CN1854372A - 缝纫机的凸轮机构 - Google Patents

Abstract

提供一种缝纫机的凸轮机构，省去向主动节与从动节的接触部位供油，并能够抑制接触部位的烧结等。凸轮机构(3)具备第一凸轮部件(33、34)及第二凸轮部件(31、32)，所述第一凸轮部件(33、34)在以重量％计算含有碳0.6％～1.3％、含有铬16％～18％并实施了淬火处理及回火处理的第一钢材(33a、34a)的表面，形成了氮化铁层(33b、34b)；所述第二凸轮部件(31、32)在第二钢材(31a、32a)的表面形成氮化铬层(31b、32b)，并与第一凸轮部件(33、34)线接触。

Description

缝纫机的凸轮机构

技术领域

本发明涉及驱动针座机构等动作机构的缝纫机的凸轮机构。

背景技术

目前，装饰线迹缝纫机具备针座机构。该针座机构具有从一方与另一方夹入机针的针座部件，这些针座部件在针板的下表面，被配置成沿机针的送布方向前后相对。而且，与成为缝制的驱动源的缝纫机电机的驱动连动并相互向相反方向摆动，从两侧夹入下降到针板的下面的机针来承受机针(例如，参考专利文献1)。

采用凸轮机构作为使针座部件摆动的机构，在缝纫机电机的输出轴支承两个主动节，在各线座设有传递来自主动节的驱动的从动节。而且，通过驱动缝纫机电机，使主动节旋转，从动节追随该主动节的外周的旋转轨迹而动作，所以其结果是从动节摆动。此外，由于需要使两个针座部件互相向相反方向摆动，所以由各针座部件配置主动节与从动节使其相互相关的姿势不同。

此处，由于主动节与从动节的接触部位因摩擦而产生大量的热，所以容易产生烧结或磨损。因此，对该接触部位供油，实现顺畅的驱动传递并防止由于摩擦热而引起的温度上升。

另外，对于有发热或烧结的顾虑的滑动部，目前有如下对策，通过涂敷了陶瓷涂层的钢材与形成了硬质阳极氧化被膜的轻金属来形成滑动与被滑动这两部件(例如，参考专利文献2)。

专利文献1：日本特开平8-117471号公报

专利文献2：日本特开2004-41304号公报

但是，主动节与从动节的接触部位，例如，如偏心凸轮与凸轮把持臂的滑动部那样，在线接触的情况下，虽然在旋转的主动节接触部位总是变化，但从动节侧的接触部位几乎在固定的地方持续接触。在这样的线接触的滑动部位，与由轴和轴承等构成的面接触部位相比，摩擦集中在非常狭小的范围内，用从前的烧结、发热对策就不能补救，从而产生这样的问题：由于摩擦在部件之间产生了间隙，或引起烧结、发热等问题。另一方面，如果作为烧结或发热的对策而进行供油等，则会有如下的问题：因为该部件的旋转而产生的离心力，油飞散开并附着在被缝制物上，从而使被缝制物的品质下降。另外，由于在针座机构的周边有底线通过，所以如果油附着于底线，则会有如下的问题：用附着了油的底线来进行缝制，从而使被缝制物的品质下降。

发明内容

因此，本发明就是为了解决上述课题而作出的发明，其目的在于提供一种不仅可省去向线接触的主动节与从动节的接触部位供油，而且能够抑制接触部位的烧结等的缝纫机的凸轮机构。

为了解决以上的课题，本发明第一方面所述的发明提供一种缝纫机的凸轮机构，其特征在于，具备：第一凸轮部件(轴把持臂33、凸轮把持臂34)，其在对高铬高碳钢实施了淬火处理以及回火处理而构成的第一钢材(母材33a、34a)的表面形成有氮化铁层；第二凸轮部件(偏心轴31、偏心凸轮32)，其在第二钢材(母材31a、32a)的表面形成氮化铬层，并与所述第一凸轮部件线接触。

