JPH0775638B2 - 垂直全回転かまの内かま - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、本縫いミシンの垂直全
回転かまの内かまに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からのミシンの全回転かまは、鋼鉄
製であり、そのため内かまの軌条と、その軌条が嵌まり
込む外かまの軌溝との摩擦係数が大きく、そのため外か
まの回転駆動を行うに必要なトルクを低減することが要
求されており、これによって縫製品質を向上することが
できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、本縫
いミシンに使用され、内かまの軌条と外かまの軌溝との
摩擦係数を低減して、小さいトルクで外かまを回転駆動
することができるようにした垂直全回転かまの内かまを
提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、本縫いミシン
の垂直全回転かまの内かま１において、鋼鉄製部分１９
ａと合成樹脂製部分１７ａとが一体となって構成され、
鋼鉄製部分１９ａは、内かま１の軸線Ｌ１を含む鉛直面
に関して周方向にほぼ左右対称な角度の範囲を占めて、
上糸ループのたるみ吸収用のフランジの一部１０ａを含
み、内かま１の軸線Ｌ１を含む水平面よりも上方にあ
り、針落ち穴１６と内かままわり止め凹所９とが形成さ
れ、軌条８を含む鉛直面よりも内かま１の解放端側にあ
り、合成樹脂製部分１７ａは、軌条８の全てと、フラン
ジの残りの部分１０とを含むことを特徴とする垂直全回
転かまの内かまである。また本発明の前記合成樹脂製部
分１７ａは、（ａ）合成樹脂または（ｂ）金属粉末、炭
素繊維、ガラス粒もしくはセラミック粉末などを含む合
成樹脂から形成されていることを特徴とする。また本発
明の前記合成樹脂は、液晶ポリマーであることを特徴と
する。さらに本発明は、本縫いミシンの垂直全回転かま
の内かま１の針落ち穴１６側とは反対側で軌条８の大部
分を含む部分１７，１７ａ，１７ｂが、（ａ）潤滑剤を
含む高密度ポリエチレンまたは、その潤滑剤を含む高密
度ポリエチレンにさらに（ｂ）金属粉末、炭素繊維、ガ
ラス粒もしくはセラミック粉末などを含むことを特徴と
する垂直全回転かまの内かまである。また本発明は、前
記内かま１の他の部分１９，１９ａ，１９ｂが、（ｃ）
金属、（ｄ）金属粉末もしくはセラミック粉末を含む合
成樹脂または（ｅ）無機材料から成り、前記一部分１
７，１７ａ，１７ｂと一体となって形成されていること
を特徴とする。また本発明の前記無機材料は、アルミニ
ウム合金粉末の中にアルミナ粉末を散りばめた材料であ
ることを特徴とする。

【０００５】

【０００６】

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【作用】本発明に従えば、内かま１の軌条８の全てを含
む部分１７ａが合成樹脂製であるので、一般に鋼鉄製の
外かまの軌溝との間の摩擦抵抗を低減して、小さいトル
クで外かまを回転駆動することができる。針落ち穴１６
および内かままわり止め凹所９は、鋼鉄製部分１９ａに
形成されるので、摩耗や疵が付きにくく、安定した縫い
性能を維持することができる。鋼鉄製部分１９ａは、内
かま１の軸線Ｌ１を含む水平面よりも上方で、軌条８を
含む鉛直面よりも解放端側にあり、他の部分は合成樹脂
製部分１７ａであるので、内かま１を軽量化することが
でき、外かまの回転駆動を円滑に行うことができる。

