(57)【要約】【課題】発熱体の加熱後の設定温度の安定化を図り、発熱体の耐久性を向上させる。【解決手段】通電により発熱する発熱体３を備え、当該発熱体３の発熱により縫い糸４を溶融させて切断するミシンの糸切り装置１００である。発熱体３は、ステンレス製であり、窒化処理としてイオン軟窒化処理が施されてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により発熱する発熱体を備え、当該発熱体の発熱により縫い糸を溶融させて切断するミシンの糸切り装置であって、
前記発熱体は、窒化処理が施されてなることを特徴とするミシンの糸切り装置。
【請求項２】
前記発熱体は、ステンレス製であり、前記窒化処理としてイオン軟窒化処理が施されてなることを特徴とする請求項１に記載のミシンの糸切り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱体に通電して縫い糸を切断するミシンの糸切り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ミシン、特に工業用ミシンなどには、縫製効率を向上するために自動的に縫い糸を切断するための糸切り装置が設けられ、縫製の終了時に、自動的に縫い糸である上糸および下糸を同時に切断することができるようになっている。このようなミシンの糸切り装置として、通電により発熱される発熱体を縫い糸に接触させて熱により縫い糸を溶融して切断するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このミシンの糸切り装置にあっては、例えば、発熱体をピストンシリンダ等により縫い糸に接触する位置と縫い糸から離間された待機位置との間で移動させる構成や、発熱体が所定位置に常に配設された構成が採用されている。そして、上記構成のミシンの糸切り装置による糸切りの際には、発熱体に通電されることで当該発熱体が加熱され、この発熱体を縫い糸に接触させることにより縫い糸が加熱されて溶融し切断されるようになっている。
【０００４】
また、発熱体は、抵抗値の高い部材、例えば、ステンレス材やニクロム材等から構成されており、省スペース化や低コスト化を図る上ではステンレス材が用いられることが好ましい。
【特許文献１】特開２００１−２２４８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、発熱体は、縫い糸の切断の際に所定時間だけ通電状態とされることで縫い糸の溶融温度以上となる所定の設定温度となるまで加熱され、また、縫い糸の切断後には非通電状態とされるようになっている。
しかしながら、発熱体、特に、ステンレス製の発熱体は、短時間（例えば、２秒間隔）に繰り返し行われる縫い糸の切断と同期して加熱と放熱が繰り返されるに従って加熱後の設定温度が次第に上昇していくという問題がある。このため、発熱体の加熱後の温度が、使用開始時から所定の設定温度まで加熱されるように調整すると、その後の温度上昇のために、当該発熱体の耐久性が低下してしまうといった問題がある。なお、発熱体の設定温度の調整は、出荷時に、作業員が当該発熱体に対する通電・非通電を所定回数繰り返して行う必要があることから、その作業は煩わしいものとなっている。
【０００６】
本発明の課題は、発熱体の加熱後の設定温度の安定化を図り、これにより、発熱体の耐久性を向上させることができるミシンの糸切り装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
通電により発熱する発熱体を備え、当該発熱体の発熱により縫い糸を溶融させて切断するミシンの糸切り装置であって、
前記発熱体は、窒化処理が施されてなることを特徴としている。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、発熱体に窒化処理が施されているので、発熱体の表面に硬い窒化層が形成されることから、当該発熱体の熱安定性を向上させることができ、これにより、発熱体の加熱後の設定温度の安定化を図ることができる。また、発熱体の発熱の際に当該発熱体に対する通電及び非通電を繰り返し行っても、窒化層の最表面層には安定した圧縮応力が生じることとなって、当該発熱体の耐久性を向上させることができる。
