JP2011050460A - 上糸張力調整装置を備えたミシン - Google Patents

Abstract

【課題】糸調子ダイヤルを操作する際、糸調子ダイヤルの操作量が一回転以上可能で、ダイヤル操作のトルク変化が緩やかで、操作時に回転トルクも減少でき、トルクバランスも良く、きめ細かな上糸張力の調整が容易であり、又コストも安く組立時に上糸張力調整範囲の位置を容易に微調整できる上糸張力調整装置を備えたミシンの提供。
【解決手段】軸１１の雄ねじ部１１ａに螺合した張力設定ナット１６に表示溝１７ｄを表示した張力表示部１７を設け、軸１１の一端に装着した糸調子ダイヤル１９の回転を螺合移動に変換する変換機構を張力設定ナット１６と糸調子ダイヤル１９とで形成し、軸１１の他端の糸調子皿１２と１３とで上糸４を挟持し、ばね受け１４と張力設定ナット１６の間、張力表示部１７と糸調子ダイヤル１９の間に糸調子ばね１５と操作安定ばね１８を設けた上糸張力調整装置１０を機枠２に固定し、ミシン外郭３に指示溝３ａを設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、上糸の張力を調整する上糸張力調整装置を備えたミシンに関する。

従来の上糸張力調整装置を備えたミシンとして、図１４に示すようにミシン基枠１０１に糸調子器１１０（上糸張力調整装置）がねじ１０３により固定され、糸調子器１１０の操作ダイヤル１１７の一部が外カバー１０２の開口部１０２ａから突出するように外ケース１０２を設けたミシン１００（ミシンの部分図）が開示されている（特許文献１参照）。

図１５は、従来の糸調子器１１０の説明図である。図１５に示すように糸調子器１１０は、糸調子板１１１にリードねじ部１１２ａを設けた糸調子軸１１２の一端が固定されている。そして、糸調子軸１１２の他端から上糸を挟持して張力を付与する一対の糸調子皿１１３、１１３と、糸調子ばね１１４と、リードねじ部１１２ａに係合するばね押さえ１１５と、押さえばね１１６と、操作ダイヤル１１７とがこの順に挿入される。ストッパー１１８は、ミシン組付時において操作ダイヤル１１７の糸調子軸１１２からの離脱を阻止するため設けられている。糸調子ばね１１４は一対の糸調子皿１１３、１１３に弾性力（以下、ばね荷重）を付与し、押さえばね１１６は操作ダイヤル１１７にばね荷重を付与している。操作ダイヤル１１７は同軸に配置された２つの筒部分を備え、中央側の円筒部には糸調子軸１１２に平行な溝１１７ａが設けられ、溝１１７ａにばね押さえ１１５の外周先端部分１１５ａが係合する。そして、操作ダイヤル１１７の外側の外周面には上糸張力設定レベルを示す数値が記載されており、ユーザが操作ダイヤルを一回転以内の範囲で回転させる。すると、ばね押さえ１１５は同じよう回転すると共に、操作ダイヤル１１７に対し糸調子軸１１２の軸方向にスライドする。これにより、糸調子皿１１３とばね押さえ１１５との距離が変化して、糸調子皿１１３の押付荷重が変化し、上糸の張力が調整される。

また、この糸調子器付きミシン１００は操作ダイヤル１１７が軸に対し軸方向にスライド可能であるので、外カバー１０２の取付けに際して、特殊な治具、訓練を要する作業、慎重な作業、ミシン機枠の修正加工などの必要性が解消され、生産性が向上する。そして、外カバー１０２がミシン基枠１０１に取付けられた状態では、操作ダイヤル１１７の一部が外カバー１０２の開口部１０２ａから突出すると共に、操作ダイヤル１１７の図１４における右側の端面１１７ｂが外カバー１０２の開口部１０２ａの右側の端面１０２ｂに当接している。

また、糸調子軸に移動可能に挿入されると共に、上糸を挟持する一対の糸調子皿と、糸調子軸の雄ねじに螺合した糸調子ギアと、糸調子皿と糸調子調節ギアとの間に設けられ糸調子皿と糸調子ギアとに糸調子圧力を付与する糸調子ばねと、ミシンカバーに形成された案内部に沿って上下可能に支持された糸調子つまみと、糸調子つまみに連動して回動する糸調子プーリに同軸に装着固定された糸調子駆動ギアと、糸調子駆動ギアと糸調子調節ギアとの間に設けられ糸調子駆動ギアと糸調子調節ギアとに噛合う中間ギアと、糸調子つまみの上下動を糸調子プーリの回動に変換するタイミングベルトとを備えたミシンの糸張力調整装置が開示されている（特許文献２参照）。

特開平０８−３０９０６２号公報 特開２０００−２１０４８９号公報

しかしながら、特許文献１によれば、上糸張力設定レベルを示す数値は、操作ダイヤル１１７の外周面に表示されているため、上糸張力設定は操作ダイヤル１１７の一回転以内に制限される。これにより糸調子ばねを撓ますばね押さえ１１５の移動量も制限され、上糸張力をきめ細かく設定し難い。

また、上記の同じ理由により、所定の上糸張力最大値と最小値とを確保した状態では、操作ダイヤル１１７の操作量（回転量）に対して上糸張力は急激に変化すると共に、リードねじ部１１２ａのリード角が増大して操作ダイヤル１１７の回転トルクが増大する。結果、ユーザが希望する上糸張力に調整し難いものとなる。

また、操作ダイヤル１１７の端面１１７ｂが外カバー１０２の開口部１０２ａの端面１０２ｂに当接している。従って、端面１１７ｂと端面１０２ｂと間の摩擦力による操作ダイヤル１１７の回転トルクを低減するため、押さえばね１１６のばね荷重は糸調子ばね１１４のばね荷重より大幅に低減されている。このため、ばね押さえ１１５に作用する糸調子ばね１１４と押さえばね１１６に作用するばね荷重は糸調子ばね１１４のばね荷重により支配される。従って、ユーザが上糸張力を強くする方向に操作ダイヤル１１７を回転させるほど、糸調子ばね１１４が圧縮されて、ばね押さえ１１５に作用する糸調子ばね１１４のばね荷重は増大する。このため、ばね押さえ１１５の回転時、糸調子ばね１１４のばね荷重に抗してリードねじ部１１２ａを移動させる力と、雄ねじと雌ねじ間の摩擦力とが増大して、ばね押さえ１１５の回転に要するトルク値が急激に高くなる。その結果、操作ダイヤル１１７の回転量に対する操作ダイヤル１１７の回転トルク変化が増大する。また、上糸張力の最小時における操作ダイヤル１１７の回転トルクは、上糸張力の最大時に比べて大幅に低いので、操作ダイヤル１１７の回転範囲において、操作ダイヤル１１７の中間位置（回転トルクの中間値）に対しアンバランスになる。以上により、ユーザが操作ダイヤル１１７の操作する際、張力設定操作がし難くなる。

また、ユーザの操作の不快感を解消するため、押さえばね１１６のばね定数を糸調子ばね１１４のばね定数程度にすると、最大上糸張力の操作ダイヤル１１７の回転トルクと最小上糸張力の操作ダイヤル１１７の回転トルクとがほぼ揃う。しかし、端面１１７ｂの摩擦力が増大して、異音が発生しユーザが不快感を受ける問題がある。

さらに、糸調子ばね１１４の自由長やばね定数、あるいは、ばね押さえ１１５の寸法には製作上のバラツキがある。このため、工場での組立時において上糸張力調整範囲の位置を決める微調整が必要となる。しかし、ミシン１００はこの微調整機能を備えていないため上糸張力調整範囲の位置を決める微調整が困難である。

また、特許文献２によれば、糸調子駆動ギアと、糸調子調節ギアと、中間ギアと、タイミングベルトなどのコストの高い部品が必要で、構成も複雑であるので、糸張力調整装置のコストが高くなる問題がある。

