專利名稱：縫紉機(jī)及縫紉機(jī)的梭子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在相對運(yùn)動的第1構(gòu)件和第2構(gòu)件之間具有滑動部分的縫紉機(jī)及具有外梭和內(nèi)梭的縫紉機(jī)。
背景技術(shù)：
以往，在縫紉機(jī)的梭子中，如日本專利特許申請公開平成10年第272274號公報(bào)所示，在外梭上形成有軌槽，內(nèi)梭的軌條進(jìn)入該軌槽內(nèi)進(jìn)行相對滑動。此時，為了提高滑動性和耐磨損性，在內(nèi)梭的軌條上形成有滑動層。該滑動層由聚酰胺系樹脂中含有作為潤滑劑的硅油的高分子組成物構(gòu)成。又，在該高分子組成物中含有PAN系碳纖維等的纖維強(qiáng)化劑。
然而，如上所述，若只由含有通常的碳纖維的高分子組成物來形成滑動層，則存在著不能充分提高滑動部分的滑動性和耐磨損性的問題。即，因通常的碳纖維的直徑約為5μm，故相對于滑動的表面積全體露出碳纖維的表面積較小，結(jié)果是降低了滑動部分的滑動特性。
本發(fā)明目的在于，提供可充分提高相對運(yùn)動的第1構(gòu)件和第2構(gòu)件的滑動部分的滑動性和耐磨損性的縫紉機(jī)、以及可充分提高外梭與內(nèi)梭的滑動部分的滑動性和耐磨損性的縫紉機(jī)的梭子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的縫紉機(jī)，在相對運(yùn)動的、相互間具有滑動部分的第1構(gòu)件和第2構(gòu)件中，至少第1構(gòu)件的滑動部分由混合有碳毫微管(carbon nano tube)的樹脂構(gòu)成。
碳毫微管因比樹脂硬，滑動性好，故可通過將其配置成滑動面提高滑動特性。在此場合，由于碳毫微管比碳纖維的直徑小，因此，可使相對于滑動的整個表面積露出碳毫微管的表面積要大許多，結(jié)果是可充分提高相對運(yùn)動的第1構(gòu)件和第2構(gòu)件的滑動部分的滑動性和耐磨損性。又，因碳毫微管是中空的管狀，重量較輕，故還可使第1構(gòu)件實(shí)現(xiàn)輕量化。
此時，可將所述碳毫微管作成直徑100nm以下、長度1μm以上的圓筒形狀(纖維形狀)。由此，可進(jìn)一步提高滑動部分的滑動特性。
可采用熱可塑性的聚酰胺或聚酰胺亞胺來作為上述的樹脂。因這些聚酰胺和聚酰胺亞胺其本身不容易磨損，故與使用其它樹脂的場合相比，可進(jìn)一步提高滑動特性。通過使用熱可塑性材料，成形性方面也優(yōu)良。
又，根據(jù)本發(fā)明人的研究，所述碳毫微管的混合量最好在1重量％以上。由此，可獲得良好的滑動特性。作為混合量的上限，以20重量％以下為宜。
也可在樹脂中混合直徑1μm以上的碳纖維。直徑1μm以上的碳纖維價格較低，對提高滑動特性有一定的作用，因此，通過將其與碳毫微管并用，可減少高價格的碳毫微管的使用量，以降低價格。
也可在樹脂中混合氟樹脂。因氟樹脂磨擦系數(shù)小，故使滑動部分的表面滑動性更加良好，可進(jìn)一步提高滑動部分的滑動特性。通過混合氟樹脂，還具有提高碳毫微管的分散性的優(yōu)點(diǎn)。氟樹脂的混合量最好是在10重量％以下。
作為縫紉機(jī)中的滑動部分，包括有梭子的內(nèi)梭與外梭的滑動部分、針桿與針桿支持構(gòu)件的滑動部分、挑線桿軸與滑塊的滑動部分、曲臂與曲軸的滑動部分等。其中，由于本發(fā)明適用于以較高速度回轉(zhuǎn)且使用(滑動)時間較長時存在的耐久性問題的內(nèi)梭與外梭的滑動部分，因此可充分提高內(nèi)梭與外梭的滑動部分的滑動性和耐磨損性，提高耐久性，具有非常大的效果。
在此場合，通常是采用使外梭的滑動槽相對于內(nèi)梭的滑動導(dǎo)軌進(jìn)行滑動的結(jié)構(gòu)，但從成形性的觀點(diǎn)來看，最好是將內(nèi)梭的滑動導(dǎo)軌的表面部由混合有碳毫微管的樹脂構(gòu)成。
本發(fā)明的縫紉機(jī)的梭子是將外梭內(nèi)周面的滑動槽的表面部、以及與其嵌合的相對性滑動的內(nèi)梭外周面的滑動導(dǎo)軌的表面部的至少一方由混合有碳毫微管的樹脂構(gòu)成。通過使用混合有碳毫微管的樹脂來構(gòu)成滑動部分，可充分提高外梭與內(nèi)梭的滑動部分的滑動性和耐磨損性，此時，若所述碳毫微管是直徑100nm以下、長度1μm以上的圓筒形狀，則可進(jìn)一步提高滑動部分的滑動特性。
