JP7224129B2 - 回転式糸調子装置 - Google Patents

Description

本発明は、ミシンの糸に張力を付与する回転式糸調子装置に関する。

従来からミシンには適正な縫い目を形成するために、縫製に使用される各種の糸に張力を付与する糸調子装置が搭載されている。
この糸調子装置は、一組の糸調子皿の間に糸を挟み、一組の糸調子皿の挟持圧力を調節することで糸張力の調節を行う構造のものが一般的であった。
一方、ミシンの種別によっては、縫い目を緩やかに形成したいという要請もあり、糸調子皿で糸を挟んで糸張力を調整する方式の場合には、比較的、糸張力が大きな範囲で作用するので、上記要請には適していなかった。
このような低糸張力の付与には、糸を外周に巻き付ける回転糸調子皿と、回転糸調子皿の両面に接触する当接部材と、回転糸調子皿に対して各当接部材を接触させる押圧力を付与するバネと、バネのバネ圧を調節する調節ネジとを備える回転式の糸調子装置が好適であった（例えば、特許文献１参照）。

特開平０９－２２０３９１号公報

しかしながら、上記の回転式の糸調子装置は、手動で調節ネジを回転して調節を行う必要があり、調節作業が非常に煩雑であった。また、回転操作を加えながら感覚的に糸張力を調節するので、再現性が低かった。さらに、縫製中に糸張力を調節することは非常に困難であった。

また、上記回転式の糸調子装置は、当接部材にフェルト材を使用することにより低張力を実現することが可能であるが、回転糸調子皿に対して各当接部材を接触させる押圧力を低くしなければ低張力を維持することができない。しかし、各当接部材を接触させる押圧力を低くすると、回転糸調子皿は、ミシンの高速回転時に、振動の影響を受けやすくなり、また、接触圧を当接部材に伝達する部材の重量や摩擦の影響を受けやすくなり、張力を安定して目標の値に維持することが困難となるという問題が生じていた。

本発明は、回転式の糸調子装置の糸張力の調節の容易化を図ることをその目的とする。

請求項１記載の発明は、回転式糸調子装置において、
巻付けられる縫い糸の移動により回転する糸調子皿と、
前記糸調子皿を回転可能に支持する糸調子軸と、
前記糸調子軸に軸方向の移動が可能に支持され、前記糸調子皿に接触して前記糸調子皿の回転に摩擦負荷を与える当接部材と、
前記当接部材を前記糸調子皿側に接触させる押圧力を変更調節可能なアクチュエーターとを備え、
前記当接部材は樹脂部材からなり、
前記アクチュエーターは、ソレノイドであり、
前記ソレノイドのプランジャーと前記当接部材を前記糸調子皿側に接触させる押圧力を付与する押圧軸との間に、一端部が前記プランジャーに当接し、他端部が前記押圧軸に当接する伝達軸を配し、
前記伝達軸に対して、前記ソレノイドが発生させる前記押圧力に抗する押圧力を付与するバネを備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転式糸調子装置において、
前記当接部材は、フッ素樹脂からなることを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の回転式糸調子装置において、
前記当接部材は、ポリアミド樹脂からなることを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の回転式糸調子装置において、
前記当接部材は、ポリアセタール樹脂からなることを特徴とする。

本発明は、アクチュエーターにより当接部材を糸調子皿側に接触させ、その接触させる押圧力を外部信号により制御可能とするので、糸張力の調節作業が容易となる。
また、外部信号によってアクチュエーターの押圧力を制御可能であるので、糸張力を任意に設定することができ、適正な糸張力を再現することが可能となる。
さらに、外部信号によって糸張力を制御するので、縫製中であっても任意に糸張力を調節するが可能である。
さらに当接部材を樹脂部材で形成した場合には、当接部材を糸調子皿に接触させる押圧力を高くしても、低張力にすることができ、安定的に低張力を維持することが可能となる。
特に、当接部材をフッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂等の樹脂で形成した場合には、当接部材を糸調子皿に接触させる押圧力を高くしてもより低張力が維持されやすく、より安定的に低張力を維持することが可能となる。

本発明の実施形態にかかる回転式糸調子装置の斜視図である。 ミシンに装備された状態の回転式糸調子装置の断面図である。 糸調子器の斜視図である。 糸調子器の分解斜視図である。 回転式糸調子装置の分解斜視図である。 当接部材をフッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、フェルト材で形成した場合の回転式糸調子装置における特性を示した線図である。

［糸調子装置の概略構成］
本発明の実施形態に係るミシンの回転式糸調子装置１０について図面に基づいて説明する。
図１は回転式糸調子装置１０の斜視図である。
図１に示すように、回転式糸調子装置１０は、糸調子器２０と、糸調子器２０の糸張力を任意に調節するアクチュエーターとしての糸調子ソレノイド４０と、糸調子ソレノイド４０の出力を糸調子器２０に伝達する伝達部５０とを備えている。

