CN101012609B - 缝纫机的夹线装置 - Google Patents

Abstract

一种缝纫机的夹线装置，其能够减轻驱动器的驱动时作用的摩擦，进一步提高驱动器的再现性、响应性、耐久性。该缝纫机(M)的夹线装置(1)具有：夹持线的一对夹线盘(31、32)；驱动一侧的夹线盘(31)使其相对于另一侧的夹线盘(32)接触分离的驱动机构(4、33)；驱动驱动机构(4、33)的驱动源(5)，驱动源(5)具有：可动部件(6)，其具有沿着轴线方向移动的可动部件轴(51)和在该可动部件轴(51)上设置的永磁铁(52～55)；固定部件(7)，其在永磁铁(52～55)的周围设置有相隔规定间隔卷绕的线圈(57～60)；和轴承(40、8)，其支承可动部件轴(51)的两端部，其中，支承可动部件轴(51)的驱动源(5)侧的端部的轴承是由板簧形成的板簧轴承(8)。

Description

缝纫机的夹线装置

技术领域

本发明涉及能够自动地改变线张力的缝纫机的夹线装置。

背景技术

一直以来，作为能够通过音圈电机这样的驱动部件来对由夹线盘对线施加的张力进行调节的夹线装置，例如在专利文献1中记载的那样，公知的是具有如图20、图21所示的结构的夹线装置。

图20所示的现有的夹线装置110具有：音圈电机111、可动的夹线盘112(以下，称为可动盘112)、固定的夹线盘113(以下，称为固定盘113)以及驱动杆114等。驱动杆114滑动自如地插通在固定盘112的开口部112a，并且一侧的端部114a连结于作为音圈电机111的可动部的线圈头(coil head)115，另一侧的端部114b抵接于可动盘112的抵接片112b。由此，如果使音圈电机111的可动部的线圈头115从轭部111a突出地移动，则可动盘112通过驱动杆114向固定盘113侧移动，可动盘112抵接于固定盘113，相反，如果使音圈电机111的可动部的线圈头115移动而被收纳在轭部111a内，则可动盘112向音圈电机111侧移动，可动盘112从固定盘113离开。另外，虽然没有图示，但线从线的供给源(卷线装置等)通过可动盘112和固定盘113之间，经由挑线器而被引导向针杆的机针。由此，以规定的压力将线夹持在可动盘112和固定盘113之间。此外，通过改变音圈电机111的可动部的线圈头115的驱动位置，可以改变夹持线时的压力，由此，能够调节赋予线的张力。

另外，在上述现有的夹线装置中，如图21所示，夹线装置120，在产生基于磁滞制动器或粉末制动器的电磁制动器121的制动力的转子122的轴123上，设置有通过制动力能够对线施加张力的纺车等的旋转体124，设置有对电磁制动器121的励磁线圈125供给制动力的调整用的控制电流的控制电流供给电路，构成为能够对制动力的转矩进行可变控制。

例如，在专利文献2所示的现有的夹线装置中，如图22所示，夹线装置130具有一对夹线盘131、132，使一侧的夹线盘131相对于另一侧的夹线盘132接触分离而能够夹持、释放夹线盘之间的线。另外，所述夹线装置130具有：盘压脚134，其能够抵接于一侧的夹线盘131上的与另一侧的夹线盘132相反的面；和电磁螺线管136，其经由与盘压脚134接合的驱动杆135，在盘压脚134相对于一侧的夹线盘131的接触分离方向上驱动盘压脚134。而且，通过利用电磁螺线管136使盘压脚134抵接于一侧的夹线盘131，从而用两夹线盘131、132夹持线，相反，通过使一侧的盘压脚131从另一侧的夹线盘132离开来释放线。

图23是表示将图22所示的夹线装置130组装到缝纫机头部机架20的状态的图。由于成为驱动源的电磁螺线管136的尺寸的原因，无法将其设置在缝纫机头部机架20的前面以及缝纫机头部机架20的内部，所以如图23所示，将其设置在缝纫机头部机架20的背面。

另外，如图24所示，现有的夹线装置140具有：纺车141，其与线接触，对应于线的搬送而旋转；压电元件143，其产生相对于纺车141或和该纺车141一体旋转的转动体142的旋转的旋转阻力。

若供给压电元件143的电压从低的待机电压(0V)提高到高的抑制电压(100V)，由压电元件143产生的力变高，则圆筒状的转动体142的旋转阻力也变多，抑制纺车141以及旋转轴145的旋转的旋转阻力变大，纺车141难以旋转。相反，若供给压电元件143的电压从高的抑制电压下降到低的待机电压，由压电元件143产生的力变低，则圆筒状的转动体142的旋转阻力也变少，抑制纺车141以及旋转轴145的旋转的旋转阻力变小，纺车141顺畅地旋转(例如参考专利文献3)。

另外，如图25所示，现有的夹线装置150具有：检测施加于夹线盘151的压力的压力传感器152、和基于由压力传感器152检测出的压力计算出施加于面线的张力而对夹线盘151增加压力的压力调节电机153。利用ΔP＝Pd-Pt来计算从压力传感器152检测出的检出压力Pd和目标压力Pt的偏差ΔP，接着为了使该偏差ΔP实质上成为零，向压力调节电机153输出对应于偏差ΔP的脉冲数的驱动信号，通过压力调节电机153，使调节杆154沿着调节杆154的轴线方向只位移与该脉冲数相当的位移量。由此，使夹线155的弹簧156只伸缩调节杆154的位移量，进行可变地控制使得在各夹线盘151之间施加于面线的压力成为与目标压力Pt对应的大小(例如，参考专利文献4)。

