(57)【要約】【課題】針棒が高速で摺動するミシンの場合であっても、摺動箇所への潤滑油の無給油化を図る。【解決手段】縫針を支持する針棒（１２）と、針棒（１２）を所定方向に移動可能に支持する支持部材（５１）と、支持部材（５１）に設けられた被摺動部材（３１，４１）と、針棒（１２）に設けられ、被摺動部材（３１，４１）に対して摺動する摺動部材（３２，４２）と、を備える針振り装置の針棒駆動機構（１０）であって、被摺動部材（３１，４１）は、微粒子噴射処理が施された表面に形成されたスズ層（３１ｃ，４１ｃ）を有し、摺動部材（３２，４２）は、表面に形成された窒化化合物層（３２ｃ，４２ｃ）を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縫針を支持する針棒と、前記針棒を所定方向に移動可能に支持する支持部材と、前記支持部材に設けられた被摺動部材と、前記針棒に設けられ、前記被摺動部材に対して摺動する摺動部材と、を備える針振り装置の針棒駆動機構であって、
前記被摺動部材は、微粒子噴射処理が施された表面に形成されたスズ層を有し、
前記摺動部材は、表面に形成された窒化化合物層を有することを特徴とする針振り装置の針棒駆動機構。
【請求項２】
前記微粒子噴射処理は、セラミックスの微粒子を前記被摺動部材の表面に噴射することによりディンプルを形成することを特徴とする請求項１に記載の針振り装置の針棒駆動機構。
【請求項３】
前記スズ層は、スズの微粒子が前記被摺動部材の表面に噴射されて付着されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の針振り装置の針棒駆動機構。
【請求項４】
前記スズ層の厚みを、０．１〜１０μｍに形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の針振り装置の針棒駆動機構。
【請求項５】
前記窒化化合物層の厚みを、０．５〜２００μｍに形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の針振り装置の針棒駆動機構。
【請求項６】
前記窒化化合物層の窒化化合物は、セラミックスであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の針振り装置の針棒駆動機構。
【請求項７】
前記摺動部材と前記被摺動部材との摺動箇所に潤滑剤を塗布したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の針振り装置の針棒駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミシンに設けられた針振り装置の針棒駆動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工業用ミシンの針振り装置の針棒駆動部においては、縫針を支持し、上下に駆動する針棒と針棒を上下方向に摺動可能に支持するアームとの間には潤滑油が供給されており、この潤滑油により、部品間の摩擦の低減、部品同士の接触箇所の冷却が行われている（例えば、特許文献１参照）。ところが、潤滑油を給油する場合には、生地への潤滑油の付着や、油漏れの発生により品質及び環境面で問題があった。そこで、潤滑油の供給を不要とする針振り装置の針棒駆動機構の開発が行われている。
【特許文献１】特開２００３−２４６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、高速一本針電子穴かがりミシンのように、針棒が高速で摺動するミシンの場合には、摺動時の摩擦熱が大きくなるため、潤滑油を給油しなければ摺動箇所が焼き付いてしまい、潤滑油の無給油化を図ることは困難であった。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、針棒が高速で摺動するミシンの場合であっても、摺動箇所への潤滑油の無給油化を図ることができる針振り装置の針棒駆動機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、縫針を支持する針棒と、前記針棒を所定方向に移動可能に支持する支持部材と、前記支持部材に設けられた被摺動部材と、前記針棒に設けられ、前記被摺動部材に対して摺動する摺動部材と、を備える針振り装置の針棒駆動機構であって、前記被摺動部材は、微粒子噴射処理が施された表面に形成されたスズ層を有し、前記摺動部材は、表面に形成された窒化化合物層を有することを特徴とする。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、被摺動部材は、微粒子噴射処理が施された表面に形成されたスズ層を有する。一方、摺動部材は、その表面に形成された窒化化合物層を有する。ここで、摺動部材が被摺動部材に沿って摺動したとき、被摺動部材の表面のスズ層が潤滑性を有することから、被摺動部材の摩擦係数は低減し、摺動部材と被摺動部材との間に発生する摩擦熱も低減されるので、被摺動部材の焼き付きに対する耐性を向上させることができる。