図２はミシンに装備された状態の回転式糸調子装置１０の断面図である。回転式糸調子装置１０はミシンフレーム１００に支持されている。
図２における右側はミシンフレーム１００の正面側、図２における左側はミシンフレーム１００の背面側となる。
回転式糸調子装置１０は、糸調子器２０がミシンフレーム１００の正面側の外壁１０１に露出した状態で装備され、糸調子ソレノイド４０がミシンフレーム１００の背面側の外壁１０２に露出した状態で装備される。そして、ミシンフレーム１００の内部に配置された伝達部５０が糸調子ソレノイド４０の出力を糸調子器２０に伝達する。
なお、糸調子ソレノイド４０は、外壁に露出装備されているが、その露出部分にはカバーを設けてもよい。

［糸調子器］
図３は糸調子器２０の斜視図、図４は分解斜視図である。
糸調子器２０は、図示のように、中心部に軸孔３１を有した糸調子皿３０と、その糸調子皿３０を貫通して回転可能に支持する糸調子軸２１と、糸調子皿３０の左右両側に配置された一対の皿押さえ２７と、糸調子皿３０の左右両側で各皿押さえ２７との間に介挿された一対の当接部材２８と、糸調子軸２１を貫通して左側の皿押さえ２７を押す押圧軸２２と、糸調子軸２１の外側に配置されるねじりコイルばね構造の糸取りばね２３と、その糸取りばね２３を覆う糸調子台２４と、保護カバー２５に挿入される挿入部材２６とを備えている。

糸調子台２４は、円筒状であって、その中心線が左右方向に沿った状態で、左端部がミシンフレーム１００の右側の外壁１０１に埋設状態で固定されている。
この糸調子台２４の左端部は閉塞され、右端部は開放されている。そして、糸調子台２４の閉塞された左端部の壁面にはその中心部を左右方向に貫通する貫通孔２４１が形成されている。

糸調子軸２１は、中心部を貫通する挿通孔２１１が形成され、その中心線を左右方向に向けた状態で糸調子台２４に支持されている。この糸調子軸２１は、長手方向の中間部２１２の外径が最大となり、左端部２１３は中間部２１２から二段階で小径となっている。そして、糸調子軸２１の左端部２１３は、糸調子台２４の左端部壁面の貫通孔２４１に右側から挿入され、図示しない頭無しネジにより締結固定されている。

糸調子軸２１の右端部２１４は、中心線を通過するスリット２１５により中間部２１２よりも右側全体が二分割されている。つまり、糸調子軸２１の右端部は、右方から見て、円形を直径方向に渡って二分した二つの略半円形からなる形状となっている。そして、このスリット２１５と挿通孔２１１とは連通している。
一方、一対の皿押さえ２７は、円板状であってその中心部に、中央リブ２７２を有する円形の貫通孔２７１が形成されている。つまり、皿押さえ２７の貫通孔２７１は、中央リブ２７２により円形を直径方向に渡って二分した二つの略半円形となっている。そして、各皿押さえ２７の貫通孔２７１に対して、スリット２１５の内側に中央リブ２７２が挿入されるように糸調子軸２１の右端部２１４が挿入される。
一方、一対の当接部材２８と糸調子皿３０は、いずれも中央リブを有さない円形の貫通孔２８１と軸孔３１が中央部に形成され、これら貫通孔２８１と軸孔３１に糸調子軸２１の右端部２１４が挿入されて一対の皿押さえ２７の間で保持される。
従って、各皿押さえ２７は、糸調子軸２１及び糸調子台２４に対して回転しないように保持され、各当接部材２８及び糸調子皿３０は糸調子軸２１及び糸調子台２４に対して回転可能な状態で保持される。また、各皿押さえ２７、各当接部材２８及び糸調子皿３０は、糸調子軸２１の右端部２１４に沿って移動可能となっている。

押圧軸２２は小径のピン形状であり、糸調子軸２１の左端部２１３の挿通孔２１１にスライド可能に挿入されている。そして、押圧軸２２の右端部は、左側の皿押さえ２７の中央リブ２７２に当接し、押圧軸２２の左端部は、糸調子軸２１の左端部２１３から左方に突出している。
この押圧軸２２は、その左端部から右方への押圧力が入力され、皿押さえ２７を介して各当接部材２８を糸調子皿３０に接触させる。そして、その押圧力を調節することで糸調子皿３０に対する各当接部材２８の摺動摩擦力を調節し、糸調子皿３０の回転に対する摺動摩擦力を調節可能としている。

