专利名称：缝纫机的针杆驱动机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种缝纫机的针杆驱动机构，尤其涉及实现缝纫机机针周围无供油化的缝纫机的针杆驱动机构。
但在以每分钟数千转驱动的工业用缝纫机上供油是不可缺少的，假如不进行供油而驱动缝纫机，则会因摩擦引起零件的烧损，其耐久性会降低到完全不能实用的地步。
对此，作为这样漏油的对策，采用了降低供油量进行微量供油方式或通过股绳状油芯对规定部位进行供油的油芯供油方式，以实现用其防止缝纫机的漏油。
但是，由于微量供油或油芯供油，都是以使用润滑油为前提，所以即使达到了降低漏油量的目的，但漏油依然是不可避免的。另外，由于降低了润滑油的供油量，例如，在如包缝缝纫机的机构内部，在具有高表面压力部位或高速滑动部位的缝纫机上，不能提高到充分的润滑效果。
本发明的目的在于提供一种改善上述以往的不适，避免润滑油泄漏，即使对高速高表面压力也充分耐久的缝纫机针杆驱动机构。
在如上述的包缝缝纫机那样，进行将缝纫机针穿过重叠布料时、特别是随着高速化在支撑机针的各部位产生高表面压力，所以要求具有对产生于滑动部位的微振磨损的耐久性。
另一方面，由于通常支撑缝纫机针的结构被配置于布料的上方，润滑油通过针杆传到缝纫机针，结果成了污染布料的主要原因，所以特别希望有该无供油化的结构。
在此，根据上述本发明之1的结构，是能将机针驱动臂的往复运动圆滑地传递给针杆的结构，对此在该结构中实现提高特别容易产生老化的、用于连接针杆驱动连杆和其他两个结构的各个销子部件及承受其部位的耐久性。
即，在销子部件的圆周面的至少与针杆驱动连杆发生滑动的部分，形成氮化铬膜，与其相对应，在针杆驱动连杆的产生与销子部件滑动的部分，形成硬质阳极氧化膜。它们都是陶瓷，其特性是具有耐热性、耐磨性、耐腐蚀性，能发挥对相互滑动的摩擦热的高耐久性。因此，也能充分耐因缝纫机针周围无油化的微振磨损。
并且，根据上述结构，因在针杆驱动连杆的滑动面上，以形成硬质阳极氧化膜而形成多孔层，在该多孔层的多孔部分可以保存润滑脂。因此，在该滑动面上进行润滑脂保存时，可以使销子部件与针杆驱动连杆之间的滑动顺畅滑，并可以避免因滑动摩擦热的老化以及因滑动的磨损。另一方面，在使用与液状润滑油不同的黄油时，也不会产生因漏油的污染。
本发明之2的缝纫机针杆驱动机构，具有与本发明之1同样的结构，并且各销子部件的涂层膜采用了用离子镀法形成的结构。
根据上述结构，能与本发明之1同样实现提高销子部件及承受其部位的耐久性，并且由于用离子镀法形成氮化铬膜，所以例如与用热溶喷涂法形成镀膜相比较，形成的膜厚能明显地薄，并且由于不进行热溶喷涂过程中的高温加热，所以不会产生销子部件基材的特性变化或老化。
另外，用离子镀法的镀膜附着性好，对滑动的剥离、老化有耐久性。
本发明之3的缝纫机针杆驱动机构，具有与本发明之1或2同样的结构，并且采用铝或其合金作为形成针杆驱动连杆的轻金属的结构。
根据上述结构，由于针杆驱动连杆的基材是比重轻的铝或其合金，所以在机针驱动臂与针杆之间高速驱动时降低了产生于与销子部件之间的表面压力。
本发明之4的缝纫机针杆驱动机构，具有与本发明之1、2或3同样的结构，并且采用SKH材料作为形成各销子部件的钢材。
根据上述结构，钢材中的SKH，即使在高温也难于发生特性变化或老化，因此即使在对销子部件形成陶瓷薄膜时或在使用的滑动时都能维持其强度，并维持耐久性。
图2是
图1的X-X剖面图。
图3是表示图1所示的机针驱动臂、针杆及针杆驱动连杆的连接状态的说明图。
图4是关于销子部件及针杆驱动连杆、表示本发明与其它比较例的耐久实验结果的曲线图。
图5是针杆驱动机构的其他机械结构实例的分解立体图。
