专利名称：线调节装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据线的输送由旋转的线轮对线的张紧程度或使用量进行调节的线调节装置。
背景技术：
以往，比如日本专利特开昭63-63489号公报揭示了一种具有根据线的输送进行旋转的线轮的线调节装置。该线调节装置中设有线轮或与随其一体旋转的旋转轴(以下简称线轮等)接触的接触构件、并构成通过将该接触构件向线轮等推压产生由线轮等与接触构件之间产生摩擦力引起的旋转阻力。上述接触构件由螺线管、脉冲电机、压电元件等各种驱动源进行移动驱动。这些驱动源产生的力以基本上维持发生时的大小的状态用于将接触构件向线轮等推压的动作。
另外，在具有上述线调节装置的缝纫机等装置中，为了使线的张紧程度或使用量适合该装置的动作状态，有必要对相对于线轮等的旋转造成旋转阻力的力(驱动源产生的力)进行控制。比如，缝纫机中，一旦针到达规定的高度位置，即向压电元件提供电压，将接触构件向旋转轴推压。并且，线调节装置构成通过对推压接触构件的力进行控制，即通过对线轮等的旋转产生旋转阻力的有无进行切换，可使线轮等的旋转量增减。
上述传统结构的线调节装置中在将接触构件推压向线轮等的动作中照旧采用发生时大小的力。此时，驱动源产生的力引起的旋转阻力大时，有时线会断，故需动力源产生小的力以使产生合适大小的旋转阻力。但是，与对动力源产生的大的力进行精密控制相比，对动力源产生的小的力进行精密控制通常更为困难。尽管如此，在传统结构中，尽量减小动力源产生的力的大小，将动力源产生的比当初小的力用于将接触构件推压向线轮等的动作中。
一般，对动力源产生的小的力进行精密控制是很困难的。为此，比如在缝纫机中，一旦动力源产生出的力比希望的值小，该力引起的旋转阻力也比合适的值要小，线轮等的旋转量会大于合适的旋转量，其结果，会出现缝口的线松或线缠绕的问题。相反，一旦动力源产生出的力比希望的值大，该力引起的旋转阻力也比合适的值要大，线轮等的旋转量会小于合适的旋转量，其结果，即使线没有断，也有可能使布拱起。
即，一旦驱动源产生的力超过了合适的大小范围，则该大小的误差直接影响到线轮等旋转的旋转阻力的大小，故有可能超过线的张紧或使用量的允许范围。因此，存在着不能根据缝纫机等装置的动作状况对线的张紧或使用量进行合理调节的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可在产生使线轮等的旋转阻力减小的滚动或滑动的状态下通过线轮等的旋转合理调节线的张紧或使用量的线调节装置。
本发明的线调节装置，包括与线接触并随线的输送旋转的线轮，对上述线轮或随该线轮一体旋转的旋转部的旋转产生旋转阻力的力发生装置，旋转阻力发生装置；所述旋转阻力发生装置具有与上述线轮或上述旋转部接触的接触构件、并构成在上述线轮或上述旋转部与上述接触构件之间产生滚动的状态下相对于上述力发生装置产生的力所引起的上述线轮或上述旋转部的旋转产生旋转阻力。
上述结构的线调节装置中，上述线轮或上述旋转部与上述接触构件之间产生的旋转阻力的大小与上述线轮或上述旋转部与上述接触构件之间没有产生滚动的结构相比要小。在上述线轮或上述旋转部与上述接触构件之间产生上述减小的旋转阻力的同时，上述线轮或上述旋转部相对上述接触构件旋转。因此，可增大力发生装置产生的力的大小，对该力的精密控制变得容易。因此，可合理地调节线的张紧程度和使用量。
上述结构中，上述旋转阻力发生装置具有与上述线轮或上述旋转部接触旋转的转动体即接触构件，最好构成在该转动体旋转的状态下使上述力发生装置产生的力引起旋转阻力，以使相对于上述力发生装置产生的力所引起上述线轮或上述旋转部旋转的旋转阻力减小。
另外，上述旋转阻力发生装置最好具有在与上述线轮或上述旋转部的旋转轴线方向相交的面上配置有多个放射状的圆筒状转动体的圆筒轴承。
上述力发生装置最好具有相对于上述线轮或上述旋转部的旋转产生旋转阻力的力的压电元件，向上述压电元件提供电压时，上述压电元件及上述预压弹簧相对上述线轮或上述旋转部的旋转产生旋转阻力，向压电元件的供电切断时，上述预压弹簧相对上述线轮或旋转部的旋转产生旋转阻力。
但也可不采用上述结构，而是构成为通过上述力发生装置向上述压电元件提供电压时，上述压电元件相对上述线轮或上述旋转部的旋转产生旋转阻力，向压电元件的供电切断时，上述预压弹簧相对上述线轮或旋转部的旋转产生旋转阻力。
又，本发明的其他线调节装置中，也可通过上述力发生装置在上述线轮或上述旋转部与上述接触构件之间产生滑动的状态下，相对上述力发生装置所产生的力引起的上述线轮或上述旋转部的旋转产生旋转阻力。该结构的场合，上述旋转阻力发生装置最好设有具有以较低的摩擦系数与上述线轮或上述旋转部的旋转轴线方向交叉的面接触的接触构件的滑动轴承。
又，上述力发生装置最好具有相对于上述线轮或上述旋转部的旋转产生旋转阻力的力的压电元件及预压弹簧，并构成为向上述压电元件提供电压时，上述压电元件及上述预压弹簧相对上述线轮或上述旋转部的旋转产生旋转阻力，向压电元件的供电切断时，上述预压弹簧相对上述线轮或旋转部的旋转产生旋转阻力。