糸調子台２４の内周面と糸調子軸２１の中間部２１２の外周面との間には、糸取りばね２３のコイル状の本体部分が挿入される。このとき、糸取りばね２３を構成する線材の一端部は糸調子軸２１の中間部２１２の外周面上に形成された回り止め溝２１６に挿入され、糸調子軸２１及び糸調子台２４に対して回転が生じないように固定される。また、糸取りばね２３を構成する線材の他端部はフック状の糸掛け部２３１を有している。この糸掛け部２３１は、糸調子台２４の内周面から外周面に貫通形成されたスリット２４２を介して糸調子台２４の外側に延出されている。

保護カバー２５は、中心に貫通孔２５１を有する筒状体であり、その左端面が右側の皿押さえ２７の右側面に当接する。
保護カバー２５は中心の貫通孔２５１から外周面に貫通するスリット２５２が全長に渡って形成されており、貫通孔２５１に挿入される糸調子軸２１の右端部２１４を抱き締めで固定することができる。なお、糸調子軸２１の右端部２１４のスリット２１５には挿入部材２６が挿入され、各皿押さえ２７、各当接部材２８及び糸調子皿３０が糸調子軸２１に沿って円滑に移動可能となるように、抱き締めの際にスリット２１５の幅が狭くならないように規制している。

糸調子皿３０は、縫い糸Ｎを巻回するＶ字溝３２が外周に形成されており、当該Ｖ字溝３２の底部には周方向に沿って凹部と凸部が交互に繰り返されるように形成されている。
この糸調子皿３０のＶ字溝３２に対して、縫い糸Ｎを一、二周巻いてから縫い糸Ｎの供給先に供給することで、供給先で消費されることで縫い糸Ｎが繰り出される際に、糸調子皿３０に回転が生じる。前述したように、糸調子皿３０には、調節可能な摺動摩擦力が付与されることから、繰り出される縫い糸Ｎに対して、適正な糸張力を付与することができる。

当接部材２８は、中心に貫通孔２８１が形成された円板である。糸調子器２０は、当接部材２８以外の部材は全てステンレス等の金属製だが、当接部材２８は、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂等の摺動性に優れた樹脂材料から形成されている。
これらの材料によって当接部材２８を形成することにより、当接部材をフェルト材で形成した場合よりも、各当接部材２８を糸調子皿３０に接触させる押圧力を強くしても、糸調子皿３０を低張力に維持することができる。

［糸調子ソレノイド及び伝達部］
図５は回転式糸調子装置１０の分解斜視図である。
糸調子ソレノイド４０は、図１、図２及び図５に示すように、ミシンフレーム１００の背面側の外壁１０２により、プランジャー４１がミシンフレーム１００の内部において右側に向けられた状態で保持されている。そして、糸調子ソレノイド４０は、そのプランジャー４１が左右方向に沿って進退移動を行う。
また、この糸調子ソレノイド４０は、プランジャー４１を右方に突出させる際の押圧力をその駆動電流の大きさに応じて任意に調節することが可能である。

伝達部５０は、図１、図２及び図５に示すように、糸調子ソレノイド４０のプランジャー４１の押圧力を糸調子器２０の押圧軸２２に伝達する伝達軸５１と、伝達軸５１を左方の糸調子ソレノイド４０側に押圧するコイルバネ５２とを備えている。
糸調子ソレノイド４０のプランジャー４１と、糸調子器２０の押圧軸２２と、伝達軸５１とは、いずれも同心となるようにミシンフレーム１００に支持されている。
そして、伝達軸５１の左端部は糸調子ソレノイド４０のプランジャー４１の右端部に当接し、伝達軸５１の右端部は糸調子器２０の押圧軸２２の左端部に当接している。
さらに、伝達軸５１は、ミシンフレーム１００により、左右方向に沿って滑動可能に支持されている。また、伝達軸５１は、その左端部において、コイルバネ５２により左方に押圧されている。

前述したように、糸調子ソレノイド４０は、駆動電流の大きさに応じてプランジャー４１を右方に突出させる際の押圧力を任意に調節することが可能である。そして、プランジャー４１は、伝達軸５１を介してコイルバネ５２により押圧力が付勢されている。
従って、コイルバネ５２の押圧力に抗して糸調子ソレノイド４０のプランジャー４１を右方に突出させる押圧力を発生させ、その押圧力を制御することにより、糸調子器２０の押圧軸２２に任意の押圧力を入力する。そして、各当接部材２８を糸調子皿３０に接触させる押圧力を制御することにより、任意の糸張力を発生させることができる。
具体的には、外部信号に応じて駆動電流の大きさを制御する駆動回路を糸調子ソレノイド４０に接続し、外部信号によって任意の押圧力を発生させて糸張力を調節することができる。

