JP2006187420A - Sewing machine component - Google Patents

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性宝 応
Shinsuke Mochizuki
慎介 望月
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-strength sewing machine component reducing the weight and improving the friction resistance. <P>SOLUTION: This sewing machine component receiving a driving force for sewing and executing an operation is characterized in that a base material of the sewing machine component is composed of aluminum or aluminum alloy, the surface layer part of the base material is formed of a two-layer structured hybrid plasma electrolytic oxidation film consisting of a lower layer mainly composed of crystalline substance Al<SB>2</SB>O<SB>3</SB>and an upper layer mainly composed of amorphous substance Al<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, and the hybrid plasma electrolytic oxidation film is formed with a plurality of through-holes in the thickness direction reaching the interface with the base material. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、各部品の材料(鋼材(比重7.86g/cm3)、或いは銅材(比重8.93g/cm3))をアルミ、またはアルミ合金(比重2.70g/cm3)に適応した場合に、そのアルミ、またはアルミ合金の耐久性(引っ張り強度及び耐摩耗性)向上が図られたミシン部品に関する。 The present invention is adapted to each part of the material (steel (specific gravity 7.86 g / cm 3), or copper material (specific gravity 8.93g / cm 3)) of aluminum or an aluminum alloy, (specific gravity 2.70 g / cm 3) In such a case, the present invention relates to a sewing machine part in which durability (tensile strength and wear resistance) of the aluminum or aluminum alloy is improved.

従来のミシンでは、縫製時の駆動において高速運動を行うと共に摺動を生じる部材、例えば、ミシン主軸から針棒に上下動の駆動力を伝達するクランクロッドの軽量化のために高強度アルミニウム合金で形成していた。そして、かかるクランクロッドの端部には、針棒に固定された針棒抱きに設けられた支軸を摺動回転可能に支持するメタル軸受けが設けられ、当該軸受けは比重の高い銅系素材、或いは表面に窒化処理を施した銅材が使用されていた(例えば、特許文献1参照)。   In a conventional sewing machine, a high-strength aluminum alloy is used to reduce the weight of a member that causes high-speed movement and that slides during driving during sewing, for example, a crank rod that transmits a driving force for vertical movement from the sewing machine spindle to the needle bar. Was forming. And, the end of the crank rod is provided with a metal bearing that supports a spindle provided on a needle bar holder fixed to the needle bar so as to be slidably rotatable, and the bearing is a copper-based material having a high specific gravity, Or the copper material which performed the nitriding process on the surface was used (for example, refer patent document 1).

また、針棒、上ルーパー抱き、上ルーパーガイド、揺動かん、角駒などの摺動部品、あるいは下糸を提供する釜、連結部品とするリンクの素材には鋼材が利用されている。
特開平7−217657号公報
Further, steel materials are used for the link material used as the needle bar, the upper looper hug, the upper looper guide, the swinging canister, the sliding piece such as the square piece, the hook for providing the lower thread, and the connecting part.
JP 7-217657 A

しかしながら、上記クランクロッドの端部に設ける軸受けの素材を銅材或いは鋼材とすると、当該軸受けの重量が重くなり、より高速運動を行った場合に、クランクロッドの強度が不足したり、慣性力が大きくなるおそれがあった。
また、最近のミシンでは、機枠内の各部において潤滑油を使用しないドライ化が進められており、これに対応するために摺動性の良好な銅製の軸受けへの転換が図られつつあるが、やはり軸受けの重量が重くなることが問題となっていた。
However, if the bearing material provided at the end of the crank rod is made of copper or steel, the weight of the bearing increases, and the crank rod has insufficient strength or inertial force when moving at a higher speed. There was a risk of growth.
Also, in recent sewing machines, dry parts that do not use lubricating oil are being promoted in each part of the machine frame, and in order to cope with this, conversion to copper bearings with good slidability is being attempted. After all, there was a problem that the weight of the bearing became heavy.

また、上記したような鋼材を用いたミシン部品を比重の高い鋼材から比重の低いアルミまたはアルミ合金に変更しようとすると、強度の問題または耐久性の問題があるため、それはなかなか困難であった。
本発明は、高速運動を行うミシン部品において、軽量化及び高強度化が可能で且つ摺動性が向上しているミシン部品の提供を目的とする。
In addition, when trying to change the sewing machine part using the steel material described above from a steel material having a high specific gravity to an aluminum or aluminum alloy having a low specific gravity, there is a problem of strength or durability, which is quite difficult.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a sewing machine component that can be reduced in weight and strength and improved in slidability in a sewing machine component that performs high-speed motion.

請求項1記載の発明は、縫製を行うための駆動力を受けて運動を行ういずれかのミシン部品において、前記ミシン部品の母材がアルミまたはアルミ合金から成り、前記母材の表層部分が結晶質のAl23を主体とする下層と非晶質のAl23を主体とする上層とから成る2層構造のハイブリッドプラズマ電解酸化皮膜から成り、前記ハイブリッドプラズマ電解酸化皮膜には、その厚さ方向に前記母材との界面にまで到達する複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, in any one of the sewing machine parts that perform the movement by receiving a driving force for sewing, the base material of the sewing machine parts is made of aluminum or an aluminum alloy, and the surface layer portion of the base material is a crystal. A hybrid plasma electrolytic oxide film having a two-layer structure composed of a lower layer mainly composed of porous Al 2 O 3 and an upper layer mainly composed of amorphous Al 2 O 3. A plurality of through-holes reaching the interface with the base material are formed in the thickness direction.

