专利名称：滑动部件及缝纫机的制作方法
技术领域：
本发明涉及在供给油脂的状态下进行滑动的滑动部件及具有所述滑动部件的缝纫机。
背景技术：
具有多个滑动部件的缝纫机等各种装置中，一般通过将润滑剂向滑动部件的滑动部供给，或在所述滑动部的表面形成耐磨损性优良的保护膜，以防止所述滑动部的烧结或减轻磨损。
例如，在日本专利公开公报2003-247691号中，记载了具有在滑动部分形成作为耐磨损性保护膜的DLC(Diamond Like Carbon金刚石类石墨)保护膜的针杆的缝纫机。已知DLC保护膜的摩擦系数小且硬度高。但是，DLC保护膜具有不沾润滑油的性质，因而将润滑油作为润滑剂进行使用的话，供给滑动部的润滑油立即流出来了。为此，上述缝纫机中，在针杆的滑动部分形成的DLC保护膜的外周面形成油槽，将润滑油存储在上述油槽内。通过这样的结构，能尽可能地防止润滑油从滑动部流出，维持滑动部的润滑性能。
但是，润滑油为液状而柔软，故即使形成DLC保护膜，润滑油也容易从滑动部流出，提高润滑油的保持性能存在局限性。为此，通过是考虑将在润滑油中分散有纤维状的增稠剂的固体状或半固体状的油脂作为润滑剂加以利用。增稠剂一般是直径为0.1μm左右的纤维状的物质，利用交联力和范德瓦耳斯力来保持润滑油。
但是，当上述油槽比增稠剂的直径浅时，将油脂向油槽内充填时，一部分增稠剂会从油槽突出。因此，被拉引到成为具有油槽的滑动部的滑动对象的另一方的滑动部件，使增稠剂从油槽飞出，无法充分地提高油脂的保持性能。另一方面，如加深油槽，则油脂难以从油槽向滑动部供给，存在润滑性能下降的担忧。
本发明的目的在于提供一种油脂保持性能及耐久性优良的滑动部件及具有所述滑动部件的缝纫机。
本
发明内容
本发明的滑动部件，表面的至少一部分具有滑动部，在向所述滑动部供给包含纤维状增稠剂的油脂状态下进行滑动，其特征在于，包括在所述滑动部上形成的硬质保护膜；以及在所述硬质保护膜上形成的、比所述纤维状的增稠剂的直径深的油脂存储部。
根据上述结构，当将油脂向所述滑动部供给时，所述油脂进入所述油脂存储部，在该状态下滑动部进行滑动。此时，因油脂存储部的深度比油脂中含有的增稠剂的直径大，故所述增稠剂不会因滑动部的滑动而从油脂存储部飞出，能将油脂保持在油脂存储部内，并可将适量的油脂(润滑油)向滑动部的表面进行供给。因此，可防止滑动部的烧结，提高耐久性。另外，随着滑动部的油脂保持性能的提高，可减少将油脂向滑动部供给的劳力和时间。
附图的简单说明
图1是表示本发明的一实施例的双针缝纫机的机臂部内的结构，从左前方看所述缝纫机的立体图。
图2是表示机臂部内的结构的左侧视图。
图3是将挑线杆轴的滑动部放大表示的图。
图4是将挑线杆轴的滑动部中油脂存储部附近进行放大表示的剖视图。
图5是表示油脂存储部的深度与挑线杆轴的寿命的关系的实验结果图。
图6是表示在形成了Cr保护膜及DLC保护膜后的挑线杆轴的外周面上覆盖掩膜构件的状态的图。
具体实施例方式
以下参照附图对本发明进行详细叙述。如图1所示，双针缝纫机1具有朝左右方向长长地延伸的底座部2、从该底座部2的右端部向上方延伸的脚柱部3、从脚柱部3的上端部与所述底座部2相对地朝左方延伸的机臂部4。
在所述机臂部4的内部，设有朝左右方向延伸的主轴10。在所述主轴10的下方，设有与主轴10大致平行的针杆摆动轴11。所述主轴10的右端部朝机臂部4的外部突出，在该突出部分上安装有手动用的皮带轮12。所述主轴10由未图示的缝纫机电机旋转驱动。
如图1及图2所示，在机臂部4的左端部的机臂头部设有挑线杆机构19。所述挑线杆机构19具有曲柄13、曲柄杆14、针杆连接架15、针杆16、针杆支承构件17、挑线杆18(相当于滑动构件)、连接构件22、转动轴23等。所述转动轴23用于将挑线杆8可转动地支承于双针缝纫机1的机壳上。
所述曲柄13固定在主轴10的左端部上，与主轴10一起被旋转驱动。在所述曲柄13的左端面上设有朝左方延伸的连接轴13a，所述曲柄杆14的头部14a可转动地与所述连接轴13a连接。所述连接构件22可转动地与所述头部14a的左端部连接。另外，所述曲柄杆14的下端部可转动地与针杆连接架15连接。所述针杆16构成圆柱状，由针杆支承构件17的上端部及下端部可滑动地支承。针杆连接架15固定在所述针杆16中的被针杆支承构件17支承的部分之间。所述针杆16的下部从机臂部4朝下方突出，其前端部装有2根针21。
