JP2005065881A - ミシン - Google Patents

Abstract

【課題】 相対運動する第１部材と第２部材の摺動性と耐磨耗性を格段に高め、その耐久性を向上することができるミシンを提供する。
【解決手段】 第１部材である天秤軸２４の表面にＤＬＣ被膜を形成し、第２部材である天秤軸受２６の、天秤軸２４が支持されるための軸受穴３１にはアルミブッシュ３３が圧入されて固定されている。そして、天秤軸２４にはグリースが塗布される。このグリースは、基油に合成油であるＤＯＳ（セバシン酸ジオクチル）、増ちょう剤はにＬｉ石鹸１６重量％、添加剤にＺｎＤＴｐ（ジチオリン酸亜鉛）及びＭｏＤＴＣ（ジチオカルバミン酸モリブデン）を５重量％を使用する。
【選択図】 図３

Description

本発明は摺動部を有するミシンに関するものである。

従来、ミシンにおいて、針棒と針棒支持部材、天秤と天秤支持部材、針棒抱きと針棒クランクロッド等々、相対運動する２部材の摺動部分の摩耗防止は、ミシンをより長く快適な状態で使用するための課題となっている。そこで、従来のミシンでは、これらの２部材の摺動部分にグリース等の潤滑剤が注入されている。また、これらの２部材の摺動部分の一方の部材にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）被膜を形成し、他方の部材にフッ素系被膜を形成して、２部材の摺動性と耐磨耗性を高めているものがある（例えば、特許文献１参照）。また、摺動部分にＤＬＣ被膜を形成した際に、より摺動性と耐磨耗性を高める潤滑剤を用いるようにしているものもある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−１８１１８５号公報 特開２００３−１１１９９０号公報

しかしながら、摺動部分にグリース等の潤滑剤を注入しても、２部材の表面状態はある程度の凹凸があり、２部材の表面が接触する部分が存在する。そこで、２部材の表面を形成する物質の摩擦係数が高い場合には、２部材の摩擦による発熱が高くなり、その摺動部分の負荷が増大し、また、グリースがある場合にはその酸化劣化を促進してしまい、２部材の摺動性と耐磨耗性が低くなるという問題点がある。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、相対運動する第１部材と第２部材の摺動性と耐磨耗性を格段に高め、その耐久性を向上することができるミシンを提供することである。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明の相対運動する第１部材と第２部材とから成る摺動部を備えたミシンにおいて、前記第１部材には、表面にＤＬＣ被膜が形成され、前記第２部材は、表面がアルミ又はアルミ合金である、若しくは、表面にアルミ又はアルミ合金の被膜が形成されている。

また、請求項２に係る発明のミシンでは、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記アルミ合金はジュラルミンであることを特徴とする構成となっている。

また、請求項３に係る発明のミシンでは、請求項１又は２に記載の発明の構成に加えて、前記摺動部には潤滑剤が塗布されていることを特徴とする構成となっている。

また、請求項４に係る発明のミシンでは、請求項３に記載の発明の構成に加えて、前記潤滑剤の基油は、合成油であることを特徴とする構成となっている。

また、請求項５に係る発明のミシンでは、請求項４に記載の発明の構成に加えて、前記潤滑剤の基油は、エステル系の合成油であることを特徴とする構成となっている。

また、請求項６に係る発明のミシンでは、請求項５に記載の発明の構成に加えて、前記エステル系の合成油は、ＤＯＡ、ＤＯＺ、ＤＯＳ、ＤＯＤ等のいずれかのジエステルであることを特徴とする構成となっている。尚、ＤＯＡは、アジピン酸ジオクチル、ＤＯＺはアゼライン酸ジオクチル、ＤＯＳはセバシン酸ジオクチル、ＤＯＤはジ・２・エチルヘキシルドデカネートの略称である。

また、請求項７に係る発明のミシンでは、請求項４に記載の発明の構成に加えて、前記潤滑剤の基油は、ＰＡＯ系の合成油であることを特徴とする構成となっている。尚、ＰＡＯはポリαオレフィン水素化物の略称である。

また、請求項８に係る発明のミシンでは、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記アルミ又はアルミ合金は、当該アルミ合金よりも剛性のある鋼材に取り付けられていることを特徴とする構成となっている。