そこで、本発明は上記した問題点に鑑みてなされたものであり、糸調子ダイヤル（操作ダイヤル）を操作する際、糸調子ダイヤルの操作量が一回転以上可能で、ダイヤル操作のトルク変化が緩やかであること。また、操作時に回転トルクも減少でき、トルクバランスも良く、きめ細かな上糸張力の調整が容易であること、また、コストも安く、組立時に上糸張力調整範囲の位置を容易に微調整できる上糸張力調整装置を備えたミシンを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、雄ねじ部を設けた軸と、雄ねじ部に螺合して螺合移動可能な張力設定作動部に設けた可動側張力表示マークと、軸の一端側に回転可能に装着され、回転を張力設定作動部の螺合移動に変換する変換機構を備えた糸調子ダイヤルと、軸の他端側に設けた固定側糸調子皿と、軸に挿入され固定側糸調子皿とで上糸を挟持する可動側糸調子皿と、可動側糸調子皿と張力設定作動部との間に設けられ、可動側糸調子皿と張力設定作動部とにそれぞれ反対方向の弾性力を付勢する糸調子ばねと、
糸調子ダイヤルと張力設作動定部との間に設けられ、糸調子ダイヤルと張力設定作動部とにそれぞれ反対方向の弾性力を付勢する操作安定ばねと、を有する上糸張力調整装置を備えたミシンであって、糸調子ダイヤルの回転により張力設定作動部を螺合移動させて、可動側張力表示マークの位置を決める固定側張力表示マークをミシンの固定部材に設ける。

また、請求項２に記載の発明は、張力設定作動部は、可動側張力表示マークを設けた張力表示部を備え、張力設定作動部に設けた設定側結合部と張力表示部に設けた表示側結合部とが係着すると共に、操作安定ばねの弾性力により張力表示部を押圧し表示側結合部と設定側結合部とを介して張力設定作動部が押圧され、設定側結合部と表示側結合部のうちいずれか一方は同一円周上軸方向に複数個設けられ、他方は円周上軸方向に複数個より少ない個数設けられ、設定側結合部と表示側結合部とが係着する複数個の組合せのうち少なくとも二組以上の組合せで、糸調子ばねの弾性力により押圧される張力設定作動部の面と、操作安定ばねの弾性力により押圧される張力表示部の面との間の距離が異なる。

また、請求項３に記載の発明は、張力設定作動部は、可動側張力表示マークを設けた張力表示部を備え、張力設定作動部に設けた設定側結合部と張力表示部に設けた表示側結合部とが係着すると共に、糸調子ばねの弾性力により張力表示部を押圧し表示側結合部と設定側結合部とを介して張力設定作動部が押圧され、設定側結合部と表示側結合部のうちいずれか一方は同一円周上軸方向に複数個設けられ、他方は円周上軸方向に複数個より少ない個数設けられ、設定側結合部と表示側結合部とが係着する複数個の組合せのうち少なくとも二組以上の組合せで、糸調子ばねの弾性力により押圧される張力表示部の面と、操作安定ばねの弾性力により押圧される張力設定作動部の面との間の距離が異なる。

また、請求項４に記載の発明は、上糸の張力が最大状態の糸調子ばねの弾性力と、上糸の張力が最小状態の操作安定ばねの弾性力とが等しく、上糸の張力が最大状態の操作安定ばねの弾性力と、上糸の張力が最小状態の糸調子ばねの弾性力とが等しく、且つ糸調子ばねのばね定数と操作安定ばねのばね定数とが等しい。

請求項１に記載の発明では、糸調子ダイヤルを回転させると、変換機構により、糸調子ダイヤルの回転は軸の雄ねじ部に螺合している張力設定作動部の回転と軸方向への移動（以後、螺合移動）とに変換される。張力設定作動部の軸方向への移動により、可動側糸調子皿を付勢している糸調子ばねのたわみ量が変化して、可動側糸調子皿を付勢する糸調子ばねの弾性力が変化する。これにより、固定側糸調子皿と可動側糸調子皿とで挟持している上糸と各々の糸調子皿との間の摩擦力が変化して、上糸の張力が変化する。そして、可動側張力表示マークと固定側張力表示マークとが、それぞれ張力設定作動部とミシンの固定部とに設けられているので、糸調子ダイヤルの回転により張力設定部作動が螺合移動して、表示溝は回転しながら軸方向へ移動する。従って、糸調子ダイヤルの回転操作量が一回転以上回転しても、表示溝の上糸張力を正しく表示できるので、糸調子ダイヤルの回転操作量が一回転以上可能な上糸張力調整装置を備えたミシンを提供できる。

この場合、糸調子ダイヤルが一回転以上回転可能であるので、張力設定作動部の軸方向の移動範囲が増大する。従って、上糸張力の最大値から最小値まで同じ範囲において、従来技術に比べて上糸の張力値をきめ細かく設定できる。

また、糸調子ダイヤルが一回転以上できるので、糸調子ダイヤルの回転操作量（回転量）に対する上糸張力の変化量は緩やかな特性になり、上糸の張力を希望値に容易に調整できる。

また、上記の理由により、糸調子ダイヤルの回転操作量に対する上糸張力の変化量が同じ下では、従来技術に比べて上糸張力の最大値を増大でき、張力調整範囲が広がると共に、厚い布を容易に縫製できる。

さらに、糸調子ダイヤルと張力設定作動部は１回転以上回転できるので、上糸張力の最大値が最小値まで従来技術と同じ範囲の場合、従来技術のばね押さえに比べて張力設定作動部の雄ねじ部のリード角を減少できる。これにより、糸調子ダイヤルの回転操作量に対する上糸張力の変化量が緩やかで、上糸張力の最大値を所定値に確保しつつ、張力設定作動部を螺合移動させる回転力を従来技術に比べて減少できるので、本発明の上糸張力調整装置を備えたミシンは糸調子ダイヤルの回転トルクが低減される。

以上により上糸張力の変化量が緩やかで糸調子ダイヤルの回転トルクが低減され、上糸張力のきめ細かな調整が容易で、張力調整範囲が広く、且つ上糸張力の最大値が大きく厚い布を容易に縫製可能な上糸張力調整装置を備えたミシンが提供できる。

また、従来技術の糸張力調整装置は、糸調子駆動ギアと、糸調子調節ギアと、中間ギアと、タイミングベルトなどコストの高い部品が必要で構成も複雑である。しかし、本実発明の上糸張力調整装置は、上記のコストの高い部品を使用せず構成も簡素であるので、本発明の上糸張力調整装置を備えたミシンのコストは低減される。

また、請求項２に記載の発明では、張力設定作動部は、可動側張力表示マークを設けた張力表示部を備え、張力設定作動部に設けた設定側結合部と張力表示部に設けた表示側結合部とが係着すると共に、操作安定ばねの弾性力により張力表示部を押圧し、表示側結合部と設定側結合部とを介して張力設定作動部が押圧される。これにより、設定側結合部と表示側結合部とが結合される。従って、張力表示部を押圧している操作安定ばねの弾性力に抗すると共に、この弾性力より大きな力を張力表示部に加えることにより、設定側結合部に結合されている表示側結合部は設定側結合部から離脱できる。

組立する際、表示側結合部を設定側結合部から離脱した状態にする。そして、設定上糸張力の下で、この上糸張力に対応するように固定側張力表示マークと可動側張力表示マークとの位置を合わせるため、設定側結合部と表示側結合部との結合の組合せを選定して、設定側結合部に表示側結合部を係着させる。そして、糸調子ばねの弾性力により押圧される張力設定作動部の面と、操作安定ばねの弾性力により押圧される張力表示部の面との間の距離が調整されるので、糸調子ばねの自由長と、ばね定数と、張力設定作動部と、固定側糸調子皿と、可動側糸調子皿の製作上の寸法のバラツキを吸収できる微調整が可能になる。結果、工場での組立時において必要な上糸張力調整範囲の位置を決める微調整機能を有する上糸張力調整装置を備えたミシンを提供できる。

