JP4660002B2

JP4660002B2 - ミシンの中釜案内

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Publication number: JP4660002B2
Application number: JP2001109674A
Authority: JP
Inventors: 秀和飯島; 正横山; 性宝応
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2001-04-09
Filing date: 2001-04-09
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2021-04-09
Also published as: CN1218079C; CN1380457A; KR20020079514A; JP2002301289A; KR100797726B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ミシンの駆動にともない中釜の当接部との接触面に振動が加わるミシンの中釜案内に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ミシンには、少なくとも一方のミシン部品が可動とされ、この一方のミシン部品が他方のミシン部品に接触するようにして支持されている接触部位が随所に設けられている。そして、このような接触部位は、ミシンの駆動（運転）にともなって、金属材料どうしが摺動することに起因して生じる高周波の微動摩耗であるフレッティング摩耗などの異常摩耗による摩耗粉の発生や、摺動抵抗（摩擦抵抗）が生じて発熱し、この発熱に起因して金属材料どうしが焼き付いてしまうという焼付損傷などが生じるということが知られている。
【０００３】
そこで、従来のミシンは、接触部位に潤滑油を強制的に供給する給油機構を設けて、摩耗による摩耗粉の発生や焼付損傷の発生などを防止するための潤滑膜を形成するようになっている。
【０００４】
ところで、金属材料により形成されたミシン部品どうしの接触部位に、潤滑油の強制給油を行うためには、オイルパン、オイルポンプ、給油量調節機構などの複雑な機構を必要とするという問題点があることが知られている。
【０００５】
また、接触部位に潤滑油の強制給油を行うと、接触部位に対する潤滑油の給油量が多い場合には、接触部位から潤滑油が漏洩して、上糸、下糸および縫製物などを汚染するおそれがあるし、また逆に、接触部位に対する潤滑油の給油量が少ない場合には、接触部位が焼付損傷したりし、長期間に亘り安定した機能を保持することができない場合があるという問題点があった。
【０００６】
ところで、近年のミシンには無給油化が求められており、接触するミシン部品どうしの無潤滑環境下における摩耗や焼付損傷の発生などを防止するため、他のミシン部品との接触面を、ＮｉＰなどのメッキ膜や、ＴｉＮなどのコーティング膜などからなる硬質の被覆層によって被覆することが考えられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の接触面を被覆層により覆ったミシン部品においては、金属材料により所定形状に形成された基体の表面に、単一層からなる個別の硬質の被覆層を密着形成することで、接触面の表面を硬くして無潤滑環境下における耐摩耗性を向上させることができるものの、ミシン部品としての耐久性はいまだ充分とはいえないという問題点があった。
【０００８】
特に、他のミシン部品との接触面を有するミシン部品のうち、振動が加わる接触面を有するミシン部品、例えば水平釜装置の中釜案内などでは、この傾向が強かった。
【０００９】
