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Dokumentenidentifikation DE102007005314A1 13.09.2007
Titel Fadenspannvorrichtung für eine Nähmaschine
Anmelder Juki Corp., Chofu, Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Kazehare, Hiroyuki, Chofu, Tokyo, JP
Vertreter HOEGER, STELLRECHT & PARTNER Patentanwälte, 70182 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 02.02.2007
DE-Aktenzeichen 102007005314
Offenlegungstag 13.09.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.09.2007
IPC-Hauptklasse D05B 47/04(2006.01)A, F, I, 20070515, B, H, DE
Zusammenfassung Eine Fadenspannvorrichtung schließt ein: ein Paar von Spannscheiben, die einen Faden zwischen sich halten, einen Antriebsmechanismus, der betätigbar ist, um eine Spannscheibe zu der anderen Spannscheibe hin oder von dieser weg zu bewegen, und eine Antriebsquelle, die betätigbar ist, um den Antriebsmechanismus anzutreiben. Die Antriebsquelle schließt ein: ein Triebwerk mit einer Antriebsachse, die sich entlang einer Axialrichtung bewegt, und Permanentmagnete, die an der Antriebsachse befestigt sind, einen Stator mit Wicklungen, die bezüglich der Permanentmagnete mit einem vorbestimmten Abstand um die Permanentmagnete herumgewickelt sind, und Lager, die jeweilige Enden der Antriebsachse halten. Das Lager, welches das Ende der Antriebsachse auf einer von dem Spannscheibenpaar entfernt gelegenen Seite hält, ist ein Federplattenlager, das von einer Plattenfeder gebildet wird.

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Fadenspannvorrichtung für eine Nähmaschine, die befähigt ist, automatisch eine Fadenspannung zu ändern.

Einschlägiger Stand der Technik

Es ist eine in 20 und 21 dargestellte Fadenspannvorrichtung bekannt, die in der Lage ist, eine Spannung zu regulieren, die an einen Faden an einer Spannscheibe durch ein Antriebsglied angelegt werden soll, beispielsweise einen Schwingspulenmotor (siehe zum Beispiel JP-A-9-220391).

Eine Fadenspannvorrichtung 110, wie sie in 20 dargestellt ist, schließt ein: einen Schwingspulenmotor 111, eine bewegliche Scheibe 112 (nachstehend als eine bewegliche Scheibe bezeichnet), eine fixierte Spannscheibe 113 (nachstehend als eine fixierte Scheibe bezeichnet) und eine Antriebsstange 114. Die Antriebsstange 114 ist gleitbar durch eine Öffnung 112a der fixierten Scheibe 112 hindurchgeführt. Zusätzlich ist ihr eines Ende 114a mit einem Spulenkopf 115 verbunden, der ein beweglicher Teil des Schwingspulenmotors 111 ist, und ihr anderes Ende 114b ist in Kontakt mit einem Kontaktteil der beweglichen Scheibe 112 gehalten. Wenn deshalb der Spulenkopf 115 des beweglichen Teils des Schwingspulenmotors 111 so bewegt wird, dass er von einem Joch 111a aus vorsteht, bewegt sich die bewegliche Scheibe 112 durch die Antriebsstange 114 zur fixierten Scheibe 113 hin, so dass sie in Kontakt mit der fixierten Scheibe 113 gelangt. Wenn umgekehrt der Spulenkopf 115 des beweglichen Teils des Schwingspulenmotors 111 so bewegt wird, dass er in das Joch 111a aufgenommen wird, bewegt sich die bewegliche Scheibe 112 zum Schwingspulenmotor 111, so dass sie von der fixierten Scheibe 113 separiert wird. Weiterhin verläuft, obwohl nicht dargestellt, ein Faden ausgehend von einer Fadenzulieferquelle (Spulenwicklung) zwischen der beweglichen Scheibe 112 und der fixierten Scheibe 113 und wird durch einen Ausgleich zur Nähnadel einer Nähstange geleitet. Somit wird der Faden durch einen vorbestimmten Druck zwischen die bewegliche Scheibe 112 und die fixierte Scheibe 113 eingelegt. Gelegentlich wird der Druck, wenn der Faden dazwischengelegt ist, durch Änderung der Antriebsposition des Spulenkopfes 115 des beweglichen Teils des Schwingspulenmotors 111 variabel gemacht. Dementsprechend kann die Spannung, die an den Faden angelegt wird, reguliert werden.

In einer Fadenspannvorrichtung 120, wie sie in 21 dargestellt ist, ist ein Drehkörper 124, beispielsweise ein Spinnrad, das befähigt ist, Spannung an einen Faden durch die Bremskraft anzulegen, an der Achse 123 eines Motors 122 befestigt, der eine Bremskraft einer elektromagnetischen Bremse 121 auf Grund einer Hysteresisbremse oder Pulverbremse erzeugt, und eine Steuerstromlieferschaltung zur Anlieferung eines Steuerstroms zur Regulierung der Bremskraft wird in einer Erregungsspule 125 für die elektromagnetische Bremse 121 platziert, um hierdurch das Drehmoment der Bremskraft variabel zu steuern.

Eine Fadenspannvorrichtung 130, wie sie in 22 dargestellt ist, schließt ein paar von Spannscheiben 131, 132 ein. Die eine Spannscheibe 131 wird in Kontakt mit der anderen Spannscheibe 132 gebracht oder von ihr abgetrennt, so dass der Faden zwischen den Fadenspannscheiben sandwichartig dazwischengelegt oder lockergelassen wird. Die Fadenspannvorrichtung 130 schließt auch ein: einen Scheibenpresser 134, der mit der Ebene der einen Spannscheibe 131, die der anderen Spannscheibe 132 gegenüberliegt, in Kontakt bringbar ist, und ein elektromagnetisches Solenoid 136 zum Antreiben des Scheibenpressers 134 in einer Kontaktier/Separier-Richtung für die eine Spannscheibe 131, und zwar durch eine Antriebsstange 135, die mit dem Scheibenpresser 134 verbunden ist. Dadurch, dass man den Scheibenpresser 134 durch ein elektromagnetisches Solenoid 136 in Kontakt mit der einen Spannscheibe 131 bringt, wird der Faden zwischen beide Spannscheiben 131, 132 sandwichartig dazwischengelegt. Umgekehrt wird der Faden durch Trennen der einen Spannscheibe 131 von der anderen Spannscheibe 132 gelockert (zum Beispiel JP-A-181182).

23 ist eine Ansicht mit der Darstellung eines Zustandes, in dem die in 22 gezeigte Fadenspannvorrichtung 130 an einem Nähmaschinenkopfgestell 20 anmontiert ist. Auf Grund der Größe des elektromagnetischen Solenoids 136, das als eine Antriebsquelle dient, kann die Fadenspannvorrichtung nicht an der Vorderseite oder im Inneren des Nähmaschinenkopfgestells 20 angeordnet werden, so dass es auf dessen Rückseite, wie in 23 gezeigt, angeordnet ist.

Eine Fadenspannvorrichtung 140, wie sie in 24 dargestellt ist, schließt ein: ein Spinnrad 141, das in Kontakt mit einem Faden ist, um sich zusammen mit dem Führen des Fadens zu drehen, und ein piezoelektrisches Element 143, welches eine Kraft für einen Drehwiderstand gegen die Verdrehung des Spinnrades 141 oder einer Rolle 142, die einteilig damit umläuft, erzeugt.

Wenn die Spannung, die an das piezoelektrische Element 143 angelegt wird, ausgehend von einer niedrigen Standby-Spannung (OV) auf eine hohe Prüfspannung (100V) angehoben wird, so dass die Kraft, welche durch das piezoelektrische Element 143 erzeugt wird, anwächst, wächst auch der Rollwiderstand einer zylindrischen Rolle 142 an, so dass sich der Drehwiderstand, der die Rotation des Spinnrades 141 und der Welle 145 überprüft, erhöht. Somit wird das Spinnrad 141 schwer drehbar. Wenn umgekehrt die dem piezoelektrischen Element 143 zugeführte Spannung, ausgehend von der hohen Prüfspannung, auf die niedrige Standby-Spannung abgesenkt wird, so dass die Kraft, die von dem piezoelektrischen Element 143 erzeugt wird, abnimmt, vermindert sich auch der Rollwiderstand einer zylindrischen Rolle 142, so dass der Drehwiderstand, der die Rotation des Spinnrades 141 und der Welle 145 prüft, erniedrigt wird. Somit läuft das Spinnrad 141 ruhig um (siehe zum Beispiel JP-A-2003-236278).

Eine Fadenspannvorrichtung, wie sie in 25 dargestellt ist, schließt ein: einen Drucksensor 152 zum Erkennen des Druckes, der an eine Spannscheibe 151 angelegt ist, und einen Druckreguliermotor 153 zum Berechnen der Spannung, die an einen Nadelfaden auf der Basis des Druckes angelegt wird, der vom Drucksensor 152 festgestellt wurde, um hierdurch einen Druck an die Spannscheibe 151 anzulegen.

Ein Unterschied &Dgr;P zwischen dem Druck Pd, der durch den Drucksensor 152 festgestellt ist, und einem Solldruck Pt wird berechnet als &Dgr;P = Pd – Pt. Als Nächstes wird, um diese Differenz &Dgr;P im Wesentlichen zu null werden zu lassen, ein Antriebssignal mit der Anzahl von Impulsen entsprechend der Differenz &Dgr;P dem Druckreguliermotor 153 zugeführt. Der Druckreguliermotor 153 verschiebt hierdurch eine Regulierstange 154 entlang ihrer Axialrichtung und zwar durch eine Verschiebungsquantität, die der obigen Anzahl von Impulsen entspricht. Somit wird die Feder 156 eines Fadenspanners 155 durch die Verschiebungsquantität der Regulierstange 154 gedehnt oder zusammengezogen. Dementsprechend wird der Druck, der an die Fadennadel zwischen den Spannscheiben 151 angelegt wird, variabel gesteuert, so dass er gleich der Größe entsprechend dem Solldruck Pt wird (siehe beispielsweise JP-A-9-276577).

