KR20070067622A

KR20070067622A - 재봉기 부품

Info

Publication number: KR20070067622A
Application number: KR1020060129846A
Authority: KR
Inventors: 세이호우 오우; 히로시 야마모토
Original assignee: 쥬키 가부시키가이샤
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2007-06-28
Also published as: CN1986937A; TW200730689A; CN1986937B; JP2007167317A

Abstract

본 발명의 과제는, 윤활유의 급유(給油)가 제한된 조건하에서도 내(耐)마모성, 내열성 및 슬라이딩성이 우수한 재봉기를 제공하는 것이다.

본 발명은, 재봉기(1)에 있어서, 경화처리를 하지 않은 저(低)탄소강 및 저탄소합금강으로 이루어진 모재의 표면에 다공질층과 치밀층으로 이루어진 질화화합물층을 생성하고, 그 위에 스퍼터링 코팅 방식에 의해 Cr 또는 W 등의 금속층으로 이루어진 중간층을 개재시키고, 또 그 위에 DLC층을 형성하였다. 모재와 DLC층 사이에 중간층을 형성시킴으로써, 모재와 DLC층간의 밀착성이 향상된다. 또한, 최표면(最表面)에 DLC층을 형성함으로써, 표면의 경도를 향상시킬 수 있음과 동시에, 표면의 마찰저항이 감소하기 때문에 윤활성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 강제적으로 급유를 하지 않는 드라이한 환경하에서도, 강제적으로 급유를 하던 종래의 재봉기와 동등한 정도의 내구성을 달성할 수 있다.

Description

재봉기 부품{SEWING MACHINE COMPONENT}

도 1은 본 실시형태에 있어서의 바늘대 구동기구를 나타낸 정면도이다.

도 2는 본 실시형태에 있어서의 바늘대 구동기구를 나타낸 측면도이다.

도 3은 본 실시형태에 있어서의 바늘대 홀더를 나타낸 사시도이다.

도 4는 본 실시형태에 있어서의 표면처리에 의해 형성된 바늘대 홀더의 표면 부근의 적층구조를 나타낸 개념도이다.

도 5는 본 실시형태에 있어서의 표면처리에 의해 형성된 바늘대 홀더의 표면 부근의 적층구조를 나타낸 확대사진이다.

도 6은 본 실시형태에 있어서의 바늘대 홀더의 모재의 표면 근방 조직을 나타낸 확대사진이다.

도 7은 본 실시형태에 있어서의 바늘대 홀더의 질화물층의 표면에, Cr층 및 W층의 두 층으로 이루어진 중간층을 통해 DLC층을 형성한 상태를 나타낸 개념도이다.

도 8은 본 실시형태에 있어서의 바늘대 홀더의 질화물층의 표면에, Cr로 이루어진 중간층을 통해 최표면(最表面)에 WC/C층을 형성한 상태를 나타낸 개념도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 재봉기 10 : 바늘대

30 : 바늘대 홀더 31 : 모재(母材)

32 : 질화물층(질화화합물층) 32a : 치밀층(緻密層)

32b : 다공질층 33 : 중간층(Cr)

34 : 중간층(W) 35 : DLC(다이아몬드 라이크 카본)층

36 : WC/C(텅스텐 카바이드·카본)층 50 : 바늘 상하이동기구

52 : 주축(主軸) 53 : 편심추(偏心錘)

54 : 바늘대 크랭크 55 : 바늘대 지지틀

60 : 클러치기구 61 : 클러치부재

62 : 종동 링크 63 : 가압 스프링

64 : 걸림고정 클로우 65 : 가압 스프링

80 : 전환기구

본 발명은, 부품간의 슬라이딩부에 내마모 처리를 실시한 재봉기 부품에 관한 것이다.

