JP2003247691A - 機械部品の油溝形成方法及びその構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微小な深さの油溝を機械部品の摺動部の表面
に容易に形成可能な技術を提供すること。 【解決手段】 マスキング工程において、摺動部２０の
表面に油溝形成用のマスキング部材２２を略密着状に取
付け、被膜形成工程において、摺動部２０の表面のうち
のマスキング部材２２でマスキングされていない表面部
分にＤＬＣ被膜２３を形成し、油溝形成工程において、
摺動部２０の表面からマスキング部材２２をその表面の
ＤＬＣ被膜２３と共に除去してマスキング部材２２に対
応する油溝２１を形成することにより、摺動部２０の表
面に微小な深さの油溝２１を機械加工に依らずに容易に
形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、機械部品の油溝
構造に関し、特に、機械部品の摺動部の表面の一部をマ
スキングした後、マスキングしていない部分に耐磨耗性
被膜を形成することにより、機械加工に依らずに微小な
深さの油溝を形成する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】 ミシン等の種々の装置には複数の機械
部品が摺動自在に組み付けられていることが多く、これ
らの機械部品においては、その摺動部の焼き付きを防止
したり磨耗を軽減したりするために、摺動部に潤滑剤を
供給したり、摺動部の表面に耐磨耗性の被膜を形成した
りするのが一般的である。

【０００３】前記の耐磨耗性被膜としては、例えば、Ｄ
ＬＣ被膜や、ＴｉＮ被膜などの摩擦係数が低く且つ高硬
度の被膜が採用されている。この耐磨耗性被膜は、スパ
ッタリングやイオンプレーティング等の物理蒸着法や、
プラズマＣＶＤ等の化学蒸着法により摺動部の表面に形
成される。しかしながら、摺動部の表面に前記のような
耐磨耗性被膜を形成するだけでは、焼き付きや磨耗を十
分に防止できないことも少なくない。そのような場合に
は、摺動部に種々の形状の油溝を設け、この油溝にグリ
ース等の潤滑剤を充填しておくことで、摺動部の潤滑性
能を高めている。

【０００４】前述のように、摺動部の表面に、油溝と耐
磨耗性被膜を共に形成する場合には、図１４に示すよう
に、予め、機械加工により、摺動部１００の表面に油溝
１０３に対応する溝部分１０１を形成しておき、この状
態で、摺動部１００の全面に耐磨耗性被膜１０２をほぼ
均等な膜厚で形成する。このとき、溝部分１０１にも耐
磨耗性被膜が形成され、油溝１０３が形成される。ここ
で、潤滑剤は、摺動部１００の潤滑性能をさらに高める
ために充填されるものであるから、充填量は少量で十分
である。従って、油溝１０３は微小な深さ（例えば、１
０μｍ以下）のものでよい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】 前記のように、必要
とされる油溝は数μｍ程度の微小な深さのものであり、
さらに、このような油溝が複数本必要であったり、複雑
形状を有する油溝が必要な場合もある。これらの油溝に
対応する溝部分を機械加工により予め摺動部の表面に形
成するには、高精度の工作機械が必要になり、機械部品
の製作コスト的に不利である。本発明の目的は、微小な
深さの油溝を機械部品の摺動部の表面に容易に形成可能
な技術を提供すること、機械部品の製作コストを低減す
ること、等である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】 請求項１の機械部品の
油溝形成方法は、機械部品の摺動部の表面に油溝を形成
する油溝形成方法であって、前記機械部品の摺動部の表
面に油溝形成用のマスキング部材を略密着状に取付ける
マスキング工程と、前記機械部品の摺動部の表面のうち
のマスキング部材でマスキングされていない表面部分に
耐磨耗性被膜を形成する被膜形成工程と、前記機械部品
の摺動部の表面からマスキング部材をその表面の被膜と
共に除去してマスキング部材に対応する油溝を形成する
油溝形成工程とを備えたことを特徴とするものである。