Wie oben beschrieben benutzen die herkömmlichen Fadenspannvorrichtungen als eine Antriebsquelle verschiedene Betätiger, beispielsweise den Schwingspulenmotor, ein Solenoid, ein piezoelektrisches Element und einen Drehmotor plus Schrauben und verwenden ein Gleitlager oder Pollager als Lagerstruktur. Sie steuern die an den Faden angelegte Spannung durch Steuerung der Last, die an die Spannscheiben angelegt wird, und zwar auf der Basis der Schubkraft, des Drehmoments oder der Verschiebung des Betätigers. Weiterhin ist der Schwingspulenmotor ein Typus mit beweglicher Spule, in welcher ein Magnet auf der Seite eines Stators angeordnet ist, und eine Spule ist auf der Seite eines Triebwerks angeordnet.

Jedoch ist in der herkömmlichen Fadenspannvorrichtung das Lager des Betätigers, der eine lineare Bewegung ausführt, ein Gleitlager. Deshalb erzeugen die Reibungskraft, die auf das Gewicht des Betätigertriebwerks und den Lagerreibungskoeffizienten zurückgeht, in einer Betätigerschubkraft eine Hysteresis-Charakteristik, die einen Unterschied im Fadenspannungswert zwischen den Fällen ergibt, wenn die Schubkraft anwächst und wenn sie abnimmt.

Weiterhin ändert sich der Reibungskoeffizient entsprechend der Genauigkeit der Maschinenbearbeitung, dem Abrieb und der Temperatur der Bestandteile des Lagers. Im Ergebnis ändert sich auch die Hysteresis, so dass eine Variation in der Fadenspannung hin zu einer geringeren Reproduzierbarkeit erzeugt wird.

Wenn die Spannung auf einen niedrigeren Wert eingestellt wird, nimmt der Einfluss der obigen Reibungskraft zu. Deshalb kann die Fadenspannung nicht bei dem eingestellten Wert erhalten werden. Die Reproduzierbarkeit ist auf Grund ihrer Veränderung gering. Dementsprechend könnte die niedrige Fadenspannung nicht realisiert werden.

Unterdessen ist die Fadenspannung ein Wert, wenn die Reibungskraft (hauptsächlich stationäre Reibungskraft) von der Betätigerschubkraft abgezogen wird. Deshalb dauert es bei der herkömmlichen Konstruktion, die eine große Reibungskraft ergibt, eine lange Zeit, die Fadenspannung zu erzeugen, nachdem ein Antriebsstrom den Betätiger passiert hat. Dies macht es unmöglich, das Ansprechen zu verbessern.

Weiterhin schwankt auf Grund der Hysteresis-Charakteristik, die auf die Lagerreibungskraft zurückgeht, die Fadenspannung zwischen den Fällen, wenn die Schubkraft anwächst oder wenn sie abnimmt. Deshalb wird dort, wo eine Gegenmaßnahme zugelassen wird, in welcher, nachdem der Antriebsstrom niedriger gemacht ist als der voreingestellte Wert in einer Absenkung der Fadenspannung, sie auf den voreingestellten Wert erhöht wird, eine Änderung in der Fadenspannung reduziert. Jedoch wird eine überschüssige Zeit in einer variablen Sequenz des Antriebsstromes genommen. Dementsprechend kann die variable Steuerung der Fadenspannung bei einer hohen Geschwindigkeit nicht realisiert werden.

Weiterhin kann auch dort, wo die Masse eines beweglichen Bauteils reduziert wird, um die Reibungskraft herabzusetzen, und zwar in Hinblick auf die Schubkraft des Betätigers, die Masse des beweglichen Bauteils nicht stark herabgesetzt werden. Deshalb gibt es bei der Reduzierung der Reibungskraft ein Limit.

Weiterhin erzeugt die auf Reibung beruhende Abrasion eine Änderung im Reibungszustand, ausgehend von einer früheren Zeit vom Versand. Deshalb ist es schwierig, denselben Qualitätsstatus über eine lange Periode hinweg aufrecht zu erhalten. Um Veränderungen in der Qualität zu vermeiden, war eine unbequeme Instandhaltung, beispielsweise ein Bauteilaustausch des Lagers erforderlich.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fadenspannvorrichtung einer Nähmaschine vorzusehen, die zu einer Reduzierung von Reibung befähigt ist, die auftritt, wenn ein Betätiger angetrieben wird, und befähigt ist, die Reproduzierbarkeit, das Ansprechen und die Dauerhaftigkeit des Betätigers zu verbessern.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst eine Fadenspannvorrichtung für eine Nähmaschine:

ein paar von Spannscheiben (31, 32), die einen Faden zwischen sich halten;

einen Antriebsmechanismus (4), der betätigbar ist, um die eine Spannscheibe zu der anderen Spannscheibe hin oder von dieser weg zu bewegen;

eine Antriebsquelle (5), die betätigbar ist, um den Antriebsmechanismus anzutreiben,

wobei die Antriebsquelle (5) umfasst:

ein Triebwerk (6) einschließlich einer Antriebsachse (51), die sich entlang einer Axialrichtung bewegt, und Permanentmagneten (52, 53, 54, 55), die an der Antriebsachse befestigt sind;

einen Stator (7) einschließlich Spulen (57, 58, 59, 60), die bezüglich der Permanentmagneten mit einem vorbestimmten Abstand um die Permanentmagneten herumgewickelt sind; und

Lager (40, 8), die jeweilige Enden der Antriebsachse halten,

wobei das Lager, welches das Ende der Antriebsachse auf einer von dem Spannscheibenpaar entfernt gelegenen Seite hält, ein Federplattenlager (8) ist, das von einer Plattenfeder gebildet wird.

Es sollte beachtet werden, dass die Dicke des Federplattenlagers vernachlässigbar ist. Dieses Federplattenlager ist nämlich ein Lager, in welchem der Bereich eines Gleitteils zwischen dem Federplattenlager und der Antriebsachse vernachlässigbar klein ist, und dass eine Bewegung der Antriebsachse auf Grund der Elastizität der Plattenfeder ermöglicht wird.

Wenn entsprechend dem ersten Aspekt der Erfindung der Antriebsmechanismus durch die Antriebsquelle angetrieben wird, treibt der Antriebsmechanismus eine Spannscheibe so an, dass sie sich zur anderen Spannscheibe hin oder von dieser weg bewegt. Durch Bewegen einer Spannscheibe zur anderen Spannscheibe hin, so dass sie in Kontakt mit der anderen Spannscheibe gelangt, kann der Faden zwischen den Spannscheiben gehalten werden, so dass an den Faden Spannung angelegt werden kann.

Nunmehr bewegt sich die Antriebsachse entlang ihrer Axialrichtung, wegen der Beziehung zwischen einem magnetischen Feld, das von den an der Antriebsachse befestigten Permanentmagneten und dem durch die Spulen fließenden Strom gebildet wird. Da in diesem Falle die Antriebsachse an jeweiligen Enden durch die Lager gehalten ist, wird an den Gleitteilen mit den Lagern eine Reibungskraft erzeugt. Dies behindert die ruhige Bewegung der Antriebsachse.

Da jedoch das Lager, welches das Ende der Antriebsachse auf der von dem Paar der Spannscheiben entfernt gelegenen Seite hält, von dem Federplattenlager gebildet wird, entspricht die auf die Antriebsachse wirkende Reibung einem Lager oder näherungsweise null.

Somit kann die Reibung, die wirkt, wenn der Betätiger angetrieben wird, reduziert werden, wodurch es ermöglicht ist, die Reproduzierbarkeit, das Ansprechen und die Dauerhaftigkeit des Betätigers zu verbessern.

Konkret: selbst wenn die Genauigkeit der Maschinenbearbeitung oder die Temperatur von Bauteilen des Lagers verändert wird, wird eine Schubkraft-Hysteresis-Charakteristik nicht erzeugt, so dass keine Veränderung in der Fadenspannung hervorgerufen wird, wodurch die Reproduzierbarkeit aufrecht erhalten bleibt. Der Einfluss durch die stationäre Reibung wird nicht erzeugt, die Verzögerung in der Startzeit des Betätigers kann gestrichen werden, und die Ansprechgeschwindigkeit der Fadenspannvorrichtung kann erhöht werden.

Weiterhin wird gemäß einem beweglichen Bereich der Einfluss durch die Reduktion in der Schubkraft auf Grund der Reaktionskraft der Feder erzeugt. Jedoch kann durch vorherige Messung einer Federkonstanten, um hierdurch die Reduzierung in der Schubkraft auf der Basis eines Anwachsens im Antriebsstrom genau zu korrigieren, die Fadenspannung gesteuert werden, und zwar entsprechend einem Steuerwert des Antriebsstromes des Betätigers. Die Hysteresis-Charakteristik auf Grund der Reibungskraft kann eliminiert werden, ohne die Gegenmaßnahme zu benutzen, beispielsweise eine Reduktion in der Masse des beweglichen Betätigerteils, so dass der Antriebsvorgang des Betätigers nicht beeinflusst wird. Da weiterhin das Federplattenlager keine Abriebkomponente hat, kann die Qualität des Betätigers für eine lange Zeit beibehalten werden. Es ist unnötig zu sagen, dass eine wiederholte Instandhaltung, beispielsweise ein Bauteilaustausch nicht erforderlich ist.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst in der Fadenspannvorrichtung für eine Nähmaschine gemäß dem ersten Aspekt das Federplattenlager:

einen äußeren Randteil (81), der am Stator befestigt ist;

einen Fixierteil (82), der an der Antriebsachse befestigt ist; und

eine Mehrzahl von Verbindungsteilen (83), von denen jeder den Fixierteil und den äußeren Randteil derart verbindet, dass ein Verbindungsteil mit dem Fixierteil und ein Verbindungsteil mit dem äußeren Randteil einander gegenüberliegen, wobei der Fixierteil dazwischen angeordnet ist.

Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist der Verbindungsteil derart ausgebildet, dass der Verbindungsteil mit dem Fixierteil und der Verbindungsteil mit dem äußeren Randteil einander gegenüberliegen, um so den Fixierteil zwischen sich zu haben, und zusätzlich gibt es mehrere Verbindungsteile. Aus diesem Grunde wirkt die Kraft, welche an das Federplattenlager auf Grund der Bewegung der Antriebsachse angelegt wird, in einer Richtung entlang einem kontinuierlichen Bereich. Wenn sich die Antriebsachse bewegt, wird deshalb lediglich der Fixierteil zusammen mit der Antriebsachse durch Biegen des kontinuierlichen Teiles verschoben.

Demgemäß kann das Lager, das von der Plattenfeder gebildet wird, als ein Lager funktionieren.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung umfasst in der Fadenspannvorrichtung für eine Nähmaschine gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung das Federplattenlager:

einen äußeren Randteil (101), der am Stator befestigt ist;

einen gebogenen Teil (102), der mit dem äußeren Randteil kontinuierlich und vom äußeren Randteil zur Antriebsachse hin gebogen ist; und

einen Fixierteil (103), der mit dem abgebogenen Teil kontinuierlich und an der Antriebsachse befestigt ist.

Da gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung der abgebogene Teil gebildet wird, wird ein Niveauunterschied zwischen dem Fixierteil und dem äußeren Randteil ausgebildet. Daher wirkt dort, wo sich die Antriebsachse bewegt, eine konzentrierte Last auf den Verbindungsteil zwischen dem Fixierteil und der Antriebsachse. Der Fixierteil biegt sich daher in der Bewegungsrichtung der Antriebsachse ab, und zwar durch die Wirkung des Momentes auf Grund der Bewegung der Antriebsachse.

Dementsprechend kann das Lager, dass von der Plattenfeder gebildet wird, als ein Lager funktionieren.

Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung sind in der Fadenspannvorrichtung für eine Nähmaschine gemäß dem zweiten oder dritten Aspekt der Erfindung die Permanentmagnete entlang der äußeren Oberfläche der Antriebsachse ausgebildet und in der Radialrichtung der Antriebsachse polarisiert.

Da gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung die Permanentmagnete entlang der Radialrichtung der Antriebsachse polarisiert sind, kann der große Oberflächenbereich eines magnetischen Kreises in der Axialrichtung der Antriebsachse gewährleistet werden. Weiterhin wird durch Verlängerung der Permanentmagnete der Bereich eines magnetischen Feldes vergrößert. Daher kann das Problem einer Vergrößerung der Antriebsquelle auf Grund eines Anwachsens des Durchmessers der Permanentmagnete in der Radialrichtung der Antriebsachse gelöst werden. Somit kann ohne Steigerung der Größe der Antriebsquelle in der Radialrichtung der Antriebsachse die Anzahl der Permanentmagnete erhöht werden, um die Schubkraft zu steigern.

Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung ist in der Fadenspannvorrichtung für eine Nähmaschine gemäß dem zweiten oder dritten Aspekt der Erfindung eine Mehrzahl von magnetischen Kreisen entlang einer Bewegungsrichtung der Antriebsachse ausgebildet.

Gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung kann durch Ausbildung der Mehrzahl von magnetischen Kreisen entlang der Bewegungsrichtung der Antriebsachse, die von der Antriebsquelle erteilte Schubkraft erhöht werden.

Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung sind in der Fadenspannvorrichtung gemäß dem zweiten oder dritten Aspekt der Erfindung die Antriebsquelle, das Spannscheibenpaar und der Antriebsmechanismus einteilig ausgebildet.

Gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung kann durch einteilige Ausbildung der Antriebsquelle, des Spannscheibenpaares und des Antriebsmechanismus die Größe der Fadenspannvorrichtung herabgesetzt werden.

Gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung umfasst die Fadenspanneinrichtung für eine Nähmaschine gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung weiterhin eine Fadenspannstange (37), die zwischen dem Spannscheibenpaar und der Antriebsquelle angeordnet ist, und das Lager, welches das Ende der Antriebsachse auf einer dem Spannscheibenpaar benachbarten Seite hält, und die Fadenspannstange sind aus einem nichtmagnetischen Material ausgebildet.

Da gemäß dem siebten Aspekt der Erfindung das Lager, welches das Ende der Antriebsachse auf der dem Spannscheibenpaar benachbarten Seite hält und die Fadenspannstange aus einem nichtmagnetischen Material ausgebildet sind, tritt selbst dort, wo sich die Antriebsachse zu den Spannscheiben hin bewegt, der magnetische Fluss nur schwer aus den Spulen oder Permanentmagneten zu den Spannscheiben hin aus. Aus diesem Grund kann das Versagen der Spannscheiben auf Grund des magnetischen Flusses der Spulen oder Permanentmagneten verhindert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Ansicht mit der Darstellung des Zustandes, in dem eine Nähmaschine mit einer Fadenspannvorrichtung versehen ist.

2 ist eine schaubildliche Schnittansicht eines Teiles einer Fadenspannvorrichtung.

3 ist eine auseinandergezogene schaubildliche Ansicht der Fadenspannvorrichtung.

4 ist eine auseinandergezogene schaubildliche Ansicht eines Schwingspulenmotors.

5A ist eine Ansicht mit der Darstellung der Gestalt eines Permanentmagneten.

5B und 5C sind Ansichten mit der Darstellung der Magnetisierungsrichtung des Permanentmagneten.

6 ist eine Ansicht mit der Darstellung der Wicklungsrichtung von Spulen.

7 ist eine Schnittansicht einer Fadenspannvorrichtung.

8A ist eine Vorderansicht der Fadenspannvorrichtung.

8B ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereiches X in 8A und auch eine Schnittansicht eines Schwingspulenmotors.

8C ist eine Vorderansicht des Zustandes der mit einem Federplattenlager vorgesehen wird.

9 ist eine auseinandergezogene schaubildliche Ansicht der Peripherie eines Federplattenlagers.

10 ist eine Ansicht mit der Darstellung eines strukturellen Analysemodells eines Federplattenlagers.

11 ist eine Ansicht mit der Darstellung eines strukturellen Analysemodells eines Gleitlagers.

12 ist eine Ansicht eines Analysemodells zur Berechnung des Federkoeffizienten einer Plattenfeder.

13 ist eine Ansicht eines vereinfachten Modells der in 12 gezeigten Aufbaus.

14A ist eine Seitenansicht eines Solenoids.

14B ist eine Vorderansicht des Solenoids.

14C ist eine Schnittansicht des Solenoids.

15 ist eine charakteristische Graphik der Schubkraft für einen Strom, wenn der Strom, der durch das Solenoid fließt, erhöht oder verringert wird.

16A und 16B sind Graphiken mit der Darstellung der Hysteresis-Charakteristik der Fadenspannung, wenn das Solenoid Anwendung findet. 17 ist eine Graphik mit der Darstellung der Hysteresis-Charakteristik der Fadenspannung, wenn das Solenoid angewandt wird.

18A ist eine Schnittansicht eines Schwingspulenmotors in einem anderen Ausführungsbeispiel.

18B ist eine Vorderansicht des Zustandes, der mit einem Federplattenlager in einem anderen Ausführungsbeispiel vorgesehen wird.

19 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Federplattenlagers.

20 ist eine schematische Ansicht einer herkömmlichen Fadenspannvorrichtung.

21 ist eine schematische Ansicht einer herkömmlichen Fadenspannvorrichtung.

22 ist eine schematischen Ansicht einer herkömmlichen Fadenspannvorrichtung.

23 ist eine schematische Ansicht einer herkömmlichen Fadenspannvorrichtung.

24 ist eine schematische Ansicht einer herkömmlichen Fadenspannvorrichtung.

25 ist eine schematischen Ansicht einer herkömmlichen Fadenspannvorrichtung.

Detaillierte Beschreibung

Es erfolgt nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine detaillierte Erläuterung einer Fadenspannvorrichtung für eine Nähmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

[Aufbau der Fadenspannvorrichtung für eine Nähmaschine]

Wie in 1 dargestellt, ist eine Fadenspannvorrichtung 1 so vorgesehen, dass sie ausgehend von der Vorderseite bis zur Rückseite in der Nähe des Kinns eines Nähmaschinenkopfgestells 2 einer Nähmaschine M verläuft. An der Vorderseite des Nähmaschinenkopfgestells 2 nimmt die Fadenspannvorrichtung 1 einen Faden T zwischen sich auf, der von einer Fadenlieferquelle abgezogen wird, um ihm eine angemessene Spannung zu erteilen, und leitet den Faden zu einem Ausgleicher 21. Der Ausgleicher 21 bewegt sich zusammen mit dem Umlaufen einer (nicht dargestellten) Welle, die mit einem (nicht dargestellten) Nähmaschinenmotor verbunden ist, und bewegt sich entlang einer Nut 2a, die im Nähmaschinenkopfgestell 2 ausgebildet ist, auf und ab, um den Faden T, der durch ein Nähgut geführt wird, festzuziehen.

Wie in 2 gezeigt, schließt die Fadenspannvorrichtung 1 ein: einen Fadenspanner 3, um dem Faden eine Spannung zu erteilen, eine Antriebsstange 4, die als ein Antriebsmechanismus zum Antreiben eines Scheibenpressers 33 dient, so dass sich eine Spannscheibe 31 der anderen Spannscheibe 32 annähert, sowie einen Schwingspulenmotor 5, der als eine Antriebsquelle dient, um der Fadenspannvorrichtung 3 Antriebskraft zu geben. Der Fadenspanner 3 ist vorgesehen, um von dem Nähmaschinenkopfgestell 2 an dessen Vorderseite (die Seite, der sich ein Benutzer beim Nähen gegenüber befindet), abzustehen. Der Schwingspulenmotor 5 wie auch die Welle und andere Teile sind im Inneren des Nähmaschinenkopfgestells 2 vorgesehen.