종래부터 재봉기에는, 부품끼리 고속으로 슬라이딩하는 슬라이딩부가 많이 구비되어 있다. 예컨대, 쌍침(두개의 바늘)으로 봉제를 하는 재봉기에는, 두 개의 바늘 중 어느 하나 혹은 둘 모두를 선택하여 상하로 구동시킬 수 있는 주지의 바늘 대 구동기구가 설치되어 있다. 이와 같은 바늘대 구동기구에서는, 재봉기 모터에 연결된 주축에 편심추를 통해 바늘대 구동링크가 회동(回動)가능하게 연결되어 있고, 바늘대 구동링크에는 핀을 통해 바늘대 홀더가 회동가능하게 연결되어 있다. 그리고, 바늘대 홀더에는 선단에 재봉바늘을 유지시키는 두 개의 바늘대가 유지되어 있으며, 상기 두 개의 바늘대 중 어느 하나만을 이용하여 봉제하는 경우에는, 다른 하나의 바늘대와 바늘대 홀더가 슬라이딩하게 된다.

그런데, 바늘대 구동기구에 구비되는 이러한 부품은, 가공비용 등이 비교적 저렴한 저탄소강이나 저탄소합금강으로 형성되어 있다. 일반적으로, 슬라이딩부에 저탄소강이나 저탄소합금강을 이용하는 경우에는, 슬라이딩 접촉면의 마모나 늘어붙음을 방지하기 위해, 그 표면에 침탄 담금질·템퍼링 등의 열처리가 실시되나, 상기 두 개의 바늘을 선택적으로 유지시키는 바늘대 홀더는 구조가 복잡하기 때문에 부재의 두께가 얇고, 800℃ 이상의 고온하에서 행해지는 침탄 담금질·템퍼링 처리를 실시한 경우에는, 부재가 변형되어 치수 정밀도를 유지할 수 없다. 이 때문에, 처리온도가 낮은 터프트라이드 처리(tufftride process)를 실시함과 동시에 슬라이딩 접촉면에는 급유(給油)기구에 의해 강제적으로 급유를 함으로써 마모를 방지하는 구성이 채용되어 왔다.

그러나, 급유기구를 설치하면 오일의 비산에 의해 봉제물이 오염되어 버리는 문제가 있어, 최근에는 윤활제로서 그리스(grease)를 이용하는 무(無)급유화가 요망되고 있다. 여기서, 재봉기 분야는 아니지만, 반도체 기반의 슬라이딩 접촉면에 적용되는 기술로서, 무급유화를 실현하면서 두께가 얇은 부재의 윤활성을 향상시키 기 위해, 처리온도가 낮고 표면경도 및 슬라이딩성도 우수한 다이아몬드 라이크 카본(이하, 'DLC'라 한다) 코팅을 실시하는 종래기술이 존재한다(예컨대, 특허문헌 1, 2 참조).

[특허문헌 1] 일본 특허공개공보 제 2002-321026호

[특허문헌 2] 일본 특허공개공보 제 2002-210525호

그러나, 상기 특허문헌 1 및 2에 개시되어 있는 기술에서는, 반도체 기반 등의 슬라이딩 접촉면에 작용하는 작은 하중에는 대응이 가능하나, 재봉기의 슬라이딩 접촉면에 작용하는 정도의 하중에 대해서는 경화층이 얇아, 충분한 효과를 얻을 수 없다는 문제가 있었다.

또한, 경화처리를 하지 않은 저탄소강의 모재(母材)(이하, 간단히 '생재(生材)'라 한다)의 표면에 DLC 코팅을 실시할 경우, 경도(硬度)차가 크기 때문에 밀착성이 낮아, 슬라이딩에 견딜 수 있을 만큼 충분한 두께의 DLC피막을 형성하는 것이 곤란하였다.

본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 윤활유의 급유가 제한된 조건하에서도 내마모성, 내열성 및 슬라이딩성이 우수한 재봉기 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명은, 가열에 의한 경화처리를 하지 않은 강재(鋼材)로 이루어진 모재(31)의 표면에 내마모 처리를 실시한 재봉기 부품에 있어서, 상기 모재의 표면에, 상기 모재와 결합하는 치밀층(32a)과, 상기 치밀층 상에 결합하는 다공질층(32b)을 갖는 질화막(32)을 형성하고, 또 그 위에 중간층(33, 34)을 개재시켜 고(高)경도 피막(35, 36)을 형성하며, 상기 중간층은 상기 질화막(32)과 고경도 피막(35, 36)의 경도영역의 중간의 경도영역인 것을 특징으로 하는 재봉기 부품이다.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 재봉기 부품에 있어서, 상기 고경도 피막이 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 피막(35)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 재봉기 부품이다.