【００１１】さらに本発明に従えば、内かま１の軌条８
の大部分をふくむ部分１７，１７ａ，１７ｂが潤滑剤を
含む高密度ポリエチレン、またはこれに金属粉末、炭素
繊維、ガラス粒もしくはセラミック粉末などを含むの
で、一般に鋼鉄製である外かまの軌溝との間に潤滑剤を
滲み出させて、摩擦抵抗を充分に小さくして、外かまを
円滑に回転駆動することができる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の前提となる技術による垂直全
回転かまに用いられる内かま１の正面図であり、図２は
その内かま１を外かま２に装着し、ボビンおよびボビン
ケース３を収納した状態を示す斜視図であり、図３は内
かま１の斜視図であり、図４はその内かま１の背面図で
ある。これらの図面を参照して、外かま２の回転軸４は
水平軸線Ｌ１まわりに矢符５の方向に回転駆動される。
内かま１は基本的には筒部７とこの筒部７の外周に形成
された軌条８と、筒部７の端部に形成された内かままわ
り止め凹所９を有するフランジ部１０と、筒部７の他端
部に形成された底部１１とを有する。軌条８は、内かま
まわり止め凹所９に関して外かま２の回転方向５の下流
側に糸分け部１２が形成され、上流側に糸抜け部１３が
形成される。内かま１の底面１１にはスタッド２２が立
設され、このスタッド２２はボビンを挿通し、その先端
部がボビンケース３に係止される。軌条８は、外かま２
に形成された軌溝に嵌まり込み、外かま２は高速度で回
転駆動される。針１４は昇降往復駆動され、上糸１５は
針１４に挿通される。内かま１には針落ち穴１６が形成
されており、この針落ち側とは反対側の一部分１７は、
内かま１の軸線Ｌ１に平行な水平な切断面１８によって
他の部分１９と分けられる。前記一部分１７は、（ａ）
合成樹脂、または（ｂ）金属粉末、炭素繊維、ガラス
粒、セラミック粉末などを含む合成樹脂より形成されて
いる。

【００１３】前記合成樹脂ａは、たとえば液晶ポリマー
から成る。高分子の主鎖に棒状の剛直成分をもつ前記液
晶ポリマーは、剛直鎖成分間の分子間力が大きく、かつ
成形時によく配向して結晶化するので、その耐熱性は極
めて優れており、高速度で回転駆動される外かま１２に
よる摩擦で温度が高くなっても、熱変形温度は極めて高
いので変形することはない。また前記液晶ポリマーは、
剛直な分子鎖から成り、成形するときに流動方向に高度
に配向するので高強度、高弾性率であり、また分子鎖は
配向方向に関しては伸びきった状態で配列しているた
め、引張力が加わってもそれ以上伸びることはほとんど
ない優れたクリープ特性を示す。また線膨張係数はきわ
めて小さく、特に流動方向の線膨張係数は１×１０^-5ｃ
ｍ／ｃｍ／℃程度である。このような線膨張係数は他の
合成樹脂より１桁低い値であり、金属と同等の寸法安定
性を得ることが可能となる。このことから夏と冬などの
環境温度差および湿度差による寸法変化はほとんど零で
ある。またこの液晶ポリマーは、耐候性も高いので長い
使用が可能となる。また液晶ポリマーは、溶融状態と固
化状態の構造が似通っているため相変化がわずかであ
り、固化するときの体積変化も少ない。

【００１４】また前記液晶ポリマーの非常に興味ある特
性として、振動を減衰する特性がある。一般に振動を減
衰する特性はゴムのような柔らかい材料が優れている
が、液晶ポリマーは高弾性率を持ちながら大きな振動減
衰特性を兼ね備えている。耐摩耗性を向上するために
は、前記液晶ポリマーに比摩耗量を小さくし、かつ動摩
擦係数を小さくするためにカーボン繊維を３０％混合す
るようにしてもよい。また前記液晶ポリマーは、パラヒ
ドロキシ安息香酸と２−ヒドロキシ−６−ナフトエ酸と
の共重合体から成る。その他の材料として、２種もしく
は３種以上のナフタレン基を主鎖結合の一構成成分と
し、他の構成成分との共重合体から成ってもよい。前記
ナフタレン基は、１．２位、１．４位、１．５位、１．
８位、２．３位、２．６位、２．７位より選ばれる２以
上の置換位置に官能基を有する化合物であり、官能基は
ポリエステルおよび／またはポリエステルアミドを形成
することが可能な官能基であればよい。すなわち、官能
基はヒドロキシ基、カルボキシル基、アミノ基、エステ
ル基等より選ばれる。