[Fadenspanner]

Wie in 2 und 3 gezeigt, schließt der Fadenspanner 3 ein Paar von Spannscheiben 31, 32 ein, um einen Faden zwischen sich aufzunehmen.

Die Spannscheiben 31, 32, die in Scheibengestalt ausgebildet sind, sind Seite an Seite in der Bewegungsrichtung der einen Spannscheibe 31 an der Vorderseite des Nähmaschinenkopfgestells 2 angeordnet. An der Seite gegenüber der Seite der Spannscheibe 31, welche ihrerseits der Spannscheibe 32 gegenüberliegt, ist ein Scheibenpresser 33 angeordnet, der so auf die Spannscheibe 31 drückt, dass sie sich zur Spannscheibe 32 hin bewegt.

Der Scheibenpresser 33 wie auch die Antriebsstange 4 funktioniert als der Antriebsmechanismus und ist beweglich, um so die eine Spannscheibe 31 zur anderen Spannscheibe 32 hin oder von dieser weg zu bewegen. Der Scheibenpresser 33 ist beispielsweise eine Platte mit drei Vorsprüngen 33a und durch einen Scheibenpresserhalter 34 gehalten, der verhindert, dass sich der Scheibenpresser 33 rund um die Achse dreht. Der Scheibenpresser 33 ist auch durch eine Positionierhülse 35 durch eine Schraube 35a positioniert. Der Scheibenpresserhalter 34 ist an der Antriebsstange 4 durch eine Schraube 34a gehalten.

Der Scheibenpresser 33 und der Scheibenpresserhalter 34 sind mit einer Schutzabdeckung 36 abgedeckt, die am Scheibenpresserhalter 34 durch eine Schraube 36d befestigt ist.

Eine Fadenspannstange 37, gefertigt aus nichtmagnetischem Material, beispielsweise rostfreiem Stahl, ist an dem einen Ende der Antriebsstange 4 durch einen Fadenspannstangenständer 38 und eine Schraube 38a befestigt. Der Grund, warum die Fadenspannstange 37 aus dem nichtmagnetischen Material gefertigt ist, liegt darin, dass es die Tendenz hat, das Versagen der Spannscheiben 31, 32 auf Grund des magnetischen Flusses zu verhindern, der aus dem Schwingspulenmotor 5 austritt, da sie zwischen den Spannscheiben 31, 32 angeordnet ist, die hauptsächlich aus einem ferromagnetischen Material, beispielsweise Eisen gefertigt ist, und dem Schwingspulenmotor 5 angeordnet ist. Die Fadenspannstange 37 und der Fadenspannstangenständer 38 sind mit einer Fadenaufnehmerfeder 39 versehen. Die Fadenaufnehmerfeder 39 dient insgesamt als einer Drehfeder. Ein Lager 40 ist durch eine Schraube 38a am Fadenspannstangenständer 38 befestigt. Das Lager 40 ist aus einem nichtmagnetischen Material, beispielsweise rostfreiem Stahl hergestellt und dient dazu, das eine Ende der Antriebsachse 51 auf der Seite des Fadenspanners 3 zu halten. Eine durchgehende Öffnung 40a, durch welche hindurch die Antriebsachse 51 beweglich verläuft, ist in der Mitte des Lagers 40 ausgebildet. Der Grund, warum das Lager 40 aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist, liegt darin, dass es die Tendenz hat, ein Versagen der Spannscheiben 31, 32 auf Grund des magnetischen Flusses, der aus dem Schwingspulenmotor 5 austritt, zu verhindern, da es zwischen den Spannscheiben 31, 32, die hauptsächlich aus einem ferromagnetischen Material, beispielsweise Eisen gefertigt sind, und dem Schwingspulenmotor 5 angeordnet ist.

[Antriebsstange]

Die Antriebsstange 4 ist aus dem nichtmagnetischen Material, beispielsweise rostfreiem Stahl gefertigt. Die Antriebsstange 4 dient dazu, den Fadenspanner 3 und den Schwingspulenmotor 5 miteinander zu verbinden, so dass der Antrieb des Schwingspulenmotors 5 zum Fadenspanner 3 hingeführt wird, wodurch die Fadenspannscheibe 31 angetrieben wird.

[Schwingspulenmotor]

Wie in 2 und 4 dargestellt, ist der Schwingspulenmotor 5 mit der Antriebsachse 51 versehen, die aus einem ferromagnetischen Material, beispielsweise Eisen gefertigt ist, durch welches die Antriebsstange 4 hindurch verläuft. Rund um den Schaft der Antriebsachse 51 herum sind Permanentmagnete 52, 53, 54, 55 Seite an Seite fixiert, und zwar ausgehend von der Seite des Fadenspanners 3 in der Axialrichtung der Antriebsachse 51, beispielsweise unter Verwendung von Klebstoff. Die Permanentmagnete 52, 53, 54, 55 sind aus einem Seltene-Erde-Material hergestellt, beispielsweise Neodymium-Magnet oder Samarium/Kobalt-Magnet und, wie in 5A gezeigt, in einer zylindrischen Gestalt ausgebildet.

Wie in 5B gezeigt, sind die Permanentmagnete 53, 55 von dem Innenumfang zum Außenumfang hin in Radialrichtung polarisiert.

Wie in 5C gezeigt, sind die Permanentmagnete 52, 54 vom Außenumfang zum Innnenumfang hin der Radialrichtung polarisiert.

Auf diese Weise ist das Triebwerk 6 des Schwingspulenmotors 5 mit der Antriebsachse 51 und den daran befestigten Magneten 52, 53, 54, 55 versehen.

Rund um die Achsen der Permanentmagnete 52, 53, 54, 55 herum ist eine zylindrische Wicklungsspule 55, aus Isolationsgründen aus einem Kunststoffmaterial gefertigt, angeordnet, und zwar durch einen kleinen Zwischenraum von dem Außenumfang der Permanentmagneten 52, 53, 54, 55 getrennt. Wicklungen 57, 58, 59, 60 sind um die Wicklungsspule 56 herumgewickelt. Diese Wicklungen dienen dazu, einen Steuerstrom für die Antriebs/Vortriebskraft des Schwingspulenmotors 5 von der Seite des Fadenspanners 3 aus rund um die Achse herum zu leiten. Durch die Wicklungsspule 56 sind nämlich die Wicklungen 57, 58, 59, 60 durch einen vorbestimmten Abstand von den Permanentmagneten 52, 53, 54, 55 entfernt angeordnet.

Wie in 6 gezeigt, sind die Wicklungen 57, 58, 59, 60 aus einem einzigen Draht ausgebildet. Die Wicklung 57 ist an der Stelle aufgewickelt, die dem Außenumfang des Permanentmagneten 52 entspricht; die Wicklung 58 ist an der Stelle aufgewickelt, die dem Außenumfang des Permanentmagneten 52 entspricht; die Wicklung 59 ist an der Stelle aufgewickelt, die dem Außenumfang des Permanentmagneten 54 entspricht; und die Wicklung 60 ist an der Stelle aufgewickelt, die dem Außenumfang des Permanentmagneten 55 entspricht. Somit sind im Schwingspulenmotor 5, wie in 4 gezeigt, magnetische Flüsse Öa, Öb, Öc ausgebildet, um in der Bewegungsrichtung der Antriebsachse 51 eine Mehrzahl magnetischer Kreise auszubilden.

Weiterhin sind die benachbarten Wicklungen, konkret gesagt die Wicklung 57 und die Wicklung 58; die Wicklung 58 und die Wicklungen 57, 59; die Wicklung 59 und die Wicklungen 58, 60; und die Wicklung 60 und die Wicklung 59 in Wicklungsrichtungen aufgewickelt, die zueinander entgegengesetzt sind. Somit sind die magnetischen Flüsse in den Pfeilrichtungen in 6, die in den benachbarten Wicklungen erzeugt werden, aufgehoben, so dass Änderungen im magnetischen Fluss auf Grund der Induktanz der Wicklungswindungen im Wesentlichen eliminiert sind. Die Spannung, die von den Änderungen im magnetischen Fluss auf Grund der Induktanz erzeugt wird, ist reduziert, so dass das Ansprechen auf Strom verbessert ist.

Die Wicklungsspule 56, um die herum die Wicklungen 57, 58, 59, 60 gewickelt sind, befindet sich innerhalb eines Spulenjoches 61, das aus dem ferromagnetischen Material, beispielsweise Eisen gefertigt ist.

Auf diese Weise schließt der Stator 7 des Schwingspulenmotors 5 ein:

Die Wicklungsspule 56, die Wicklungen 57, 58, 59, 60, die um die Wicklungsspule 56 herumgewickelt sind, und das Wicklungsjoch 61.

Nun erfolgt eine Prüfung des Einflusses des Schwingspulenmotors 5 auf den Fadenspanner 3.

Wie in 7 dargestellt, wird durch Integration des Fadenspanners 3, des Scheibenpressers 33, der Antriebsstange 4 und des Schwingspulenmotors 5 die Antriebsstange 4 verkürzt, und der Abstand zwischen dem Fadenspanner 3 und dem Schwingspulenmotor 5 wird ebenfalls verkürzt. Wenn der Abstand zwischen dem Fadenspanner 3 und dem Schwingspulenmotor 5 kurz ist, kann der magnetische Fluss, der im Schwingspulenmotor 5 erzeugt wird, in den Fadenspanner 3 austreten, so dass die Spannscheibe 31 versagt. Da jedoch die Fadenspannstange 37 und das Lager 40, die zwischen dem Fadenspanner 3 und dem Schwingspulenmotor 5 angeordnet sind, aus dem nichtmagnetischen Material gefertigt sind, fließt der magnetische Fluss, der im Schwingspulenmotor 5 erzeugt wird, nur schwer zum Fadenspanner 3.

