JP2004041304A - Needle bar driving mechanism for sewing machine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ミシンの針棒駆動機構に係り、特に、ミシン針周りの無給油化を図るミシンの針駆動機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のミシンは、強制給油方式の潤滑機構を備えるものが一般的である。しかしながら、かかる強制給油方式の潤滑機構を備えるミシンは、オイル漏れにより、布地やミシンの周囲の汚れを生じる可能性があった。
しかし、従来のミシンにあっては給油は不可欠であり、仮にこれを行わずにミシンの駆動を行うと、摩擦熱による焼き付けを起こし、耐久性が全く実用に耐えないほど低下してしまう。
そこで、このようなオイル漏れの対策として、給油量を低減して行う微量給油方式や紐状の油芯を介して所定の部位に給油を行う油芯給油方式を採用し、これによるミシンのオイル漏れ対策を図っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、微量給油や油芯給油は、いずれも潤滑油を使用することが前提であるため、漏れ量の低減は図られても依然としてオイル漏れは避けられなかった。また、潤滑油の供給量が低減されることから、例えば、ロックミシンのように機構内部において高面圧部位や高速摺動部位を有するミシンには十分な効果を上げることができなかった。
【0004】
本発明は、上記従来の有する不都合を改善し、潤滑油漏れを回避し、高速高面圧にも充分耐久するミシンの針棒駆動機構を提供することを、その目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、その先端部でミシン針を支持すると共に自らの長手方向に沿って往復可能にミシンフレーム(1)に支持された針棒(20)と、この針棒にその往復動作の駆動力を付与する針駆動腕(40)と、針棒と針駆動腕とを連結する針棒駆動リンク(50)と、を備え、針棒駆動リンクを,針棒と針駆動腕のいずれに対してもピン部材(22,42a)により回動可能に連結し、各ピン部材が鋼材により形成されると共に少なくとも当該各ピン部材の針棒駆動リンクとの摺動面に窒化クロムからなるセラミックのコーティング被膜が形成され、針棒駆動リンクが軽金属により形成されると共に少なくとも当該針棒駆動リンクの各ピン部材との摺動面に硬質陽極酸化被膜を形成する、という構成を採っている。
【0006】
ミシンは、全般に、ミシン針の上下動が前提として行われる。上述した針棒と針駆動腕と針棒駆動リンクとは、ミシン針の上下動を実現するために必ず作動する構成である。そして、ミシンによる各作業の高速化を図るために、ミシン針の上下動の高速化が図ることは当然の前提となる。さらに、前述したロックミシンのように重ねた布地をミシン針が貫くことが行われるような場合には特に高速化に伴ってミシン針を支持する各部に高い面圧を生じるため、その摺動部に生じ得るフレッチング摩耗に対する耐久性が要求される。
その一方で、ミシン針を支持する構成については布地の上方に配置されることが通常行われており、針棒を介して潤滑油がミシン針にまで到達する結果、布地の汚れを生じる要因となることから、その無給油化が特に望まれる構成でもあった。
【0007】
そこで、上記請求項1記載の発明の構成では、一定の往復動作を生じる針駆動腕の往復動作とミシン針と共に上下動する針棒とを針棒駆動リンクで連結して二節リンク機構を構成し、針駆動腕の往復動作を針棒に円滑に伝達可能とする構成に対し、これらの構成の中で、特に劣化を生じやすい針棒駆動リンクと他の二つの構成とを連結するためのそれぞれのピン部材及びこれを受ける部位の耐久性の向上を図っている。
即ち、ピン部材の周面であって少なくとも針棒駆動リンクと摺動を生じる部分に窒化クロム膜を形成し、これに対して針棒駆動リンクのピン部材と摺動を生じる部分に硬質陽極酸化被膜を形成している。これらはいずれもセラミックであり、その特性として耐熱性,耐摩耗性,耐食性を備え、相互の摺動による摩擦熱に対して高い耐久性を発揮する。従って、ミシン針周りの無給油化によるフレッチング摩擦にも十分に耐久する。
【0008】
さらに、上記構成では、針棒駆動リンクの摺動面に硬質陽極酸化被膜を形成することでポーラス層を形成し、当該ポーラス層の多孔部分にグリスの保持を行うことができる。従って、かかる摺動面にグリス保持を行った場合、ピン部材と針棒駆動リンクとの間での摺動を円滑にし、摺動摩擦の発熱による劣化及び摺動による摩耗を回避できる。一方、液状の潤滑油と異なりグリスを使用した場合でも、オイル漏れによる汚れの発生は生じない。
【0009】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明と同様の構成を備えると共に、各ピン部材のコーティング被膜がイオンプレーティング法により形成される、という構成を採っている。
上記構成では、請求項1記載の発明と同様にピン部材及びこれを受ける部位の耐久性の向上が図られると共に、イオンプレーティング法により窒化クロムの成膜を行うため、例えば、熱溶射法による被膜形成を比較して、膜厚を著しく薄く形成することが可能であると共に、熱溶射過程における高温加熱を行わないので、ピン部材の母材の特性変化や劣化を生じない。