但也可不采用上述结构，而是构成为通过上述力发生装置向上述压电元件提供电压时，上述压电元件相对上述线轮或上述旋转部的旋转产生旋转阻力，向压电元件的供电切断时，上述预压弹簧相对上述线轮或旋转部的旋转产生旋转阻力。
又，本发明的其他线调节装置的旋转阻力发生装置最好具有与上述线轮或上述旋转部的两个侧面接触的两个接触构件，并构成为在上述线轮或上述旋转部与上述两个接触构件中的一个之间产生滚动的同时，上述线轮或上述旋转部与上述两个接触构件中的另一个之间产生滑动的状态下产生与上述力发生装置产生的力所引起的上述线轮或上述旋转部的旋转相对的旋转阻力。
附图简单说明
图1是本发明的缝纫机整体的外观图。
图2是本发明的第1实施例的线调节装置前后方向的垂直面处的剖面图。
图3是表示与线轮一体旋转的旋转部即轴的图。
图4是表示上述图2的A-A部分的轴向推力轴承的图。
图5是本发明的缝纫机的电气方框图。
图6是表示本发明的压电元件特性的图表。
图7是本发明的第2实施例的线调节装置前后方向的垂直面处的剖面图。
图8是本发明的第3实施例的线调节装置前后方向的垂直面处的剖面图。
图9是本发明的第4实施例的线调节装置前后方向的垂直面处的剖面图。
图10是本发明的第5实施例的线调节装置前后方向的垂直面处的剖面图。
图11是本发明的第6实施例的线调节装置前后方向的垂直面处的剖面图。
具体实施例方式
以下通过附图1～图6对本发明的第1实施例作说明。
如图1～图4所示，缝纫机10包括其他缝制所需的针12、针棒14、主轴16、天平18、针位置检测器20、线调节装置22、辅助线调节装置24、缝纫机电机26、卷绕上线28的线团30。该缝纫机10中，线调节装置22可拆卸地安装在缝纫机10的前面缝纫机架10a上形成的安装孔内。该调节装置22为前后方向伸长的形状，并安装成从缝纫机10向前后突出。不过，只要是线调节装置的根部的半径和形状与上述安装孔吻合的线调节装置，功能和结构不同也可以，缝纫机10构成为可更换重新安装该线调节装置。
而且，如图5所示，缝纫机10具有作为缝纫机10整体的控制装置的CPU32、记忆各种程序的ROM34、该程序执行中利用的RAM36、缝纫机电机26、用于线调节装置22的驱动回路38、40。
如图2所示，线调节装置22包括前后方向伸出的大致中空筒状的本体100；相应于用于针12和天平18等缝制作用的上线28输送而进行旋转的线轮102；成为线轮102的旋转轴的硬质金属或树脂制的轴104；相对线轮102及轴104的旋转产生旋转阻力的压电元件106；向压电元件106供电的导线108；与向压电元件106是否供电无关均能产生预压的预压弹簧110等。
本体100由硬质金属或树脂构成，前盖112及后盖114分别由螺钉116、118可拆卸地安装在本体的前端及后端上。配置在本体100前面的线轮102固定在前后方向伸长并在本体100的内部空间可旋转地配置的轴104的前端部。如图3所示，该轴104由安装线轮102的前端部104a、比该前端部104a半径大的径向轴承部104b、更大半径的前方轴向引导轴承部104c、具有更大半径的圆盘状轴向止推轴承104d、与前方的轴向引导轴承部104c具有相同半径的后方的轴向止推轴承引导部104e构成。这些部分全部为同心圆。轴104安放在本体100的内部空间的前侧，以使其前端部104a向前方突出。
轴104的径向轴承部104b由前后方向分离的两个径向轴承120、122可旋转地支承。线轮102与轴104一体旋转。两个径向轴承120、122之间夹有隔片124使其前后方向分开配置并固定于本体100的内侧面。该径向轴承120、122分别具有多个球状的转动体，其旋转摩擦极小，对线轮102及轴104的旋转几乎不加抑止。该径向轴承120、122在本体100的内侧面上安装成在前后方向不可移动。
前方的轴向止推轴承外环126在后方径向轴承122的更后方的本体100的内侧面固定成不可旋转且不能前后方向移动。该前方轴向止推轴承外环126由硬质金属或树脂构成。在前方轴向止推轴承外环126的中央形成圆形的贯通部。在该前方的轴向止推轴承外环126的贯通部的内侧面与径向轴承部104b及前方的轴向止推轴承引导部104c之间设有间隙。即，前方的轴向止推轴承外环126配置成与轴104之间不产生摩擦。
上述前方的轴向止推轴承外环126的更后方的本体100的内部空间中的，前方的轴向止推轴承外环126的后面与轴向止推轴承内环104d的前面之间配置有前方的轴向止推轴承130。该前方的轴向止推轴承130由大致呈圆盘状的保持器132和诸如20个圆筒状的转动体134构成。圆筒状的转动体134由硬质金属或树脂构成。该前方的轴向止推轴承130与图4所示的后方的轴向止推轴承136具有相同的结构。
前方的轴向止推轴承130的保持器132的中央形成圆形状的贯通部，其周围放射状且圆周方向等分地形成20个长方形的贯通部。该长方形的贯通部内可旋转地嵌入这些圆筒状的转动体134。该圆筒状的转动体34具有从保持器132向前后方向稍许突出的半径。因此，前方的轴向止推轴承130的所有20个圆筒状的转动体134与前方的轴向止推轴承外环126的后面及轴向止推轴承内环104d的前面接触。另外，在保持器132的圆形贯通部内插通前方的轴向引导轴承部104c。前方的轴向止推轴承130的保持器132被引导为相对轴104可滑动且可旋转。