[Federplattenlager]

Wie in 2, 8A, 8B und 9 dargestellt, wird die Antriebsstange 4 durch das Lager 40 an dem einen Ende auf der Seite des Fadenspanners 3 gehalten und wird gehalten durch das Federplatten- oder Plattenfederlager 8 an dem anderen Ende auf der Seite des Schwingspulenmotors 5.

Das Federplattenlager 8 hält die Antriebsachse 51 an dem Ende auf der Seite des Schwingspulenmotors 5, die gegenüber dem Fadenspanner entfernt gelegen ist. Das Ende der Antriebsachse 51 ist durch ein im Wesentlichen kreisförmiges Hilfslager 90 geführt, das aus dem nichtmagnetischen Material, beispielsweise rostfreiem Stahl gefertigt ist und eine Durchgangsöffnung hat, durch welche die Antriebsachse 51 in der Mitte hindurchtritt. Das Hilfslager 19 ist in die Wicklungsspule 56 eingepasst und durch sie gehalten. Das Hilfslager 19 funktioniert als ein Lager, welches das Federplattenlager 8 unterstützt.

Wie in 8B und 9 gezeigt, verläuft die Antriebsachse 51 durch eine Unterlegscheibe 91 und auch einen Zwischenscheibenring 92, der, von vorne gesehen, in einer C-Gestalt ausgebildet ist. Weiterhin verläuft die Antriebsachse 51 durch eine Öffnung, die in der Mitte des Federplattenlagers 8 ausgebildet ist und ferner durch eine Abdeckung 93, welche das Federplattenlager 8 zusammen mit dem Zwischenscheibenring 92 zwischen sich aufnimmt. Eine Unterlegscheibe 94 ist über die Antriebsachse 51 von einer gegenüberliegenden Seite des Federplattenlagers 8 her aufgepasst und durch eine Mutter 95 befestigt. Der Bereich der Antriebsachse 51, der mit der Mutter 95 in Eingriff ist, ist mit einem Gewinde versehen.

Wie in 8C und 9 gezeigt, ist das Federplattenlager 8 aus dem nicht-magnetischen Material, beispielsweise rostfreiem Stahl gefertigt, und in einer kreisförmigen Gestalt ausgebildet. Das Federplattenlager 8 schließt ein: einen äußeren Randteil 81, der an der Wicklungsspule 56 befestigt ist; einen Fixierteil 82, der an der Antriebsachse 51 befestigt ist; und eine Mehrzahl von Verbindungsteilen 83, welche den Fixierteil 82 und den äußeren Randteil 81 miteinander verbinden und so geformt sind, dass ihr Verbindungsteil mit dem Fixierteil 82 und ihr Verbindungsteil mit dem äußeren Randteil 81 einander gegenüberliegen, um so den Fixierteil 82 zwischen sich aufzunehmen. Diese Verbindungsteile 83 sind in der gleichen Richtung ausgebildet, so dass sie miteinander nicht in Kontakt kommen, nämlich in einer so genannten Wirbelgestalt.

[Wirkung des Federplattenlagers durch den Schwingspulenmotor]

Wenn die Wicklungen 57, 58, 59, 60 des Schwingspulenmotors 5 mit Energie gespeist werden, fließt ein Strom durch jede der Wicklungsteile des Schwingspulenmotors 5, die in Serie verbunden sind. Entsprechend Fleming's Linke-Hand-Regel, erzeugt das Magnetfeld der Permanentmagneten 52, 53, 54, 55 der Antriebsachse 51 und der Strom der Wicklungen 57, 58, 59, 60 eine Schubkraft entlang der Axialrichtung der Antriebsachse 51. Somit bewegt sich der Fixierteil 82 des Federplattenlagers 8, das an der Antriebsachse 51 befestigt ist, zusammen mit der Bewegung der Antriebsachse 51 in derselben Richtung. Wie in 8B und 8C dargestellt, bewegt sich, da der äußere Randteil 81 des Federplattenlagers 8 zwischen dem Zwischenscheibenring 92 und der Abdeckung 83 gehalten und durch das Wicklungsjoch 61 durch Verstemmen gehalten ist, lediglich der Fixierteil 82 des Federplattenlagers B. Während der Bewegung verbiegen sich die Verbindungsteile 83 (wirbelförmiger Teil) des Federplattenlagers 8, so dass lediglich der Fixierteil 52 in der Mitte des Federplattenlagers 8 verschoben werden kann.

[Hysteresis-Einfluss der Reibungskraft und Schubkraft durch das Lager und die Antriebsachse in einem linearen Betätiger]

14A bis 14C sind Ansichten mit der Darstellung des Aussehens und des Aufbaus eines Solenoids, das allgemein als ein linearer Betätiger, beispielsweise als ein Schwingspulenmotor dient. Ein Betätiger 200 schließt ein: ein zylindrisches Gehäuse 201, eine Wicklung 206, eine Basis 203, einen Kolben 205, ein Luftspaltdistanzstück 207 und einen E-Ring 208. Das Gehäuse 208 dient als ein Wicklungsjoch und ist aus dem ferromagnetischen Material, beispielsweise Eisen gefertigt. Die Wicklung 206 ist in einer Richtung gewickelt. Die Basis 203 hat eine konische Nut, die an der Mitte ausgebildet ist, um den Hub zu verlängern. Der Kolben 205 besitzt an seinem einen Ende eine konische Zuspitzung, die so ausgebildet ist, dass sie an die kegelförmige Nut der Basis 203 angepasst ist, und das andere Ende besitzt eine Nut zur Verbindung mit einer Scheibe, welche durch die Schubkraft des Solenoids 200 bewegt werden soll, und eine Öffnung zur Befestigung eines Stiftes. Der Kolben 205 ist aus dem ferromagnetischen Material gefertigt. Das Luftspaltdistanzstück 207 ist befestigt, um einen Stoßschall während des Betriebs zu vermindern und den Einfluss des Restmagnetismus während der Wiederherstellung (Restaurierung) zu reduzieren. Der E-Ring 208 ist zur Verhinderung eines Kontaktes mit dem Kolben 205 befestigt. Die Wicklung 206 ist rund um die Wicklungsspule 204 herumgewickelt.

15 ist eine charakteristische Graphik der Schubkraft relativ zu einem Strom, wenn der Strom, der durch das Solenoid 200 fließt, vergrößert oder verringert wird. Wenn der durch das Solenoid 200 fließende Strom erhöht wird, wächst die Schubkraft entlang der Linie während des Anstiegs in der Graphik von 15 an. Wenn der durch das Solenoid fließende Strom verringert wird, nimmt die Schubkraft entlang der Linie während des Abfallens in der Graphik von 15 ab. In diesem Falle ist zwischen dem Verlauf während des Anstiegs und des Abfalls ein Unterschied, selbst wenn der Strom derselbe ist. Insbesondere ist die Schubkraft größer während des Abfallens als während des Anstiegs. Zusätzlich wächst der Unterschied im Strom zwischen dem Verlauf während des Anstiegs und während des Abfallens, wenn sich der fließende Strom erhöht.

Nun wirkt die Reibungskraft in einer Richtung, welche der Bewegungsrichtung des Kolbens 205 entgegengerichtet ist. Wenn sich deshalb die Bewegungsrichtung ändert, ändert sich auch die Richtung, in welcher die Reibungskraft wirkt.

In einem Instrument zum Messen der Schubkraft, ist hauptsächlich eine Methode des Messens der Verschiebung einer Feder anerkannt. Wenn deshalb die gemessene Schubkraft anwächst, kontrahiert sich die Feder. Wenn die gemessene Schubkraft abnimmt, expandiert die Feder. Deshalb bewegt sich gemäß dem Anwachsen oder Abnehmen in der Schubkraft der bewegliche Teil der zu messenden Scheibe, obwohl deren Verschiebung gering ist.

Während der durch das Solenoid 200 fließende Strom anwächst, bewegt sich die Scheibe in der Anstiegsrichtung, so dass die Reibungskraft entgegen der Anstiegsrichtung wirkt. Die Schubkraft, die als die Schubkraft des Solenoids 200 gemessen wird, wird ausgedrückt als gemessene Solenoidschubkraft = Solenoidschubkraft – Reibungskraft.

Somit wird die gemessene Schubkraft des Solenoids 200 im Vergleich mit dem Falle ohne Reibung klein.

Die obige Gleichung bedeutet auch, dass dann, wenn die Solenoidschubkraft die Reibungskraft nicht übersteigt, sie nicht als wirkliche Schubkraft in Erscheinung tritt. Selbst wenn daher der Antriebsstrom während des Betriebs fließt, wird ein Zeitunterschied für die wirkliche Schubkraft angenommen, die als eine Fadenspannung erscheint. Dementsprechend ist es wesentlich, die Reibungskraft, die während eines hohen Geschwindigkeitsvorgangs einwirkt, herabzusetzen, wodurch der Zeitunterschied reduziert wird, der erforderlich ist, um die tatsächliche Schubkraft zu erzeugen.

Während als Nächstes der im Solenoid fließende Strom abnimmt, wird die Bewegungsrichtung der Zielscheibe auf Grund der Reduzierung in der Schubkraft umgekehrt. Somit wird auch die Richtung der Reibungskraft umgekehrt. Deshalb wird die Schubkraft, die als die Schubkraft des Solenoids gemessen wird, ausgedrückt als gemessene Solenoidschubkraft = Solenoidschubkraft + Reibungskraft.

Dementsprechend wird die gemessene Schubkraft des Solenoids 200 groß wie der Fall mit keiner Reibung.