また、イオンプレーティング法による皮膜は密着性が良く、摺動に対する剥離,劣化に耐久性がある。
【0010】
請求項3記載の発明は、その先端部でミシン針を支持すると共に自らの長手方向に沿って往復可能にミシンフレームに支持された針棒と、この針棒にその往復動作の駆動力を付与する針駆動腕と、針棒と針駆動腕とを連結する針棒駆動リンクと、を備え、針棒駆動リンクを,針棒と針駆動腕のいずれに対してもピン部材により回動可能に連結し、各ピン部材が鋼材により形成されると共に少なくとも当該各ピン部材の針棒駆動リンクとの摺動面にイオンプレーティング法によりセラミック素材のコーティング被膜が形成され、針棒駆動リンクが軽金属により形成されると共に少なくとも当該針棒駆動リンクの各ピン部材との摺動面に硬質陽極酸化被膜を形成する、という構成を採っている。
【0011】
上記構成にあっては、請求項1記載の発明と同様の理由により、ミシンの中でも特に劣化を生じやすい針棒駆動リンクと他の二つの構成とを連結するためのそれぞれのピン部材及びこれを受ける部位の耐久性の向上を図っている。
そのため、ピン部材の摺動を生じる部分にイオンプレーティング法に適したセラミック膜を形成し、これに対して針棒駆動リンクのピン部材と摺動を生じる部分に硬質陽極酸化被膜を形成している。これらはいずれもセラミックであり、その特性として鉄やステンレス、アルミ合金等と比較して耐熱性,耐摩耗性,耐食性に優れ、相互の摺動による摩擦熱に対して耐久性の向上が図られる。従って、ミシン針周りの無給油化によるフレッチング摩耗への耐久性の向上が図られる。
また、イオンプレーティングに適したセラミックを採用するので、かかる成膜方法を採用すれば、膜厚を薄くし、ピン部材の母材の特性変化や劣化を回避し、膜の剥離,劣化の発生を低減する。
【0012】
請求項4記載の発明は、請求項1,2又は3記載の発明と同様の構成を備えると共に、針棒駆動リンクを形成する軽金属をアルミニウム又はその合金とする、という構成を採っている。
上記構成では、請求項1,2又は3記載の発明と同様の動作が行われると共に、針棒駆動リンクの母材が比重の軽いアルミニウム又はその合金となるので、針駆動腕と針棒との間で高速駆動した場合に生じるピン部材との間の面圧が低減する。
【0013】
請求項5記載の発明は、請求項1,2,3又は4記載の発明と同様の構成を備えると共に、各ピン部材を形成する鋼材をSKH材とする、という構成を採っている。
上記構成では、請求項1,2,3又は4記載の発明と同様の動作が行われると共に、鋼材の中でもSKHは、高温時でもその特性変化や劣化を生じにくく、そのためピン部材に対するセラミック皮膜形成時や使用による摺動時にもその強度を維持し、耐久性が維持される。
【0014】
【発明の実施の形態】
(発明の実施形態の全体構成)
本発明の実施形態たるミシンの針棒駆動機構10について図1乃至図4に基づいて説明する。図1は、針駆動装置10を適用した縁かがり縫いや合わせ縁かがり縫い等を行うロックミシン100の一部を切り開いた正面図であり、図2は図1におけるZ−Z線に沿った断面図であり、図3は図1に開示された針駆動腕40,針棒20及び針棒駆動リンク50の連結状態を示す説明図である。以下、ロックミシン100を水平面に載置したことを前提として説明するものとし、その際の垂直となる方向を上下方向とし、これと直交する一の方向であって図1における横方向を左右方向とし、上下方向と左右方向のいずれにも直交する方向(図2における横方向)を前後方向と称することとする。
【0015】
針棒駆動機構10は、図1に示すように、その先端部で図示しないミシン針を支持すると共に自らの長手方向に沿って往復可能にミシンフレーム1に支持された針棒20と、この針棒20にその往復動作の駆動力を付与する針駆動腕40と、針棒20と針駆動腕40とを連結する針棒駆動リンク50とを備えている。
【0016】
(針棒)
針棒20は、ミシンフレーム1に装備された針棒上メタル2及び針棒下メタル3によりその上下端部が支持されている。これら各メタル2,3は、円筒状で滑りの良いリン青銅等の素材から形成されている。
かかる針棒20は、図2に示すように、その長手方向の中間部が中実となっており、それ以外は全長に渡って中空となっている。そして、針棒20の中実部分は、中心線Cと直交する方向に貫通穴21が設けられ、当該貫通穴21には、後述する針棒駆動リンク50が回動自在に連結されるための第二のピン部材22が挿通される。そして、かかる第二のピン部材22は、止めネジ23により自らが貫通穴21の内部で回転しないように固定されている。従って、針棒駆動リンク50が針棒20に対して回動する際には、第二のピン部材22は針棒20との間で摺動は行われず、針棒駆動リンク50の摺接部との間で摺動を行うこととなる。
【0017】
(針駆動腕)
針駆動腕40はその一端部41が、前後方向に延びる回転軸線を中心に回転可能にミシンフレーム1に支持された針駆動軸30に固定連結されている。かかる針駆動軸30は、図示しない構成により、所定の回転角度の範囲で高速往復回転駆動を行うようになっている。従って、針駆動腕40は、針駆動軸30を中心として上記所定の角度範囲でその回動端部42が高速揺動運動を行う。具体的には、針駆動腕40の回動端部42はほぼ上下方向に沿うように往復回動を行い、その回動範囲は、図1の実線と二点鎖線との間となる。
【0018】