【０００７】マスキング工程においては、機械部品の摺
動部の表面にマスキング部材を略密着状に取付けるが、
このマスキング部材としては、形成される溝部の形状に
対応して、環状、螺旋状、メッシュ状等、種々の形状の
ものを使用できる。次に、被膜形成工程において、摺動
部の表面に微小な膜厚（例えば、１０μｍ以下）の高硬
度の耐磨耗性被膜を形成する。ここで、摺動部の表面の
うち、マスキング部材によりマスキングされた表面部分
には耐磨耗性被膜は形成されない。

【０００８】次に、油溝形成工程においては、摺動部の
表面からマスキング部材をその表面の被膜と共に除去す
る。摺動部の表面のうち、マスキング部材によりマスキ
ングされていた表面部分には耐磨耗性被膜が形成されて
いないため、この表面部分と、表面部分の周囲の耐磨耗
性被膜により油溝が形成される。この油溝の深さは耐磨
耗性被膜の膜厚に等しいため、微小な深さを有する油溝
が形成されることになる。

【０００９】請求項２の機械部品の油溝形成方法は、請
求項１の発明において、前記被膜形成工程において、物
理蒸着法又は化学蒸着法により耐磨耗性被膜を形成する
ことを特徴とするものである。つまり、ＤＬＣ被膜やＴ
ｉＮ被膜、ＣｒＮ被膜等の耐磨耗性被膜を、スパッタリ
ングやイオンプレーティング等の物理蒸着法、プラズマ
ＣＶＤ等の化学蒸着法の何れの方法でも形成することが
できる。

【００１０】請求項３の機械部品の油溝形成方法は、請
求項１又は２の発明において、前記耐磨耗性被膜は、Ｄ
ＬＣ被膜であることを特徴とするものである。従って、
摩擦係数が低く且つ高硬度のＤＬＣ被膜で耐磨耗性被膜
を形成することにより、摺動部の耐磨耗性を格段に高め
ることができる。

【００１１】請求項４の機械部品の油溝構造は、機械部
品の摺動部の表面に形成される油溝構造であって、機械
部品の摺動部の表面のうちの所定パターンの油溝に対応
する部分以外の部分に耐磨耗性被膜を形成することによ
り、前記耐磨耗性被膜と摺動部の表面の前記所定パター
ンの油溝に対応する部分とでもって油溝を形成したこと
を特徴とするものである。

【００１２】摺動部の表面において、所定パターンの油
溝に対応する部分には耐磨耗性被膜は形成されておら
ず、それ以外の部分には耐磨耗性被膜が形成されてい
る。従って、摺動部の表面の前記の耐磨耗性被膜が形成
されなかった部分と、その周囲の耐磨耗性被膜とにより
所定パターンの油溝が形成される。この油溝の深さは、
耐磨耗性被膜の膜厚に等しいため、油溝は微小な深さの
ものになる。

【００１３】請求項５の機械部品の油溝構造は、請求項
４の発明において、前記耐磨耗性被膜は、物理蒸着法又
は化学蒸着法により形成されることを特徴とするもので
ある。つまり、ＤＬＣ被膜やＴｉＮ被膜、ＣｒＮ被膜等
の耐磨耗性被膜を、スパッタリングやイオンプレーティ
ング等の物理蒸着法、プラズマＣＶＤ等の化学蒸着法の
何れの方法でも形成することができる。

【００１４】請求項６の機械部品の油溝構造は、請求項
４又は５の発明において、前記耐磨耗性被膜は、ＤＬＣ
被膜であることを特徴とするものである。従って、摩擦
係数が低く且つ高硬度のＤＬＣ被膜で耐磨耗性被膜を形
成することにより、摺動部の耐磨耗性を高めることがで
きる。

【００１５】

【発明の実施の形態】 本発明の実施の形態について説
明する。本実施形態は、２本針ミシンの針棒に本発明を
適用した一例である。まず、２本針ミシンについて簡単
に説明する。図１に示すように、２本針ミシンＭは、左
右方向に長いベッド部１と、このベッド部１の右部から
上方へ延びる脚柱部２と、脚注部２からベッド部１と対
向するように左方へ延びるアーム部３とを備えている。