すなわち、中釜案内などのように、摺動だけでなく、接離運動などに起因する振動にともなう衝撃荷重が加わる接触面では、ミシン部品に要求される寿命に到達する前に、被覆層に亀裂が生じて被覆層の一部が基体から剥離したり、フレッティング摩耗が生じるという問題点があった。
【００１０】
そこで、無給油で振動が加わる接触面の摩耗や焼付損傷を長期間に亘り確実に防止することのできるミシンの中釜案内が求められている。
【００１１】
本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、無給油で振動が加わる接触面の摩耗や焼付損傷を長期間に亘り確実に防止することのできるミシンの中釜案内を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため特許請求の範囲の請求項１に係る本発明のミシンの中釜案内の特徴は、所定形状に形成された基体と、基体の表面の少なくとも一部に設けられ、中釜の当接部と接触する接触面とを有し、基体は、クロム成分を１．０重量％を越えて含有するＳＵＳ４４０Ｃにより形成され、接触面は、調質処理に窒化処理を加えた複合処理を施すことにより設けられた硬化層により形成されているとともに、窒化処理による硬化層の厚さが０．０５ｍｍ以上に形成され、さらに、接触面は、硬さがＨｖ７５０以上に形成されている点にある。そして、このような構成を採用したことにより、無給油で振動が加わる接触面に好適な硬化層を容易に形成でき、しかも接触面そのものを剥離することのない硬い窒化物からなる硬化層により形成できるので、無給油で振動が加わる接触面の摩耗や焼付損傷を長期間に亘り確実に防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施形態により説明する。
【００１８】
図１および図２は本発明に係るミシンの中釜案内の実施形態を示すものであり、図１は本発明に係るミシンの中釜案内を備えた水平釜装置の要部の平面図、図２は図１のミシンの中釜案内の接触面近傍の断面構成を示す一部拡大断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態のミシン部品としてのミシンの中釜案内１は、縫い針の昇降運動に同期して回転する釜軸に固定される図示しない外釜と、下糸が巻回されたボビンを収納し、かつ、外釜の内側で回転可能に嵌合された中釜３とを有する本縫いミシン用の水平釜装置４に用いられている。この水平釜装置４は、中釜案内１の先端部１１が図１にて両矢印Ａにて示す方向へと進退して中釜３の当接部３１に対して接離動作することにより、中釜案内１および中釜３は、図１に実線にて示す位置と、図１に破線にて示す位置との２位置間を選択的に移動するように形成されている。これにより、図示しない外釜の図１矢印Ｂ方向の回転とともに中釜３をとも回りさせないように係合する中釜３の係合突起３２と針板５の係止部５１との間や、中釜案内１と中釜３の当接部３１との間に、上糸ループ通過用の空間を形成するようになっている。そして、上糸ループ通過用の空間を形成することで、縫い針の昇降運動とともに回転する外釜の剣先が、縫い針の針先に形成された上糸ループをすくい取り、上糸ループを剣先にかけたまま中釜３の周囲をまわることで上糸ループが中釜３をくぐり抜ける際に、円滑に上糸ループを中釜３から抜けさせることができ、上糸ループを中釜３内のボビンから導出される下糸と絡ませて良好な縫い目を形成することができるようになっている。
【００２１】
このように中釜案内１は動作するため、その先端部１１の表面は、接離運動などに起因する振動にともなう衝撃をともなって他のミシン部品である中釜３に接触して当接部３１を摺動する接触面１２とされている。
【００２２】
図２に示すように、本実施形態の中釜案内１は、所定形状に形成された基体１３と、この基体１３の表面の少なくとも一部に設けられた接触面１２とを有している。
