JP3870797B2

JP3870797B2 - Thread tension device

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Publication number: JP3870797B2
Application number: JP2002037853A
Authority: JP
Inventors: 康男榊原; 亨高田
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2022-02-15
Also published as: JP2003236278A; CN1438375A; CN1438375B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、糸の搬送に応じて回転する糸車によって、糸の張りまたは使用量を調整する糸調子装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開昭６３−６３４８９号公報に示すように、糸の搬送に応じて回転する糸車を備えた糸調子装置が知られている。このような糸車を備えた糸調子装置では、糸車或いはそれと一体に回転する回転軸（以下、「糸車等」と称す）と接触する接触部材を設けて、その接触部材を糸車等に押しつけ、糸車等と接触部材との間の摩擦力による回転抵抗が発生するように構成されている。その接触部材は、ソレノイド、パルスモータ、ピエゾ素子（圧電素子）等の種々の駆動源により移動されるように構成されている。これら駆動源によって発生された力が、発生されたときの大きさをほぼ維持されて、接触部材を糸車等に押しつける動作に用いられるように糸調子装置は構成されていた。
【０００３】
また、糸調子装置を備えたミシン等の装置では、糸の張りや使用量をその装置の動作状況に合わせるため、糸車等の回転に対する回転抵抗のための力（駆動源によって発生される力）が制御される必要がある。例えば、ミシンでは、所定の針棒高さ位置に針棒が達したら、ピエゾ素子に電圧を供給して、接触部材を回転軸に押しつけるのである。そして、接触部材を押しつける力を制御、即ち、糸車等の回転に対する回転抵抗の有無を切り替えることにより、糸車等の回転量を増減するように糸調子装置は構成されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の糸調子装置では、接触部材を糸車等に押しつける動作に発生時の大きさの力を用いていたため、その駆動源によって発生される力の大きさを小さくしなければ、その発生された力による回転抵抗が大きい場合には糸が切れてしまうので、適度な回転抵抗を生じる小さな力を動力源で発生させていた。また、一般に、動力源によって発生された大きな力を精密に制御することに比べ、動力源によって発生された小さな力を精密に制御することは困難であるにも関わらず、動力源によって発生された力の大きさをできるだけ小さくして、接触部材を糸車等に押しつける動作に動力源によって当初より小さく発生された力を用いていた。
【０００５】
一般に、そのように動力源によって発生された小さな力を精密に制御することは困難であるため、例えばミシンでは、動力源が所望の大きさよりも小さい力を発生し、その力による回転抵抗が適切な大きさよりも小さく、糸車等が適切な回転量よりも回りすぎると、縫い目の糸しまりが弱かったり、糸が絡んだりする。逆に、動力源が所望の大きさよりも大きい力を発生し、その力による回転抵抗が適切な大きさよりも大きく、糸車等が適切な回転量よりも回らないと、糸が切れたりしないまでも、布地が突っ張ったりするおそれがあった。
【０００６】
即ち、駆動源によって発生された力が適切な大きさの範囲を超えていると、その大きさの誤差がそのまま糸車等の回転の回転抵抗の大きさに影響を与えているため、糸の張りや使用量の許容範囲を超えるおそれがあった。従って、装置の動作状況に合わせて適切に、糸の張りや使用量を調整できないという問題点があった。
【０００７】
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、回転抵抗が減少されるような転がりまたは滑りが生じている状態で糸車等が回転して、糸の張りや使用量を適切に調整することができる糸調子装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１記載の糸調子装置は、糸に接触し、糸の搬送に応じて回転する糸車と、前記糸車或いはその糸車と一体に回転する回転部の回転に対する回転抵抗のための力を発生する力発生手段と、前記力発生手段によって発生した力を受け、前記糸車或いは前記回転部に接触して回転抵抗を付与する回転抵抗発生手段とを備えた糸調子装置において、前記回転抵抗発生手段は、前記糸車或いは前記回転部の回転軸線方向に交差する面に放射状に配置された複数の円筒状の転動体を有する円筒軸受で構成した。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
前記糸車或いは前記回転部の回転に対する回転抵抗を力発生手段によって付与する場合、前記糸車或いは前記回転部と接触する円筒軸受の前記回転軸線方向に交差する面に放射状に配置された複数の円筒状の転動体が前記糸車或いは前記回転部と接触しながら回転する。その回転によって前記糸車或いは前記回転部の回転に対する回転抵抗を減少させる。
【００１２】
請求項２記載の糸調子装置は、前記糸車或いは前記回転部の回転に対する回転抵抗のための力を発生するピエゾ素子及び与圧バネを有する力発生手段を備え、前記ピエゾ素子が電圧を供給されているときには、前記ピエゾ素子及び前記与圧バネが前記糸車或いは前記回転部の回転に対する回転抵抗のための力を発生し、前記ピエゾ素子への電圧供給が絶たれたときには、前記与圧バネが前記糸車或いは前記回転部の回転に対する回転抵抗のための力を発生する。そして、前記ピエゾ素子への電圧供給が絶たれたときでも、その与圧バネによって発生された力による前記糸車或いは前記回転部と前記転動体との間に生じる回転抵抗が減少され、その回転抵抗が前記糸車或いは前記回転部と前記転動体との間に生じつつ、前記糸車或い前記回転部が前記転動体に対して相対的に回転する。
【００１３】
請求項３記載の糸調子装置は、前記糸車或いは前記回転部の回転に対する回転抵抗のための力を発生する前記ピエゾ素子及び前記与圧バネを有する前記力発生手段を備え、前記ピエゾ素子が電圧を供給されているときには、前記ピエゾ素子が前記糸車或いは前記回転部の回転に対する回転抵抗のための力を発生し、前記ピエゾ素子への電圧供給が絶たれたときには、前記与圧バネが前記糸車或いは前記回転部の回転に対する回転抵抗のための力を発生する。そして、前記ピエゾ素子への電圧供給が絶たれたときでも、その与圧バネによって発生された力による前記糸車或いは前記回転部と前記転動体との間に生じる回転抵抗が減少され、その回転抵抗が前記糸車或いは前記回転部と前記転動体との間に生じつつ、前記糸車或い前記回転部が前記転動体に対して相対的に回転する。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１〜図４に示すように、ミシン１０は、その他縫製に必要な針１２、針棒１４、主軸１６、天秤１８、針位置検出器２０、糸調子装置２２、補助糸調子装置２４、ミシンモータ２６、上糸２８を巻回された糸駒３０を備えている。このミシン１０では、糸調子装置２２が前面のミシンフレーム１０ａに形成された取り付け穴に着脱可能に取り付けられている。この調子装置２２は前後方向に伸長して、ミシン１０から前方に突出して取り付けられている。尚、糸調子装置の根本部分の半径や形状がこの取り付け穴に対して適用できる構成の糸調子装置であれば、機能や構成が異なってもその糸調子装置を交換して装着できるように、ミシン１０は構成されている。
【００１８】
更に、ミシン１０は、図５に示すように、ミシン１０全体の制御装置としてのＣＰＵ３２、各種プログラムを記憶するＲＯＭ３４、そのプログラム実行中に利用するＲＡＭ３６、ミシンモータ２６や糸調子装置２２のための駆動回路３８，４０を備えている。それら構成のうち、糸調子装置２２及びそのためのプログラム以外は公知の構成である。
【００１９】
糸調子装置２２は、図２に示すように、前後方向に伸長する略中空筒状のボディ１００、針１２や天秤１８等の縫製作用のための上糸２８の搬送に応じて回転する糸車１０２、糸車１０２の回転軸となる硬質の金属または樹脂のシャフト１０４、糸車１０２及びシャフト１０４の回転に対する回転抵抗のための力を発生させるピエゾ素子１０６、ピエゾ素子１０６への電圧供給のためのリード線１０８、ピエゾ素子１０６への電圧供給に関わらず与圧を発生させるための与圧バネ１１０等を有している。
【００２０】
ボディ１００は硬質の金属または樹脂で構成され、その前端及び後端には、フロントカバー１１２及びリアカバー１１４がネジ１１６、１１８によってそれぞれ着脱可能に取り付けられている。
【００２１】
ボディ１００の前に配置された糸車１０２は、前後方向に伸長してボディ１００の内部空間に配置するシャフト１０４の前端部に固定されている。このシャフト１０４は、図３に示すように、糸車１０２が取り付けられている前端部１０４ａ、その前端１０４ａ部よりも大きな半径のラジアル軸受部１０４ｂ、更に大きな半径の前方のスラスト案内軸受部１０４ｃ、一層大きな半径を有する円盤状のスラスト軸受内輪１０４ｄ、前方のスラスト案内軸受部１０４ｃと同じ半径の後方のスラスト軸受案内部１０４ｅから構成されており、これらの部分は全て同心である。シャフト１０４はボディ１００の内部空間の前側に、その前端部１０４ａを前方へ突出して収納されている。
【００２２】
シャフト１０４のラジアル軸受部１０４ｂは前後方向に離れた２つのラジアル軸受１２０，１２２によって回転可能に支持され、糸車１０２とシャフト１０４とは一体的に回転する。この２つのラジアル軸受１２０，１２２は、その間に間座１２４を挟んで前後方向に離れて配置され、ボディ１００の内側面に固定されている。このラジアル軸受１２０，１２２はそれぞれ球状の転動体を複数備えており、その回転摩擦はとても少なく、糸車１０２及びシャフト１０４の回転をほとんど抑制しない。このラジアル軸受１２０，１２２は、ボディ１００の内側面に前後方向において移動不可に取り付けられている。
【００２３】
後方のラジアル軸受１２２の更に後方のボディ１００の内側面には、前方のスラスト軸受外輪１２６が、回転できないと共に、前後方向に移動できないように固定されている。この前方のスラスト軸受外輪１２６は硬質の金属または樹脂によって構成され、前方のスラスト軸受外輪１２６の中央には円形の貫通部が形成されている。この前方のスラスト軸受外輪１２６の貫通部の内側面は、ラジアル軸受部１０４ｂ及び前方のスラスト軸受案内部１０４ｃとわずか隙間を空けている。即ち、前方のスラスト軸受外輪１２６は、シャフト１０４との間に摩擦を生じないように配置されている。
【００２４】