さらに、発熱体の設定温度の安定性を向上させることができることから、出荷時に、作業員が発熱体の設定温度の調整を行う必要がなくなる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のミシンの糸切り装置において、
前記発熱体は、ステンレス製であり、前記窒化処理としてイオン軟窒化処理が施されてなることを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、発熱体は、ステンレス製であり、窒化処理としてイオン軟窒化処理が施されているので、当該発熱体の加熱後の設定温度の安定化をより適正に図ることができるとともに、耐久性の向上をより好適に図ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、発熱体の熱安定性を向上させることができ、これにより、発熱体の加熱後の設定温度の安定化を図ることができる。また、窒化層の最表面層には安定した圧縮応力が生じることとなって、発熱体の耐久性を向上させることができる。
さらに、発熱体の設定温度の安定性を向上させることができることから、出荷時に、作業員が発熱体の設定温度の調整を行う必要がなくなる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、発熱体の加熱後の設定温度の安定化をより適正に図ることができるとともに、耐久性の向上をより好適に図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明について、図面を用いて具体的な態様を説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。
ここで、図１は、本発明を適用した一実施形態として例示するミシンの糸切り装置を示す平面図であり、図２は、糸切り装置の制御系を示すブロック図である。また、図３は、ミシンの糸切り装置による糸切り状態を説明するための図である。
【００１４】
図１及び図２に示すように、ミシンの糸切り装置１００は、針板１の裏面側の針穴２近傍に配設され通電により発熱する発熱体３と、この発熱体３の熱により溶融して切断される縫い糸４（図３）を捕捉して発熱体３に接触させるように付勢する捕捉部材５と、発熱体３に供給する電流の通電制御を行う制御部６とを備えている。
【００１５】
発熱体３及び捕捉部材５を用いた縫い糸の糸切り動作は、例えば、ミシンによる被縫製物の縫い終わりに行われる。具体的には、図３に示すように、捕捉部材５を所定の駆動手段（図示せず）によって所定方向に回動させることにより縫い糸４である上糸４ａおよび下糸４ｂを捕捉して発熱体３に接触させ、発熱体３の熱により上糸４ａおよび下糸４ｂを溶融させて切断するようになっている。
【００１６】
制御部６は、図２に示すように、コントロールパネル７に接続され、ＣＰＵ８、メモリ９および制御回路１０などを搭載したＣＰＵ基板１１によって、リレーなどにより形成されたスイッチ部１２の動作を制御することにより、電源１３に接続されたヒータトランス１４にて所定の電圧に設定したうえで発熱体３に供給される電流の通電制御を行うように構成されている。
【００１７】
ここで、制御部６の制御下における発熱体３に対する通電制御について説明する。
制御部６は、糸切り時以外に縫い糸４が発熱体３に接触して縫製中の縫い糸４が溶融して切断されるのを防止するために、発熱体３を糸切り時のみに発熱させるとともに、発熱体３の熱が発熱体３以外の周囲の部材に伝達される前に発熱体３の発熱を終了するように、発熱体３に対する通電を制御するようになっている。即ち、発熱体３は、縫い糸４の切断の際に所定時間だけ通電状態とされることで所定の設定温度となるまで加熱され、また、縫い糸４の切断後には非通電状態とされて放熱されるようになっている。
【００１８】
次に、本願発明に係る発熱体３について詳細に説明する。
発熱体３は、縫い糸４の切断に使用されるに従って加熱後の設定温度が次第に上昇していくという問題があることから、本願発明にあっては、当該発熱体３の表面に窒化処理が施されている。これにより、発熱体３の表面には硬い窒化層が形成された状態となっている。また、発熱体３を所定のステンレスから形成した場合には、当該発熱体３に対して窒化処理としてイオン軟窒化処理が施されることが好ましい。