【００２３】
前記基体１３の素材としては、以下に示す３種類の金属材料から設計コンセプトなどの必要に応じて選択使用される。
【００２４】
第１の金属材料は、Ｃｒ（クロム）成分を１．０重量％を越えて含有する鉄鋼材料であり、具体的にはマルテンサイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃなど）、オーステナイト系ステンレス鋼・フェライト系ステンレス鋼・析出硬化系ステンレス鋼などを例示できる。
【００２５】
第２の金属材料は、Ｃｒ成分を１．０重量％を越えて含有するとともに、Ｃ（カーボン）、Ｗ（タングステン）、Ｖ（バナジウム）、Ｃｏ（コバルト）、Ｍｏ（モリブデン）およびＡｌ（アルミニウム）よりなる群から選ばれる少なくとも一つの成分を含有してなる鉄鋼材料であり、具体的には合金工具鋼鋼材（ＳＫＤ１１など）、高速度工具鋼鋼材（ＳＫＨ５１など）などを例示できる。
【００２６】
第３の金属材料は、Ｃｒ成分を１．０重量％を越えて含有するとともに、Ｃ、Ｗ、Ｖ、Ｃｏ、ＭｏおよびＡｌよりなる群から選ばれる少なくとも一つの成分を含有し、残りがＦｅ（鉄）成分とされてなる焼結金属であり、具体的にはＨＡＰ４０（日立金属社製商品名）、ＤＥＸ４０（大同特殊鋼社製商品名）、ＦＡＸ３８（不二越社製商品名）などを例示できる。なお、ＨＡＰ４０は、Ｃ成分が１．３重量％程度、Ｃｒ成分が４．０重量％程度、Ｍｏ成分が５．０重量％程度、Ｗ成分が６．０重量％程度、Ｖ成分が３．０重量％程度、Ｃｏ成分が８．０重量％程度、残りがＦｅ成分の素材である。また、ＤＥＸ４０は、Ｃ成分が１．３重量％程度、Ｃｒ成分が４．０重量％程度、Ｍｏ成分が５．０重量％程度、Ｗ成分が６．５重量％程度、Ｖ成分が３．０重量％程度、Ｃｏ成分が８．０重量％程度、残りがＦｅ成分の素材である。さらに、ＦＡＸ３８は、Ｃ成分が１．３重量％程度、Ｃｒ成分が４．０重量％程度、Ｍｏ成分が５．０重量％程度、Ｗ成分が６．０重量％程度、Ｖ成分が３．０重量％程度、Ｃｏ成分が８．０重量％程度、残りがＦｅ成分の素材である。
【００２７】
前記基体１３の素材を第１の金属材料とした場合の接触面１２は、基体１３を窒化処理、あるいは、調質処理（焼入れ焼戻し処理）に窒化処理を加えた複合処理を施すことにより設けられた窒化層からなる硬化層１４により形成される。
【００２８】
前記基体１３の素材を第２の金属材料とした場合の接触面１２は、基体１３を調質処理、窒化処理および調質処理に窒化処理を加えた複合処理のうちのいずれか一つの処理を施すことにより設けられた硬さがＨｖ（ビッカース硬度）７００、詳しくはＨｍｖ（マイクロビッカース硬度、以下同様）７００以上の硬化層１４により形成される。
【００２９】
前記基体１３の素材を第３の金属材料とした場合の接触面１２は、基体１３を調質処理、窒化処理および調質処理に窒化処理を加えた複合処理のうちのいずれか一つの処理を施すことにより設けられた硬さがＨｖ７５０以上の硬化層１４により形成される。
【００３０】
前記窒化処理としては、グロー放電を利用した窒素プラズマ中に基体１３を保持するイオン窒化を用いた。そして、窒素イオンが基体１３の表面に進入し、この窒素が基体１３を構成する少なくともＣｒ成分と結合して硬い窒化物を形成する。
【００３１】
なお、窒化層からなる硬化層１４の厚さとしては、０．０５ｍｍ以上、好ましくは０．１ｍｍ以上とするとよい。窒化層からなる硬化層１４の厚さがこの範囲より薄いと、中釜案内１に要求される寿命に到達する前に、無潤滑環境下における接触面１２にフレッティング摩耗が生じ、無給油で振動が加わる接触面１２の摩耗や焼付損傷をミシン部品として必要な長期間に亘り確実に防止することができない傾向がある。
【００３２】