その前方のスラスト軸受外輪１２６の更に後方のボディ１００の内部空間には、前方のスラスト軸受外輪１２６の後面及びスラスト軸受内輪１０４ｄの前面の間に前方のスラスト軸受１３０が配置されている。この前方のスラスト軸受１３０は、略円盤状の保持器１３２と２０個の円筒状の転動体１３４とから構成されている。円筒状の転動体１３４は硬質の金属または樹脂により構成されている。この前方のスラスト軸受１３０は、図４に示す後方のスラスト軸受１３６と同じ構造である。その前方のスラスト軸受１３０の保持器１３２の中央には円形状の貫通部が形成され、その周りには放射線状に均等角度に２０個の長方形の貫通部が形成されている。その長方形の貫通部にそれぞれ円筒状の転動体１３４を回転可能にはめられている。この円筒状の転動体１３４は、保持器１３２から前後にわずかに突出するほどの半径を有している。そのため、前方のスラスト軸受１３０の２０個全ての円筒状の転動体１３４は前方のスラスト軸受外輪１２６の後面及びスラスト軸受内輪１０４ｄの前面に接触する。また、保持器１３２の円形の貫通部には、前方のスラスト案内軸受部１０４ｃが挿通され、前方のスラスト軸受１３０の保持器１３２がシャフト１０４に対して摺動しつつ回転可能にシャフト１０４に案内されている。尚、保持器１３２の円形の貫通部の内側面と前方のスラスト案内軸受部１０４ｃの外側面との間の摩擦は小さいが生じており、シャフト１０４の回転速度に比べて半分の回転速度で、シャフト１０４の回転と同方向に、その保持器１３２は回転する。
【００２５】
スラスト軸受内輪１０４ｄの更に後方のボディ１００の内部空間では、スラスト軸受内輪１０４ｄの後面に接触するように、後方のスラスト軸受案内部１０４ｅに後方のスラスト軸受１３６が配置されている。後方のスラスト軸受１３６の保持器１３８の円形の貫通部には、後方のスラスト軸受案内部１０４ｅが挿通され、保持器１３８がシャフト１０４に対して摺動しつつ回転可能にシャフト１０４に案内されている。尚、保持器１３８の円形の貫通部の内側面と後方のスラスト軸受案内部１０４eの外側面との間の摩擦は小さいが摩擦は生じており、シャフト１０４の回転速度に比べて半分の回転速度で、シャフト１０４の回転と同方向に、その保持器１３８は回転する。
【００２６】
このスラスト軸受内輪１０４ｄの外側面、２つの保持器１３２，１３８の外側面は、ボディ１００の内側面と隙間を空けている。即ち、このスラスト軸受内輪１０４ｄの外側面、保持器１３２，１３８の外側面は、ボディ１００の内側面との間に摩擦を生じないように配置されている。
【００２７】
後方のスラスト軸受１３６の更に後方のボディ１００の内部空間では、後方のスラスト軸受外輪１４２が配置されている。この後方のスラスト軸受外輪１４２は硬質の金属または樹脂で構成されている。そのため、後方のスラスト軸受１３６の２０個全ての円筒状の転動体１４０はスラスト軸受内輪１０４ｄの後面及び後方のスラスト軸受外輪１４２の前面の双方に接触する。後方のスラスト軸受外輪１４２の前面は、後方のスラスト軸受案内部１０４ｅの後面と隙間を空けて対向しており、後方のスラスト軸受外輪１４２の前面は、後方のスラスト軸受案内部１０４ｅの後面との間に摩擦を生じないように配置されている。また、後方のスラスト軸受外輪１４２の外側面は、ボディ１００の内側面と隙間を空けている。即ち、この後方のスラスト軸受外輪１４２の外側面は、ボディ１００の内側面との間に摩擦を生じないように配置されている。
【００２８】
後方のスラスト軸受外輪１４２の更に後方のボディ１００の内部空間には、圧縮バネである与圧バネ１１０が圧縮されて配置されており、与圧バネ１１０の前端部が後方のスラスト軸受外輪１４２の後面に、与圧バネ１１０の後端部がバネ調節リング１４４の前面に接触している。このバネ調節リング１４４は、ボディ１００の内側面にバネ調整ネジ１４６によって回転及び前後方向の移動ができないように固定されている。従って、この与圧バネ１１０は、その弾性力により、常に、後方のスラスト軸受外輪１４２を前方へ移動するように付勢し、この与圧バネ１１０の前向きの付勢力により、図２に示すように各構成が接触している。即ち、ピエゾ素子１０６に電圧が全く供給されていなくても、後方のスラスト軸受外輪１４２が前方に押されて、スラスト軸受内輪１０４ｄ、後方のスラスト軸受１３６、スラスト軸受内輪１０４ｄ、前方のスラスト軸受１３０、前方のスラスト軸受外輪１２６の間での摩擦による転がり抵抗（即ち、与圧バネ１１０による回転抵抗）が生じるように構成されている。
【００２９】
更に、図２に示すように、硬質の鋼球１５０、硬質の金属または樹脂のヘッドアダプター１５２、ピエゾ素子１０６が前方よりこの順に与圧バネ１１０の円の中央空間に、その与圧バネ１１０とは離れて配置されている。ヘッドアダプター１５２はピエゾ素子１０６の前端部に固定され、ピエゾ素子１０６の後端のピエゾ調整シャフト１０６ａは、リアカバー１１４にピエゾ調節ネジ１５６によって回転及び移動不可能に固定されている。このピエゾ調整シャフト１０６ａより前のピエゾ部分１０６ｂが電圧を供給されると、その電圧の大きさに応じて前後方向に変位（伸長）する。
【００３０】
尚、鋼球１５０は、後方のスラスト軸受外輪１４２の後面の中央及びヘッドアダプター１５２の前面の中央に形成されたすりばち状の一対の凹みにはめられており、これによりピエゾ素子１０６の部品の形状や寸法のバラツキを解消するように、糸調子装置２２は構成されている。ピエゾ素子１０６については、ピエゾ調整シャフト１０６ａの後端部に形成されたテーパー部１０６ｃに当接するピエゾ調節ネジ１５６によっても調節可能である。
【００３１】
ピエゾ素子１０６に供給された電圧に基づき発生された力が、ヘッドアダプター１５２、鋼球１５０、後方のスラスト軸受外輪１４２、後方のスラスト軸受１３６、シャフト１０４、前方のスラスト軸受１３０を介して、不動の前方のスラスト軸受外輪１２６に作用するように、糸調子装置２２は構成されている。このようにシャフト１０４の一部が挟みこまれ、その挟み込んだ間に圧縮する方向の力が作用する。
【００３２】
与圧バネ１１０の付勢力とこのピエゾ素子１０６によって発生された力との前向きな力の合力が、糸車１０２及びシャフト１０４の回転を抑制する回転抵抗を生じさせる力であり、スラスト軸受内輪１０４ｄの前面及び後面で回転抵抗が生じている。
【００３３】
そして、その前向きな力の合力は与圧バネ１１０やピエゾ素子１０６よりも前の部材に作用するが、この前向きな力の合力が前方及び後方の２つのスラスト軸受１３０，１３６を介して作用するために、糸車１０２及びシャフト１０４の回転に伴って円筒状の転動体１３４，１４０も回転するので、糸車１０２及びシャフト１０４の回転に対する回転抵抗が減少される。
【００３４】
尚、上述した構成のうち、ボディ１００、スラスト軸受内輪１０４ｄ、転動体１３４，１４０、前方及び後方の２つのスラスト軸受外輪１２６，１４２、鋼球１５０が硬質の材料により構成されているので、ピエゾ素子１０６によって発生された力がそれらの構成作用しても、フェルトのように極めて大きく凹んでしまうことがない。
【００３５】
この実施の形態では、ピエゾ素子１０６及び与圧バネ１１０が力発生手段に相当する。転動体１３４，１４０が接触部材に相当し、それらは、前方及び後方の２つのスラスト軸受外輪１２６，１４２と共に、回転抵抗発生手段を構成する。
【００３６】
上述した構成によれば、ピエゾ素子１０６に供給される電圧が低い待機電圧（０Ｖ）から高い抑制電圧（１００Ｖ）に上げられ、ピエゾ素子１０６によって発生される力が高くなると、円筒状の転動体１３４，１４０の転がり抵抗も多くなり、糸車１０２及びシャフト１０４の回転を抑制する回転抵抗が大きくなり、糸車１０２が回転しにくくなる。逆に、ピエゾ素子１０６に供給される電圧が高い抑制電圧から低い待機電圧に下げられ、ピエゾ素子１０６によって発生された力が低くなると、円筒状の転動体１３４，１４０の転がり抵抗が少なくなり、糸車１０２及びシャフト１０４の回転を抑制する回転抵抗が小さくなり、糸車１０２が円滑に回転するようになる。ピエゾ素子１０６に供給される電圧は針位置検出器２０の検出信号に基づき縫製に応じてＣＰＵ３２によって切り替え制御される。尚、このピエゾ素子１０６の特性は、例えば、図６に示すような、ピエゾ素子１０６に供給される電圧と発生する回転抵抗との関係である。尚、待機電圧値は０Ｖに限らず、適度に低い電圧値にしても良く、また、抑制電圧も１００Ｖに限らず、適度に待機電圧よりも高い電圧値して、電圧を切り替えれば良い。
【００３７】
そして、従来のように、２つのスラスト軸受１３０，１３６や後述の円滑な滑り面を備えずにピエゾ素子で生じた力をそのまま利用して回転抵抗を発生させる構成においてピエゾ素子に供給する電圧に比べて、この実施の形態のピエゾ１０６に供給される電圧は高くして、大きな力を発生させるようにＣＰＵ３２は制御しているので、従来に比べて精密に制御することが容易である。
【００３８】
上述した実施の形態では、図２に示すように、スラスト軸受内輪１０４ｄの前後両側に前方及び後方の２つのスラスト軸受１３０，１３６を接触するように設けたが、回転抵抗が所望に減少される限り、いずれか一方のスラスト軸受１３０，１３６は無くても良い。しかし、どちらか一方ではなく、前方及び後方の２つのスラスト軸受１３０，１３６をスラスト軸受内輪１０４ｄの前後両側に接触するように設けた方が、一層、回転抵抗が減少されるので、動力源としてのピエゾ素子１０６が大きな力を発生することができる。
【００３９】
また、上述した実施の形態では、図２に示すように、全ての円筒状の転動体１３４，１４０が常にスラスト軸受内輪１０４ｄや前方及び後方の２つのスラスト軸受外輪１２６，１４２に接触するが、回転抵抗が所望に減少される限り、一部の円筒状の転動体１３４，１４０が代わる代わるそれらに接触するようにしても良い。更に、全ての円筒状の転動体１３４，１４０が、その前後両方で保持器１３２，１３８から突出するが、回転抵抗が所望に減少される限り、保持器１３２、１３８の前側のみで突出する円筒状の転動体、保持器１３２、１３８の後側のみで突出する円筒状の転動体の２種類の転動体を有するスラスト軸受を用いても良い。この構成では、前方のスラスト軸受の転動体のうち前方にのみ突出する転動体は、前方のスラスト軸受外輪１２６の後面に接触し、前方のスラスト軸受の転動体のうち後方にのみ突出する転動体は、スラスト軸受内輪１０４ｄの前面に接触し、後方のスラスト軸受の転動体のうち前方にのみ突出する転動体は、スラスト軸受内輪１０４ｄの後面に接触し、後方のスラスト軸受の転動体のうち後方にのみ突出する転動体は、後方のスラスト軸受外輪１４２の前面に接触する。
【００４０】
上述した実施の形態では、図４に示すような、円筒状の転動体１３４，１４０を用いたスラスト軸受を用いたが、回転抵抗が所望に減少される限り、球状や円錐台状の転動体を有するスラスト軸受を用いても良い。そして、上述した実施の形態では、円筒状の転動体だけを有するスラスト軸受を糸調子装置２２に用いたが、円筒状の転動体及び球状の転動体のように形状の異なる複数種類の転動体を有するスラスト軸受を用いても良い。また、上述した実施の形態では、図４に示すような、円筒状の転動体１３４，１４０を均等間隔（放射状配置の角度の間隔）に配置したスラスト軸受１３０，１３６を用いたが、均等間隔でなく、回転抵抗が所望に減少される限り、回転抵抗の減少に応じて不均等に偏らせて放射状に円筒状の転動体１３４，１４０を配置しても良い。
【００４１】
上述した実施の形態では、図４に示すような、円筒状の転動体１３４，１４０を保持器１３２，１３４の円の中心から均等距離に離れた位置にそれぞれ配置したが、回転抵抗が所望に減少される限り、円の中心から不均等に放射状に配置しても良い。円筒状の転動体１３４，１４０の材質を全て均等にしても良いが、回転抵抗が所望に減少される限り、一部の円筒状の転動体のみを異なる大きさ、形状、材質、並びに、硬度にしたり、全ての円筒状の転動体の大きさ、形状、材質、並びに、硬度を異なるようにしても良い。更に、上述した実施の形態では、糸車１０２及びシャフト１０４の回転軸方向に直交する垂直面において転動体１３４，１４０が回転するように糸調子装置２２を構成するが、糸車１０２及びシャフト１０４の回転軸方向に交差する面を垂直面から傾斜させ、その傾斜面において転動体１３４，１４０が回転するように糸調子装置２２を構成しても良い。その場合、前方のスラスト軸受外輪１２６の後面、スラスト軸受内輪１０４ｄの前面や後面、後方のスラスト軸受外輪１４２の前面における傾斜面で転動体１３４，１４０が回転するように、それらの部材を円錐台状をなすように突出或いは凹ませる。