在保持器132的圆形贯通部的内侧面与前方的轴向引导轴承部104c的外侧面之间的摩擦虽小但存在。因此，保持器132以小于轴104旋转速度的旋转速度的与轴104同向旋转。
又，轴向止推轴承内环104d的更后方的本体100的内部空间中配置有后方的轴向止推轴承136，并使其与轴向止推轴承内环104d的后面接触。该后方的轴向止推轴承136的保持器138的圆形贯通部内插通后方的轴向止推轴承引导部104e。上述保持器138被引导为相对轴104可滑动且可旋转。不过，在保持器138的圆形贯通部的内侧面与后方的轴向止推轴承引导部104e的外侧面之间的摩擦虽小但存在。因此，保持器138以小于轴104旋转速度的旋转速度与轴104同向旋转。
在轴向止推轴承内环104d的外侧面与本体100的内侧面之间以及两个保持器132、138的外侧面与本体100的内侧面之间设有间隙。即，该轴向止推轴承内环104d的外侧面及保持器132、138的外侧面与本体100的内侧面之间是产生摩擦的结构。
又，后方的轴向止推轴承136的更后方的本体100的内部空间中不能旋转地配置有后方的轴向止推轴承外环142。该后方的轴向止推轴承外环142由硬质金属或树脂构成。而且，后方的轴向止推轴承136的所有20个圆筒状的转动体140与轴向止推轴承内环104d的后面及后方的轴向止推轴承外环142的前面双方接触。这里，后方的轴向止推轴承外环142的前面与后方的轴向止推轴承引导部104e的后面隔有间隙并相对。并构成后方的轴向止推轴承外环142的前面与后方的轴向止推轴承引导部104e的后面之间不产生摩擦。后方的轴向止推轴承外环142的外侧面与本体100的内侧面之间设有间隙。即构成为该后方轴向止推轴承外环142的外侧面与本体100的内侧面之间不产生摩擦。
压缩弹簧即预压弹簧110被压缩配置于后方的轴向止推轴承外环142的更后方的本体100的内部空间内。预压弹簧110的前端部与后方的轴向止推轴承外环142的后面接触，预压弹簧110的后端部与弹簧调节环144的前面接触。该弹簧调节环144由弹簧调节螺钉146在本体100的内侧面固定成不能旋转及前后方向移动。因此，该预压弹簧110由该弹性力一直向后方的轴向止推轴承外环142施力以使其向前方移动。在该预压弹簧110向前的作用力下，如图2所示，各结构接触。即构成即使压电元件106完全没有电压供给，后方的轴向止推轴承外环142也被推压向前方，并在轴向止推轴承内环104d、前方的轴向止推轴承130、前方的轴向止推轴承外环126之间产生由摩擦引起的滚动阻力(即预压弹簧110引起的旋转阻力)。
而且，如图2所示，预压弹簧110的圆的中央空间内从前方开始按硬质钢球150、硬质金属或树脂的头部衬套152、压电元件106的顺序并配置成与预压弹簧110分开。头部衬套152固定于压电元件106的前端部。压电元件106后端的压电调节轴106a由压电调节螺钉156在后盖114上固定成不可旋转且不可移动。该压电调节轴106a前面的压电部分106b在供给电压时会随该电压大小沿前后方向变位(伸长)。
钢球150嵌合在形成于后方的轴向止推轴承外环142的后面的中央及头部衬套152的前面的中央的研钵状的一对凹部内。该结构的线调节装置22可消除压电元件106的零件形状及尺寸上的差异。在此场合，即使压电元件106安装得稍有倾斜，也可通过压电元件106经头部衬套152及钢球150均等地按压后方地轴向止推轴承外环142的后面。不过，压电元件106的前后方向的位置也可由与形成于压电调节轴106a的后端部的锥部106c抵接的压电调节螺钉156进行调节。
上述结构的场合，线调节装置22构成为根据供给压电元件106的电压产生的力经头部衬套152、钢球150、后方的轴向止推轴承外环142、后方的轴向止推轴承136、轴104、前方的轴向止推轴承130作用于不动的前方的轴向止推轴承外环126上。这样，轴104的一部分被夹住，该被夹住部分受到压缩方向的力的作用。
预压弹簧110的施力与压电元件106产生的力的合力(向前的力)即为产生抑止线轮102及轴104旋转的旋转阻力的力。该力使轴向止推轴承内环104d的前面及后面产生旋转阻力。
该向前的力的合力作用于比预压弹簧110或压电元件106更前的构件。即，该向前的合力通过前方及后方的两个轴向止推轴承130、136进行作用。在此场合，圆筒状转动体134、140随线轮102及轴104的旋转而旋转，故可减少相对线轮102及轴104旋转的旋转阻力。
上述结构中，本体100、轴向止推轴承内环104d、转动体134、140、前方及后方的两个轴向止推轴承外环126、142、钢球150由硬质材料构成，故压电元件106产生的力作用于这些结构时，不会如毛毯似的产生很大的凹陷。
本实施例中，压电元件106及预压弹簧110相当于力发生装置。转动体134、140相当于接触构件，这些与前方及后方的两个轴向止推轴承外环126、142一起构成旋转阻力发生装置。