Wenn aus dem oben beschriebenen Grund Reibung vorliegt, ist die Richtung, in welcher die Reibungskraft wirkt, verschieden zwischen dem Fall, in dem der fließende Strom anwächst und dem Fall, in dem der fließende Strom abnimmt, so dass ein Unterschied in der gemessenen Schubkraft hervorgerufen wird. Dies erscheint als die Hysteresis-Charakteristik der Schubkraft. Im Solenoid 200 wächst auch eine magnetische Saugkraft an, wenn der fließende Strom anwächst. Als Ergebnis folgt: Da die Reibungskraft mit dem Gleitlager des Kolbens 205 anwächst, wächst auch die Hysteresis-Größe der Schubkraft.

16A und 16B sind Graphiken, welche die Hysteresis-Charakteristik der Fadenspannung zeigen, wenn das Solenoid 200 verwendet wird.

Wie im Zusammenhang mit 15 beschrieben, ergibt selbst bei dem gleichen fließenden Strom die Schubkraft des Solenoids 200 einen Unterschied zwischen dem Fall, wenn der Strom erhöht wird und dem Fall, wenn der Strom abnimmt, die Schubkraft hat nämlich die so genannte Hysteresis-Charakteristik. Deshalb ergibt in der Fadenspannvorrichtung unter Benutzung des Solenoids 200 mit der Hysteresis-Charakteristik die Fadenspannung in gleicher Weise die Hysteresis-Charakteristik. 16A illustriert eine solche Situation. 16A illustriert die Tatsache, dass es einen Unterschied in der Fadenspannung gibt zwischen dem Fall, in dem sich der fließende Strom erhöht, und dem Fall, in dem sich der fließende Strom erniedrigt, selbst bei dem gleichen fließenden Strom.

17 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Gegenmaßnahme für die Hysteresis der Fadenspannung in der Fadenspannvorrichtung unter Benutzung des Solenoids 200 mit der Hysteresis-Charakteristik. Da es einen Unterschied gibt in der Fadenspannung zwischen dem Fall, in dem der fließende Strom anwächst, und dem Fall, in dem der fließende Strom abnimmt, und zwar selbst bei dem gleichen fließenden Strom, wird in dieser Gegenmaßnahme, um die Fadenspannung zu reduzieren, der fließende Strom einmal auf einen Stromwert R1 abgesenkt, der kleiner als ein Stromwert Q1 ist, der die Sollspannung Y2 ergibt, und anschließend auf den Stromwert Q1 abgesenkt, so dass sich die Fadenspannung der Sollspannung Y2 nähert. Dies verwendet die Charakteristik, dass in der gleichen Anwachsrichtung eine gute Reproduzierbarkeit der Fadenspannung mit dem gleichen fließenden Strom erhalten wird. [Reibungskraft mit der Antriebsachse, wenn das Federplattenlager verwendet wird]

10 ist eine Ansicht mit der Darstellung eines strukturellen Analysemodells des Federplatten- oder Plattenfederlagers. In diesem Modell sind die Lager, welche beide Enden der Antriebsachse 51 der Fadenspannvorrichtung 1 abstützen, ein Gleitlager 40 an einem Ende und ein Federplattenlager 8 am anderen Ende. Der Schwerpunkt in 10 bezieht sich hauptsächlich auf den Schwerpunkt des Triebwerks 6 des Schwingspulenmotors 5.

11 ist eine Ansicht mit der Darstellung eines strukturellen Analysemodells des Gleitlagers, in welchem die Lager, die beide Enden der Antriebsachse 51 der Fadenspannvorrichtung 1 abstützen, Gleitlager 40 sind. Der Schwerpunkt in 11 bezieht sich hauptsächlich auf den Schwerpunkt des Triebwerks 6 des Schwingspulenmotors 5.

12 ist eine Ansicht eines Analysemodells zur Berechnung des Federkoeffizienten einer Plattenfeder (Blattfeder). Es wird angenommen, dass die Dicke der Plattenfeder H ist, ihre Breite ist B, ihre Haltelänge ist L und die auf sie aufgebrachte Last ist P.

13 ist eine Ansicht eines vereinfachten Modells des in 12 gezeigten Aufbaus. Es wird angenommen, dass die auf die Plattenfeder aufgebrachte Last P und das Verbiegungsausmaß in diesem Zeitpunkt ó ist.

11 zeigt das Modell, in welchem die Lager an beiden Enden der Fadenspannvorrichtung Gleitlager sind.

Auf der Basis der in 11 dargestellten Beziehung ergibt sich: Mg = Fc + Fd Fc × La = Fd × Lb

Unter der Annahme, dass die Belastung in Hubrichtung Fh1 ist, ergibt sich Fh1 = &mgr; × Fc + &mgr; × Fd = &mgr; × (Fc + Fd) = &mgr; × Mg

Aus dieser Beziehungsgleichung ist ersichtlich, dass durch Reduzierung der Masse oder des Reibungskoeffizienten &mgr; die Belastung Fh1 in Hubrichtung reduziert werden kann. Es sollte beachtet werden, dass – da es ein Limit in der Reduzierung der Masse M oder des Reibungskoeffizienten &mgr; gibt – es schwierig ist, die Belastung so zu reduzieren, dass ein bestimmtes Limit überschritten wird.

10 zeigt das strukturelle Analysemodell des Federplattenlagers. In diesem Modell ist das eine Ende der Antriebsachse 51 durch das Federplattenlager 8 gehalten und das andere Ende ist durch das Gleitlager 40 gehalten.

Auf der Basis der in 10 dargestellten Beziehung ergibt sich: Mg = Fa + Fb Fa × La = Fb × Lb

Unter der Annahme, dass die Belastung in Hubrichtung Fh2 und die Verschiebung in Hubrichtung S ist, Fh2 = &mgr; × Fa + K × S

Wenn sowohl die Federkonstante K und die Verschiebung S klein sind (&mgr; × Fc » K × S), ergibt sich: Fh2 ≅ &mgr; × Fa

Nunmehr wird zur Vereinfachung angenommen, dass La = Lb = L/2 ist, dann ergibt sich Fa = Fb = Mg/2

(Fc = Fd = Mg/2 im Falle des in 11 dargestellten Modells).

Somit ergibt sich: Fh2 ≅ &mgr; × Fa = &mgr; × Mg/2

Dementsprechend im Vergleich zwischen dem Fall unter Benutzung des Federplattenlagers 8 und dem Fall unter Benutzung lediglich der Gleitlager 40, (unter Benutzung des Federplattenlagers und des Gleitlagers): (unter Benutzung lediglich der Gleitlager) = Fh2 : Fh1 = S : 1

Auf diese Weise ist in dem Fall einer Benutzung des Federplattenlagers und des Gleitlagers die Belastung in der Hubrichtung halb so groß. Im Ergebnis kann die Größe der Hysteresis der Schubkraft auf Grund der Reibung halb so groß gemacht werden. Nebenbei bemerkt: Wenn beide Enden der Antriebsachse 51 lediglich durch die Federplattenlager 8 gehalten werden, kann die Belastung in Hubrichtung zu null gemacht werden. Da jedoch im Allgemeinen das Gleitlager 10 im Hinblick auf die Kosten und den Einbauraum bevorzugt wird, wird das Federplattenlager 8 lediglich an dem einen Ende der Antriebsachse verwendet. Auch in diesem Falle kann die Belastung in der Hubrichtung in befriedigender Weise reduziert werden. Wenn ferner der Schwerpunkt an der Seite des Federplattenlagers 8 angeordnet wird, kann die obige Belastung, ausgehend von der Hälfte, weiterhin reduziert werden.

[Federkonstante auf Grund der Gestalt des Federplattenlagers]

Wie im Zusammenhang mit der Berechnung der Belastung in der Hubrichtung beschrieben, ist es erwünscht, dass die Federkonstante des Federplattenlagers 8 klein ist. Aus diesem Grund ist es wichtig, die Form des Federplattenlagers 8 so zu gestalten, dass die Federkonstante so klein wie möglich ist.

12 und 13 illustrieren ein vereinfachtes Modell des Federplattenlagers 8.

Im Falle der in 12 dargestellten Form werden unter der Annahme, dass der Yung'sche Modul = E ist, dass Querschnittssekundärmoment I und das Verbiegungsausmaß &sgr; durch die folgende Gleichung ausgedrückt: I = B × H3/12 &sgr; = P × L3/(48 × E × I)

Hierin ist B die Breite der Plattenfeder, H ist deren Dicke, L ist deren Haltelänge und P ist ihre Belastung.

Auf der Basis dieser Gleichung kann unter der Annahme, dass P = k × &dgr; ist, die Federkonstante K erhalten werden als k = 4 × E × B × (H/L)3.

Deshalb ist es zu einer Reduzierung der Federkonstanten k wichtig, die Breite B der Plattenfeder (Blattfeder), deren Dicke H zu verringern und deren Länge L zu erhöhen. Weiter ist es unter Beachtung des Einflusses der dritten Potenz der Dicke H und Länge L zur Verringerung von Variationen in der Federkonstante auch wichtig, die Dicke H und die Länge L genau zu bestimmen.

Wenn die Zwischenscheibe, die für eine Dickeneinstellung benutzt wird, als ein Material des Federplattenlagers 8 verwendet wird, kann das Federplattenlager 8 mit der kleinen Federkonstante mit hoher Genauigkeit hergestellt werden.

[Größenverringerung der Fadenspannvorrichtung]

Die Fadenspannvorrichtung 1 verringert zuerst die Größe des Schwingspulenmotors 5 für dessen Größenverringerung.

Wie in 7 dargestellt, benutzt der Schwingspulenmotor 5 die Permanentmagnete 52, 53, 54, 55, die in Radialrichtung polarisiert sind.