如上所述，现有的夹线装置的控制方式是，使用音圈电机、螺线管、压电元件、磁滞电机、旋转电机+螺钉等各种驱动器作为驱动源，轴承构造使用滑动轴承或球轴承，以这样的结构，通过利用驱动器的推力、转矩或位移来控制施加于夹线盘的负荷，由此控制施加于线的张力。另外，音圈电机在固定部件侧配置有磁铁，在可动部件侧配置有线圈，形成为线圈可动型的构造。

专利文献1：日本特开平9-220391号公报

专利文献2：日本特开2003-181182号公报

专利文献3：日本特开2003-236278号公报

专利文献4：日本特开平9-276577号公报

但是，在现有的夹线装置中，由于直动的驱动器的轴承构造是由滑动轴承构成的，所以在由驱动器可动部件重量和轴承摩擦系数引起的摩擦力的作用下，驱动器的推力产生滞后特性，在推力的增减时产生线张力值的差。

另外，由于轴承部的部件的加工精度或磨损或温度等，使得摩擦系数产生偏差，其结果是，滞后特性也产生偏差，线张力出现偏差使得再现性下降。

另外，随着减小张力设定，上述摩擦力的影响变大，因此得不到设定值的线张力，取决于偏差的再现性也低，所以无法实现线张力的低张力化。

另外，由于线张力是从驱动器推力减掉摩擦力(主要是静摩擦力)的值，所以在摩擦力大的现有结构中，即使在驱动器中流通驱动电流，直到产生线张力也要花费一定时间，无法提高响应性。

另外，根据取决于轴承摩擦力的滞后特性，因推力的增减使得线张力值产生差值，所以在降低线张力时，在暂时将驱动电流降低到低于设定值以后再提高到设定值，在进行这样的对策时，虽然线张力的差变少，但由于驱动电流的可变顺序花费多余的时间，因此无法实现高速的线张力的可变控制。

另外，为了实现摩擦力的降低，在减轻可动部的质量时，通过和驱动器的推力的平衡，无法大幅削减可动部件的质量，因此削减摩擦力也有限度。

另外，在摩擦引起的磨损的作用下，由于与出厂初期的摩擦状态产生差值，所以难以长期维持相同的品质状态。为了避免品质变化，存在需要进行轴承部的部件更换等维护的问题。

发明内容

本发明为了解决上述课题而提出，目的在于提供一种缝纫机的夹线装置，其能够减轻驱动器的驱动时作用的摩擦，可进一步提高驱动器的再现性、响应性、耐久性。

为了解决以上课题，第一方面的发明是一种缝纫机的夹线装置，其具有：夹持线的一对夹线盘(31、32)；驱动一侧的夹线盘使其相对于另一侧的夹线盘接触分离的驱动机构(4)；驱动所述驱动机构的驱动源(5)，所述驱动源具有：可动部件(6)，其具有沿着轴线方向移动的可动部件轴(51)和在该可动部件轴上设置的永磁铁(52～55)；固定部件(7)，其在所述永磁铁的周围设置有相隔规定间隔卷绕的线圈(57～60)；和轴承(40)，其支承所述可动部件轴的两端部，该缝纫机的夹线装置的特征在于，支承所述可动部件轴的所述驱动源侧的端部的轴承是由板簧形成的板簧轴承(8)。

在此，板簧轴承的厚度几乎可忽略不计。即，板簧轴承和可动部件轴的滑动部的面积小，是可以忽略的轴承，且是因板簧的弹性还可允许可动部件轴的移动的轴承。

根据第一方面的发明，若通过驱动源驱动驱动机构，则驱动机构驱动一侧的夹线盘，使其相对于另一侧的夹线盘接触分离。通过使一侧的夹线盘接近另一侧的夹线盘并与其抵接，从而能够用两夹线盘夹持线，能够对线付与张力。

在此，构成驱动源的可动部件轴，在设置于该可动部件轴的永磁铁所形成的磁场和在线圈中通电的电流的关系上，沿着其轴线方向移动，但由于该可动部件轴在两端被轴承支承，所以在和轴承的滑动部产生摩擦力，妨碍可动部件轴的顺畅的移动。

但是，由于支承可动部件轴的驱动源侧的端部的轴承是板簧轴承，所以作用于可动部件轴的摩擦，一部分作用于轴承，或者几乎变为0。

由此，能够减轻在驱动器的驱动时作用的摩擦，能够进一步提高驱动器的再现性、响应性、耐久性。

具体地说，即使轴承的加工精度或温度变化，也不会产生推力滞后特性，所以线张力没有偏差，维持再现性。另外，不存在因静摩擦带来的影响，能够消除驱动器始动时间的延迟，能够得到夹线装置的高速的响应性。

另外，根据可动范围，出现板簧的反作用力对推力下降的影响，但通过预先测量弹簧常数，利用驱动电流的增加来正确地修正推力下降量，从而能够按驱动器的驱动电流指令值控制线张力。由于在不必采用减轻驱动器可动部的质量等对策的情况下也能够消除因摩擦力引起的滞后特性，所以不会对驱动器的驱动性能带来影响。另外，由于在板簧轴承中没有磨损部件，所以能够长期维持品质。当然也不需要部件更换等反复的维护。

第二方面所述的发明的特征在于，在第一方面所述的缝纫机的夹线装置中，所述板簧轴承具有：外缘部(81)，其安装于所述固定部件；固定部(82)，其固定于所述可动部件轴；以及多个连结部(83)，其连结所述固定部和所述外缘部，并且以与所述固定部的连结部位和与所述外缘部的连结部位夹着所述固定部相对的方式形成。

根据第二方面所述的发明，连结部形成为与固定部的连结部位和与外缘部的连结部位夹着该固定部相对，并设有多个该连结部，所以通过可动部件轴的移动，板簧轴承承受的力作用于沿着连续部的方向。因此，在可动部件轴移动时，通过使连续部挠曲只是固定部和可动部件轴一起位移。