采用上述结构，当供给压电元件106的电压从低的待机电压(0V)提高到高的抑止电压(100V)时，压电元件106产生的力增强，圆筒状转动体134、40的滚动阻力也增大。这样，抑止线轮102及轴104旋转的旋转阻力也增大，使线轮102不易旋转。相反，当供给压电元件106的电压从高的抑止电压降低到低的待机电压时，压电元件106产生的力减小。这样，圆筒状转动体134、40的滚动阻力也减小，抑止线轮102及轴104旋转的旋转阻力也减小，使线轮102顺利地旋转。供给压电元件106的电压根据针位置检测器20的检测信号及缝制情况由CPU32进行切换控制。如图6所示，该压电元件106的特性由供给压电元件106的电压与所产生的旋转阻力的关系来表示。
又，待机电压值不局限于0V，合适的低电压值即可，另外，抑止电压也不局限于100V，可适当取比待机电压高的电压值，进行电压切换即可。
在如传统结构那样不具有两个轴向止推轴承130、136及后述的光滑的滑动面、直接利用压电元件产生的力产生旋转阻力的结构中，CPU32控制为本实施例的供给压电元件106的电压高于供给压电元件的电压以产生大的力。因此，上述实施例与传统结构相比，能容易地对线轮102及轴104的旋转阻力进行精密控制。
顺便，传统结构的场合由于具有线轮等与接触构件之间的静摩擦比动摩擦大得多的特性，故线轮等的旋转阻力具有刚开始旋转时相当大，一旦旋转后急剧减小的特性。由于该特性，也使传统结构的场合难于精密控制线轮等的旋转阻力。而上述实施例的线调节装置，轴向止推轴承130、136的静摩擦和动摩擦基本不变，可精密控制线轮等的旋转阻力。
而且，上述实施例的线调节装置中，压电元件106等(力发生装置)产生的力引起的旋转阻力由于转动体134、140的滚动而减小，该减小的程度可取得很大，故与不减小旋转阻力的场合相比，即使压电元件106等产生大的力，也可合适地调节线的张紧程度和使用量。
而且，在上述实施例的线调节装置中，由于通过放射状地配置在与线轮102等的旋转轴线方向交叉的面上的多个圆筒状转动体134、140与线轮102等接触，并在圆筒状转动体134、140的伸长方向的区域相接，与不减小旋转阻力的场合相比，即使压电元件106等产生更大的力，也能合适地调节线的张紧程度和使用量。
上述实施例的线调节装置中，向压电元件106供电时，由压电元件106及预压弹簧110相对线轮102等的旋转产生旋转阻力，不向压电元件106供电时，由预压弹簧110相对线轮102等的旋转产生旋转阻力。故即使向压电元件106供电切断，也可减少线轮102等因无旋转阻力而产生意料外的旋转。因此，可防止线轮102等发生意料外旋转的问题。
上述实施例中，如图2所示，将前方及后方的两个轴向止推轴承130、136相互接触地设置于轴向止推轴承内环104d的前后两侧，但只要能减小所希望的旋转阻力，其中一方的轴向止推轴承130或136也可取消。但是，不是其中的一方，而是将前方及后方的两个轴向止推轴承130、136设置成与轴向止推轴承内环104d的前后两侧接触，则可进一步减小旋转阻力，故可构成对作为动力源的压电元件106产生大的力。
另外，上述实施例中，如图2所示，所有圆筒状转动体134、140始终与轴向止推轴承内环104d及前后及后方的两个轴向止推轴承外环126、142接触，但只要能减小所希望的旋转阻力，也可为一部分圆筒状转动体134、140与其接触。而且，所有圆筒状转动体134、140从保持器132、138向其前后两方突出，但只要能减小所希望的旋转阻力，也可使用具有仅从保持器132、138的前侧突出的圆筒状转动体、仅从保持器132、138的后侧突出的圆筒状转动体两种转动体的轴向止推轴承。该结构中，前方的轴向止推轴承的转动体中仅向前方突出的转动体与前方的轴向止推轴承外环126的后面接触，前方的轴向止推轴承的转动体中仅向后方突出的转动体与轴向止推轴承内环104d的前面接触，后方的轴向止推轴承的转动体中仅向前方突出的转动体与轴向止推轴承内环104d的后面接触，后方的轴向止推轴承的转动体中仅向后方突出的转动体与后方的轴向止推轴承外环142的前面接触。
上述实施例中，如图4所示使用了具有圆筒状转动体134、140的轴向止推轴承，但只要能减小所希望的旋转阻力，也可使用具有球状或圆锥台状的转动体的轴向止推轴承。而且，上述实施例中，将仅具有圆筒状转动体的轴向止推轴承用于线调节装置22中，也可使用具有圆筒状转动体及球状转动体那样不同的多种转动体的轴向止推轴承。而且，上述实施例中，如图4所示，使用了将圆筒状转动体134、140均等间隔(放射状配置的角度间隔)配置的轴向止推轴承130、136，但只要能减小所希望的旋转阻力，也可为不均等间隔，将圆筒状转动体134、140根据旋转阻力的减小进行不均等的放射状配置。
上述实施例中，如图4所示，将圆筒状转动体134、140分别配置于离保持器132、124的圆中心均等距离的位置上，但只要能减小所希望的旋转阻力，也可为离圆的中心不均等地放射状配置。而且，圆筒状转动体134、140的材质全部均等，但只要能减小所希望的旋转阻力，也可为其中一部分的转动体具有不同大小、形状、材质、硬度，或全部的转动体具有不同大小、形状、材质、硬度。而且，所示实施例中，在与线轮102及轴104的旋转轴方向垂直的垂直面中，转动体134、140构成旋转的线调节装置22，但是，线调节装置22也可构成使与线轮102及轴104的旋转轴方向交叉的面从垂直面倾斜，并使转动体134、140在其倾斜面中旋转。在此场合，最好将这些构件呈圆锥台状地突出或凹陷，以使转动体134、140在前方的轴向止推轴承外环126的后面、轴向止推轴承内环104d的前面及后面、后方的轴向止推轴承外环142的前面的倾斜面中旋转。