청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 2에 기재된 재봉기 부품에 있어서, 상기 다이아몬드 라이크 카본 피막이, 금속을 함유하는 1종류의 다이아몬드 라이크 카본 피막으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 3에 기재된 재봉기 부품에 있어서, 상기 다이아몬드 라이크 카본 피막에 함유되는 금속이, 크롬(Cr) 또는 텅스텐(W)인 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 재봉기 부품에 있어서, 상기 고경도 피막이 텅스텐 카바이드·카본(WC/C) 피막(36)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 재봉기 부품이다.

청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 2 또는 5에 기재된 재봉기 부품에 있어서, 상기 중간층이, 크롬(Cr) 또는 텅스텐(W)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

청구항 7에 기재된 발명은, 청구항 2 또는 5에 기재된 재봉기 부품에 있어 서, 상기 가열에 의한 경화처리를 하지 않은 강재가, 침탄 담금질·템퍼링 또는 담금질·템퍼링 처리 중 어느 것도 하지 않은 저탄소강, 저탄소합금강 또는 합금강인 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 재봉기의 가장 바람직한 형태에 대해 상세히 설명한다.

본 실시형태에서는, 재봉기로서, 두개의 바늘로 봉제를 하는 쌍침 재봉기를 예로 들어 설명한다. 또한, 이하의 설명에서, 수직상하방향을 Z축 방향, 수평면에 설치한 상태에서의 쌍침 재봉기의 아암부의 길이방향을 Y축 방향, 바늘판(도시 생략)의 판면에 평행하며 Y축 방향에 직교하는 방향을 X축 방향으로 한다. 또한, X축방향과 Y축 방향과 Z축 방향은 서로 직교하는 것으로 한다.

(실시형태의 전체적인 구성)

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시형태인 재봉기(1; 쌍침 재봉기)는, 재봉기 모터(도시 생략)에 의해 회전되는 주축(52)의 회전운동을 Z축 방향에 따른 왕복상하이동으로 변환하는 바늘 상하이동기구(도시 생략)를 구비하고 있다.

또한, 재봉기(1)는, 후술하는 바늘대 지지틀(55)을 요동시켜 재봉바늘의 선단을 이송방향으로 이동시키는 바늘진동기구나, 피봉제물을 천 이송방향에 따라 이송하는 이송기구 등, 쌍침에 의한 봉제를 행하기 위한 각종 기구를 구비하고 있으나, 이것들은 종래 주지된 것과 동일하므로, 본 실시형태에서는 상세한 설명을 생략한다.

바늘 상하이동기구는, 재봉기 아암부의 선단 내부에 설치되어 있다. 이러한 바늘 상하이동기구는, 주축(52)의 선단에 설치된 편심추(53)의 편심부에 일단이 회동가능하게 연결된 바늘대 크랭크(54)와, 바늘대 크랭크(54)의 타단에 회동가능하게 연결된 재봉기 부품으로서의 바늘대 홀더(30)와, 상기 바늘대 홀더(30)에 유지되어, 선단에 각각 재봉바늘을 유지시키는 재봉기 부품으로서의 두 개의 바늘대(10)와, 상기 두 개의 바늘대(10)를 개별적으로 상하로 슬라이딩 가능하게 지지함으로써 상기 두 개의 바늘대(10)의 이동방향을 규제하는 바늘대 지지틀(55)을 구비하고 있다.

그리고, 재봉기 모터의 구동에 의해 주축(52)이 회전하면, 편심추(53) 및 바늘대 크랭크(54)를 통해 바늘대 홀더(30)가 상하로 구동한다. 이에 따라, 상기 바늘대 홀더(30)에 유지된 두 개의 바늘대(10)가 상하로 왕복이동을 하게 되어 있다.

바늘대 홀더(30)는, 각각의 바늘대(10)의 유지를 선택적으로 유지상태와 해제상태로 전환할 수 있는 클러치기구와, 상기 클러치기구에 의해 유지상태가 해제된 바늘대(10)를 바늘대 지지틀(55)에 유지시키는 스토퍼기구와, 인위적인 인력조작에 의해 어느 하나의 바늘대(10)를 선택하여 클러치기구에 있어서의 유지상태와 해제상태를 전환하는 전환기구(80)를 구비하고 있다(도 3 참조).