由此，即使是由板簧形成的轴承也能够发挥作为轴承的功能。

第三方面所述的发明的特征在于，在第一方面所述的缝纫机的夹线装置中，所述板簧轴承具有：外缘部(101)，其安装于所述固定部件；弯曲部(102)，其与所述外缘部连续，并弯曲形成在所述可动部件轴的端部侧；以及固定部(103)，其与所述弯曲部连续，并固定于所述可动部件轴。

根据第三方面所述的发明，通过形成弯曲部，在固定部和外缘部形成阶梯，在可动部件轴移动的情况下，成为集中负荷作用于固定部和可动部件轴的连结部位的状态。因此，固定部因可动部件轴的移动而作用有力矩，从而在可动部件轴的移动方向上挠曲。

由此，即使是由板簧形成的轴承也能够发挥作为轴承的功能。

第四方面所述的发明的特征在于，在第二方面或第三方面所述的缝纫机的夹线装置中，所述永磁铁沿着所述可动部件轴的外周面设置，并且沿着所述可动部件轴的径向被磁化。

根据第四方面所述的发明，通过使永磁铁的磁化方向沿着可动部件轴的径向，能够在可动部件轴的轴向上确保较大的磁路的表面积。另外，通过加长永磁铁，磁场面积变大，因此，可以解决使永磁铁的直径向可动部件轴的径向扩大而产生的驱动源的大型化的问题，即使在可动部件轴的径向上不增大驱动源，通过增加永磁铁的数目也能够增加推力。

第五方面所述的发明的特征在于，在第二方面或第三方面所述的缝纫机的夹线装置中，沿着所述可动部件轴的移动方向形成了多个磁路。

根据第五方面所述的发明，通过沿着可动部件轴的移动方向形成多个磁路，可以增加驱动源能够发挥的推力。

第六方面所述的发明的特征在于，在第二方面或第三方面所述的缝纫机的夹线装置中，所述驱动源、所述一对夹线盘以及所述驱动机构构成为一体。

根据第六方面所述的发明，通过一体地构成驱动源、一对夹线盘以及驱动机构，能够实现夹线装置的小型化。

第七方面所述的发明的特征在于，在第六方面所述的缝纫机的夹线装置中，具有连结所述可动部件轴和所述驱动机构的夹线棒，支承所述可动部件轴的夹线盘侧的端部的轴承和所述夹线棒是由非磁性材料形成的。

根据第七方面所述的发明，通过由非磁性材料形成支承可动部件轴的夹线盘侧的端部的轴承和夹线棒，即使在可动部件轴以靠近夹线盘的方式移动的情况下，由于不易从线圈或永磁铁向夹线侧泄漏磁通，所以能够防止因线圈或永磁铁的磁通引起的夹线盘的误动作。

(发明效果)

根据第一方面所述的发明，由于支承可动部件轴的驱动源侧的端部的轴承是板簧轴承，所以作用于可动部件轴的摩擦，一部分作用于轴承，或者几乎变为0。

由此，能够减轻在驱动器的驱动时作用的摩擦，能够进一步提高驱动器的再现性、响应性、耐久性。

具体地说，即使轴承的加工精度或温度变化，也不会产生推力滞后特性，所以线张力没有偏差，维持再现性。另外，不存在因静摩擦带来的影响，能够消除驱动器始动时间的延迟，能够得到夹线装置的高速的响应性。

另外，根据可动范围，出现板簧的反作用力对推力下降的影响，但通过预先测量弹簧常数，利用驱动电流的增加来正确地修正推力下降量，从而能够按驱动器的驱动电流指令值控制线张力。由于在不必采用减轻驱动器可动部的质量等对策的情况下能够消除因摩擦力引起的滞后特性，所以不会对驱动器的驱动性能带来影响。另外，由于在板簧轴承中没有磨损部件，所以能够长期维持品质。当然也不需要部件更换等反复的维护。

根据第二方面所述的发明，因此，在可动部件轴移动时，通过使连续部挠曲只是固定部和可动部件轴一起位移。

由此，即使是由板簧形成的轴承也能够发挥作为轴承的功能。

根据第三方面所述的发明，固定部，通过可动部件轴的移动而作用有力矩，从而向可动部件轴的移动方向挠曲。

由此，即使是由板簧形成的轴承也能够发挥作为轴承的功能。

根据第四方面所述的发明，通过使永磁铁的磁化方向沿着可动部件轴的径向，能够在可动部件轴的轴向上确保较大的磁路的表面积。另外，通过加长永磁铁，磁场面积变大，因此，可以解决使永磁铁的直径向可动部件轴的径向扩大而产生的驱动源的大型化的问题，即使在可动部件轴的径向上不增大驱动源，通过增加永磁铁的数目也能够增加推力。

根据第五方面所述的发明，通过沿着可动部件轴的移动方向形成多个磁路，可以增加驱动源能够发挥的推力。

根据第六方面所述的发明，通过一体地构成驱动源、一对夹线盘以及驱动机构，能够实现夹线装置的小型化。

根据第七方面所述的发明，即使在可动部件轴以靠近夹线盘的方式移动的情况下，由于不易从线圈或永磁铁向夹线侧泄漏磁通，所以能够防止因线圈或永磁铁的磁通引起的夹线盘的误动作。