また、摺動部材に形成された窒化化合物層は、硬く、耐熱性に優れているため、摺動部材は、被摺動部材との間に発生する摩擦熱によって摩耗しにくくなり、耐摩耗性を向上させることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の針振り装置の針棒駆動機構において、前記微粒子噴射処理は、セラミックスの微粒子を前記被摺動部材の表面に噴射することによりディンプルを形成することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、微粒子噴射処理によってセラミックの微粒子を被摺動部材の表面に噴射することにより、被摺動部材の表面は硬くなるとともにディンプルが形成される。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の針振り装置の針棒駆動機構において、前記スズ層は、スズの微粒子が前記被摺動部材の表面に噴射されて付着されてなることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、ディンプルを形成するための微粒子噴射装置をスズ層の形成の際にも用いることができるので、処理効率の向上を図ることができるとともに、コスト低減を図ることができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の針振り装置の針棒駆動機構において、前記スズ層の厚みを、０．１〜１０μｍに形成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、スズ層の厚みを、０．１〜１０μｍに形成することにより、焼き付きに対する耐性を十分に確保しながらも、コスト低減、製造効率の向上を図ることができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の針振り装置の針棒駆動機構において、前記窒化化合物層の厚みを、０．５〜２００μｍに形成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明によれば、窒化化合物層の厚みを、０．５〜２００μｍに形成することにより、耐摩耗性を十分に確保しながらも、コスト低減、製造効率の向上を図ることができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の針振り装置の針棒駆動機構において、前記窒化化合物層の窒化化合物は、セラミックスであることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明によれば、セラミックスは、硬く、耐熱性に優れているため、摺動部材は、被摺動部材との間に発生する摩擦熱によって摩耗しにくくなり、耐摩耗性を向上させることができる。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の針振り装置の針棒駆動機構において、前記摺動部材と前記被摺動部材との摺動箇所に潤滑剤を塗布したことを特徴とする。
【００１８】
請求項７に記載の発明によれば、摺動部材と被摺動部材との摺動箇所に潤滑剤を塗布することにより、摺動箇所における摩擦係数及び摩擦熱の発生量を低減できるので、被摺動部材の焼き付きに対する耐性、摺動部材の耐摩耗性を更に向上させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の発明によれば、針棒が高速で摺動するミシンの針振り装置の場合であっても、摺動箇所への潤滑油の無給油化を図ることできる。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、スズ層を形成する際には、スズがディンプル内に入り込むことにより、スズ層との接触面積が広くなるため、被摺動部材の材料とスズ層との密着性を高めることができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、ディンプルを形成するための微粒子噴射装置をスズ層の形成の際にも用いることができるので、処理効率の向上を図ることができるとともに、コスト低減を図ることができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、焼き付きに対する耐性を十分に確保しながらも、コスト低減、製造効率の向上を図ることができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、耐摩耗性を十分に確保しながらも、コスト低減、製造効率の向上を図ることができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、セラミックスは、硬く、耐熱性に優れているため、摺動部材は、被摺動部材との間に発生する摩擦熱によって摩耗しにくくなり、耐摩耗性を向上させることができる。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、摺動部材と被摺動部材との摺動箇所に潤滑剤を塗布することにより、摺動箇所における摩擦係数及び摩擦熱の発生量を低減できるので、被摺動部材の焼き付きに対する耐性、摺動部材の耐摩耗性を更に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明である針振り装置の針棒駆動機構の最良の形態について詳細に説明する。なお、本形態においては、穴かがりミシンに設けられる針振り装置の針棒駆動機構（以下、針棒駆動機構という。）を例に挙げて説明する。