また、請求項９に係る発明のミシンでは、請求項８に記載の発明の構成に加えて、前記アルミ又はアルミ合金は、前記鋼材に圧入により取り付けられていることを特徴とする構成となっている。

また、請求項１０に係る発明のミシンでは、請求項１乃至９のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記摺動部は、往復動される天秤と、当該天秤を摺動可能に支持する支持部材とから成ることを特徴とする構成となっている。

また、請求項１１に係る発明のミシンでは、請求項１乃至１０のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記第１部材は往復動される天秤であり、前記第２部材は当該天秤を摺動可能に支持する部分であることを特徴とする構成となっている。

請求項１に係る発明のミシンでは、第１部材には、表面にＤＬＣ被膜が形成され、第２部材は、表面がアルミ又はアルミ合金であるか、若しくは、表面にアルミ又はアルミ合金の被膜が形成されており、ＤＬＣ被膜は、高硬度であり、かつ、摩擦係数が低くく、さらに、アルミとの摺動相性が良い（滑りやすい）ために、摺動部の摺動性と耐磨耗性を向上させ、耐久性を向上させることができる。

また、請求項２に係る発明のミシンでは、請求項１に記載の発明の効果に加えて、アルミ合金は、アルミ合金の中でも硬質なジュラルミンが用いられる。したがって、十分な剛性を小さな部材で構成できる。

また、請求項３に係る発明のミシンでは、請求項１又は２に記載の発明の効果に加えて、摺動部には潤滑剤が塗布されているので、潤滑剤がない場合に比べて、摺動部の摺動性と耐磨耗性を向上させ、耐久性を向上させることができる。

また、請求項４に係る発明のミシンでは、請求項３に記載の発明の効果に加えて、潤滑剤の基油は、原油から精製される鉱物油に比べて、不純物が少ない合成油が用いられるので、摺動部の耐久性を向上させることができる。

また、請求項５に係る発明のミシンでは、請求項４に記載の発明の効果に加えて、潤滑剤の基油は、アルミとのなじみ（付着性）がよいエステル系の合成油が用いられるので、潤滑性を十分に得ることができる。

また、請求項６に係る発明のミシンでは、請求項５に記載の発明の効果に加えて、エステル系の合成油は、ＤＯＡ、ＤＯＺ、ＤＯＳ、ＤＯＤ等のいずれかのジエステルが用いられ、これらのいずれかのジエステルを単一で基油とすることにより、多種の基油が混合された潤滑剤よりも摩擦が少なく、潤滑性が向上する。

また、請求項７に係る発明のミシンでは、請求項４に記載の発明の効果に加えて、潤滑剤の基油は、原油から精製される鉱物油に対して粘度指数（ＶＩ値）が高いＰＡＯ系の合成油が用いられるため、良好な潤滑が得られる。尚、鉱物油の粘度指数は１０〜１００であり、ＰＡＯ系の合成油の粘度指数は１５０以上である。

また、請求項８に係る発明のミシンでは、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明の効果に加えて、アルミ又はアルミ合金は、アルミ合金よりも剛性のある鋼材に取り付けられている。したがって、アルミ単体又はアルミ合金単体で摺動部を構成した場合よりも、十分な剛性を小さな部材で構成できる。

また、請求項９に係る発明のミシンでは、請求項８に記載の発明の効果に加えて、アルミ又はアルミ合金は、鋼材に圧入により取り付けられているので、摺動部を簡単に構成できる。

また、請求項１０に係る発明のミシンでは、請求項１乃至９のいずれかに記載の発明の効果に加えて、摺動部は、往復動される天秤と、天秤を摺動可能に支持する支持部材とから成る。したがって、往復動される天秤及び支持部材との耐久性を向上させることができる。

また、請求項１１に係る発明のミシンでは、請求項１乃至１０のいずれかに記載の発明の効果に加えて、第１部材は往復動される天秤であり、第２部材は天秤を摺動可能に支持する部分である。したがって、負荷のかかる天秤が小さくても十分な剛性を得られ、その天秤の摺動部の耐久性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施形態は２本針ミシンに本発明を適用した場合の一例である。図１は、本実施形態に係る２本針ミシンＭ（以下、ミシンＭという）の機枠内部の斜視図である。尚、図１に矢印で示す前後左右を前後左右として説明する。図２は、ミシンＭを左方から見た側面図である。図３は、天秤１６及び天秤軸受２６の分解斜視図である。