また、ステンレス鋼以外のＳＫＤやＨＡＰの窒化処理としては、アンモニアガス中で基体１３を５００〜５５０℃に加熱するガス窒化、あるいは塩浴軟窒化であってもよい。そして、ガス窒化は、加熱によって生じる歪みが小さい。さらに、塩浴軟窒化はどぶ漬けなどにより、基体１３どうしが接触した状態においても、品質を均一とさせることができ、一度に大量の製品を、簡単に、効率よく硬化処理することができる。
【００３３】
つぎに、前述した構成からなる本実施形態の作用について説明する。
【００３４】
本実施形態の中釜案内１の性能評価を本実施形態の中釜案内１と同一構成を有する試験片ＴＰを用いることで実施した結果を以下に示す。なお、試験片ＴＰのサイズは、幅８．０ｍｍ、厚さ２．０ｍｍ、長さ２９．０ｍｍのほぼ平板状のものを用いた。
【００３５】
試験片ＴＰ１（本発明品１）
ＳＵＳ４４０Ｃにより形成された試験片ＴＰ１の表面に、調質処理に窒化処理を加えた複合処理を施すことにより、表面の硬さがＨｖ１０００程度で厚さが０．１５ｍｍの窒化層を有する硬化層１４を形成した。なお、窒化処理を行う前、すなわち、調質処理を行った後の表面に形成される硬化層１４の硬さはＨｖ６５０程度であった。また、窒化層を有する硬化層１４を形成した後の内部（厚さ方向の中心）の硬さは３８０Ｈｖであった。
【００３６】
試験片ＴＰ２（本発明品２）
ＨＡＰ４０により形成された試験片ＴＰ２の表面に、調質処理に窒化処理を加えた複合処理を施すことにより、表面の硬さがＨｖ１０００程度の窒化層を有する硬化層１４を形成した。
【００３７】
試験片ＴＰ３（本発明品３）
ＨＡＰ４０により形成された試験片ＴＰ３の表面に、調質処理を施すことにより、表面の硬さがＨｖ７８０程度の硬化層１４を形成した。
【００３８】
試験片ＴＰ４（本発明品４）
ＳＫＨ５１により形成された試験片ＴＰ４の表面に、調質処理を施すことにより、表面の硬さがＨｖ７５０程度の硬化層１４を形成した。
【００３９】
試験片ＴＰ５（本発明品５）
ＳＫＤ１１により形成された試験片ＴＰ５の表面に、調質処理を施すことにより、表面の硬さがＨｖ７２０程度の硬化層１４を形成した。
【００４０】
試験片ＴＰ６（従来品１）
比較のため、硬さ、耐摩耗性および耐久性の要求される場合に用いられるＳＫＳ３（合金工具鋼鋼材）により形成された試験片ＴＰ６の表面に、調質処理を施すことにより、表面の硬さがＨｖ７５０程度の硬化層１４を形成した。なお、ＳＫＳ３のＣｒ成分の含有量は０．５０〜１．００重量％である。
【００４１】
試験片ＴＰ７（従来品２）
比較のため、従来の強制給油を行う場合に用いられるＳＮＣＭ４１５（ニッケル・クロム・モリブデン鋼）により形成された試験片ＴＰ７の表面に浸炭焼入れ焼戻しによる調質処理を施すことにより、表面の硬さがＨｖ７３０程度の硬化層１４を形成した。なお、ＳＮＣＭ４１５のＣｒ成分の含有量は０．４０〜０．６５重量％である。
【００４２】
試験片ＴＰ８（従来品３）
比較のため、従来の無給油化を行う場合に用いられるＳＮＣＭ４１５により形成された試験片ＴＰ８の表面にＮｉＰのメッキを施すことにより、硬質の被覆層を形成した。
【００４３】
前記性能評価試験は、試験片ＴＰの長手方向の一端面を接触面１２とし、この接触面１２に振動を加えた際の摩耗量と、接触回数である叩かれ回数との関係を調査することで評価した。
【００４４】
具体的には、図３に示すように、付勢ばね６１によって下方に付勢した試験片ＴＰの下端面たる接触面１２の下方に相手材としてのカム６２を配置し、このカム６２の外周に等分割配置された３個の突起６２ａを接触面１２に間欠的に順次接触させることにより性能評価試験を行った。
【００４５】