클러치기구(60)는, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 바늘대 홀더(51)의 정면으로부터 각 삽입통과구멍까지 관통된 원형의 지지구멍(57)에 삽입되는 두 개의 재봉기 부품으로서의 클러치부재(61)와, 각 클러치부재(61)를 각각 개별적으로 진퇴이동시키는 두 개의 재봉기 부품으로서의 종동 링크(62)와, 각 종동 링크(62)를 통해 각 클러치 부재(61)에 대해 진퇴방향의 이동력을 개별적으로 부여하는 두 개 의 가압 스프링(63)과, 각 클러치 부재(61)를 후퇴상태(퇴피위치)에서 각각 걸림고정하는 두 개의 재봉기 부품으로서의 걸림고정 클로우(64)와, 각 걸림고정 클로우(64)가 걸림고정하는 방향으로 각각 가압하는 두 개의 가압 스프링(65)과, 각 걸림고정 클로우(64)에 의한 걸림고정을 해제하는 조작을 외부로부터 입력할 수 있는 재봉기 부품으로서의 해제 핀(66)을 구비하고 있다.

그리고, 전환기구(80)를 인위적으로 조작함으로써, 각 바늘대(10) 중, 어느 하나만을 이용하여 봉제를 하는 경우, 다른 하나의 바늘대(10)는 상사점(上死點) 위치에서 바늘대 지지틀(55)에 유지된다. 즉, 바늘대 홀더(30)에는 하나의 바늘대(10)만이 유지되기 때문에, 상기 바늘대 홀더(30)와 다른 하나의 바늘대(10) 사이에 슬라이딩 접촉면이 생기게 된다. 또한, 클러치 기구의 각 부재도, 두께가 얇으며 또한 그 작동에 있어서 다른 부재와의 슬라이딩을 발생시킨다.

(질화막 및 DLC 피막의 적층구조)

여기서, 본 실시형태에 있어서의 바늘대 홀더(30)는, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 저탄소강, 저탄소합금강 또는 합금강을 모재(31)로 하여 형성되어 있으며, 그 표면에는, 질화물로 이루어진 질화화합물층(32)이 형성되어 있다. 또, 본 실시형태에 따른 재봉기(1)에서는, 상기 질화화합물층(32) 상에, 크롬(Cr)으로 이루어진 중간층(33)을 통해 DLC(다이아몬드 라이크 카본:diamond like carbon)층(35)이 형성되어 있다.

모재(31)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 페라이트부 및 펄라이트부의 혼합조직에 의해 형성되어 있다. 즉, 본 실시형태에서의 바늘대 홀더(30)의 모재(31)는, 저탄소강, 저탄소합금강 또는 합금강의 생재, 즉 침탄 담금질·템퍼링 등의 가열에 의한 경화처리를 하지 않은 강재가 이용되고 있다.

본 실시형태에서의 바늘대 홀더(30)는, 상술한 여러 가지 기구를 내장하고 있으므로, 그 두께가 1.0∼1.5mm로, 일반적인 바늘대 홀더(30)에 비해 얇게 되어 있다. 이 때문에, 800℃ 이상의 온도영역에서 행해지는 침탄 담금질·템퍼링 또는 담금질·템퍼링 등의 경화처리에 의한 치수 정밀도의 악화를 방지하기 위해, 이러한 처리를 하지 않는 생재가 이용되고 있다. 상기 모재(31)의 경도는, 200HV∼300HV로 되어 있다.

질화화합물층(32; 이하, 질화물층(32)이라 함)은, 600℃ 이하의 낮은 온도영역에서의 염욕연질화 처리(터프트라이드 처리)에 의해 모재(31)의 표면에 형성되어 있으며, 치밀한 질화화합물층(32a; 이하, 치밀층(32a)이라 함)과, 그 외측이 되는 다공질 형상의 질화화합물층(32b; 이하, 다공질층(32b)이라 함)으로 형성되어 있다.

염욕연질화법에 의한 처리는, 다음의 (1) 및 (2)에 나타낸 화학반응에 의해 수행된다.