針駆動腕40の回動端部42は、図3に示すように、二股に分岐しており、分岐端部の内側には針棒駆動リンク50と針棒20とが入り込んでいる。そして、針駆動腕40の回動端部42は、針棒駆動リンク50の一端部にいずれも前後方向に沿って配設された第一のピン部材42a,42aを介して相互間での回動を自在にして連結されている。かかる各第一のピン部材42a,42aは、図示しないネジにより針駆動腕40に対して回転しないように固定されている。従って、針棒駆動腕40に対して針棒駆動リンク50が回動する際には、各第一のピン部材42a,42aは針駆動腕40との間で摺動は行われず、針棒駆動リンク50の摺接部との間で摺動を行うこととなる。
【0019】
(針棒駆動リンク)
針棒駆動リンク50は、前述したように、その長手方向の一端部51において第一のピン部材42a、42aを介して針駆動腕40の回動端部と相互間の回動を可能として連結され、その長手方向の他端部52において第二のピン部材22を介して針棒20と相互間の回動を可能として連結されている。そして、これら各ピン部材22,42aはいずれも、針駆動軸30と同じように前後方向に沿って平行に設けられている。
また、この針棒駆動リンク50は、一端部51におけるその長手方向に垂直な断面形状が図3に示すように略コ字状に形成されている。そして、この略コ字状の開口側が前述した針駆動腕40の回動端部42の二股形状部の開口側と対向するように針棒駆動リンク50は各第一のピン部材42a,42aを介して針駆動腕40と連結されると共に、この略コ字状の内側となる部分に針棒20が入り込んだ状態で、当該針棒20の長手方向と針棒駆動リンク50の長手方向とがおおむね沿うように配設されている。
【0020】
(針棒駆動機構の各構成の相互動作)
針棒20,針駆動腕40及び針棒駆動リンク50とは、上記のように連結されることにより二節リンク機構を構成する。
こられの相互動作を説明すると、まず、針駆動腕40が針駆動軸30の駆動に伴ってその回動端部42を図1の角度範囲で往復回動する。このとき、針駆動腕40の回動端部42は針駆動軸30を中心とする弧を描くので、当該回動端部42は上下方向(正確には針棒20の中心線C方向)に変位を生じると共に往復する過程において左右方向(正確には中心線Cに直交する方向)について変位を生じる。そして、この針駆動腕40の回動端部42の上下方向の変位は、針棒駆動リンク50を介して針棒20に伝達され、針棒20と共にミシン針の上下動が行われる。また、針駆動腕40の回動端部42の左右方向に生じる変位は、針棒駆動リンク50が針棒20に対して絶えず回動を行うことにより解消される。
【0021】
(針棒駆動リンク及び各ピン部材の素材及び表面処理)
本実施形態であるロックミシン100は、上述した針棒駆動リンク10の各構成について、無給油化を図り、潤滑油がミシン針を伝って布地を汚したり、潤滑油漏れによりミシン100の周囲の環境を汚すことを防止しようとするものである。
しかしながら、針棒駆動機構10では、針駆動腕40の回動端部42の上下動を針棒駆動リンク50を介して針棒20に伝達することから、これらを連結する第一及び第二のピン部材22,42aのそれぞれの周面と針棒駆動リンク50の各端部51,52における摺接部との間に生じる面圧は、針棒20による慣性力によって増加する。そして、これらの高面圧下において、第一及び第二のピン部材22,42aのそれぞれの周面と針棒駆動リンク50の各端部51,52における摺接部との間では絶えず摺動が行われる。
このように高面圧下で絶えず摺動が行われる部位については、何ら備えもなく無給油を実施すると耐久性が著しく低下したり、焼き付けを起こして使用不能となるのが通常である。
【0022】
従って、針棒駆動機構10では、まず、第一の及び第二ピン部材22,42aがいずれも母材を鋼材であるSKH51(高速度鋼)として形成されている。かかる第一の及び第二ピン部材22,42aは母材の状態で焼き入れ及び焼き戻しを行い、強化を図った後に、摺動が行われるこれらの周面全体に、窒化クロムからなるセラミック被膜を形成する。かかる窒化クロム膜は、物理蒸着法の一種であるイオンプレーティング法により各ピン部材22,42aの周面に膜圧2[μm]程度で形成される。
【0023】
その一方で、針棒駆動リンク50は、母材をアルミニウム又はより強度を有するアルミニウム合金として形成される。アルミニウム又はその合金は鉄と比較してその比重が3分の1程度のなので、針棒駆動リンク50の全体について軽量化を図り、上下動の際に生じる第一及び第二のピン部材22,42aのそれぞれの周面と針棒駆動リンク50の各端部51,52における摺接部との間の面圧を低減するためである。なお、軽量化を考えると、マグネシウム又はその合金も採用することができるが、強度の面から寄りアルミニウム又はその合金が望ましい。そして、針棒駆動リンク50の両端部51,52における各ピン部材22,42aとの摺接面は硬質陽極酸化被膜であるアルミナ被膜を形成する。かかる硬質陽極酸化被膜の表面にはポーラス層が形成されるので、このポーラス層の多孔質構造を利用して、グリスを保持することができる。
【0024】
このように、各ピン部材22,42aの外周面に窒化クロム膜を形成し、これに対して針棒駆動リンク50の摺接面に硬質陽極酸化被膜を形成すると、窒化クロム膜も硬質陽極酸化被膜もいずれもセラミックであり、その特性として耐熱性,耐摩耗性,耐食性,耐酸化性を備え、相互の摺動による摩擦熱に対して高い耐久性を発揮する。また、硬質陽極酸化被膜は摩擦係数が低く、窒化クロム膜はセラミック被膜の中でも特に耐熱性に非常に優れているので、これらの組み合わせが、針棒駆動リンク50と各ピン部材22,42aとの間でその上下動により生じるフレッチング摩耗に対して充分な耐久性を発揮する。