すなわち、カム６２が時計方向に回転すると、図３のＡに示すようにカム６２の突起６２ａの回転方向の上流側に位置する角部が試験片ＴＰの接触面１２の左端に接触する。そして、カム６２の突起６２ａが接触面１２に接触すると、図３のＢに示すように、カム６２の回転にともなって突起６２ａは試験片ＴＰを上方に０．５ｍｍ押し上げながら接触面１２と摺動する。この時、試験片ＴＰは、付勢ばね６１により下方に向けて付勢されているため、常に突起６２ａと接触している状態を保持する。さらに、カム６２が回転すると、図３のＣに示すように、突起６２ａが試験片ＴＰの接触面１２から抜け、付勢ばね６１に付勢された試験片ＴＰは、元の位置に復帰する。以後、３つの突起６２ａが試験片ＴＰの接触面１２に順次接触する。
【００４６】
また、試験条件は、相手材となるカム６２の素材をＳＵＪ２（軸受鋼：調質処理有り、硬さＨｖ７００程度）とし、カム６２の最大外径（突起表面の外径）を３３ｍｍ、突起６２ａの周方向の長さ（試験片ＴＰの接触面１２に接触する長さ）を９ｍｍ、カム６２の速度（最大外径の周速：突起６２ａの外周面の周速）を０．３ｍ／ｓとした。
【００４７】
なお、試験片ＴＰの接触面１２に突起６２ａが接触することにより生じる衝撃荷重は、１４．７〜１９．８Ｎ程度であった。
【００４８】
さらに、性能評価は、突起６２ａが接触面１２に接触した叩かれ回数と接触面１２の摩耗量との関係を調査することで行った。ここでいう摩耗量は、試験片ＴＰの高さが、元の位置よりどの位減少したかという高さの変位による測定法を用いて測定した。
【００４９】
図４に評価結果を示す。この試験結果からも明白なように、試験片ＴＰ１〜ＴＰ５である本発明品１〜５は、無給油で振動が加わる接触面１２の摩耗や焼付損傷を長期間に亘り確実に防止することができることが判明した。
【００５０】
さらに、説明すると、図４に示すように、本発明品１〜５の摩耗量は、叩かれ回数が６００万回において、摩耗量が従来品１〜３のほぼ半分以下であり、Ｈｖ７００あるいはＨｖ７５０以上の硬化層１４、および窒化層からなる硬化層１４を接触面１２とすることで、無潤滑環境下における優れた耐摩耗性と耐衝撃性とを有することを示している。
【００５１】
また、本発明品４、５は、従来品１、２に比べて硬さが同等もしくは低いものの、いずれも良好な耐摩耗性と耐衝撃性とを有していることを示している。これは、従来品１、２の如く接触面１２の硬さを単に硬くしたり、従来品３の如く接触面１２を硬質の被覆層とするだけでは、無給油で振動が加わる接触面１２の摩耗や焼付損傷を長期間に亘り確実に防止するうえで不十分であることを示している。そこで、本発明品１〜５のように、基体１３の組成成分にＣｒ成分の含有量が多い素材を用いて接触面１２となる部位に剥離することのない硬化層１４を形成することが、無給油で振動が加わる接触面１２の摩耗や焼付損傷を長期間に亘り確実に防止するうえで肝要になる。
【００５２】
このように、本実施形態の中釜案内１によれば、所定形状に形成された基体１３と、基体１３の表面の少なくとも一部に設けられた中釜３と接触する接触面１２とを有し、基体１３は、クロム成分を１．０重量％を越えて含有する鉄鋼材料により形成され、接触面１２は、基体１３を調質処理、あるいは、調質処理に窒化処理を加えた複合処理を施すことにより設けられた硬化層１４により形成する構成とすることで、無給油で振動が加わる接触面１２に好適な硬化層１４を容易に形成でき、しかも接触面１２そのものを剥離することのない硬い窒化物からなる硬化層１４により形成できるので、無給油で振動が加わる接触面の摩耗や焼付損傷を長期間に亘り確実に防止することができる。
【００５３】
このことは、中釜案内１の実際の適用において、従来品２の構成の中釜案内では１２時間しか使用できないのに対して、本発明品５の構成により形成した中釜案内１では、１００時間使用することができ、また、本発明品１の構成により形成した中釜案内１にいたっては、２００時間以上経過しても硬化層１４が剥離することなく使用することができる、という無潤滑条件下における実機試験により確認できた。
【００５４】