【００１６】アーム部２の内部には、左右方向向きの主
軸５が配設され、この主軸５の下側に左右方向向きの針
棒揺動軸６が配設されている。主軸５の右端部分はアー
ム部２から外部へ突出し、その突出部分にプーリ７が固
着されている。このプーリ７とミシンモータで駆動され
るプーリとがベルトとで連結され、主軸５はプーリとベ
ルトを介してミシンモータにより回転駆動される。

【００１７】アーム部２の左端部分は頭部４に形成さ
れ、この頭部４の内部に、図１、図２に示すように、ク
ランク８、クランクレバー９、針棒抱き１０、針棒１
１、針棒支持部材１２、天秤１６を有する天秤機構１５
が設けられている。軸状の針棒１１の下端部分は頭部４
から下方へ突出し、その下端部に２本針１３が装着され
ている。主軸５の左端部にはクランク８が固着され、ク
ランク８にはクランクレバー９の上端部が回動自在に連
結され、クランクレバー９の下端部が針棒抱き１０に回
動自在に連結されている。

【００１８】針棒１１の長さ方向途中部が針棒抱き１０
に内嵌固定され、針棒１１は針棒抱き１０の上下両側に
おいて針棒支持部材１２に上下摺動自在に支持されてい
る。つまり、主軸５が回転駆動されると、クランク８と
クランクレバー９を介して針棒抱き１０と針棒１１が上
下に往復駆動される。さらに、針棒１１は、針棒揺動軸
６が回転駆動されることにより、針棒支持部材１２と共
に前後水平方向に揺動駆動される。尚、天秤１６は、針
棒１１の上下動に同期して所定のタイミングで上下に揺
動駆動されて上糸を引き締めるためのものである。

【００１９】次に、針棒支持部材１２に対して上下摺動
する針棒１１の摺動部２０の表面に、潤滑剤充填用の螺
旋状の油溝２１を形成する油溝形成方法と、その油溝構
造について、図４〜図８を参照して説明する。図３に示
すように、マスキング工程、被膜形成工程、油溝形成工
程の３つの工程により、摺動部２０の表面に螺旋状の油
溝２１（図７参照）が形成される。以下、これら３つの
工程について順に説明する。図４に示すように、マスキ
ング工程においては、摺動部２０の表面に螺旋状（所定
パターン）の油溝２１を形成する為の螺旋状の線材から
なるマスキング部材２２が略密着状に取付けられる。

【００２０】図５に示すように、被膜形成工程において
は、摺動部２０の表面のうちのマスキング部材２２でマ
スキングされていない表面部分に、耐磨耗性被膜として
のＤＬＣ被膜２３が物理蒸着法により形成される。物理
蒸着法としては、ターゲットにグラファイトを用い、高
周波によって発生したプラズマをターゲットに印加して
行うスパッタリングや、アーク放電等により蒸気化され
た炭素原子をイオン化して負の電位の被膜対象物に加速
させて堆積させるイオンプレーティング等の汎用的な方
法を使用できる。

【００２１】ＤＬＣ被膜２３は３〜６μｍ程度の微小な
膜厚で摺動部２０及びマスキング部材２２の表面に形成
される。ＤＬＣ被膜２３の硬度は水素含有量等により調
節することができ、ＨＶで数百からダイヤモンドのＨＶ
に近い8000程度の高硬度被膜にすることができる。ま
た、ＤＬＣ被膜２３の摩擦係数は約0.1 以下である。従
って、ＤＬＣ被膜２３は耐磨耗性と摺動性に非常に優れ
た被膜である。

