缝纫机的制作方法

专利名称：缝纫机的制作方法
技术领域：
本发明涉及缝纫机，特别是涉及改善相对运动的第1构件和第2构件滑动部分的耐磨性的技术。
背景技术：
传统的缝纫机中，在针杆与针杆支持构件、挑线杆与挑线杆支持构件、针杆连接架与针杆曲柄连杆等相对运动的2构件滑动面间充填有润滑脂等的润滑油，由润滑油对两滑动面进行润滑。在近年的缝纫机中，尝试了在一方的滑动面形成有低磨擦·高硬度的DLC薄膜，例如在日本专利「特开平9-47596号公报」中揭示有一种一方的滑动面形成有DLC薄膜、另一方的滑动面形成有氟系薄膜的技术。
然而，若只在一方的滑动面形成DLC薄膜，是不能充分提高两滑动面的滑动性和耐磨性的。即，DLC薄膜的表面粗糙度大致相同于或者大于对方侧的表面粗糙度时，DLC薄膜的凸状部分会明显加快磨料磨去对方侧的损耗进度。又，在两滑动面间充填有润滑脂等的润滑油时，磨屑混入润滑油使润滑油劣化、或者因磨损引起的发热造成润滑油氧化和蒸发，会缩短润滑油的寿命。本申请发明者等通过实验证实，在双针缝纫机中，高速滑动部分即挑线杆与高负载作用的曲柄轴部分间磨料损耗的进度明显加快，最快在经过8小时的驱动造成了挑线杆烧结而锁定，经过了数百小时以上的驱动造成曲柄轴部分烧结而锁定。
本发明目的在于，提供一种可进一步提高相对运动的2构件的滑动性和耐磨性的缝纫机。

发明内容
<本发明的第1技术方案>
本发明第1技术方案涉及第1构件的DLC薄膜和第2构件的滑动面的相对物性，具体来讲，DLC薄膜的表面粗糙度比滑动面平滑，DLC薄膜的硬度比滑动面硬。这种相对物性是指DLC薄膜以及滑动面间的滑动之前的状态。即，滑动面因相对于DLC薄膜滑动而磨损，表面粗糙度变平滑。相对的表面粗糙度不是滑动面磨损后的粗糙度，而是磨损前的相对粗糙度。
DLC薄膜的含义是指金刚石类碳薄膜。这种DLC薄膜位于第1构件的表面，第1构件是一种缝纫机的机械构成要素，并在表面具有DLC薄膜。这种DLC薄膜既可以将第1构件表面的整个区域包覆，也可以包覆第1构件表面的一部分。又，DLC薄膜既可以在第1构件的表面隔有别种的薄膜而间接形成，也可以不隔有别种的薄膜而直接形成。
第2构件是一种缝纫机的机械构成要素，相对于第1构件的DLC薄膜具有滑动的滑动面。这种滑动是通过第1构件和第2构件相对于对方侧进行相对移动而产生的，相对移动应当是产生滑动的所有运动状态。该第2构件的滑动面即是相对于第1构件的DLC薄膜的直接滑动的面，既可以是第2构件的基材表面，也可以是涂覆于基材的薄膜。
采用本发明的第1技术方案，因DLC薄膜的表面粗糙度比滑动面的表面粗糙度小，故可减慢DLC薄膜磨去滑动面的磨料损耗的进度。并且，因DLC薄膜的硬度比滑动面硬，故还可减少滑动面对DLC薄膜的损伤。
<本发明的第2技术方案>
本发明的第2技术方案涉及由第1构件的基材表面粗糙度来调整DLC薄膜的表面粗糙度，具体来讲，第1构件的基材中的与DLC薄膜对应部分的表面粗糙度比第2构件的滑动面小。
采用本发明的第2技术方案，通过直接或间接地在第1构件的基材表面实施DLC涂覆，可形成表面粗糙度小于第2构件滑动面的DLC薄膜。这样，通过对DLC薄膜进行后加工，省去了调整DLC薄膜表面粗糙度的麻烦，可提高生产性。
<本发明的第3技术方案>
本发明的第3技术方案是从生产性的观点出发，涉及DLC薄膜的表面粗糙度。例如在根据第1构件的基材的表面粗糙度调整DLC薄膜的表面粗糙度的场合，从滑动性的角度出发最好是基材的表面粗糙度为小，但为了减小基材的表面粗糙度，研磨较困难，会影响生产性。