【0025】
図4は、各種素材及び各種の表面処理を行った同じ構造の針棒駆動リンクと第一及び第二のピン部材を使用して針棒20の上下動を行った場合の比較試験結果である。試験の前提として、針駆動軸30の駆動源の回転数を6300[rpm](針棒20の上下振動周波数も同様)としたままでの耐久時間を求めたものである。▲1▼は各ピン部材をSUJ2(軸受鋼),針棒駆動リンクをSCM415(クロムモリブデン鋼)として無給油下で行った場合を示し、▲2▼は各ピン部材を母材SUJ2として被膜をWC/C(炭化タングステン/炭素),針棒駆動リンクをSCM415として無給油下で行った場合を示し、▲3▼は各ピン部材を母材SUJ2として被膜をCrN(窒化クロム),針棒駆動リンクを母材SCM415として被膜をNiB(ニッケル・ボロン)として無給油下で行った場合を示し、▲4▼は各ピン部材を母材SUS440C(ステンレス)としてその摺動面にイオン窒化処理をおこなったもの,針棒駆動リンクをSCM415として無給油下で行った場合を示し、▲5▼は本実施の形態の針棒駆動機構10の各ピン部材22,42a、針棒駆動リンク50(グリス使用)を示す。
かかる図4に示すように、針棒駆動機構10における構成である▲5▼では、その耐久時間が7000時間を示し、他の比較例▲1▼〜▲4▼と比べると、無給油下での耐久性が著しく優れていることが分かる。なお、▲5▼ではその耐久時間が7000時間を示しているが、耐久試験は現在も継続され、実際の耐久時間は、7000時間を上回っている。従来の給油を行うミシンの針棒駆動機構の耐久時間は4000時間程度が一般的であり、また、かかる連続稼働時間5000時間程度がミシン全体の寿命でもある。針棒駆動機構10の構成によればそれらを上回ることを示しており、無給油化の耐久性を実証している。
【0026】
(その他)
なお、各ピン部材22,42aの母材としては、SCM(クロムモリブデン鋼),SKD(合金工具鋼),SUJ(軸受鋼)としても良いが、被膜形成や使用時における高温下での特性が安定しているSKH(高速度鋼)の使用がより望ましい。
また、各ピン部材22,42aの周面に形成するセラミック皮膜としては、イオンプレーティング法による皮膜形成が可能な他のセラミック,例えば、TiN(窒化チタン),TiAlN(窒化チタンアルミニウム),TiCN(炭窒化チタン),TiC(炭化チタン)等を使用しても良い。但し、これらのセラミックはCrN(窒化クロム)よりも幾分耐熱性が低下するため、針棒駆動リンクと各リンク部材との面圧が高い場合(例えば2.0[MP]以上)の場合には、やはりCrN被膜を採用することが望ましい。
【0027】
(針棒駆動機構の他の例)
上述した針棒駆動リンク50及び各ピン部材22,42aの素材及び表面処理に関する本発明の適用については、上述した針棒駆動機構10の機械的な構造に限定されるものではなく、針棒駆動リンクと第一及び第二のピン部材とを介して針駆動腕と針棒とを連結する構成であれば、他の機械的な構造からなる針棒駆動機構について適用しても良い。かかる他の針棒駆動機構10Aについて図5に基づいて説明する。
【0028】
図5は針棒駆動機構10Aの分解斜視図である。かかる構成において、前述した針棒駆動機構10と同一の構成については同符号を付して重複する説明は省略する。
針棒駆動機構10Aは、その先端部でミシン針Mを支持すると共に自らの長手方向に沿って往復可能にミシンフレーム(図示略)に支持された針棒20Aと、この針棒20Aにその往復動作の駆動力を付与する針駆動腕40Aと、針棒20Aと針駆動腕30Aとを連結する針棒駆動リンク50Aとを備え、針棒駆動リンク50Aは、針棒20Aと針駆動腕40Aのそれぞれに対して第一のピン部材22Aと第二のピン部材42Aaにより回動可能に連結されている。
かかる、針棒駆動機構10Aは、主に針棒20Aが上下二箇所ではなく下側のみで支持されている点が針棒駆動機構10と異なっており、かかる差異に伴って各部の構成が若干の差異を有している。
【0029】
上記針棒20Aは、長手方向中間部において針棒下メタル3のみにより略上下方向に沿って往復可能にミシンフレームに支持されている。針棒20Aの下端部はその長手方向に沿ってミシン針Mが装着され、上端部は第一のピン部材22Aを介して相互に回動可能に針棒駆動リンク50Aの一端部が連結される。
針駆動腕30Aは、その一端部は前述した針駆動腕40とほぼ同様に針駆動軸30に連結され、他端部は針駆動腕30と異なり、二股形状に分岐していない。これに対して針棒駆動リンク50Aは、その一端部が二股形状に分岐していると共に針棒20Aの上端部をその内側に配置して第一のピン部材22Aにより連結している。また、針棒駆動リンク50Aの他端部も二股形状に分岐しており、針駆動腕40Aの回動端部をその内側に配置して一本の第二のピン部材42Aaにより連結している。
【0030】
かかる構成において、針棒駆動リンク40Aが往復回動を行うと、針棒駆動リンク50Aを介して針棒20Aが上下動を行うこととなる。
