缝纫机的针杆摆动机构.pdf

本发明提供一种构成简单且还抑制成本增加、可高速、高精度实现无晃动的锯齿形缝纫的缝纫机的针杆摆动机构。本发明的缝纫机的针杆摆动机构，具有：针杆(21)；针杆保持臂(22)，其可上下移动地保持针杆(21)；连杆(7)，其一端保持于针杆保持臂(22)；电动机(8)，其与连杆(7)的另一端连接，经由连杆(7)使针杆(21)在左右方向摆动；施力部件(24)，其朝针杆(21)所摆动的左右方向的一个方向对针杆保持臂(22)和连杆(7)施力；辅助施力部件(9)，其朝克服施力部件(24)的作用力的另一方向对针杆保持臂(22)以及连杆(7)施力。

1.  一种缝纫机的针杆摆动机构，其特征在于，具有：
针杆(21)；
针杆保持臂(22)，其可上下移动地保持所述针杆(21)；
连杆(7)，其一端保持于所述针杆保持臂(22)；
电动机(8)，其与所述连杆(7)的另一端连接，并且经由所述连杆(7)使所述针杆(21)在左右方向摆动；
施力部件(24)，其朝所述针杆(21)所摆动的左右方向的一个方向对所述针杆保持臂(22)和所述连杆(7)施力；
辅助施力部件(9)，其朝克服所述施力部件(24)的作用力的另一方向对所述针杆保持臂(22)和所述连杆(7)施力。

2.  根据权利要求1所述的缝纫机的针杆摆动机构，其特征在于，
所述辅助施力部件(9)安装于所述电动机(8)的转轴，
在所述针杆保持臂(22)和所述连杆(7)向克服所述施力部件(24)的作用力的另一方向摆动时，所述辅助施力部件(9)对所述针杆保持臂(22)和所述连杆(7)朝另一方向施力。

3.  根据权利要求1所述的缝纫机的针杆摆动机构，其特征在于，
所述电动机(8)具有安装于电动机转轴的外齿轮，
所述连杆(7)具有：横向棒(71)，其一端保持于所述针杆保持臂(22)；横向齿轮(72)，其一端与所述横向棒(71)的另一端连结而另一端与所述电动机(8)的所述齿轮啮合。

4.  根据权利要求1所述的缝纫机的针杆摆动机构，其特征在于，
所述施力部件(24)是拉伸弹簧，并且在摆动所述针杆(21)的左右方向，对所述针杆保持臂(22)和所述连杆(7)向与所述电动机(8)所处位置相反方向施力。

5.  根据权利要求1所述的缝纫机的针杆摆动机构，其特征在于，
所述针杆保持臂(22)收容于悬臂机框(10)内，在所述针杆保持臂(22)和所述悬臂机框(10)的内面之间配设拉伸弹簧。

6.  根据权利要求2所述的缝纫机的针杆摆动机构，其特征在于，
所述辅助施力部件(9)是螺旋弹簧。

缝纫机的针杆摆动机构
技术领域
本发明涉及具有锯齿形缝纫(曲折缝纫)功能的缝纫机的针杆摆动机构。
背景技术
缝纫机的功能之一具有所谓的锯齿形缝纫(曲折缝纫)，即使针杆相对缝制布的方向左右摆动以缝制。一直以来，利用致动器使棒状的连杆摆动，并通过机械地传动该摆动，使针杆左右摆动以缝制出锯齿形模样。在专利文献1所公开的方案中，采用步进电动机作为致动器，通过利用了螺钉的传递机构将步进电动机的从动轴(转轴)的往复旋转运动变换成往复直线运动。而且，利用连杆将该往复直线运动变换成摆动运动以使针杆摆动。另外，在专利文献2中，公开了设置两个对使针杆摆动的连杆施力的致动器的发明。通过以摆动量较大的致动器和摆动量较小的致动器分别使连杆朝同一方向摆动，可以使针杆以更高速且更好的精度摆动。