图中1-缝纫机机架，10、10A-缝纫机的机针驱动机构，20、20A-针杆，22、22A-第一销子部件，40，40A-机针驱动臂，50、50A-针杆驱动连杆，51、52-连接部，M-机针。
针杆驱动机构10，如图1所示，具有被支撑于缝纫机机架1上且用其前端部支撑机针并能沿自身的长度方向往复运动的针杆20、赋予该针杆20往复运动的驱动力的机针驱动臂40、和连接针杆20和机针驱动臂40的针杆驱动连杆50。
(针杆)针杆20，被装于缝纫机机架1上的针杆上轴套2及针杆下轴套3支撑其上下端部。该各轴套2、3，由滑动良好的磷青铜等原材料形成并呈圆筒状。
该针杆20，如图2所示，其长度方向的中间部为实心，除此以外全长都是空心。另外，针杆20的实心部分，沿与中心线C垂直方向设有通孔21，在该通孔21中，贯穿着用于可灵活转动地连接后述的针杆驱动连杆50的第二销子部件22。并且，该第二销子部件22自身不能转动地被止动螺钉23固定在通孔21内部。因此，当针杆驱动连杆50相对于针杆20转动时，第二销子部件22不在针杆20间进行滑动，而在针杆驱动连杆50的滑动接触部间进行滑动。
(机针驱动臂)机针驱动臂40的一端部41，以向前后方向延伸的旋转轴线为中心可转动地被固定连接在支撑于缝纫机机架1上的机针驱动轴30上。该机针驱动轴30，以未图示的结构，按规定的转动角度范围进行高速往复转动驱动。因此，机针驱动臂40，其转动端部42以机针驱动轴30为中心、在上述规定的角度范围内进行高速摆动运动。具体的是，机针驱动臂40的转动端部42大致沿上下方向进行往复转动，其转动范围在图1的实线与双点划线之间。
机针驱动臂40的转动端部42，如图3所示，分为两叉，在分叉端部的内侧装入针杆驱动连杆50和针杆20。并且，机针驱动臂40的转动端部42，与针杆驱动连杆50一端，通过都沿前后方向配置的第一销子部件42a、42a互相之间能灵活转动地连接。该各第一销子部件42a、42a，被未图示的螺钉不可转动地固定在机针驱动臂40上。因此，当针杆驱动连杆50相对于机针驱动臂40转动时，各第一销子部件42a、42a不在机针驱动臂40间滑动，而在针杆驱动连杆50的滑动接触部间进行滑动。
(针杆驱动连杆)针杆驱动连杆50，如上所述，在其长度方向的一端部51上，通过第一销子部件42a、42a与机针驱动臂40的转动端部相互之间能转动地连接，在其长度方向的另一端部52上，通过第二销子部件22与针杆20相互之间能转动地连接。另外，这些销子部件22、42a都与机针驱动轴30同样地沿前后方向平行地设置。
另外，该针杆驱动连杆50，在一端部51上的与其长度方向垂直的剖面形状、如图3所示略呈コ字形状。并且，以使该略呈コ字形的开口侧与上述的机针驱动臂40转动端部42的两叉形状部的开口侧相对向的方式、通过各第一销子部件42a、42a将针杆驱动连杆50与机针驱动臂40连接，并且在针杆20装入该略呈コ字形的内侧部分的状态下，使该针杆20的长度方向与针杆驱动连杆50的长度方向大致一致地配置。
(针杆驱动机构各结构的相互动作)针杆20、机针驱动臂40及针杆驱动连杆50，通过以上所述的连接成为双节连杆机构。
现说明它们的相互动作，首先，机针驱动臂40随着机针驱动轴30的驱动使其转动端部42在图1的角度范围内往复运动。此时，由于机针驱动臂40的转动端部42画出以机针驱动轴30为中心的圆弧，所以该转动端部42在上下方向(准确地说是针杆20的中心线C方向)产生位移并且在往复的过程中在左右方向(准确地说是与中心线C垂直的方向)产生位移。并且，该机针驱动臂40的转动端部42的向上下方向的位移，通过针杆驱动连杆50传递给针杆20，与针杆20一起进行机针的上下运动。另外，机针驱动臂40的转动端部42的向左右方向产生的位移，因针杆驱动连杆50相对于针杆20不断地转动而被消除。
