JP2008295966A - 全回転かま - Google Patents

Abstract

【課題】 外かまの軌溝と内かまの軌条との間の摩擦を小さくして、高速運転であっても軌溝と軌条との焼付きを防止し、円滑に縫製することができる全回転かまを提供する。
【解決手段】 外かま３の軌溝１１に内かま３の軌条１３が回転自在に嵌まり込む。内かま４の回り止め凹所９には、回り止め部材７の突部８が嵌まり込み、外かま３の回転に伴う内かま４の回転が阻止される。内かま４の軌条１３は耐熱性合成樹脂から成り、ＤＬＣから成る皮膜Ａを外かま３の軌溝１１に形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、外かまを高速で回転させて縫製する工業用ミシンに好適に実施することができる全回転かまに関する。

往復動するミシンの縫い針の移動経路に対して垂直な回転軸線まわりに外かまが回転駆動される垂直全回転かまは、水平な軸線まわりに回転駆動される外かまと、外かまに収容される内かまと、ボビン糸が巻回されるボビンと、ボビンを内かまに保持するボビンケースとを備える。

外かまの内周部には、その回転軸線に関して周方向に延びる軌溝が形成される。内かまの外周部には、その軸線に関して周方向に延びる軌条が形成される。内かまが外かまに収容された状態では、内かまの軌条は外かまの軌溝に嵌まり込み、内かまは回り止め部材によって回転阻止された状態で、外かまが回転駆動され、外かまの回転動作に同期して、縫い針が上下に往復動されて、被縫製物に縫い目が形成される。

前記垂直全回転かまにおいて、軌溝に軌条が接触した状態で外かまが内かまに案内され、内かまが回り止めされた状態で外かまが前述のように高速で回転駆動されるので、ミシンの高速運転時には、軌溝と軌条との接触面に生じる摩擦抵抗によって、軌溝と軌条とが焼付きを起こすおそれがある。またこの焼付きによって内かまは外かまから回転方向に大きな回転トルクを受けるため、内かまが回り止め部材に向かって大きな力で押圧され、針糸が回り止め部材と内かまとの間を通過するとき、その針糸に大きな張力が作用し、糸切れを生じ易いという問題がある。

このような問題は、前記垂直全回転かまだけでなく、水平全回転かまにおいても同様である。そのため従来では、例えば特許文献１に記載される先行技術のように、内かまの軌条の外表部および外かまの軌溝に臨む外表部のうち少なくともいずれか一方に、基材の表面から外部に向かってチタン層、窒化チタン層、シアン化チタン層、炭化チタン層および皮膜がこの順序で積層される皮膜が形成される。

前記皮膜は、硬度が高く、かつ平滑な表面を形成することができるので、その表面が摩耗しにくく、耐摩耗性に優れているとともに、表面の摩擦抵抗が低くい。したがってミシンを高速で運転しても、軌溝と軌条とが焼付きを起こすことがなく、内かまと回り止め部材との間を針糸が円滑に通過することができ、外かまを円滑に高速で回転させても、針糸ループは内かまの表面を円滑に糸越しすることができる。

これによって針糸が糸切れするおそれがなく、また針糸の糸締まりも良好であり、安定した高品質の縫い目を形成することができる。またミシンは長時間にわたって運転しても、耐摩耗性に優れているので、内かまに対する外かまの安定した回転を長時間にわたって持続させることができ、長時間の縫製作業において針糸およびボビン糸の張力を一定に保って安定した縫い目を形成することができる。

特開平１１−１９３６３号公報

前記特許文献１の先行技術では、生産性の向上が要求される工業用ミシンの全回転かまにおいては、外かまを例えば８０００ｒｐｍ〜１２０００ｒｐｍの高速で回転させて縫製速度の向上が図ることが考えられるが、このような外かまの回転が高速化されるに伴って、軌条と軌溝との間の摺動による摩擦熱によって、軌条と軌溝との接触部における温度も高くなり、高速運転による焼付きの発生は、依然として防止することはできないという問題がある。

本発明の目的は、外かまの軌溝と内かまの軌条との間の摩擦を小さくして、高速運転であっても軌溝と軌条との焼付きを防止し、円滑に縫製することができる全回転かまを提供することである。