【００４２】
次に、本願発明の第１の実施の形態の一部を変形した第２〜第６の実施の形態に説明する。尚、これらの第２〜第６の実施の形態の糸調子装置１００等も第１の実施の形態の糸調子装置２２と同様にミシン１０に用いるものである。また、同様の構成の一部には、同じ名称や同じ番号を用いる。
【００４３】
第２の実施の形態の糸調子装置２００では、図７に示すように、上記第１の実施の形態の糸調子装置２２では無かった調整つまみ２０２が設けられ、その調整つまみ２０２に連結シャフト２０４の前端が固定され、調整つまみ２０２と連結シャフト２０４とは一体に回転する。この連結シャフト２０４の中間部は、軸芯部を中空に形成されたシャフト２０６の中空部に摺動回転可能及び軸方向に摺動移動可能に挿通されている。連結シャフト２０４の後端は、後方のスラスト軸受外輪２０８に固定され、連結シャフト２０４と後方のスラスト軸受外輪２０８とは一体的に回転するように構成されている。
【００４４】
尚、この後方のスラスト軸受外輪２０８の外側面には、調整つまみ２０２の回転操作停止位置を決めるための複数の凹みが形成され、その凹みに位置固定のための鋼球２１０が入り込むように、この糸調子装置２００は構成されている。この鋼球２１０は弱い圧縮バネ２１２によって常に下方に押されている。後方のスラスト軸受外輪２０８の後端部には、調整ナット２１４が回転不能で且つ前後方向に移動可能に取り付けられている。この調整ナット２１４は後方のスラスト軸受外輪２０８の後部のピン２１５と係合しており、調整ナット２１４は後方のスラスト軸受外輪２０８及び調整つまみ２０２と共に回転する。この調整ナット２１４の外側面には雄ネジ部が形成され、その雄ネジ部はボディ１００の内側面の雌ネジ部と螺合している。そして、調整つまみ２０２を回転することにより、調整ナット２１４が前後方向に移動し、その後方のスラスト軸受外輪２０８と調整ナット２１４の間にある与圧バネ１１０の長さを増減して、その与圧バネ１１０の付勢力を調整できるように、この糸調子装置２００は構成されている。
【００４５】
このシャフト２０６は、上記第１の実施の形態と同様に、前端部等が同心円柱状に形成されて、２つのラジアル軸受１２０，１２２によって回転可能に支持され、糸車１０２と一体に回転する。このシャフト２０６が回転しても調整つまみ２０２及び連結シャフト２０４は回転しないように、糸調子装置２００は構成されている。
【００４６】
そして、上記第１の実施の形態の糸調子装置２２では設けられていた２つのスラスト軸受１３０，１３６は、この第２の実施の形態の糸調子装置２００では設けられておらず、シャフト２０６のスラスト軸受内輪２０６ａの前面と前方のスラスト軸受外輪２１６の後面とが接触すると共に、スラスト軸受内輪２０６ａの後面と後方のスラスト軸受外輪２０８の前面とが接触するように配置されている。第１の実施の形態と同様に、この後方のスラスト軸受外輪２０８がピエゾ素子１０６によって鋼球１５０を介して押されるように、糸調子装置２００は構成されている。ピエゾ素子１０６の変位（伸長）によって、スラスト軸受内輪２０６ａの前面と前方のスラスト軸受外輪２１６の後面との間の接触面で生じる滑り摩擦による回転抵抗、及び、スラスト軸受内輪２０６ａの後面と後方のスラスト軸受外輪２０８の前面との間の接触面で生じる滑り摩擦による回転抵抗によって、糸車１０２及びシャフト２０６の回転が抑制されているのである。
【００４７】
このスラスト軸受内輪２０６ａの前面、前方のスラスト軸受外輪２１６の後面、スラスト軸受内輪２０６ａの後面、後方のスラスト軸受外輪２０８の前面の摩擦係数はそれらの間の接触面で生じる滑りによって回転抵抗を適度に減少するものであれば良い。例えばそれぞれの面の摩擦係数は、０．１程度とすれば良い。更に、滑りを利用して回転抵抗を減少するための表面処理を用として、ＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）処理を施せば、更に、摩擦係数は低下して、０．１〜０．０１程度になる。尚、第１の実施の形態のように転がりを利用して回転抵抗を減少するのであれば、転動体１３２，１４０，それらに接触する転がり面の摩擦係数は例えば０．０１〜０．００２程度とすれば良い。
【００４８】
この第２の実施の形態の糸調子装置２００では、スラスト軸受内輪２０６ａの前面と前方のスラスト軸受外輪２１６の後面との間の接触面で生じる摩擦による回転抵抗、及び、スラスト軸受内輪２０６ａの後面と後方のスラスト軸受外輪２０８の前面との間の接触面で生じる摩擦による糸車１０２及びシャフト２０６の回転に対する回転抵抗を、転がりではなく、滑り（滑り軸受）によって減少しているのである。
【００４９】
この第２の実施の形態では、ピエゾ素子１０６及び与圧バネ１１０が力発生手段に相当する。前方及び後方の２つのスラスト軸受外輪２１６，２０８が接触部材に相当し、回転抵抗発生手段を構成する。
【００５０】
第３の実施の形態の糸調子装置３００では、図８に示すように、糸車１０２が糸調子装置３００の前後方向の中央部に備えられ、その糸車１０２はシャフト３０２の後端部に固定されている。このシャフト３０２の前端にスラスト軸受内輪３０２ａが形成され、第１の実施の形態と同様に、スラスト軸受内輪３０２ａの前後で、２つのスラスト軸受１３０，１３６の円筒状の転動体１３４，１４０がスラスト軸受内輪３０２ａの前面、後面それぞれに接触するように、２つのスラスト軸受１３０，１３６が配置されている。この前方のスラスト軸受１３０の更に前には、前方のスラスト軸受外輪３０４の外輪部３０４ａ、与圧バネ１１０、ピエゾ素子１０６、ヘッドアダプター１５２、鋼球１５０が備えられている。ピエゾ素子１０６及び与圧バネ１１０が、保持リング３０５に後端を固定された前方のスラスト軸受外輪３０４を後方に押すと共に、フロントカバー１１２を前方に押し、２つのスラスト軸受１３０，１３６を後方からボディー３１０の後端部、ボィデー３１０の内側面に固定された後方のスラスト軸受外輪３０６を介して押すように、糸調子装置３００は構成されている。
【００５１】
即ち、上述した第１、第２の実施の形態の糸調子装置２２，２００では、糸車１０２とスラスト軸受内輪３０２ａの間に位置していない部材（第１、第２の実施の形態での移動可能な後方のスラスト軸受外輪１４２、２０８）をピエゾ素子１０６で押しているように糸調子装置２２，２００を構成している。一方、第１、第２の実施の形態とは異なり、この第３の実施の形態の糸調子装置３００では、ボディー３１０を押すことにより、糸車１０２とスラスト軸受内輪３０２ａの間に位置する部材（第１、第２の実施の形態での固定されて不動な前方のスラスト軸受外輪１４２，２０８）によって２つのスラスト軸受１３０，１３６とその間のスラスト軸受内輪３０２ａがピエゾ素子１０６及び与圧バネ１１０の力によって接触するように、糸調子装置３００を構成している。これにより、シャフト３０２を支持するラジアル軸受３３０は１つで良くなり、糸調子装置３００の構成が簡単になる。
【００５２】
そのシャフト３０２は、前方のスラスト軸受外輪３０４の外輪部３０４ａと後方のスラスト軸受外輪３０６との間に２つのスラスト軸受１３０，１３６を介して挟まれ、ピエゾ素子１０６及び与圧バネ１１０によって発生された力により、スラスト軸受１３０，１３６の円筒状の転動体１３４，１４０の転がり回転抵抗が生じ、糸車１０２及びシャフト３０２の回転が抑制される。即ち、この第３の実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に、転がりを利用して糸車１０２及びシャフトの回転に対する回転抵抗を減少しているのである。
【００５３】
尚、糸車１０２及びシャフト３０２が回転しても前方及び後方の２つのスラスト軸受外輪３０４，３０６は回転しないように糸調子装置３００は構成されている。図８は図２，図７とは反対の側面から糸調子装置３００を見た断面図である。このピエゾ素子１０６に電圧を供給するリード線１０８は、前方のスラスト軸受外輪３０４の中央に形成された中空部に通されている。また、糸取りバネ３１２が保持リング３０５の内部空間で前方のスラスト軸受外輪３０４の後方の周りに配置されている。
【００５４】
この第３の実施の形態では、ピエゾ素子１０６及び与圧バネ１１０が力発生手段に相当する。転動体１３４，１４０が接触部材に相当し、それらが前方及び後方のスラスト軸受外輪３０４，３０６と共に、回転抵抗発生手段を構成する。
【００５５】
第４の実施の形態の糸調子装置４００では、図９に示すように、第３の実施の形態の糸調子装置３００とほぼ同様に糸調子装置４００の中央に糸車１０２を配置しているが、第３の実施の形態の糸調子装置３００と異なって、シャフト４０２のスラスト軸受内輪４０２ａの前面と前方のスラスト軸受外輪４０４の外輪部４０４ａの後面とが接触し、また、スラスト軸受内輪４０２ａの後面と後方のスラスト軸受外輪４０６の前面とが接触する。これら接触面での摩擦係数は上記第２の実施の形態で示したものと同様である。
【００５６】
このスラスト軸受内輪４０２ａの前面と前方のスラスト軸受外輪４０４の外輪部４０４ａの後面との接触面で生じる摩擦による回転抵抗、及び、スラスト軸受内輪４０２ａの後面と後方のスラスト軸受外輪４０６の前面との接触面で生じる摩擦による回転抵抗とが、糸車１０２及びシャフト４０２の回転を抑制する。そして、この第４の実施の形態では、第２の実施の形態と同様に、糸車１０２及びシャフトの回転に対する回転抵抗を積極的な滑りによって減少しているのである。尚、図９は図２，図７とは反対の側面から糸調子装置４００を見た断面図である。
【００５７】
この第４の実施の形態では、ピエゾ素子１０６及び与圧バネ１１０が力発生手段に相当する。前方及び後方のスラスト軸受外輪４０４，４０６が接触部材に相当し、回転抵抗発生手段を構成する。
【００５８】
第５の実施の形態の糸調子装置５００では、図１０に示すように、糸車１０２及びシャフト５０２の回転に対する回転抵抗のための力を発生させる機構として、上述した第１〜第４の実施の形態の糸調子装置２２等で用いたピエゾ素子１０６の代わりに、カム機構５２０を糸調子装置５００に用いた。このカム機構５２０のカム５２２は、糸車１０２及びシャフト５０２の軸方向に直交し上軸１６に一体的に回転するように構成されたカムシャフト５２４に固定され、そのカム５２２は糸車１０２及びシャフト５０２の軸方向に直交する方向の変位量を発生する。そして、カム５２２にはカムフォロワー５２６を介してプランジャー５２８が接触し、糸車１０２及びシャフト５０２の軸方向（前後方向）でのこのプランジャー５２８の移動によって、後方のスラスト軸受外輪５３０が後方のスラスト軸受１３６を前方に押し、スラスト軸受内輪５０２ａ、前方のスラスト軸受１３０も前後方向に不動な前方のスラスト軸受５３２に向かって前方へ押される。
【００５９】
このようにカム５２２の変位によって、２つのスラスト軸受１３０，１３６の円筒状の転動体１３４，１４０の転がり回転抵抗が増減する。この第５の実施の形態では、第１及び第３の実施の形態と同様に、糸車１０２及びシャフト５０２の回転に対する回転抵抗を転がりによって減少しているのである。この第５の実施の形態では、カム機構５２０が力発生手段に相当する。転動体１３４，１４０が接触部材に相当し、それらが前方及び後方のスラスト軸受外輪５３０，５３２と共に、回転抵抗発生手段を構成する。
【００６０】
また、上述した第１〜第５の実施の形態では、鋼球１５０を後方のスラスト軸受外輪１４２及びヘッドアダプター１５２に対して移動可能に取り付けているが、ピエゾ素子１０６の部品のバラツキ誤差が解消される限り、固定しても良い。また、その鋼球１５０の代わりに半球状の先端を持つ部材を、後方のスラスト軸受外輪１４２に固定的に取り付けても良い。更に、ピエゾ素子１０６の部品のバラツキ誤差が解消される限り、ヘッドアダプター１５２の前端を半球状に一体成形しても良い。