【００１５】また前記ナフタレン基は、ヒドロキシナフ
トエ酸、ジヒドロキシナフタレンおよび／またはナフタ
レンカルボン酸であってもよい。

【００１６】ナフタレン基以外の構成成分は、ｐ位フェ
ニル基、４，４′−ビフェニル基および／または化１の
一般式、すなわち

【００１７】

【化１】

【００１８】（ただし、Ｘはアルキレン（炭素数１〜
４）アルキリデン（炭素数１〜４）、−Ｏ−、−Ｓ−、
−ＳＯ−、−ＳＯ₂ −、−ＣＯ−より選ばれる基、Ｒ，
Ｒ′はヒドロキシ基、カルボキシル基等の反応性基また
はそれらのエステルである。）で表される化合物および
それらの置換誘導体より形成される。またポリマーの結
合単位はエステルおよび／またはエステルアミドが好ま
しく、それらを形成する官能基はヒドロキシ基、カルボ
キシル基、アミノ基、エステル基等より選ばれ、また好
ましくは、テレフタル酸、ハイドロキノン、ｐ−ジアセ
トキシフエニレン、ｐ−ヒドロキシ安息香酸およびそれ
らのエステル類、４，４′−ジヒドロキシビフェニル、
４，４′−ジカルボキシビフェニル、４−ヒドロキシ−
４′−カルボキシビフェニルおよびそれらのエステル
類、化１の一般式のＸがメチレン、プロペニルまたは−
ＳＯ₂−である各ジヒドロキシ体、ジカルボキシル体、
ヒドロキシカルボキシ体およびそれらのエステル類が選
ばれ、さらに好ましくは、テレフタル酸、ヒドロキシ安
息香酸、４，４′−ジヒドロキシビフェニル、４，４′
−ジヒドロキシビフェニルおよびそけらのエステル類が
選ばれる。

【００１９】このような液晶ポリマーから成る前記一部
分１７を用いることによって、長期間にわたって高速で
縫製動作を行っても、軌条８の表面の摩耗はきわめて少
なく、耐久性を格段に向上することができる。しかも軽
量となり、下軸４の回転トルクが小さくてすみ、これに
よって軸４を回転駆動するためのモータを小形化するこ
とができる。

【００２０】図１３は、液晶ポリマーの射出成形品２８
の一部を切欠いた断面図である。前記液晶ポリマーは、
流動方向に分子鎖が高度に配向した外側スキン層２９
と、内側スキン層３０と、配向が明瞭でないコア層３１
とを含む。前記スキン層２９，３０の厚さは成形品の厚
さに拘わらず０．３〜０．２ｍｍとほぼ一定している。
前記液晶ポリマーは、加熱により可塑化され閉じられた
金型に押し込められ、冷却、固化されてから金型を開い
て取出される。このように液晶ポリマーを金型成形して
内かま１の部分１７、特に軌条部分８ａを製造すること
ができるので、製造が容易であり、生産性が向上され。

【００２１】前記液晶ポリマーは、各スキン層２９，３
０が流動方向に強く配向しているので、高強度、高弾性
率の優れた機械的特性をもつ。しかし配向しやすいこと
から異方性を生じやすいので、この異方性を減じるため
に剛直性骨格に補強剤を導入するのが好ましい。また配
向しやすいことから各スキン層２９，３０から剥離され
たフイブリルを生じやすい。マクロフイブリル３２は５
μｍ、フィブリル３３は０．５μｍ、ミクロフイブリル
３４は０．０５μｍである。前記液晶ポリマーは外側ス
キン層２９、内側スキン層３０、コア層３１などの多層
構造をもつものであり、高弾性率であるにも拘わらず、
大きな振動減衰特性を示す。

【００２２】また前述の金属粉末、炭素繊維、ガラス
粒、セラミック粉末などを含む合成樹脂ｂとしては、た
とえば合成樹脂と金属との複合体であってもよい。前記
合成樹脂と金属との複合体は、たとえばエポキシ樹脂に
アルミニウムまたは黄銅などの金属繊維を充填して形成
される。前記金属繊維の太さは０．０１ｍｍ程度のもの
を使用する。これによって引張り強さ、圧縮強さなどの
機械的強さが向上され、金属繊維３５％を加えることに
より、引張り強さは約５倍に増す。