また、請求項３に記載の発明では、張力設定作動部は、可動側張力表示マークを設けた張力表示部を備え、張力設定作動部に設けた設定側結合部と張力表示部に設けた表示側結合部とが係着すると共に、糸調子ばねの弾性力により張力表示部を押圧し、表示側結合部と設定側結合部とを介して張力設定作動部が押圧される。これにより、設定側結合部と表示側結合部とが結合される。従って、張力表示部を押圧している糸調子ばねの弾性力に抗すると共に、この弾性力より大きな力を張力表示部に加えることにより、設定側結合部に結合している表示側結合部は設定側結合部から離脱できる。

組立する際、表示側結合部を設定側結合部から離脱した状態にする。そして、設定上糸張力の下で、この荷重に対応するように固定側張力表示マークと可動側張力表示マークとの位置を合わせるため、表示側結合部と設定側結合部との結合の組合せを選定して、張力設定作動部の設定側結合部に張力表示部の表示側結合部を係着させる。そして、糸調子ばねの弾性力により押圧される張力表示部の面と、操作安定ばねの弾性力により押圧される張力設定作動部の面との間の距離が調整されるので、糸調子ばねの自由長と、ばね定数と、張力表示部と、張力設定作動部と、固定側糸調子皿と、可動側糸調子皿との製作上の寸法のバラツキを吸収できる微調整が可能になる。結果、工場での組立時において必要な上糸張力調整範囲の位置を決める微調整機能を有する上糸張力調整装置を備えたミシンを提供できる。

また、請求項４に記載の発明では、上糸張力が最大状態の糸調子ばねの弾性力と、上糸張力が最小状態の操作安定ばねの弾性力とが等しくＦｍａｘで、上糸張力が最大状態の操作安定ばねの弾性力と、上糸張力が最小状態の糸調子ばねの弾性力とが等しくＦｍｉｎであり、且つ糸調子ばねのばね定数と操作安定ばねのばね定数とが等しい。そして、張力設定作動部には、糸調子ばねの弾性力Ｆ_１と、弾性力Ｆ_１に対し反対方向の操作安定ばねの弾性力Ｆ_２との合力Ｆ＝（Ｆ_１−Ｆ_２）が作用する。従って、上糸張力の最大状態および最小状態では、合力Ｆの絶対値は（Ｆｍａｘ−Ｆｍｉｎ）になる。上糸張力の最大状態と最小状態の中間状態では、合力Ｆは０になる。即ち、糸調子ダイヤルの回転量に対する合力Ｆの絶対値は、上糸張力の最大状態および最小状態に対応する糸調子ダイヤルの回転角度において（Ｆｍａｘ−Ｆｎｉｎ）、糸調子ダイヤルの回転角度範囲の中間値（上糸張力の中間状態）において０になる。従って、糸調子ダイヤルの回転量に対する合力Ｆの絶対値はＶ字形状をなし、糸調子ダイヤルの回転角度範囲の中間値に対してバランスしている。そして、糸調子ダイヤルを回転させる力は、合力Ｆに抗して張力設定作動部が軸の雄ねじ部を螺合移動するために要する回転力と、張力設定作動部（含む、張力表示部）と糸調子ダイヤルの自重に基づく摩擦力Ｆ_０とがある。自重に基づく摩擦力Ｆ_０は一定値であるので、糸調子ダイヤルの回転量に対する回転トルクＴの絶対値は、合力Ｆと同様に、Ｖ字形状をなし、糸調子ダイヤルの回転角度範囲の中間値に対してバランスする。結果、本発明の上糸張力調整装置を備えたミシンは、上糸張力調整の際、ユーザが快適に上糸の張力を調整できる。

本発明の実施例に係る上糸張力調整装置を備えたミシンの糸調子ダイヤル付近の斜視図である。 図１の上糸張力調整装置の分解斜視図である。 図２の上糸張力調整装置の断面図である。 図３の張力設定ナットと張力表示部との結合部の説明図である。 図４の張力設定ナットの円筒部外周面の部分展開図である。 図３の張力設定ナットと糸調子ダイヤルとの取付け説明の斜視図である。 図３のＡＡ断面図である。 図３の張力表示部の円筒部外周面の部分展開図である。 図３の上糸張力設定表示部の説明図である。 図３の上糸張力調整装置の糸調子ばね、操作安定ばねのばね荷重および糸調子ダイヤルの回転トルクを示す図である。 従来技術の糸調子器の糸調子ばね、押さえばねのばね荷重および操作糸調子ダイヤルの回転トルクを示す図である。 本発明の改良実施例に係る上糸張力調整装置の断面図である。 図１２の張力設定ナットと張力表示部との結合部の説明図である。 従来技術の糸調子器付きミシンの糸調子器付近の説明図である。 図１４の糸調子器の断面図である。

以下に、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は本実施例に係る上糸張力調整装置を備えたミシンの糸調子ダイヤル付近の斜視図を示し、図２は図１に示す上糸張力調整装置の分解斜視図を示している。図１に示すように本実施例のミシン１は上糸張力調整装置５を備え、上糸張力調整装置５の軸１１（図２、図３）の一端がミシン１の機枠２に固定されている。上糸張力調整装置５の糸調子ダイヤル１９を図１における上方向または下方向へ回転させると、上糸張力調整装置５の張力表示部１７が糸調子ダイヤル１９の回転角度に比例して図１の左側または右側へ移動し、上糸の張力が調整される。そして、ミシン外郭３（固定部材）の開口部分の上部３ｂと下部３ｃには指示溝３ａ（固定側張力表示マーク）が表示され、張力表示部１７には表示溝１７ｄ（可動側張力表示マーク）が表示され、指示溝３ａの位置に合った表示溝１７ｄが設定した上糸の張力になる。

図２に示すように上糸張力調整装置５は、糸調子皿１２（固定側糸調子皿）と糸調子皿１３（可動側糸調子皿）とに挟持さる上糸４（図３）の張力を調整する張力調整部１０と、糸調子皿１２に対し糸調子皿１３を離間させて上糸４を着脱する糸緩め部３０とを備える。

糸緩め部３０は、糸緩め作用板３１と止め輪３２とを備え、糸緩め作用板３１の穴３１ａをミシン１の機枠２に設けた軸２ａに挿入して、軸２ａに止め輪３２を装着し、糸緩め作用板３１の軸２ａからの離脱を阻止している。そして、糸緩め作用板３１の溝３１ｂに押さえレバー６（図１）の先端よりリンクしたレバーの先端部分（図示せず）を配置する。これにより押さえレバー６を上方に移動させると、押さえレバー６の先端よりリンクしたレバーの先端部分が糸緩め作用板３１の爪部３１ｂに当接して、糸緩め作用板３１が軸２ａを回転中心に回動する。糸緩め作用板３１が回動すると、糸緩め作用板３１の作用点３１ｄが糸調子皿１３の外周側から突出した作用部１３ａに当接して、糸調子皿１３と糸調子皿１２との間に間隙が生じる。これにより上糸４を着脱できる。そして、押さえレバー６を元の位置に戻すと糸調子皿１３は元の位置に戻る。

図３は、図２に示す上糸張力調整装置５の断面図を示し、図中（ａ）は上糸張力の最大設定状態、（ｂ）は上糸張力の最小設定状態を示している。図２及び図３に示すように張力調整部１０は、軸１１と、糸調子皿１２と、糸調子皿１３と、ばね受け１４と、糸調子ばね１５と、張力設定ナット１６と、張力設定ナット１６（張力設定作動部）に備えた張力表示部１７と、操作安定ばね１８と、糸調子ダイヤル１９と、糸調子ダイヤル１９の円筒部１９ｃの両端に設けた平座金２０、２０と、軸１１の端部１１ｃ（一端）側の溝１１ｄに装着される止め輪２１とを備える。