下面说明将本发明的第1实施例的局部变形后得到的第2～第6实施例。第2～第6实施例的线调节装置100等也与第1实施例的线调节装置22一样使用缝纫机10。在相同结构的部分使用相同的名称及符号。
如图7所示，第2实施例的线调节装置200中设有上述第1实施例的线调节装置22内没有的调节旋纽202。该调节旋纽202固定于连接轴204的前端，调节旋纽202与连接轴204一体旋转。该连接轴204的中间部可滑动旋转及在轴向可滑动地插通于轴心部形成中空的轴206的中空部内。在连接轴204的后端固定于后方的轴向止推轴承外环208，连接轴204与后方的轴向止推轴承外环208一体旋转。
该后方的轴向止推轴承外环208的外侧面形成确定调节旋纽202的旋转操作停止位置用的多个凹部，该线调节装置200中用于位置固定的钢球210位于该凹部内。该钢球210由弱的压缩弹簧212一直向下方推压。后方的轴向止推轴承外环208的后端部安装有调节螺帽214，使其在一体旋转的同时可沿前后方向移动。该调节螺帽214与后方的轴向止推轴承外环208的后部的销215卡合，调节螺帽214与后方的轴向止推轴承外环208及调节旋纽202一起旋转。该调节螺帽214的外侧面形成公螺纹部，该公螺纹部与本体100的内侧面的母螺纹螺合。此时，通过调节旋纽202的旋转，调节螺帽214可沿前后方向移动。该线调节装置200通过该调节螺帽214的前后方向的移动而增减该后方的轴向止推轴承外环208与调节螺帽214之间的预压弹簧110的长度，以调节该预压弹簧110的施力。
轴206与上述第1实施例相同，前端部等形成同心圆柱状，由两个径向轴承120、122可旋转地支承，并与旋纽102一体旋转。该线调节装置200构成为即使该轴206旋转，调节旋纽202及连接轴204也不旋转。
在本第2实施例中没有设置上述第1实施例的线调节装置22中设有的两个轴向止推轴承130、136。第2实施例中，轴206的轴向止推轴承内环206a的前面与前方的轴向止推轴承外环216的后面接触，同时轴向止推轴承内环206a的后面与后方的轴向止推轴承外环208的前面接触。与第1实施例相同，线调节装置200的后方的轴向止推轴承外环208由压电元件106经钢球150进行推压。该结构的场合，通过压电元件106的变位(伸长)，轴向止推轴承内环206a的前面与前方的轴向止推轴承外环216的后面之间的接触面产生的滑动摩擦引起的旋转阻力以及轴向止推轴承内环206a的后面与后方的轴向止推轴承外环208的前面之间的接触面产生的滑动摩擦引起的旋转阻力对线轮102及轴206的旋转进行抑止。
轴向止推轴承内环206a的前面、前方的轴向止推轴承外环216的后面、轴向止推轴承内环206a的后面、后方的轴向止推轴承外环208的前面的摩擦系数为只要是它们之间的接触面处产生的滑动使旋转阻力能适当减小的摩擦系数即可。比如，也可将各个面的摩擦系数设为0.1左右。而且，作为为了利用滑动减小旋转阻力的表面处理，比如采用DLC(diamond like carbon类金刚石碳)处理，摩擦系数更低，为0.1～0.01左右。如第1实施例那样利用滚动减小旋转阻力的结构的场合，也可将转动体132、140及与其接触的滚动面的摩擦系数取为比如0.01～0.002左右。
第2实施例的线调节装置200中，由轴向止推轴承内环206a的前面与前方的轴向止推轴承外环216的后面之间的接触面产生的摩擦、轴向止推轴承内环206a的后面与后方的轴向止推轴承外环208的前面之间的接触面产生的摩擦而产生旋转阻力。即，第2实施例中，相对线轮102及轴206旋转的旋转阻力的减小不是通过滚动，而是通过滑动(滑动轴承)实现的。
第2实施例中，压电元件106及预压弹簧110相当于力发生装置。前方及后方的两个轴向止推轴承外环216、208相当于接触构件，并构成旋转阻力发生装置。
第3实施例的线调节装置300，如图8所示，线轮102设在线调节装置300的前后方向的中央部，该线轮102固定于轴302的后端部。该轴302的前端形成轴向止推轴承内环302a。与第1实施例相同，在轴向止推轴承内环302a的前后配设有两个轴向止推轴承130、136，使两个轴向止推轴承130、136的圆筒状转动体134、140分别与轴向止推轴承内环302a的前面、后面接触。该前方的轴向止推轴承130的更前方设有前方的轴向止推轴承外环304的外环部304a、预压弹簧110、压电元件106、头部衬套152、钢球150。线调节装置300构成为压电元件106及预压弹簧110对将其后端固定于保持环305内的前方的轴向止推轴承外环304向后方推压，同时将前盖112向前方推压，并从后方经本体310的后端部、固定于本体310的内侧面的后方的轴向止推轴承外环306对两个轴向止推轴承130、136进行推压。