2NaCN+O₂ = 2NaCNO ‥‥ (1)

4NaCN0 = 2NaCN+Na₂CO₃+CO+2N ‥‥ (2)

이때, 식(1)에서 형성된 NaCNO의 열분해에 의해, 저탄소합금강의 표면에 질화화합물층과 소량의 탄화물층이 형성된다. 이러한 염욕연질화 처리에 의해, 모재 (31)에 접하는 부분에는 치밀한 침탄질화화합물층(32a)이 형성된다. 그 경도는, 900HV∼1000HV이다. 또한, 표면측에는 저밀도이며 내부에 다수의 빈 구멍을 갖는 다공질 형상의 질화화합물층(32b)이 형성된다. 그 경도는 500HV∼700HV로 되어 있다.

이러한 치밀층(32a) 및 다공질층(32b)은, 본 실시형태에서의 질화막을 구성한다.

중간층(33)은, 크롬으로 이루어진 금속층이며, 스퍼터링 코팅 방식에 의해 상기 다공질층(32b)의 표면에 형성되어 있다.

상기 중간층(33)은, 경도(경도 영역)가 700HV∼800HV로서, 상기 질화물층(32)의 다공질층(32b)의 경도(경도 영역) 500HV∼700HV보다 딱딱하며, 후술하는 DLC층(35)의 경도(경도 영역) 1500HV∼3000HV보다 부드러운 층을 형성하고 있다. 즉, 중간층(33)은, 그 경도 영역이 질화물층(32) 및 DLC층(35)의 경도 영역의 중간이며, 질화물층(32) 및 DLC층(35)의 어느 층과도 친화력이 양호하여, 다공질층(32b)과 DLC층(35)간의 밀착성을 높이는 기능을 가지고 있다. 즉, 상기 중간층(33)은, 모재(31) 및 그 표면에 형성된 질화막층(32)과, 후술하는 DLC층(35) 간의 경도 구배(경사도)를 잇는 경사층을 이루고 있으며, 경도차가 큰 상하의 층을 직접 적층함으로 인한 내부의 잔류(殘留)응력(應力)을 완화시키기 위해 형성되어 있다. 또한, 그 결과로서, 하부층(본 실시형태에서는 모재(31))에 대한 상부층(본 실시형태에서는 DLC층(35))의 밀착성을 향상시키기 위한 것이다.

DLC층(35)은, 중간층(33)의 상부, 즉 바늘대 홀더(30)의 최표면에 형성되어 있다.

본 실시형태에서의 DLC층(35)은, 이온화 증착법에 의해 형성되어 있다. 즉, 진공중에서, 열 필라멘트에 의한 고온 아크 방전을 이용하여 플라즈마를 발생시키고, 모재(31)측을 전극으로 하여 음(-)의 바이어스를 거는 방식이다. 이 방법은, 나노급의 막 두께 제어가 가능하며, 비교적 높은 경도의 막이 얻어진다는 특징이 있다. 또한, 이온화 증착법으로 DLC층(35)을 형성하는 경우, 고주파 플라즈마 CVD법에 비해 피막 중에 잔류하는 수소(H)가 없고, 취성(脆性)을 쉽게 발생시키지 않으므로 적합하다. 또한, 본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이, 질화물층(32) 상에 크롬으로 이루어진 중간층(33)을 개재시키고, 또 그 위에 상기 DLC층(35)을 적층시키는 구성을 채용하고 있다. 따라서, 모재(31) 혹은 질화물층(32) 상에 직접 DLC층(35)을 형성하는 경우에 비해, 상기 DLC층(35)과 접촉하는 부재와의 경도차가 작기 때문에, 각 층간에 있어서의 잔류응력이 대폭적으로 완화되어 있다. 즉, 높은 밀착성에 의해 안정적으로 성장한 상기 DLC층(35)은, 충분히 두껍게 형성되어 있다.

상기 DLC층(35)은, 비정질 구조이기 때문에 결정입계(結晶粒界)를 가지지 않으며, 예컨대 질화티타늄 등의 다결정 구조의 경질박막에 비해 대단히 평활한 표면을 가지고 있다.