通过上述结构，当缝纫机电机旋转驱动时，其旋转驱动力通过主轴10传递至曲柄13。这样，该旋转驱动力通过曲柄杆14传递至针杆连接架15，针杆连接架15与针杆16及2根针21一起被上下往复驱动。另外，通过针杆摆动轴11被摆动驱动，针杆16与针杆支承构件17一起被朝前后的水平方向摆动驱动。
另一方面，所述挑线杆18具有圆柱状的挑线杆轴25和挑线杆部26。所述挑线杆部26上挂有上线。所述挑线杆轴25可滑动地支承于连接构件22。
如图3及图4所示，挑线杆轴25具有在钢制的圆柱状(棒状)的基材30的外周面的一部分上形成Cr(铬)保护膜31及DLC保护膜32的结构。Cr保护膜31及DLC保护膜32相当于硬质保护膜。
DLC保护膜32在Cr保护膜31的表面上形成有大约5μm的厚度。DLC保护膜32，根据保护膜形成时的氢含有量，可将其HV(威氏硬度vickershardness)从数百调节至8000左右。HV8000是接近金刚石的HV的值。所述基材30是通过对钢进行表面热处理(浸碳淬火)形成的，其HV约为600。另外，Cr保护膜31的HV约为200。对此，通过对氢含有量进行调节，使DLC保护膜32的硬度比基材30及Cr保护膜31高，为HV1000以上。而DLC保护膜32的摩擦系数约为0.1以下，成为耐磨损性及滑动性方面非常优良的保护膜。
DLC保护膜32上，形成由多个凹部34构成的油脂存储部35。油脂40存积在所述油脂存储部35内。所述凹部34是通过将DLC保护膜32等离子蚀刻至Cr保护膜31为止而形成的。因此，凹部34的深度与DLC保护膜32的厚度相同，约为5μm。这样，即使为了形成凹部34而将DLC保护膜32的一部分被除去，所述Cr保护膜31仍然得到保留，因此能保护基材30不被氧化和破损等。
所述油脂40是将直径约为0.1μm的增稠剂41添加在润滑油43中而成。即，本实施例中，所述凹部34的深度比增稠剂41的直径深且设定在20μm以下。
这些的多个凹部34呈菱形，配设成在圆周方向上以90°间隔且轴向错开。另外，为了提高润滑油43从油脂存储部35的流出性，各凹部34的底面与开口面相比形成得稍小，滑动部33的表面36与凹部34的侧壁面37之间的角度约为120°。
下面参照图5对凹部34的深度与挑线杆轴25的寿命比的关系进行说明。图5所示的寿命比是将DLC保护膜32上未形成有凹部34(油脂存储部35)时的寿命作为“1”的值。另外，本实施例所采用的油脂40是将利用蓖麻油的硬化脂肪酸生成的由锂基盐构成的直径约为0.1μm左右的纤维状的增稠剂41及防止氧化用的添加剂(未图示)、添加在润滑油43中构成的。
如图5所示，凹部34的深度为0.5μm至20μm时，挑线杆轴25的寿命延长。尤其是凹部34的深度为5μm时的挑线杆轴25的寿命，大约是未形成有凹部34的挑线杆轴的寿命的4倍。
可以认为其理由如下。即，当凹部34的深度稍深或稍浅于增稠剂41的直径约0.5μm以下时，大多数充填在凹部34内的油脂40内含有的增稠剂41，被使滑动部33进行滑动的连接构件22拉引而从凹部34流出。其结果，充填在凹部34内的油脂40也立即流出，油脂存储部35对油脂40的保持性能下降。因此，滑动部33的润滑性能下降，滑动部33容易烧结，故无法提高挑线杆轴25的耐久性。
另一方面，当凹部34的深度为20μm以上时，存积在凹部34内的油脂40中含有的润滑油43不易供给至滑动部33的表面。因此，滑动部33的润滑性能下降，滑动部33容易烧结，故仍然无法提高挑线杆轴25的耐久性。另外，为了使凹部的深度大于20μm，需要使DLC保护膜32的厚度为20μm以上，但该场合，DLC保护膜32容易剥离。另外，也存在制造成本增大的问题。