即，在上述第1、第2实施例的线调节装置22、200中，利用压电元件106对没有位于线轮102与轴向止推轴承内环302a之间的构件(第1、第2实施例中可移动的后方的轴向止推轴承外环142、208)进行推压。与第1、第2实施例不同，在第3实施例的线调节装置300中，则是通过按压本体310，并通过位于线轮102与轴向止推轴承内环302a之间的构件(第1、第2实施例中固定不动的前方的轴向止推轴承外环142、208)，两个轴向止推轴承130、136及其间的轴向止推轴承内环302a在压电元件106及预压弹簧110的力的作用下接触。这样，支承轴302的径向轴承331只要一个即可，线调节装置300的结构简单化。
上述轴302经两个轴向止推轴承130、136夹在前方的轴向止推轴承外环304的外环部304a与后方的轴向止推轴承外环306之间。该结构中，通过压电元件106及预压弹簧110产生的力产生轴向止推轴承130、136的圆筒状转动体134、140的滚动旋转阻力抑止线轮102及轴302的旋转。即，第3实施例也与第1实施例相同，是利用滚动来减小相对线轮102及轴旋转的旋转阻力。
线调节装置300构成为即使线轮102及轴302旋转，前方及后方的两个轴向止推轴承外环304、306也不旋转。图8是从与图2、图7相反的侧面看到的线调节装置300的剖面图。向压电元件106供电的导线108与形成于前方的轴向止推轴承外环304的中央的中空部连通。取线弹簧312配置在保持环305的内部空间的前方的轴向止推轴承外环304的后部的周围。
该第3实施例中，压电元件106及预压弹簧110相当于力发生装置。转动体134、140相当于接触构件，这些与前方及后方的轴向止推轴承外环304、306一起构成旋转阻力发生装置。
第4实施例的线调节装置400中，如图9所示，与第3实施例的线调节装置300基本相同，线轮102配置在线调节装置400的中央。但是，第4实施例中，与第3实施例的线调节装置300不同，其轴402的轴向止推轴承内环402a的前面与前方的轴向止推轴承外环404的外环部404a的后面接触，另外，轴向止推轴承内环402a的后面与后方的轴向止推轴承外环406的前面接触。这些接触面的摩擦系数与上述第2实施例所示的相同。
该轴向止推轴承内环402a的前面与前方的轴向止推轴承外环404的外环部404a的后面之间的接触面产生的摩擦引起的旋转阻力以及轴向止推轴承内环402a的后面与后方的轴向止推轴承外环406的前面之间的接触面产生的摩擦引起的旋转阻力对线轮102及轴402的旋转进行抑止。该第4实施例与第2实施例相同，是通过积极的滑动来减小相对线轮102及轴旋转的旋转阻力的。图9是从与图2、图7相反的侧面看到的线调节装置400的剖面图。
上述第4实施例中，压电元件106及预压弹簧110相当于力发生装置。前方及后方的轴向止推轴承外环404、406相当于接触构件，并构成旋转阻力发生装置。
第5实施例的线调节装置500如图10所示，作为相对线轮102及轴502旋转产生旋转阻力的发生机构，利用凸轮机构520取代上述第1～第4实施例的线调节装置22等使用的压电元件106。该凸轮机构520的凸轮522固定于凸轮轴524上，该凸轮轴与线轮102及轴502的轴向垂直，并与上轴16(参照图1)一体旋转。上述凸轮522产生与线轮102及轴502的与轴向垂直的方向的变位量。柱塞528通过凸轮从动件与凸轮522接触。该结构中，通过线轮102及轴502的轴向(前后方向)上的上述柱塞528朝前方的移动，使后方的轴向止推轴承外环530将后方的轴向止推轴承136向前方推压。从而将轴向止推轴承内环502a及前方的轴向止推轴承130朝着沿前后方向不动的前方的轴向止推轴承532向前方推压。
这样，通过凸轮522的变位，两个轴向止推轴承130、136的圆筒状转动体134、140的滚动旋转阻力发生增减。该第5实施例与第1及第3实施例相同，是通过滚动来减小相对线轮102及轴502旋转的旋转阻力的。第5实施例中，凸轮机构520相当于力发生装置。转动体134，140相当于接触构件，这些与前方及后方的轴向止推轴承外环530、532一起构成旋转阻力发生装置。
上述第1～第5实施例中，钢球150相对后方的轴向止推轴承外环142及头部衬套152可移动地安装，但只要压电元件106的零件能消除离散误差，也可固定安装。也可利用具有半球状前端的构件代替该钢球150并固定于后方的轴向止推轴承外环142上。而且，只要能消除压电元件106的零件的离散误差，也可将头部衬套152的前端与半球状一体成形。
而且，上述第1～第5实施例中，使接触构件(轴向止推轴承130等)与随线轮102一体旋转的轴104等接触，通过滚动或滑动来减小相对线轮102及轴104等旋转的旋转阻力。而如图11所示的第6实施例的线调节装置600中，只要旋转阻力能如愿减小，可使接触构件(轴向止推轴承601)与线轮102接触。轴602的后端部经径向轴承604可旋转地支承于本体603上。线轮102可一体旋转且在轴向不能移动地固定于该轴602的前端部。在该轴602的中间部所在的本体603的内部空间设有两个压电元件106、预压弹簧110、轴向止推轴承外环605。上述轴向止推轴承外环605沿前后方向可移动且不能旋转地安装在本体603上，通过压电元件106的变位使其在前后方向稍有移动。该结构中，压电元件106及预压弹簧110产生的力作用于轴向止推轴承外环605、轴向止推轴承601、线轮102，轴向止推轴承605的圆筒状转动体610在线轮102的后面及轴向止推轴承外环605的前面旋转。该转动体610与上述转动体134、140相同并嵌在保持器611内。