상기 DLC층(35)은, 공유결정체인 다이아몬드와 적층구조를 갖는 그라파이트의 양쪽 특성을 가지고 있다. 즉, DLC층(35)은, 다이아몬드와 동등한 경도(1500HV∼3000HV)를 가짐과 동시에, 그라파이트와 동일한 표면의 박리용이성, 즉 슬라이딩 의 용이성과 매끄러움성을 구비하고 있는 것이다.

또한, DLC층(35)에는 금속, 특히 Cr 또는 W를 포함시켜도 좋다. 이렇게 하면, 중간층과의 친화력을 한층 양호하게 하여, 그 서로간의 밀착성을 높일 수 있다.

또, 클러치기구(60)의 각 재봉기 부품도 동일한 모재, 질화층, 중간층, DLC층을 구비하고 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 윤활유 등의 액체 윤활제는 사용하지 않지만, 상술한 슬라이딩부에서의 슬라이딩성을 보다 원활히 하기 위해 바늘대(10)와 바늘대 홀더(30) 간의 슬라이딩 접촉면에 그리스를 도포하여 사용된다.

(바늘대 구동기구의 동작)

다음으로, 본 실시형태에 따른 재봉기(1)에 있어서의 바늘 상하이동기구(50)의 동작에 대해 설명한다.

우선, 재봉기가 정지한 상태에서, 상기 전환기구(80)를 조작함으로써, 두 개의 바늘대(10) 중, 어느 한쪽의 바늘대(10)의 유지를 해제상태로 한다.

다음으로, 재봉기 모터의 구동에 의해 주축(52) 및 편심추(53)가 회전하면, 편심추(53)에 부착된 바늘대 크랭크(54)의 선단이 상하방향으로 이동된다. 바늘대 크랭크(54)의 이동에 의해, 상기 바늘대 크랭크(54)에 부착된 바늘대 홀더(30) 및 상기 바늘대 홀더(30)에 유지된 바늘대(10)는 그 축선 방향(도 1에 있어서의 상하 방향)으로 왕복이동을 한다. 바늘대(10)가 구동함으로써, 바늘대(10)와 바늘대 홀더(30) 사이에 슬라이딩부가 형성된다.

여기서, 바늘대 홀더(30)의 표면에는, DLC층(35)이 형성되어 있기 때문에, 바늘대(10)의 표면과 바늘대 홀더(30)의 DLC층(35)이 슬라이딩 접촉하게 된다. DLC층(35)은, 그 평활한 표면에 의해 우수한 마찰마모특성(트라이볼러지[tribology] 특성)을 가지기 때문에, 양호한 슬라이딩성이 얻어진다. 즉, 바늘대(10)와 바늘대 홀더(30)는 원활하게 슬라이딩하게 된다. 따라서, 재봉기의 내마모 특성 및 내구성이 향상된다.

또한, 본원 발명자의 실험에 의하면, 표면에 DLC층(35)을 형성한 바늘대 홀더(30)를 탑재한 본 실시형태의 재봉기(1)에 있어서, 3000rpm, 50%의 실가동율(實稼動率)로 적어도 1500시간 이상의 운전이 가능하였다.

시장의 실태로서, 봉제공장에서의 사용상태를 2500rpm, 20%의 실가동율로 하면, 1년간의 실가동 시간이 500시간 정도가 된다.

이에 반해, 본 실시형태의 재봉기(1)에서는, 환경온도와 가동율의 가속도계수가 2.4배이기 때문에, 시장 실태로 환산하면, 1500시간×2.4=3600시간에 상당한다.

즉, 본 발명의 실시형태의 재봉기(1)에 의하면, 드라이한 환경하에서의 운전이라 하더라도, 시장에서의 사용실태가 상술한 사용상태라고 한다면, 적어도 7년간은 사용이 가능하다는 말이 된다.

즉, 강제적으로 윤활유를 공급하지 않고, 그리스만으로 운전을 하는 드라이화 재봉기라 하더라도, 슬라이딩부에 대해 강제적으로 윤활유를 공급하였던 종래의 재봉기와 동등 이상의 내마모 특성이 얻어지게 된다.