糸調子皿１２を装着した軸１１の端部１１ｂ（他端）は機枠２に固定され、これにより糸調子皿１２は、機枠２と軸１１とにより挟着される。そして、軸１１の中央部分には雄ねじ部１１ａが設けられ、雄ねじ部１１ａに螺合した張力設定ナット１６と糸調子皿１２との間の軸１１には、順次糸調子皿１３と、ばね受け１４と、糸調子ばね１５とが挿入されている。この状態において、糸調子ばね１５の両端は、ばね受け１４の面１４ａと張力設定ナット１６の面１６ｂａに当接し、糸調子皿１３はばね受け１４を介して糸調子ばね１５の弾性力（以後、ばね荷重）が付与される。これにより糸調子皿１３が糸調子皿１２に当接し、上糸４は糸調子皿１２と糸調子皿１３とに挟持される。そして、張力設定ナット１６が回転されると、面１４ａと面１６ｂａとの間の距離Ｌ１が変化して、糸調子皿１３を押圧する糸調子ばね１５のばね荷重も変化し、上糸４と糸調子皿１２、１３との間の摩擦力が変化して上糸４の張力が変化する。即ち、摩擦力が増減すると、張力が増減する。

図４は、張力設定ナット１６と張力表示部１７との結合部の説明図で軸１１を省略している。図中、（ｂ）は（ａ）のＢＢ断面を示し、図４（ｂ）の細線の×印はノッチ凹部１６ｅ（設定側結合部）の谷部分を示す。尚、後述するノッチ凸部１７ｃ（表示側結合部）に噛合したノッチ凹部１６ｅの谷部分は×印を削除している。図４（ａ）に示すように張力設定ナット１６は、円筒部１６ａと、円筒部１６ａの内側同軸に設けた雌ねじ１６ｄを備えたボス部１６ｂと、円筒部１６ａとボス部１６ｂとを繋ぐ円板部１６ｃとにより形成されると共に、円筒部１６ａに内接する張力表示部１７を備えている。ボス部１６ｂの窪み部分の面１６ｂａは糸調子ばね１５の端面が当接し、張力設定ナット１６の雌ねじ１６ｄは軸１１の雄ねじ部１１ａに螺合する。

図５は、張力設定ナット１６の円筒部１６ａの外周面の部分展開図である。図４に示すように円筒部１６ａの図４（ａ）における右端面には、Ｃ線（図４（ｂ））を起線に右回りに中心角１８０°の範囲において、面１６ｂａからの距離Ｈが徐々に増加すると共に等ピッチ、複数個のノッチ凹部１６ｅが設けられる。そして、これらの複数個のノッチ凹部１６ｅにより一組のノッチ凹部の集合が形成される。図５に示すように張力設定ナット１６の円筒部１６ａの外周面を展開した状態では、（円周長さ）／２の範囲（中心角１８０°）において、複数個のノッチ凹部１６ｅの谷および山を結ぶ線は、それぞれ同じ傾きの直線をなす。そして円筒部１６ａの外周面は、中心角１８０°の範囲のノッチ凹部１６ｅの集合が、１８０°ずれて二組配置されている（図４（ｂ））。これにより円周上に角度１８０°ずれて、一対のノッチ凹部１６ｅ、１６ｅが、複数個、円筒部１６ａの図４（ａ）における右端面に設けられている。一対のノッチ凹部１６ｅ、１６ｅの面１６ｂａからの各々の距離Ｈ、Ｈは等しい。

図４（ａ）および（ｂ）に示すように張力表示部１７は、円筒部１７ａと、円筒部１７ａの内周面の軸方向の途中に環状円板部１７ｂと、環状円板部１７ｂの図４における左側へ延在し円筒部１７ａの内周面から僅か突起する一対のノッチ凸部１７ｃ、１７ｃとを備える。一対のノッチ凸部１７ｃ、１７ｃは、円筒部１７ａの内周面の互に１８０°ずれた位置に設けられると共に、一対のノッチ凸部１７ｃ、１７ｃの各々の先端から面１７ｂａまでの各々の距離は等しい。環状円板部１７ｂの窪み部分の面１７ｂａには、操作安定ばね１８の端面が当接する。そして、張力表示部１７の円筒部１７ａの図４における左側の内周面は、張力設定ナット１６の円筒部１６ａの外周面に内接すると共に、張力設定ナット１６の一対のノッチ凹部１６ｅ、１６ｅと張力表示部１７の一対のノッチ凸部１７ｃ、１７ｃとが噛合する。このようにして、張力設定ナット１６は張力表示部１７を備える。ノッチ凸部１７ｃが噛合するノッチ凹部１６ｅが異なると、張力設定ナット１６の面１６ｂａと張力表示部１７の面１７ｂａとの距離Ｌ３は異なる。

ノッチ凹部１６ｅとノッチ凸部１７ｃとの噛合は、結合部７を形成する。結合部７により張力設定ナット１６の回転が張力表示部１７に伝達され、操作安定ばね１８のばね荷重によりノッチ凸部１７ｃを介してノッチ凹部１６ｅが押圧されて、張力設定ナット１６の軸方向の移動が張力表示部１７に伝達される。これにより、張力設定ナット１６が螺合移動すると一体となって張力表示部１７も同じように回転しながら軸方向へ移動する。

図３に示すように軸１１の雄ねじ部１１ａの図３における右側の端部には、平座金２０と、糸調子ダイヤル１９と、平座金２０とがこの順に挿入される。そして糸調子ダイヤル１９は、軸１１の溝１１ｄに装着した止め輪２１により軸１１からの離脱が阻止されると共に、軸１１を中心に自在に回転できる。

張力表示ナット１６に備えた張力表示部１７の面１７ｂａと糸調子ダイヤル１９の内側の面１９ｂとの間には、糸調子ダイヤル１９の円筒部１９ｃの外周面をガイドにして、操作安定ばね１８が設けられ、操作安定ばね１８の両端面は面１７ｂａと面１９ｂに当接している。そして、操作安定ばね１８のばね荷重により糸調子ダイヤル１９が押圧され、このばね荷重による摩擦力が糸調子ダイヤル１９と平座金２０との間に生じるが、平座金２０に摺動材を使用することで摩擦力が大幅に低減される。

図６は、張力設定ナット１６と糸調子ダイヤル１９との取付けを説明する斜視図である。図７は、図３のＡＡ断面図を示し、図中、操作安定ばね１８を省略している。図３に示すように糸調子ダイヤル１９には、円筒部１９ａと円筒部１９ｃとの間にスライドレール１９ｄが設けられている。図４、図６および図７に示すようにスライドレール１９ｄは、張力表示部１７の環状円板部１７ｂに設けた円弧形状の長穴１７ｂｂ（図７）と、張力設定ナット１６の円板部１６ｃに設けた穴１６ｇ（図４）とを貫通し、円筒部１６ａの内周面に設けたスライドレール溝１６ｆに挿入される。そして、スライドレール１９ｄとスライドレール溝１６ｆとの嵌合により変換機構８が形成される（図６）。変換機構８より、糸調子ダイヤル１９を回転すると、スライドレール溝１６ｆがスライドレール１９ｄをスライドして、張力設定ナット１６は回転すると共に、糸調子ダイヤル１９の回転角度に比例して糸調子ダイヤル１９に対し軸方向に移動する。

尚、スライドレール溝１６ｆは、張力設定ナット１６に備えた張力表示部１７に設けても良い。また、スライドレール１９ｄを張力設定ナット１６あるいは張力表示部１７に設け、スライドレール溝１６ｆを糸調子ダイヤル１９に設けても良い。

次に、糸調子ダイヤル１９の回転を停止させるストッパー機構について説明する。図２に示すように、機枠２には面２ｃから垂直に起立するストッパー２ｂが設けられ、ストッパー２ｂは糸調子皿１２と、糸調子皿１３およびばね受け１４の各溝１２ａ、１３ｂ、１４ｂを通過してばね受け１４の面１４ａ（図３）から突出している。