若使用熱可塑性的聚酰胺或聚酰胺亞胺作為上述的樹脂，則可進(jìn)一步提高滑動特性，成形性方面也優(yōu)良。
通過將碳毫微管的混合量設(shè)定在1重量％以上，則可獲得優(yōu)良的滑動特性。
若在樹脂中混合有直徑1μm以上的碳纖維，則可減少高價格的碳毫微管的使用量，以降低價格。
若在所述樹脂中混合有氟樹脂，則可進(jìn)一步提高滑動部分的滑動特性。還可有利于提高的分散性。
附圖的簡單說明

圖1表示本發(fā)明一實(shí)施例的縫紉機(jī)的梭子構(gòu)造，(a)為該外梭和內(nèi)梭的剖面圖，(b)為該滑動部分放大表示的剖面圖。
圖2為表示試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)的圖表。
圖3為表示另一試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)的圖表。
圖4為表示又一試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)的圖表。
具體實(shí)施例方式
下面參照圖1～圖4說明本發(fā)明一實(shí)施例。本實(shí)施例是本發(fā)明適用于工業(yè)用縫紉機(jī)的梭子的場合。圖1為本實(shí)施例的縫紉機(jī)的梭子部分的剖面圖。首先，如圖1(a)所示，本實(shí)施例的梭子具有外梭1以及收容于該外梭1內(nèi)、與回轉(zhuǎn)軸一致的內(nèi)梭3。
其中，外梭1由中央的外梭本體5、安裝于大的開口部7側(cè)的環(huán)狀的內(nèi)梭壓板9、以及與內(nèi)梭壓板9反向側(cè)設(shè)置的轂部11構(gòu)成。在所述外梭本體5上形成具有外側(cè)面17A和周側(cè)面17C的臺階部15，由該臺階部15和內(nèi)梭壓板9的內(nèi)側(cè)面17B形成了環(huán)狀的滑動槽17。該滑動槽17是一種與后述的內(nèi)梭3的滑動導(dǎo)軌19嵌合且可回動地支持內(nèi)梭3的環(huán)狀槽，形成于外梭1的開口部7的內(nèi)周面。又，所述轂部11具有可嵌合固定梭子驅(qū)動軸21的中心孔23。另外，在外梭本體5的周圍與梭尖31鄰接的部位固定著由金屬板構(gòu)成的線環(huán)擴(kuò)開板33。
另一方面，內(nèi)梭3具有與外梭1嵌合(一端被閉塞)的圓筒部35，該圓筒部35的外周形成有環(huán)狀凸出的滑動導(dǎo)軌19。即，如圖1(b)所示，該滑動導(dǎo)軌19形成與滑動槽17嵌合的狀態(tài)，具有平行的左右側(cè)面19A、19B以及與該左右側(cè)面19A、19B呈直角的外周面19C。在該內(nèi)梭3內(nèi)可裝取地收容有未圖示的底線用梭心。
所述外梭1在由未圖示的梭子止動器阻止所述內(nèi)梭3回轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，通過由未圖示的縫紉機(jī)電機(jī)回轉(zhuǎn)驅(qū)動的梭子驅(qū)動軸21進(jìn)行高速回轉(zhuǎn)(如8000rpm)。此時，滑動導(dǎo)軌19在滑動槽17內(nèi)進(jìn)行相對滑動。由此，內(nèi)梭3和外梭1分別相當(dāng)于本發(fā)明的第1構(gòu)件和第2構(gòu)件。另外，所述外梭1和內(nèi)梭3例如由浸碳淬火鋼構(gòu)成。
并且，在與所述內(nèi)梭3滑動部分相當(dāng)?shù)幕瑒訉?dǎo)軌19的表面部設(shè)置有樹脂薄膜37。該樹脂薄膜37以熱可塑性聚酰胺(PI)作為主體，在其中至少混合有碳毫微管(以下簡稱為「CNT」)所構(gòu)成。在此場合，CNT的含有量規(guī)定為1重量％以上、20重量％以下。該樹脂薄膜37例如可通過外折帖(outsert)成形而設(shè)置。
所述CNT是一種直徑為100nm以下、長度為1μm以上的圓筒形狀(碳纖維形狀)。根據(jù)需要也可含有直徑1μm以上的碳纖維(以下簡稱為「CF」)、或者添加氟樹脂10重量％以下。