【００６１】
上述した第１〜第５の実施の形態では、糸車１０２と一体的に回転するシャフト１０４等に接触部材（スラスト軸受１３０等）を接触させて、糸車１０２及びシャフト１０４等の回転に対する回転抵抗を転がりまたは滑りによって減少しているが、図１１に示すように、第６の実施の形態の糸調子装置６００では、回転抵抗が所望に減少される限り、糸車１０２に接触部材（スラスト軸受６０１）を接触させる。シャフト６０２の後端部がボディ６０３に回転可能にラジアル軸受６０４を介して支持され、そのシャフト６０２の前端部には糸車１０２が一体的に回転可能で且つ軸方向に移動不可能に固定されている。そして、シャフト６０２の中間部が位置するボディ６０３の内部空間には、２つのピエゾ素子１０６、与圧バネ１１０、スラスト軸受外輪６０５が設けられている。スラスト軸受外輪６０５は、ボディ６０３に前後方向に移動可能で且つ回転不能に取り付けられている。そして、ピエゾ素子１０６の変位によってわずかに前後方向に移動する。そして、ピエゾ素子１０６及び与圧バネ１１０によって発生された力がスラスト軸受外輪６０５、スラスト軸受６０１、糸車１０２に作用して、スラスト軸受６０５の円筒状の転動体６１０が糸車１０２の後面及びスラスト軸受外輪６０５の前面において回転する。この転動体６１０は上述の転動体１３４、１４０と同様に保持器６１１にはめられている。
【００６２】
従って、第６の実施の形態でも、第１，第３，第５の実施の形態と同様に、糸車１０２及びシャフト６０２の回転に対する回転抵抗を転がりによって減少する。この第６の実施の形態では、ピエゾ素子１０６及び与圧バネ１１０が力発生手段に相当する。転動体６１０が接触部材に相当し、それらがスラスト軸受外輪６０５と共に、回転抵抗発生手段を構成する。
【００６３】
上述した実施の形態では、いずれも、糸車１０２或いはそれと一体的に回転する部材、或いは、回転していないスラスト軸受外輪１４２等のいずれかを動力源（１０６等）によって加圧するようにしているが、回転抵抗が所望に減少される限り、糸車１０２或いはそれと一体的に回転する部材（シャフト１０４等）、並びに、スラスト軸受外輪１４２等の双方を加圧するようにしても良い。
【００６４】
上述した実施の形態では、いずれも、スラスト軸受或いは上述したような摩擦係数の滑り面を設けて回転抵抗を減少しているが、その他の構成でも良い。例えば、潤滑油、粒状・粉状体物質を糸車１０２或いは回転部材とそれに接触する部材（シャフト１０４等）との間の接触面に介在させ、それらによる滑りよって糸車１０２或いは回転部材の回転抵抗を減少するように糸調子装置を構成しても良い。または、含油材（含油金属、含油セラミック）からなる円盤を、スラスト軸受１３０等の代わりに糸調子装置に用いても良い。
【００６５】
上述した実施の形態では、いずれも、糸車１０２の回転軸方向での変位に基づく動力源（ピエゾ素子１０６等）を設けているが、回転抵抗が所望に減少される限り、糸車１０２の回転軸方向と直交する半径方向の変位に基づく動力源を設けても良い。
【００６６】
上述した実施の形態では、いずれも、与圧バネ１１０の付勢力が常に回転抵抗に作用しているが、ピエゾ素子１０６への電源が事故や故障で絶たれたり、著しく低下したときのみ与圧バネ１１０の付勢力が回転抵抗に作用するように、糸調子装置を構成しても良い。そのように構成したほうが、ピエゾ素子１０６単独で回転抵抗のための力を発生することになるので、一層大きな力を発生する構成となるので、精密に力を発生させる制御がより容易となる。この構成では、ピエゾ素子１０６への電源が事故や故障で絶たれたり、著しく低下したときには、与圧バネ１１０の付勢力によって回転抵抗が生じて、糸車１０２等の無回転抵抗による不用意な回転が防止される。
【００６７】
上述した実施の形態では、いずれも、糸調子装置内に回転抵抗のための力を発生させる動力源であるピエゾ素子１０６または与圧バネ１１０の少なくとも一方を備えているが、動力源を全てミシン１０側に設けるようにしても良い。また、ピエゾ素子１０６を用いた第１〜第４、第６の実施の形態の糸調子装置２２等では、ピエゾ素子１０６または与圧バネ１１０の両方を備えているが、第５の実施の形態の糸調子装置５００のように、ピエゾ素子１０６を糸調子装置ではなくミシン１０に設けても良い。更に、ピエゾ素子１０６や与圧バネ１１０の少なくとも一方を含む部品と、回転抵抗を減少する転がりや滑りを生じさせる部品とを別のユニット構成にして、製造して、必要に応じて組み合わせるようにしても良い。このユニット構造にして、異なる大きさの力を生じるピエゾ素子１０６や与圧バネ１１０をそれぞれ備えたユニットや、回転抵抗について異なる減少度合いの転がりや滑りのユニットとを予め製造しておき、ミシン１０の用途に応じて、そのユニットを適切に組み合わせても良い。ピエゾ素子１０６や与圧バネ１１０の少なくとも一方を含む部品と、回転抵抗を減少する転がりや滑りを生じさせる部品とを別のユニット構成としても、なんら本件発明の目的範囲を逸脱するものではない。
【００６８】
上述した実施の形態では、いずれも、回転抵抗を減少する転がりや滑りを生じさせおり、従来の糸調子装置では同じ力を動力源が生じていても、糸車等の回転に状況によって糸車等の摩擦面での動摩擦抵抗が変化することより、その発生された力が同じ大きさであってもその力による回転抵抗が全く異なっていたが、上述した実施の形態では、いずれも、動摩擦力に影響が少ないので、糸車１０２等の回転に状況によってほとんど影響を受けない。
【００６９】
上述した実施の形態では、いずれも、ミシン１０の上糸２８に対する糸調子装置２２等に対して本願発明を適用したが、同様の目的で上糸２８の糸調子装置２２よりも小さな負荷を糸に生じる補助糸調子装置や、下糸の糸調子装置に用いても良い。ミシン１０の種類は、工業用、家庭用、直線縫い用、刺繍用等どのようなものであっても良い。
【００７０】
また、糸に対する同様の目的で、その他の装置、例えば、糸立てスタンド、紡績装置、編み機、モーターの巻き線機、魚つりリール、ワイヤー放電加工機、各種の糸巻き機など、糸状のものを扱う装置に用いても良い。
【００７１】
本実施の形態の糸調子装置２２等によれば、力発生手段としてのピエゾ素子１０６やカム機構５２０によって発生される力による回転抵抗が減少されない場合と比べてピエゾ素子１０６等が大きい力を発生するので、ピエゾ素子１０６等の制御が容易となると共に、ピエゾ素子１０６等によって発生される力による回転抵抗の安定性、再現性の面で優れており、適切に糸の張りや使用量を調整することができる。即ち、従来の糸調子装置の動力源に比べて、本願発明の実施の形態の糸調子装置２２等の動力源は大きな力を発生させ、その発生させた大きな力による回転抵抗を減少して、糸車１０２等の回転に対する回転抵抗の発生に用いているのである。
【００７２】
また、従来の糸調子装置では、その駆動源によって発生される力の大きさを精密に制御することは困難であるにも関わらず、発生された力をその発生された大きさで、接触部材を糸車等に押しつける動作に用いていた。そのため、その動力源による力が不安定で逐次大きさが変化すると、糸車等が適切な回転量よりも回りすぎたり、逆に、糸車等が適切な回転量よりも回らならず、縫い目ゆるみや布の突っ張り等の不具合を生じるおそれがあった。
【００７３】
本願発明の実施の形態の糸調子装置２２等は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、発生された力による回転抵抗を転がりまたは滑りによって減少しており、動力源による力の大きさが逐次不安定に変化してしまう場合でも、その越えた分の回転抵抗による影響が小さいため、糸の張りや使用量を適切に調整することができる。
【００７４】
また、本願発明の従来技術の公報に記載の構成では、接触する部分の精度を極めて高ければ、所定の回転抵抗が生じるものであった。しかしならが、上述のように転がりまたは滑りを使用することにより、そのような極めて高い部品精度は要求されない。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、請求項１記載の糸調子装置では、糸車或いは回転部の回転軸線方向に交差する面に放射状に配置された複数の円筒状の転動体を介して糸車或いは回転部に接触し、円筒状の転動体の伸長方向の領域で接するので、回転抵抗を減少しない場合に比べて力発生手段によって一層大きな力が発生されても、糸の張りや使用量を適切に調整することができる。
【００７６】
【００７７】
【００７８】
請求項２記載の糸調子装置では、ピエゾ素子が電圧を供給されているときには、ピエゾ素子及び与圧バネによって糸車或いは回転部の回転に対する回転抵抗のための力が発生され、ピエゾ素子への電圧供給が絶たれたときには、与圧バネによって糸車或いは回転部の回転に対する回転抵抗のための力が発生されるので、ピエゾ素子への電圧供給が絶たれたとしても、糸車或いは回転部が無回転抵抗となり不用意に回転することが低減される。そのため、その不用意な糸車或いは回転部の回転による不具合が防止される。
【００７９】
請求項３記載の糸調子装置では、ピエゾ素子が電圧を供給されているときには、ピエゾ素子によって糸車或いは回転部の回転に対する回転抵抗のための力が発生され、ピエゾ素子への電圧供給が絶たれたときには、与圧バネによって糸車或いは回転部の回転に対する回転抵抗のための力が発生されるので、ピエゾ素子への電圧供給が絶たれたとしても、糸車或いは回転部が無回転抵抗となり不用意に回転することが低減される。そのため、その不用意な糸車或いは回転部の回転による不具合が防止される。
【００８０】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本願発明のミシン全体の外観図を示す図である。
【図２】図２は、本願発明の第１の実施の形態の糸調子装置の前後方向の垂直面での断面図である。
【図３】図３は、糸車と一体に回転する回転部であるシャフトを示す図である。
【図４】図４は、上記図２のＡ−Ａ部分のスラスト軸受を示す図である。
【図５】図５は、本願発明のミシンの電気的ブロック図である。
【図６】図６は、本願発明のピエゾ素子の特性を示すグラフである。
【図７】図７は、本願発明の第２の実施の形態の糸調子装置の前後方向の垂直面での断面図である。
【図８】図８は、本願発明の第３の実施の形態の糸調子装置の前後方向の垂直面での断面図である。
【図９】図９は、本願発明の第４の実施の形態の糸調子装置の前後方向の垂直面での断面図である。
【図１０】図１０は、本願発明の第５の実施の形態の糸調子装置の前後方向の垂直面での断面図である。
【図１１】図１１は、本願発明の第６の実施の形態の糸調子装置の前後方向の垂直面での断面図である。
【符号の説明】
１０ミシン
２２糸調子装置
１０２糸車
１０４シャフト
１０４ｃ前方のスラスト軸受案内部
１０４ｄスラスト軸受内輪
１０４ｅ後方のスラスト軸受案内部
１０６ピエゾ素子
１１０与圧バネ
１２６前方のスラスト軸受外輪
１３０前方のスラスト軸受
１３６後方のスラスト軸受[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a thread tension device that adjusts the tension or usage of a thread by a spinning wheel that rotates in accordance with the conveyance of the thread.