附图说明

图1是表示缝纫机具备夹线装置的状态的图；

图2是剖面观察夹线装置的一部分的剖面立体图；

图3是夹线器的分解立体图；

图4是音圈电机的分解立体图；

图5(a)是表示永磁铁的形状、(b)以及(c)是表示永磁铁的磁化方向的图；

图6是表示线圈的卷绕方向的图；

图7是夹线装置的剖面图；

图8(a)是夹线装置的主视图，(b)是(a)所示的X部分的放大图，是音圈电机的剖面图，(c)是安装了板簧轴承的状态的主视图；

图9是板簧轴承周边的分解立体图；

图10是板簧轴承的构造解析模式图；

图11是滑动轴承的构造解析模式图；

图12是用于计算板簧的弹簧常数的解析模式图；

图13是将图12的构造简易模式化的图；

图14(a)是螺线管的侧视图，(b)是螺线管的主视图，(c)是螺线管的剖面图；

图15是相对于在螺线管中通电的电流进行增减时的电流的推力特性坐标图；

图16是表示使用了螺线管时的线张力的滞后特性的坐标图；

图17是表示使用了螺线管时的线张力的滞后特性的坐标图；

图18(a)是其他例子的音圈电机的剖面图，(b)是其他例子的安装了板簧的状态的主视图；

图19是板簧轴承的说明图；

图20是表示现有的夹线装置的概要图；

图21是表示现有的夹线装置的概要图；

图22是表示现有的夹线装置的概要图；

图23是表示现有的夹线装置的概要图；

图24是表示现有的夹线装置的概要图；

图25是表示现有的夹线装置的概要图。

图中：1-夹线装置；3-夹线器；4-驱动杆(驱动机构)；5-音圈电机(驱动源)；6-可动部件；7-固定部件；8-板簧轴承；31-夹线盘；32-夹线盘；33-盘压脚(驱动机构)；37-夹线棒；40-轴承；51-可动部件轴；52-永磁铁；53-永磁铁；54-永磁铁；55-永磁铁；57-线圈；58-线圈；59-线圈；60-线圈；81-外缘部；82-固定部；83-连结部；101-外缘部；102-弯曲部；103-固定部。

具体实施方式

以下，参考附图，详细说明缝纫机的夹线装置的最佳方式。

<缝纫机的夹线装置的结构>

如图1所示，夹线装置1，在缝纫机M的缝纫机头部机架2的颚部附近从正面贯通到背面地设置，在缝纫机头部机架2的正面侧，对从线供给源引出的线T施加适当的张力并夹持，并引导到挑线器21。挑线器21伴随着与缝纫机电机(省略图示)连结的主轴(省略图示)的旋转而移动，沿着在缝纫机头部机架2形成的槽2a上下动作，由此拉紧贯通了被缝制物的线T。

如图2所示，夹线装置1具有：对线施加张力的夹线器3、驱动盘压脚33使得一方的夹线盘31相对于另一方的夹线盘32接近的作为驱动机构的驱动杆4、和对夹线器3施加驱动力的作为驱动源的音圈电机5。夹线器3在缝纫机头部机架2的正面侧(缝制时用户面对的一侧)从该缝纫机头部机架2突出设置。音圈电机5和主轴等一起被设置在头部机架2的内部。

(夹线器)

如图2、图3所示，夹线器3具有夹持线的一对夹线盘31、32。

夹线盘31、32形成为圆板状，在缝纫机头部机架2的正面侧，沿着一方的夹线盘31的移动方向并排设置。在夹线盘31的与夹线盘32相对侧的相反侧，设置有盘压脚33，该盘压脚33按压夹线盘31使夹线盘31朝向夹线盘32移动。

盘压脚33和驱动杆4一起作为驱动机构起作用，盘压脚33被构成为能够移动以使一方的夹线盘31相对于另一方的夹线盘32接触分离，例如，是具有三个爪部33a的板材，并被防止该盘压脚33绕轴旋转的盘压脚支架34支承。另外，盘压脚33被定位轴环(collar)35定位，该定位轴环35被螺钉35a定位于驱动杆4。盘压脚支架34通过螺钉34a安装于驱动杆4。

盘压脚33以及盘压脚支架34被保护罩36覆盖，保护罩36通过螺钉36a安装于盘压脚支架34。

通过夹线棒台38以及螺钉38a将由不锈钢等非磁性材料形成的夹线棒37安装在驱动杆4的一端。在此，由非磁性材料形成夹线棒37的原因是，为了将夹线棒37配置在主要由铁等强磁性材料形成的夹线盘31、32和音圈电机5之间，而不使来自音圈电机5的磁通泄漏引起夹线盘31、32的误动作。在夹线棒37以及夹线棒台38上设置有取线弹簧39。此外，取线弹簧39，作为整体是扭转螺旋弹簧。另外，在夹线棒台38上通过螺钉38a安装有轴承40，该轴承40由不锈钢等非磁性材料形成，支承可动部件轴51的夹线器3侧的一端。在轴承40的中心形成有能够移动地插通可动部件轴51的插通孔40a。在此，由非磁性材料形成轴承40的原因是，为了将轴承40配置在主要由铁等强磁性材料形成的夹线盘31、32和音圈电机5之间，而不使来自音圈电机5的磁通泄漏引起夹线盘31、32的误动作。

(驱动杆)

驱动杆4由不锈钢等非磁性材料形成。驱动杆4连结夹线器3和音圈电机5，将音圈电机5的驱动传递给夹线器3，驱动夹线盘31。

(音圈电机)

如图2、图4所示，音圈电机5插通有驱动杆4，具有由铁等强磁性材料形成的可动部件轴51。在该可动部件轴51的轴周围，在可动部件轴51的轴方向上，通过粘接剂从夹线器3一侧排列固定有永磁铁52、53、54、55。永磁铁52、53、54、55由钕磁铁或钐钴磁铁等稀土类材料构成，如图5(a)所示，形成为圆筒状。

如图5(b)所示，永磁铁53、55沿着径方向从内周面朝向外周面磁化。

如图5(c)所示，永磁铁52、54沿着径方向从外周面朝向内周面磁化。

如此，通过具有可动部件轴51、和在该可动部件轴51上设置的永磁铁52、53、54、55，构成音圈电机5的可动部件6。

在永磁铁52、53、54、55的轴周围，为了绝缘而与永磁铁52、53、54、55的外周面隔开稍许空隙地设置有由树脂材料形成的圆筒状的绕线管(coil bobbin)56。在该绕线管56上绕轴卷绕有线圈57、58、59、60，这些线圈从夹线器3一侧通入音圈电机5的驱动推进力的控制电流。即，通过绕线管56，线圈57、58、59、60相对于永磁铁52、53、54、55隔开规定间隔地配置。