(针杆驱动连杆及各销子部件材质及表面处理)
本实施例的包缝缝纫机100，关于上述的针杆驱动机构10的结构，是为了实现无供油化，防止润滑油传到机针而污染布料，或因润滑油泄漏而污染缝纫机100周围的环境。
但是，根据针杆驱动机构10，由于将机针驱动臂40的转动端部42的上下运动、通过针杆驱动连杆50传递给针杆20，所以在连接这些第一及第二销子部件22、42a的各个圆周面与针杆驱动连杆50的各端部51、52的滑动接触部之间产生的表面压力，因针杆20的惯性力而增加。并且，在该高表面压力下，在第一及第二销子部件22、42a的各个圆周面与针杆驱动连杆50的各端部51、52的滑动接触部之间不断地进行滑动。
对于在这样的高表面压力下不断地进行滑动的部位来说，通常根本不能实施无供油，若实施则明显降低耐久性或引起烧损而不能使用。
因此，根据针杆驱动机构10，首先，都以钢材SKH51(高速钢)作为基材制成第一及第二销子部件22、42a。该第一及第二销子部件22、42a在基材的状态下进行淬火及回火处理，在实现强化以后，在进行滑动的该整个圆周面上，形成由氮化铬构成的陶瓷膜。该氮化铬膜，是用一种物理蒸镀法的离子镀法在各销子部件22、42a的圆周面上形成2[μm]左右膜厚。
另一方面，以铝或更具有强度的铝合金作为基材制成针杆驱动连杆50。铝或其合金与铁比较，其比重只为三分之一左右，因此实现了针杆驱动连杆50整体的轻量化，并减小了在上下运动时产生的各销子部件22、42a的各个圆周面与针杆驱动连杆50的各端部51、52的滑动接触部之间的表面压力。并且，考虑到轻量化，也可以采用镁或其合金，但从强度方面考虑最好是铝或其合金。另外，针杆驱动连杆50的两端部51、52的与销子部件22、42a的滑动接触面，被形成为硬质阳极氧化膜的氧化铝膜。由于在该硬质阳极氧化膜的表面上形成了多孔层，所以利用该多孔层的多孔结构，可以保存黄油。
这样，在各销子部件22、42a的外圆周面上形成氮化铬膜，与其相对应在针杆驱动连杆50的滑动接触面上形成硬质阳极氧化膜，则无论氮化铬膜还是硬质阳极氧化膜都是陶瓷膜，作为特性具有耐热性、耐磨损性、耐腐蚀性、耐酸性，且对因相互滑动产生的摩擦热发挥高耐久性。并且，由于硬质阳极氧化膜的摩擦系数低，氮化铬膜在陶瓷膜中尤其耐热性非常优越，所以它们的组合，对在针杆驱动连杆50与各销子部件22、42a之间、由其上下运动产生的微振磨损发挥了充分的耐久性。
图4是使用各种材质及进行各种表面处理的相同结构的针杆驱动连杆及第一及第二销子部件、进行针杆20的上下运动时的比较试验结果。作为试验的前提，同样以机针驱动轴30驱动源的转数为6300[rpm](针杆20的上下振动频率也相同)求出其耐久时间。①表示用SUJ2(轴承钢)制造各销子部件，用SCM415(鉻钼钢)制造针杆驱动连杆，且在无供油下进行的情况，②表示用SUJ2作为基材且镀WC/C(碳化钨/碳)膜制造各销子部件，用SCM415作为针杆驱动连杆，且在无供油下进行的情况，③表示用SUJ2为基材且镀CrN(氮化鉻)膜制造各销子部件，用SCM415为基材且镀NiB(镍·硼)膜制造针杆驱动连杆，且在无供油下进行的情况，④表示用SUS440C(不锈钢)为基材且在滑动面进行离子氮化处理制造各销子部件，用SCM415制造针杆驱动连杆，且在无供油下进行的情况，⑤表示本实施例的针杆驱动机构10的各销子部件22、42a、针杆驱动连杆50(使用黄油)。