(실시형태의 효과)

이상과 같이, 본 실시형태의 재봉기(1)에 의하면, 두께가 얇은 부재인 바늘대 홀더(30)에, 저탄소강, 저탄소합금강 및 합금강으로 이루어진 모재(31)를 이용하는 경우라 하더라도, 상기 모재(31)의 표면에 DLC 코팅에 의한 DLC층을 형성할 수 있다. 따라서, 바늘대 홀더(30)의 표면 경도를 대폭적으로 향상시킬 수 있으며, 또한 표면의 마찰계수를 대폭적으로 감소시킬 수 있게 된다. 따라서, 슬라이딩면의 윤활성을 대폭적으로 향상시킬 수 있다.

이에 따라, 강제급유를 하지 않는 드라이한 환경하에서도, 강제급유를 하던 종래의 재봉기와 동등 이상, 즉 적어도 7년간의 사용을 가능하게 하는 내구성을 달성(확보)할 수 있다.

또한, 상술한 방법으로 DLC 피막을 형성함으로써, 가열에 의한 경화처리를 하지 않은 강재의 사이즈 정밀도를 손상시키는 일 없이, 해당 강재의 표면에 DLC 피막을 형성할 수 있다.

또, 중간층(33)은, 1층에 한정되는 것이 아니라, 2층 혹은 3층 이상이어도 좋다. 즉, 본 실시형태에서는 크롬으로 구성되는 중간층(33)을 1층만 형성하였으나, 예컨대, 도 7에 도시한 바와 같이, 다공질층(32b) 상에 크롬으로 이루어진 중간층(33)을 형성하고, 그 중간층(33) 상에 텅스텐(W)으로 이루어진 중간층(34; W층: 900HV∼1000HV)을 추가로 형성해도 좋다. 이러한 중간층(34)도 또한, 스퍼터링 코팅 방식에 의해 형성된다.

이 경우, 중간층(34)은, 경도(경도 영역)가 다공질층(32b)과 DLC층(35)의 경 도(경도 영역)의 중간에 위치하는 물질로 이루어진 층인 것이 바람직하며, 또한 상부층으로 갈수록 경도가 높아지도록 적층시키는 것이 바람직하다. 이와 같이, 중간층을 2층으로 함으로써, 다공질층(32b)과 DLC층(35) 사이에 2층의 금속층으로 이루어진 중간층(33, 34)이 형성되어, 서로 경도가 근접하는 금속에 의한 경사층을 형성할 수 있다. 따라서, 상하의 층과의 친화성이 좋아, 상하의 층의 밀착성을 한층 향상시킬 수 있다. 즉, 최표면에 형성하는 DLC층(35)을 더욱 장시간에 걸쳐 유지시킬 수 있게 된다. 따라서, 재봉기(1)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 최표면에 형성하는 DLC층(35)을 대신하여, 도 8에 도시한 바와 같이, WC/C(텅스텐 카바이드·카본)층(36)을 형성해도 좋다. 이와 같이 구성할 경우, WC/C층(36)의 경도(경도 영역)가 1000HV∼1500HV이기 때문에, DLC층(35)의 경도(경도 영역)보다도 중간층(33)의 경도(경도 영역) 700HV∼800HV에 가까워, 중간층(33)과의 밀착성 및 화학적 안정성이 양호하며, 친화성이 좋다. 따라서, 밀착성이 높은 안정된 경화막을 형성할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 슬라이딩부로서 바늘대(10)와 바늘대 홀더(30) 간의 슬라이딩부분을 예로 들어, 바늘대 홀더(30)의 표면에 질화물층(32), 중간층(33) 및 DLC층(35)을 형성하는 경우에 대해 설명하였으나, 본 발명이 적용되는 부분은 바늘대 홀더(30)에 한정되지 않는다. 즉, 바늘대(10)의 표면에 이러한 경화처리를 실시해도 좋고, 축과 베어링 간의 슬라이딩 접촉면이나, 속가마와 겉가마 등, 2개의 부재가 상대적으로 슬라이딩 접촉하는 부분이라면 적용이 가능하다.

청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 질화막과 부품 표면의 고경도 피막과의 사이에, 경도영역이 양자의 중간인 경도영역인 중간층을 설치함으로써, 질화막과 고경도 피막 사이에 생기는 잔류 응력이 완화되어, 양자의 밀착성이 향상된다.