如图6所示，线圈57、58、59、60由一根绕组构成，线圈57被卷绕在与永磁铁52的外周面相对的位置，线圈58被卷绕在与永磁铁53的外周面相对的位置，线圈59被卷绕在与永磁铁54的外周面相对的位置，线圈60被卷绕在与永磁铁55的外周面相对的位置。通过形成这样的结构，在音圈电机5中形成如图4所示的磁通Φa、Φb、Φc，沿着可动部件轴51的移动方向形成多个磁路。

另外，邻接的线圈，具体地说，线圈57和线圈58、线圈58和线圈57以及线圈59、线圈59和线圈58以及线圈60、线圈60和线圈59的卷绕方向以相互相反的方式卷绕。通过形成这样的结构，在邻接的线圈中产生的图6的箭头方向的磁通抵消，基于线圈的绕组的电感引起的磁通变化基本消失。由此，由电感的磁通变化引起的产生电压降低，电流响应性提高。

卷绕了线圈57、58、59、60的音圈电机56，被设置在由铁等强磁性材料形成的线圈轭(coil yoke)61内。

如此，通过具有绕线管56、在该绕线管56上卷绕的线圈57、58、59、60以及线圈轭61，构成音圈电机5的固定部件7。

在此，对于音圈电机5对夹线器3带来的影响进行考察。

如图7所示，通过使夹线器3、盘压脚33、驱动杆4、音圈电机5形成一体，驱动杆4变短，夹线器3和音圈电机5的距离也变近。若夹线器3和音圈电机5的距离变近，则有时在音圈电机5中产生的磁通向夹线器3泄漏，使得夹线盘31误动作。但是，由于位于夹线器3和音圈电机5之间的夹线棒37、轴承40是由非磁性材料形成的，所以音圈电机5的磁通不易向夹线器3泄漏。

(板簧轴承)

如图2、图8、图9所示，驱动杆4，由轴承40支承夹线器3侧的一端，由板簧轴承8支承音圈电机5侧的一端。

板簧轴承8，在音圈电机5的远离夹线器3的端部支承可动部件轴51。在可动部件轴51的端部插通有近似圆形状的辅助轴承90，该辅助轴承90由不锈钢等非磁性材料形成，在中央形成有插通可动部件轴51的插通孔，并嵌入绕线管56而被支承。该辅助轴承90具有辅助板簧轴承8的作为轴承的功能。

如图8(b)、图9所示，在可动部件轴51上插通有垫片91，还插通有正面观察形成为C字状的垫片圈(shim ring)92。进而，在可动部件轴51上插通有罩93，该罩93插通于在板簧轴承8的中心形成的孔，且与垫片圈92一起夹持板簧轴承8。而且，从板簧轴承8的相反侧的面插通垫片94，由螺母95紧固在一起。在可动部件轴51与螺母95的螺合部位刻有螺纹。

如图8(c)、图9所示，板簧轴承8由不锈钢等非磁性材料形成为圆形状，并具有：在构成固定部件7的绕线管56上安装的外缘部81；在可动部件轴51上固定的固定部82；连结固定部82和外缘部81、并且与固定部82的连结部位和与外缘部81的连结部位夹着固定部82相对地形成的多个连结部83。连结部83以相互不接触的方式弯曲形成在同方向上，即形成为所谓涡旋状。

<作用等>

(音圈电机的板状轴承的动作)

若对音圈电机5的线圈57、58、59、60通电，则在串联连接的音圈电机5的各线圈区间流通电流，可动部件轴51的永磁铁52、53、54、55的磁场和线圈57、58、59、60的电流，按照弗来明左手法则，沿可动部件轴51的轴线方向产生推力，使在可动部件轴51上固定的板状轴承8的固定部82随着可动部件轴51的移动而向同方向移动。如图8所示，板簧轴承8的外缘部81由垫片圈92和罩93夹持，进而通过线圈轭61铆接固定，因此，只是板状轴承8的固定部82移动。在移动时，通过板簧轴承8的连结部83(涡旋形状部分)挠曲，只有板簧轴承8的中心的固定部82能够位移。

(线性驱动器的轴承和可动部件轴的摩擦力和推力的滞后影响)

图14是音圈电机等之类的作为线性驱动器的一般的螺线管的外观和结构图。螺线管200具有：圆筒形状的外壳201，其兼有作为线圈轭的作用、使用了铁等强磁性材料；线圈206，其在单一方向卷绕；底座203，其为了增长行程而对中央部分实施了圆锥形的槽加工；柱塞205，其由强磁性体材料形成，前端部分被施加了圆锥加工，以适于底座203的圆锥形状的槽，另一端为了使在螺线管200的推力作用下移动的对象物连接起来而实施了槽加工和用于安装销的孔加工；空气间隙衬垫207，安装空气间隙衬垫207是为了减小动作时的冲撞音，减少恢复时的残余磁性的影响；以及E形环208等，安装该E形环208是为了防止柱塞205的接触。线圈206被卷绕于绕线管204。

图15是相对于在螺线管200中通入的电流进行增减时的电流的推力特性坐标图。若增加在螺线管200中通入的电流，则推力沿着图15的坐标图的上升时的线增加，若减少通入的电流，则推力沿着图15的坐标图的下降时的线减少，在上升时和下降时，即使是相同的电流值，推力值也存在差值，下降时的推力大于上升时的推力，随着通电电流变大，上升时和下降时的推力差也变大。