此处，所谓的高铬是指：以重量％计算，含有铬为16％～18％左右，所谓的高碳是指：以重量％计算，含有碳为0.6％～1.3％左右。

根据第一方面所述的发明，由于第一凸轮部件的表面为氮化铁层，所以对于微振磨损具有高的承受性。另外，由于第二凸轮部件的表面为氮化铬层，所以耐热性好，并具有高的韧性，由此可抑制由微小振动产生的崩刃或裂纹、磨损。由此即使不向第一凸轮部件与第二凸轮部件的接触部位供油，也能够抑制接触部位的烧结或磨损等。

另外，第一凸轮部件的氮化铁层通过含有较多的铬，可以得到高的硬度，并且通过形成较厚的氮化铁层，即使由于与第二凸轮部件的接触而产生磨损，氮化铁层也难以脱落而露出作为母材的钢材，能够延长凸轮机构的耐用年数。

第二方面所述的发明的特征在于，在第一方面所述的凸轮机构中，将所述第一凸轮部件作为从动节，将所述第二凸轮部件作为主动节。

根据第二方面所述的发明，在凸轮机构中，从动节一直与主动节接触，主动节每旋转一圈与从动节接触一次。因此，通过将形成了较厚的氮化铁层的第一凸轮部件作为从动节，将第二凸轮部件作为从动节能够延长凸轮机构的耐用年数。

第三方面所述的发明的特征在于，在第一方面或第二方面所述的凸轮机构中，通过离子扩散法来形成所述氮化铁层。

根据第三方面所述的发明，通过使用离子扩散法，能够使氮离子在广范围内扩散，能够在短时间内形成氮化铁层。

第四方面所述的发明的特征在于，在第一至第三方面的任意一项所述的凸轮机构中，通过离子镀敷法形成所述氮化铬层。

根据第四方面所述的发明，通过利用离子镀敷法形成氮化铬层，能够提高第一凸轮部件中作为母材的钢材与氮化铬层的紧密附着强度。

第五方面所述的发明的特征在于，在第一至第四方面的任意一项所述的凸轮机构中，所述第二钢材是高速钢或模具钢。

根据第五方面所述的发明，通过使用高速钢或模具钢作为第二钢材，能够提高第二凸轮部件的耐久性、耐磨损性。

第六方面所述的发明的特征在于，在第一至第五方面的任意一项所述的凸轮机构中，将润滑脂涂抹于所述第一凸轮部件与所述第二凸轮部件的接触部位。

根据第六方面所述的发明，通过将润滑脂涂抹于第一凸轮部件与第二凸轮部件的接触部位，能够减小第一凸轮部件与第二凸轮部件的接触部位的摩擦系数，并且能够抑制接触部位的温度上升，由此，可以进一步抑制烧结或磨损。而且，由于使用了润滑脂，所以不会如现有技术那样产生油飞散或滴落，不会污染周围的被缝制物或者底线。

第七方面所述的发明的特征在于，在第一至第六方面的任意一项所述的缝纫机的凸轮机构中，所述第二凸轮部件具有两个偏心体，所述偏心体被设置于从缝纫机的驱动源传递驱动力的驱动轴上，并被设置于相对于该驱动轴的轴线偏心的位置上，所述第一凸轮部件具有两个把持臂，所述把持臂与各偏心体相对应地设置，由相对的两点自由旋转地把持各偏心体，并且固定有与机针接触来防止所述机针摇晃的针座部件，随着各偏心体的驱动在相互相反的方向上摆动。

根据第七方面所述的发明，由于通过将具备第一凸轮机构与第二凸轮机构的凸轮机构用于针座机构，所以不必向针座机构供油，从而不会如现有技术那样油飞散而附着于被缝制物，油也不会附着于针座机构的周边的底线，能够抑制被缝制物的品质的下降。