図１に示すように、穴かがりミシンの針棒駆動機構１０は、針棒クランクロッド２０、第１案内装置３０、第２案内装置４０、駆動力伝達装置５０等を備えている。
【００２７】
針棒クランクロッド２０は、駆動源となる穴かがりミシンの上軸１１から供給される駆動力を駆動力伝達装置５０に伝達するための略棒状の部材である。
針棒クランクロッド２０の上端２１は、例えば、ボールベアリングなどの連結具を介して、上軸１１側に連結される。そして、上軸１１の軸回りの回転に伴い、この上軸１１の軸方向に直交する平面（鉛直面）内において、円運動を行う。
針棒クランクロッド２０の下端２２は、第１案内装置３０及び第２案内装置４０に連結されており、これら第１案内装置３０及び第２案内装置４０によって上下方向への移動が案内される。
【００２８】
第１案内装置３０及び第２案内装置４０は、針棒クランクロッド２０を、針棒クランクロッド２０の運動面に直交する方向、すなわち、針棒クランクロッド２０の前後方向から挟む位置に対向して配設され、針棒クランクロッド２０の下端２２の上下動を案内する部材である。
【００２９】
第１案内装置３０には、針棒クランクロッド２０の後方側に配設され、被摺動部材としてのガイド部材３１、摺動部材としての角駒３２等が備えられている。
ガイド部材３１は、角駒３２の上下動を案内するための部材であり、例えば、ＳＣＭ４１５等の合金鋼から成形されており、その前方側の側面に溝部３１ａが形成されている。また、図２に示すように、溝部３１ａには、その表面にディンプル３１ｂが形成されるとともに、スズ層３１ｃが形成されている。
ディンプル３１ｂは、セラミックスの微粒子を溝部３１ａに噴射する微粒子噴射処理によって溝部３１ａの表面に形成されており、ディンプル３１ｂの形成により表面がより硬くされるとともに、表面積を大きくすることでスズ層３１ｃの密着性を向上させている。
スズ層３１ｃは、スズの微粒子を溝部３１ａに噴射する微粒子噴射処理によって溝部３１ａの表面に形成されている。
溝部３１ａは、角駒３２を上下方向に摺動可能に支持するために、上下方向に沿って形成されている。溝部３１ａの左右方向の幅は、角駒３２が溝部３１ａ内を摺動可能となるように、角駒３２の左右方向の幅より若干大きく形成されている。
【００３０】
角駒３２は、ガイド部材３１の溝部３１ａ内を摺動し、針棒クランクロッド２０の下端２２を上下動させるために配設される部材であり、例えば、ＳＣＭ４１５等の合金鋼から成形されている。
角駒３２には、前面側にピン部材４５を挿通するための孔部３２ｈが形成されており、針棒クランクロッド２０の下端２２とピン部材４５を介して軸支されている。
また、角駒３２には、前側縁部分から延出する延出部３２ａが形成され、この延出部３２ａの背面部分がガイド部材３１の前面に当接するように設けられている。
更に、図２に示すように、角駒３２には、表面全体に窒化化合物層３２ｃ、例えば、Ｆｅ4Ｎ、ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＴｉＡｌＮ等からなるセラミックス層３２ｃが形成されている。より具体的には、イオン窒化法によってＦｅ4Ｎ層が形成されている。なお、イオン窒化法によるＦｅ4Ｎ層に代えて、イオンプレーティング法により、ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＴｉＡｌＮ皮膜を形成してもよい。
また、ガイド部材３１と角駒３２のうち、少なくとも一方の摺動箇所には、潤滑剤としての固形のグリースが塗布されている。
【００３１】
第２案内装置４０には、針棒クランクロッド２０の前方側に配設され、被摺動部材としてのガイド部材４１、摺動部材としての角駒４２等が備えられている。
ガイド部材４１は、角駒４２の上下動を案内するための部材であり、例えば、ＳＣＭ４１５等の合金鋼から成形されており、前方側から後方側にわたって貫通されたスリット４１ａが形成されている。また、図２に示すように、スリット４１ａには、その表面にディンプル４１ｂが形成されるとともに、スズ層４１ｃが形成されている。
ディンプル４１ｂは、セラミックスの微粒子をスリット４１ａに噴射する微粒子噴射処理によってスリット４１ａの表面に形成されており、ディンプル４１ｂの形成により表面がより硬くされるとともに、表面積を大きくすることでスズ層４１ｃの密着性を向上させている。
スズ層４１ｃは、スズの微粒子をスリット４１ａに噴射する微粒子噴射処理によってスリット４１ａの表面に形成されている。