ミシンの各構成部品は、駆動源たるミシンモータの回転数に応じて回転、往復運動等の各種の運動をする。かかる運動により他の部品との摺動や衝突を生じる部品にあっては、摩耗による劣化を生じないように耐摩耗性が要求される。
また、特に高速運動を行う部品にあってはその遠心力による引っ張り荷重の増大を生じることから、引っ張り荷重に対する耐久性も要求される。
Each component of the sewing machine performs various motions such as rotation and reciprocation according to the number of rotations of the sewing machine motor as a drive source. For parts that slide or collide with other parts due to such movement, wear resistance is required to prevent deterioration due to wear.
In particular, in parts that perform high-speed motion, the tensile load is increased due to the centrifugal force, so that durability against the tensile load is also required.

請求項2記載の発明は、縫製を行うための駆動力を受けて運動を行うミシン部品において、前記ミシン部品の母材がアルミまたはアルミ合金から成り、他のミシン部品との摺動面における前記母材の表層部分が結晶質のAl23を主体とする上層と非晶質のAl23を主体とする下層とから成る2層構造のハイブリッドプラズマ電解酸化皮膜から成り、前記ハイブリッドプラズマ電解酸化皮膜には、その厚さ方向に前記母材との界面にまで到達する複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the sewing machine part that moves by receiving a driving force for sewing, the base material of the sewing machine part is made of aluminum or an aluminum alloy, and the sliding part with the other sewing machine part the surface portion of the base material is made from a hybrid plasma electrolytic oxide film of 2-layer structure composed of a lower layer mainly composed of the upper layer and the amorphous of Al 2 O 3 mainly composed of Al 2 O 3 crystalline, the hybrid plasma The electrolytic oxide film is characterized in that a plurality of through-holes reaching the interface with the base material are formed in the thickness direction.

ミシンの各構成部品は、縫製時の動作に応じて他の部品との間で摺動を生じる場合や回転連結部で軸との摺動を生じる場合がある。
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明と同様の構成を備えると共に、ハイブリッドプラズマ電解酸化皮膜の厚さを1〜150μmの範囲としたことを特徴とする。
150μm以上にすると多孔質な上層が厚くなり、結果として初期制動への不具合並びに上層の割れ、クラック発生の原因となる可能性が高い。
Each component of the sewing machine may slide with other parts depending on the operation at the time of sewing, or may slide with the shaft at the rotary connecting portion.
The invention described in claim 3 has the same configuration as that of the invention described in claim 1 or 2, and is characterized in that the thickness of the hybrid plasma electrolytic oxide film is in the range of 1 to 150 μm.
If the thickness is 150 μm or more, the porous upper layer becomes thick, and as a result, there is a high possibility of causing a problem with initial braking, cracking of the upper layer, and generation of cracks.

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、ハイブリッドプラズマ電解酸化皮膜の表面硬度を800Hv以上としたことを特徴と
する。
The invention described in claim 4 has the same configuration as that of the invention described in claim 1, 2, or 3, and is characterized in that the surface hardness of the hybrid plasma electrolytic oxide film is 800 Hv or more.

請求項1記載の発明は、縫製を行うための駆動力を受けて運動を行うミシン部品において、アルミ、又はアルミ合金の母材の表面にプラズマ電解酸化処理によって前記した2層構造のハイブリッド皮膜を形成したため、母材表面の硬化及び摩擦係数の低減により、耐摩耗化による耐久性の向上及び引っ張り荷重の耐久性向上を図ることができ、高速運動、摺動、衝突等を行う部品について、硬質で耐久性を備えた重量の重い材料の使用を回避することができ、その軽量化及び摺動性の向上を図ることが可能となる。また、そのような部品において、母材をアルミ、またはアルミ合金にすると共に、その表面,特に,摩耗が生じやすい箇所や構造上引っ張り荷重が生じやすい部位の表面にプラズマ電解酸化処理によって前記した2層構造のハイブリッド皮膜を形成することで、表面の硬化及び摩擦係数の低減により、耐摩耗化による耐久性の向上及び引っ張り加重の耐久性向上が図られる。   According to the first aspect of the present invention, in the sewing machine part that moves by receiving a driving force for sewing, the hybrid film having the two-layer structure described above is applied to the surface of the base material of aluminum or aluminum alloy by plasma electrolytic oxidation. Because it is formed, it is possible to improve the durability through wear resistance and improve the durability of the tensile load by hardening the surface of the base material and reducing the friction coefficient. For parts that perform high speed motion, sliding, collision, etc. Therefore, it is possible to avoid the use of a heavy material having durability, and it is possible to reduce the weight and improve the slidability. In such parts, the base material is made of aluminum or an aluminum alloy, and the surface thereof, particularly the surface of a part where wear is likely to occur or a part where a tensile load is likely to occur due to structure is subjected to plasma electrolytic oxidation treatment. By forming a hybrid film having a layer structure, the surface is hardened and the friction coefficient is reduced, whereby the durability is improved by wear resistance and the durability of tensile load is improved.

