JP2003033591A - ミシンの摺動部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ミシンの摺動部品において、部品の摺動面に
高い耐摩耗性および良好な潤滑性を与え、部品の摺動部
に潤滑油を給油しなくても、摺動面の摩耗、焼き付き等
を防止することができ、高速ミシンの無給油化を実現可
能とする。 【解決手段】 摺動部品の摺動面に高い耐摩耗性と潤滑
性を与えるために、摺動部品の針駆動リンクピン６０と
針駆動リンク６１とにおいて、一方の部品の送り針駆動
リンクピン６０の表面に、ＣｒＮのセラミック層とその
上のＷＣ／Ｃ層の複合被膜を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工業用ミシン等の
高速で運転するミシンの摺動部品に関し、特に部品の摺
動部への潤滑油の供給のない無給油ミシンの摺動部品に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にミシンにおいては、一方の部品を
他方の部品に嵌合、連結した摺動部が、駆動伝達機構、
天秤機構、針棒機構、押さえ機構などに代表される機構
の随所に設けられている。ミシンの運転にともない部品
の一方が回転や揺動、スライド移動などの動作をする
と、両部品が接触した摺動部で摺動し、また振動により
高面圧で衝突、叩きを繰り返す。

【０００３】このような摺動部品では、摺動面が摺動で
摩耗したり、叩き（フレッチング）で摺動面が潰れた
り、回転等の動作にガタが発生し、また摩擦抵抗による
発熱で摺動面が焼き付いたりする。

【０００４】このため、従来から工業用ミシンでは、摺
動部品の摺動部に強制循環給油方式により潤滑油を給油
し、部品の摺動面に潤滑性を与えて、部品をなめらかに
摺動させることが行われている。

【０００５】しかしながら、強制循環給油方式による給
油では、摺動部から回転等の動作で飛散した潤滑油が循
環経路から外部へ漏出し、縫製している生地に付着して
油汚れが生じる問題があった。

【０００６】また微量給油や油芯給油などの簡易な給油
方式をとることもあるが、油漏れなどの問題がある他、
摺動面に潤滑性を十分に与えることはできず、摺動面の
摩耗や焼き付き等を良好に防止することはできない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
摺動部品の摺動面に表面処理によりセラミック被膜やめ
っき被膜を設けて、摺動面の耐摩耗性等を高めることで
耐久性を持たせ、摺動部に給油をせずに済む無給油化が
本縫いミシンで試みられている。

【０００８】しかしながら、４０００ｒｐｍ程度で使用
する本縫いミシンの場合はともかく、ロックミシンの場
合には、６０００ｒｐｍ以上の高速で使用し、しかも角
駒類が多く、部品の遊嵌も重ねて組み付けているため、
セラミック被膜やめっき被膜では解決できず、摺動面に
摩耗や焼き付き等を起こしてしまう。

【０００９】本発明の課題は、ミシンの摺動部品におい
て、部品の摺動面に高い耐摩耗性および良好な潤滑性を
与えて、摺動部に潤滑油を給油しなくても、摺動面の摩
耗、焼き付き等を防止することができ、高速ミシンの無
給油化を実現可能とすることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するべく
請求項１記載の発明は、部品同士が摺動するミシンの摺
動部品において、たとえば図１に示すように、摺動部品
１、５の少なくとも一方の部品１の摺動面に、セラミッ
ク層２とその上のＷＣ／Ｃ（タングステン・カーバイト
・カーボン）層３からなる複合被膜４を形成したことを
特徴とする。

【００１１】請求項１記載の発明によれば、一方の部品
の摺動面に耐摩耗性を有するセラミック層と、その上
の、カーボン分による自己潤滑性を有するＷＣ／Ｃ層と
の複合被膜を形成したので、摺動部品の摺動部に潤滑油
を供給しないでも、摺動面の摩耗、焼き付き等を防止で
き、ミシンの無給油化が可能になる。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の摺
動部品において、前記セラミック層が窒化クロムからな
ることを特徴とする。

【００１３】請求項２記載の発明によれば、セラミック
層を、耐熱性、耐摩耗性等に非常に優れる窒化クロムで
形成したので、請求項１記載の発明の効果をより一層発
揮させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の
形態のミシンの摺動部品における摺動面部分を模式的に
示す断面図である。

【００１５】本実施の形態では、ミシンの無給油化を実
現するために、部品同士が摺動する摺動部品１、５のう
ち少なくとも一方の部品１の摺動面に、セラミック層２
とその上のＷＣ／Ｃ層３からなる複合被膜４を形成し
た。例えば図２に示す針棒駆動部の針棒駆動リンクピン
６０と針棒駆動リンク６１において、一方の部品の針棒
駆動リンクピン６０の摺動面にＣｒＮからなるセラミッ
ク層２とＷＣ／Ｃ層３の複合被膜４を形成する。