청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 상기 청구항 1과 동일한 효과가 얻어짐과 동시에, DLC 피막은, 비정질 구조이므로, 고경도이면서 매끄러운 표면형상을 얻을 수 있다. 따라서, 모재 표면의 마찰저항을 대폭적으로 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 원활한 슬라이딩 동작을 실현할 수 있음과 동시에 상기 슬라이딩부에서의 발열이 방지된다. 또한, 윤활유의 공급이 제한되는 환경하에서도 내마모성 및 내열성이 우수한 재봉기 부품을 구성할 수 있다. 또한, 담금질 등에 의해 열변형을 일으킬 수 있는 두께가 얇은 부분을 갖는 부재에 대해, 그 표면을 딱딱하게, 그리고 슬라이딩(slip)을 양호하게 할 수 있어, 드라이한 환경에서의 사용이 가능하도록 할 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 청구항 2에 기재된 발명과 동일한 작용·효과를 얻을 수 있는 것 이외에, DLC 피막에 금속을 함유시킴으로써, 중간층이 금속인 경우에 밀착성을 높일 수 있어, DLC 피막을 심한 슬라이딩 환경하에서도 강고하게 유지시키는 것이 가능해진다.

청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 청구항 3에 기재된 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있는 것 이외에, DLC 피막에 Cr 또는 W를 함유시킴으로써, 중간층이 Cr 또는 W인 경우에 밀착성을 높일 수 있어, DLC 피막을 심한 슬라이딩 환경하에서도 강고하게 유지시키는 것이 가능해진다.

청구항 5에 기재된 발명에 의하면, 청구항 1 및 2와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 청구항 2 또는 5에 기재된 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있는 것 이외에, 특히 중간층이 Cr 또는 W로 형성되어, 모재와 피막간의 밀착성이 더욱 향상된다. 즉, Cr 또는 W는, DLC 또는 WC/C와의 밀착성이 양호하여, DLC 또는 WC/C의 피막을 심한 슬라이딩 환경하에서도 강고하게 유지시키는 것이 가능해진다.

청구항 7에 기재된 발명에 의하면, 청구항 2 또는 5에 기재된 재봉기 부품과 동일한 효과를 얻을 수 있는 것 이외에, 특히 담금질 등에 의해 열변형을 일으킬 수 있는 두께가 얇은 부분을 갖는 부재에 대해, 그 표면을 딱딱하게, 그리고 슬라이딩을 양호하게 할 수 있어, 드라이한 환경하에서의 사용을 가능하게 할 수 있다.

Claims

가열에 의한 경화처리를 하지 않은 강재로 이루어진 모재의 표면에 내마모 처리를 실시한 재봉기 부품으로서, 상기 모재의 표면에, 상기 모재와 결합하는 치밀층과, 상기 치밀층 상에 결합하는 다공질층을 갖는 질화막을 형성하고, 또 그 위에 중간층을 개재시켜 고경도 피막을 형성하며, 상기 중간층은 상기 질화막과 고경도 피막의 경도영역의 중간의 경도영역인 것을 특징으로 하는 재봉기 부품.
제 1항에 있어서, 상기 고경도 피막이 다이아몬드 라이크 카본 피막에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 재봉기 부품.
제 2항에 있어서, 상기 다이아몬드 라이크 카본 피막은, 금속을 함유하는 1종류의 다이아몬드 라이크 카본 피막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 재봉기 부품.
제 3항에 있어서, 상기 다이아몬드 라이크 카본 피막에 함유되는 금속은, 크롬 또는 텅스텐인 것을 특징으로 하는 재봉기 부품.
제 1항에 있어서, 상기 고경도 피막이 텅스텐 카바이드·카본 피막에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 재봉기 부품.
제 2항 또는 제 5항에 있어서, 상기 중간층은, 크롬 또는 텅스텐으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 재봉기 부품.
제 2항 또는 제 5항에 있어서, 상기 가열에 의한 경화처리를 하지 않은 강재는, 침탄(浸炭) 담금질·템퍼링(quenching tempering) 또는 담금질·템퍼링 처리 중 어느 것도 하지 않은 저탄소강, 저탄소합금강 또는 합금강인 것을 특징으로 하는 재봉기 부품.