在此，由于摩擦力作用于柱塞205的移动方向的相反方向，所以若移动方向变化，则摩擦力的作用方向也同时变化。

推力的测量器主要使用的是测量弹簧引起的位移量的方法，因此，若测量的推力增加，则弹簧缩短，若推力减少，则弹簧延伸，因此，通过推力的增加和减少，测量对象的可动部分移动较少的位移量。

在增加螺线管200的通电电流时，由于在增加方向上移动，所以摩擦力作用于增加方向相反的方向上，作为螺线管200的推力而被测量出的推力成为：

(螺线管测量推力)＝(螺线管推力)-(摩擦力)

若与无摩擦时相比，螺线管200的测量出的推力变小。

另外，在上式中，若螺线管推力没有超过摩擦力，则还意味着作为实际推力并没有显现，所以即使在动作时流通有驱动电流，还显示出作为线张力要实现实际推力会产生时间差，因此，在高速动作时重要的是减小摩擦力并减小产生实际推力的时间差。

接着，在螺线管的通电电流减少时，伴随着推力的减少，移动方向变成相反，因此摩擦力的方向也变得相反，所以作为螺线管的推力而测量出的推力成为：

(螺线管测量推力)＝(螺线管推力)+(摩擦力)

若与无摩擦时相比，螺线管200的测量出的推力变大。

基于以上理由，在存在摩擦时，在通电的电流量增加时和减少时，由于摩擦力的作用的方向变化，使得测量出的推力产生差值，因此，其作为推力的滞后特性而显现。在螺线管200中，随着通电电流的增加，由于磁吸引力也增加，柱塞205的与滑动轴承的摩擦力也增加，因此，推力的滞后量也增大。

图16是使用了螺线管200时的线张力的滞后特性。

如图15所述，螺线管200具有即使是相同的电流值在电流增加时和减少时推力也会产生差值，即所谓的滞后特性。因此，在使用了具有该滞后特性的螺线管200的夹线装置中，线张力也同样表现出滞后特性，图16(a)表示该状态。图16(b)表示的是即使是相同的通电电流在通电电流增加时和减少时线张力也产生差值。

图17是表示在使用了具有滞后特性的螺线管200的夹线装置中，线张力的滞后特性对策方案的图。该对策方案是，由于即使是相同的通电电流在电流增加时和减少时线张力也产生差值，所以在使线张力减少时，将通电电流暂时降低到比成为目标张力Y2的电流值Q1少的电流值R1，之后，提高到电流值Q1，以接近目标张力Y2。在相同的增加方向上，在通电的电流值相同时，利用了线张力的再现性良好的特性。

(使用了板簧轴承时的与可动部件轴的摩擦力)

图10是板簧轴承的结构解析模式图。该模式是对于支承夹线装置1的可动部件轴51的两端的轴承，将一侧设为滑动轴承40，将另一侧设为板簧轴承8。图10的重心主要表示音圈电机5的可动部件6的重心。

图11是滑动轴承的结构解析模式图。该模式是将支承夹线装置1的可动部件轴51的两端的轴承设为滑动轴承40。图11的重心主要表示的是音圈电机5的可动部件6的重心。

图12是用于计算板簧的弹簧常数的解析模式图。板簧的厚度设为H、宽度设为B、支承长度设为L、施加于板簧的负荷设为P。

图13是将图12的结构简易模式化的图。将施加于板簧的负荷设为P，将此时的挠曲量设为σ。

图11表示的是线张力控制装置的两侧的轴承使用了滑动轴承的模式。

根据图11的关系，

Mg＝Fc+Fd

Fc×La＝Fd×Lb

若将冲程方向的负荷设为Fh1，则

Fh1＝μ×Fc+μ×Fd＝μ×(Fc+Fd)＝μ×Mg

根据该关系式可以明确，通过减小质量M或减小摩擦系数μ，能够减小冲程方向的负荷Fh1。但是，由于减小质量M或减小摩擦系数μ存在限度，所以到达某种程度以后难以进一步减小。

图10表示的是用板簧轴承8支承可动部件轴51的一侧，使用滑动轴承40支承其另一侧的模式。

根据图10的关系，

Mg＝Fa+Fb

Fa×La＝Fb×Lb

若将冲程方向的负荷设为Fh2，将冲程方向的位移设为S，则

Fh2＝μ×Fa+K×S

在弹簧常数K和位移S都小时(μ×Fc＞＞K×S)，看作

在此，为了简化，若设为La＝Lb＝L/2，则

Fa＝Fb＝Mg/2，且在图11中，Fc＝Fd＝Mg/2。

因此，

在使用了板簧轴承8的情况和只使用了滑动轴承40的情况的比较中，

(使用板簧+滑动轴承)∶(只有滑动轴承)＝Fh2∶Fh1＝1/2∶1，

由于冲程方向的负荷变成一半，所以也可以使由摩擦引起的推力的滞后量变成一半。此外，如果可动部件轴51的轴承的双方使用板簧轴承8，则冲程方向的负荷还可能为零，但由于一般的滑动轴承40在成本和设置空间上存在有利一面，所以即使在一侧由板簧轴承8支承时，也能够减轻冲程方向的负荷。进而，通过形成将重心的距离分配配置在板簧轴承8侧的结构，相比于上述的一半还能够进一步减小。

(取决于板簧轴承的形状的弹簧常数)

为了在上述的冲程方向上的负荷计算时进行说明，优选板簧轴承8的弹簧常数小。因此，重要的是尽可能使弹簧常数小地来设置板簧轴承8的形状。

图12、图13表示的是简化了板簧轴承8的模式。

图12的形状的情况的截面二次力矩I和挠曲量σ，在杨氏模量为E时由下式表示：

I＝B×H³/12

σ＝P×L³/(48×E×I)