因此，第6实施例也与第1、第3、第5实施例相同，是通过滚动来减小相对线轮102及轴602旋转的旋转阻力的。该第6实施例中，压电元件106及预压弹簧110相当于力发生装置。转动体610相当于接触构件，这些与轴向止推轴承外环605一起构成旋转阻力发生装置。
上述各实施例中，都是构成为线轮102或与其一体旋转的构件或不旋转的轴向止推轴承外环142等中的某一个由动力源(压电元件106)加压，只要旋转阻力能如愿减小，也可构成线轮102或与其一体旋转的构件(轴104等)及轴向止推轴承外环142等中的双方都由动力源(压电元件106)加压。
上述各实施例中，都是设置轴向止推轴承或上述那样的摩擦系数的滑动面以减小旋转阻力，但也可为其他结构。比如，线调节装置也可构成为在线轮102或旋转构件和与其接触的构件(轴104等)之间的接触面经润滑油、粉状·粉状体物质，通过其滑动使线轮102或旋转构件的旋转阻力减小。另外，线调节装置也可使用含油材(含油金属、含油陶瓷)构成的圆盘以取代轴向止推轴承130等。
而且，上述实施例中，都按照线轮102的旋转轴方向的变位设置动力源(压电元件106等)，但只要旋转阻力能如愿减小，也可根据与线轮102的旋转轴方向垂直的半径方向的变位设置动力源。
又，上述各实施例中，线调节装置也可构成为预压弹簧110的施力始终作用于旋转阻力，但对压电元件106的供电因电源事故或故障而切断或显著下降时预压弹簧110的施力作用于旋转阻力。这种结构由压电元件106单独产生旋转阻力，故压电元件106能产生更大的力，能更容易地精密控制力的发生。该结构中，对压电元件106的供电因电源事故或故障而切断或显著下降时预压弹簧110的施力产生旋转阻力，可防止线轮102等无旋转阻力引起的意料外的旋转。
上述各实施例中，都在线调节装置内设有用于产生旋转阻力的动力源即压电元件106或预压弹簧110中的至少一个，但也可将动力源全部设置在缝纫机10侧。另外，在使用压电元件106的第1～第4、第6实施例的线调节装置22等中具有压电元件106和预压弹簧110双方，但如第5实施例的线调节装置500那样，也可将压电元件106不设置在线调节装置内而是缝纫机10内。而且，也可将包括压电元件106和预压弹簧110中至少一方的零件与为减小旋转阻力而产生滚动和滑动的零件构成不同的单元进行制造，并根据需要进行组合。作为这种单元结构，也可事先制造分别具有能产生大小不同的力的压电元件106和预压弹簧110的单元和能不同程度减小旋转阻力的滚动和滑动的单元，并根据缝纫机10的用途合理地组合这些单元。即使将包括压电元件106和预压弹簧110中至少一方的零件与为减小旋转阻力而产生滚动和滑动的零件用别的单元构成，也不脱离本发明的目的范围。
上述实施例中，都产生减小旋转阻力的滚动或滑动。而传统的线调节装置中，即使动力源产生相同的力，线轮等的摩擦面的动摩擦阻力随线轮等的旋转情况而变化，因此即使产生的力大小相同，该力引起的旋转阻力完全不同。而上述各实施例中，动摩擦力的影响都很小，几乎不受线轮102等的旋转情况的影响。
而且，上述各实施例中，本发明都是应用于缝纫机10的上线28的线调节装置22等中的，但也可以同样的目的应用于产生比上线28的线调节装置22小的负荷的辅助线调节装置或下线的线调节装置。缝纫机10的种类也可是工业用、家庭用、直线缝纫用、刺绣用等。
也可应用于对于线的相同目的的其他装置，比如，筒子架、纺织装置、编织机、电机的绕线机、钓鱼杆的卷线筒、线放电加工机、各种卷线机等处理线状东西的装置。
采用上述各实施例的线调节装置22等，与作为由力发生装置的压电元件106或凸轮机构520产生的力引起的旋转阻力不减小的结构相比，压电元件106等可产生很大的力。因此，能容易地控制压电元件106等，同时压电元件106等产生的力引起的旋转阻力在稳定性和重复性方面非常好，可合理地调节线的张紧程度和使用量。即，与传统的线调节装置的动力源相比，本发明的实施例的线调节装置22等的动力源构成为产生大的力，减小其产生的大的力引起的旋转阻力，并用于产生与线轮102等旋转相对的的旋转阻力。
在传统结构的线调节装置中，对其驱动源产生的力的大小进行精密控制非常困难，将产生的力直接以其产生时的大小用于将接触构件向线轮等推压的动作。因此，该动力源的力不稳定，其大小随时变化，则线轮等的旋转量超过合适的值，或相反线轮等的旋转量不到合适的值，会产生缝口松动或布拱起等。
本发明的实施例的线调节装置22等为解决上述问题，通过滚动或滑动来减小产生的力引起的旋转阻力，即使动力源产生的力的大小随时不稳定地变化，但由于其超过部分的旋转阻力的影响很小，故可合理地调节线的张紧程度和使用量。
本发明的传统技术的公报内记载的结构中，接触部分精度极高，以产生规定的旋转阻力。但通过使用上述的滚动或滑动，则不再需要这样极高的零件精度。