請求項2記載の発明は、縫製を行うための駆動力を受けて運動を行うミシン部品において、摺動を生じる摺動面に、アルミ、またはアルミ合金の母材の表面にプラズマ電解酸化処理によって前記した2層構造のハイブリッド皮膜を形成したため、表面の硬化及び摩擦係数の低減により、耐摩耗化による耐久性の向上を図ることができ、摺動を行う部品において、特に摺動部位に,硬質で耐久性を備えた重量の重い材料の使用を回避することができ、その軽量化及び摺動性の向上を図ることが可能となる。   According to a second aspect of the present invention, in a sewing machine component that moves by receiving a driving force for sewing, the surface of the aluminum or aluminum alloy base material is subjected to plasma electrolytic oxidation treatment on the sliding surface that causes sliding. Since the two-layered hybrid film described above is formed, the surface can be hardened and the friction coefficient can be reduced to improve the durability through wear resistance. Thus, it is possible to avoid the use of a heavy material having durability, and it is possible to reduce the weight and improve the slidability.

請求項3記載の発明において、皮膜を厚くする必要がなくなり、処理が簡単となり、部品がより軽量化できる。
請求項4記載の発明において、従来の硬質陽極酸化皮膜の硬度の最高値は450Hvであり、通常の硬度は350Hv程度であるが、本発明の2層構造のハイブリッド皮膜は硬く、耐摩耗性が、ミシン部品に施された従来の硬質陽極酸化皮膜より優れている効果がある。
In the third aspect of the invention, it is not necessary to increase the thickness of the coating, the processing becomes simple, and the parts can be made lighter.
In the invention according to claim 4, the maximum hardness of the conventional hard anodized film is 450 Hv and the normal hardness is about 350 Hv. However, the two-layer hybrid film of the present invention is hard and wear-resistant. There is an effect that is superior to the conventional hard anodized film applied to the sewing machine parts.

また、鉄では、高速運動に弱く、摩擦熱を発生しやすい不具合要因があるが、本発明のハイブリッド皮膜は、厚さ方向に形成されている貫通孔の作用で摩擦熱を放熱する効果があり、摩擦熱による悪影響を防止する。   In addition, iron is weak in high-speed motion and has a failure factor that easily generates frictional heat, but the hybrid film of the present invention has an effect of dissipating frictional heat by the action of a through-hole formed in the thickness direction. Prevents adverse effects caused by frictional heat.

(本発明の実施形態の全体構成)
本発明の実施形態としてミシンの針棒駆動機構10に本発明を適用した例を図1及び図2に基づいて説明することとする。図1は、針棒駆動機構10の分解斜視図である。
図1に示すように、ミシンの針棒駆動機構10は、縫い針11を下端部で保持する針棒12と、図示しないミシン機枠に固定され針棒12をその下端部で上下動可能に支持する針棒下メタル軸受け13と、ミシン機枠に固定され針棒12をその上端部で上下動可能に支持する針棒上メタル軸受け14と、針棒12の中間位置に固定装備される針棒抱き15と、ミシン主軸に連結される針棒クランク16と、針棒抱き15に設けられた支軸と針棒クランク16に設けられた偏心軸とを連結するクランクロッド17とを備えている。また、図1中の符号2,3はそれぞれ図示しない天秤に駆動力を付与する天秤クランクと天秤ロッドである。
(Overall configuration of the embodiment of the present invention)
As an embodiment of the present invention, an example in which the present invention is applied to a needle bar drive mechanism 10 of a sewing machine will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an exploded perspective view of the needle bar drive mechanism 10.
As shown in FIG. 1, a needle bar drive mechanism 10 for a sewing machine includes a needle bar 12 that holds a sewing needle 11 at its lower end and a needle bar 12 that is fixed to a sewing machine frame (not shown) and that can move up and down at its lower end. Needle bar lower metal bearing 13 to be supported, needle bar upper metal bearing 14 which is fixed to the sewing machine frame and supports the needle bar 12 so that it can move up and down at its upper end, and a needle which is fixedly installed at an intermediate position between the needle bar 12 A bar holder 15, a needle bar crank 16 connected to the sewing machine main shaft, and a crank rod 17 that connects a support shaft provided on the needle bar holder 15 and an eccentric shaft provided on the needle bar crank 16. . Reference numerals 2 and 3 in FIG. 1 denote a balance crank and a balance rod, respectively, for applying a driving force to a balance (not shown).