また、本実施形態の中釜案内１によれば、所定形状に形成された基体１３と、基体１３の表面の少なくとも一部に設けられた中釜３と接触する接触面１２とを有し、基体１３は、クロム成分を１．０重量％を越えて含有するとともに、カーボン、タングステン、バナジウム、コバルト、モリブデンおよびアルミニウムよりなる群から選ばれる少なくとも一つの成分を含有してなる鉄鋼材料により形成され、接触面１２は、硬さがＨｖ７００以上に形成する構成とすることで、無給油で振動が加わる接触面１２に好適な硬さＨｖ７００以上の硬化層１４を容易に形成でき、しかも接触面１２そのものを剥離することのない硬い硬化層４により形成できるので、無給油で振動が加わる接触面１２の摩耗や焼付損傷を長期間に亘り確実に防止することができる。
【００５５】
さらに、本実施形態の中釜案内１によれば、所定形状に形成された基体１３と、基体１３の表面の少なくとも一部に設けられた中釜３と接触する接触面１２とを有し、基体１３は、クロム成分を１．０重量％を越えて含有するとともに、カーボン、タングステン、バナジウム、コバルト、モリブデンおよびアルミニウムよりなる群から選ばれる少なくとも一つの成分を含有し、残りが鉄成分とされてなる焼結金属により形成され、接触面１２は、硬さがＨｖ７５０以上に形成する構成とすることで、無給油で振動が加わる接触面１２に好適な硬さＨｖ７５０以上の硬化層１４を容易に形成でき、しかも接触面１２そのものを剥離することのない硬い硬化層１４により形成できるので、無給油で振動が加わる接触面の摩耗や焼付損傷を長期間に亘り確実に防止することができる。
【００５６】
さらにまた、本実施形態の中釜案内１によれば、接触面１２は、基体１３を調質処理、窒化処理および調質処理に窒化処理を加えた複合処理のうちのいずれか一つの処理を施すことにより設けられた硬化層１４により形成することが、無給油で振動が加わる接触面１２に好適な剥離することのない硬化層１４を容易かつ確実に得ることができるという意味で好ましい。
【００５７】
またさらに、本実施形態の中釜案内１によれば、窒化処理を用いる場合、窒化処理による硬化層１４の厚さを０．０５ｍｍ以上とすることが、無給油で摺動に加えて衝撃が加わる接触面の摩耗や焼付損傷を長期間に亘りより確実に防止するうえで好ましい。
【００５９】
また、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に係る本発明のミシンの中釜案内によれば、無給油で振動が加わる接触面に好適な硬化層を容易に形成でき、しかも接触面そのものを剥離することのない硬い窒化物からなる硬化層により形成できるので、無給油で振動が加わる接触面の摩耗や焼付損傷を長期間に亘り確実に防止することができるなどの極めて優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るミシンの中釜案内を備えた水平釜装置の実施形態の要部を示す平面図
【図２】図１のミシンの中釜案内の接触面近傍の断面構成を示す一部拡大断面図
【図３】ＡからＣは本発明に係るミシンの中釜案内の試験片による性能評価方法を示す説明図であり、Ａは接触直前状態、Ｂは接触状態、Ｃは接触直後状態
【図４】本発明に係るミシンの中釜案内の試験片による叩かれ回数と摩耗量との関係を示す線図

Claims

中釜の当接部との接触面に振動が加わるミシンの中釜案内において、
所定形状に形成された基体と、前記基体の表面の少なくとも一部に設けられ、中釜の当接部と接触する接触面とを有し、
前記基体は、クロム成分を１．０重量％を越えて含有するＳＵＳ４４０Ｃにより形成され、
前記接触面は、調質処理に窒化処理を加えた複合処理を施すことにより設けられた硬化層により形成されているとともに、前記窒化処理による硬化層の厚さが０．０５ｍｍ以上に形成され、さらに、前記接触面は、硬さがＨｖ７５０以上に形成されていることを特徴とするミシンの中釜案内。