为了摆动针杆进行锯齿形缝纫，保持于针杆中的针能否正确地刺中布，将决定能否进行漂亮的缝制。因此，使连结部分容易晃动的棒状的连杆以更高速度和精确度摆动并传递到针杆显得尤为重要。专利文献1中，采用滚珠丝杠或辊子螺钉等作为用于传动步进电动机的往复旋转运动的螺钉来实现精度。专利文献2中，通过用摆动量较大的致动器进行较大摆动、用摆动量较小的致动器进行微调，从而使针杆更加高速且高精度地进行摆动。
专利文献1：日本实开平7-33274号公报
专利文献2：日本特开平10-61740号公报
然而，因为专利文献1中用到的滚珠丝杠或者辊子螺钉等是需要精密加工和组装的部件，所以导致成本增加。另外，专利文献2中因为采用两个步进电动机来作为致动器，所以需要用于配置两个电动机的空间。并且，用于协调驱动两个电动机的组成也比较复杂，因此也会增加成本。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而形成的，其目的在于提供一种结构简单又能抑制成本增加，可以无晃动、高速且高精度地锯齿形缝纫的缝纫机的针杆摆动机构。
为了解决上述课题，技术方案1中的发明的构造上的特征如下，具有：针杆；针杆保持臂，其可上下移动地保持上述针杆；连杆，其一端保持于上述针杆保持臂；电动机，其与上述连杆的另一端连接，并且经由上述连杆使上述针杆在左右方向摆动；施力部件，其朝上述针杆所摆动的左右方向的一个方向对上述针杆保持臂和上述连杆施力；辅助施力部件，其朝克服上述施力部件的作用力的另一方向对上述针杆保持臂和上述连杆施力。
本发明的缝纫机的针杆摆动机构，为了进行锯齿形缝纫等，具有对针杆保持臂朝左右方向上的一个方向施力的施力部件，从而抑制了将电动机的旋转力以针杆的左右移动进行传动的连杆等的连结部分的晃动，这里电动机用来使针杆保持臂左右摆动。此外，具有在左右方向上施加与施力部件相反的作用力的辅助施力部件。利用施力部件，从而在针杆保持臂一边进行左右摆动一边缝纫出锯齿形等的模样时、或进行直线缝纫时，消除了受针刺布时阻力的变动影响导致无法进行漂亮的缝纫的晃动。此外，由于利用施力部件朝一定方向施加负荷的缘故，从而在向相反方向摆动时需要很大的力，为了抑制由此导致的电动机的大型化，使辅助施力部件相对施力部件的作用力朝相反方向施力。
根据本发明的缝纫机的针杆摆动机构，在进行直线缝纫或锯齿形缝纫等的过程中，通过施力部件抑制因左右摆动针杆保持臂的机构而产生的晃动，能够进行高速且高精度的锯齿形缝纫等。还使用向施力部件的作用力的反方向施力的辅助施力部件，从而能够减小电动机的容量，进而实现电动机的小型化。
另外，技术方案2中发明的构成上的特征，是在技术方案1的基础上，上述辅助施力部件安装于上述电动机的转轴，其中上述辅助施力部件在上述针杆保持臂和上述连杆向克服上述施力部件的作用力的另一方向摆动时，对上述针杆保持臂和上述连杆朝另一方向施力。根据该构成，针对施力部件的施力的方向，在针杆保持臂摆动时未施加反向的作用力，因此能够可靠地抑制针杆保持臂和连杆所产生的晃动。此外，在针杆保持臂向施力部件的施力方向的相反方向摆动时，通过辅助施力部件向施力部件的作用力的相反方向施加作用力，从而能够抑制电动机的驱动扭矩的增大，实现电动机的小型化，抑制了成本增加。