【００１６】一方の摺動部品１の複合被膜４の第１層、
すなわち下層を構成するセラミック層２には、ＣｒＮ、
ＴｉＮ、ＴｉＡＬＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣなどのセラミッ
クを使用することができる。これらのセラミックは、硬
度が高い上に、イオンプレーティング法による摺動部品
の表面処理で、容易にセラミックの被膜を形成できる利
点がある。

【００１７】上記のうちＣｒＮ（窒化クロム）は、他の
ＴｉＮ等のセラミックよりも耐熱性が非常に優れてお
り、摩擦熱による温度上昇でセラミック被膜の酸化およ
び組織変化が少なく、無給油状態でも安定している。ま
た表面硬度も高く、耐摩耗性も非常に優れている。この
ため一方の摺動部品１の摺動面の複合被膜の下層として
用いて、摺動面に耐摩耗性を付与するのに好適である。

【００１８】セラミック層２の膜厚は、０．３μｍ未満
の場合、薄すぎて短時間で摩耗される。逆に５０μｍを
超えると、セラミック層の密着度が低下して剥がれやす
くなる。したがってセラミック層の膜厚は０．３〜５０
μｍ程度の範囲が好ましい。

【００１９】複合被膜４の第２層、すなわち上層に使用
したＷＣ／Ｃは、硬度が高い上、カーボン（Ｃ）分によ
る自己潤滑性を有し、摩擦係数が低いため、回転、揺
動、スライド移動などの摺動に対して、摺動面の焼き付
きを防止することができる。第２層は、ＷＣ／Ｃの代わ
りにＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）を用いて形
成しても、カーボン分による自己潤滑性を得ることがで
き、ＷＣ／Ｃと同様な効果がある。これらの層のいずれ
も、イオンプレーティングにより形成することができ
る。

【００２０】第２層の膜厚は０．２〜１０μｍ程度が好
ましく、０．２μｍ未満では第２層を設けた効果がな
く、１０μｍを超えると効果が飽和する上、コストが上
昇する。

【００２１】部品１、５の素材は金属とするが、この金
属は、浸炭焼き入れ・焼き戻し法、焼き入れ・焼き戻し
法あるいは窒化処理法により、表面硬度Ｈｖ（ヴィッカ
ース硬度）を４００以上とした鋼とすることが好まし
い。

【００２２】他方の摺動部品５は、鋼材から加工したま
までもよいが、鋼材製の部品５の摺動面ないし表面に対
し、無電解めっき法によりＮｉＢ、ＮｉＢ-Ｗ、Ｎｉ
Ｐ、Ｎｉ-Ｍｏ-ＰもしくはＮｉＰ-ＰＴＦＥめっき被膜
（めっき層）を形成することができ、一層効果を向上す
ることができる。

【００２３】本実施の形態の摺動部品によれば、無給油
化が可能になるので、部品の遊嵌部に潤滑油を供給する
必要はないが、遊嵌部の摺動面に、図１に示すように、
半固形潤滑剤のグリース６を塗工しておくことができ
る。これにより、部品の材料自体による摺動面の潤滑性
を補助して、摺動面の潤滑性を高めることができる。

【００２４】本実施の形態の摺動部品が適用できるミシ
ン部品としては、たとえば主軸と上下送り角駒、送りロ
ッドと送りカム、二重環ロッドと主軸など、６０００ｒ
ｐｍ以上の高速回転でボールベアリングを使用できない
部品が挙げられる。これらの摺動部品では、焼き付きや
摩耗が生じやすい。

【００２５】また２．０ＭＰ以上の高面圧が発生するミ
シン部品、たとえば針駆動リンクと駆動リンクピン、上
ルーパー抱きと上ルーパー腕ピン、副送り腕と副送り腕
ピン、送りロッドと送り二股ピン、送りカムと送りカム
角駒などが挙げられる。これらでは、フレッチング摩
耗、回転等のガタ、焼き付きが発生しやすい。

【００２６】さらに、本実施の形態の摺動部品が適用で
きるミシン部品として、速度４．０ｍ／秒以上の高摺動
部品、たとえば針棒と針棒メタル、上ルーパー抱きと上
ルーパーガイドなどが挙げられる。これらは、焼き付き
や摩耗が発生しやすい。

【００２７】図２に、本実施の形態の摺動部品を適用し
たミシン部品の例を示す。図２は針棒駆動部で、針駆動
リンク６１の上端に上下方向に揺動する針駆動碗６４の
先端が上の針駆動リンクピン６０によって連結され、針
駆動リンク６１の下端に針棒６２の上端が下の針駆動リ
ンクピン６０によって連結され、針棒６２の下端が針棒
メタル６３に摺動可能に挿通される。このうち針駆動リ
ンクピン６０の表面と針棒６２の表面にＣｒＮ＋ＷＣ／
Ｃ複合被膜（ＣｒＮセラミック層とその上のＷＣ／Ｃ層
の複合被膜）を形成している。