Im Bereich, in dem die Fadenspannvorrichtung 1 in die Nähmaschine M eingebaut wird, ist der Querschnittsbereich, der einen Einbau der Fadenspannvorrichtung 1 gestattet, im Hinblick auf eine Störung mit anderen Bauteilen klein. Aus diesem Grund muss der Schwingspulenmotor 5 in einer Formlänge in Axialrichtung der Antriebsachse 51 ausgebildet werden. Wo der Schwingspulenmotor 5 in einer Formlänge in der Axialrichtung der Antriebsachse 5 ausgebildet ist, müssen die Querschnittsbereiche der Permanentmagnete 52, 53, 54, 55 des Schwingspulenmotors 5 und die Wicklungen 57, 58, 59, 60 ebenfalls klein sein. Im Hinblick hierauf ist es vorzuziehen, Permanentmagnete 52, 53, 54, 55 zu verwenden, die in Radialrichtung polarisiert sind, was einen großen Oberflächenbereich des magnetischen Kreises in der Bewegungsrichtung der Antriebsachse 51 ergibt. Dies gilt deswegen, weil die magnetische Feldoberfläche durch Vergrößerung der Länge der Permanentmagneten 52, 53, 54, 55, die in Radialrichtung polarisiert sind, vergrößert werden kann. Da jedoch der magnetische Fluss in einer magnetischen Schleife im magnetischen Kreis in der Größe der magnetischen Sättigung auf Grund des Querschnittsbereichs beschränkt ist, muss die Anzahl der Schleifen des magnetischen Flusses in Bewegungsrichtung der Antriebsachse 51 erhöht werden, um die Schubkraft auf eine gewünschte Spezifizierung derselben zu steigern.

Weiterhin sind im Schwingspulenmotor 5 die Permanentmagnete 52, 53, 54, 55 auf der Seite des Triebwerks 6 angeordnet, und die Wicklungen 57, 58. 59, 60 sind auf der Seite des Stators 7 angeordnet. Beim Einstellen der Fadenspannung bewegen sich deshalb lediglich die Permanentmagnete 52, 53, 54, 55, und die Leitungsdrähte der Wicklungen 57, 58, 59, 60 bewegen sich nicht und es ergibt sich so kein Problem eines Drahtbruchs.

Die Wicklungen 57, 58, 59, 60 des Stators 7 sind unmittelbar innerhalb des Wicklungsjoches 61 angeordnet, und das Wicklungsgehäuse 61, das als das Gehäuse des Schwingspulenmotors 5 dient, ist in das Nähmaschinenkopfgestell 2 eingebaut. Daher muss die in den Wicklungen 57, 58, 59, 60 erzeugte Wärme in geeigneter Weise von dem Wicklungsjoch 61 zum Nähmaschinenkopfgestell 2 abgeleitet werden. Dies gibt eine gute Wärmezerstreuung, die zu einer Verbesserung der Schubkraft des Schwingspulenmotors 5 führt.

Für seine Größenverringerung macht die Fadenspannvorrichtung 1 den Fadenspanner 3, den Scheibenpresser 33, die Antriebsstange 4 und den Schwingspulenmotor 4 einteilig, so dass ihr Verbindungsbereich so klein als möglich gemacht ist.

Wenn der Fadenspanner 3 und der Schwingspulenmotor 5 einteilig ausgebildet werden, um den Abstand zwischen ihnen zu verringern, kann der magnetische Fluss, der aus dem Schwingspulenmotor 5 austritt, auf den Fadenspanner 3 Einfluss nehmen. Um diesen Einfluss des Austritts von magnetischem Fluss zu verhindern, ist es erforderlich, den magnetischen Kreis zu betrachten.

Wie in 7 gezeigt, gibt es an beiden Enden in der Bewegungsrichtung der Antriebsachse 51 des Schwingspulenmotors 5 den Austritt von magnetischem Fluss. Es gibt nämlich eine magnetische Kraftlinie 502 nahe einer magnetischen Kraftlinie 504, die ein Basisteil eines magnetischen Kreises des Schwingspulenmotors 5 ist, und eine magnetische Kraftlinie 501, die nur geringfügig weit von der magnetischen Kraftlinie 504 entfernt ist. In dem Bereich, bis zu welchem die magnetische Kraftlinie reicht, wird eine magnetische Saugkraft erzeugt. Wo die magnetische Saugkraft auf die Spannscheiben 31, 32 einwirkt, ziehen die Spannscheiben 31, 32, die allgemein aus dem ferromagnetischen Material gemacht sind, beispielsweise aus Eisen, einander an, wodurch es schwierig gemacht ist, die Fadenspannung zu steuern. Als die einfachste Gegenmaßnahme gibt es ein Verfahren, alle Bauteile der Fadenspanneinrichtung 3 aus dem nichtmagnetischen Material, beispielsweise rostfreiem Stahl zu fertigen. Im Hinblick auf Festigkeit, Abriebwiderstand und Kosten können jedoch ihre meisten Bauteile nicht aus dem nichtmagnetischen Material gefertigt werden. Deshalb sind die Bauteile nahe dem Schwingspulenmotor 5 hauptsächlich aus dem nichtmagnetischen Material gemacht. In 7 sind von den Bauteilen der Fadenspannvorrichtung 3, die in 3 gezeigt ist, das Gleitlager 40 und die Fadenspannstange 37 aus dem nichtmagnetischen Material gefertigt. Die Antriebsstange 4, die in 2 dargestellt ist, ist ebenfalls aus dem nichtmagnetischen Material hergestellt.

Wenn diese Bauteile aus dem nichtmagnetischen Material gefertigt werden, verlaufen mit Ausnahme des magnetischen Flusses 501, der durch den Fadenspannstangenständer 38 erzeugt wird, selbst wenn die Antriebsachse 51 sich der Seite des Fadenspanners 3 annähert, da keine Komponente des fer romagnetischen Materials innerhalb des Abstandes zwischen den Permanent magneten 52, 53, 54, 55 und dem Wicklungsjoch 61 vorliegt, nahezu die gesamten austretenden magnetischen Flüsse in der Nähe der magnetischen Kraftlinie 502. Dies reduziert den Einfluss der magnetischen Saugkraft an der Seite des Fadenspanners 3.

[Magnetisches Feld, welches durch die Wicklungen erzeugt wird]

Wenn die Wicklungen 57, 58, 59, 60 mit Energie gespeist werden, wie in 6 dargestellt, wird in jeder der Sektionen der Wicklungen 57, 58, 59, 60 der magnetische Fluss erzeugt. Da die Spulenwicklungsrichtung zwischen den benachbarten Wicklungen 57, 58, 59, 60 verschieden ist, ist zwischen ihnen auch die Richtung des erzeugten magnetischen Feldes entgegengesetzt. Da die Wicklungen 57, 58, 59, 60 direkt durch einen einzigen Draht verbunden sind, sind die Ströme zur Energieeinpeisung gleich. Im Allgemeinen sind die jeweiligen Abschnitte mit der gleichen Windungszahl gewickelt, da die magnetischen Felder in den jeweiligen Wicklungsabschnitten ebenfalls gleich sind. Da dementsprechend die Richtungen der magnetischen Felder; welche durch die benachbarten Wicklungen 57, 58, 59, 60 mit der gleichen Größe erzeugt werden, entgegengesetzt sind, werden sie aufgehoben, so dass das Magnetfeld von den gesamten Wicklungen verschwindet.

Unter der Annahme, dass die Zeit mit t, der Wicklungswiderstand mit R, der Wicklungsstrom mit I (t), die an die Wicklung angelegte Spannung mit V (t), das von der Wicklung erzeugte Magnetfeld mit &PHgr; und die Induktanz der Wicklung mit L bezeichnet wird, gilt: v(t) = R x I(t) + d&PHgr;/dt(wo &PHgr; = L × I(t))

Da die magnetischen Felder zwischen den Spulenabschnitten aufgehoben werden, gilt offensichtlich: d/dt ≅ 0.

Wenn dies auf obige Gleichung angewandt wird, gilt: d&PHgr;/dt = L × dI (t)/dt ≅ 0

Da jedoch der Strom I ansteigt, gilt dI/dt ≠ 0 und somit ist L ≅ 0.

Da nämlich offensichtlich die Induktanz L jeder der Wicklungen 57, 58, 59, 60 vermindert ist, wird &tgr; = L/R, was eine elektrische Zeitkonstante ist, vermindert und somit wird das Ansprechen auf den Strom verbessert.

Da ferner die Wicklungen 57, 58, 59, 60 aus einem einzigen magnetischen Draht hergestellt sind, bleibt der Strom in jeder Position gleich. Solange deshalb die Anzahl der Windungen der Wicklungsabschnitte in der gleichen Wicklungsrichtung gleich sind, kann das ganze Wicklungsmagnetfeld aufgehoben werden. Selbst wenn deshalb alle Windungsanzahlen in den Wicklungsabschnitten nicht gleich sind, kann der obige Effekt erhalten werden.

In den beiden Wicklungsabschnitten 58, 59 in der Mitte des Wicklungsbereichs im Schwingspulenmotor 5 wirkt ständig das magnetische Feld der Permanentmagneten 52, 53, 54, 55. Jedoch tragen die beiden Wicklungsabschnitte 57, 60 an beiden Enden zur Schubkraft lediglich bei, wenn sich die Antriebsachse 51 in ihrer einen Richtung bewegt. Wenn deshalb die Anzahl von Windungen der Wicklungen 57, 58, 59, 60 reduziert wird, tritt eine Reduzierung in der Schubkraft nur schwer ein. Somit kann durch Herabsetzen der Windungsanzahl in beiden Wicklungsabschnitten 57, 60 der Gesamtwiderstand der Wicklungen 57, 58, 59, 60 herabgesetzt werden.

Durch Einsatz des Federplattenlagers 8 als wenigstens eines der Lager für die Antriebsachse 51 kann eine Reibung zwischen der Antriebsachse 51 und dem Lager reduziert werden, und die Hysteresis der Antriebskraft auf Grund der Reibungskraft kann vermindert werden, so dass Veränderungen in der Schubkraft in Schubkraftrichtung der Fadenspannvorrichtung 1 beseitigt werden können. Falls weiterhin beide Halterungen für die Antriebsachse 51 von den Federplattenlagern 8 gebildet werden, verschwindet die Hysteresis der Schubkraft auf Grund der Reibungskraft, so dass Veränderungen in der Schubkraft in Schubkraftrichtung der Fadenspannvorrichtung beseitigt werden können.