通过该式，在弹簧常数为k时，P＝k×σ，若求出弹簧常数k，则

k＝4×E×B×(H/L)³

因此，为了减小弹簧常数k，重要的是减小板簧宽度B和板簧厚度H，增大板簧长度L。另外同时，由于板簧厚度H或板簧长度L存在三次方的影响，所以为了减小弹簧常数的偏差，高精度地制造板簧厚度H或板簧长度L也是重要的。

此外，作为板簧轴承8使用的材料，通过使用可用于厚度调整的垫片等，能够以高精度制造弹簧常数小的板簧轴承8。

(夹线装置的小型化)

为了实现小型化，夹线装置1首先实现音圈电机5的小型化。

如图7所示，音圈电机5使用在径方向磁化了的永磁铁52、53、54、55。

在缝纫机M的夹线装置1的组装部分，由于与其他部分的干涉，所以能够组装夹线装置1的允许截面积小，因此，需要将音圈电机5在其可动部件轴51的轴线方向上形成为长尺形状。在将音圈电机5的形状在可动部件轴51的轴线方向上形成为长尺形状的情况下，由于还需要减小音圈电机5的永磁铁52、53、54、55和线圈57、58、59、60的截面积，所以优选在可动部件轴51的移动方向上使用磁路的表面积大量去除的在径向上磁化了的永磁铁52、53、54、55。这是因为，通过增长在径向上磁化了的永磁铁52、53、54、55的长度，磁场表面变多。但是，磁路的磁力线圈的磁通，由于取决于截面积的磁饱和量受到限制，所以需要通过在可动部件轴51的移动方向上增加磁力线圈数来提高推力，以实现希望的推力规格。

另外，音圈电机5，由于在可动部件6侧配置有永磁铁52、53、54、55，在固定部件7侧配置有线圈57、58、59、60，所以在调节线张力时，只有永磁铁52、53、54、55移动，线圈57、58、59、60的导线不会移动，所以不存在断线等问题。

另外，固定部件7的线圈57、58、59、60位于线圈轭61的紧内侧，还作为音圈电机5的外壳的线圈轭61被组装到缝纫机头部机架2，所以线圈57、58、59、60的发热容易从线圈轭61传递向缝纫机头部机架2，因此散热性良好，还能够提高音圈电机5的推力。

为了小型化，夹线装置1将夹线器3、盘压脚33、驱动杆4和音圈电机5形成一体，尽可能减小其结合部分地构成。

在此，若将夹线器3和音圈电机5形成一体，缩短两者之间的距离，则需要研究音圈电机5的漏磁通不会对夹线器3带来影响的磁路。

如图7所示，在音圈电机5的可动部件轴51的移动方向的两端，存在漏磁通，并存在音圈电机5的基本磁路部分即靠近磁力线504的磁力线502、稍微离开的磁力线501。在磁力线到达的范围内，由于产生磁吸引力，所以在作用于夹线盘31、32的情况下，由于一般由铁等强磁性体形成的夹线盘31、32彼此吸附，所以难以控制线张力。作为最容易的对策方法，有个方法是使夹线器3所使用的部件全部由不锈钢等非磁性材料形成，但若考虑强度、耐磨、成本，则由于用非磁性材料很多都达不到目的，所以主要使靠近音圈电机5的部件由非磁性材料形成。在图7中，在图3所示的夹线器3的构成部件之中，由非磁性材料形成滑动轴承40、夹线棒37。进而，图2所示的驱动杆4也同样由非磁性材料形成。

通过由非磁性材料形成这些部件，若除掉通过夹线棒台38而构成的磁力线501，则即使在可动部件轴51靠近夹线器3侧的情况下，在从永磁铁52、53、54、55到线圈轭61的距离以内不存在强磁性材料的部件，所以在磁力线502的附近通过了大部分的漏磁通，能够降低磁吸引力等对夹线器3侧的影响。

(关于线圈的产生磁场)

线圈57、58、59、60，若被通电，则如图6所示，在各线圈57、58、59、60的区间产生磁场。对于产生的磁场，由于在邻接的线圈57、58、59、60中线圈的卷绕方向不同，所以产生的磁场的方向也变得相反。由于线圈57、58、59、60是由一根线圈直接连接，所以通电的电流的大小相同。通常，由于线圈区间的卷数是以相同数目卷绕的，所以在各线圈区间产生的磁场也是相同值。因此，由邻接的线圈57、58、59、60产生的相同大小的磁场的方向相反，所以相互抵消使得线圈整体的磁场消失。

若设时间为t，线圈的电阻值为R，线圈电流为I(t)，线圈施加电压为V(t)，在线圈中产生的磁场为Φ，线圈的电感为L，则可表示为

V(t)＝R×I(t)+dΦ/dt，在此，Φ＝L×I(t)。

在此，由于在线圈区间磁场相互抵消，所以可看成

用于上式，则

此处，由于电流I增大，所以dΦ/dt≠0，因此，

即，表观上由于可以看到线圈57、58、59、60的电感L变小的效果，所以电气时间常数τ＝L/R变小，电流的响应性提高。

另外，由于线圈57、58、59、60是一根线圈线，所以电流值在哪都相同，因此，各线圈区间的卷数，只要相同方向彼此的卷数相同，就能够使得作为整体的线圈磁场相互抵消，因此，即使线圈57、58、59、60的各线圈区间的卷数不完全相同，也能起到上述效果。

另外，在音圈电机5中，线圈中央部分的两个线圈58、59的区间，始终作用有永磁铁52、53、54、55的磁场，但两端的两个线圈57、60区间，只是在可动部件轴51向任一方移动的情况下，作用有推力，因此即使线圈57、58、59、60的卷数减少，也几乎不会发生推力下降的情况，因此，通过减少两端的线圈57、60区间的线圈的卷数能够降低线圈57、58、59、60整体的电阻值。