上記構成により、針棒12はその上下のメタル軸受け13,14により上下動のみが可能な状態でミシン機枠に支持される。
針棒クランク16は中心軸と当該中心軸から偏心した偏心軸とを備え、その中心軸がミシンモータにより回転駆動される。一方、針棒クランク16の偏心軸は、クランクロッド17の基端部と連結され、針棒クランク16の中心軸側から回転駆動力が付与されると、クランクロッド17の基端部を偏心距離に応じた円周に沿って周回運動させる。
With the above configuration, the needle bar 12 is supported by the sewing machine frame in a state in which only the vertical movement is possible by the upper and lower metal bearings 13 and 14.
The needle bar crank 16 includes a central axis and an eccentric shaft that is eccentric from the central axis, and the central axis is rotationally driven by a sewing machine motor. On the other hand, the eccentric shaft of the needle bar crank 16 is connected to the base end portion of the crank rod 17, and when a rotational driving force is applied from the center axis side of the needle bar crank 16, the base end portion of the crank rod 17 is moved to the eccentric distance. Around the circumference according to the movement.

クランクロッド17は他端部側が針棒抱き15に連結されており、一端部側で針棒クランク16により周回運動を付与されると、その上下動変位のみを針棒抱き15に伝達し、当該針棒抱き15を介して針棒12を上下動させる。なお、このときの針棒12の上下動周波数はミシンモータの回転数と一致する。
上記クランクロッド17についてさらに説明を行う。
The other end side of the crank rod 17 is connected to the needle bar holder 15, and when a circular motion is given by the needle bar crank 16 on one end side, only the vertical movement displacement is transmitted to the needle bar holder 15, The needle bar 12 is moved up and down via the needle bar holder 15. The vertical movement frequency of the needle bar 12 at this time coincides with the rotational speed of the sewing machine motor.
The crank rod 17 will be further described.

このクランクロッド17は、アルミまたはアルミ合金を母材とし、その表面全体及び針棒抱き15の支軸が挿入される挿入穴の内周面に、プラズマ電解酸化(Plasma electrolytic oxidation:PEO)処理法によって、プラズマ電解酸化皮膜が形成されている。
このプラズマ電解酸化皮膜は、母材の表面に外部から付着させて形成されるものではなく、母材の表層部分(アルミまたはアルミ合金で構成されている)がAl23を主体とするセラミックスに転化したものである。
This crank rod 17 uses aluminum or aluminum alloy as a base material, and plasma electrolytic oxidation (PEO) treatment method is applied to the entire surface and the inner peripheral surface of the insertion hole into which the support shaft of the needle bar holder 15 is inserted. Thus, a plasma electrolytic oxide film is formed.
This plasma electrolytic oxide film is not formed by attaching to the surface of the base material from the outside, but the surface layer portion (made of aluminum or aluminum alloy) of the base material is a ceramic mainly composed of Al 2 O 3 It has been converted to.

具体的には、結晶質のAl23を主体とする相対的に緻密な下層と非晶質のAl23を主体とする相対的に粗密な上層とから成る2層構造になっており、そしてその厚さ方向には、母材との界面にまで到達する複数の貫通孔が形成されている。この貫通孔は、プラズマ電解酸化時に皮膜に形成される電孔の根跡である。
この2層構造のハイブリッド皮膜は次のようにして形成することができる。
Specifically, a two-layer structure composed of a relatively coarse grain layer mainly composed of relatively dense lower layer and amorphous of Al 2 O 3 mainly composed of Al 2 O 3 crystalline In the thickness direction, a plurality of through holes reaching the interface with the base material are formed. This through hole is the trace of the electric hole formed in the film during plasma electrolytic oxidation.
The two-layer hybrid film can be formed as follows.

まず、例えば水酸化カリウム1〜3g/L,水ガラス2〜5g/L,ポリリン酸ナトリウム2〜6g/Lから成り、pH8〜12,液温20〜25℃に調整された電解液を調製する。
電解液をバブリングしながら、クランクロッド(母材)をアノード極として電解液に浸漬する。対極にはステンレス鋼のカソード極を配置する。
ついで、両極間に250V以上の電圧を印加してパルス電流を通電し、アノード極(母材)と電解液との接触界面でプラズマフィラメントを発生させる。
First, for example, an electrolytic solution consisting of potassium hydroxide 1 to 3 g / L, water glass 2 to 5 g / L, sodium polyphosphate 2 to 6 g / L, adjusted to pH 8 to 12 and liquid temperature 20 to 25 ° C. is prepared. .
While bubbling the electrolyte, the crank rod (base material) is immersed in the electrolyte as an anode. The counter electrode is a stainless steel cathode electrode.
Next, a voltage of 250 V or more is applied between both electrodes to apply a pulse current, and a plasma filament is generated at the contact interface between the anode electrode (base material) and the electrolytic solution.

通電する電流としては、複数個の正分極するアノードパルスを周期的に配置した電流モード(Aモード),複数個の負分極するカソードパルスを周期的に配置した電流モード(Cモード),正分極する1個のアノードパルスと負分極する1個のカソードパルスを交互に配置して1つのモードにした電流モード(ACモード)を適宜に組み合わせたモードが採用される。   The current to be energized includes a current mode (A mode) in which a plurality of positively polarized anode pulses are periodically arranged, a current mode (C mode) in which a plurality of negatively polarized cathode pulses are periodically arranged, and positive polarization. A mode in which a current mode (AC mode) in which one anodic pulse to be negatively polarized and one cathodic pulse to be negatively polarized are alternately arranged to form one mode is appropriately adopted.