［回転式糸調子装置の特性］
回転式糸調子装置１０は、糸調子ソレノイド４０により当接部材２８を糸調子皿３０側に押圧し、その押圧力を任意に制御可能とするので、糸張力の調節作業が容易である。
また、外部信号によって糸調子ソレノイド４０の押圧力を制御可能とし、糸張力を任意に設定することができ、適正な糸張力を再現することが可能となる。
さらに、外部信号によって糸張力を制御するので、縫製中であっても任意に糸張力を調節するが可能である。

かかる回転式糸調子装置１０による糸調子ソレノイド４０の出力と糸調子器２０に生じる糸張力との関係を図６に示す。
この図６は当接部材２８をフッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂で形成した場合と、比較例として当接部材２８をフェルト材で形成した場合の回転式糸調子装置１０における特性を示した線図である。

Ｌ１は当接部材２８をフッ素樹脂とした場合、Ｌ２は当接部材２８をポリアセタール樹脂とした場合、Ｌ３は当接部材２８をポリアミド樹脂とした場合、Ｌｐは当接部材２８をフェルト材とした場合を示す。
各線図において、横軸は糸調子ソレノイド４０の出力（単位は[gf]）を示し、縦軸は糸調子皿３０に巻回した縫い糸Ｎに生じる糸張力の大きさ（単位は[gf]）を示す。
各種材料からなる当接部材２８を備える糸調子器２０に対して、糸調子皿３０に縫い糸Ｎを一巻きした状態で、ミシンの回転数を4000[rpm]に維持して縫製を行い、糸調子ソレノイド４０の出力を0から15単位で増加させて、それぞれの出力で縫い糸Ｎの糸張力を測定した。

その結果、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂のそれぞれによって形成された当接部材２８を使用した回転式糸調子装置１０は、いずれも、フェルト材によって形成された当接部材２８を使用した回転式糸調子装置１０に比べて、糸調子ソレノイド４０の出力上昇に対する糸張力増加の比率が極めて低くなった。
例えば、低糸張力といわれる糸張力30[gf]（直線ｄ１の位置）では、フェルト材の場合には糸調子ソレノイド４０の出力はおよそ15[gf]となり、フッ素樹脂でおよそ90[gf]、ポリアミド樹脂でおよそ80[gf]、ポリアセタール樹脂でおよそ100[gf]となった。
このように、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂の当接部材２８を使用した場合には、低糸張力を糸調子器２０に生じさせる場合でも糸調子ソレノイド４０の出力を大きくすることができ、高い押圧力で各当接部材２８を糸調子皿３０へ接触させることができる。

また、縫製時のミシンの振動の影響や各部材の重量、摩擦力の影響を抑えることが可能な糸調子ソレノイド４０の出力の下限値である45[gf]（直線ｄ２の位置）では、フェルト材の場合には得られる糸張力値はおよそ55[gf]となり、フッ素樹脂でおよそ15[gf]、ポリアミド樹脂でおよそ15[gf]、ポリアセタール樹脂でおよそ13[gf]となった。
このように、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂の当接部材２８を使用した場合には、ミシンの振動や各部材の重量、摩擦力の影響を抑えつつも極めて低い糸張力を実現することが明らかとなった。

１０ 回転式糸調子装置
２０ 糸調子器
２７ 皿押さえ
２８ 当接部材
３０ 糸調子皿
４０ 糸調子ソレノイド（アクチュエーター）
５０ 伝達部
５１ 伝達軸
５２ コイルバネ
１００ ミシンフレーム
Ｎ 縫い糸

Claims (4)

1. 巻付けられる縫い糸の移動により回転する糸調子皿と、
   前記糸調子皿を回転可能に支持する糸調子軸と、
   前記糸調子軸に軸方向の移動が可能に支持され、前記糸調子皿に接触して前記糸調子皿の回転に摩擦負荷を与える当接部材と、
   前記当接部材を前記糸調子皿側に接触させる押圧力を変更調節可能なアクチュエーターとを備え、
   前記当接部材は樹脂部材からなり、
   前記アクチュエーターは、ソレノイドであり、
   前記ソレノイドのプランジャーと前記当接部材を前記糸調子皿側に接触させる押圧力を付与する押圧軸との間に、一端部が前記プランジャーに当接し、他端部が前記押圧軸に当接する伝達軸を配し、
   前記伝達軸に対して、前記ソレノイドが発生させる前記押圧力に抗する押圧力を付与するバネを備えることを特徴とする回転式糸調子装置。
2. 前記当接部材は、フッ素樹脂からなることを特徴とする請求項１記載の回転式糸調子装置。
3. 前記当接部材は、ポリアミド樹脂からなることを特徴とする請求項１記載の回転式糸調子装置。
4. 前記当接部材は、ポリアセタール樹脂からなることを特徴とする請求項１記載の回転式糸調子装置。

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