本発明は、周方向に延び、耐熱性合成樹脂から成る軌条を有する内かまと、
前記軌条が回転自在に嵌合し、内周面がＤＬＣから成る皮膜によって被覆された軌溝を有する外かまとを含むことを特徴とする全回転かまである。
また本発明は、前記皮膜の厚みは、２μｍ〜５μｍに選ばれることを特徴とする。

さらに本発明は、垂直全回転かまであることを特徴とする。
さらに本発明は、水平全回転かまであることを特徴とする。

本発明によれば、垂直全回転かまおよび水平全回転かまなどの全回転かまにおいて、内かまの軌条を耐熱性合成樹脂によって形成し、外かまの軌溝にＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン：dia mond-like carbon）から成る皮膜が形成される。このような皮膜は、厚みが２μｍ〜５μｍであり、硬度が高く、かつ平滑な表面を形成することができ、その表面が摩耗しにくく、耐摩耗性に優れているとともに、表面の摩擦抵抗が低い。これによって、外かまを８０００ｒｐｍ〜１２０００ｒｐｍの高速で運転しても、軌溝と軌条とが焼付きを起こすことがなく、内かまを回り止めした状態で外かまを円滑に回転させることができ、針糸ループは内かまを円滑に糸越しすることができる。

したがって糸越し時に針糸に大きな張力が発生することが防がれ、糸切れするおそれがなく、また針糸の糸締まりも良好であり、安定した高品質の縫い目を形成することができる。またミシンは長時間にわたって高速で運転しても、耐摩耗性に優れているので、内かまに対する外かまの安定した回転を長時間にわたって維持することができ、長時間の縫製作業において、高品質の縫い目を安定して形成することができる。

図１は、本発明の実施の一形態の垂直全回転かま１の軸線に沿う断面図であり、図２は垂直全回転かま１の全体の構成を示す斜視図であり、図３は外かま３の断面図であり、図４は外かま３の正面図である。垂直全回転かま１は、下軸２に固定され、矢符Ｙ方向に回転駆動される外かま３と、この外かま３に収納される内かま４と、内かま３に着脱自在に装着されるボビンケース５とを備える。

外かま３は、例えば鋼鉄またはステンレス鋼から成り、外かま３のボス１４は、水平な回転軸線１７を有する下軸２に固定され、この下軸２から回転力が伝達されて、外かま３が矢符Ｙ方向に回転駆動される。この外かま３には、内周部に周方向全周にわたって延びる軌溝１１が形成される。内かま４は、例えば鋼鉄またはステンレス鋼から成り、内かま４には、外周部に周方向に延びる軌条１３が形成される。内かま４は、軌条１３が軌溝１１に回転自在に嵌まり込み、外かま３に同軸に収容された状態で支持される。外かま３は、軌溝１１が軌条１３に案内され、内かま４に対して前記回転軸線１７まわりに回転駆動される。

内かま４の開放端側のフランジ６には、回り止め部材７の遊端部に形成される突部８が嵌まり込む回り止め凹所９が形成され、この回り止め凹所９に回り止め部材７の突部８が嵌まり込んで、外かま３の回転に伴う内かま４の回転が阻止される。前記回り止め部材７の基端部は、ミシンの機体に固定される。

ボビンケース５には、ボビン糸が巻回されたボビン１６が収納される。このボビンケース５は、ボビン１６が収納された状態で、内かま４に立設されているスタッド１５を利用して内かま４に着脱自在に装着される。また外かま３には、周壁に剣先１８が形成されており、この剣先１８は、外かま３の回転と同期して、回転軸線１７に垂直な上下方向に往復駆動される針５０の針穴に挿通された針糸を捕捉する。剣先１８によって捕捉された針糸は、外かま３の回転に伴って内かま４の表面に針糸ループを形成し、内かま４を糸越する。これによって針糸とボビン糸とが相互に巻き掛けられた状態となって、被縫製物に縫い目が形成される。

図５は内かま４の断面図であり、図６は内かま４の正面図であり、図７は内かま押さえ２７を示す正面図であり、図８は図７の切断面線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩから見た断面図である。前記内かま４は、内かま本体４ａと、軌条１３とを有し、この軌条１３は、内かま本体４ａから突出する凸部４ｂから成る。

内かま本体４ａは、鋼鉄またはステンレス鋼製であり、耐熱性合成樹脂から成る突部４ｂと一体に形成される。皮膜Ａは、前述のように内かま４の軌溝１１の内面を被覆して形成され、ＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン：diamond-like carbon）から成る。