図８は、張力表示部１７の円筒部１７ａの外周面の部分展開図である。図８に示すように円筒部１７ａの端面１７ｅは、展開すると円筒部１７ａの端面１７ｉ（図３、図４）に対して傾斜した直線形状に形成されている。これにより、図３および図４に示すように張力表示部１７の円筒部１７ａの端面１７ｅには、一回転する、つる巻線形状の切り欠け部分１７ｆが形成され、切り欠け部分１７ｆはストッパー２ｂに平行なストッパー面１７ｇ（図８の矢印間範囲Ｗ）を形成する。そして、張力設定範囲において、切り欠け部分１７ｆの端面１７ｉとストッパー２ｂの先端とには隙間が設けられている。糸調子ばね１５のばね荷重を増加させる方向へ糸調子ダイヤル１９を回転させていくと、図３（ａ）に示すように張力表示部１７のストッパー面１７ｇは、ストッパー２ｂに当接して糸調子ダイヤル１９の回転は停止され、上糸張力が最大状態になる。

一方、糸調子ばね１５のばね荷重を減少させる方向へ糸調子ダイヤル１９を回転させていくと、図３（ｂ）に示すように張力表示部１７の端面１７ｉが、糸調子ダイヤル１９の面１９ｂに当接して糸調子ダイヤル１９の回転は停止され、上糸張力が最小状態になる。そして、糸調子ダイヤル１９は、上糸張力の最小値から最大値までの回転角度３６０°（１回転）以上を確保される。尚、ストッパー２ｂは、糸調子皿１３とばね受け１４の各溝１３ｂ、１４ｂ（図２）が当接するすることにより糸調子皿１３とばね受け１４の回転を阻止する機能も兼ねている。

ここで、糸調子ばね１５と操作安定ばね１８のばね定数は同じに設定される。また、上糸張力最大状態における糸調子ばね１５のばね荷重Ｆ_１ｍａｘと、上糸張力最小状態における操作安定ばね１８のばね荷重Ｆ_２ｍａｘは同じ値Ｆｍａｘに設定すると共に、上糸張力最小状態における糸調子ばね１５のばね荷重Ｆ_１ｍｉｎと、上糸張力最大状態における操作安定ばね１８のばね荷重Ｆ_２ｍｉｎも同じ値Ｆｍｉｎに設定される。本実施例ではＦｍｉｎ＝０に設定している。

図９は、上糸張力設定表示部の説明図である。図１、図３および図９に示すように上糸張力設定表示部は、張力設定ナット１６に備えた張力表示部１７とミシン外郭３とにより形成される。ミシン外郭３の開口部分の上部３ｂと、下部３ｃの外面とに基準となる指示溝３ａが設けられている。また、張力表示部１７の円筒部１７ａの外周面には一周する表示溝１７ｄが複数本設けられている。表示溝１７ｄは上糸張力設定レベルを示し、糸調子ダイヤル１９を回転させて表示溝１７ｄの位置を指示溝３ａの位置に移動し、その表示溝１７ｄがその時の上糸張力の設定値を示す。本実施例では、図３の左側の表示溝１７ｄは最低値、右側の表示溝１７ｄは最大値を示し、最低値と最大値の表示溝１７ｄとの間に表示溝１７ｄを３本設けているが、表示溝１７ｄの本数はこれに限定されない。また、円筒部１７ａの外周面には一周する表示溝１７ｄに代わり、数字あるいはイラスト等を設けても良い。

尚、本実施例では、指示溝３ａがミシン外郭３に、表示溝１７ｄが張力表示部１７に設けられているが、指示溝３ａを張力表示部１７に、表示溝１７ｄをミシン外郭３に設けても良い。即ち、張力表示部１７の円筒部１７ａの外周面に一周する指示溝を設け、ミシン外郭３の上部３ｂまたは下部３ｃの少なくともいずれか一方に外面に表示溝が複数本設けられる。

また、図３、図４に示すように張力表示部１７は、円筒部１７ａの端面１７ｉから突出する微調整爪１７ｊが設けられ、微調整爪１７ｊは糸調子ダイヤル１９の面１９ｂに開口された円弧形状の溝１９ｅ（図１）を貫通し糸調子ダイヤル１９から突出している。そして工場での組立時、設定上糸張力の下で、この上糸張力を実現する糸調子ばね１５の荷重に対応する張力表示部１７の表示溝１７ｄが指示溝３ａの位置にくるように、微調整爪１７ｊを摘んで、張力設定ナット１６の一対のノッチ凹部１６ｅ、１６ｅに張力表示部１７の一対のノッチ凸部１７ｃ、１７ｃを噛合わせる。この微調整の際、糸調子ダイヤル１９のスライドレール１９ｄのあたりを避けるため、張力表示部１７の環状円板部１７ｂには、円弧形状の長穴１７ｂｂ（図７）が設けられる。

尚、本実施例の上糸張力調整装置５は、張力表示部１７に微調整爪１７ｊを設けているが、微調整爪１７ｊを設けず、円筒部１６ａにピン等を挿入して微調整する穴を設けたり、あるいは表示溝１７ｄに治具を取付け微調整しても良い。

次に、本発明の実施例に係るミシン１の作動と効果について説明する。

押さえレバー６を図１における上方へ動かし、糸調子皿１２と糸調子皿１３との間に生じる間隙に上糸４を挿入し、押さえレバー６を元の位置に戻して、糸調子皿１２と糸調子皿１３とで上糸４を挟持する。次に、希望する上糸張力に設定するため、例えば、糸調子ダイヤル１９を図１における上方向へ回転操作する。この回転操作により、変換機構８のスライドレール１９ｄとスライドレール溝１６ｆとを介して、張力設定ナット１６は、ばね受け１４方向へ回転しながら軸方向へ移動する。即ち、張力設定ナット１６は、ばね受け１４へ接近するように螺合移動する。上述の張力設定ナット１６の螺合移動は、結合部７のノッチ凹部１６ｅとノッチ凸部１７ｃとを介して張力表示部１７へ伝達され、張力表示部１７も同じように、ばね受け１４へ近づくよう、回転しながら軸方向へ移動する。これにより、糸調子ばね１５の長さＬ１が短縮され、ばね受け１４を介し糸調子皿１３に作用する糸調子ばね１５のばね荷重が増加し、糸調子皿１２と糸調子皿１３とに挟持されている上糸４と糸調子皿１２、１３との間の摩擦力も増大して、上糸４の張力が増加される。一方、操作安定ばね１８の長さＬ２は伸長され、ばね荷重が減少する。

また、糸調子ダイヤル１９を図１における下方向へ回転操作する。張力設定ナット１６と張力表示部１７は、上述と逆方向へ螺合移動する。これにより張力設定ナット１６は、ばね受け１４から離間するように軸方向へ移動する。これにより糸調子ばね１５の長さＬ１が伸長され、ばね受け１４を介し糸調子皿１３に作用する糸調子ばね１５のばね荷重が減少し、上糸４と糸調子皿１２、１３との間の摩擦力が減少し、上糸４の張力が減少する。この時、操作安定ばね１８の長さＬ２は短縮されて、ばね荷重が増大する。以上により、ユーザは糸調子ダイヤル１９を回転操作して、上糸４の張力を希望値に設定する。

ところで、従来技術のミシン１００では、糸張力設定レベルを示す数値が操作ダイヤル１１７に表示されているため、上糸張力設定レベルの範囲は一回転以内に制限される。しかし本実施例のミシン１は、上糸張力設定レベル範囲の表示溝１７ｄが張力設定ナット１６に備えた張力表示部１７の外周面に設けられているので、糸調子ダイヤル１９の回転により張力設定ナット１６が螺合移動して、表示溝１７ｄは回転しながら軸方向へ移動する。従って、糸調子ダイヤル１９の回転操作量が一回転以上回転しても、表示溝１７ｄの上糸張力を正しく表示できるので、糸調子ダイヤル１９の回転操作量が一回転以上可能な上糸張力調整装置５を備えたミシン１を提供できる。

糸調子ダイヤル１９が一回転以上回転可能であるので、張力設定ナット１６の軸方向の移動範囲が増大する。従って、上糸張力の最大値から最小値まで同じ範囲において、従来技術に比べて上糸の張力値をきめ細かく設定できる。