[0002]
[Prior art]
  Conventionally, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 63-63489, there is known a thread tension device including a spinning wheel that rotates in accordance with yarn conveyance. In a thread tension device equipped with such a spinning wheel, a contact member that comes into contact with the spinning wheel or a rotating shaft that rotates integrally with the spinning wheel (hereinafter referred to as “spindle wheel”) is provided, and the contact member is pressed against the spinning wheel or the like. Rotational resistance due to frictional force between the contact member and the like is generated. The contact member is configured to be moved by various driving sources such as a solenoid, a pulse motor, and a piezoelectric element (piezoelectric element). The thread tension device has been configured so that the force generated by these driving sources is almost maintained in magnitude when it is generated and is used for pressing the contact member against the spinning wheel or the like.
[0003]
  In addition, in a device such as a sewing machine equipped with a thread tension device, a force (rotation generated by a drive source) for rotational resistance against rotation of a spinning wheel or the like in order to adjust the tension and usage of the yarn to the operating state of the device. Need to be controlled. For example, in a sewing machine, when the needle bar reaches a predetermined needle bar height position, a voltage is supplied to the piezo element and the contact member is pressed against the rotating shaft. Then, the thread tension device is configured to increase or decrease the amount of rotation of the spinning wheel or the like by controlling the force pressing the contact member, that is, by switching the presence or absence of rotational resistance with respect to the rotation of the spinning wheel or the like.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
  However, in the conventional thread tension device, since the force at the time of occurrence is used for the operation of pressing the contact member against the spinning wheel or the like, the force is generated unless the force generated by the drive source is reduced. When the rotational resistance due to the applied force is large, the yarn breaks, and a small force that generates an appropriate rotational resistance has been generated by the power source. In general, it is difficult to precisely control the small force generated by the power source compared to precisely controlling the large force generated by the power source. The force generated as much as possible by the power source was used for the operation of pressing the contact member against the spinning wheel or the like by reducing the magnitude of the force as much as possible.
[0005]
  In general, since it is difficult to precisely control such a small force generated by a power source, for example, in a sewing machine, the power source generates a force smaller than a desired magnitude, and the rotational resistance due to that force is appropriate. If it is smaller than the proper size and the spinning wheel or the like is rotated more than the appropriate rotation amount, the thread tightness of the seam is weak or the thread is entangled. Conversely, if the power source generates a force larger than the desired magnitude, and the rotational resistance due to that force is greater than the appropriate magnitude, and the spinning wheel does not turn more than the appropriate amount of rotation, the thread will not break. There was a risk that the fabric would stretch.
[0006]
  That is, if the force generated by the drive source exceeds the range of the appropriate size, the error in the size directly affects the magnitude of the rotational resistance of rotation of the spinning wheel or the like. And there was a risk of exceeding the allowable range of usage. Therefore, there has been a problem that the tension and usage of the yarn cannot be adjusted appropriately in accordance with the operation status of the apparatus.
[0007]
  The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and a spinning wheel or the like rotates in a state where rolling or slipping is caused such that rotation resistance is reduced, thereby reducing the tension and usage of the yarn. An object of the present invention is to provide a thread tension device that can be adjusted appropriately.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve this object, the thread tension device according to claim 1 is configured to rotate with respect to rotation of a spinning wheel that contacts the yarn and rotates in accordance with the conveyance of the yarn, and the rotating portion that rotates integrally with the spinning wheel or the spinning wheel. A force generating means for generating a force for resistance, and a force generated by the force generating means, receiving the force generated by the force generating means and contacting the spinning wheel or the rotating portion to give rotational resistance.In the yarn tensioning device provided with the rotation resistance generation means, the rotation resistance generation means includes a cylinder having a plurality of cylindrical rolling elements arranged radially on the surface intersecting the rotation axis direction of the spinning wheel or the rotation portion. Composed of bearings.
[0009]
[0010]
[0011]
  When applying rotational resistance against rotation of the spinning wheel or the rotating part by force generating means, a plurality of cylindrical shapes arranged radially on a surface intersecting the rotational axis direction of a cylindrical bearing that contacts the spinning wheel or the rotating part The rolling element rotates while being in contact with the spinning wheel or the rotating part. The rotation reduces rotational resistance against rotation of the spinning wheel or the rotating part.
[0012]
  Claim2The described thread tension device includes a force generating means having a piezo element and a pressurizing spring for generating a force for rotational resistance against rotation of the spinning wheel or the rotating part, and when the piezo element is supplied with voltage. The piezoelectric element and the pressurizing spring generate a force for rotational resistance against the rotation of the spinning wheel or the rotating part, and when the voltage supply to the piezoelectric element is cut off, the pressurizing spring is A force for rotational resistance against the rotation of the rotating part is generated. And even when the voltage supply to the piezo element is cut off, the spinning wheel or the rotating part due to the force generated by the pressurizing spring and the rotating partRolling elementRotation resistance generated between the rotation wheel and the rotation wheel is reduced.Rolling elementThe spinning wheel or the rotating part isRolling elementRotates relative to
[0013]
  Claim3The thread tension device described above includes the piezo element that generates a force for rotational resistance against rotation of the spinning wheel or the rotating unit, and the force generating means including the pressurizing spring, and the piezo element is supplied with voltage. The piezoelectric element generates a force for rotational resistance to the rotation of the spinning wheel or the rotating part, and when the voltage supply to the piezoelectric element is cut off, the pressurizing spring Generates force for rotational resistance against rotation of the part. And even when the voltage supply to the piezo element is cut off, the spinning wheel or the rotating part due to the force generated by the pressurizing spring and the rotating partRolling elementRotation resistance generated between the rotation wheel and the rotation wheel is reduced.Rolling elementThe spinning wheel or the rotating part isRolling elementRotates relative to
[0014]
[0015]
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
  As shown in FIGS. 1 to 4, the sewing machine 10 includes a needle 12, a needle bar 14, a main shaft 16, a balance 18, a needle position detector 20, a thread tension device 22, an auxiliary thread tension device 24, a sewing machine, which are necessary for other sewing. A thread piece 30 around which a motor 26 and an upper thread 28 are wound is provided. In the sewing machine 10, a thread tension device 22 is detachably attached to an attachment hole formed in the front sewing machine frame 10a. The tension device 22 extends in the front-rear direction and is attached so as to protrude forward from the sewing machine 10. If the thread tension device has a configuration in which the radius and shape of the root portion of the thread tension device can be applied to this mounting hole, the thread tension device can be replaced and installed even if the function and configuration are different. The sewing machine 10 is configured.
[0018]
  Further, as shown in FIG. 5, the sewing machine 10 includes a CPU 32 as a control device for the sewing machine 10 as a whole, a ROM 34 for storing various programs, a RAM 36 used during execution of the programs, a sewing machine motor 26 and a thread tension device 22. Drive circuits 38 and 40 are provided. Among these configurations, the configurations other than the thread tension device 22 and the program for the same are known configurations.
[0019]
  As shown in FIG. 2, the thread tension device 22 includes a substantially hollow cylindrical body 100 extending in the front-rear direction, a spinning wheel 102 that rotates in accordance with the conveyance of the upper thread 28 for sewing operations such as the needle 12 and the balance 18. , A shaft 104 of a hard metal or resin that serves as a rotating shaft of the spinning wheel 102, a piezoelectric element 106 that generates a force for rotational resistance against the rotation of the spinning wheel 102 and the shaft 104, and a lead wire for supplying voltage to the piezoelectric element 106 108, a pressurizing spring 110 for generating a pressurizing force regardless of the voltage supply to the piezo element 106, and the like.
[0020]
  The body 100 is made of hard metal or resin, and a front cover 112 and a rear cover 114 are detachably attached to the front end and the rear end by screws 116 and 118, respectively.
[0021]
  The spinning wheel 102 disposed in front of the body 100 is fixed to the front end portion of the shaft 104 that extends in the front-rear direction and is disposed in the internal space of the body 100. As shown in FIG. 3, the shaft 104 includes a front end portion 104a to which the spinning wheel 102 is attached, a radial bearing portion 104b having a larger radius than the front end 104a portion, a thrust guide bearing portion 104c in front of a larger radius, and one layer. It is composed of a disc-shaped thrust bearing inner ring 104d having a large radius and a rear thrust bearing guide portion 104e having the same radius as the front thrust guide bearing portion 104c, all of which are concentric. The shaft 104 is housed on the front side of the internal space of the body 100 with its front end 104a protruding forward.
[0022]
  The radial bearing portion 104b of the shaft 104 is rotatably supported by two radial bearings 120 and 122 separated in the front-rear direction, and the spinning wheel 102 and the shaft 104 rotate integrally. The two radial bearings 120 and 122 are disposed apart in the front-rear direction with a spacer 124 therebetween, and are fixed to the inner surface of the body 100. Each of the radial bearings 120 and 122 includes a plurality of spherical rolling elements, the rotational friction thereof is very small, and the rotation of the spinning wheel 102 and the shaft 104 is hardly suppressed. The radial bearings 120 and 122 are attached to the inner side surface of the body 100 so as not to move in the front-rear direction.
[0023]
  A front thrust bearing outer ring 126 is fixed to the inner surface of the body 100 further rearward of the rear radial bearing 122 so that it cannot rotate and cannot move in the front-rear direction. The front thrust bearing outer ring 126 is made of hard metal or resin, and a circular through portion is formed at the center of the front thrust bearing outer ring 126. The inner side surface of the through portion of the front thrust bearing outer ring 126 is slightly spaced from the radial bearing portion 104b and the front thrust bearing guide portion 104c. That is, the front thrust bearing outer ring 126 is disposed so as not to cause friction with the shaft 104.
[0024]
  In the inner space of the body 100 further rearward of the front thrust bearing outer ring 126, a front thrust bearing 130 is disposed between the rear surface of the front thrust bearing outer ring 126 and the front surface of the thrust bearing inner ring 104d. The front thrust bearing 130 is composed of a substantially disc-shaped cage 132 and 20 cylindrical rolling elements 134. The cylindrical rolling element 134 is made of hard metal or resin. The front thrust bearing 130 has the same structure as the rear thrust bearing 136 shown in FIG. A circular penetrating portion is formed at the center of the retainer 132 of the thrust bearing 130 in front of it, and 20 rectangular penetrating portions are formed radially at equal angles around it. Cylindrical rolling elements 134 are rotatably fitted in the rectangular through portions. The cylindrical rolling element 134 has a radius that slightly protrudes forward and backward from the cage 132. Therefore, all 20 cylindrical rolling elements 134 of the front thrust bearing 130 come into contact with the rear surface of the front thrust bearing outer ring 126 and the front surface of the thrust bearing inner ring 104d. Further, the forward thrust guide bearing portion 104 c is inserted into the circular through portion of the cage 132, and the cage 132 of the forward thrust bearing 130 is guided to the shaft 104 so as to be rotatable while sliding with respect to the shaft 104. Has been. In addition, although the friction between the inner surface of the circular penetration part of the holder | retainer 132 and the outer surface of the front thrust guide bearing part 104c has arisen, it is a half rotational speed compared with the rotational speed of the shaft 104, The cage 132 rotates in the same direction as the rotation of the shaft 104.