如该图4所示可知，用针杆驱动机构10的结构⑤，其耐久时间为7000小时，与其他的比较例①～④相比，在无供油情况下的耐久性明显优越。另外，⑤中表示其耐久时间为7000小时，但耐久试验现在仍在继续，实际的耐久时间，在7000小时以上。以往的进行供油的缝纫机的针杆驱动机构耐久时间一般在4000小时左右，并且，连续开车时间5000小时左右也是缝纫机整体的受命。根据针杆驱动机构10的结构，表示能使这些提高，并证实了无供油化的耐久性。
(其他)另外，作为各销子部件22、42a的基材，也可以使用SCM(鉻钼钢)，SKD(合金工具钢)，SUJ(轴承钢)，但最好使用在镀膜或使用时的高温下特性稳定的SKH(高速钢)。
另外，形成于各销子部件22、42a的圆周面的陶瓷膜，也可以是能用离子镀法形成皮膜的其他陶瓷，例如，TiN(氮化钛)，TiAlN(氮化钛铝)，TiCN(碳氮化钛)，TiC(碳化钛)等。但是，由于这些陶瓷比CrN(氮化鉻)的耐热性多少有些低，所以当针杆驱动连杆与各销子部件的表面压力高(例如2.0[MP]以上)时，最好还是采用CrN膜。
(针杆驱动机构的其他实施例)关于本发明的上述针杆驱动连杆50及各销子部件22、42a的材质及其表面处理的应用，不局限于上述的针杆驱动机构10的机械构造，只要是通过针杆驱动连杆与第一及第二销子部件将机针驱动臂和针杆连接的构造，也可适用于其他机械构造构成的针杆驱动机构。下面参照图5说明该其他的针杆驱动机构10A。
图5是针杆驱动机构10A的分解立体图。在该结构中，与上述针杆驱动机构10相同的结构使用相同的符号并省略其说明。
针杆驱动机构10A，具有被支撑于缝纫机机架(省略图示)上且用其前端部支撑机针M并能沿自身的长度方向往复运动的针杆20A、赋予该针杆20A该往复动作的驱动力的机针驱动臂40A、连接针杆20A和机针驱动臂40A的针杆驱动连杆50A，该针杆驱动连杆50A，分别与针杆20A及机针驱动臂40A对应并能转动地用第一销子部件22A及第二销子部件42Aa与其连接。
这样的针杆驱动机构10A，主要的不是在上下两处而只是下侧支撑针杆20A这一点与针杆驱动机构10不同，随着该差异各部的结构也稍有差异。
上述针杆20A，其在长度方向中间部只被针杆下轴套3能沿大致上下方向往复运动地支撑在缝纫机机架上。针杆20A的下端部沿其长度方向安装着机针M，上端部通过第一销子部件22A可相互转动地与针杆驱动连杆50A的一端连接。
机针驱动臂40A，其一端部与上述的机针驱动臂40几乎一样地与机针驱动轴30连接，另一端部与机针驱动臂40不同，没有分成两叉。与此相对应针杆驱动连杆50A，其一端部分成两叉并且将针杆20A的上端部配置在其内侧，用第一销子部件22A连接。另外，针杆驱动连杆50A的另一端部也分成两叉，将机针驱动臂40A的转动端部配置在其内侧并用一根第二销子部件42Aa连接。
在该结构中，当机针驱动臂40A往复转动时，通过针杆驱动连杆50A，针杆20A进行上下运动。
并且，第一销子部件22A，被止动螺钉限制其相对于针杆20A转动并且相对于针杆驱动连杆50A的一端部进行滑动。另外，第二销子部件42Aa，被止动螺钉限制其相对于机针驱动臂40A转动并且相对于针杆驱动连杆50A的另一端部进行滑动。并且，第一及第二销子部件22A、42Aa，与上述的销子部件22、42a一样，以SKH51作为基材并在其外圆周面上形成了氮化鉻膜。并且，针杆驱动连杆50A以铝或其合金作为基材并且在与各销子部件22A、42Aa的滑动接触面上形成硬质阳极氧化膜。
因此，如应用于包缝缝纫机时一样，即使针杆驱动连杆50A与各销子部件22A、42Aa之间为高表面压力且高速地滑动，也能对微振磨损发挥高耐久性。
