の案内支持部材１０に上下動可能に
支持されている。

【００２１】前記天秤クランク４の近傍であって前記軸
受２ａのすぐ内側の主軸１の部分には、補助偏心回転体
を構成する補助クランク９が設けられる。その補助クラ
ンク９は、それぞれ基端部が前記主軸１に固定され、か
つそれぞれ開放端部が前記天秤クランク４の重心と主軸
１の軸線とを結ぶ線とほぼ平行にほぼ１８０゜の位相差
をもって反対側に突出する一対のクランク腕９Ａと、そ
の両クランク腕９Ａの開放端部同志を連結する丸棒状の
連結棒９Ｂとによって構成される。その補助クランク９
に対応するミシン機枠には、揺動部材を構成する揺動ア
ーム８が設けられる。その揺動アーム８の基端部が前記
主軸１のほぼ真下においてその主軸１の軸線と平行な軸
線の周りに回動可能に支持され、その開放端部側には、
前記補助クランク９の連結棒９Ｂを隙間なく挟持する一
対の挟持片８Ａがもうけられる。その揺動アーム８は、
前記天秤クランク４と同様にある程度の重量を有してい
る。

【００２２】従って、前記主軸１が回転すると、補助ク
ランク９が円弧を描くように回転し、その連結棒９Ｂが
前記揺動アーム８の一対の挟持片８Ａの間で相対的にス
ライドしながら揺動アーム８を前後方向に一定範囲内で
往復揺動させる。

【００２３】本実施例は以上に説明した如く構成され
る。

【００２４】以下に、前記構成に基づく本実施例の作用
について説明する。

【００２５】ミシンを起動して、主軸１が回転すると、
主軸１に連結されている天秤クランク４と補助クランク
９とが一緒に連動回転する。主軸１が回転して針棒６が
最下点または最上点位置に到達したとき、天秤クランク
４の遠心力Ｆ_tと針棒６の慣性力Ｆ_hと補助クランク９の
遠心力Ｆ_cとについて、次式の関係が成り立つ。

【００２６】

【数５】

【００２７】すなわち、天秤クランク４の遠心力Ｆ
_tは、針棒６の慣性力Ｆ_hとクランク９の遠心力Ｆ_cの合
力と釣り合うように作用する（図２参照）。このため、
軸受２ａには慣性力の不釣合いにより生じる軸受荷重は
殆ど作用しない。更に主軸１が回転し、天秤クランク４
や補助クランク９が回転のほぼ水平位置に到来したと
き、天秤クランク４の遠心力Ｆ_tと補助クランク９の遠
心力Ｆ_cと揺動アーム８の慣性力Ｆ_aとについては、次式
の関係が成り立つ。

【００２８】

【数６】

【００２９】即ち、天秤クランク４の遠心力Ｆ_tは、補
助クランク９の遠心力Ｆ_cと揺動アーム８の慣性力Ｆ_aの
合力と釣り合うように作用する（図３参照）。このた
め、このときも、軸受２ａには慣性力の不釣合いによっ
て生じる軸受荷重は殆ど作用しない。

【００３０】また、前記２式より、針棒６の慣性力Ｆ_h
は揺動アーム８の慣性力Ｆ_aと等しくなければならない
ので、揺動アーム８の重量はＦ_h＝Ｆ_aを満足するように
決められる。

【００３１】針棒６の往復運動により生じる鉛直方向の
慣性力や天秤クランク４による水平方向の遠心力が打ち
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。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のミシンの駆動装置においては、駆動用偏心回転体
と、補助偏心回転体によって往復揺動する揺動部材とを
ほぼ１８０゜の位相差をもって運動させるようにしたの
で、前記駆動用偏心回転体による水平方向の遠心力を前
記揺動部材の慣性力によって確実に打ち消すことがで
き、ミシンの振動を低減できると共に、静かで正確な縫
製が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の針棒駆動機構の組立図である。

【図２】本発明の針棒駆動機構に作用する鉛直方向の力
を示す図である。

【図３】本発明の針棒駆動機構に作用する水平方向の力
を示す図である。

【図４】従来ミシンの上軸機構図である。

【図５】従来ミシンの上軸機構図である。

【符号の説明】

１ 主軸 ４ 天秤クランク ６ 針棒 ８ クランク ８ 揺動アーム ９ 補助クランク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ミシン機枠に回転可能に支持された主軸
   の回転に連動して回転し、かつ天秤や針棒等を駆動する
   駆動用偏心回転体を備えたミシンの駆動機構において、 前記駆動用偏心回転体の近傍に設けられ、その駆動用偏
   心回転体の軸線に対してほぼ１８０゜の位相差をもって
   偏心すると共に、前記主軸の回転に連動して回転する補
   助偏心回転体と、 基端部が前記補助偏心回転体の回転軸線と平行な軸線の
   周りに揺動可能に前記ミシン機枠に支持されると共に、
   開放端部側が前記補助偏心回転体に接続された揺動部材
   と、を備えたことを特徴とするミシンの駆動装置。
2. 【請求項２】 前記揺動部材及び前記補助偏心回転体の
   水平方向の慣性力と前記駆動用偏心回転体の水平方向の
   遠心力とは、その絶対値がほぼ等しく設定されると共
   に、作用方向が互いに反対向きであることを特徴とする
   請求項１に記載のミシンの駆動装置。
3. 【請求項３】 前記駆動用偏心回転体を前記主軸の端部
   に支持すると共に、補助偏心回転体を前記駆動用偏心回
   転体の近傍において前記主軸の一部に設けたことを特徴
   とする請求項１に記載のミシンの駆動装置。