Selbst wenn die Bearbeitungsgenauigkeit und die Temperatur des Federplattenlagers 18 sich ändern, wird die Hysteresis-Charakteristik der Schubkraft nicht hervorgerufen, so dass die Reproduzierbarkeit der Fadenspannung ohne Veränderung aufrechterhalten wird.

Da der Einfluss der Reibungskraft zwischen der Antriebsachse 51 und dem Federplattenlager 8 sehr gering ist, kann die Spannung bei einem sehr kleinen Wert eingestellt werden.

Da es keinen Einfluss auf die stationäre Reibung gibt, kann die Verzögerung in der Startzeit des Schwingspulenmotors 5 eliminiert werden, so dass das Ansprechen der Fadenspannvorrichtung 1 gesteigert werden kann.

Entsprechend dem beweglichen Bereich wird der Einfluss durch die Reduzierung in der Schubkraft auf Grund der Reaktionskraft des Federplattenlagers 8 hervorgerufen. Jedoch kann durch vorheriges Messen der Federkonstanten und genaues Korrigieren der Reduktion in der Schubkraft durch eine Steigerung im Antriebsstrom die Fadenspannung entsprechend einem Steuerwert des Antriebsstroms des Schwingspulenmotors 5 gesteuert werden.

Die Hysteresis-Charakteristik auf Grund der Reibungskraft kann eliminiert werden ohne Gegenmaßnahme wie Reduzierung in der Masse des Triebwerks 6, so dass der Antriebsvorgang im Schwingspulenmotor 5 nicht beeinflusst wird.

Da das Federplattenlager 8 keine Abriebskomponente hat, kann die Qualität des Schwingspulenmotors 5 während einer langen Zeit aufrecht erhalten werden. Es ist unnötig zu sagen, dass ein Bauteilaustausch nicht erforderlich ist.

Da die benachbarten Wicklungen in entgegengesetzten Richtungen gewickelt sind, können die magnetischen Felder, die durch Energieeinspeisung in die Wicklungen erzeugt werden, aufgehoben werden. Somit ist die Änderung in dem magnetischen Feld immer klein, so dass die scheinbare Induktanz der Wicklungen ebenfalls klein ist. Dementsprechend wird auf Grund der Reduzierung der elektrischen Zeitkonstante das Ansprechen auf den Strom verbessert, und es wird das Ansprechen des Schwingspulenmotors 5 verbessert.

Da der Schwingspulenmotor 5 vom Typ des beweglichen Magneten ist, liegen die Wicklungen 57, 58, 59, 60 auf der Seite des Stators 7. Dies ergibt eine gute Wärmeverteilung, so dass eine Verringerung der Baugröße und eine hohe Schubkraft in der Fadenspannvorrichtung realisiert werden können.

Da das Kabel zur Stromzuführung sich auf der Seite des Stators 7 befindet und am Triebwerk 6 kein Kabel vorgesehen ist, braucht ein Drahtbruch nicht befürchtet zu werden, so dass der Schwingspulenmotor eine exzellente Zuverlässigkeit besitzt.

Durch Integrierung des Schwingspulenmotors 5 und des Fadenspanners 3 derart, dass die Fadenspannvorrichtung auf eine kleine Größe gebracht wird, kann der Flexibilitätsgrad bei der Einbauposition gesteigert werden, wenn die Fadenspannvorrichtung in das Nähmaschinenkopfgestell 2 eingebaut wird.

Dort, wo der Schwingspulenmotor 5 und der Fadenspanner 3 integriert sind, kann die Fadenspannvorrichtung leicht am Nähmaschinengestell 2 befestigt oder von ihm entfernt werden.

Da der Bauteil relativ zum Austritt des magnetischen Flusses aus dem nichtmagnetischen Material gebildet wird, besteht kein Einfluss des Magnetismus, beispielsweise der magnetischen Saugkraft.

Da die Permanentmagneten 52, 53, 54, 55 in der Radialrichtung polarisiert verwendet werden, ist das Austreten von Magnetismus in der Axialrichtung geringer als in dem Fall, in dem die Permanentmagneten in der Axialrichtung der Antriebsachse 51 polarisiert sind. Somit reduziert dies den Einfluss des Magnetismus auf die Bauteile des Fadenspanners 3 und weitere Nähmaschinenbauteile.

Zusätzlich ist der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränkt auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel. Beispielsweise sind die Anzahl der Permanentmagnete und die Anzahl der Windungen der Wicklungen optional und können frei gewählt werden. Insbesondere werden im obigen Ausführungsbeispiel drei Magnetflussschleifen vorgesehen, um die Schubkraft zu verbessern. Jedoch kann innerhalb des zulässigen Bereiches der Dimensionsspezifizierung die Anzahl der magnetischen Flussschleifen erhöht werden. Umgekehrt kann dort, wo die Fadenspannung klein sein kann, die Anzahl der Magnetflüsse reduziert werden.

Weiterhin kann, wie in 18A, 18B und 19 gezeigt, das Federplattenlager 10 aus dem nichtmagnetischen Material, beispielsweise rostfreiem Stahl gefertigt werden und kann einschließen: einen äußeren Randteil 101, der am Stator befestigt ist, einen abgebogenen Teil 102, der zum Ende der Antriebsachse 51 hin gebogen ist, und einen Fixierteil 103, der auf den abgebogenen Teil 102 folgt und an der Antriebsachse 51 befestigt wird. Wenn das Federplattenlager 10 in dieser Konfiguration ausgebildet wird, wird das Zentrum des Fixierteils 103 durch die Schubkraft der Antriebsachse 51 des Schwingspulenmotors 5 verschoben. Da der äußere Randteil 101 des Federplattenlagers 10 zwischen dem Zwischenscheibenring 92 und der Abdeckung 93 gehalten und durch das Wicklungsjoch 61 durch Verstemmung fixiert ist, werden die Mitte 103a des Befestigungsteils 103, der die Mitte des Federplattenlagers 10 bildet, und abgebogene Teil 102 unter einem Moment gekrümmt beweglich und dienen als ein Lager.

Nebenbei bemerkt, wenn, wie in 19 dargestellt, der Fixierteil 103 in Quadratform ausgebildet wird, kann das Federplattenlager 10 gegen Verwindung widerstandsfähig gemacht werden.

Während die Beschreibung in Zusammenhang mit Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erfolgte, ist es dem Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Abwandlungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es ist deshalb beabsichtigt, in den beigefügten Ansprüchen alle solchen Abwandlungen und Modifikationen, die unter den wahren Geist und in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen, abzudecken.


Anspruch[de]
Fadenspannvorrichtung für eine Nähmaschine, umfassend:

ein Spannscheibenpaar (31, 32), das einen Faden (T) zwischen sich hält;

einen Antriebsmechanismus (4), der betriebsfähig ist, um eine Spannscheibe (31) zu der anderen Spannscheibe hin oder von dieser weg zu bewegen;

eine Antriebsquelle (5), die betriebsfähig ist, um den Antriebsmechanismus (4) anzutreiben,

wobei die Antriebsquelle (5) umfasst:

ein Triebwerk (6) einschließlich einer Antriebsachse (51), die sich entlang einer Axialrichtung bewegt, und Permanentmagnete (52, 53, 54, 55), die an der Antriebsachse (51) befestigt sind;

einen Stator (7) umfassend Wicklungen (57, 58, 59, 60), die bezüglich der Permanentmagnete (52, 53, 54, 55) mit einem vorbestimmten Abstand um die Permanentmagnete (52, 53, 54, 55) herumgewickelt sind; und Lager (8, 10, 40), die jeweilige Enden der Antriebsachse (51) halten,

dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (8, 10), welches das Ende der Antriebsachse (51) auf einer von dem Spannscheibenpaar (31, 32) entfernt gelegenen Seite hält, ein Federplattenlager (8, 10) ist, das von einer Plattenfeder gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Federplattenlager (8) umfasst:

einen äußeren Randteil (81), der am Stator (7) befestigt ist;

einen Fixierteil (82), der an der Antriebsachse (51) befestigt ist; und

eine Mehrzahl von Verbindungsteilen (83), von denen jeder den Fixierteil (82) und den äußeren Randteil (81) derart verbindet, dass ein Verbindungsteil (83) mit dem Fixierteil (82) und ein Verbindungsteil (83) mit dem äußeren Randteil (81) einander gegenüberliegen, wobei der Fixierteil (82) dazwischen angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Federplattenlager (10) umfasst:

einen äußeren Randteil (101), der am Stator (7) befestigt ist;

einen abgebogenen Teil (102), der mit dem äußeren Randteil (101) kontinuierlich und vom äußeren Randteil (101) zur Antriebsachse (51) hin gebogen ist; und

einen Fixierteil (103), der mit dem abgebogenen Teil (102) kontinuierlich und an der Antriebsachse (81) befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher die Permanentmagnete (52, 53, 54, 55) entlang der äußeren Oberfläche der Antriebsachse (51) ausgebildet und in der Radialrichtung der Antriebsachse (51) polarisiert sind. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher eine Mehrzahl von magnetischen Kreisen entlang einer Bewegungsrichtung der Antriebsachse (51) ausgebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher die Antriebsquelle (5), das Spannscheibenpaar (31, 32) und der Antriebsmechanismus (4) einteilig ausgebildet sind. Vorrichtung nach Anspruch 6, weiterhin umfassend:

eine Fadenspannstange (37), die zwischen dem Spannscheibenpaar (31, 32) und der Antriebsquelle (5) angeordnet ist, wobei das Lager (40), welches das Ende der Antriebsachse (51) auf einer dem Spannscheibenpaar (31, 32) benachbarten Seite hält, und die Fadenspannstange (37) aus einem nichtmagnetischen Material ausgebildet sind.






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