(发明效果)根据本发明之1，将销子部件和针杆驱动连杆的滑动部，对销子部件侧形成氮化鉻膜，对针杆驱动连杆侧形成硬质阳极氧化膜，以此实现耐热性、耐磨性、耐腐蚀性和及耐酸性的提高，并实现对容易产生磨损部分的耐久性的提高。因此，能实现希望无供油化并且实现其高速化，能有效地避免因高表面压力而难于实现的机针驱动结构部位的无供油化和因漏油而产生的布料或周围的污染。
另外，特别是即使是已经进行机针驱动的结构的高速化、高表面压力化的包缝缝纫机，也能实现根据其耐久性的无供油化。
并且，由于用在针杆驱动连杆的滑动面上形成硬质阳极氧化膜的方法来形成多孔层，所以能通过在该滑动面上使用黄油而在形成多孔层的多孔室的表面上保存黄油。另外，当在多孔层上保存了黄油时，会使销子部件与针杆驱动连杆之间的滑动顺畅，可以避免因滑动摩擦热的老化及因滑动的磨损，能实现销子部件及针杆驱动连杆的长寿命化。并且，即使在使用黄油时，也不会产生因漏油发生的污染。
根据本发明之2，由于用离子镀法进行氮化鉻的成膜，所以可以形成薄的膜厚，且不需膜形成后的平滑加工，能实现生产率的提高。另外，不需热溶喷射法的高温加热，所以能有效地避免销子部件基材特性的变化或老化，能高度地维持其耐久性。
另外，用离子镀法形成的氮化鉻膜，对销子部件的附着性高，能防止对于滑动的膜的剥离、老化，并能进一步实现耐久性的提高。
根据本发明之3，由于针杆驱动连杆基材是比重轻的铝或其合金，所以，其自重轻，能减少机针驱动臂与针杆之间高速驱动时产生的与销子部件之间的表面压力。因此，减少了针杆驱动连杆和销子部件双方相互间的滑动面的老化及磨损的产生，即使在无供油环境下，也能实现它们的长寿命化。
根据本发明之4，由于采用SKH作为销子部件基材的钢材，所以即使在高温时也难于产生其特性变化或老化，在形成陶瓷膜时或因使用的滑动时能维持其强度，即使在无润滑的情况下也能维持耐久性。
权利要求
1.一种缝纫机的针杆驱动机构，具有被支撑于缝纫机机架上且用其前端部支撑缝纫机针并且能沿自身的长度方向往复运动的针杆、赋予该针杆其往复动作的驱动力的机针驱动臂、连接所述针杆和所述机针驱动臂的针杆驱动连杆，并具有用销子部件将所述针杆驱动连杆可旋转地与所述针杆和所述机针驱动臂的任何一个连接的结构，其特征在于所述各销子部件由钢材制成，并且至少在该各销子部件的、与所述针杆驱动连杆的滑动面上，形成由氮化铬构成的陶瓷的涂层薄膜，所述针杆驱动连杆由轻金属构成，并且至少在该针杆驱动连杆的、与所述各销子部件的滑动面上，形成硬质阳极氧化膜。
2.根据权利要求1所述的缝纫机针杆驱动机构，其特征在于所述各销子部件的涂层薄膜由离子镀法形成。
3.根据权利要求1或2所述的缝纫机针杆驱动机构，其特征在于形成所述针杆驱动连杆的轻金属是铝或其合金。
4.根据权利要求1、2或3所述的缝纫机针杆驱动机构，其特征在于用SKH作为形成所述各销子部件的钢材。
全文摘要
一种缝纫机的针杆驱动机构，具有被支撑于缝纫机机架(1)上且用其前端部支撑机针并能沿自身的长度方向往复运动的针杆(20)、赋予该针杆其往复动作驱动力的机针驱动臂(40)、连接针杆和机针驱动臂的针杆驱动连杆(50)，并采用下述结构，即，以销子部件(22)、(42a)将针杆驱动连杆可旋转地与针杆和机针驱动臂的任何一个连接、且各销子部件由钢材制成并且至少在该各销子部件的与针杆驱动连杆的滑动面上形成由氮化铬构成的陶瓷的涂层薄膜，其针杆驱动连杆由轻金属构成并且至少在与该针杆驱动连杆的各销子部件的滑动面上形成硬质阳极氧化膜。这种缝纫机的针杆驱动机构，可提高在无供油情况下的耐久性。
文档编号C23C14/06GK1470700SQ03148998
公开日2004年1月28日 申请日期2003年7月3日 优先权日2002年7月9日
发明者应性宝 申请人:重机公司