さらに、第一のピン部材22Aは、針棒20Aに対して止めネジにより回転が規制されると共に針棒駆動リンク50Aの一端部に対して摺動を行う。また、第二のピン部材42Aaは、針駆動腕40Aに対して止めネジにより回転が規制されると共に針棒駆動リンク50Aの他端部に対して摺動を行う。そして、第一及び第二のピン部材22A,42Aaは、前述したピン部材22,42aと同様にSKH51を母材としてその外周面には窒化クロム皮膜が形成されている。さらに、針棒駆動リンク50Aはアルミニウム又はその合金を母材とすると共に各ピン部材22A,42Aaとの摺接面は硬質陽極酸化被膜が形成されている。
従って、ロックミシンに適用された場合のように、針棒駆動リンク50Aと各ピン部材22A,42Aaとの間が高面圧となると共に高速で摺動する場合であっても、そのフレッチング摩耗に高い耐久性を発揮する。
【0031】
【発明の効果】
請求項1記載の発明は、ピン部材と針棒駆動リンクとの摺動部を、ピン部材側については窒化クロム皮膜を形成し、針棒駆動リンク側については硬質陽極酸化被膜を形成することで、耐熱性,耐摩耗性,耐食性,耐酸化性の向上を図り、摩耗の生じやすい部分についての耐久性の向上を図っている。従って、無給油化が望まれつつもその高速化,高面圧化によりその実現が困難であったミシン針の駆動構成部位の無給油化を実現することが可能となり、オイル漏れによる布地や周囲の汚れの発生を効果的に回避することが可能である。
また、特にミシン針の駆動を行う構成についての高速化,高面圧化が生じていたロックミシンについても、その耐久性により無給油化を実現することが可能となった。
【0032】
さらに、針棒駆動リンクの摺動面に硬質陽極酸化被膜を形成することでポーラス層が形成されるので、かかる摺動面にグリスを用いることにより、ポーラス層の多孔室となる表面にグリスを保持することが可能となる。そして、ポーラス層にグリスが保持されると、ピン部材と針棒駆動リンクとの間での摺動を円滑にし、摺動摩擦の発熱による劣化及び摺動による摩耗を回避でき、ピン部材及び針棒駆動リンクの長寿命化を図ることが可能となる。また、グリスを使用した場合でも、オイル漏れによる汚れの発生は生じない。
【0033】
請求項2記載の発明は、窒化クロムの成膜をイオンプレーティング法により行うので、膜圧を薄く形成することが出来、膜形成後の平滑加工を不要とし、生産性の向上を図ることが可能である。また、熱溶射法のように高温に加熱されないのでピン部材の母材の特性変化や劣化を有効に回避し、その耐久性を高く維持することが可能である。
さらに、イオンプレーティング法により形成された窒化クロム膜はピン部材表面への密着性が高く、摺動に対する膜の剥離,劣化を防止し、さらなる耐久性の向上を図ることが可能である。
【0034】
請求項3記載の発明は、ピン部材の摺動部にセラミック皮膜を形成し、針棒駆動リンクに硬質陽極酸化被膜を形成することで、鉄やアルミ等の金属と比較して耐熱性,耐摩耗性,耐食性及び耐久性の向上を図っている。従って、かかる耐久性の向上によりミシン針の駆動構成部位の無給油化を実現することが可能となり、布地や周囲の汚れの発生を効果的に回避することが可能である。
さらに皮膜を形成するセラミックとしてイオンプレーティング法に提起したものを採用するので、当該イオンプレーティング法により成膜を行った場合には、請求項2記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【0035】
請求項4記載の発明は、針棒駆動リンクの母材が比重の軽いアルミニウム又はその合金なので、その自重を軽減し、針駆動腕と針棒との間で高速駆動した場合に生じるピン部材との間の面圧を低減することが可能となる。従って、針棒駆動リンクとピン部材の双方について互いの摺動面における劣化及び摩耗の発生を低減し、無給油環境下であっても、これらの長寿命化を図ることが可能となる。
【0036】
請求項5記載の発明は、ピン部材の母材となる鋼材としてSKHを採用するため、高温時でもその特性変化や劣化を生じにくく、セラミック皮膜形成時や使用による摺動時にもその強度を維持し、無潤滑下であっても耐久性を維持することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態であるロックミシンの一部を切開した正面図である。
【図2】図1のX−X線に沿った断面図である。
【図3】図1に開示された針駆動腕,針棒及び針棒駆動リンクの連結状態を示す説明図である。
【図4】ピン部材及び針棒駆動リンクについて、本発明と他の比較例との耐久試験結果を示す線図である。
【図5】針棒駆動機構の他の機械的構成例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
1 ミシンフレーム
10,10A ミシンの針駆動機構
20,20A 針棒
22,22A 第一のピン部材
40,40A 針駆動腕
50,50A 針棒駆動リンク
51 連結部
52 連結部
M ミシン針[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a needle bar drive mechanism of a sewing machine, and more particularly, to a needle drive mechanism of a sewing machine for eliminating oiling around a sewing needle.