对此，地将凹部34的深度形成为0.5～20μm时，可将增稠剂41保持在凹部34内，故可提高油脂存储部35对润滑油43的保持性能。另外，凹部34内的润滑油43通过侧壁面37适度地流向滑动部33的表面，故可提高滑动部33的润滑性能，大幅度地提高挑线杆轴25的耐久性。因此，最好将油脂存储部35的深度做成0.5～20μm。
这里，对挑线杆轴25的制造方法进行简单说明。首先，利用钢材制作挑线杆18的基材30。然后，在真空中利用UBM喷镀(Unbalanced MagnetronSputtering不平衡磁控管喷镀)，连续地在所述基材30表面中的成为滑动部33的部分上形成Cr保护膜31及DLC保护膜32。具体地说，首先将Cr作为目标进行喷镀，使Cr保护膜31形成规定的厚度，其次，边继续Cr喷镀边并同时进行将石墨(graphite)作为目标的喷镀。然后，逐渐减小Cr相对于石墨的喷镀率，同时逐渐提高石墨的喷镀率，在Cr保护膜31的表面形成DLC保护膜32。
然后，如图6所示，将具有菱形的孔46的铝制掩膜构件47，大致紧密接触状地外嵌在形成了Cr保护膜31及DLC保护膜32的挑线杆轴25上。该状态下，利用氧等离子对从掩膜构件47露出的DLC保护膜32进行等离子蚀刻，直到露出Cr保护膜31为止，从而形成油脂存储部35(参照图3及图4)。由此完成挑线杆轴25。
下面，对本实施例的作用、效果进行说明。
所述结构的挑线杆机构19中，当曲柄13由缝纫机电机的旋转驱动力进行旋转时，曲柄13的连接轴13a与头部14a及连接构件22一起，沿图2中A所示的圆轨道被旋转驱动。通过该旋转驱动，连接构件22朝图2中箭头B所示的方向被往复驱动，连接构件22使挑线杆轴25的滑动部33进行滑动。其结果，如图2的箭头C所示，挑线杆18以转动轴23为中心被摆动驱动，从而上线被拉紧。
在凹部34内存积油脂40的状态下，当连接构件22使挑线杆轴25的滑动部33进行滑动时，所述油脂40被朝所述连接构件22的滑动方向拉引。
此时，因为凹部34的深度做成比增稠剂41的直径大，故凹部34内的增稠剂41不会被连接构件22拉引，增稠剂41基本不从所述凹部34朝外部飞出。另外，凹部34的深度做成20μm以下，故存积在凹部34内的润滑油43可适度地向滑动部33供给。因此，可提高充填在油脂存储部35(凹部34)内的油脂40的保持性能，且可提高滑动部33的润滑性能。因此，可防止挑线杆轴25的烧结，提高耐久性。
另外，通过将不沾润滑油43的DLC保护膜32除去而形成凹部34，使其在所述凹部34的底部露出Cr保护膜31，故可提高油脂存储部34对润滑油43的保持性能。另外，凹部34的底面露出Cr保护膜31而不露出基材30，故可利用所述Cr保护膜31保护基材30不被氧化和破损等，可大幅度地提高挑线杆轴25的耐久性。
而且，作为油脂40的增稠剂41，使用了利用蓖麻油的脂肪酸生成的锂基盐。上述锂基盐可形成微细的粗细度，即使凹部34形成得浅，也可提高润滑油43的保持性能。因此，通过使DLC保护膜32形成得薄，可减少制造成本，将凹部34(油脂存储部35)做得浅，可缩短挑线杆轴25的制造时间。
不过，本发明并不局限于上述实施例，可进行以下的变形。
上述实施例中，适用于含有利用蓖麻油的脂肪酸生成的锂基盐构成的纤维状的增稠剂41的油脂40，但也可使用其他肥皂系油脂(钙肥皂油脂、钠肥皂油脂、铝肥皂油脂、锂肥皂油脂(牛脂系)、复合型等)、非肥皂系油脂(尿素油脂、膨润土油脂、有机系油脂、无机系油脂等)等油脂。尤其是耐热性优良的尿素油脂，可大幅度地提高滑动部件的耐久性。该场合，可根据各油脂中含有的增稠剂的纤维的粗细度来决定油脂存储部(凹部)的深度。
上述实施例中，基材30与DLC保护膜32之间形成的Cr保护膜31并不一定需要，也可省略。不过，省略Cr保护膜31的场合，最好不使基材暴露地对DLC保护膜进行蚀刻，以形成油脂存储部。这样，可由DLC保护膜对基材进行保护，使其不生锈和破损等。在将DLC保护膜的一部分进行蚀刻后，剩下的DLC保护膜的表面因蚀刻而性质发生变化，润滑油的排斥性减弱，而具有了润滑油的粘附性。因此，即使留下DLC保护膜也不会使润滑剂的保持性能下降。
也可使用W(钨)保护膜、Ti(钛)保护膜、Si(硅)保护膜、Ni(镍)保护膜等来代替Cr保护膜31。