另外，技术方案3中发明的构成上的特征，是在技术方案1或2的基础上，上述电动机具有安装于电动机转轴的外齿轮，上述连杆具有横向棒，其一端保持于上述针杆保持臂；横向齿轮，其一端与上述横向棒的另一端连结而另一端与上述电动机的上述齿轮啮合。根据这样的构成，在电动机的旋转力随左右动而变化时，针杆保持臂能够左右摆动，故组成简单也便于组装。
另外，技术方案4中发明的构成上的特征，是在技术方案1～3中任意一项的基础上，上述施力部件是在摆动上述针杆的左右方向，对上述针杆保持臂和上述连杆向与上述电动机所处位置相反方向施力的拉伸弹簧。使用拉伸弹簧作用施力部件，从而能够不增加成本地进行无晃动、高速且高精度的锯齿形缝纫等。
在技术方案1的发明中，在进行直线缝纫或锯齿形缝纫等的过程中，通过施力部件抑制因左右摆动针杆保持臂的机构而产生的晃动，能够进行高速且高精度的锯齿形缝纫等。还使用向施力部件的作用力的反方向施力的辅助施力部件，从而能够减小电动机的容量，进而实现电动机的小型化。
在技术方案2的发明中，针对施力部件的施力的方向，在针杆保持臂摆动时未施加反向的作用力，因此能够可靠地抑制针杆保持臂和连杆所产生的晃动。此外，在针杆保持臂向施力部件的施力方向的相反方向摆动时，通过辅助施力部件向施力部件的作用力的相反方向施加作用力，从而能够抑制电动机的驱动扭矩的增大，实现电动机的小型化，抑制了成本增加。
在技术方案3的发明中，利用由横向棒和横向齿轮构成的连杆和固定于电动机的转轴上的外齿轮，在电动机的旋转力随左右动而变化时，使针杆保持臂左右摆动，并通过施力部件朝一个方向对该连杆和针杆保持臂施力，故能够以简单的构成抑制晃动。
在技术方案4的发明中，因为使用拉伸弹簧作为施力部件，所以能够不增加成本地进行无晃动、高速且高精度的锯齿形缝纫等。
在技术方案5的发明中，因为拉伸弹簧配置在通常未设置功能部件的针杆保持臂和悬臂机框的内面之间，所以与以往相比无需增大悬臂机框的大小。而且也完全不用担心拉伸弹簧与其它部件相互干涉。
在技术方案5的发明中，因为采用螺旋弹簧作为辅助施力部件，所以连同电动机一起在紧凑方面实现单元化。
附图说明
图1是本实施方式1中的缝纫机的构成图。
图2是本实施方式1中的缝纫机的针杆摆动机构的构成图。
图3是表示本实施方式1中的缝纫机的针杆摆动机构的主要部分的图。
图4是本实施方式2中的缝纫机的针杆摆动机构的构成图。
附图标号说明：
1...机体；1a...壳体；10...悬臂机框；11...基座机框；13...传动带；14...托架；20...针；21...针杆；22...针杆保持臂；23...针杆保持臂螺钉；24...针杆弹簧；25...针杆施力部件；3...上轴；31...轴承；32...曲柄连杆；4...下轴；41...轴承；42...偏心轴承；5...手轮；6...滑轮；7...连杆；71...横向棒；72...横向齿轮；8...步进电动机；80...从动轴；81...齿轮；9...辅助弹簧；91...另一端部；92...推送螺母。
具体实施方式
下面，参照图1～图4对本发明的实施方式进行说明。
实施方式1：