なお、窒化処理並びにイオン軟窒化処理の試験条件は、発熱体３の設定温度等に応じて適宜変更可能となっている。
【００１９】
以上のように、本実施形態のミシンの糸切り装置１００によれば、発熱により縫い糸４を溶融させて切断する発熱体３に窒化処理が施されているので、発熱体３の表面に硬い窒化層が形成されることから、当該発熱体３の熱安定性を向上させることができ、これにより、発熱体３の加熱後の設定温度の安定化を図ることができる。また、発熱体３の発熱の際に当該発熱体３に対する通電及び非通電を繰り返し行っても、窒化層の最表面層には安定した圧縮応力が生じることとなって、当該発熱体３の耐久性を向上させることができる。
さらに、発熱体３の設定温度の安定性を向上させることができるので、出荷時に、作業員が発熱体３の設定温度の調整を行う必要がなくなる。
【００２０】
また、発熱体３は、ステンレス製であり、窒化処理としてイオン軟窒化処理が施されているので、当該発熱体３の加熱後の設定温度の安定化をより適正に図ることができるとともに、耐久性の向上をより好適に図ることができる。
【００２１】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、上記実施形態では、発熱体３がステンレス製とされ、窒化処理としてイオン軟窒化処理が施されるような構成としたが、これに限られるものではなく、発熱体３の形成材料に応じて好適な窒化処理を適宜施すようにしても良い。
【実施例】
【００２２】
以下に、実施例及び比較例について説明する。
実施例１及び比較例１〜比較例５に係る発熱体にあっては、イオン軟窒化装置（図４参照）を用いてイオン軟窒化処理が施されたものである。
【００２３】
以下に、イオン軟窒化処理方法について図４を参照して詳細に説明する。ここで、図４は、イオン軟窒化装置２００を説明するための模式図である。
図４に示すように、イオン軟窒化装置（ＪＩＮ−３ＳＣ型：日本電子工業（株）製）２００は、真空チャンバー２０１の外側には冷却水を流通させる流路２０２が設置されている。真空チャンバー２０１の内部には直流電源２０５に接続された直流電極２０３が配置されている。真空チャンバー２０１の下部には排気管２０６が接続され、圧力調整用のバルブ２０８を介して真空ポンプ２０７に接続されている。そして、真空チャンバー２０１の上部に挿入された原料ガス供給用ノズル２０９から、水素（Ｈ2）ガス、窒素（Ｎ2）ガス、Ｘ2ガス（Ｎ2：８０％、ＣＯ：２０％）がそれぞれマスフローコントローラ２１２、バルブ２１１及び導入管２１０を介してバランスバルブ２１３にて混合された後、真空チャンバー２０１内に供給される構造となっている。
また、直流電極２０３の下にＳＵＳ  ３０１  ＣＳＰ３／４Ｈ鋼の発熱体２０４を設置しイオン軟窒化処理を施した。
イオン軟窒化処理は、具体的には、先ず、真空チャンバー２０１内の真空ポンプ２０７により１０-2トールまで排気した後、排気を続けながら水素ガスを４ｍｌ／分、窒素ガスを６ｍｌ／分、Ｘ2ガスを９ｍｌ／分の各流量で供給した。また、直流電源２０５から７００Ｖの電圧を発熱体２０４に印加して水素ガス、窒素ガス、Ｘ2ガスによる、電流密度０．００１〜２．０ｍＡ／ｃｍ2の直流グロー放電プラズマを起し、真空チャンバー1の内壁と金属部材の表面を６０分間清浄化しながら真空チャンバー２０１内に導入し、圧力を５トールに維持し、処理温度を５５０℃に設定した状態でイオン軟窒化処理を施した。処理中はその状態を維持し、イオン軟窒化処理を所定時間継続した後、プラズマを停止し、ガスを供給させたまま室温まで冷却した。
【００２４】
次に、実施例１及び比較例１〜５の各々における処理時間、Ｎ2ガスとＨ2ガスのガス比率、Ｘ2ガスの導入の有無等の処理条件について説明する。
【００２５】
[実施例１]
実施例１にあっては、処理時間を３時間とし、ガス比率（Ｎ2：Ｈ2）を３：２とし、さらに、処理の際にＸ2ガスを導入した。
【００２６】
[比較例１]
比較例１にあっては、処理時間を３時間とし、ガス比率（Ｎ2：Ｈ2）を４：１とし、さらに、処理の際にＸ2ガスを導入した。
[比較例２]
比較例２にあっては、処理時間を３時間とし、ガス比率（Ｎ2：Ｈ2）を３：２とし、さらに、処理の際にＸ2ガスを非導入とした。
[比較例３]
比較例３にあっては、処理時間を８時間とし、ガス比率（Ｎ2：Ｈ2）を３：２とし、さらに、処理の際にＸ2ガスを非導入とした。