このような皮膜Ａは、厚みが２μｍ〜５μｍであり、ダイヤモンドのような炭素Ｃから成る層であって、緻密なアモルファス（非晶質）構造である。この皮膜Ａの硬度は、ビッカース硬度で２０００〜４０００Ｈｖ以上であり、ダイヤモンドの硬度に近い硬度を有し、緻密なアモルファス構造であることから表面が滑らかで平滑性に優れている。前記耐熱性合成樹脂としては、ポリイミド樹脂およびポリペンゾイミダゾールのうちの１種が選ばれる。

本件発明者は、ＤＬＣから成る皮膜Ａの摩擦試験を行った。皮膜Ａを形成したディスクにＡｌ_２Ｏ_３（酸化アルミニウム）から成るφ１０ｍｍの圧子を当接させるボールオンディスクによって摩擦係数を測定した。測定条件は、垂直荷重が１０００ｇｆであり、回転速度が１００ｒｐｍであり、回転半径が１．０ｃｍである。測定開始直後には、ばらつきが生じるけれども、安定した測定状態に至った後は、ほぼ一定の値を取り、このときの摩擦係数μは０．１５以下であり、窒化チタンなどと比較して摩擦係数が低いことが確認された。

このような機械的性質をもつＤＬＣから成る皮膜Ａを軌溝１１の内面に形成することによって、表面が滑らかであり、かつ摩擦係数が０．１〜０．２と小さいので、軌溝１１によって軌条１３を円滑に案内することができ、ミシンを高速で運転し、外かま３が高速、例えば８０００〜１２０００ｒｐｍで回転されても、焼付きを生じることなく、内かま４を回り止めした状態で、外かま３を円滑に高速で回転させることができる。

したがって従来のように、針糸ループが回り止め部材に引っ掛かるなどの不具合が生じることなく、針糸ループは内かま４の表面を円滑に滑って移動し、糸越しすることができる。これによって針糸が糸切れするおそれはなく、また針糸の糸締まりも良好であり、安定した高品質の縫い目を形成することができる。

また、このような皮膜Ａは、硬度が高く、かつ平滑な表面を形成することができ、その表面が摩耗しにくく、耐摩耗性に優れている。したがって軌条１３の摩耗が防がれ、内かま４、さらには垂直全回転かま１０の耐久性が向上されるとともに、軌条１３の摩耗によって外かま３と内かま４との間にがたつきが生じ、ボビン糸の張力に変化が生じて糸締まりにむらができることが防がれ、長時間にわたって安定した縫い目を形成することができる。またこの皮膜Ａは、耐強酸性、耐強アルカリ性および耐有機溶剤性などの耐薬品性を有し、損傷しにくく、耐久性に優れている。

このような皮膜Ａは、例えばマグネトロンスパッタリング法とプラズマＣＶＤ法の併用式装置によって形成される。マグネトロンスパッタリング（magnetoron sputtering）法は、マグネトロンで閉磁界をつくり、アルゴン（Ａｒ）イオンを蒸着物質にたたきつけて飛び出させ、基材表面に堆積・成膜させるコーティング法である。閉磁界中では高濃度イオン化領域が形成されるので、コーティング速度が高く、均質で密着性に優れたコーティング層が得ることができる。プラズマＣＶＤ（化学蒸着）法は、成分元素をプラズマによって分解・イオン化して成膜する方法であり、この方法を利用することによって、最外層に緻密な皮膜Ａを形成することができる。このようなマグネトロンスパッタリング法とプラズマＣＶＤ法の併用式装置を用いることによって、低温処理によって皮膜Ａを形成することができる。

また皮膜Ａは、基材界面にミキシング層をもつ傾斜組成コーティングされている。傾斜組成コーティングとは、膜組成の性質を徐々に変化させ、皮膜Ａの機械的強度を格段に向上させるコーティングであり、これによって皮膜Ａの耐久性が向上される。

またこのような皮膜Ａは、凹部４ａにＷＰＣ処理と呼ばれる表面処理をして形成される。この表面処理は、高硬度な微粒子を強力にショットする処理であり、皮膜Ａが形成されるべき凸部４ｂの表面付近の組織を大きく改善することができる。これよって、皮膜Ａの凸部４ｂへの密着性が良好になり、皮膜Ａが凸部４ｂから剥離しにくくなる。したがって耐久性に優れた皮膜Ａを形成することができ、長時間にわたって運転されるミシンのかまに好適に用いることができる。