而上述各实施例中，在减小旋转阻力时构成为利用滚动(利用轴向止推轴承的第1、第3、第5、第6实施例)或利用滑动(第2、第4实施例)，但也可同时利用滚动和滑动双方。具体来说，可留下轴向止推轴承130、136中的一个，另一个改成滑动轴承结构。在这种结构的场合，也能得到与上述各实施例基本相同的作用效果。
权利要求
1.一种线调节装置，包括与线接触并随线的输送旋转的线轮，相对所述线轮或随该线轮一体旋转的旋转部的旋转产生旋转阻力的力发生装置；其特征在于，还包括旋转阻力发生装置，所述旋转阻力发生装置具有与所述线轮或所述旋转部接触的接触构件、并构成当所述线轮或所述旋转部与所述接触构件之间产生滚动的状态下产生与所述力发生装置产生的力所引起的所述线轮或所述旋转部的旋转相对的旋转阻力。
2.根据权利要求1所述的线调节装置，其特征在于，所述旋转阻力发生装置具有作为与所述线轮或所述旋转部接触并旋转的转动体的接触构件，并构成为在其转动体旋转的状态下产生由所述力发生装置产生的力引起的旋转阻力，而使与所述力发生装置产生的力所引起所述线轮或所述旋转部旋转相对的旋转阻力减小。
3.根据权利要求2所述的线调节装置，其特征在于，所述旋转阻力发生装置具有在与所述线轮或所述旋转部的旋转轴线方向相交的面中放射状地配置有多个圆筒状的转动体的圆筒轴承。
4.根据权利要求2所述的线调节装置，其特征在于，所述旋转阻力发生装置具有在与所述线轮或所述旋转部的旋转轴线方向相交的面中放射状地配置有多个接近于圆锥状的转动体的圆筒轴承。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的线调节装置，其特征在于，所述力发生装置具有相对于所述线轮或所述旋转部的旋转产生旋转阻力的力的压电元件及预压弹簧；所述力发生装置构成为在向所述压电元件提供电压时，所述压电元件及预压弹簧相对所述线轮或所述旋转部的旋转产生旋转阻力；在向压电元件的供电切断时，所述预压弹簧相对所述线轮或旋转部的旋转产生旋转阻力。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的线调节装置，其特征在于，所述力发生装置具有相对于所述线轮或所述旋转部的旋转产生旋转阻力的力的压电元件及预压弹簧；所述力发生装置构成为在向所述压电元件提供电压时，所述压电元件及所述预压弹簧相对所述线轮或所述旋转部的旋转产生旋转阻力；在向压电元件的供电切断时，所述预压弹簧相对所述线轮或旋转部的旋转产生旋转阻力。
7.一种线调节装置，包括与线接触并随线的输送旋转的线轮，相对所述线轮或随该线轮一体旋转的旋转部的旋转产生旋转阻力的力发生装置；其特征在于，还包括旋转阻力发生装置，所述旋转阻力发生装置具有与所述线轮或所述旋转部接触的接触构件并构成当所述线轮或所述旋转部与所述接触构件之间产生滑动的状态下产生与所述力发生装置产生的力所引起的所述线轮或所述旋转部的旋转相对的旋转阻力。
8.根据权利要求7所述的线调节装置，其特征在于，所述旋转阻力发生装置设有具有在与时述线轮或所述旋转部的旋转轴线方向交叉的面上以比较低的摩擦系数接触的接触构件的滑动轴承。
9.根据权利要求7或8所述的线调节装置，其特征在于，所述力发生装置具有产生与所述线轮或所述旋转部的旋转相对的旋转阻力用的力的压电元件及预压弹簧；所述力发生装置构成为在向所述压电元件提供电压时，所述压电元件及预压弹簧产生与所述线轮或所述旋转部的旋转相对的旋转阻力用的力；在向压电元件的供电切断时，所述预压弹簧产生与所述线轮或旋转部的旋转相对的旋转阻力用的力。
10.根据权利要求7或8所述的线调节装置，其特征在于，所述力发生装置具有产生与所述线轮或所述旋转部的旋转相对的旋转阻力用的力的压电元件及预压弹簧；所述力发生装置构成为在向所述压电元件提供电压时，所述压电元件产生与所述线轮或所述旋转部的旋转相对的旋转阻力用的力；向压电元件的供电切断时，所述压电元件及所述预压弹簧产生与所述线轮或旋转部的旋转相对的旋转阻力用的力。
11.一种线调节装置，包括与线接触并随线的输送旋转的线轮，相对所述线轮或随该线轮一体旋转的旋转部的旋转产生旋转阻力的力发生装置；其特征在于，还包括旋转阻力发生装置，所述旋转阻力发生装置具有与所述线轮或所述旋转部的两个侧面接触的两个接触构件、在所述线轮或所述旋转部与所述两个接触构件中的一个之间产生滚动的同时以所述线轮或所述旋转部与所述两个接触构件中的另一个之间产生滑动的状态产生与所述力发生装置产生的力所引起的所述线轮或所述旋转部的旋转相对的旋转阻力。
全文摘要
本发明的线调节装置(22)包括与线接触并随线的输送旋转的线轮(102)；对线轮(102)等的旋转产生旋转阻力的力发生装置(106、110)；具有与线轮(102)等接触的接触构件(134、140)、并构成在线轮(102)等与接触构件(134、140)之间产生滚动的状态下相对于力发生装置(106、110)产生的力所引起的线轮(102)等的旋转产生旋转阻力的旋转阻力发生装置。在该结构的场合，通过线轮(102)等与接触构件(134、140)之间产生的滚动减小线轮(102)等的旋转阻力。
文档编号D05B47/00GK1438375SQ03104190
公开日2003年8月27日 申请日期2003年2月13日 优先权日2002年2月15日
发明者高田亨, 榊原康男 申请人:兄弟工业株式会社