這樣，因CNT比樹脂硬且滑動性好，故通過在其滑動面上配置CNT，可提高混合有CNT的樹脂薄膜37的滑動特性。此時，CNT比CF的直徑小得多，通過將以往的直徑5μm的CF改變成直徑100nm的CNT，直徑成為五十分之一，若使其長度也相似地減小，則在同一體積中，碳表面積是50的2次方。這樣可大幅度增大相對于滑動的整個表面積露出的CNT表面積，當(dāng)混合有同一重量時，與CF相比，混合有CNT的一方的滑動特性要好得多。還可以進(jìn)行更多的混合。又，因是管狀(中空狀)，故可輕量化。
下面對為確認(rèn)本實(shí)施例的效果而進(jìn)行的試驗(yàn)作出說明。
首先，圖2表示使用銷釘盤(ピソオンデイスク)型試驗(yàn)機(jī)求出樹脂薄膜37混合有CNT的場合與未混合的場合下的磨損量(磨損率)及磨擦系數(shù)的試驗(yàn)結(jié)果。該試驗(yàn)是通過在回轉(zhuǎn)的盤試驗(yàn)片上將2個銷釘狀添加片以所定的負(fù)載向與回轉(zhuǎn)軸心隔開一定距離的間隔的對象位置進(jìn)行推壓，是一種公知的試驗(yàn)方法，例如可詳見日本專利特許申請公開平成8年第173668號公報(bào)。
在此場合，盤材質(zhì)是與外梭1的滑動槽17對應(yīng)的SCM415(鉻鉬鋼)浸碳淬火鋼。又，作為試驗(yàn)條件，銷釘?shù)男螤钍荢R8(球面)，速度為4m/s，負(fù)載為0.5kgf。這些是將實(shí)際的縫紉機(jī)實(shí)機(jī)的滑動條件作為想定條件的。
銷釘?shù)牟馁|(zhì)共有4種類型即、在含有碳纖維30重量％、添加有氟樹脂例如聚四氟乙烯(PTFE)10重量％以下的熱可塑性聚酰胺中分別混合有0、1、3、5％(重量％)的CNT。又，磨損量是從40分鐘后的銷釘直徑進(jìn)行計(jì)算，通過除以負(fù)載及移動距離而算出磨損率。
其結(jié)果，未混合有CNT(0％)類的磨損率為0.00555mm3/kgfm，較大，相對而言，混合有1％CNT類的磨損率為0.003mm3/kgfm，混合有3％CNT類的磨損率為0.003mm3/kgfm，混合有5％CNT類的磨損率為0.002mm3/kgfm。由此，若將CNT混合1％以上，則可獲得減小磨損率的效果，最好是混合5％以上。另外，四個種類在磨擦系數(shù)方面沒有大的差異。
圖3表示分別對于聚酰胺+CF+氟樹脂、聚酰胺+CF、聚酰胺+氟樹脂、聚酰胺四類的坯料、通過改變CNT混合量來進(jìn)行同樣試驗(yàn)后的結(jié)果。
從該試驗(yàn)結(jié)果中可以確認(rèn)，若增加CNT混合量，則在所有的坯料中都存在著磨損率減小的傾向。又，當(dāng)含有氟樹脂時，因磨擦系數(shù)從0.4減小至0.2，顯示出滑動性良好，故磨損率也減小。另外，在圖3中雖未作出圖示，但可以確認(rèn)，若在聚酰胺單體中混合有CNT20重量％以上時，則可獲得與聚酰胺+CF+10％CNT同等的磨損率，然而，因CNT價格高，故目前最好是以與CF的混合類來使用。
圖4表示調(diào)查縫紉機(jī)實(shí)機(jī)的梭子方面的耐久性(壽命)后的試驗(yàn)結(jié)果。該試驗(yàn)結(jié)果是以縫紉機(jī)主軸4000rpm(梭軸8000rpm)狀態(tài)下重復(fù)5秒鐘的on-off的結(jié)果。在此，將梭子的滑動部分磨損、其松動量達(dá)到0.2mm時點(diǎn)作為梭子的大致壽命。
從該結(jié)果中可以看出，在傳統(tǒng)的只有混合CF的方法中，梭子的壽命約為400小時，但在混合有CNT5％以上的本實(shí)施例的1梭子中，可實(shí)現(xiàn)增大一倍的800小時的耐久性。
下面說明本發(fā)明的變形例。
上述實(shí)施例是用樹脂薄膜37將滑動導(dǎo)軌19包覆，但也可采用含有CNT的樹脂來形成滑動導(dǎo)軌19本身、或者采用含有CNT的樹脂來形成整個內(nèi)梭。并且，也可采用含有CNT的樹脂來形成外梭1的臺階部15或整個外梭。在外梭與內(nèi)梭的滑動部分方面不作限定，例如，也可利用于針桿與針桿支持構(gòu)件的滑動部分、挑線桿軸與滑塊的滑動部分、曲臂與曲軸的滑動部分等。