図１に示すように、２本針ミシンＭ（以下、ミシンＭという）は、左右方向に長いベッド部１と、ベッド部１の右部から上方へ延びる脚柱部２と、脚柱部２からベッド部１と対向するように左方へ延びるアーム部３とを有する。アーム部３の内部に、左右方向向きの主軸５が配設され、この主軸５の下側に左右方向向きの針棒揺動軸６が配設されている。主軸５の右端部分はアーム部３から外部へ突出し、その突出部分にプーリ７が固着されている。このプーリ７とミシンモータ（図略）で駆動されるプーリ（図略）とにベルト（図略）が掛けられ、ミシンモータの駆動力がプーリとベルトを介して主軸５に伝達されて、主軸５が図１の矢印に示す方向に回転駆動される。また、アーム部３の左端部分は頭部４に形成されている。

そして、図１、図２に示すように、頭部４の内部にはクランク８、クランクレバー９、針棒抱き１０、針棒１１、針棒支持部材１２、天秤１６及び天秤軸受２６を有する天秤機構１５が設けられ、天秤機構１５の天秤１６は固定軸２２に回動可能に支持されている。また、図１に示すように、針棒１１の下端部分は頭部４の下側へ突出し、その先端部に２本の針１３が装着されている。さらに、主軸５の左端部にはクランク８が固着され、クランクレバー９のクランク側上端部１８がクランク８のクランク軸２０に回動自在に連結され、クランクレバー９の下端部が針棒抱き１０に回動自在に連結されている。針棒１１の長さ方向途中部が針棒抱き１０に内嵌固定され、針棒１１は針棒抱き１０の上下両側において針棒支持部材１２に上下動自在に支持されている。図２の二点鎖線Ａは、クランク軸２０の左端部の軌跡を示し、主軸５と同方向に回転する。

また、図３に示すように、天秤１６は円柱状の貫通孔２３を備えた天秤腕部２８を起点として、棒状の天秤軸２４と、先端に糸を通すための２箇所の糸穴４１，４２を備えた板状の天秤部２７とが備えられている。また、天秤軸受２６は、半円柱状の軸受部３０と、当該軸受部３０の側面から突出した円柱状の連結部３２とから構成されている。そして、軸受部３０には、天秤軸２４が支持されるための軸受穴３１が、半円柱状の上面の略中央に、上面から底面へかけて貫通した円筒形の貫通孔として形成され、その軸受穴３１には両端が開口した筒状のアルミブッシュ３３が備えられている。このアルミブッシュ３３は軸受穴３１全長に渡っている。また、連結部３２はクランクレバー９の天秤側上端部１７に回動可能に取り付けられる。そして、天秤軸２４は天秤軸受２６の軸受穴３１内のアルミブッシュ３３の内周面に摺動するように構成されている。尚、本実施の形態では、天秤軸２４が第１部材に相当し、天秤軸受２６が第２部材に相当する。

また、天秤軸２４の表面のうち少なくとも天秤軸受２６と摺動する部分にＤＬＣ被膜が形成されている。ＤＬＣ被膜は、プラズマＣＶＤ、スパッタリング（非平衡マグネトロンスパッタリング）、アークオンプレーティング、等の既存の薄膜形成技術を用いて、天秤軸２４の基材の表面にコーティング処理を施して形成され、ＤＬＣ被膜の膜厚は約１μｍとなる。ＤＬＣ被膜の硬度は、水素含有量とｓｐ３／ｓｐ２結合比によって調節することができ、ＨＶにて数百からダイヤモンドのＨＶに近い８０００くらい迄の高硬度被膜とすることができる。

また、図３に示すように、天秤軸受２６の軸受穴３１の内面には円筒状のアルミブッシュ３３が圧入されて固定されている。尚、このアルミブッシュ３３は、ジュラルミン（ＪＩＳ Ａ７０７５）で形成されている。そして、天秤軸受２６のアルミブッシュ３３以外の素材は炭素鋼（ＪＩＳ Ｓ１０Ｃ）である。