根据第一方面所述的发明，即使不对第一凸轮部件与第二凸轮部件的接触部位供油，也能够抑制接触部位的烧结或磨损等。

另外，即使由于与第二凸轮部件的接触而产生磨损，氮化铁层也难以脱落而露出作为母材的钢材，能够延长凸轮机构的耐用年数。

根据第二方面所述的发明，能够延长凸轮机构的耐用年数。

根据第三方面所述的发明，通过使用离子扩散法，能够使氮离子在广范围内扩散，能够在短时间内形成氮化铁层。

根据第四方面所述的发明，能够提高第一凸轮部件中作为母材的钢材与氮化铬层的紧密附着强度。

根据第五方面所述的发明，能够提高第二凸轮部件的耐久性、耐磨损性。

根据第六方面所述的发明，能够减小第一凸轮部件与第二凸轮部件的接触部位的摩擦系数，并且能够抑制接触部位的温度上升，由此，可以进一步抑制烧结或磨损。而且，由于使用了润滑脂，所以不会如现有技术那样产生油飞散或滴落，不会污染周围的被缝制物或者底线。

根据第七方面所述的发明，由于不必向针座机构供油，从而不会如现有技术那样油飞散而附着于被缝制物，油也不会附着于针座机构的周边的底线，能够抑制被缝制物的品质的下降。

附图说明

图1是表示本发明中的凸轮机构以及具备凸轮机构的针座机构的分解立体图；

图2是表示本发明中的偏心轴以及轴把持臂的图，(a)是表示偏心轴被把持于轴把持臂的状态的图，(b)是表示偏心轴的图，(c)是表示轴把持臂的图；

图3是表示本发明中的偏心凸轮以及凸轮把持臂的图，(a)是表示偏心凸轮被把持于凸轮把持臂的状态的图，(b)是表示偏心凸轮的图，(c)是表示凸轮把持臂的图；

图4是表示实施例的实验结果的图表。

符号说明

1-针座机构

2-下轴(驱动轴)

3-凸轮机构

31-偏心轴(第二凸轮部件、偏心体)

31a-母材(第二钢材)

31b-氮化铬层

32-偏心凸轮(第二凸轮部件、偏心体)

32a-母材(第二钢材)

32b-氮化铬层

33-轴把持臂(第一凸轮部件、把持臂)

33a-母材(第一钢材)

33b-氮化铁层

34-凸轮把持臂(第一凸轮部件、把持臂)

34a-母材(第一钢材)

34b-氮化铁层

4-针座部件

5-针座部件

具体实施方式

以下，参照附图，针对本发明的凸轮机构以及具备凸轮机构的缝纫机的针座机构详细说明最佳实施方式。

(缝纫机的针座机构的结构)

首先，对缝纫机的针座机构的结构进行说明。

如图1所示，缝纫机的针座机构1(以下，称为针座机构1)具备：与机针接触防止机针摇晃的两个针座部件4、5；以及连结于两针座部件4、5，在作为从缝纫机的驱动源传递驱动力的驱动轴的下轴2上设置的两个凸轮机构3。

凸轮机构3具备：在相对于所述下轴2的轴线偏心的位置上设置的第作为二凸轮部件以及偏心体的偏心轴部31、偏心凸轮32；对应于这些偏心轴部31、偏心凸轮32设置的，在相对的两点自由旋转地把持偏心轴部31、偏心凸轮32的作为第一凸轮部件以及把持臂的轴把持臂33、凸轮把持臂34。

如图2所示，偏心轴部31与下轴2一体加工来形成，使偏心轴部31的中心轴线位于相对于下轴2的中心轴线偏心的位置。

所述偏心轴部31中，母材31a由作为第二钢材的高速钢或模具钢形成，在其表面形成氮化铬层31b。

形成母材31a的高速钢或模具钢使用如下材料，以重量％计算，是例如含有：碳0.8％～1.6％，钨0.2％～6.7％，钒0.2％～2.2％，钼0.8％～5.5％，铬3％～13％，但也可以使用以重量％计算含有：碳1.4％～1.6％，钒0.2％～2.2％，钼0.8％～5.5％，铬3％～13％的高速钢或模具钢。另外，母材31a以维氏硬度计算至少为600Hv。