如图1所示，作为缝纫机的主要构件的机体1被壳体1所覆盖，并且具备悬臂机框10和基座机框11。悬臂机框10和基座机框11并非铸件，而是以对具有规定厚度的金属板冲压成形的板金成形体为主体来形成的。在悬臂机框10上，可升降地设置可保持针20的针杆21，并且可旋转地设置沿水平方向的上轴3。通过固定于悬臂机框10的一对轴承31来支承上轴3，并使之旋转自由。在上轴3的一端固定手轮5和滑轮6(图1中右侧)。滑轮6形成有大直径部的从动轮61和第一定时轮62。在比滑轮6靠下的下方，在固定于悬臂机框10的驱动电动机12上所固定的电动机滑轮121和从动滑轮61间悬挂驱动带15，使驱动电动机12的旋转减速而传递给上轴3。此外，在上轴3的另一端连结有曲柄连杆32，通过曲柄连杆32使上轴3的旋转运动成为针20的上下移动(箭头Y1、Y2方向)。
在基座机框11的内部保持有下轴4。下轴4可旋转地支承在轴承41和偏心轴承42间。轴承41和偏心轴承42在下轴4的轴长方向上相互离开规定距离而保持于基座机框11。下轴4和上轴3在各自的一端部架设有传动带13。
针杆21可上下移动地保持于针杆保持臂22，针杆保持臂22在上方以针杆保持臂螺钉23为中心可左右摆动地保持于悬臂机框10。此外，如图1和图2所示，在针杆保持臂22的下方连结有由横向棒71和横向齿轮72构成的连杆7，作为连杆7的驱动源的步进电动机8，经由托架14固定在悬臂机框10中。横向棒71为棒状的部件，在图1和图2中，针杆21和针杆保持臂22位于左侧，步进电动机8位于右侧。横向齿轮72由圆弧状的齿轮部721以及在齿轮部721的相反侧与横线连杆71连结的连结部722构成。如图3所示，与横向齿轮72啮合而使之转动用的齿轮81，固定于步进电动机8的从动轴(旋转轴)80，以便与从动轴80一起旋转。步进电动机8根据上轴3的旋转以及振幅量或线、布的种类等的信息受计算机控制进行转动。
回到图1和图2，在针杆保持臂22和悬臂机框10之间配置针杆弹簧(施力部件)24。针杆弹簧24为扭簧，并且设置成：其一端卡合于针杆保持臂22的侧面侧、另一端卡合于悬臂机框10，以将针杆保持臂22和连杆7拉向悬臂机框10一侧(箭头X1方向)。
齿轮81由与横向齿轮72啮合的齿轮部(图略)和后述的成为辅助弹簧(辅助施力部件)9的芯的圆筒部(图略)构成。圆筒部上设置有缺口(图略)，并固定辅助弹簧9的一端，以便可以承受辅助弹簧9的扭矩。辅助弹簧9的另一端部91，与设置在用于将步进电动机8固定于悬臂机框10的托架14上的凸部141卡合。而且，辅助弹簧9由推送螺母92保持而不会从齿轮81的圆筒部上脱落。辅助弹簧9朝针杆弹簧24所施力的方向的相反方向施力，从而辅助针杆弹簧24摆动时的步进电动机8的旋转力。
当本实施方式1的缝纫机进行锯齿形缝纫时，步进电动机8根据计算机(图略)控制与上轴3的旋转一致而转动，与步进电动机8的从动轴80同步旋转的齿轮81旋转，横向齿轮72转动。图2中，横向齿轮72的齿轮部721上下(箭头A1、A2方向)移动，连结部721和与连结部721连结的横向棒71左右(箭头B1、B2方向)移动。而且，横向棒71的左右动作使得针杆保持臂22左右摆动。另外，基座机框11侧的下轴4也与上轴3的转动连动而转动，与位于针杆保持臂22下方的送布机构共同施力而将布送出，针杆保持臂22的左右摆动使得针20左右振动，以缝制出锯齿形模样。这里，因为该缝纫宽度由针杆保持臂22的摆动量所限定，所以如果步进电动机8的旋转量不能正确地传递给针杆保持臂22，会在缝纫出来的缝纫宽度上产生不均。或者，在直线缝纫的过程中，如果针刺布时的阻力致使连杆7间产生晃动，则针杆保持臂22会对应该晃动而左右振动，也不能缝纫出漂亮的直线。因此，利用针杆弹簧24来使针杆保持臂22和连杆7拉向一个方向，就可以消除连杆7间的晃动以及连杆7与针杆保持臂22之间的晃动。