スリット４１ａは、角駒４２を上下方向に摺動可能に支持するために、上下方向に沿って形成される。スリット４１ａの左右方向の幅は、角駒４２がスリット４１ａ内を摺動可能となるように、角駒４２の左右方向の幅より若干大きく形成されている。
【００３２】
角駒４２は、第１案内装置３０の角駒３２と同様に、針棒クランクロッド２０の下端２２を上下動させるために配設される部材であり、例えば、ＳＣＭ４１５等の合金鋼から成形されている。
角駒４２は、針棒クランクロッド２０の下端２２に、ピン部材４５を介して軸支されている。
また、図２に示すように、角駒４２には、表面全体に窒化化合物層４２ｃ、例えば、Ｆｅ4Ｎ、ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＴｉＡｌＮ等からなるセラミックス層４２ｃが形成されている。より具体的には、イオン窒化法によってＦｅ4Ｎ層が形成されている。なお、イオン窒化法によるＦｅ4Ｎ層に代えて、イオンプレーティング法により、ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＴｉＡｌＮ皮膜を形成してもよい。
更に、角駒４２には前面側から後面側に貫通し、ピン部材４５を挿通するための孔部４２ｈが形成されている。
【００３３】
角駒３２は軸方向に孔部３３ｈが形成されたスペーサ３３をこれら２つのガイド部材３１、４１間に介在させた状態で、かつ、角駒４２は軸方向に孔部４４ｈが形成されたスペーサ４４を角駒４２よりも前面側に介在させた状態で、ピン部材４５が孔部４４ｈ、４２ｈ、３３ｈ、３２ｈに挿通されている。これにより、これら２つのガイド部材３１、４１同士が一定の間隔を設けた状態で連結されている。
なお、ガイド部材３１は、周知の締結具により穴かがりミシンの本体側に固定されている。
【００３４】
そして、針棒クランクロッド２０の上端２１の円運動に伴い針棒クランクロッド２０全体が上下動すると、針棒クランクロッド２０の下端２２に連結された前後一対の角駒３２、４２が、この針棒クランクロッド２０に対して回転しつつ、溝部３１ａ及びスリット４１ａ内を上下方向に摺動することで、針棒クランクロッド２０の下端２２が、２つのガイド部材３１、４１間において、上下方向に案内される構造となっている。
【００３５】
駆動力伝達装置５０は、針棒クランクロッド２０の下端２２に対して、針棒１２が揺動方向（左右方向）に移動するのを許可しつつ、針棒クランクロッド２０から供給される駆動力のうち、針棒１２を摺動させるために必要となる力、即ち、針棒１２を、針棒揺動台（図示略）に対して上下動させるために必要となる力のみを針棒１２に伝達するために配設される。
駆動力伝達装置５０には、支持部材としての針棒抱き５１、接続部としてのスペーサ４４等が備えられている。
【００３６】
針棒抱き５１は、針棒１２を支持するための部材であり、上下方向に沿った開口部を有する。そして、針棒１２がこの開口部に挿通されることで、針棒１２を針棒抱き５１と一体に移動するように支持する。
針棒抱き５１の一部には、針棒１２と直交する方向に針棒抱きピン５１ａが棒状に針棒抱き５１と一体的に形成されている。針棒抱きピン５１ａは、スペーサ４４の孔部４４ａに挿通されることにより、スペーサ４４、針棒抱き５１を介して針棒クランクロッド２０の下端２２の動きが針棒１２に伝達される。
【００３７】
（実施例）
次に、本発明の表面処理を施したガイド部材３１，４１及び角駒３２，４２の耐久時間と、その他の表面処理を施したガイド部材及び角駒の耐久時間とを比較した結果について説明する。
図３は、縦軸にガイド部材３１，４１及び角駒３２，４２が使用不可能に至るまでの耐久時間をとり、横軸にガイド部材３１，４１及び角駒３２，４２への表面処理の種類をとったものである。ここで、比較例１は、ガイド部材３１，４１の表面に浸炭焼入れを施し、角駒３２，４２の表面に浸炭焼入れを施した場合の耐久時間を示したものである。比較例２は、ガイド部材３１，４１の表面に浸炭焼入れを施し、角駒３２，４２の表面にＦｅＮの皮膜形成処理を施した場合の耐久時間を示したものである。本発明の実施形態は、ガイド部材３１，４１の表面に微粒子噴射処理によりスズ層３１ｃ，４１ｃを形成し、角駒３２，４２の表面にＦｅＮの皮膜形成処理を施した場合の耐久時間を示したものである。実施に際しては、角駒３２，４２とガイド部材３１，４１との摺動箇所にはグリースを一度塗布した後に実験を行った。
【００３８】