【００２８】図３〜図４に、本発明のフレッチング部品
が適用されるミシンの送り機構を示す。ミシンの送り機
構の概略を説明すると、図３に示すように、ミシンの主
軸１０に、送り支持台２９、送りカム３２、送りカム角
駒３１（図５参照）、送り調節カム３４、ラチェット２
７およびラチェットギア２３が挿通されている。ラチェ
ットギア２３は、固定ネジ２４と平ネジ２５とで主軸１
０に固定される。この平ネジ２５は、主軸１０に設けら
れる所定位置に当接するようにネジ締めされる。ラチェ
ット２７は常には図面右方向へと付勢され、ギア部がラ
チェットギア２３のギア部と噛み合っており、付勢力に
抗して図面左方向へと操作することで、前記噛み合いを
解除することができる。

【００２９】送り調節カム３４は、左側面に形成される
幅広溝部にラチェット２７を嵌合している。送りカム角
駒３１（図５参照）は、その内方に送り調節カム３４の
右側面から突出する管部を遊嵌している。送りカム３２
は、左側面から突出する管部内に送りカム角駒３１を遊
嵌している（矢印Ａ方向から見た送りカム角駒３１、送
りカム３２の位置関係を横の枠内に示す）。送りカム支
持台２９は、図面左側に凸部を形成しており、該凸部が
送りカム３２の図面右側面に形成されている溝部（送り
調節カム３４の溝部と同様の溝部）に嵌合して、丸ネジ
３０により主軸１０に固定されている。

【００３０】送りクランクロッド３８は、両端に左右方
向に貫通する大小の貫通孔を備えており、大貫通孔は、
送りベアリング３７を介して送りカム３２の左側面から
突出する管部を挿通し、小貫通孔は、送り二股リンク１
６の上端に回動可能に挿通される送り二股クランクピン
１２を二股間丸ネジ４０により固定する。送り二股リン
ク１６の下端は、回動可能な送り軸２１に抱き締め固定
されている。

【００３１】主送り腕４２は、下端が送り軸２１に抱き
しめ固定され、上端の長孔に主送り腕ピン４４をネジ止
め固定している。主送りリンク４８は、両端に左右方向
に貫通する貫通孔を有し、奥側の貫通孔には主送り腕ピ
ン４４が回動可能に挿通され、手前側の貫通孔には平ネ
ジ１１が主送りピンカラ４９を介して回動可能に挿通さ
れている。

【００３２】図４に示すように、副送り揺動杆１９およ
び主送り揺動杆２０は、それぞれ両端に大小の二股を有
し、小二股は揺動杆支え軸５１を挿通している。また大
二股の上部には、それぞれ主送り歯５２および副送り歯
５３が固定されている。主送り揺動杆２０の幅間部のネ
ジ孔２２には、平ネジ１１（図３）が螺合している。副
送り腕５５は、下端が送り軸２１（図３）に抱きしめ固
定され、上端が副送りピン５８と副送りピンフタ５９と
の間に挿通される。副送りピン５８は、案内コロ５６を
回転可能に挿通している。案内コロ５６は、副送り揺動
杆１９の小二股側で上下方向に形成された案内溝１９ｂ
に収容される。

【００３３】したがって、主軸１０の回転によりクラン
クロッド３８が左右方向へと揺動し、これによって送り
二股リンク１６が送り軸２１を中心に揺動する。する
と、送り軸２１に固定された副送り腕５５および主送り
腕４２が揺動するので、案内コロ５６および主送りリン
ク４８を介して副送り揺動間１９および主送り揺動杆２
０が進退方向へと運動する。

【００３４】図３に示すように、上下送り角駒３９が主
軸１０の図示しない偏心部に回動可能に支持されてい
る。図４に示すように、副送り揺動杆１９および主送り
揺動杆２０の大二股１９ａ、２０ａが、上下送り角駒３
９を挿通している。これによって主軸１０が回動され
て、偏心部の作用によって上下送り角駒３９が揺動する
と、副送り揺動杆１９および主送り揺動杆２０とが上下
に運動する。