したがって、主軸５が回転駆動されると、クランク８とクランクレバー９を介して針棒抱き１０と針棒１１が上下に往復駆動される。そして、天秤１６は、針棒１１の上下動に同期して所定のタイミングで上下に揺動駆動される。よって、天秤軸２４と天秤軸受２６は摺動し、天秤軸２４に形成されたＤＬＣ被膜とアルミブッシュ３３が摺り合わされる。尚、針棒揺動軸６が回転駆動されることにより、針棒支持部材１２と共に針棒１１（針棒抱き１０）が前後水平方向に揺動駆動される。

また、天秤軸２４と天秤軸受２６との間（隙間）は約１０μｍであり、その隙間、即ち、天秤軸２４のＤＬＣ被膜上には、その隙間の１０μｍ以下の層のグリースが潤滑剤として塗布されており、天秤軸２４と天秤軸受２６との間を潤滑するようになっている。

今回、上記の天秤軸２４とジュラルミンのアルミブッシュ３３を備えた天秤軸受２６とを摺動させて実験を行い、摺動部の温度と寿命を計測したところ以下のような結果が得られた。本実験は、４０℃環境で、主軸５を３３００ｒｐｍで回転させ、摺動部での天秤軸２４と天秤軸受２６との相対速度（往復移動における最高速）は、工業ミシンを想定して６ｍ／ｓとした。尚、この時の天秤部分のＰＶ値は、Ｐ＝１．４ＭＰａ、Ｖ＝６．４ｍ／ｓである。また、天秤軸２４に塗布されるグリースは、基油にＤＯＳ、増ちょう剤にＬｉ石鹸１６重量％、添加剤にＺｎＤＴｐ（ジチオリン酸亜鉛）及びＭｏＤＴＣ（ジチオカルバミン酸モリブデン）を５重量％を使用した。尚、ＤＯＳの４０℃での動粘度は１２ｍｍ２／ｓである。また、ＤＬＣ被膜とジュラルミンとの摩擦係数はドライ（潤滑剤なし）環境で０．０２である。

この結果、天秤軸２４と天秤軸受２６とから成る摺動部は、２０００時間を経過しても焼き付きを起こさなかった。また、この際の摺動部の温度は７０度であった。

また、上記実験の結果と対比するために、ＤＬＣ被膜を形成した天秤軸２４と、ジュラルミンのアルミブッシュを圧入しておらず、炭素鋼（ＪＩＳ Ｓ１５Ｃ）で形成された天秤軸受を上記実験と同様の条件で摺動させた。ＤＬＣ被膜と炭素鋼（ＪＩＳ Ｓ１５Ｃ）との摩擦係数はドライ環境で０．１である。この結果、摺動部は１０００時間を経過して焼き付きを起こした。焼き付きを起こす前の定常状態での摺動部の温度は８０度まで上昇した。一般にグリースの劣化寿命は温度が１０℃上昇すると、半分になるといわれている。

また、ＤＬＣ被膜を形成した天秤軸２４にグリースを塗布しないで、炭素鋼（ＪＩＳ Ｓ１５Ｃ）で形成された天秤軸受と摺動させると、２４時間経過後には、焼き付きを起こした。

また、ＤＬＣ被膜を形成した天秤軸２４に塗布するグリースを、基油に合成油であるＤＯＳでなく鉱物油を用いたグリース（例えば、昭和シェル石油株式会社製のアルバニヤグリース、増ちょう剤はＬｉ石鹸、粘度１３０）を使用すると、２００時間経過後に焼き付きを起こす。

したがって、上記実施の形態のミシンにおける天秤軸２４と天秤軸受２６とから成る摺動部においては、天秤軸２４にＤＬＣ被膜を形成し、かつ、合成油を基油とするグリースを塗布し、天秤軸受２６にジュラルミンを使用することにより、摺動部の上昇温度を抑えることができる。天秤軸２４にはグリースが塗布されているが、摺動部のすべての面にグリースが介在しているのではなく、部分的にはＤＬＣ被膜とジュラルミンとの接点が生じる。そこで、摩擦係数の低いＤＬＣ皮膜とジュラルミンを摺動部に使用することにより、摺動時の上昇温度を抑えることができる。上昇温度を抑えることができると、グリースの酸化劣化も抑えることができるので、グリースの働きをより長く保持することができ、摺動部の摩耗をより長く抑え、摺動部の部材の寿命も長くなる。また、グリースの基油に鉱物油に比べて不純物の少ない合成油の中でも、アルミと付着製のよいエステル系のＤＯＳを使用しているので、ジュラルミンとの潤滑性を十分に得ることができる。