【００２３】またアルミニウム粉末または鉄粉末をエポ
キシ樹脂に充填したエポキシ注入成形樹脂も好ましく、
これによって機械強さが強くなる。

【００２４】また本実施例の他の実施例として、合成樹
脂と金属との複合体における前記金属に代えて、合成樹
脂に炭素粉末または炭素繊維を加えてもよい。

【００２５】さらにガラス粉末が混合されて強化されて
いる合成樹脂によって前記一部分１７を形成してもよ
い。その表面にはセラミック製の被覆層を形成してもよ
い。

【００２６】このセラミックは、一般的に、酸化アルミ
ニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）あるいはこれに少量の他の金属酸化
物や結合材を添加してプレス成形して焼結したものであ
り、約１１００℃程度までその硬さが変化しない。比熱
は超硬合金の約４倍であり、また熱伝導率は超硬合金の
約２分の１であり、熱膨張が少ない。しかも超硬合金は
約１０００℃以上でかなり酸化変質するけれども、セラ
ミックは約２０００℃まで安定であり、大部分の金属に
対して親和性が低いために他の物体との溶着が起こりに
くく摩耗に強いという特性を有している。

【００２７】このようなセラミック製の被覆層が形成さ
れる内かま１の部分１７は、射出成形によって製造され
る。

【００２８】前記部分１７は、射出成形によって製造さ
れるため、したがって複雑な形状を有する内かま１を容
易に製造することができ、先行技術における鉄などの材
料から成るかまに比べて、製造が極めて容易である。さ
らに精度を向上するために、被覆層を切削加工しても
い。被覆層を複数個で構成し、下の層は切削加工などを
施し、その後に、さらに上の層を形成し、被覆層の外周
面を円滑な、すなわち凹凸のない表面とすることができ
る。このようにして前記一部分１７は、合成樹脂にガラ
ス粉末を混合した材料から成るので、前記本体を金型を
用いた射出成形によって製造することができ、生産性を
格段に向上することができる。しかも本体はガラス粉末
が混合されているので、合成樹脂だけのものに比べて強
度を向上することができるとともに、金属製の部品に比
べて軽量化を図ることができ、したがって、この部品が
備えられるミシン全体の重量を低減して軽量化すること
ができる。

【００２９】しかも合成樹脂製本体の表面には被覆層が
形成され、複数種類の材料から部品が構成されるので、
共振などの異常現象を防ぐことができ、騒音の低減を図
ることができる。

【００３０】さらに前記被覆層はセラミック製であるの
で、耐熱性および耐摩耗性に優れており、相互に摺動す
る部分における焼付きなどの発生を防ぐことができる。
しかも、セラミック製の被覆層は摩擦係数が小さいの
で、たとえば内かまの外表面などの糸が摺動する部分で
は糸滑りが円滑に行われ、その糸の摺動時における張力
がむやみに変化してしまうことを防止することができ
る。このようにして焼付きを防止して摩耗量が少なくな
ることによって、部品の寿命を長くすることが可能とな
り、耐久性が向上される。

【００３１】また前記被覆層は、本体の表面に第１被覆
層を形成して切削加工した後、この第１被覆層の表面に
セラミック製の第２被覆層を形成して構成されるように
してもよく、そうすればすでにほぼ平坦状に切削加工さ
れた第１被覆層上の第２被覆層は、ほとんど大きな凹凸
がなくなり、そのため研磨量が少なくてすみ、材料の無
駄を可及的に少なくして、所定の厚みを薄い第１および
第２被覆層の層厚で確実に得ることができる。前記他の
部分１９は、（ｃ）金属、（ｄ）金属粉末またはセラミ
ック粉末を含む合成樹脂または（ｅ）無機材料から成
り、この前記他の部分１９は、前記一部分１７と接着剤
を用いて、または部分的な嵌め込みなどの機械的構成に
よって一体となって内かま１が形成される。