【００３５】図５に、本実施の形態の摺動部品をミシン
の送り機構の部品に適用した例を示す。図６に、本実施
の形態の摺動部品をミシンの送り機構の部品に適用した
他の例を示す。図５では、送り機構の摺動部品のうちの
上下送り角駒３９、送りカム３２、送りカム角駒３１、
送り調節カム３４および送り二股クランクピン１２の表
面にＣｒＮ＋ＷＣ／Ｃ複合被膜を形成している。図６で
は、副送り腕５５、副送り腕ピン５８、副送り角駒（案
内コロ）５６、副送り揺動杆１９の案内溝１９ｂおよび
主送りピンカラ４９の各摺動部品の表面にＣｒＮ＋ＷＣ
／Ｃ複合被膜を形成している。

【００３６】本実施の形態の摺動部品をオーバーロック
ミシンに使用し、無給油で長時間の実機運転を行った。
そのときの針棒の耐久時間を従来品１〜５と比較した。
ミシンの回転速度６３００ｒｐｍとした。結果を図７に
示す。本実施の形態の針棒は、ＳＵＪ２を母材とし、表
面にイオンプレーティング法によってＣｒＮ＋ＷＣ／Ｃ
の複合被膜コーティングをしている。従来品１の針棒
は、ＳＵＪ２で作製されている。従来品２の針棒はＳＵ
Ｊ２を母材とし、その表面にイオンプレーティング法に
よってＷＣ／Ｃコーティングを行っている。従来品３の
針棒はＳＵＪ２を母材とし、その表面にイオンプレーテ
ィング法によってＴｉＮコーティングを行っている。従
来品４の針棒はＳＵＪ２を母材とし、その表面にイオン
プレーティング法によってＣｒＮコーティングを行って
いる。従来品５の針棒はＳＵＳ４４０Ｃを母材とし、そ
の表面にイオン窒化処理を行っている。なお、実施形態
と従来品の針棒メタルは、全てＳＣＭ４１５で作製され
ている。また針棒と針棒メタルの各摺動面には、半固形
潤滑剤のグリースが塗工されている。

【００３７】図７に示されるように、本実施の形態の針
棒によれば、従来品と比べ格段の耐久性を示し、７００
０ｒｐｍの高速回転で８００時間近くの無給油使用がで
きた。

【００３８】本実施の形態のミシンの摺動部品は、以上
のように構成され、摺動部品のうちの少なくとも一方の
部品の摺動面に、セラミック層とその上のＷＣ／Ｃ層か
らなる複合被膜を形成したので、部品の摺動面に高い耐
摩耗性および良好な潤滑性を与えて、摺動部に潤滑油を
給油しなくても、摺動面の摩耗、焼き付き等を防止する
ことができ、ロックミシンなど高速ミシンの無給油化が
実現可能となった。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のミシンの
摺動部品によれば、部品の摺動面に高い耐摩耗性および
良好な潤滑性を与えることができ、部品の摺動部に潤滑
油を給油しなくても、摺動面の摩耗、焼き付き等を防止
することができ、高速ミシンの無給油化を実現可能とす
ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のミシンの摺動部品の摺
動面部分を模式的に示す断面図である。

【図２】図１の実施の形態の摺動部品を適用したミシン
部品の例を示す図である。

【図３】図１の実施の形態のフレッチング部品が適用さ
れるミシンの送り機構を示す説明図である。

【図４】図３の送り機構の続きの部分を示す説明図であ
る。

【図５】図１の実施の形態の摺動部品を適用したミシン
部品の他の例を示す図である。

【図６】図１の実施の形態の摺動部品を適用したミシン
部品のさらに他の例を示す図である。

【図７】図１の実施の形態による針棒の耐久試験の結果
を従来品と比較して示すグラフである。

【符号の説明】

１ 一方の部品 ２ セラミック層 ３ ＷＣ／Ｃ層 ４ 複合被膜 ５ 他方の部品 ６ グリース １０ 主軸 ３１ 送りカム角駒 ３２ 送りカム ３４ 送り調節カム ３９ 上下送り角駒 ６０ 針駆動リンクピン ６１ 針駆動リンク ６２ 針棒

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｄ０５Ｂ 1/20 Ｄ０５Ｂ 1/20 Ｂ 71/00 71/00 Ｚ // Ｆ１６Ｃ 33/24 Ｆ１６Ｃ 33/24 Ｚ Ｆターム(参考） 3B150 AA08 CE08 CE26 CE27 DE06 DE23 DE32 DE33 GB07 HA01 HA11 HA15 JA28 3J011 QA02 QA04 SD01 SE10 4K029 AA02 BA34 BA57 BA58 BB02 BD04 CA03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部品同士が摺動するミシンの摺動部品に
   おいて、 前記摺動部品の少なくとも一方の部品の摺動面に、セラ
   ミック層とその上のＷＣ／Ｃ層からなる複合被膜を形成
   したことを特徴とするミシンの摺動部品。
2. 【請求項２】 前記セラミック層が窒化クロムからなる
   ことを特徴とする請求項１記載のミシンの摺動部品。