氮化铬层31b通过公知的离子镀敷法来形成，其厚度形成为0.5～10μrn，维氏硬度为1200～1800Hv。

而且，在作用于偏心轴部31的摩擦力比较小的情况下，也可以由渗碳淬火钢来形成偏心轴部31。

如图3所示，偏心凸轮32形成为圆筒状，具备：在下轴2固定的固定部321；以及与该固定部321一体形成的、直径比固定部321小且具有偏心的外周的圆筒状的凸轮部322。固定部321与凸轮部322的中心轴线形成为一致。

所述偏心凸轮32，母材32a由作为第二钢材的高速钢或模具钢形成，在凸轮部322的表面形成氮化铬层32b。

所使用的形成母材32a的高速钢或模具钢，以重量％计算，是例如含有：碳0.8％～1.6％，钨0.2％～6.7％，钒0.2％～2.2％，钼0.8％～5.5％，铬3％～13％，但也可以使用以重量％计算含有：碳1.4％～1.6％，钒0.2％～2.2％，钼0.8％～5.5％，铬3％～13％的高速钢或模具钢。另外，母材32a以维氏硬度计算至少为600Hv。

氮化铬层32b，通过公知的离子镀敷法来形成，其厚度形成为0.5～10μm，维氏硬度为1200～1800Hv。

如图2所示，轴把持臂33前端形成为两叉状，用形成该两叉的两臂部在相对的两点自由旋转地把持偏心轴部31的外周面。即，轴把持臂33把持偏心轴部31，使偏心轴部31与轴把持臂33在两个部位线接触。

轴把持臂33，将母材33a作为第一钢材，由实施了淬火处理以及回火处理的高铬高碳钢来形成，在轴把持臂33之中，在形成于两叉的、把持偏心轴部31的把持面331形成有氮化铁层33b。

而且，此处，高铬是指：以重量％计算，含有铬为16％～18％左右，高碳是指：以重量％计算，含有碳为0.6％～1.3％左右。

氮化铁层33b，通过公知的离子扩散法来形成，其厚度形成为0.05～0.25mm。

而且，母材33a以维氏硬度计算至少为400Hv，氮化铁层33b以维氏硬度计算为900～1200Hv。

如图3所示，凸轮把持臂34前端形成为两叉状，用形成该两叉的两臂部在相对的两点自由旋转地把持偏心轴部31的外周面。即，凸轮把持臂34把持偏心凸轮32，使偏心凸轮32与凸轮把持臂34在两个部位线接触。

凸轮把持臂34，将母材34a作为第一钢材，以重量％计算，含有碳为0.6％～1.3％、含有铬为16％～18％，由实施了淬火处理以及回火处理的钢材来形成，在凸轮把持臂34之中，在形成于两叉的、把持偏心凸轮32的凸轮部322的把持面341形成有氮化铁层34b。

氮化铁层34b，通过公知的离子扩散法来形成，其厚度形成为0.05～0.25mm。

而且，母材34a以维氏硬度计算至少为400Hv，氮化铁层34b以维氏硬度计算为900～1200Hv。

而且，轴把持臂33与凸轮把持臂34被构成为，在使下轴2旋转时，互相向相反方向摆动，为了实现这样的结构，确定了偏心轴部31以及偏心凸轮32的偏心方向、轴把持臂33与凸轮把持臂34的姿势。

另外，如图2(a)所示，在通过轴把持臂33来把持偏心轴部31时，在被轴把持臂33与偏心轴部31包围的区域，设置有含有润滑脂的毡37。毡37在被稍微按压的状态下与轴把持臂33和偏心轴部31接触，随着偏心轴部31的旋转，偏心轴部31相对于毡37滑动，从而将润滑脂涂抹于偏心轴部31的外周面、即氮化铬层31b的表面，润滑脂也涂敷于偏心轴部31与轴把持臂33的接触部位。

另外，如图3(a)所示，在通过凸轮把持臂34来把持偏心凸轮32的凸轮部322时，在被凸轮把持臂34与凸轮部322包围的区域，设置有含有润滑脂的毡38。毡38在被稍微按压的状态下与凸轮把持臂34和凸轮部322接触，随着偏心凸轮32的旋转，凸轮部322相对于毡38滑动，将润滑脂涂敷于凸轮部322的外周面、即氮化铬层32b的表面，也将润滑脂涂敷于偏心凸轮32与凸轮把持臂34的接触部位。