また、糸調子ダイヤル１９の回転操作量が一回転以上可能になることにより、回転操作量に対する上糸張力の変化量は緩やかな特性になる。また、同じ理由により、従来技術に比べて上糸張力の最大値と最小値に至る上糸張力設定レベルの同じ範囲において、上糸張力をきめ細かく設定でき、上糸張力を容易に希望値に調整できる。さらに、糸調子ダイヤル１９の回転操作量に対する上糸張力の変化量が同じ下では、従来技術に比べて上糸張力の最大値が増大するので、本実施例のミシン１は厚い布を容易に縫製できると共に、張力調整範囲が広がる。

さらに、本実施例の張力設定ナット１６は１回転以上回転できるので、上糸張力の最大値から最小値まで従来技術と同じ範囲の場合、従来技術のばね押さえ１１５に比べて張力設定ナット１６の雄ねじ部１１ａのリード角を減少できる。これにより、糸調子ダイヤル１９の回転操作量に対する上糸張力の変化量が緩やかで、上糸張力の最大値を所定値に確保しつつ、張力設定ナット１６を螺合移動させる回転力を従来技術に比べて減少できるので、糸調子ダイヤル１９の回転トルクが低減される。

以上により、上糸張力の変化量が緩やかであると共に糸調子ダイヤル１９の回転トルクが低減され、きめ細かな上糸張力の調整が容易で、張力調整範囲も広く、且つ上糸張力の最大値が大きく厚い布を容易に縫製可能な上糸張力調整装置５を備えたミシン１を提供できる。

また、張力設定ナット１６の円筒部１６ａの端面には、糸調子ばね１５が押圧する面１６ｂａからの距離が異なる複数のノッチ凹部１６ｅから形成される一組のノッチ凹部１６ｅの集合を同一円周上に角度１８０°ずらして設けている。これらの一対のノッチ凹部１６ｅ、１６ｅに噛合する一対のノッチ凸部１７ｃ、１７ｃが、張力表示部１７の円筒部１７ａの内周面にから突起すると共に、同一円周上、角度１８０°ずらして設けられている。そして工場での組立時、設定上糸張力の下で、この上糸張力を実現する糸調子ばね１５の荷重に対応する表示溝１７ｄが指示溝３ａにくるように、張力表示部１７に設けた微調整爪１７ｊを摘んで、張力設定ナット１６の一対のノッチ凹部１６ｅ、１６ｅに張力表示部１７の一対のノッチ凸部１７ｃ、１７ｃを噛合させる。従って、糸調子ばね１５の自由長、ばね定数と、張力設定ナット１６と、張力表示部１７と、ばね受け１４と、糸調子皿１２、１３の寸法の製作のバラツキを吸収する微調整が可能となる。結果、工場での組立時において必要な上糸張力調整範囲の位置を決める微調整機能を具備した上糸張力調整装置５を備えたミシン１を提供できる。

尚、本発明の実施例では、表示溝１７ｄを表示した張力表示部１７は張力設定ナット１６に備えられ、組立時の上糸張力調整範囲の微調整のため、張力表示部１７の円筒部１７ａの内周面が張力設定ナット１６の外周面に内接されると共に、操作安定ばね１８のばね荷重を利用してノッチ凹部１６ｅとノッチ凸部１７ｃとを結合させて張力設定ナット１６を構成している。しかし、この構成に限定されることなく、例えば、張力設定ナット１６の外周面に表示溝１７ｄを表示した円筒形状の張力表示部の内周面を内接させ、張力表示部に止めねじを設けても良い。この場合、組立時の上糸張力調整範囲の微調整終了後、止めねじで張力表示部を張力設定ナット１６に固定する。これにより張力設定ナットおよび張力設定ナットに備えられる張力表示部は、それぞれノッチ凹部１６ｅとノッチ凸部１７ｃとが不要になり、構成が簡素になる。また、止めねじによる固定手段以外に、接着による固定でも良い。さらには、表示溝１７ｄを表示した張力表示部１７に代わって、表示線を表示したシールを貼っても良い。

また、張力設定ナット１６の外径を増大して外周面に直接、表示溝１７ｄを設けても良い。この場合、張力設定ナット（張力設定部作動）の構成は簡素になるが、上糸張力の微調整機能は欠如される。

また、別の従来技術の糸張力調整装置は、糸調子駆動ギアと、糸調子調節ギアと、中間ギアと、タイミングベルトなどコストの高い部品が必要で構成も複雑である。しかし、本実施例の上糸張力調整装置５は、上記のコストの高い部品を使用せず構成も簡素であるので、上糸張力調整装置５を備えたミシン１のコストは低減される。

張力設定ナット１６に作用する糸調子ばね１５のばね荷重Ｆ_１と操作安定ばね１８のばね荷重Ｆ_２の方向は反対方向であるので合力Ｆは、Ｆ＝（Ｆ_１−Ｆ_２）となる。張力設定ナット１６を回転させる回転力（以下、張力設定ナット１６の必要回転力）は、合力Ｆの反対方向へ移動する場合と、合力Ｆと同じ方向へ移動する場合とがあり、各々の場合で若干値が異なる。以下、合力Ｆの反対方向へ移動する場合について説明する。

糸調子ダイヤル１９の回転時には、設定ナット１６の必要回転力と、糸調子ダイヤル１９と端部１１ｃ側の平座金２０間の摩擦力と、糸調子ダイヤル１９と軸１１間の摩擦力とが糸調子ダイヤル１９に作用する。

張力設定ナット１６の必要回転力は、張力設定ナット１６に作用する糸調子ばね１５のばね荷重Ｆ_１と操作安定ばね１８のばね荷重Ｆ_２の合力Ｆに抗して（合力Ｆの反対方向へ）ねじ山を上がる力と、合力Ｆによって雌ねじ部１６ｄと雄ねじ部１１ａとの間に生じる摩擦力Ｆ_μ１と、張力設定ナット１６および張力表示部１７の各自重に基づく各摩擦力を足し合せた摩擦力Ｆ_０１とがある。ここで、摩擦力Ｆ_０１は一定値である。糸調子ばね１５と操作安定ばね１８のばね定数Ｋは等しく設定しているので、各ばね１５、１８の撓み量をそれぞれＸ_１、Ｘ_２とすると、Ｆ_１＝ＫＸ_１、Ｆ_２＝ＫＸ_２となる。摩擦力Ｆ_μ１は合力Ｆによって生じる。従って、張力設定ナット１６の必要回転力は、合力Ｆによって生じる変動する駆動力と、張力設定ナット１６および張力表示部１７の自重に基づく一定値の摩擦力Ｆ_０１とになる。

上糸張力設定値の最大時において、糸調子ばね１５と操作安定ばね１８の張力設定ナット１６に作用するばね荷重は、それぞれＦｍａｘと０とに設定されている。上糸張力設定値の最小時において、糸調子ばね１５と操作安定ばね１８の張力設定ナット１６に作用するばね荷重は、それぞれ０とＦｍａｘに設定されている。

糸調子ダイヤル１９と平座金２０間の摩擦力は、糸調子ダイヤル１９に作用する操作安定ばね１８のばね荷重Ｆ_２に基づくが、平座金２０は径が小さく、更に糸調子ダイヤル１９の径に比較して摩擦係数の低い摺動材を使用しているので張力設定ナット１６のねじの摩擦力に比べて大幅に小さく無視できる。従って、糸調子ダイヤル１９と平座金２０間の摩擦力による糸調子ダイヤル１９の回転トルクは無視できる。

糸調子ダイヤル１９と軸１１間の摩擦力Ｆ_０２は、糸調子ダイヤル１９の自重に基づくので一定値である。以上により、上糸４の張力を調整する際、糸調子ダイヤル１９を回転させるためには、摩擦力Ｆ_０１と摩擦力Ｆ_０２の合計の摩擦力（以後、自重による一定値の摩擦力Ｆ_０）と、合力Ｆによって生じる変動する駆動力とによる回転トルクが必要である。