又，上述實(shí)施例是使用熱可塑性聚酰胺作為基礎(chǔ)樹脂、以使其能進(jìn)行射出成型的示例，但也可使用其它樹脂。即使是熱可塑性，上述聚酰胺樹脂的熔化溫度是400℃，成形時需要對金屬模等加熱到400度以上，溫度非常高，作業(yè)非常困難。通過實(shí)驗(yàn)可以確認(rèn)，聚酰胺亞胺樹脂可獲得與聚酰胺同等水平的滑動特性，當(dāng)熔化溫度處于300℃附近也能使用。聚酰胺在作為滑動材料使用的樹脂中是屬于最硬且不易磨損的材料，但從成本和成形性來看，也可改用其它樹脂。在作為聚醚亞胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫化物(PPS)等較多使用的滑動材料的樹脂中也可通過添加CNT在不同種度上提高耐磨損性。
又，上述實(shí)施例以完全無潤滑(無給油)作為示例，但在黃油、油潤滑、微量給油條件下，本結(jié)構(gòu)的材料的滑動特性也是最優(yōu)良的，通過與其配合使用，可實(shí)現(xiàn)高壽命化。
權(quán)利要求
1.一種縫紉機(jī)，在相對運(yùn)動的第1構(gòu)件和第2構(gòu)件之間具有滑動部分，其特征在于，至少所述第1構(gòu)件的滑動部分由混合有碳毫微管的樹脂構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的縫紉機(jī)，其特征在于，所述碳毫微管的直徑為100毫微米(nm)以下、長度為1微米(μm)以上的圓筒形狀。
3.如權(quán)利要求1所述的縫紉機(jī)，其特征在于，所述樹脂是熱可塑性的聚酰胺或聚酰胺亞胺。
4.如權(quán)利要求1所述的縫紉機(jī)，其特征在于，所述碳毫微管的混合量在1重量％以上。
5.如權(quán)利要求1所述的縫紉機(jī)，其特征在于，在所述樹脂中混合有直徑1μm以上的碳纖維。
6.如權(quán)利要求1所述的縫紉機(jī)，其特征在于，在所述樹脂中混合有氟樹脂。
7.如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的縫紉機(jī)，其特征在于，所述第1構(gòu)件和第2構(gòu)件分別是內(nèi)梭和外梭。
8.如權(quán)利要求7所述的縫紉機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)梭的滑動導(dǎo)軌的表面部由混合的碳毫微管的樹脂構(gòu)成。
9.一種縫紉機(jī)的梭子，包括內(nèi)周面具有滑動槽的外梭；以及具有收容于該外梭內(nèi)、與所述滑動槽嵌合并在外周面上進(jìn)行相對滑動的滑動導(dǎo)軌的內(nèi)梭，其特征在于，所述滑動槽的表面部和所述滑動導(dǎo)軌表面部中的至少一方由混合有碳毫微管的樹脂構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求9所述的縫紉機(jī)的梭子，其特征在于，所述碳毫微管的直徑為100毫微米(nm)以下、長度為1微米(μm)以上的圓筒形狀。
11.如權(quán)利要求9所述的縫紉機(jī)的梭子，其特征在于，所述樹脂是熱可塑性的聚酰胺或聚酰胺亞胺。
12.如權(quán)利要求9所述的縫紉機(jī)的梭子，其特征在于，所述碳毫微管的混合量在1重量％以上。
13.如權(quán)利要求9所述的縫紉機(jī)的梭子，其特征在于，在所述樹脂中混合有直徑1μm以上的碳纖維。
14.如權(quán)利要求9所述的縫紉機(jī)的梭子，其特征在于，在所述樹脂中混合有氟樹脂。
全文摘要
本發(fā)明的縫紉機(jī)的梭子具有外梭和收容于該外梭內(nèi)的內(nèi)梭，將形成于外梭的內(nèi)周面上的滑動槽與凸出于內(nèi)梭外周面的滑動導(dǎo)軌嵌合，隨著外梭的回轉(zhuǎn)進(jìn)行相對滑動。在與內(nèi)梭滑動部分相當(dāng)?shù)幕瑒訉?dǎo)軌的表面部設(shè)置有樹脂薄膜。該樹脂薄膜以熱可塑性聚酰胺作為主體、其中至少混合碳毫微管1重量％以上、20重量％以下。碳毫微管是直徑100nm以下、長度1μm以上的圓筒形狀。又，根據(jù)需要也可再含有直徑1μm以上的碳纖維、或添加氟樹脂。
文檔編號D05B57/14GK1493728SQ0312548
公開日2004年5月5日 申請日期2003年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月26日
發(fā)明者青木彥治, 北村哲彌, 彌 申請人:兄弟工業(yè)株式會社