如图1所示，在轴把持臂33的后端，经由保护筒41，通过螺钉42将用于在轴把持臂33上固定针座部件4的针座轴40固定于轴把持臂33。针座轴40被一体形成于针座臂43，通过螺钉44将针座部件4安装于该针座臂43。

在凸轮把持臂34的后端，经由保护筒51，通过螺钉52将用于在凸轮把持臂34上固定针座部件5的针座轴50固定于凸轮把持臂34。在贯通保护筒51的针座轴50的前端，通过螺钉54安装有防止针座轴50从凸轮把持臂34脱落的防脱件53。针座轴50一体形成于针座臂55，通过螺钉56将针座部件5安装于该针座臂55。

另外，配置这些机构使得针座部件4与针座部件5在大致沿着把持面331的方向上相对。

(针座机构的动作)

接着，对针座机构的动作进行说明。

如果旋转驱动下轴2，则在下轴2上设置的偏心轴部31以及偏心凸轮32旋转。由于偏心轴部31相对于下轴2的旋转轴线偏心并旋转，所以与偏心轴部31线接触的轴把持臂33也追随偏心轴部31的偏心而摆动。在与轴把持臂33的把持面331大致正交的方向上摆动。通过轴把持臂33摆动，在轴把持臂33上固定的针座部件4在大致沿着把持面331的方向上摆动。

另外，由于偏心凸轮32相对于下轴2的旋转轴线偏心并旋转，所以与偏心凸轮32线接触的凸轮把持臂34也追随偏心凸轮32的偏心而摆动。在与凸轮把持臂34的把持面341大致正交的方向上摆动。通过凸轮把持臂34摆动，在凸轮把持臂34上固定的针座部件5在大致沿着把持面341的方向上摆动。

即，偏心轴部31以及偏心凸轮32成为主动节，轴把持臂33以及凸轮把持臂34成为从动节。

此处，由于针座部件4与针座部件5，互相被配置成在大致沿着把持面331的方向上相对，并且被构成为向相互相反的方向摆动，所以通过旋转驱动下轴2，能够用针座部件4与针座部件5来夹着下降来的机针或者放开机针。

(实施例)

图4表示了在具有上述结构的凸轮把持臂34把持材质互不相同的四种偏心凸轮，在相同的实验条件下，测定使偏心凸轮旋转时的偏心凸轮的磨损量的结果。图4的图表的横轴表示材质不同的偏心凸轮的种类，纵轴表示对应于各偏心凸轮的磨损量。各偏心凸轮的实验结果如下所述。

(1)在使用了对高碳铬轴承钢(SUJ2)实施了渗碳淬火处理以及回火处理的偏心凸轮的情况下，偏心凸轮的磨损量为0.235mm。

(2)在使用了对模具钢(SKD)实施淬火处理，在表面形成了氮化铬(CrN)层的偏心凸轮的情况下，偏心凸轮的磨损量为0.015mm。

(3)在使用了对高碳铬轴承钢(SUJ2)实施淬火处理，在表面形成了氮化钛(TiN)层的偏心凸轮的情况下，偏心凸轮的磨损量为0.175mm。

(4)在使用了对高碳铬轴承钢(SUJ2)实施淬火处理，在表面形成了氮化钨(WC/C)层的偏心凸轮的情况下，偏心凸轮的磨损量为0.270mm。

根据以上的实验结果可知，(2)对模具钢(SKD)实施淬火处理，在表面形成了氮化铬(CrN)层的偏心凸轮耐磨损性最好。

如上所述，根据实施方式中的凸轮机构3以及具备凸轮机构3的缝纫机的针座装置1，由于轴把持臂33以及凸轮把持臂34的表面为氮化铁层33b、34b，所以对于微振磨损具有高的承受性。另外，由于偏心轴部31以及偏心凸轮32的表面为氮化铬层31b、32b，所以耐热性好，并具有高的韧性，由此可抑制由微小振动产生的崩刃或裂纹、磨损。由此即使不向偏心轴部31与轴把持臂33的接触部位以及偏心凸轮32与凸轮把持臂34的接触部位供油，也能够抑制接触部位的烧结或磨损等。