[0002]
[Prior art]
Conventional sewing machines generally include a lubrication mechanism of a forced lubrication system. However, a sewing machine provided with such a forced lubrication type lubrication mechanism has a possibility of causing stains on the cloth and around the sewing machine due to oil leakage.
However, lubrication is indispensable in the conventional sewing machine, and if the sewing machine is driven without performing this operation, burning due to frictional heat will occur, and the durability will be reduced to a level that cannot be practically used at all.
Therefore, as a countermeasure against such oil leakage, a minute oil supply method that reduces the amount of oil supply or an oil wick oil supply method that supplies oil to a predetermined portion via a string-shaped oil wick is adopted. Leak prevention measures were taken.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the lubricating oil is used for both the micro lubrication and the oil wick lubrication, oil leakage is still unavoidable even if the amount of leakage is reduced. Further, since the supply amount of the lubricating oil is reduced, a sufficient effect cannot be obtained for a sewing machine having a high surface pressure portion or a high-speed sliding portion inside a mechanism like a lock sewing machine, for example.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a needle bar drive mechanism of a sewing machine which solves the above-mentioned conventional problems, avoids lubricating oil leakage, and sufficiently withstands high speed and high surface pressure.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a needle bar (20) supported by a sewing machine frame (1) so as to be able to reciprocate along its own length while supporting a sewing needle at its tip end, A needle drive arm (40) for providing a driving force for operation and a needle bar drive link (50) for connecting the needle bar and the needle drive arm are provided, and the needle bar drive link is provided between the needle bar and the needle drive arm. Each of them is rotatably connected by a pin member (22, 42a), and each pin member is formed of a steel material, and at least the sliding surface of each pin member with the needle bar drive link is made of chromium nitride. A configuration is adopted in which a ceramic coating film is formed, the needle bar drive link is formed of light metal, and a hard anodic oxide film is formed on at least the sliding surface of the needle bar drive link with each pin member.
[0006]
The sewing machine is generally performed on the premise that the sewing needle moves up and down. The above-described needle bar, the needle drive arm, and the needle bar drive link always operate to realize the vertical movement of the sewing needle. In order to increase the speed of each operation by the sewing machine, it is a natural premise that the vertical movement of the sewing needle is increased. Furthermore, when the sewing needle penetrates the laid fabric like the lock sewing machine described above, a high surface pressure is generated in each part supporting the sewing needle with the increase in speed. Is required to have durability against fretting wear that may occur.
On the other hand, regarding the configuration for supporting the sewing machine needle, it is usually arranged above the fabric, and as a result of the lubricating oil reaching the sewing machine needle via the needle bar, there are factors that cause the fabric to be stained. Therefore, it was a configuration in which the need for lubrication was particularly desired.
[0007]
Therefore, in the configuration of the first aspect of the present invention, a reciprocating operation of the needle driving arm that generates a constant reciprocating operation and a needle bar that moves up and down together with the sewing machine needle are connected by a needle bar driving link to form a two-bar linkage. In contrast to the configuration in which the reciprocating operation of the needle drive arm can be smoothly transmitted to the needle bar, among these configurations, the connection between the needle bar drive link, which is particularly susceptible to deterioration, and the other two configurations is connected. The durability of each pin member and the part receiving the pin member is improved.
That is, a chromium nitride film is formed on at least a portion of the peripheral surface of the pin member that slides with the needle bar drive link, and a hard anodic oxidation is formed on a portion of the needle bar drive link that slides with the pin member. A coating is formed. These are all ceramics, and have heat resistance, abrasion resistance, and corrosion resistance as characteristics, and exhibit high durability against frictional heat caused by mutual sliding. Therefore, it is sufficiently durable to fretting friction due to oillessness around the sewing needle.
[0008]
Furthermore, in the above configuration, a porous layer is formed by forming a hard anodic oxide film on the sliding surface of the needle bar drive link, and grease can be held in the porous portion of the porous layer. Therefore, when grease is held on such a sliding surface, the sliding between the pin member and the needle bar drive link is made smooth, and deterioration due to heat generation of sliding friction and wear due to sliding can be avoided. On the other hand, unlike the case of liquid lubricating oil, even when grease is used, contamination does not occur due to oil leakage.