[比較例４]
比較例４にあっては、処理時間を１６時間とし、ガス比率（Ｎ2：Ｈ2）を３：２とし、さらに、処理の際にＸ2ガスを非導入とした。
[比較例５]
比較例５にあっては、処理時間を２４時間とし、ガス比率（Ｎ2：Ｈ2）を３：２とし、さらに、処理の際にＸ2ガスを非導入とした。
【００２７】
［処理後の設定温度の評価方法］
実施例１及び比較例１〜比較例５に係る発熱体について、処理後に特定の印加電圧で２５０ｍｓ加熱後の温度を測定し、縫い糸を溶断できる最低の温度にすることにより耐久性が良くなることからその結果を、○：適正な温度（３９０℃）、△：適正温度よりやや高い・やや低い（±２０℃以内）、×：適正温度よりかなり高い・かなり低い（±３０℃以上）として評価した。その結果を表１に示す。
【００２８】
［形状の評価方法］
実施例１及び比較例１〜比較例５に係る発熱体について、イオン軟窒化処理後の形状を判別し、○：処理前後で変化なし、△：形状変化が有り、所定形状に戻す作業が必要、×：形状変化が有り、所定形状に戻すことが不可能として評価した。その結果を表１に示す。
【表１】
2006077315.tif 000003
【００２９】
［評価］
表１に示すように、Ｎ2ガスとＨ2ガスの比率を４：１として水素に対して窒素の量を増加させると（実施例１及び比較例１）、発熱体の基端部と切断部となる先端部との抵抗値が変動して、発熱体の加熱後の温度が上昇してしまうという問題があった。
また、処理の際にＸ2ガスを非導入とすると（実施例１及び比較例２）、発熱体の温度上昇は見られなかったが、形状が変化してしまい、処理後に所定形状に戻す作業を強いられることとなった。
また、処理時間を長くすると（比較例２〜比較例５）、温度上昇に加えて形状変化も生じた。
【００３０】
次に、実施例１（本願発明）及びイオン軟窒化処理が未処理の発熱体（従来）の温度安定性試験並びに耐久性試験を行った。
なお、各発熱体は、使用開始時（出荷後）における加熱後の設定温度が３９０℃に設定されたものを用いた。
［温度安定性試験］
各発熱体を、印加電圧３Ｖ、加熱時間を１９５ｍｓ（初回のみ、２５０ｍｓ）、加熱間隔（加熱終了時から次の加熱開始時までの間隔）を２ｓとして、加熱と放熱を繰り返した。そして、加熱回数が０、３６６００、４９８００、６４８００回の時の各発熱体の温度を計測した。その結果を図５に示す。
【００３１】
［耐久性試験］
各発熱体を、印加電圧３Ｖ、加熱時間を１９５ｍｓ（初回のみ、２５０ｍｓ）、加熱間隔を２ｓとして、加熱と放熱を繰り返した。そして、未処理の発熱体の折損が確認された加熱回数、並びに、加熱間隔の累積時間を計測した。その結果を表２に示す。
【表２】
2006077315.tif 000004
【００３２】
［温度安定性試験の評価］
図５に示すように、使用回数の増加に従って、イオン軟窒化処理が未処理の発熱体は加熱後の温度が上昇したが、イオン軟窒化処理が施された発熱体にあっては、設定温度でほぼ維持された。
【００３３】
［耐久性試験の評価］
表２に示すように、イオン軟窒化処理が未処理の発熱体は、使用回数が１０９２００回で折損が確認されたが、イオン軟窒化処理が施された発熱体にあっては、折損が確認されず、使用回数をさらに増加させて未処理の発熱体の折損が確認された使用回数のほぼ４倍の４４８８００回としても折損が確認されなかった。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を適用した一実施形態として例示するミシンの糸切り装置を示す平面図である。
【図２】図１のミシンの糸切り装置の制御系を示すブロック図である。
【図３】図１のミシンの糸切り装置による糸切り状態を説明するための図である。
【図４】イオン軟窒化装置を説明するための模式図である。
【図５】温度安定性試験の試験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１００  ミシンの糸切り装置
３      発熱体
４      縫い糸
５      捕捉部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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