尚、本発明のミシンは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。上記実施の形態では、天秤軸２４と天秤軸受２６とから成る摺動部について述べたが、これ以外の摺動部、例えば、針を上下動する主軸５、主軸５に連動する針棒揺動軸６、布送り機構、糸調子、釜針棒、針棒抱きなどの摺動部に適用してもよい。

上記実施の形態では、摺動部での天秤軸と天秤軸受との相対速度は、工業ミシンを想定して６ｍ／ｓとして実験を行ったが、家庭用ミシンにおいては相対速度は工業ミシンよりもかなり遅くなる（１／５〜１／１０）。そこで、この場合、摺動の過酷度を示すＰＶ値は、速度の３乗に正比例するため、工業ミシンの場合に比べて１／１２５〜１／１０００となり、ＰＶ値の減少に正比例して摺動部の温度上昇は抑制されるので、潤滑剤としてのグリースを塗布しなくても十分動作することが可能である。

また、上記実施の形態では、アルミ合金としてジュラルミンを使用したが、これはその他のアルミ合金でもよく、例えば、アルミダイキャスト（ＪＩＳ ＡＤＣ１２）であってもよい。また、ＤＬＣ被膜にはシリコンを含ませてもよい。尚、タングステンなどの金属はかえって摩耗が促進されるので含ませない。また、潤滑剤には、フッ素樹脂、二硫化モリブデンなどの硫化金属を添加してもよい。

また、摺動部へ塗布する潤滑剤は、ミシン出荷時において塗布しておくのではなく、別包装又は別販売し、販売後にミシン購入者が必要な摺動部に塗布するようにしてもよい。更に、アルミブッシュ３３は圧入により軸受部３０に固定されているが、ネジにより固定してもよい。

本発明のミシンは、２本針ミシンに限らず種々の１本針や３本針以上のミシンに適用可能である。

２本針ミシンＭの機枠内部の斜視図である。 ミシンＭを左方から見た側面図である。 天秤１６及び天秤軸受２６の分解斜視図である。

符号の説明

１５ 天秤機構
１６ 天秤
２４ 天秤軸
２６ 天秤軸受
３０ 軸受部
３１ 軸受穴
３３ アルミブッシュ
Ｍ ミシン

Claims (11)

1. 相対運動する第１部材と第２部材とから成る摺動部を備えたミシンにおいて、
   前記第１部材には、表面にＤＬＣ被膜が形成され、
   前記第２部材は、表面がアルミ又はアルミ合金である、若しくは、表面にアルミ又はアルミ合金の被膜が形成されていることを特徴とするミシン。
2. 前記アルミ合金はジュラルミンであることを特徴とする請求項１に記載のミシン。
3. 前記摺動部には潤滑剤が塗布されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のミシン。
4. 前記潤滑剤の基油は、合成油であることを特徴とする請求項３に記載のミシン。
5. 前記潤滑剤の基油は、エステル系の合成油であることを特徴とする請求項４に記載のミシン。
6. 前記エステル系の合成油は、ＤＯＡ、ＤＯＺ、ＤＯＳ、ＤＯＤ等のいずれかのジエステルであることを特徴とする請求項５に記載のミシン。
7. 前記潤滑剤の基油は、ＰＡＯ系の合成油であることを特徴とする請求項４に記載のミシン。
8. 前記アルミ又はアルミ合金は、当該アルミ合金よりも剛性のある鋼材に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のミシン。
9. 前記アルミ又はアルミ合金は、前記鋼材に圧入により取り付けられていることを特徴とする請求項８に記載のミシン。
10. 前記摺動部は、往復動される天秤と、当該天秤を摺動可能に支持する支持部材とから成ることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のミシン。
11. 前記第１部材は往復動される天秤であり、前記第２部材は当該天秤を摺動可能に支持する部分であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のミシン。

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