[0009]
The invention according to
In the above configuration, the durability of the pin member and the portion receiving the pin member is improved as in the first aspect of the invention, and the chromium nitride film is formed by the ion plating method. Compared with the film formation, it is possible to make the film thickness extremely thin, and since high temperature heating is not performed in the thermal spraying process, there is no change in the properties or deterioration of the base material of the pin member.
Further, the film formed by the ion plating method has good adhesion, and has durability against peeling and deterioration due to sliding.
[0010]
According to the third aspect of the present invention, a needle bar supported by a sewing machine frame that supports the sewing machine needle at its tip end and that can reciprocate along its own longitudinal direction, and imparts a driving force to the needle bar for the reciprocating operation. A needle drive arm for connecting the needle bar and the needle drive arm, the needle bar drive link being rotatable by a pin member with respect to both the needle bar and the needle drive arm. Each pin member is formed of a steel material, and a coating film of a ceramic material is formed on at least a sliding surface of each pin member with the needle bar drive link by an ion plating method, and the needle bar drive link is made of light metal. The hard anodized film is formed on at least the sliding surface of the needle bar drive link with each pin member.
[0011]
In the above configuration, for the same reason as the invention described in claim 1, each pin member for connecting the needle bar drive link, which is particularly likely to deteriorate in the sewing machine, and the other two configurations, and The durability of the receiving part is improved.
Therefore, a ceramic film suitable for the ion plating method is formed on a portion where the pin member slides, and a hard anodic oxide film is formed on a portion of the needle bar drive link which slides with the pin member. I have. These are all ceramics, and have excellent heat resistance, abrasion resistance, and corrosion resistance as compared with iron, stainless steel, aluminum alloy, and the like, and have improved durability against frictional heat caused by mutual sliding. . Therefore, improvement in durability against fretting wear due to no lubrication around the sewing needle is achieved.
In addition, since a ceramic suitable for ion plating is employed, if such a film forming method is employed, the film thickness can be reduced, the characteristic change and deterioration of the base material of the pin member can be avoided, and peeling and deterioration of the film occur. To reduce.
[0012]
The invention described in claim 4 has the same configuration as the invention described in
In the above configuration, the same operation as that of the first, second, or third aspect of the invention is performed, and the base material of the needle bar drive link is aluminum having a low specific gravity or an alloy thereof. The surface pressure between the pin member and the pin member, which is generated when the motor is driven at high speed, is reduced.
[0013]
The invention described in claim 5 has the same configuration as the invention described in
In the above configuration, the same operation as that of the first, second, third, or fourth aspect of the invention is performed, and among the steel materials, SKH is less likely to change its characteristics or deteriorate even at a high temperature. The strength is maintained even at the time of sliding during use, and the durability is maintained.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Overall Configuration of Embodiment of the Invention)
A needle
[0015]
As shown in FIG. 1, the needle
[0016]
(Needle bar)
The
As shown in FIG. 2, the
[0017]
(Needle drive arm)
One
[0018]
As shown in FIG. 3, the
[0019]
(Needle bar drive link)
As described above, the needle
The needle
[0020]
(Mutual operation of each component of the needle bar drive mechanism)
The
Explaining these mutual operations, first, the
[0021]
(Material and surface treatment of the needle bar drive link and each pin member)
In the
However, in the needle
In such a portion where sliding is constantly performed under a high surface pressure, if no lubrication is carried out without any provision, it is usual that the durability is remarkably reduced, or burning is caused to make it unusable.
[0022]
Therefore, in the needle
[0023]
On the other hand, the needle
[0024]
As described above, when the chromium nitride film is formed on the outer peripheral surface of each of the
[0025]
FIG. 4 is a comparative test result when the
As shown in FIG. 4, in the configuration (5) of the needle
[0026]
(Other)
The base material of each of the
As the ceramic film formed on the peripheral surfaces of the
[0027]
(Other examples of needle bar drive mechanism)
The application of the present invention relating to the material and surface treatment of the above-described needle
[0028]
FIG. 5 is an exploded perspective view of the needle
The needle
The needle
[0029]
The
The needle drive arm 30A has one end connected to the
[0030]
In such a configuration, when the needle
Further, the rotation of the first pin member 22A with respect to the
Therefore, even when a high surface pressure is applied between the needle
[0031]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the sliding portion between the pin member and the needle bar drive link is formed by forming a chromium nitride film on the pin member side and forming a hard anodic oxide film on the needle bar drive link side. In addition, heat resistance, abrasion resistance, corrosion resistance, and oxidation resistance are improved, and the durability of parts where wear is likely to occur is improved. Therefore, it is possible to achieve oil-free sewing machine needle drive components, which were difficult to achieve due to its high speed and high surface pressure, even though oil-free was desired. Can be effectively avoided.
In addition, the durability of the lock sewing machine, in which the speed and the surface pressure of the structure for driving the sewing machine needle have been increased, has made it possible to realize lubrication-free due to its durability.
[0032]
Furthermore, since a porous layer is formed by forming a hard anodic oxide coating on the sliding surface of the needle bar drive link, grease is used on such a sliding surface, so that grease is applied to the surface of the porous layer that becomes the porous chamber. It is possible to hold. When the grease is held in the porous layer, the sliding between the pin member and the needle bar drive link can be smoothly performed, and the deterioration due to the heat generated by the sliding friction and the wear due to the sliding can be avoided. It is possible to extend the life of the drive link. Further, even when grease is used, no stain is generated due to oil leakage.