采用本发明的第3技术方案，将DLC薄膜的表面粗糙度设定为0.2微米以上～1微米以下。这样，因不会对基材的表面研磨造成障碍，故可兼顾良好的滑动性和良好的生产性。
<本发明的第4技术方案>
本发明的第4技术方案是考虑第2构件的滑动面磨损之后的状态，涉及磨损之前的表面粗糙度。即，第2构件的滑动面因相对于DLC薄膜滑动而磨损，凹部的深度尺寸减小。该凹部具有储存润滑脂等润滑剂的储油器功能，最好是在滑动面磨损之后也存在。
采用本发明的第4技术方案，因将DLC薄膜滑动面的表面粗糙度设定为1.5微米以上，故在滑动面磨损之后凹部不会完全消失。这样，在向滑动面添加润滑脂等的润滑剂的场合，磨损之后仍可保持润滑剂，因此可提高滑动性和耐磨性。
<本发明的第5技术方案>
本发明的第5技术方案是考虑第2构件的滑动面磨损之后的状态，涉及磨损之前的表面粗糙度。即，从润滑剂的储存性角度出发，第2构件的滑动面最好是表面粗糙度大。但由于滑动面的表面粗糙度越大，则磨损量越多，故DLC薄膜与滑动面的嵌合状态松弛。
采用本发明的第5技术方案，因将DLC薄膜滑动面的表面粗糙度设定为20微米以上，故即使在滑动面磨损之后也能得到实用性的充分密接的嵌合状态。
<本发明的第6技术方案>
本发明的第6技术方案是考虑DLC薄膜的耐剥离性，具体来讲，在第1构件的基材与DLC薄膜间设置了粘接两者的中间层。
采用本发明的第6技术方案，因在第1构件的基材与DLC薄膜间设置有中间层，故可提高DLC薄膜对基材的耐剥离性。
<本发明的第7～第10技术方案>
本发明的第7～第10技术方案涉及DLC薄膜的形成对象即第1构件和相对于DLC薄膜滑动的第2构件，具体来讲，在棒状的轴构件上形成有DLC薄膜，在可移动支持轴构件的筒状轴承构件上形成有滑动面。在此，所谓可移动支持是一种可在DLC薄膜与滑动面间进行滑动的支持状态。
采用本发明的第7～第10技术方案，在轴构件的外面形成有DLC薄膜，DLC薄膜可相对于轴承构件的内面滑动。这样，省去了在轴承构件的内面形成DLC薄膜的困难作业，故可提高生产性。
附图的简单说明图1A为表示本发明实施例的缝纫机内部结构的立体图。
图1B为从图1A的箭头X方向表示挑线杆支持状态的图。
图2为表示针杆及其针杆周边构件的立体图。
图3为表示第1构件和第2构件的滑动部分的剖视图。
图4为表示耐久试验的数据的图表。
图5为表示耐久试验的数据的另一图表。
具体实施例方式
下面参照


本发明一实施例。本实施例是本发明适用于平缝式的双针缝纫机场合的一例。另外，将图1的箭头所示的前后左右作为前后左右方向进行说明。
如图1A所示，双针缝纫机M(以下称为缝纫机M)具有左右方向延伸的底板部1、从底板部1的右部向上方延伸的脚柱部2以及支臂部3。支臂部3从脚柱部2的上端部沿着底板部1向左方延伸。在该支臂部3的内部配置有左右方向延伸的主轴5，在主轴5的下方配置有左右方向延伸的针杆摆动轴6。
主轴5的右端部凸出于支臂部3的外部。在该主轴5的凸出部分固定着从动皮带轮7，从动皮带轮7通过皮带(未图示)与主动皮带轮(未图示)连结。该主动皮带轮由缝纫机电机(未图示)进行回转驱动，主轴5通过主动皮带轮、皮带、从动皮带轮7接受缝纫机电机的驱动力而进行回转驱动。
在支臂部3的左端部形成有头部4，在头部4的内部收纳有挑线机构15。如图2所示，该挑线机构15具有曲柄8、曲柄支臂9、针杆连接架10、针杆11、针杆支持构件12以及挑线杆16。挑线机构15的详细结构如下。另外，针杆11与第1构件及其棒状的轴构件相当。又，针杆支持构件12与第2构件相当。