とくに、最初にAモードを印加し、ついでACモードを印加すると、2層構造のハイブリッド皮膜を確実に形成することができるので好適である。
なお、電圧制御や上記したパルス電流のモード制御は、いずれも、電源制御装置に組み込まれているコンピュータによって遂行される。
また、上記PEO処理では、電解液が浸る全ての面に皮膜形成が行われるため、当然のことながら、ミシン組立てにおいて外部に露出しない両端部の軸挿入穴の内周面にもハイブリッド皮膜が形成される。
In particular, when the A mode is applied first and then the AC mode is applied, it is preferable because a hybrid film having a two-layer structure can be reliably formed.
The voltage control and the above-described pulse current mode control are all performed by a computer incorporated in the power supply control device.
In addition, in the PEO process, a film is formed on all surfaces where the electrolytic solution is immersed, and therefore, of course, a hybrid film is also formed on the inner peripheral surfaces of the shaft insertion holes at both ends that are not exposed to the outside in the sewing machine assembly. Is done.

図2は、クランクロッド表面にPEO処理により形成したハイブリッド皮膜の断面顕微鏡写真である。図中、符号Bは母材を示し、符号Mは結晶質Al23を主成分とする下層と非結晶質のAl23を主体とする上層とから成る2層構造の皮膜を示す。
(ミシンの針駆動機構の動作説明)
針駆動機構10の動作を説明する。上記構成では、ミシンモータの駆動により針棒クランク16の中心軸に回転駆動力が入力されると、偏心軸を介してクランクロッド17の一端部を周回運動させる。これにより、各メタル軸受け13、14により上下動のみを許容された状態で支持されている針棒12には、クランクロッド17の他端部から針棒抱き15を介して上下方向の変位のみが伝達される。従って、縫い針が適正に上下動を行い、ミシンは縫製を実行する。
FIG. 2 is a cross-sectional photomicrograph of the hybrid film formed on the crank rod surface by PEO treatment. In the figure, reference numeral B denotes a base material, reference numeral M denotes a film of two-layer structure consisting of an upper layer mainly composed of Al 2 O 3 of the lower layer and the amorphous mainly composed of crystalline Al 2 O 3 .
(Explanation of operation of needle drive mechanism of sewing machine)
The operation of the needle drive mechanism 10 will be described. In the above configuration, when a rotational driving force is input to the central axis of the needle bar crank 16 by driving the sewing machine motor, the one end portion of the crank rod 17 is rotated around the eccentric shaft. As a result, the needle bar 12 supported by the metal bearings 13 and 14 in a state in which only the vertical movement is allowed is only displaced in the vertical direction from the other end of the crank rod 17 through the needle bar holder 15. Communicated. Accordingly, the sewing needle moves up and down appropriately, and the sewing machine executes sewing.

縫製時において、クランクロッド17では、その上下動動作により、針棒クランク16−針棒抱き15間での引っ張り荷重を生じる。しかし、クランクロッド17の針棒クランク16との連結部と針棒抱き15との連結部の間の部位には、その表面にPEO処理によりハイブリッド皮膜形成が行われているため、引っ張り荷重に対して効果的に耐久する。また、クランクロッドの両端部における軸挿入穴の周囲も表面に皮膜形成が行われているため、軸周りの引っ張り荷重の耐久性も確保され、軸挿入穴周りの破断も効果的に防止される。   At the time of sewing, the crank rod 17 generates a tensile load between the needle bar crank 16 and the needle bar holder 15 due to its vertical movement. However, since a hybrid film is formed on the surface of the connecting portion between the connecting portion of the crank rod 17 and the needle bar crank 16 and the connecting portion of the needle bar holder 15 by PEO treatment, Effective and durable. Also, since the coating is formed on the surface around the shaft insertion holes at both ends of the crank rod, the durability of the tensile load around the shaft is ensured, and breakage around the shaft insertion hole is effectively prevented. .

さらに、クランクロッド17の両端部における軸挿入穴の内周面にも皮膜形成処理が行われているので、挿入される軸との摺動性を確保することができ、またその摺動面の表面硬化も図られるので、軸の回転を円滑に行うと共にその耐摩耗性も確保することができる。
(実施形態の効果)
上記ミシンでは、その針駆動機構10のクランクロッド17において、アルミ合金を母材とすると共に表面にPEO処理によるハイブリッド皮膜が形成されているため、表面の硬化及び摩擦係数の低減により耐摩耗化による耐久性の向上及び引っ張り荷重の耐久性向上を図ることができる。従って、縫製時において、針棒クランク16と針棒抱き15との間で、高速で動力伝達を行う際にも、全体又は軸周りに生じる引っ張り荷重に効果的に耐久する。
Furthermore, since the film formation treatment is also performed on the inner peripheral surface of the shaft insertion hole at both ends of the crank rod 17, the slidability with the inserted shaft can be ensured, and the sliding surface Since the surface is hardened, the shaft can be smoothly rotated and the wear resistance can be ensured.
(Effect of embodiment)
In the sewing machine, the crank rod 17 of the needle drive mechanism 10 has an aluminum alloy as a base material and a hybrid film formed by PEO treatment on the surface, so that the surface is hardened and wear resistance is reduced by reducing the friction coefficient. It is possible to improve durability and durability of tensile load. Accordingly, even when power is transmitted between the needle bar crank 16 and the needle bar holder 15 at a high speed during sewing, it is effectively endured against the tensile load generated around the whole or around the shaft.