【００２２】図６、図７に示すように、油溝形成工程に
おいては、摺動部２０の表面からマスキング部材２２が
その表面のＤＬＣ被膜２３と共に除去されて、摺動部２
０の表面にマスキング部材２２に対応する油溝２１が形
成される。即ち、図８に示すように、摺動部２０の表面
において、マスキング部材２２によりマスキングされて
いた螺旋状の部分にはＤＬＣ被膜２３が形成されないた
め、このＤＬＣ被膜２３の形成されていない螺旋状の部
分とその周囲のＤＬＣ被膜２３により油溝２１が形成さ
れる。ここで、ＤＬＣ被膜２３の膜厚は前述のように非
常に微小な厚さであるため、油溝２１は微小な深さに形
成されることになる。

【００２３】以上説明した油溝形成方法及び油溝構造に
よれば次のような効果が得られる。 １）マスキング工程において、摺動部２０の表面に種々
の形状を有するマスキング部材２２を取付けた後、被膜
形成工程において、摺動部２０の表面のうちマスキング
された部分以外の部分にＤＬＣ被膜２３を形成してか
ら、油溝形成工程でマスキング部材２２を除去してマス
キング部材２２に対応する油溝２１を形成するので、Ｄ
ＬＣ被膜２３の膜厚に等しい微小な深さの油溝２１を機
械加工に依らずに容易に形成することができる。また、
螺旋状の線材をマスキング部材２２として用いること
で、比較的複雑な螺旋状の油溝２１も容易に形成でき
る。従って、針棒１１の製作コスト的に有利になる。

【００２４】２）耐磨耗性被膜として、摩擦係数が低く
且つ高硬度のＤＬＣ被膜２３を摺動部２０に形成するの
で、耐磨耗性を格段に高めることができる。 ３）ＤＬＣ被膜２３は、スパッタリングやイオンプレー
ティング等の物理蒸着法により形成されるので、汎用的
な方法でＤＬＣ被膜２３を形成することができる。

【００２５】尚、耐磨耗性被膜として、ＴｉＮ被膜やＣ
ｒＮ被膜を摺動部２０に形成してもよい。さらに、耐磨
耗性被膜を、炭化水素等の反応ガスにプラズマを印加し
てイオン化し、負の電位の被膜対象物に加速させて堆積
させるプラズマＣＶＤ等の化学蒸着法によって形成する
こともできる。ただし、化学蒸着法では、反応ガス雰囲
気中で被膜が形成されるため、反応ガスが摺動部の表面
とマスキング部材の間に侵入して被膜が形成され、油溝
が所定の形状に形成されない虞がある。従って、例え
ば、図９に示すように、断面矩形状のマスキング部材２
２Ａにより油溝２１Ａに対応する摺動部２０Ａの表面部
分をマスキングし、、マスキング部材２２Ａと摺動部２
０Ａの表面との密着性を高めた状態でＤＬＣ被膜２３Ａ
を形成して、油溝２１Ａが確実に形成されるように構成
するのが望ましい。

【００２６】次に、本発明の別実施形態について説明す
る。 １〕別実施形態１・・・図１０参照 図１０に示すように、複数の環状のマスキング部材で摺
動部２０Ｂの表面をマスキングすることにより、摺動部
２０Ｂの表面に複数の環状の油溝２１Ｂを形成すること
ができる。 ２〕別実施形態２・・・図１１参照 図１１に示すように、複数の軸状のマスキング部材で摺
動部２０Ｃの表面を周方向に略等間隔にマスキングする
ことにより、軸方向に延びる複数の油溝２１Ｃを摺動部
２０Ｃの表面において、周方向に略等間隔に形成するこ
とができる。

【００２７】３〕別実施形態３・・・図１２参照 図１２に示すように、メッシュ状のマスキング部材で摺
動部２０Ｄの表面をマスキングすることにより、摺動部
２０Ｄの表面にメッシュ状の油溝２１Ｄを形成すること
ができる。 ４〕別実施形態４・・・図１３参照 図１３に示すように、メッシュ状のマスキング部材で平
板状の機械部品１１Ｅの上面の摺動部２０Ｅをマスキン
グすることにより、摺動部２０Ｅの表面にメッシュ状の
油溝２１Ｅを形成することができる。