[0033]
According to the second aspect of the present invention, since the chromium nitride film is formed by the ion plating method, the film pressure can be reduced, the smoothing process after the film formation is not required, and the productivity can be improved. It is possible. In addition, since the pin member is not heated to a high temperature unlike the thermal spraying method, it is possible to effectively avoid a change or deterioration in the properties of the base material of the pin member, and to maintain a high durability.
Furthermore, the chromium nitride film formed by the ion plating method has high adhesion to the surface of the pin member, and prevents peeling and deterioration of the film due to sliding, and can further improve durability.
[0034]
According to the third aspect of the present invention, a ceramic film is formed on the sliding portion of the pin member and a hard anodic oxide film is formed on the needle bar drive link, so that the heat resistance and the heat resistance are higher than those of metals such as iron and aluminum. Abrasion, corrosion resistance and durability are improved. Therefore, it is possible to realize oil-free operation of the driving components of the sewing machine needle by the improvement of the durability, and it is possible to effectively avoid the generation of stains on the fabric and the surroundings.
Further, since the ceramics that form the coating are those proposed in the ion plating method, the same effects as those of the invention described in
[0035]
According to a fourth aspect of the present invention, since the base material of the needle bar drive link is aluminum or its alloy having a low specific gravity, its own weight is reduced, and a pin member generated when the needle drive arm and the needle bar are driven at a high speed. Can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the occurrence of deterioration and wear on the sliding surfaces of both the needle bar drive link and the pin member, and to prolong the life thereof even in an oilless environment.
[0036]
According to the fifth aspect of the present invention, since SKH is used as a steel material as a base material of the pin member, its characteristics are hardly changed or deteriorated even at a high temperature, and its strength is maintained even at the time of forming a ceramic film or sliding during use. However, the durability can be maintained even without lubrication.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view in which a part of a lock sewing machine according to an embodiment of the present invention is cut away.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
FIG. 3 is an explanatory view showing a connected state of a needle drive arm, a needle bar, and a needle bar drive link disclosed in FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram showing endurance test results of the present invention and another comparative example with respect to a pin member and a needle bar drive link.
FIG. 5 is an exploded perspective view showing another mechanical configuration example of the needle bar driving mechanism.
[Explanation of symbols]
1 sewing machine frame
Needle drive mechanism of 10,10A sewing machine
20, 20A Needle bar
22, 22A First pin member
40,40A needle drive arm
50,50A Needle bar drive link
51 Connecting part
52 Connecting part
M sewing needle
Claims (5)
前記針棒駆動リンクを,前記針棒と前記針駆動腕のいずれに対してもピン部材により回動可能に連結し、
前記各ピン部材が鋼材により形成されると共に少なくとも当該各ピン部材の前記針棒駆動リンクとの摺動面に窒化クロムからなるセラミックのコーティング被膜が形成され、
前記針棒駆動リンクが軽金属により形成されると共に少なくとも当該針棒駆動リンクの前記各ピン部材との摺動面に硬質陽極酸化被膜を形成したことを特徴とするミシンの針棒駆動機構。A needle bar supported by a sewing machine frame to support a sewing needle at its distal end and reciprocally along its own longitudinal direction; a needle drive arm for applying a driving force for the reciprocating operation to the needle bar; A needle bar drive link connecting the bar and the needle drive arm,
The needle bar drive link is rotatably connected to both the needle bar and the needle drive arm by a pin member,
A ceramic coating film made of chromium nitride is formed on at least the sliding surface of each of the pin members with the needle bar drive link, wherein each of the pin members is formed of a steel material,
A needle bar drive mechanism for a sewing machine, wherein the needle bar drive link is formed of light metal and a hard anodic oxide coating is formed on at least a sliding surface of the needle bar drive link with the pin members.
前記針棒駆動リンクを,前記針棒と前記針駆動腕のいずれに対してもピン部材により回動可能に連結し、
前記各ピン部材が鋼材により形成されると共に少なくとも当該各ピン部材の前記針棒駆動リンクとの摺動面にイオンプレーティング法によりセラミック素材のコーティング被膜が形成され、
前記針棒駆動リンクが軽金属により形成されると共に少なくとも当該針棒駆動リンクの前記各ピン部材との摺動面に硬質陽極酸化被膜が形成されることを特徴とするミシンの針棒駆動機構。A needle bar supported by a sewing machine frame to support a sewing needle at its distal end and reciprocally along its own longitudinal direction; a needle drive arm for applying a driving force for the reciprocating operation to the needle bar; A needle bar drive link connecting the bar and the needle drive arm,
The needle bar drive link is rotatably connected to both the needle bar and the needle drive arm by a pin member,
A coating film of a ceramic material is formed by an ion plating method on at least the sliding surface of each pin member with the needle bar drive link, wherein each pin member is formed of a steel material,
A needle bar drive mechanism for a sewing machine, wherein the needle bar drive link is formed of light metal and a hard anodic oxide film is formed on at least a sliding surface of the needle bar drive link with each of the pin members.
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