曲柄8不能移动地固定于主轴5的左端部，在曲柄8上固定着不能移动的曲柄轴20。该曲柄轴20配置在曲柄8中相对于主轴5偏心的外周部，曲柄轴20可摆动地与曲柄支臂9的上端部连结。即，当主轴5回转时，曲柄轴20以主轴5为中心沿圆周方向移动，曲柄支臂9与曲柄轴20连动地进行移动。
曲柄支臂9的下端部可摆动地与筒状针杆连接架10连结。在该针杆连接架10的内周面插入有针杆11，针杆11固定在不能移动的针杆连接架10上。该针杆11的下端部向头部4的下侧伸出，在针杆11的伸出部安装着可装取的2根针13。2根针13相当于缝针。
在针杆摆动轴6的左端部固定着不能移动的针杆支持构件12。该针杆支持构件12被收纳于头部4的内部，随着针杆摆动轴6的摆动而以针杆摆动轴6为中心进行摆动。该针杆支持构件12具有上下方向延伸的连结部12a以及位于连结部12a上下端部的筒状轴承部12b。针杆11的外周面可滑动地插入两轴承部12b的内周面。
两轴承部12b具有上下方向可滑动地支持针杆11的轴承构件功能，当主轴5回转驱动时，针杆连接架10与曲柄支臂9连动进行上下方向往复运动，针杆11和2根针13进行上下方向往复操作。此时，针杆11的外周面与各轴承部12b的内周面滑动。又，当针杆摆动轴6回转时，针杆支持构件12以针杆摆动轴6为中心进行摆动，针杆支持构件12摆动时，随着针杆连接架10相对于曲柄支臂9的摆动，针杆11以针杆摆动轴6为中心进行摆动。
在头部4内固定有圆筒状的轴承部22a，在轴承部22a的内周面插入有可摆动的圆柱状固定轴22。该固定轴22不能移动地被固定在挑线杆16上，挑线杆16与上下方向延伸的棒状挑线杆轴24一体形成。又，如图1B所示，在曲柄支臂9的上端部可摆动地安装着圆筒状滑块26。在该滑块26的内周面插入有可滑动的挑线杆轴24，当曲柄支臂9移动时，滑块26沿着挑线杆轴24进行滑动，挑线杆16机械地与针杆11的上下运动连动并进行摆动操作。该挑线杆16以固定轴22为中心进行摆动，当挑线杆16摆动时，固定轴22的外周面相对于轴承部22a的内周面进行滑动，并且，挑线杆轴24的外周面相对于滑块26的内周面进行滑动。
针杆11以SK材料和SCM材料等的钢材作为基材28(参照图3)，将基材28的表面粗糙度Rz调整为「0.2微米」以上～「1微米」以下。该表面粗糙度Rz称为10点平均表面粗糙度，如图3所示，用多个点对形成于基材28表面的凸部28a与凹部28b之差H进行计测，算出多个点的计测结果的平均值。该表面粗糙度Rz在对基材28的外周面浸碳淬火使其硬化之后进行表面研磨而获得，作为表面研磨方法，可采用凸部28a和凹部28b容易成形的滚磨方法。
在基材28的整个表面隔有中间层34并形成有DLC薄膜30。该DLC薄膜30通过UBM(unbalanced magnetron不均衡磁控管)喷涂法作成，DLC薄膜30的硬度设定为「3000Hv」。DLC薄膜30的厚度尺寸设定为「1.5微米」。DLC薄膜30的表面粗糙度Rz(10点平均粗糙度)设定为与基材28相同的「0.2微米」以上～「1微米」以下。
中间层34的厚度尺寸由「约0.5微米」的Cr薄膜构成，含有碳。该中间层34从基材28向DLC薄膜30方向逐渐增加碳含有率，中间层34利用Cr成分与基材28接合，利用碳成分与DLC薄膜30接合。另外，图3的双点划线34a表示Cr含有率和碳含有率相等的中间面。