<效果>

通过以板簧轴承8作为可动部件轴51的轴承的至少一方，能够降低可动部件轴51和轴承之间的摩擦，能够减轻因摩擦力引起的推力的滞后，因此，能够消除夹线装置1的推力方向的推力值的偏差。进而，在由板簧轴承8构成了可动部件轴51的两支承部的情况下，由于能够消除因摩擦力引起的推力的滞后，所以能够消除夹线装置1的推力方向的推力值的偏差。

由于即使板簧轴承8的加工精度或温度变化，也不会产生推力滞后特性，所以线张力没有偏差，能够维持再现性。

由于几乎没有可动部件轴51和板簧轴承8的摩擦力的影响，所以能够设定低的张力。

因静摩擦引起的影响消失，能够消除音圈电机5的始动时间的延迟，使夹线装置1的响应性达到高速。

根据可动范围，出现板簧轴承8的反作用力对推力下降的影响，但通过预先测量弹簧常数，利用驱动电流的增加来正确地修正推力下降量，从而能够按音圈电机5的驱动电流指令值来控制线张力。

由于在不必采用减轻可动部件6的质量等对策的情况下能够消除因摩擦力引起的滞后特性，所以不会对音圈电机5的驱动性能带来影响。

由于在板簧轴承8中没有磨损部件，所以能够长期维持品质。当然也不需要部件更换等维护。

由于相反地卷绕邻接的线圈，所以因线圈的通电产生的磁场抵消，磁场的变化非常小，表观上的线圈的电感也变小。因此，由于电气时间常数变小，电流的响应性也变快，音圈电机5的响应性也提高。

由于是磁铁可动型的音圈电机5，成为发热体的线圈57、58、59、60位于固定部件7侧，散热性好，因此能够实现小型、高推力化。

由于电流的供给线在固定部件7侧，可动部件6没有电缆，所以不会有断线的担心，可靠性好。

通过使音圈电机5和夹线器3形成一体而小型化，从而向缝纫机头部机架2安装时的设置部位的自由度增加。

在将音圈电机5和夹线器3形成一体的情况下，向缝纫机头部机架2安装和卸下变得容易。

由于与夹线器3的磁通的泄漏相关的部件由非磁性材料构成，所以不存在磁吸引力等磁影响。

由于使用在径方向磁化了的永磁铁52、53、54、55，所以相比于使用了在可动部件轴51的轴线方向磁化的永磁铁的情况，轴的长度方向的漏磁少，对夹线器3的部件或其他缝纫机的部件的磁影响少。

<其他>

此外，本发明的范围并不限定于上述实施方式。例如，永磁铁的数量、线圈的绕组的卷数可以为任意并可自由变更。即，本实施方式中，虽然设置三处磁力线圈来提高推力，但在尺寸规格允许的范围内，磁力线圈的数量可以更多。另外，相反地在线张力小也可以的情况下，还可以减少磁力线圈数。

另外，如图18、图19所示，板簧轴承10还可以由不锈钢等非磁性材料形成，具有：安装于固定部件的外缘部101；与外缘部101连续、朝向可动部件轴51的端部侧弯曲形成的弯曲部102；以及与弯曲部102连续、在可动部件轴51上固定的固定部103。

在将板簧轴承10形成为这样的结构的情况下，在音圈电机5的可动部件轴51的推力的作用下，固定部103的中心部移动。板簧轴承10的外缘部101由垫片圈92和罩93夹持，进而通过线圈轭61铆接固定，因此，作为板簧轴承10的中央部分的固定部103的中心部103a和弯曲部102承受力矩而能够弯曲移动，从而作为轴承起作用。

此外，如图19所示，通过将固定部103形成为矩形状，能够形成抗扭曲的板簧轴承10。

此外，在发明的范围内，能够自由地进行设计变更。

Claims (7)

1.一种缝纫机的夹线装置，其具有：夹持线的一对夹线盘；驱动一侧的夹线盘使其相对于另一侧的夹线盘接触分离的驱动机构；驱动所述驱动机构的驱动源，

所述驱动源具有：可动部件，其具有沿着轴线方向移动的可动部件轴和在该可动部件轴上设置的永磁铁；固定部件，其设置有线圈，所述线圈相对于所述永磁铁相隔规定间隔地卷绕在所述永磁铁的周围；和轴承，其支承所述可动部件轴的两端部，

该缝纫机的夹线装置的特征在于，

支承所述可动部件轴的远离所述一对夹线盘的一侧的端部的轴承是由板簧形成的板簧轴承。

2.如权利要求1所述的缝纫机的夹线装置，其特征在于，

所述板簧轴承具有：

外缘部，其安装于所述固定部件；

固定部，其固定于所述可动部件轴；以及

多个连结部，其连结所述固定部和所述外缘部，并且以与所述固定部的连结部位和与所述外缘部的连结部位夹着所述固定部相对的方式形成。

3.如权利要求1所述的缝纫机的夹线装置，其特征在于，

所述板簧轴承具有：

外缘部，其安装于所述固定部件；

弯曲部，其与所述外缘部连续，并弯曲形成在所述可动部件轴的端部侧；以及

固定部，其与所述弯曲部连续，并固定于所述可动部件轴。

4.如权利要求2或3所述的缝纫机的夹线装置，其特征在于，

所述永磁铁沿着所述可动部件轴的外周面设置，并且沿着所述可动部件轴的径向被磁化。

5.如权利要求2或3所述的缝纫机的夹线装置，其特征在于，

沿着所述可动部件轴的移动方向形成了多个磁路。

6.如权利要求2或3所述的缝纫机的夹线装置，其特征在于，

所述驱动源、所述一对夹线盘以及所述驱动机构构成为一体。

7.如权利要求6所述的缝纫机的夹线装置，其特征在于，

具有配置在所述一对夹线盘和所述驱动源之间的夹线棒，

支承所述可动部件轴的夹线盘侧的端部的轴承和所述夹线棒由非磁性材料形成。

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