また、クランクロッド17の両端部における軸挿入穴の内周面にも皮膜形成を行っているので、縫製時の軸回転の円滑化を図る一方で、クランクロッド17の軸挿入穴の摩耗を抑制する。
またクランクロッド17は母材をアルミ合金とするため、その部材の軽量化が図られ、上述した耐摩耗性及び引っ張り強度の耐久性をより向上することが可能となる。
(その他)
本実施形態では、クランクロッド17の母材をアルミ合金とし、その表面をPEO処理によるハイブリッド皮膜を形成しているが、その他の各部品を同じ材料とし、それに同じ処理を施しても良いことは言うまでもない。その場合、特に、縫製時に高速運動を行う部品や摺動、衝突を生じる部品がより望ましい。
In addition, since a film is also formed on the inner peripheral surface of the shaft insertion hole at both ends of the crank rod 17, the shaft rotation during sewing is facilitated while wear of the shaft insertion hole of the crank rod 17 is suppressed. To do.
Further, since the crank rod 17 is made of an aluminum alloy as a base material, the weight of the member can be reduced, and the above-described wear resistance and durability of the tensile strength can be further improved.
(Other)
In the present embodiment, the base material of the crank rod 17 is made of an aluminum alloy, and the surface thereof is formed with a hybrid film by PEO treatment. However, the other parts may be made of the same material and subjected to the same treatment. Needless to say. In that case, in particular, a component that performs high-speed movement during sewing or a component that causes sliding or collision is more desirable.

母材としてA7075合金を用意し、この合金から2枚の試片を作製した。このとき、一方の試片(試片1)の表面積は他方の試片(試片2)の表面積の約2倍にした。各試片の表面の5点につきビッカース硬さ(Hv)を測定し、その平均値を求めた。その結果を表1に示した。
一方、KOH、Na2SiO3、Na2HPO4を蒸留水に溶解し、KOH濃度2g/L、Na2SiO3濃度4g/L、Na2HPO4濃度5g/Lを主体としてpH9の電解液を調製した。
A7075 alloy was prepared as a base material, and two specimens were produced from this alloy. At this time, the surface area of one sample (sample 1) was about twice the surface area of the other sample (sample 2). Vickers hardness (Hv) was measured for 5 points on the surface of each specimen, and the average value was obtained. The results are shown in Table 1.
On the other hand, KOH, Na 2 SiO 3 and Na 2 HPO 4 are dissolved in distilled water, and an electrolyte solution having a pH of 9 mainly composed of a KOH concentration of 2 g / L, a Na 2 SiO 3 concentration of 4 g / L and a Na 2 HPO 4 concentration of 5 g / L. Was prepared.

この電解液の中に各試片と対極であるステンレス鋼板を浸漬し、電解液を空気でバブリングしながら、同時に液温を21±3℃に調整した。
ついで、電源制御装置を稼動してA+ACモードでプラズマ電解酸化を行った。印加電圧は320Vとし、通電電流は3.2Aとした。また、Aモードの通電時間は7分、それに続くACモードの通電時間は13分とし、全体の通電は20分で終了した。
A stainless steel plate as a counter electrode was immersed in the electrolytic solution, and the liquid temperature was adjusted to 21 ± 3 ° C. while bubbling the electrolytic solution with air.
Next, the power supply control device was operated to perform plasma electrolytic oxidation in the A + AC mode. The applied voltage was 320 V and the energization current was 3.2 A. The energization time in the A mode was 7 minutes, the energization time in the subsequent AC mode was 13 minutes, and the entire energization was completed in 20 minutes.

得られた2種類の処理品に対し、その表面の5点につきビッカース硬さ(Hv)を測定し、その平均値を求めた。その結果を表1に示す。   Vickers hardness (Hv) was measured at five points on the surface of the two kinds of treated products obtained, and the average value was obtained. The results are shown in Table 1.

Figure 2006187420
Figure 2006187420

表1から明らかなように、プラズマ電解酸化前の各試片の表面硬さは、いずれも130〜140(Hv)程度であるが、低電流密度で処理した試片1の場合で表面硬さは900(Hv)以上となり、高電流密度で処理した試料2の場合にあっては1150(Hv)以上と非常に高硬度になっている。   As is apparent from Table 1, the surface hardness of each specimen before plasma electrolytic oxidation is about 130 to 140 (Hv), but the surface hardness in the case of specimen 1 treated at a low current density. Is 900 (Hv) or more, and in the case of Sample 2 processed at a high current density, the hardness is as extremely high as 1150 (Hv) or more.