図１０は、本実施例の糸調子ばね１５と操作安定ばね１８のばね荷重Ｆ_１、Ｆ_２、合力Ｆ、自重による一定の摩擦力Ｆ_０（図（ａ））と、糸調子ダイヤル１９の回転トルクＴ（図（ｂ））、および本実施例と従来技術の回転トルクＴとＱの比較（図（ｃ））とを示す図である。図１１は、従来技術の糸調子ばね１１４、押さえばね１１６のばね荷重Ｐ_１、Ｐ_２および合力Ｐ（図（ａ））と、操作ダイヤル１１７の回転トルクＱ（図（ｂ））とを示す図である。図１０、図１１中、縦軸は、ばね荷重（実線）、合力（太実線）、摩擦力（破線）、および回転トルク（太実線）の各々は絶対値を示し、横軸は各ダイヤル１９、１１７の回転角度を示し、この回転角度は上糸張力設定値に対応する。

糸調子ダイヤル１９の回転角度の調整範囲を例えば０〜１０８０°（３回転）、従来技術の操作ダイヤル１１７の回転角度の調整範囲を０〜３６０°（１回転）とする。図１０、図１１の横軸の０°は本実施例と従来技術の上糸張力設定値の最大状態、３６０°は従来技術の上糸張力設定値の最小状態、１０８０°は本実施例の上糸張力設定値の最小状態における回転角度を示す。図１０（ａ）に示すように、張力設定ナット１６に作用する糸調子ばね１５と操作安定ばね１８のばね荷重Ｆ_１とＦ_２は、糸調子ダイヤル１９の回転角度５４０°で等しくなる。そして張力設定ナット１６に作用する糸調子ばね１５と操作安定ばね１８のばね荷重Ｆ_１とＦ_２の合力Ｆ＝（Ｆ_１−Ｆ_２）の絶対値は、糸調子ダイヤル１９の回転角度５４０°で最小値０、回転角度０°と１０８０°で共にＦｍａｘになりＶ字形状をなす。図１０（ｂ）に示すように、糸調子ダイヤル１９を回転させるために必要な回転トルクＴ（太実線）も、糸調子ダイヤル１９の回転角度５４０°でＴｍｉｎ、回転角度０°と１０８０°とで共にＴｍａｘになりＶ字形状をなす。糸調子ダイヤル１９の回転トルクＴｍｉｎは、自重による一定値の摩擦力Ｆ_０によるトルクである。糸調子ダイヤル１９の回転トルクＴは、張力設定ナット１６に作用する糸調子ばね１５と操作安定ばね１８のばね荷重Ｆ_１とＦ_２の合力Ｆによる回転トルクと、回転トルクＴｍｉｎを足し合せた値である。尚、糸調子ダイヤル１９の回転トルクＴは糸調子ダイヤル１９に作用する回転力に糸調子ダイヤル１９の円筒部１９ａの半径を掛けて算出される。張力設定ナット１６の必要回転力は、合力Ｆと、張力設定ナット１６および張力表示部１７の各自重と、雌ねじ部１６ｄのリード角と、有効径およびねじの摩擦係数とから算出される。

一方、従来技術の操作ダイヤル１１７を回転させるためには、ばね押さえ１１５と操作ダイヤル１１７の各自重による各摩擦力を足し合せた一定の摩擦力Ｐ_０と、糸調子ばね１１４と押さえばね１１６のばね荷重Ｐ_１、Ｐ_２の合力Ｐ＝（Ｐ_１―Ｐ_２）によって生じる変動する駆動力に基づく回転トルクと、操作ダイヤル１１７と外カバー１０２との摩擦力とによる回転トルクが必要である。

操作ダイヤル１１７と外カバー１０２との摩擦力を低減するため、押さえばね１１６のばね定数とばね荷重Ｐ_２は、糸調子ばね１１４のばね定数とばね荷重Ｐ_１に比べ大幅に小さく設定されている。操作ダイヤル１１７と外カバー１０２との摩擦力は、押さえばね１１６のばね荷重による操作ダイヤル１１７の端面１１７ｂと外カバー１０２開口部１０２ａの端面１０２ｂとの間に生じる。前述の理由と、操作ダイヤル１１７と外カバー１０２を摺動材などの摩擦係数の低い材料を使用することにより操作ダイヤル１１７と外カバー１０２との摩擦力は大幅に減少する。

ここで、本実施例の上糸張力調整装置５と従来技術の糸調子器１１０（上糸張力調整装置）とを比較するため、本実施例の張力設定ナット１６の雄ねじ部１６ｄと従来技術のばね押さえ１１５のねじ部の摩擦係数と、リード角および有効径とは、それぞれ等しものとする。また、本実施例の糸調子ばね１５、操作安定ばね１８と、従来技術の糸調子ばね１１４、押さえばね１１６のそれぞれの取付け荷重（各ばねの最小ばね荷重）を０とすると共に、本実施例と従来技術の合力の最大値ＦｍａｘとＰｍａｘとが等しくＦｍａｘ＝Ｐｍａｘ、本実施例と従来技術の自重による摩擦力Ｆ_０とＰ_０とが等しくＦ_０＝Ｐ_０とする。

図１１（ａ）に示すように上記の条件の下、従来技術の糸調子器１１０において、上糸張力設定値が最大状態（回転角度０°）では、ばね押さえ１１５に作用する糸調子ばね１１４と押さえばね１１６のばね荷重Ｐ_１、Ｐ_２はそれぞれＰｍａｘ（＝Ｆｍａｘ）と０である。上糸張力設定値（回転角度３６０°）が最小時状態おいて、ばね押さえ１１５に作用する糸調子ばね１１４と押さえばね１１６のばね荷重はそれぞれ０、Ｐｓである。ばね荷重Ｐ_１とばね荷重Ｐ_２の合力Ｐは、回転角度０°で最大値Ｐｍａｘ（＝Ｆｍａｘ）、回転角度３６０°に近い回転角度α°で最小値０、回転角度３６０°でＰｓ（＜Ｆｍａｘ）になり、ＰｓはＰｍａｘに比べて小さい。従って、合力Ｐは張力設定範囲において回転角度α°に関し非対称のＶ字形状でアンバランスになる。自重による一定の摩擦力Ｐ_０（＝Ｆ_０）は、回転角度０°〜３６０°で一定である。

以上により、図１１（ｂ）に示すように操作ダイヤル１１７を回転さるための回転トルクＱは、回転角度０°で最大値Ｑｍａｘ＝Ｔｍａｘ、回転角度α°でＱｍｉｎ＝Ｔｍｉｎ、回転角度３６０°でＱｓになる。回転トルクＱｓは、回転トルクＱｍａｘに比べて小さい値となり、回転角度０°〜３６０°の張力設定範囲において回転角度α°に関し非対称のＶ字形状でアンバランスになる。

図１０（ｃ）に示すように従来技術の糸調子器１１０では、上糸張力最大状態と上糸張力最小値状態との操作ダイヤル１１７の回転トルクの差ΔＴは大きく、張力設定範囲において回転トルクが最小になる回転角度α°に対してアンバランスになるので、ユーザが上糸の張力を調整する際、不快感を受ける。しかし、本実施例の上糸張力調整装置５では上記の回転トルクの差ΔＴ＝０で、張力設定範囲において回転トルクが最小になる回転角度５４０°に対してバランスしているので、上糸張力調整の際、ユーザは快適に上糸の張力を調整できる。

尚、張力設定ナット１６が、合力Ｆと同じ方向へ移動する場合、合力Ｆと回転トルクＴは、上述と同様に、回転角度０°〜１０８０°の張力設定範囲において回転角度５４０°に関し対称のＶ字形状でバランスしている。しかし、この場合は、ねじ山間の摩擦力が合力Ｆの反方向へ移動する場合に対して反対方向へ作用するため、合力Ｆの反方向へ移動する場合と比べて、合力Ｆと回転トルクＴの値は多少減少する。

図１２は本発明の改良実施例に係る上糸張力調整装置の断面図であり、図１３は図１２の張力設定ナットと張力表示部との結合部の説明図である。図１２中、（ａ）は上糸張力最大状態、（ｂ）は上糸張力最小状態を示す。また、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＤＤ断面を示し、図中の細線の×印はノッチ凹部４１ｅ（設定側結合部）の谷部分を示す。図１２、図１３において、図３および図４の同じ名称、同じ形状の部品は、図３および図４と同じ符番を付す。