[0025]
  In the inner space of the body 100 further rearward of the thrust bearing inner ring 104d, a rear thrust bearing 136 is disposed on the rear thrust bearing guide portion 104e so as to contact the rear surface of the thrust bearing inner ring 104d. A rear thrust bearing guide portion 104e is inserted into the circular through portion of the cage 138 of the rear thrust bearing 136, and the cage 138 is guided by the shaft 104 so as to be rotatable while sliding with respect to the shaft 104. Yes. The friction between the inner side surface of the circular through portion of the cage 138 and the outer surface of the rear thrust bearing guide portion 104e is small, but friction is generated, and the rotational speed is half that of the shaft 104. Thus, the cage 138 rotates in the same direction as the rotation of the shaft 104.
[0026]
  The outer surface of the thrust bearing inner ring 104 d and the outer surfaces of the two cages 132 and 138 are spaced from the inner surface of the body 100. That is, the outer surface of the thrust bearing inner ring 104 d and the outer surfaces of the cages 132 and 138 are arranged so as not to cause friction between the inner surface of the body 100.
[0027]
  A rear thrust bearing outer ring 142 is disposed in the inner space of the body 100 further rearward of the rear thrust bearing 136. The rear thrust bearing outer ring 142 is made of hard metal or resin. Therefore, all 20 cylindrical rolling elements 140 of the rear thrust bearing 136 are in contact with both the rear surface of the thrust bearing inner ring 104d and the front surface of the rear thrust bearing outer ring 142. The front surface of the rear thrust bearing outer ring 142 faces the rear surface of the rear thrust bearing guide portion 104e with a gap, and the front surface of the rear thrust bearing outer ring 142 is in contact with the rear surface of the rear thrust bearing guide portion 104e. It arrange | positions so that a friction may not be produced between them. Further, the outer surface of the rear thrust bearing outer ring 142 is spaced from the inner surface of the body 100. In other words, the outer surface of the rear thrust bearing outer ring 142 is arranged so as not to cause friction with the inner surface of the body 100.
[0028]
  A compression spring 110, which is a compression spring, is compressed and disposed in the internal space of the body 100 further rearward of the rear thrust bearing outer ring 142, and the front end portion of the compression spring 110 is arranged in the rear thrust bearing outer ring 142. On the rear surface, the rear end portion of the pressurizing spring 110 is in contact with the front surface of the spring adjustment ring 144. The spring adjustment ring 144 is fixed to the inner surface of the body 100 by a spring adjustment screw 146 so that it cannot be rotated and moved in the front-rear direction. Accordingly, the pressurizing spring 110 always urges the rear thrust bearing outer ring 142 to move forward due to its elastic force, and the forward urging force of the pressurizing spring 110 causes it to move as shown in FIG. Each component is in contact with. That is, even if no voltage is supplied to the piezo element 106, the rear thrust bearing outer ring 142 is pushed forward, the thrust bearing inner ring 104d, the rear thrust bearing 136, the thrust bearing inner ring 104d, and the front thrust bearing 130. In addition, rolling resistance due to friction between the front thrust bearing outer rings 126 (that is, rotation resistance by the pressurizing spring 110) is generated.
[0029]
  Further, as shown in FIG. 2, a hard steel ball 150, a hard metal or resin head adapter 152, and the piezo element 106 are arranged in the center space of the circle of the pressurizing spring 110 in this order from the front. Are spaced apart. The head adapter 152 is fixed to the front end portion of the piezo element 106, and the piezo adjustment shaft 106a at the rear end of the piezo element 106 is fixed to the rear cover 114 by a piezo adjustment screw 156 so that it cannot rotate and move. When a voltage is supplied to the piezoelectric portion 106b in front of the piezoelectric adjustment shaft 106a, the piezoelectric portion 106b is displaced (elongated) in the front-rear direction according to the magnitude of the voltage.
[0030]
  The steel ball 150 is fitted into a pair of slot-shaped recesses formed in the center of the rear surface of the rear thrust bearing outer ring 142 and the center of the front surface of the head adapter 152, whereby the shape of the components of the piezo element 106 is obtained. The thread tension device 22 is configured to eliminate variations in dimensions. The piezo element 106 can also be adjusted by a piezo adjustment screw 156 that abuts a tapered portion 106c formed at the rear end of the piezo adjustment shaft 106a.
[0031]
  The force generated based on the voltage supplied to the piezo element 106 is immovable through the head adapter 152, the steel ball 150, the rear thrust bearing outer ring 142, the rear thrust bearing 136, the shaft 104, and the front thrust bearing 130. The thread tension device 22 is configured to act on the thrust bearing outer ring 126 in front of the thread tension. In this way, a part of the shaft 104 is sandwiched, and a force in a compressing direction acts while the shaft 104 is sandwiched.
[0032]
  The resultant force of the urging force of the pressurizing spring 110 and the force generated by the piezo element 106 is a force that generates a rotational resistance that suppresses the rotation of the spinning wheel 102 and the shaft 104, and the thrust bearing inner ring 104 d Rotational resistance is generated on the front and rear surfaces.
[0033]
  The resultant force of the forward force acts on the member in front of the pressurizing spring 110 and the piezo element 106, and the resultant force of the forward force acts via the two thrust bearings 130 and 136 on the front and rear sides. Therefore, since the cylindrical rolling elements 134 and 140 also rotate with the rotation of the spinning wheel 102 and the shaft 104, the rotational resistance against the rotation of the spinning wheel 102 and the shaft 104 is reduced.
[0034]
  Of the above-described configurations, the body 100, the thrust bearing inner ring 104d, the rolling elements 134 and 140, the two front and rear thrust bearing outer rings 126 and 142, and the steel ball 150 are made of a hard material. Even if the force generated by the element 106 acts as a constituent element thereof, it does not dent very much like felt.
[0035]
  In this embodiment, the piezo element 106 and the pressurizing spring 110 correspond to force generating means. The rolling elements 134 and 140 correspond to contact members, which together with the two thrust bearing outer rings 126 and 142 on the front and rear sides constitute a rotational resistance generating means.
[0036]
  According to the configuration described above, when the voltage supplied to the piezo element 106 is increased from the low standby voltage (0 V) to the high suppression voltage (100 V) and the force generated by the piezo element 106 is increased, the cylindrical rolling element The rolling resistances 134 and 140 are also increased, the rotational resistance for suppressing the rotation of the spinning wheel 102 and the shaft 104 is increased, and the spinning wheel 102 is difficult to rotate. Conversely, when the voltage supplied to the piezo element 106 is lowered from a high suppression voltage to a low standby voltage and the force generated by the piezo element 106 is reduced, the rolling resistance of the cylindrical rolling elements 134 and 140 is reduced. The rotational resistance for suppressing the rotation of the spinning wheel 102 and the shaft 104 is reduced, and the spinning wheel 102 is smoothly rotated. The voltage supplied to the piezo element 106 is switched and controlled by the CPU 32 according to the sewing based on the detection signal of the needle position detector 20. The characteristic of the piezo element 106 is, for example, the relationship between the voltage supplied to the piezo element 106 and the generated rotation resistance as shown in FIG. The standby voltage value is not limited to 0V, and may be a moderately low voltage value. The suppression voltage is not limited to 100V, and the voltage may be switched to a voltage value appropriately higher than the standby voltage.
[0037]
  Then, as in the prior art, the voltage supplied to the piezo element in the configuration in which the rotational resistance is generated by directly using the force generated in the piezo element without providing the two thrust bearings 130 and 136 and the smooth sliding surface described later. In comparison, since the voltage supplied to the piezo 106 of this embodiment is increased and the CPU 32 is controlled to generate a large force, it is easy to control precisely compared to the prior art.
[0038]
  In the above-described embodiment, as shown in FIG. 2, the front and rear thrust bearings 130 and 136 are provided on both front and rear sides of the thrust bearing inner ring 104d, but the rotational resistance is reduced as desired. As long as one of the thrust bearings 130 and 136 is not necessary. However, the rotational resistance is further reduced if the two thrust bearings 130 and 136 on the front and rear sides are in contact with the front and rear sides of the thrust bearing inner ring 104d instead of either one. This piezo element 106 can generate a large force.
[0039]
  In the above-described embodiment, as shown in FIG. 2, all the cylindrical rolling elements 134 and 140 are always in contact with the thrust bearing inner ring 104d and the two front and rear thrust bearing outer rings 126 and 142. As long as the rotational resistance is reduced as desired, some cylindrical rolling elements 134, 140 may be in contact with alternative ones. Further, all the cylindrical rolling elements 134 and 140 protrude from the cages 132 and 138 both before and after that, but as long as the rotational resistance is reduced as desired, the cylinder projects only at the front side of the cages 132 and 138. A thrust bearing having two types of rolling elements, a cylindrical rolling element that protrudes only at the rear side of the cages 132 and 138, may be used. In this configuration, the rolling elements protruding only forward among the rolling elements of the front thrust bearing are in contact with the rear surface of the front thrust bearing outer ring 126, and the rolling elements protruding only rearward among the rolling elements of the front thrust bearing. Is in contact with the front surface of the thrust bearing inner ring 104d, and the rolling element protruding only forward among the rolling elements of the rear thrust bearing is in contact with the rear surface of the thrust bearing inner ring 104d, and the rear of the rolling elements of the rear thrust bearing. The rolling elements that protrude only at the bottom contact the front surface of the rear thrust bearing outer ring 142.
[0040]
  In the embodiment described above, the thrust bearing using the cylindrical rolling elements 134 and 140 as shown in FIG. 4 is used. However, as long as the rotational resistance is reduced as desired, a spherical or frustoconical rolling element is used. You may use the thrust bearing which has. In the embodiment described above, the thrust bearing having only the cylindrical rolling element is used for the thread tension device 22, but a plurality of types of rolling elements having different shapes such as a cylindrical rolling element and a spherical rolling element are used. You may use the thrust bearing which has. In the above-described embodiment, the thrust bearings 130 and 136 in which the cylindrical rolling elements 134 and 140 are arranged at equal intervals (radial arrangement angle intervals) as shown in FIG. 4 are used. Instead, as long as the rotational resistance is reduced as desired, the cylindrical rolling elements 134 and 140 may be arranged radially and unevenly biased according to the decrease in the rotational resistance.
[0041]
  In the embodiment described above, the cylindrical rolling elements 134 and 140 as shown in FIG. 4 are arranged at equal distances from the centers of the circles of the cages 132 and 134, respectively. As long as it is reduced, it may be arranged radially from the center of the circle unevenly. The materials of the cylindrical rolling elements 134 and 140 may all be equal, but as long as the rotational resistance is reduced as desired, only some of the cylindrical rolling elements are different in size, shape, material, and hardness. Alternatively, the size, shape, material, and hardness of all cylindrical rolling elements may be different. Further, in the above-described embodiment, the thread tension device 22 is configured such that the rolling elements 134 and 140 rotate on a vertical plane orthogonal to the rotation axis direction of the spinning wheel 102 and the shaft 104. The thread tension device 22 may be configured such that the plane intersecting the axial direction is inclined from the vertical plane, and the rolling elements 134 and 140 rotate on the inclined plane. In that case, these members are truncated cones so that the rolling elements 134 and 140 rotate on the inclined surfaces on the rear surface of the front thrust bearing outer ring 126, the front surface and rear surface of the thrust bearing inner ring 104d, and the front surface of the rear thrust bearing outer ring 142. Project or dent to form a shape.
[0042]
  Next, a description will be given of second to sixth embodiments in which a part of the first embodiment of the present invention is modified. The thread tension device 100 and the like according to the second to sixth embodiments are also used for the sewing machine 10 in the same manner as the thread tension device 22 according to the first embodiment. The same name and the same number are used for a part of the same configuration.
[0043]
  In the thread tension device 200 of the second embodiment, as shown in FIG. 7, an adjustment knob 202 not provided in the thread tension device 22 of the first embodiment is provided, and the connection knob 204 is connected to the adjustment knob 202. The adjustment knob 202 and the connecting shaft 204 rotate integrally. An intermediate portion of the connecting shaft 204 is inserted into a hollow portion of a shaft 206 having a hollow shaft core portion so as to be slidable and rotatable in the axial direction. The rear end of the connecting shaft 204 is fixed to the rear thrust bearing outer ring 208, and the connecting shaft 204 and the rear thrust bearing outer ring 208 are configured to rotate integrally.