针杆弹簧24始终将针杆保持臂22拉向一个方向，在图1和图2中为左方。其拉伸载荷在针杆弹簧24处于最短收缩状态下、即针20位于最左方的位置进行刺布时(落左针时)为最小，在最大伸长的状态下、即针20位于最右方的位置进行刺布时(落右针时)为最大。因此步进电动机8的规格是其最低驱动扭矩针对落右针时的针杆弹簧24的最大载荷具有可提供载荷的扭矩。
辅助弹簧9向针杆弹簧24的作用力的相反方向施力。即，图3中横向齿轮72沿A2方向摆动，当连结部722在C1方向上摆动时，辅助弹簧9施力以便减少向C1方向的步进电动机8的驱动扭矩。图3(c)是从后方向观察图2的步进电动机8附近的图。由此C1方向与B1方向为相同方向。
根据本实施方式1，能够利用针杆弹簧24去除在针杆保持臂22和连杆7以及连杆的横向棒71与横向齿轮72、横向齿轮72的齿轮部721与齿轮81的连结部分上产生的晃动，在步进电动机8高速旋转时也能够缝纫出高精度的锯齿形缝纫。而且，通过将辅助弹簧9安装于步进电动机8的从动轴80，可以在针杆保持臂22向针杆弹簧24所施力的施力方向(B2)的相反侧(B1方向)摆动时，利用辅助弹簧9的作用力削弱或消除针杆弹簧24的作用力，因此能够减小步进电动机8的驱动扭矩。即，对于针杆弹簧24为最长延伸的状态下的驱动扭矩，为步进电动机8需要的最低驱动扭矩，因此能够减小，实现步进电动机8的小型化。
连杆7的构成、针杆弹簧24消除晃动的构成、以及利用辅助弹簧9实现电动机小型化的构成，不需要精密且复杂的安装，因此能够提供出简单且可进行高精度而成本不至增加的缝纫的缝纫机。
实施方式2：
本实施方式2中的缝纫机与实施方式1中的缝纫机的构成几乎相同，仅针杆保持臂22和针杆弹簧24有所不同，具有与实施方式1相同的效果。故对于与实施方式1相同的构成省略详细的说明。
如图4所示，本实施方式2中的缝纫机，利用针杆施力部件(施力部件)25对针杆保持臂22在左右方向上朝一个方向施力。针杆保持臂22在侧面侧(图中左侧侧面)形成卡合部221。而且，针杆施力部件25具有推压部件251和扭簧252。推压部件251具有与针杆保持臂22的卡合部221接触且将针杆保持臂22朝一个方向施力地进行推压的接触部253、和供扭簧252的一端卡定的卡定部254，且形成有可旋转地安装于悬臂机框10用的转动中心部250。扭簧252的另一端卡定于悬臂机框10。
在图4中，扭簧252被拉伸以将卡定部254拉向上方，由此推压部件251意欲以旋转中心部250为中心转动，从而接触部253将卡合部221推向左方，针杆保持臂22被向左方施力。
根据本实施方式2，利用针杆施力部件252，能够消除针杆保持臂22与连杆7、横向棒71与横向齿轮72、横向齿轮72与齿轮81间的连结部分的晃动。
以上，虽然说明了本发明的优选的实施方式，但本发明并不局限于上述实施方式。例如，针杆弹簧24或针杆施力部件25只要是可将针杆保持臂21在左右方向上向一个方向施力的部件即可。另外，由横向棒71和横向齿轮72构成的连杆7，也可以以连杆机构、如使用横向棒71或横向齿轮72之外的部件或形状不同的部件的连杆机构来动作。
本发明可以应用在家庭用缝纫机或商业用缝纫机等中。