このようにミシンを長時間にわたって運転しても、皮膜が剥離することがないので、ミシンを安定して運転することができる。すなわち部分的にでも皮膜が剥離すると、摩擦係数が変化し、内かま４に対する外かま３の回転が不安定になり、針糸およびボビン糸の張力に変化が生じ、糸締まりにむらが生じて、安定した縫い目を形成することができないけれども、皮膜Ａが安定して形成されるので、このような不具合を生じることなく、長時間にわたってミシンを運転しても、安定した縫い目を形成することができる。さらに皮膜Ａが剥離しにくいので、メンテナンス性も良好になる。

図９は本発明の実施の他の形態の水平全回転かま１ａの内かま４０を示す斜視図であり、図１０は水平全回転かま１ａの外かま４１を示す斜視図である。なお、前述の図１〜図８に示す実施の形態と対応する部分には同一の参照符を付し、説明は省略する。本実施形態では、内かま４０の軌条１３は耐摩耗性合成樹脂によって形成されるとともに、外かま４１の凹溝１１の内面には、皮膜Ａが形成される。この皮膜Ａは、前述の垂直全回転かま１の軌溝１１の内面に形成される皮膜Ａと同様にして形成され、同様に作用する。このように軌条１３を耐熱性合成樹脂製とし、軌溝１１の内面に皮膜Ａを形成することによって、軌溝１１による軌条１３の案内性を向上し、さらに安定したミシンの高速運転を可能にするとともに、軌条１３および軌溝１１の両方の耐摩耗性を向上し、水平全回転かま１ａの耐久性を向上することができる。これによってさらに長時間にわたって安定した縫い目を形成することができる。

また本発明の実施のさらに他の形態として、各内かま４，４０の表面全体に皮膜Ａを形成するようにしてもよく、上述の形態と同様の効果を得ることが可能である。

本発明によれば、内かまの軌条を耐熱性合成樹脂によって形成し、外かまの軌溝の内面に皮膜が形成されるので、ミシンを高速で運転しても、軌溝と軌条とが焼付きを起こすことがなく、内かまを回り止めした状態で外かまを円滑に回転させることができ、針糸ループは内かまを円滑に糸越しすることができる。

したがって針糸が糸切れするおそれがなく、また針糸の糸締まりも良好であり、安定したきれいな縫い目を形成することができる。またミシンは長時間にわたって運転しても、耐摩耗性に優れているので、内かまに対する外かまの安定した回転を長時間にわたって持続させることができ、長時間の縫製作業において針糸およびボビン糸の張力を一定に保って安定した縫い目を形成することができる。

本発明の実施の一形態の垂直全回転かま１の軸線に沿う断面図である。 垂直全回転かま１の全体の構成を示す斜視図である。 外かま３の断面図である。 外かま３の正面図である。 内かま４の断面図である。 内かま４の正面図である。 内かま押さえを示す正面図である。 図７の切断面線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩから見た断面図である。 本発明の実施の他の形態の水平全回転かま１ａの内かま４０を示す斜視図である。 水平全回転かま１ａの外かま４１を示す斜視図である。

符号の説明

１ 垂直全回転かま
１ａ 水平全回転かま
２ 下軸
３ 外かま
４ 内かま
４ａ 内かま本体
４ｂ 凸部
５ ボビンケース
６ 内かま４の開放端側のフランジ
７ 回り止め部材
８ 突部
９ 回り止め凹所
１１ 軌溝
１３ 軌条
１４ 外かま３のボス
１５ スタッド
１６ ボビン
１７ 回転軸線
１８ 剣先
５０ 針
Ａ 皮膜

Claims (4)

1. 周方向に延び、耐熱性合成樹脂から成る軌条を有する内かまと、
   前記軌条が回転自在に嵌合し、内周面がＤＬＣから成る皮膜によって被覆された軌溝を有する外かまとを含むことを特徴とする全回転かま。
2. 前記皮膜の厚みは、２μｍ〜５μｍに選ばれることを特徴とする請求項１記載の全回転かま。
3. 垂直全回転かまであることを特徴とする請求項１または２に記載の全回転かま。
4. 水平全回転かまであることを特徴とする請求項１または２に記載の全回転かま。

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