[0044]
  In addition, a plurality of recesses for determining the rotation operation stop position of the adjustment knob 202 are formed on the outer surface of the rear thrust bearing outer ring 208, and the steel ball 210 for fixing the position enters the recess. This thread tension device 200 is configured. The steel ball 210 is always pushed downward by a weak compression spring 212. An adjustment nut 214 is attached to the rear end portion of the rear thrust bearing outer ring 208 so as not to rotate and to be movable in the front-rear direction. The adjustment nut 214 is engaged with a pin 215 at the rear of the rear thrust bearing outer ring 208, and the adjustment nut 214 rotates together with the rear thrust bearing outer ring 208 and the adjustment knob 202. A male screw portion is formed on the outer surface of the adjustment nut 214, and the male screw portion is screwed with the female screw portion on the inner surface of the body 100. Then, by rotating the adjustment knob 202, the adjustment nut 214 moves in the front-rear direction, and the length of the pressurizing spring 110 between the thrust bearing outer ring 208 and the adjustment nut 214 behind the adjustment nut 214 is increased or decreased. The thread tension device 200 is configured so that the biasing force of the pressure spring 110 can be adjusted.
[0045]
  As in the first embodiment, the shaft 206 has a front end portion or the like formed in a concentric column shape, is rotatably supported by two radial bearings 120 and 122, and rotates integrally with the spinning wheel 102. The thread tension device 200 is configured so that the adjustment knob 202 and the connecting shaft 204 do not rotate even when the shaft 206 rotates.
[0046]
  The two thrust bearings 130 and 136 provided in the thread tension device 22 of the first embodiment are not provided in the thread tension device 200 of the second embodiment, and the shaft 206 The front surface of the thrust bearing inner ring 206a and the rear surface of the front thrust bearing outer ring 216 are in contact with each other, and the rear surface of the thrust bearing inner ring 206a and the front surface of the rear thrust bearing outer ring 208 are in contact with each other. As in the first embodiment, the thread tension device 200 is configured such that the rear thrust bearing outer ring 208 is pushed by the piezo element 106 through the steel ball 150. Due to the displacement (extension) of the piezo element 106, rotational resistance due to sliding friction generated at the contact surface between the front surface of the thrust bearing inner ring 206a and the rear surface of the front thrust bearing outer ring 216, and the rear surface and the rear of the thrust bearing inner ring 206a The rotation of the spinning wheel 102 and the shaft 206 is suppressed by the rotational resistance caused by the sliding friction generated at the contact surface with the front surface of the thrust bearing outer ring 208.
[0047]
  The friction coefficient of the front surface of the thrust bearing inner ring 206a, the rear surface of the front thrust bearing outer ring 216, the rear surface of the thrust bearing inner ring 206a, and the front surface of the rear thrust bearing outer ring 208 is moderately controlled by the sliding generated between them. As long as it decreases to a minimum. For example, the friction coefficient of each surface may be about 0.1. Furthermore, if a DLC (diamond-like carbon) treatment is applied using a surface treatment for reducing rotational resistance using slip, the friction coefficient is further reduced to about 0.1 to 0.01. become. If the rolling resistance is reduced by using rolling as in the first embodiment, the friction coefficient of the rolling elements 132 and 140 and the rolling surface in contact with them is, for example, about 0.01 to 0.002. What should I do?
[0048]
  In the thread tension device 200 of the second embodiment, the rotational resistance due to friction generated at the contact surface between the front surface of the thrust bearing inner ring 206a and the rear surface of the front thrust bearing outer ring 216, and the rear surface of the thrust bearing inner ring 206a. The rotational resistance against the rotation of the spinning wheel 102 and the shaft 206 due to the friction generated at the contact surface between the outer ring 208 and the front surface of the rear thrust bearing outer ring 208 is reduced not by rolling but by sliding (sliding bearing).
[0049]
  In the second embodiment, the piezo element 106 and the pressurizing spring 110 correspond to force generating means. Two thrust bearing outer rings 216 and 208 at the front and rear correspond to contact members and constitute a rotation resistance generating means.
[0050]
  In the thread tension device 300 according to the third embodiment, as shown in FIG. 8, a thread wheel 102 is provided at the center in the front-rear direction of the thread tension device 300, and the thread wheel 102 is fixed to the rear end portion of the shaft 302. ing. A thrust bearing inner ring 302a is formed at the front end of the shaft 302, and the cylindrical rolling elements 134, 140 of the two thrust bearings 130, 136 are thrust before and after the thrust bearing inner ring 302a, as in the first embodiment. Two thrust bearings 130 and 136 are arranged so as to be in contact with the front and rear surfaces of the bearing inner ring 302a. In front of the front thrust bearing 130, an outer ring portion 304a of the front thrust bearing outer ring 304, a pressurizing spring 110, a piezo element 106, a head adapter 152, and a steel ball 150 are provided. The piezo element 106 and the pressurizing spring 110 push the front thrust bearing outer ring 304 whose rear end is fixed to the holding ring 305 backward, push the front cover 112 forward, and push the two thrust bearings 130 and 136 from the rear. The thread tension device 300 is configured to push through the rear end portion of the body 310 and a rear thrust bearing outer ring 306 fixed to the inner surface of the body 310.
[0051]
  In other words, in the above-described thread tension devices 22 and 200 according to the first and second embodiments, the members that are not located between the spinning wheel 102 and the thrust bearing inner ring 302a (the movement in the first and second embodiments). The thread tension device 22, 200 is configured such that the possible rear thrust bearing outer rings 142, 208) are pushed by the piezo element 106. On the other hand, unlike the first and second embodiments, in the thread tension device 300 of the third embodiment, a member (between the spinning wheel 102 and the thrust bearing inner ring 302a) is pushed by pushing the body 310 ( The fixed and stationary forward thrust bearing outer rings 142 and 208 in the first and second embodiments make the two thrust bearings 130 and 136 and the thrust bearing inner ring 302a between them the piezoelectric element 106 and the pressure spring 110. The thread tension device 300 is configured to come into contact with force. As a result, only one radial bearing 330 supporting the shaft 302 is required, and the configuration of the thread tension device 300 is simplified.
[0052]
  The shaft 302 is sandwiched between the outer ring portion 304 a of the front thrust bearing outer ring 304 and the rear thrust bearing outer ring 306 via two thrust bearings 130 and 136, and is generated by the piezo element 106 and the pressurizing spring 110. Due to this force, rolling rotation resistance of the cylindrical rolling elements 134 and 140 of the thrust bearings 130 and 136 is generated, and the rotation of the spinning wheel 102 and the shaft 302 is suppressed. That is, also in the third embodiment, as in the first embodiment, the rotational resistance against the rotation of the spinning wheel 102 and the shaft is reduced by using rolling.
[0053]
  The thread tension device 300 is configured such that the two thrust bearing outer rings 304 and 306 on the front and rear sides do not rotate even if the spinning wheel 102 and the shaft 302 rotate. FIG. 8 is a cross-sectional view of the thread tension device 300 as viewed from the side opposite to that of FIGS. A lead wire 108 for supplying a voltage to the piezo element 106 is passed through a hollow portion formed at the center of the front thrust bearing outer ring 304. Further, a thread take-up spring 312 is disposed around the rear of the front thrust bearing outer ring 304 in the inner space of the holding ring 305.
[0054]
  In the third embodiment, the piezo element 106 and the pressurizing spring 110 correspond to force generating means. The rolling elements 134 and 140 correspond to contact members, which together with the front and rear thrust bearing outer rings 304 and 306 constitute rotation resistance generating means.
[0055]
  In the thread tension device 400 of the fourth embodiment, as shown in FIG. 9, the thread wheel 102 is arranged at the center of the thread tension device 400 in substantially the same manner as the thread tension device 300 of the third embodiment. Unlike the thread tension device 300 of the third embodiment, the front surface of the thrust bearing inner ring 402a of the shaft 402 is in contact with the rear surface of the outer ring portion 404a of the front thrust bearing outer ring 404, and the thrust bearing inner ring 402a The rear surface and the front surface of the rear thrust bearing outer ring 406 come into contact with each other. The coefficient of friction at these contact surfaces is the same as that shown in the second embodiment.
[0056]
  The rotational resistance due to friction generated at the contact surface between the front surface of the thrust bearing inner ring 402a and the rear surface of the outer ring portion 404a of the front thrust bearing outer ring 404, and the rear surface of the thrust bearing inner ring 402a and the front surface of the rear thrust bearing outer ring 406 The rotational resistance due to friction generated on the contact surface suppresses the rotation of the spinning wheel 102 and the shaft 402. In the fourth embodiment, as in the second embodiment, the rotational resistance against rotation of the spinning wheel 102 and the shaft is reduced by positive slip. 9 is a cross-sectional view of the thread tension device 400 as viewed from the side opposite to that shown in FIGS.
[0057]
  In the fourth embodiment, the piezo element 106 and the pressurizing spring 110 correspond to force generating means. The front and rear thrust bearing outer rings 404 and 406 correspond to contact members and constitute rotation resistance generating means.
[0058]
  In the thread tension device 500 according to the fifth embodiment, as shown in FIG. 10, the first to fourth embodiments described above are used as a mechanism for generating a force for rotational resistance against the rotation of the spinning wheel 102 and the shaft 502. The cam mechanism 520 is used in the thread tension device 500 instead of the piezo element 106 used in the thread tension device 22 or the like. The cam 522 of the cam mechanism 520 is fixed to a cam shaft 524 that is orthogonal to the axial direction of the spinning wheel 102 and the shaft 502 and is configured to rotate integrally with the upper shaft 16. The cam 522 is fixed to the spinning wheel 102 and the shaft 502. The amount of displacement in the direction orthogonal to the axial direction of is generated. A plunger 528 comes into contact with the cam 522 via a cam follower 526, and the movement of the plunger 528 in the axial direction (front-rear direction) of the spinning wheel 102 and the shaft 502 causes the rear thrust bearing outer ring 530 to move rearward. The thrust bearing 136 is pushed forward, and the thrust bearing inner ring 502a and the forward thrust bearing 130 are also pushed forward toward the forward thrust bearing 532 that does not move in the front-rear direction.
[0059]
  As described above, the rolling rotation resistance of the cylindrical rolling elements 134 and 140 of the two thrust bearings 130 and 136 is increased or decreased by the displacement of the cam 522. In the fifth embodiment, as in the first and third embodiments, the rotational resistance to the rotation of the spinning wheel 102 and the shaft 502 is reduced by rolling. In the fifth embodiment, the cam mechanism 520 corresponds to force generation means. The rolling elements 134 and 140 correspond to contact members, which together with the front and rear thrust bearing outer rings 530 and 532 constitute rotation resistance generating means.
[0060]
  In the first to fifth embodiments described above, the steel ball 150 is movably attached to the rear thrust bearing outer ring 142 and the head adapter 152, but the variation error of the components of the piezo element 106 is eliminated. It may be fixed as long as possible. A member having a hemispherical tip instead of the steel ball 150 may be fixedly attached to the rear thrust bearing outer ring 142. Further, the front end of the head adapter 152 may be integrally formed in a hemispherical shape as long as the variation error of the components of the piezo element 106 is eliminated.