なお、参考として、一般にアルミ合金に対する表面処理として行われている硬質陽極酸化皮膜形成処理(陽極酸化法によるγ−AL203の皮膜形成処理)では、その硬度が最高値で450(Hv)、普通の硬質陽極酸化皮膜の硬度が350Hv程度であり、実施例の試片の場合、これに比べて飛躍的に表面硬度の増加が図られていることがわかる。
上記の結果により、軽量なアルミ合金を使用した場合でも、PEO処理によるハイブリッド皮膜の形成により、その表面硬度が飛躍的に向上することがわかる。従って、運動と摺動とを生じるミシン部品への用途においても、その耐摩耗性、耐久性の向上を図ることが可能であることがわかる。
For reference, in a hard anodic oxide film forming process (a film forming process of γ-AL203 by an anodic oxidation method) generally performed as a surface treatment for an aluminum alloy, the hardness is 450 (Hv) at the maximum value, It can be seen that the hardness of the hard anodized film is about 350 Hv, and in the case of the specimen of the example, the surface hardness is dramatically increased as compared with this.
From the above results, it can be seen that even when a light aluminum alloy is used, the surface hardness is dramatically improved by the formation of the hybrid film by the PEO treatment. Therefore, it can be seen that it is possible to improve the wear resistance and durability of the sewing machine component that causes movement and sliding.

また、プラズマ電解酸化後の試料1につき、表面摺動性を測定した。測定は次のようにして行った。
試料の表面に半径5mmの球状圧子を押し当て、20mmの距離を5mm/secの移動速度で1〜100回の往復運動をさせるとともに圧子の押圧荷重を20〜600gの範囲で変化させながら、各往復運動、各押圧荷重ごとに摩擦係数を測定した。
Further, surface slidability was measured for Sample 1 after plasma electrolytic oxidation. The measurement was performed as follows.
While pressing a spherical indenter with a radius of 5 mm against the surface of the sample, reciprocating 1 to 100 times at a moving speed of 5 mm / sec over a distance of 20 mm and changing the pressing load of the indenter in the range of 20 to 600 g, The coefficient of friction was measured for each reciprocating motion and each pressing load.

測定の結果を図3に示した。
図3から明らかなように、試片1の表面摩擦係数は0.15〜0.3の範囲内にあり、プラズマ電解酸化前における試片1の表面摩擦係数が概ね0.7程度であることを考えると、ハイブリッド皮膜を形成することにより、試片1は表面が極めて低摩擦係数の材料、すなわち摺動性が著しく向上することがわかる。
The measurement results are shown in FIG.
As apparent from FIG. 3, the surface friction coefficient of the specimen 1 is in the range of 0.15 to 0.3, and the surface friction coefficient of the specimen 1 before plasma electrolytic oxidation is approximately 0.7. Therefore, it can be seen that by forming a hybrid film, the surface of the specimen 1 has a very low coefficient of friction, that is, the slidability is remarkably improved.

従って、軽量なアルミ合金を使用した場合でも、PEO処理によるα−Al23の皮膜形成により、その摺動性を向上していることがわかる。従って、高速摺動を生じる部位を有する部品への用途においても、軸受けの使用を行うことなく、円滑な動作を行うことが可能であることがわかる。 Therefore, even when a light aluminum alloy is used, it can be seen that the slidability is improved by forming a film of α-Al 2 O 3 by PEO treatment. Therefore, it can be seen that smooth operation can be performed without using a bearing even in the application to a part having a portion that causes high-speed sliding.

A5052合金の丸棒(直径12mm)に、実施例1の条件でプラズマ電解酸化を施して、その表層部分がハイブリッド皮膜に転化している引張り試験片を5本作製した。
ついで、各試験片につき、JIS Z2241に準拠して引張強さと伸び率を測定し、その平均値を求めた。
引張り強さは325.4N/mm2、伸び率は22.7%であった。
Plasma electrolytic oxidation was performed on a round bar (diameter: 12 mm) of A5052 alloy under the conditions of Example 1 to produce five tensile test pieces whose surface layer portion was converted to a hybrid film.
Next, for each test piece, the tensile strength and the elongation were measured according to JIS Z2241, and the average value was obtained.
The tensile strength was 325.4 N / mm 2 and the elongation percentage was 22.7%.

すなわち、A5052合金の引張り強さが175〜245N/mm2であることを考えると、プラズマ電解酸化によって引張り強さが25%以上向上していることがわかる。
なお、上述した各実施例における母材材質、比較厚さ等の条件は、前述した実施形態のミシンの各部材に適用しても良いことは言うまでもない。すなわち、針棒、上ルーパー抱き、上ルーパーガイド、揺動かん、角駒などの摺動部品であり引っ張り強度等の強度を要求される部品に利用しても良い。あるいは下糸を提供する釜、連結部品とするリンク等に利用するようにしてもよい。
That is, considering that the tensile strength of the A5052 alloy is 175 to 245 N / mm 2 , it can be seen that the tensile strength is improved by 25% or more by plasma electrolytic oxidation.
In addition, it cannot be overemphasized that conditions, such as a base material material and comparative thickness in each Example mentioned above, may be applied to each member of the sewing machine of embodiment mentioned above. That is, sliding parts such as a needle bar, an upper looper hug, an upper looper guide, a swing canister, and a square piece may be used for parts that require strength such as tensile strength. Or you may make it utilize for the hook etc. which provide a bobbin thread, the link used as a connection component.