上述实施例中，将DLC保护膜32一直蚀刻到露出Cr保护膜31为止，但也可将DLC保护膜蚀刻至Cr保护膜31不露出的程度，以形成润滑剂存储部。
构成润滑剂存储部35的凹部34的形状并不局限于菱形，也可是圆形、矩形、三角形。另外，也可由格子状的槽和连续延伸的槽构成润滑剂存储部。不过，润滑剂存储部由槽构成的场合，若槽的长度尺寸增加，则油脂容易沿上述槽流出，难以提高润滑性，故槽的长度需要适宜地进行设定。另外，上述实施例中，以一定的间隔周期性地形成凹部34，但也能以不同的间隔非周期地形成凹部。
DLC保护膜32也可由UBM喷镀以外的物理蒸镀法、CVD法等的化学蒸镀法形成。
上述实施例中，利用氧等离子，对DLC保护膜32进行蚀刻来形成油脂存储部35，但也可利用激光除去DLC保护膜，以形成油脂存储部。作为使用的激光，可考虑采用费秒激光(激光的波长为870nm，脉冲宽度为费秒)、紫外线激光(激光波长为紫外线区域，例如脉冲宽度为20～100nm，波长为353nm的THG-YAG激光，波长为265nm的FGH-YAG激光等固体激光)、激元激光(波长为308nm或248nm，脉冲宽度为20～30nm)等。尤其是在利用激光蚀刻方式除去DLC保护膜的场合，通过将多个激光从多方向朝DLC保护膜进行照射，可大幅度地减少蚀刻工序所需的时间。另外，不需要将掩膜构件掩蔽在滑动部件上，使DLC保护膜的除去工序简单。
另外，也可用锉刀、沙皮纸或喷丸等除去DLC保护膜，以形成油脂存储部。
上述实施例中，是在基材表面形成DLC保护膜32以后、利用等离子对规定的部分的DLC保护膜32进行除去形成油脂存储部35的，但也可通过将掩膜构件安装在基材上的状态下形成DLC保护膜，从而形成油脂储藏部。该场合，基材中从掩膜构件露出的部分形成DLC保护膜，被掩膜构件覆盖的部分没有形成DLC保护膜。没有形成DLC保护膜的部分，相对于形成DLC保护膜的部分成为凹陷的凹部。
本发明也可适用于缝纫机的挑线杆以外的各种机械的滑动部件。而且，滑动部件并不局限于直线运动的滑动，也包含旋转运动的滑动。
而且，本发明并不局限于上述的实施例，只要在不脱离本发明的宗旨范围内，可附加各种变更地进行实施，本发明也包括这些变更。
权利要求
1.一种滑动部件，表面的至少一部分具有滑动部，在向所述滑动部供给包含纤维状的增稠剂的油脂的状态下滑动，其特征在于，包括在所述滑动部上形成的硬质保护膜；以及在所述硬质保护膜上形成的、比所述纤维状的增稠剂的直径深的油脂存储部。
2.如权利要求1所述的滑动部件，其特征在于，所述硬质保护膜由DLC(Diamond Like Carbon金刚石类石墨)保护膜构成。
3.如权利要求1所述的滑动部件，其特征在于，所述油脂存储部的深度在0.5μm以上。
4.如权利要求2所述的滑动部件，其特征在于，所述油脂存储部的深度在0.5μm以上。
5.如权利要求1所述的滑动部件，其特征在于，所述油脂存储部的深度在20μm以下。
6.如权利要求2所述的滑动部件，其特征在于，所述油脂存储部的深度在20μm以下。
7.如权利要求3所述的滑动部件，其特征在于，所述油脂存储部的深度在20μm以下。
8.如权利要求4所述的滑动部件，其特征在于，所述油脂存储部的深度在20μm以下。
9.一种缝纫机，具有滑动部件，该滑动部件表面的至少一部分具有滑动部、在向所述滑动部供给包含纤维状的增稠剂的油脂的状态下滑动，其特征在于，包括在所述滑动部上形成的硬质保护膜；以及在所述硬质保护膜上形成的、比所述纤维状的增稠剂的直径深的油脂存储部。
全文摘要
本发明是一种在向滑动部供给油脂的状态下进行滑动的滑动部件，采用了在基材表面形成有DLC保护膜、并对所述DLC保护膜的一部分进行蚀刻以形成油脂存储部的结构。该场合，所述油脂存储部的深度比所述油脂中含有的纤维状的增稠剂的直径大。
文档编号C10N10/02GK1626717SQ200410102260
公开日2005年6月15日 申请日期2004年12月10日 优先权日2003年12月10日
发明者北村哲弥, 青木彦治, 金田英树 申请人:兄弟工业株式会社