[0061]
  In the above-described first to fifth embodiments, a contact member (thrust bearing 130 or the like) is brought into contact with the shaft 104 or the like that rotates integrally with the spinning wheel 102, so that rotational resistance to rotation of the spinning wheel 102 and the shaft 104 or the like is reduced. As shown in FIG. 11, in the thread tension device 600 of the sixth embodiment, the contact member (thrust bearing 601) contacts the spinning wheel 102 as long as the rotational resistance is reduced, as shown in FIG. Contact. A rear end portion of the shaft 602 is rotatably supported by a body 603 via a radial bearing 604, and a spinning wheel 102 is fixed to the front end portion of the shaft 602 so as to be integrally rotatable and non-movable in the axial direction. Yes. Two piezo elements 106, a pressurizing spring 110, and a thrust bearing outer ring 605 are provided in the internal space of the body 603 where the intermediate portion of the shaft 602 is located. The thrust bearing outer ring 605 is attached to the body 603 so as to be movable in the front-rear direction and not to rotate. Then, it moves slightly in the front-rear direction due to the displacement of the piezo element 106. The force generated by the piezo element 106 and the pressurizing spring 110 acts on the thrust bearing outer ring 605, the thrust bearing 601, and the spinning wheel 102, so that the cylindrical rolling element 610 of the thrust bearing 605 serves as the rear surface of the spinning wheel 102 and the thrust bearing. It rotates on the front surface of the outer ring 605. This rolling element 610 is fitted to the cage 611 in the same manner as the rolling elements 134 and 140 described above.
[0062]
  Therefore, also in the sixth embodiment, as in the first, third, and fifth embodiments, the rotational resistance against rotation of the spinning wheel 102 and the shaft 602 is reduced by rolling. In the sixth embodiment, the piezo element 106 and the pressurizing spring 110 correspond to force generation means. The rolling elements 610 correspond to contact members, which together with the thrust bearing outer ring 605 constitute rotation resistance generating means.
[0063]
  In any of the above-described embodiments, either the spinning wheel 102, a member that rotates integrally therewith, or the thrust bearing outer ring 142 that does not rotate is pressurized by a power source (106 or the like). As long as the rotational resistance is reduced as desired, both the spinning wheel 102 or a member that rotates integrally therewith (such as the shaft 104) and the thrust bearing outer ring 142 may be pressurized.
[0064]
  In any of the above-described embodiments, the thrust resistance or the sliding surface having the friction coefficient as described above is provided to reduce the rotational resistance. However, other configurations may be used. For example, lubricating oil, granular / powder material is interposed on the contact surface between the spinning wheel 102 or the rotating member and a member (shaft 104 or the like) that contacts the rotating wheel 102, and the rotational resistance of the spinning wheel 102 or the rotating member is caused by sliding with them. The thread tension device may be configured to decrease. Alternatively, a disk made of an oil-containing material (oil-containing metal, oil-containing ceramic) may be used in the thread tension device instead of the thrust bearing 130 or the like.
[0065]
  In any of the above-described embodiments, a power source (such as the piezo element 106) based on the displacement of the spinning wheel 102 in the rotational axis direction is provided. However, as long as the rotational resistance is reduced as desired, the rotational shaft of the spinning wheel 102 is provided. A power source based on a radial displacement perpendicular to the direction may be provided.
[0066]
  In any of the above-described embodiments, the biasing force of the pressurizing spring 110 always acts on the rotational resistance. However, the pressurizing force is applied only when the power supply to the piezo element 106 is cut off due to an accident or failure, or is significantly reduced. The thread tension device may be configured such that the biasing force of the spring 110 acts on the rotational resistance. In such a configuration, since the force for rotational resistance is generated by the piezo element 106 alone, it is configured to generate a larger force, so that the control for generating the force precisely becomes easier. In this configuration, when the power to the piezo element 106 is cut off due to an accident or failure, or when the power is significantly reduced, a rotational resistance is generated by the urging force of the pressurizing spring 110, and inadvertent rotation due to the non-rotational resistance of the spinning wheel 102 or the like. Is prevented.
[0067]
  In any of the above-described embodiments, the piezo element 106 or the pressurizing spring 110, which is a power source that generates a force for rotational resistance, is provided in the thread tension device. You may make it provide in 10 side. Further, in the thread tension device 22 and the like of the first to fourth and sixth embodiments using the piezo element 106, both the piezo element 106 and the pressurizing spring 110 are provided, but the fifth embodiment. Like the thread tension device 500, the piezo element 106 may be provided in the sewing machine 10 instead of the thread tension device. Further, a part including at least one of the piezo element 106 and the pressurizing spring 110 and a part that causes rolling or slippage that reduces the rotational resistance are manufactured in different unit configurations and combined as necessary. May be. A unit having a piezo element 106 and a pressurizing spring 110 that generate forces of different magnitudes in this unit structure, and a rolling and sliding unit with different degrees of reduction in rotational resistance are manufactured in advance. Depending on the application, the units may be combined appropriately. Even if the component including at least one of the piezo element 106 and the pressurizing spring 110 and the component that causes rolling or slippage to reduce the rotational resistance are configured as separate units, it does not depart from the intended scope of the present invention.
[0068]
  In the above-described embodiments, rolling and slipping that reduce the rotational resistance are caused, and even if the power source is generated with the same force in the conventional thread tension device, the spinning wheel or the like is rotated depending on the situation. Since the dynamic friction resistance on the friction surface changes, the rotational resistance due to the generated force is completely different even if the generated force is the same magnitude. Since the influence is small, the rotation of the spinning wheel 102 is hardly affected by the situation.
[0069]
  In any of the above-described embodiments, the present invention is applied to the thread tension device 22 for the upper thread 28 of the sewing machine 10 or the like. However, for the same purpose, the load applied to the upper thread 28 is smaller than that of the thread tension device 22. It may be used for an auxiliary thread tension device generated in the above or a lower thread tension device. The sewing machine 10 may be of any type such as industrial, household, straight stitch, embroidery, etc.
[0070]
  Also, for the same purpose for yarn, other devices such as thread stand, spinning device, knitting machine, motor winding machine, fish suspension reel, wire electric discharge machine, various yarn winding machines, etc. You may use for.
[0071]
  According to the thread tension device 22 and the like of the present embodiment, the piezo element 106 and the like generate a larger force than the case where the rotational resistance due to the force generated by the piezo element 106 and the cam mechanism 520 as the force generating means is not reduced. Therefore, the control of the piezo element 106 and the like is facilitated, and the stability and reproducibility of the rotational resistance due to the force generated by the piezo element 106 and the like are excellent, and the tension and usage of the yarn are adjusted appropriately. can do. That is, compared with the power source of the conventional thread tension device, the power source such as the thread tension device 22 of the embodiment of the present invention generates a large force, and the rotational resistance due to the generated large force is reduced. This is used to generate rotational resistance against rotation of the spinning wheel 102 and the like.
[0072]
  Further, in the conventional thread tension device, although it is difficult to precisely control the magnitude of the force generated by the driving source, the generated force is reduced to the contact member with the generated magnitude. Was used to press against the spinning wheel. For this reason, if the force from the power source is unstable and the size changes successively, the spinning wheel or the like does not rotate more than the appropriate amount of rotation, or conversely, the spinning wheel or the like does not turn more than the appropriate amount of rotation, and the seam becomes loose. There was a risk of problems such as fabric tension.
[0073]
  The thread tension device 22 and the like according to the embodiment of the present invention are made to solve the above-described problem, and the rotational resistance due to the generated force is reduced by rolling or sliding, and the force by the power source is reduced. Even when the size of the yarn gradually changes in an unstable manner, since the influence of the rotation resistance beyond that amount is small, the tension and usage of the yarn can be adjusted appropriately.
[0074]
  Further, in the configuration described in the prior art publication of the present invention, if the accuracy of the contacting portion is extremely high, a predetermined rotational resistance is generated. However, by using rolling or sliding as described above, such extremely high part accuracy is not required.
[0075]
【The invention's effect】
  As apparent from the above description, in the thread tension device according to claim 1,Since it is in contact with the spinning wheel or the rotating part via a plurality of cylindrical rolling elements arranged radially on the surface intersecting the rotational axis direction of the spinning wheel or the rotating part, and in contact with the extension direction region of the cylindrical rolling element, Even if a greater force is generated by the force generating means than when the rotational resistance is not reduced, the tension and amount of yarn can be adjusted appropriately.
[0076]
[0077]
[0078]
  Claim2In the described thread tension device, when a voltage is supplied to the piezo element, the piezo element and the pressurizing spring generate a force for rotational resistance against the rotation of the spinning wheel or the rotating part, and the voltage supply to the piezo element is cut off. When this occurs, the pressurizing spring generates a force for rotational resistance against the rotation of the spinning wheel or rotating part. Therefore, even if the voltage supply to the piezo element is cut off, the spinning wheel or rotating part becomes non-rotating resistance and is not effective. It is reduced that it rotates easily. Therefore, the trouble by the careless spinning wheel or rotation of the rotating part is prevented.
[0079]
  Claim3In the described thread tension device, when a voltage is supplied to the piezo element, a force for rotational resistance against the rotation of the spinning wheel or the rotating portion is generated by the piezo element, and when the voltage supply to the piezo element is cut off, The pressure spring generates a force for rotational resistance against the rotation of the spinning wheel or rotating part, so even if the voltage supply to the piezo element is cut off, the spinning wheel or rotating part becomes non-rotating resistance and rotates carelessly. Is reduced. Therefore, the trouble by the careless spinning wheel or rotation of the rotating part is prevented.
[0080]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an external view of an entire sewing machine according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the thread tension device according to the first embodiment of the present invention on a vertical plane in the front-rear direction.
FIG. 3 is a view showing a shaft which is a rotating portion that rotates integrally with the spinning wheel.
FIG. 4 is a view showing a thrust bearing of the AA portion of FIG.
FIG. 5 is an electrical block diagram of the sewing machine of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing the characteristics of the piezoelectric element of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a vertical surface in the front-rear direction of a thread tension device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along a vertical plane in the front-rear direction of a thread tension device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a sectional view of a vertical surface in the front-rear direction of a thread tension device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view taken along a vertical plane in the front-rear direction of a thread tension device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view taken along a vertical plane in the front-rear direction of a thread tension device according to a sixth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
  10 Sewing machine
  22 Thread tension device
  102 Spinning wheel
  104 shaft
  104c Front thrust bearing guide
  104d Thrust bearing inner ring
  104e Rear thrust bearing guide
  106 Piezo elements
  110 Pressurized spring
  126 Thrust bearing outer ring in front
  130 Thrust bearing in front
  136 Rear thrust bearing

Claims

A spinning wheel that contacts the yarn and rotates in accordance with the conveyance of the yarn, and a force generating means for generating a force for rotational resistance against rotation of the spinning wheel or a rotating portion that rotates integrally with the spinning wheel;
In a thread tension device comprising a rotation resistance generating means for receiving a force generated by the force generation means and applying a rotation resistance by contacting the spinning wheel or the rotating portion ,
The thread tension device according to claim 1, wherein the rotational resistance generating means comprises a cylindrical bearing having a plurality of cylindrical rolling elements arranged radially on a surface intersecting with the rotational axis direction of the spinning wheel or the rotating portion .

The force generating means includes a piezoelectric element that generates a force for rotational resistance against rotation of the spinning wheel or the rotating unit and a pressurizing spring, and when the piezoelectric element is supplied with a voltage, the piezoelectric element and When the pressure spring generates a force for rotational resistance against the rotation of the spinning wheel or the rotating part and the voltage supply to the piezo element is cut off, the pressing spring rotates the spinning wheel or the rotating part. The thread tension device according to claim 1, wherein a force for rotating resistance to the thread is generated.

The force generating means includes a piezo element that generates a force for rotational resistance against rotation of the spinning wheel or the rotating unit and a pressurizing spring. When the piezo element is supplied with voltage, the piezo element is When a force for rotating resistance against rotation of the spinning wheel or the rotating part is generated and voltage supply to the piezo element is cut off, the pressurizing spring is used for rotating resistance against rotation of the spinning wheel or the rotating part. The thread tension device according to claim 1, wherein the force is generated.