【００３２】前記金属ｃは、鋼鉄などであってもよく、
さらにＴｉＡｌＮまたはＴｉＣＮの２〜５μｍ厚の被覆
層が形成されてもよい。

【００３３】金属粉末またはセラミック粉末を含む合成
樹脂ｄは、前述の一部分１７に関連して述べた材料と同
様であってもよい。

【００３４】前記無機材料ｅとしては、たとえばアルミ
ニウム合金粉末の中にアルミナ粉末を散りばめた材料か
ら成り、耐摩耗性が高く、かつ高い温度であっても強度
の低下が少なく、さらに加工性がきわめて良好であると
いう特性を有している。前記アルミニウム合金粉末は、
鋼、マグネシウム、ニッケル、および鉄を含むＡ２００
０系と呼ばれるアルミニウム合金を粉末化し、これに粒
径５ミクロン前後のアルミナ粉末を２〜５％加えて混合
したものをプレス成形した後、４００℃で熱間押し出し
して棒状体のビレットを形成し、こうして得られたアル
ミニウム合金のビレットを、たとえば冷間鋳造によって
所定の形状に容易に成形して、その後、研磨加工などの
仕上げ作業を行って製造することができる。このような
アルミニウム合金材料から成る内かまの部分１９は、た
とえば冷間鋳造後に焼入れおよび焼戻し処理したもの
で、炭素鋼の約１００倍の耐摩耗性を有している。また
引張り強度は、１５０℃で３６ｋｇ／ｃｍ²であり、こ
のような強度は室温下の炭素鋼と同等か、純アルミニウ
ムの約５倍に相当している。

【００３５】このような内かま１を用いて長期間にわた
って高速で縫製動作を行っても、軌条８の表面の摩耗は
きわめて少なく、耐久性を格段に向上することができ
る。

【００３６】前述の軌条８は、前記一部分１７の軌条部
分８ａと、前記他の部分１９の軌条部分８ｂ，８ｃとか
ら成り、針落ち穴１６とその付近は、前記他の部分１９
に形成されている。

【００３７】本発明の一実施例は、図６〜図９に示され
る。本実施例で前述の構成に対応する部分には同一の参
照符を付す。注目すべきは本実施例の内かま１は、合成
樹脂製部分であるその一部分１７ａと鋼鉄製部分である
他の部分１９ａとから成り、前記他の部分１９ａは、針
落ち穴１６とその付近だけを含み、切断面線２０に沿っ
て両部分１７ａ，１９ａが固着されている。

【００３８】合成樹脂としてはまた潤滑剤を含む高密度
ポリエチレンを用いることもできる。この場合、図１〜
図５の構成も実施例として充分な摩擦係数低減の効果を
達成することができる。また、図１０〜図１２に示すよ
うな構成も他の実施例として、充分な摩擦係数低減の効
果を達成することができる。すなわち、前述の構成に対
応する部分には同一の参照符を付し、一部分１７ｂと他
の部分１９ｂとは切断面線２１において固定される構成
である。他の部分１９ｂは針落ち穴１６とその付近、さ
らにフランジ部１０とを含む。

【００３９】図６〜図９の実施例の構成をさらに詳しく
述べると、本縫いミシンの垂直全回転かまの内かま１に
おいて、鋼鉄製部分１９ａと合成樹脂製部分１７ａとが
一体となって構成される。鋼鉄製部分１９ａは、内かま
１の軸線Ｌ１を含む鉛直面に関して周方向にほぼ左右対
称な角度の範囲を占めて、上糸ループのたるみ吸収用の
フランジの一部１０ａを含み、内かま１の軸線Ｌ１を含
む水平面よりも上方にあり、針落ち穴１６と内かままわ
り止め凹所９とが形成され、図９に示す間隔Ｌだけ軌条
８を含む鉛直面よりも内かま１の解放端側にある。合成
樹脂製部分１７ａは、軌条８の全てと、フランジの残り
の部分１０とを含む。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、軌条と軌
溝との摩擦係数を低減し、外かまの回転駆動に必要なト
ルクを低減し、外かまを高速度で安定に円滑に回転駆動
し、縫製品質の向上を図ることができるようになる。