図３の上糸張力調整装置５では、糸調子ばね１５と操作安定ばね１８のばね荷重とにより、それぞれ張力設定ナット１６と、張力設定ナット１６に備えた張力表示部１７とが押圧されている。しかし図１２の上糸張力調整装置４０は、糸調子ばね１５と操作安定ばね１８のばね荷重とにより、それぞれ張力設定ナット４１に備えた張力表示部４２と、張力設定ナット４１とが押圧される。

図１２に示すように、張力設定ナット４１は、軸１１の雄ねじ部１１ａに回転と軸方向への移動が可能に螺合する。そして張力設定ナット４１（張力設定作動部）は、外周面に円筒部４２ａの内周面が内接する張力表示部４２を備えると共に、図１３に示すように張力設定ナット４１の複数個のノッチ凹部４１ｅに張力表示部４２の円筒部４２ａの内周面から突起するノッチ凸部４２ｃ（表示側結合部）に係着し結合部４３を形成する。

張力設定ナット４１の張力表示部４２と糸調子さら１３との間にはばね受け１４を介在して糸調子ばね１５が設けられ、糸調子ばね１５のばね荷重により張力表示部４２の面４２ｂａと、ばね受け１４を介して糸調子皿１３が押圧される。張力設定ナット４１と糸調子ダイヤル１９との間に操作安定ばね１８が設けられ、操作安定ばね１８のばね荷重により張力設定ナット４１の端面４１ｃａ（面）と、糸調子ダイヤル１９の面１９ｂとが押圧される。

ノッチ凸部４２ｃは、同一円周上、１８０°ずれて軸方向に一対、円筒部４２ａの内周面に設けられる。ノッチ凹部４１ｅは、張力設定ナット４１の図１２における左端面、同一円周上に複数個設けられ、複数個のノッチ凹部４１ｅは端面４１ｃａからの距離がそれぞれ異なり、一組のノッチ凹部４１ｅの集合を形成する。一組のノッチ凹部４１ｅの集合（図１３（ｂ）の中心角１８０°の範囲にあるノッチ凹部４１ｅ）は、同一円周上に角度１８０°ずらして設けられる。そして工場での組立時、糸調子ばね１５の所定取付け荷重の下でこの荷重に対応する表示溝４２ｄ（可動側張力表示マーク）が指示溝３ａにくるように、張力表示部４２に設けた微調整爪４２ｊを押し込んで、張力設定ナット４１の一対のノッチ凹部４１ｅ、４１ｅに張力表示部４２の一対のノッチ凸部４２ｃ、４２ｃを噛合させる。

糸調子ダイヤル１９の回転を張力設定ナット４１の螺合移動に変換する変換機構４４は、糸調子ダイヤル１９に設けたスライドレール１９ｄと、張力設定ナット４１に設けたスライドレール溝（図示せず）とから形成される。上糸張力調整装置４０の他の構成は、図３の上糸張力調整装置５と同じである。そして糸調子ばね１５のばね荷重により、順次、張力表示部４２の面４２ｂａと、ノッチ凸部４２ｃと、ノッチ凹部４１ｅを介して、張力設定ナット４１が押圧される。一方、操作安定ばね１８のばね荷重により、直接、張力設定ナット４１は押圧される。他の作用は、図３の上糸張力調整装置５と同じである。従って、上糸張力調整装置４０を備えたミシン９は、上糸張力調整装置５を備えたミシン１と同じ効果を生じる。

１、９ ミシン
３ ミシン外郭（固定部材）
３ａ 指示溝（固定側張力表示マーク）
４ 上糸
５、４０ 上糸張力調整装置
８、４４ 変換機構
１１ 軸
１１ａ 雄ねじ部
１１ｂ 端面（他端）
１１ｃ 端面（一端）
１２ 糸調子皿（固定側糸調子皿）
１３ 糸調子皿（可動側糸調子皿）
１５ 糸調子ばね
１６、４１ 張力設定ナット（張力設定作動部）
１６ｂａ、１７ｂａ、４２ｂａ 面
１６ｅ、４１ｅ ノッチ凹部（設定側結合部）
１７、４２ 張力表示部
１７ｃ、４２ｃ ノッチ凸部（表示側結合部）
１７ｄ、４２ｄ 表示溝（可動側張力表示マーク）
１８ 操作安定ばね
１９ 糸調子ダイヤル
４１ｃａ 端面（面）

Claims (4)

1. 雄ねじ部を設けた軸と、
   前記雄ねじ部に螺合して螺合移動可能な張力設定作動部に設けた可動側張力表示マークと、
   前記軸の一端側に回転可能に装着され、回転を前記張力設定作動部の螺合移動に変換する変換機構を備えた糸調子ダイヤルと、
   前記軸の他端側に設けた固定側糸調子皿と、
   前記軸に挿入され前記固定側糸調子皿とで上糸を挟持する可動側糸調子皿と、
   前記可動側糸調子皿と前記張力設定作動部との間に設けられ、前記可動側糸調子皿と前記張力設定作動部とにそれぞれ反対方向の弾性力を付勢する糸調子ばねと、
   前記糸調子ダイヤルと前記張力設作動定部との間に設けられ、前記糸調子ダイヤルと前記張力設定作動部とにそれぞれ反対方向の弾性力を付勢する操作安定ばねと、を有する上糸張力調整装置を備えたミシンであって、
   前記糸調子ダイヤルの回転により前記張力設定作動部を螺合移動させて、前記可動側張力表示マークの位置を決める固定側張力表示マークを前記ミシンの固定部材に設ける、ことを特徴とする上糸張力調整装置を備えたミシン。
2. 前記張力設定作動部は、前記可動側張力表示マークを設けた張力表示部を備え、
   前記張力設定作動部に設けた設定側結合部と前記張力表示部に設けた表示側結合部とが係着すると共に、前記操作安定ばねの弾性力により前記張力表示部を押圧し前記表示側結合部と前記設定側結合部とを介して前記張力設定作動部が押圧され、
   前記設定側結合部と前記表示側結合部のうちいずれか一方は同一円周上軸方向に複数個設けられ、他方は前記円周上軸方向に前記複数個より少ない個数設けられ、
   前記設定側結合部と前記表示側結合部とが係着する前記複数個の組合せのうち少なくとも二組以上の組合せで、前記糸調子ばねの弾性力により押圧される前記張力設定作動部の面と、前記操作安定ばねの弾性力により押圧される前記張力表示部の面との間の距離が異なる、ことを特徴とする請求項１に記載の上糸張力調整装置を備えたミシン。
3. 前記張力設定作動部は、前記可動側張力表示マークを設けた張力表示部を備え、
   前記張力設定作動部に設けた設定側結合部と前記張力表示部に設けた表示側結合部とが係着すると共に、前記糸調子ばねの弾性力により前記張力表示部を押圧し前記表示側結合部と前記設定側結合部とを介して前記張力設定作動部が押圧され、
   前記設定側結合部と前記表示側結合部のうちいずれか一方は同一円周上軸方向に複数個設けられ、他方は前記円周上軸方向に前記複数個より少ない個数設けられ、
   前記設定側結合部と前記表示側結合部とが係着する前記複数個の組合せのうち少なくとも二組以上の組合せで、前記糸調子ばねの弾性力により押圧される前記張力表示部の面と、前記操作安定ばねの弾性力により押圧される前記張力設定作動部の面との間の距離が異なる、ことを特徴とする請求項１に記載の上糸張力調整装置を備えたミシン。
4. 前記上糸の張力が最大状態の前記糸調子ばねの弾性力と、前記上糸の張力が最小状態の前記操作安定ばねの弾性力とが等しく、
   前記上糸の張力が最大状態の前記操作安定ばねの弾性力と、前記上糸の張力が最小状態の前記糸調子ばねの弾性力とが等しく、且つ前記糸調子ばねのばね定数と前記操作安定ばねのばね定数とが等しい、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の上糸張力調整装置を備えたミシン。

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