针杆支持构件12以经浸碳淬火后的钢铁材料作为基材32。该基材32的硬度为600～900Hv，比DLC薄膜30的硬度柔软。该针杆支持构件12的两轴承部12b的内周面与相对于针杆11的DLC薄膜30滑动的滑动面相当，图3的双点划线32c表示磨损之前的滑动面，实线32d表示磨损之后的滑动面。
两轴承部12b的内周面磨损之前的表面粗糙度Rz(10点平均粗糙度)比DLC薄膜30的表面粗糙度Rz粗，为「1.5微米以上」～「20微米以下」。这些两轴承部12b内周面的表面粗糙度Rz可通过有规则地配列于轴承部12b的内周面形成的凹部28b、或者以有规则的配列形成伤痕状的槽部来获得，根据多个凸部32a和多个凹部32b来确定。
采用上述实施例，可获得下列效果。
由于针杆11的DLC薄膜20的表面粗糙度Rz设定得比轴承部12b内周面的表面粗糙度Rz小，因此可减慢磨料磨去对方侧的损耗进度。并且，因DLC薄膜30的硬度比轴承部12b的内周面硬，故还可减少轴承部12b的内周面对DLC薄膜30的损伤。
由于针杆11的基材28的表面粗糙度Rz设定得比轴承部12b内周面的表面粗糙度Rz小，因此只要在基材28的表面实施DLC涂覆，可形成与基材28的表面粗糙度Rz相同表面粗糙度Rz的DLC薄膜30。这样，通过对DLC薄膜30进行后加工，省去了调整DLC薄膜30的表面粗糙度Rz的麻烦，可提高生产性。
从抑止磨料损耗的角度出发，基材28的DLC薄膜Rz以越小越好，具体是「1微米」以下，但从加工性和生产性观点出发，减小基材28的表面粗糙度Rz并不好，具体应在「0.2微米」以上。即，将基材28的表面粗糙度Rz设定为「0.2微米」以上～「1微米」以下，对抑止磨料损耗和提高生产性双方都有利。
将轴承部12b的表面粗糙度Rz设定为「1.5微米」以上。因此，即使因初期的磨擦损耗将基材32的凸部28a磨去而形成接触面，凹部28b也不会完全消失。这样，在使用润滑脂等润滑剂的场合，凹部28b可保持润滑剂，故可进一步提高滑动面部分的滑动性和耐磨性。
在针杆11的外周面形成有DLC薄膜30，将针杆11可滑动地插入圆筒状轴承部12b的内周面。这样，省去了在轴承部12b的内周面形成DLC薄膜30的困难作业，可提高生产性。
图4是通过盘销(pin on disk)试验测定了DLC薄膜30的表面粗糙度Rz与轴承部12b的磨损率之间关系的试验结果。从该试验结果中可以看出，DLC薄膜的表面粗糙度Rz为1微米时，其磨损率约为2×10-9mm3/kgf×m。
图5是使用实际的缝纫机进行了耐久试验的试验结果。该耐久试验是假定以缝纫机的使用期为1年而进行的，具体是将缝纫机的转速定为3500rpm，将缝纫机运转时间定为400小时。从该试验结果中可以看出，DLC薄膜30的表面粗糙度Rz为1微米时，作为对方材料的轴承部12b的表面粗糙度Rz若在1.5微米以上时，则可以确认具有相当于5年以上的耐久性。
本发明不限定于上述实施例，可以作下列的变形或扩展。
针杆11的基材28的表面是由滚磨方法来进行研磨的，但不限定于此，例如也可采用切削研磨方法、喷溅研磨方法等进行研磨。
针杆11的整个表面形成了DLC薄膜30，但不限定于此，例如也可只在相对于轴承部12b的滑动部分形成DLC薄膜30。
将DLC薄膜30的厚度尺寸设定为「1.5微米」，但不限定于此，最好是「1微米以上」。
DLC薄膜30使用了硬度「3000Hv」的材料，但不限定于此，例如也可采用密度更高的金刚石结晶比率高的材料。例如，可采用阴极电弧方法形成硬度「4000Hv」以上的DLC薄膜30，或者采用石墨过滤工艺方法形成无石墨滴点(droplet)的面性状优良的DLC薄膜30。