另外，由于氮化铁层33b、34b，以重量％计算，含有铬为16％～18％，所以能够得到高硬度，另外，通过形成0.1mm左右比较厚的氮化铁层33b、34b，即使由于偏心轴部31以及偏心凸轮32的接触而产生磨损，氮化铁层33b、34b也难以脱落而露出母材33a、34a，能够延长凸轮机构3的使用年数。

另外，在凸轮机构3中，从动节即轴把持臂33以及凸轮把持臂34总是与主动节即偏心轴部31以及偏心凸轮32接触，偏心轴部31以及偏心凸轮32每旋转一圈与轴把持臂33以及凸轮把持臂34接触一次。因此，通过在轴把持臂33以及凸轮把持臂34上形成比较厚的氮化铁层33b、34b，能够延长凸轮机构3的使用年数。

另外，通过在将氮化铁层33b形成于轴把持臂33、将氮化铁层34b形成于凸轮把持臂34上时使用离子扩散法，能够使氮离子在广范围内扩散，可以在短时间内形成氮化铁层33b、34b。

另外，通过利用离子镀敷法，在偏心轴部31上形成氮化铬层31b、在偏心凸轮32上形成氮化铬层32b，能够提高母材31a与氮化铬层31b的紧密附着强度，并提高母材32a与氮化铬层32b的紧密附着强度。

另外，通过使用高速钢或模具钢来作为偏心轴部31以及偏心凸轮32的母材31a、32a，能够提高偏心轴部31以及偏心凸轮32的耐久性、耐磨损性。

另外，通过经由毡37将润滑脂涂敷于偏心轴部31与轴把持臂33的接触部位，经由毡38将润滑脂涂敷于偏心凸轮32与凸轮把持臂34的接触部位，能够减小偏心轴部31与轴把持臂33的接触部位、偏心凸轮32与凸轮把持臂34的接触部位的摩擦系数，并且能够抑制接触部位的温度上升，因此能够进一步抑制烧结或磨损。而且，由于使用了润滑脂，所以不会如现有技术那样产生油飞散或滴落，油不会附着于针座机构1的周边的底线，能够抑制被缝制物的品质的下降。

Claims (7)

1.一种缝纫机的凸轮机构，其特征在于，

具备：

第一凸轮部件，其在对高铬高碳钢实施了淬火处理以及回火处理的第一钢材的表面形成有氮化铁层；

第二凸轮部件，其在第二钢材的表面形成氮化铬层，并与所述第一凸轮部件线接触。

2.根据权利要求1所述的缝纫机的凸轮机构，其特征在于，

将所述第一凸轮部件作为从动节，将所述第二凸轮部件作为主动节。

3.根据权利要求1或2所述的缝纫机的凸轮机构，其特征在于，

通过离子扩散法来形成所述氮化铁层。

4.根据权利要求1或2所述的缝纫机的凸轮机构，其特征在于，

通过离子镀敷法形成所述氮化铬层。

5.根据权利要求1或2所述的缝纫机的凸轮机构，其特征在于，

所述第二钢材是高速钢或模具钢。

6.根据权利要求1或2所述的缝纫机的凸轮机构，其特征在于，

将润滑脂涂敷于所述第一凸轮部件与所述第二凸轮部件的接触部位。

7.根据权利要求1或2所述的缝纫机的凸轮机构，其特征在于，

所述第二凸轮部件具有两个偏心体，所述偏心体被设置于从缝纫机的驱动源传递驱动力的驱动轴，并被设置于相对于该驱动轴的轴线偏心的位置上，

所述第一凸轮部件具有两个把持臂，所述把持臂与各偏心体相对应地设置，在相对的两点自由旋转地把持各偏心体，并且固定有与机针接触来防止所述机针摇晃的针座，随着各偏心体的驱动在相互相反的方向上摆动。

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