なお、スズ層３１ｃ，４１ｃの厚みは、０．１〜１０μｍに形成することが望ましい。なぜなら、スズ層３１ｃ，４１ｃの厚みが０．１μｍ以下の場合には摺動摩耗に対する効果はほとんどなく、１０μｍ以上にした場合には摺動摩耗に対する効果は厚みが１０μｍの場合の効果とほとんど変わらないからである。更に、セラミックス層３２ｃ，４２ｃの厚みは、セラミックスの種類によって異なるが、０．５〜２００μｍの範囲内で形成することが望ましい。詳細には、ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＴｉＡｌＮ等のイオンプレディング法によるイオンプレディングコーティング窒化化合物層においては、その厚みを０．５〜５μｍに形成することが望ましく、Ｆｅ4Ｎ等のイオン窒化法による窒化化合物層においては、その厚みを５〜２００μｍに形成することが望ましい。なぜなら、イオンプレディング法による窒化化合物層の厚みが０．５μｍ以下の場合には摺動摩耗に対する効果はほとんどなく、５μｍ以上にした場合には摺動摩耗に対する効果は厚みが５μｍの場合の効果とほとんど変わらないからである。また、イオン窒化法による窒化化合物層の厚みが５μｍ以下の場合には摺動摩耗に対する効果はほとんどなく、２００μｍ以上にした場合には摺動摩耗に対する効果は厚みが２００μｍの場合の効果とほとんど変わらないからである。
図３のグラフから読み取れるように、比較例１の場合には、使用から５０時間後に焼付きを生じた。また、比較例２の場合には、使用から１００時間後にフレッチング摩耗を生じた。更に、本実施形態の場合には、使用から１０００時間経過しても焼付きやフレッチング摩耗を生じなかった。この結果からも、本発明の有効性を確認できる。
【００３９】
本発明に係る針振り装置の針棒駆動機構１０によれば、ガイド部材３１，４１の表面には、微粒子噴射処理が施され、その表面にはスズ層３１ｃ，４１ｃが形成される。一方、角駒３２，４２の表面には、Ｆｅ4Ｎ層等のセラミックス層３２ｃ，４２ｃが形成される。ここで、角駒３２，４２がガイド部材３１，４１に沿って摺動したとき、ガイド部材３１，４１の表面のスズ層３１ｃ，４１ｃが潤滑性を有することから、ガイド部材３１，４１の摩擦係数は低減し、角駒３２，４２との間に発生する摩擦熱も低減されるので、ガイド部材３１，４１の焼き付きに対する耐性を向上させることができる。また、角駒３２，４２に形成されたセラミックス層３２ｃ，４２ｃは、硬く、耐熱性に優れているため、角駒３２，４２は、ガイド部材３１，４１との間に発生する摩擦熱によって摩耗しにくくなり、耐摩耗性を向上させることができる。よって、針棒１２が高速で摺動する穴かがりミシンの場合であっても、摺動箇所への潤滑油の無給油化を図ることできる。
【００４０】
また、微粒子噴射処理によってセラミックの微粒子をガイド部材３１，４１の表面に噴射することにより、ガイド部材３１，４１の表面は硬くなるとともにディンプル３１ｂ，４１ｂが形成される。よって、スズ層３１ｃ，４１ｃを形成する際には、スズがディンプル３１ｂ，４１ｂ内に入り込むことにより、スズ層３１ｃ，４１ｃとの接触面積が広くなるため、ガイド部材３１，４１の材料とスズ層３１ｃ，４１ｃとの密着性を高めることができる。
【００４１】
更に、スズ層の形成は、スズの微粒子をガイド部材３１，４１の表面に噴射することにより行われるので、ディンプル３１ｂ，４１ｂを形成するための微粒子噴射装置をスズ層３１ｃ，４１ｃの形成の際にも用いることができるので、処理効率の向上を図ることができるとともに、コスト低減を図ることができる。
【００４２】
また、セラミックス層３２ｃ，４２ｃは、硬く、耐熱性に優れているため、角駒３２，４２は、ガイド部材３１，４１との間に発生する摩擦熱によって摩耗しにくくなり、耐摩耗性を向上させることができる。
加えて、角駒３２，４２とガイド部材３１，４１との摺動箇所にグリースを塗布することにより、摺動箇所における摩擦係数及び摩擦熱の発生量を低減できるので、ガイド部材３１，４１の焼き付きに対する耐性、角駒３２，４２の耐摩耗性を更に向上させることができる。
【００４３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、ガイド部材３１，４１及び角駒３２，４２の材料はＳＣＭ４１５に限らず、ＳＫＤ、ＳＫＨ等であってもよい。また、ガイド部材３１，４１及び角駒３２，４２の形状も任意であって、角駒３２，４２がガイド部材３１，４１に沿って摺動できるものであればよい。また、ガイド部材３１，４１と角駒３２，４２との摺動箇所に塗布するグリースは穴かがりミシンの駆動前に塗布してもよいし、駆動時に適宜塗布するものであってもよい。その他、本発明は、発明の要旨を逸脱しない範囲内で自由に変更、改良が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る針振り装置の針棒駆動機構を示す斜視図である。
【図２】本発明に係るガイド部材及び角駒の断面図である。
【図３】本発明に係るガイド部材及び角駒の材料と耐久時間との比較を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４５】
１０  針棒駆動機構
１２  針棒
５１  針棒抱き（支持部材）
３１  ガイド部材（被摺動部材）
３１ｂ  ディンプル
３１ｃ  スズ層
３２  角駒（摺動部材）
３２ｃ  窒化化合物層、セラミックス層
４１  ガイド部材（被摺動部材）
４１ｂ  ディンプル
４１ｃ  スズ層
４２  角駒（摺動部材）
４２ｃ  窒化化合物層、セラミックス層
【図１】
2005080990.tif 000003
【図２】
2005080990.tif 000004
【図３】
2005080990.tif 000005