【００４１】また本発明によれば、内かまを軽量化する
ことができ、また前述のように無給油で外かまの円滑な
高速回転を可能とし、縫製の品質を向上することができ
るようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の前提となる構成による内かま１の正面
図である。

【図２】図１に示される内かま１を備える垂直全回転か
まの全体の構成を示す斜視図である。

【図３】内かま１の斜視図である。

【図４】内かま１の平面図である。

【図５】図１〜図４に示される構成の内かま１の分解斜
視図である。

【図６】本発明の一実施例の内かま１の正面図である。

【図７】図６に示される実施例の内かま１の正面図であ
る。

【図８】図６および図７に示される実施例の内かま１の
背面図である。

【図９】図６〜図８に示される実施例の内かま１の分解
斜視図である。

【図１０】本発明の他の実施例の内かま１の斜視図であ
る。

【図１１】図１０に示される実施例の内かま１の正面図
である。

【図１２】図１０および図１１に示される実施例の内か
ま１の背面図である。

【図１３】液晶ポリマーの構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 内かま ２ 外かま ３ ボビンケース ４ 回転軸 ５ 外かま２の回転方向 ８ 軌条 ９ 内かままわり止め凹所 １６ 針落ち穴 １７，１７ａ，１７ｂ 一部分 １９，１９ａ，１９ｂ 他の部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−169340（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−21735（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−227735（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−206455（ＪＰ，Ａ) 小出直之、坂本国輔著 高分子学会編 高分子新素材ＯＮＥＰＯＩＮＴ−10「液晶 ポリマー」 初版 （昭63−５−20） 共 立出版株式会社 Ｐ．59〜60 飯村一賀、浅田忠裕、安部明広編 「液 晶高分子」 初版 （昭63−２−８） 株 式会社シグマ出版 Ｐ．240〜244

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本縫いミシンの垂直全回転かまの内かま
   １において、 鋼鉄製部分１９ａと合成樹脂製部分１７ａとが一体とな
   って構成され、 鋼鉄製部分１９ａは、 内かま１の軸線Ｌ１を含む鉛直面に関して周方向にほぼ
   左右対称な角度の範囲を占めて、上糸ループのたるみ吸
   収用のフランジの一部１０ａを含み、 内かま１の軸線Ｌ１を含む水平面よりも上方にあり、針
   落ち穴１６と内かままわり止め凹所９とが形成され、 軌条８を含む鉛直面よりも内かま１の解放端側にあり、 合成樹脂製部分１７ａは、 軌条８の全てと、 フランジの残りの部分１０とを含むことを特徴とする垂
   直全回転かまの内かま。
2. 【請求項２】 前記合成樹脂製部分１７ａは、（ａ）合
   成樹脂または（ｂ）金属粉末、炭素繊維、ガラス粒もし
   くはセラミック粉末などを含む合成樹脂から形成されて
   いることを特徴とする請求項１記載の垂直全回転かまの
   内かま。
3. 【請求項３】 前記合成樹脂は、液晶ポリマーであるこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の垂直全回転か
   まの内かま。
4. 【請求項４】 本縫いミシンの垂直全回転かまの内かま
   １の針落ち穴１６側とは反対側で軌条８の大部分を含む
   部分１７，１７ａ，１７ｂが、（ａ）潤滑剤を含む高密
   度ポリエチレンまたは、その潤滑剤を含む高密度ポリエ
   チレンにさらに（ｂ）金属粉末、炭素繊維、ガラス粒も
   しくはセラミック粉末などを含むことを特徴とする垂直
   全回転かまの内かま。
5. 【請求項５】 前記内かま１の他の部分１９，１９ａ，
   １９ｂが、（ｃ）金属、（ｄ）金属粉末もしくはセラミ
   ック粉末を含む合成樹脂または（ｅ）無機材料から成
   り、前記一部分１７，１７ａ，１７ｂと一体となって形
   成されていることを特徴とする請求項４記載の垂直全回
   転かまの内かま。
6. 【請求項６】 前記無機材料は、アルミニウム合金粉末
   の中にアルミナ粉末を散りばめた材料であることを特徴
   とする請求項５記載の垂直全回転かまの内かま。