DLC薄膜30使用了硬度「3000Hv」的材料，但不限定于此，例如也可采用等离子体CVD法形成硬度「约2000Hv」的DLC薄膜30等硬度不足「3000Hv」的材料。虽然由等离子体CVD法形成的DLC薄膜30可靠性稍差，但可以使用。但是，有意识混合多量的氢、钨、钛、硅等杂物的硬度约1000Hv的DLC薄膜因缝纫机的相当寿命为3年左右，故最好不要使用。
两轴承部12b的基材32的内周面相对于DLC薄膜30直接滑动，但不限定于此，例如也可在两轴承部12b的内周面设置可调整表面粗糙度和硬度用的薄膜，使两轴承部12b的薄膜相对于DLC薄膜滑动。
在针杆11的表面形成有DLC薄膜，但不限定于此，例如也可在挑线杆16的固定轴22的外周面形成DLC薄膜30，使轴承部22a内周面的表面粗糙度Rz比固定轴22的DLC薄膜30粗，硬度比固定轴22的DLC薄膜30柔软。或者也可在挑线杆16的挑线杆轴24的外周面形成DLC薄膜30，使滑块26内周面的表面粗糙度Rz比挑线杆轴24的DLC薄膜30粗，硬度比挑线杆轴24的DLC薄膜30柔软。或者也可在曲柄轴20的外周面形成DLC薄膜30，使曲柄支臂9上的插入有曲柄轴20的轴承部内周面的表面粗糙度Rz比曲柄轴20的DLC薄膜30粗，硬度比曲柄轴20的DLC薄膜30柔软。
权利要求
1.一种缝纫机，包括表面具有DLC薄膜的第1构件；设置成相对于所述第1构件可相对移动、具有通过相对于所述第1构件的相对移动而相对于所述DLC薄膜滑动的滑动面的第2构件，其特征在于，所述DLC薄膜的表面粗糙度比所述第2构件的滑动面小且硬。
2.如权利要求1所述的缝纫机，其特征在于，所述第1构件的基材中的与所述DLC薄膜对应部分的表面粗糙度比所述第2构件的滑动面小。
3.如权利要求1～2任一项所述的缝纫机，其特征在于，所述DLC薄膜的表面粗糙度为0.2微米以上～1微米以下。
4.如权利要求1～2任一项所述的缝纫机，其特征在于，所述第2构件的滑动面的表面粗糙度为1.5微米以上。
5.如权利要求1～2任一项所述的缝纫机，其特征在于，所述第2构件的滑动面的表面粗糙度为20微米以下。
6.如权利要求1～2任一项所述的缝纫机，其特征在于，在所述第1构件上设置有位于所述DLC薄膜与基材间的、粘接两者的中间层。
7.如权利要求1～2任一项所述的缝纫机，其特征在于，所述第1构件由棒状的轴构件构成，所述第2构件由可移动支持所述第1构件的筒状轴承构件构成。
8.如权利要求1～2任一项所述的缝纫机，其特征在于，所述第1构件由保持缝针的针杆构成，所述第2构件由具有可滑动支持所述针杆的筒状轴承部的针杆支持构件构成。
9.如权利要求1～2任一项所述的缝纫机，其特征在于，所述第1构件由具有固定轴的挑线杆构成，所述第2构件由可摆动地支持所述挑线杆的固定轴的轴承部构成。
10.如权利要求1～2任一项所述的缝纫机，其特征在于，所述第1构件由具有棒状挑线杆轴的挑线杆构成，所述第2构件由可摆动地支持所述挑线杆的挑线杆轴的滑块构成。
全文摘要
一种缝纫机，包括表面具有DLC薄膜的第1构件、以及具有相对于DLC薄膜滑动的滑动面的第2构件，其特征在于，DLC薄膜的表面粗糙度比滑动面小，DLC薄膜的硬度比滑动面硬。由此，不仅可减慢DLC薄膜磨去滑动面的磨料损耗的进度。并且还可减少滑动面对DLC薄膜的损伤。
文档编号D05B49/00GK1460741SQ0312384
公开日2003年12月10日 申请日期2003年5月14日 优先权日2002年5月14日
发明者宇野仁, 青木彦治, 大利人美, 北村哲弥 申请人:兄弟工业株式会社