従って、軽量なアルミ合金を使用した場合でも、PEO処理でハイブリッド皮膜を形成することにより、その引張り強さを飛躍的に向上させることが可能である。従って、高速運動、特に遠心力により引っ張り強度が要求される部材への用途においても、その耐久性の向上を図ることが可能であることがわかる。   Therefore, even when a light aluminum alloy is used, it is possible to dramatically improve the tensile strength by forming a hybrid film by PEO treatment. Therefore, it can be seen that the durability can be improved even in the application to a member that requires high-speed motion, particularly tensile strength by centrifugal force.

本発明のミシン部品は、母材が軽量なアルミまたはアルミ合金から成り、その表層部分が硬質で、擦動性に優れ、また高強度のハイブリッドプラズマ電解酸化皮膜になっているので、高速運動に対して耐久性に優れるミシン部品としてその工業的な価値は大である。     The sewing machine part of the present invention is made of lightweight aluminum or aluminum alloy as a base material, and the surface layer portion is hard, has excellent frictional properties, and has a high-strength hybrid plasma electrolytic oxide film, so that it can be moved at high speed. On the other hand, its industrial value is great as a sewing machine part having excellent durability.

本発明の実施形態であるミシンの針駆動機構の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the needle drive mechanism of the sewing machine which is an embodiment of the present invention. クランクロッド表面にPEO処理により形成されたハイブリッド皮膜の断面顕微鏡写真である。It is a cross-sectional microscope picture of the hybrid membrane | film | coat formed in the crank rod surface by the PEO process. 表面摺動性測定試験において、一方の水平軸を往復回数、他方の水平軸を荷重とし、縦軸を測定された摩擦係数として各状態での測定に基づく摩擦係数を立体的に示した説明図である。In the surface slidability measurement test, one horizontal axis is the number of reciprocations, the other horizontal axis is the load, and the vertical axis is the measured friction coefficient, showing the friction coefficient based on the measurement in each state in three dimensions It is.

符号の説明Explanation of symbols

10 ミシンの針駆動機構
11 縫い針
12 針棒
13 下軸受け
14 上軸受け
15 針棒抱き
16 針棒クランク
17 クランクロッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Needle drive mechanism of sewing machine 11 Sewing needle 12 Needle bar 13 Lower bearing 14 Upper bearing 15 Needle bar holding 16 Needle bar crank 17 Crank rod

Claims (4)

縫製のための駆動力を受けて運動を行うミシン部品において、
前記ミシン部品の母材がアルミまたはアルミ合金から成り、前記母材の表層部分が結晶質のAl23を主体とする下層と非晶質のAl23を主体とする上層とから成る2層構造のハイブリッドプラズマ電解酸化皮膜から成り、前記ハイブリッドプラズマ電解酸化皮膜には、その厚さ方向に前記母材との界面にまで到達する複数の貫通孔が形成されていることを特徴とするミシン部品。
In sewing machine parts that move by receiving driving force for sewing,
Consisting of an upper layer of the base material of the sewing machine parts made of aluminum or an aluminum alloy, the surface portion of the base material is mainly composed of a lower layer and an amorphous of Al 2 O 3 mainly composed of Al 2 O 3 crystalline A hybrid plasma electrolytic oxide film having a two-layer structure, wherein the hybrid plasma electrolytic oxide film is formed with a plurality of through holes reaching the interface with the base material in the thickness direction. Sewing machine parts.
縫製のための駆動力を受けて運動を行うミシン部品において、
前記ミシン部品の母材がアルミまたはアルミ合金から成り、他のミシン部品との摺動面における前記母材の表層部分が結晶質のAl23を主体とする上層と非晶質のAl23を主体とする下層とから成る2層構造のハイブリッドプラズマ電解酸化皮膜から成り、前記ハイブリッドプラズマ電解酸化皮膜には、その厚さ方向に前記母材との界面にまで到達する複数の貫通孔が形成されていることを特徴とするミシン部品。
In sewing machine parts that move by receiving driving force for sewing,
A base material of the sewing machine part is made of aluminum or an aluminum alloy, and a surface layer portion of the base material on a sliding surface with other sewing machine parts is an upper layer mainly composed of crystalline Al 2 O 3 and amorphous Al 2. A hybrid plasma electrolytic oxide film having a two-layer structure composed of a lower layer mainly composed of O 3 , wherein the hybrid plasma electrolytic oxide film has a plurality of through holes reaching the interface with the base material in the thickness direction. Sewing machine parts characterized by being formed.
前記ハイブリッドプラズマ電解酸化皮膜の厚さが1〜150μmであることを特徴とする請求項1又は2記載のミシン部品。   The sewing machine component according to claim 1 or 2, wherein the hybrid plasma electrolytic oxide film has a thickness of 1 to 150 µm. 前記ハイブリッドプラズマ電解酸化皮膜の表面硬度が800Hv以上であることを特徴とする請求項1、2又は3のいずれかに記載のミシン部品。   4. The sewing machine component according to claim 1, wherein the hybrid plasma electrolytic oxide film has a surface hardness of 800 Hv or more.
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