【００２８】５〕油溝を形成する機械部品として、摺動
部を有するものであれば、種々の部品に本発明を適用で
きるため、機械加工を施して油溝を形成するのが困難な
複雑形状を有する機械部品に対しても、摺動部の表面に
容易に油溝を形成することができる。さらに、複雑な形
状を有するマスキング部材により摺動部をマスキングす
ることで、複雑な所定パターンを有する油溝も容易に形
成することができる。

【００２９】

【発明の効果】 請求項１の発明によれば、マスキング
工程において摺動部の表面に種々の形状を有するマスキ
ング部材を取付けた後、被膜形成工程において摺動部の
表面のうちマスキングされた部分以外の部分に耐磨耗性
被膜を形成してから、油溝形成工程でマスキング部材を
除去してマスキング部材に対応する油溝を形成するの
で、耐磨耗性被膜の膜厚に等しい微小な深さの油溝を機
械加工に依らずに容易に形成することができる。また、
複雑な形状を有する機械部品の摺動部にも容易に油溝を
形成することができるし、複雑な形状のマスキング部材
を用いることによりそのマスキング部材に対応した複雑
な形状の油溝も容易に形成できる。従って、機械部品の
製作コスト的にも有利である。

【００３０】請求項２の発明によれば、被膜形成工程に
おいて、物理蒸着法又は化学蒸着法により耐磨耗性被膜
を形成するので、ＤＬＣ被膜やＴｉＮ被膜、ＣｒＮ被膜
等の耐磨耗性被膜を、汎用的な方法である、スパッタリ
ングやイオンプレーティング等の物理蒸着法、プラズマ
ＣＶＤ等の化学蒸着法の何れの方法でも形成することが
できる。その他、請求項１と同様の効果が得られる。請
求項３の発明によれば、耐磨耗性被膜はＤＬＣ被膜であ
るので、摩擦係数が低く且つ高硬度のＤＬＣ被膜で耐磨
耗性被膜を形成することにより、摺動部の耐磨耗性を高
めることができる。その他、請求項１又は２と同様の効
果が得られる。

【００３１】請求項４の発明によれば、摺動部の表面に
おいて、所定パターンの油溝に対応する部分には耐磨耗
性被膜は形成されておらず、それ以外の部分には物理蒸
着法や化学蒸着法により耐磨耗性被膜が形成されてい
る。ここで、摺動部の表面の前記の耐磨耗性被膜が形成
されなかった部分と、その周囲の耐磨耗性被膜とにより
所定パターンの油溝が形成される。この油溝の厚さは耐
磨耗性被膜の膜厚に等しいため、摺動部の表面に微小な
深さの油溝を形成することができる。

【００３２】請求項５の発明によれば、耐磨耗性被膜
は、物理蒸着法又は化学蒸着法により形成されるので、
ＤＬＣ被膜やＴｉＮ被膜、ＣｒＮ被膜等の耐磨耗性被膜
を、汎用的な方法である、スパッタリングやイオンプレ
ーティング等の物理蒸着法、プラズマＣＶＤ等の化学蒸
着法の何れの方法でも形成することができる。その他、
請求項４と同様の効果が得られる。請求項６の発明によ
れば、耐磨耗性被膜はＤＬＣ被膜であるので、摩擦係数
が低く且つ高硬度のＤＬＣ被膜で耐磨耗性被膜を形成す
ることにより、摺動部の耐磨耗性を高めることができ
る。その他、請求項４又は５と同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る２本針ミシンの機枠内
部の斜視図である。

【図２】針棒を含む２本針ミシンの要部の斜視図であ
る。

【図３】油溝の形成に関する工程図である。

【図４】マスキング工程における摺動部の断面図であ
る。

【図５】被膜形成工程における摺動部の断面図である。

【図６】油溝形成工程における摺動部の断面図である。

【図７】油溝形成工程における摺動部の斜視図である。

【図８】油溝の断面図である。

【図９】変更形態の図８相当図である。

【図１０】別実施形態１の摺動部の斜視図である。

【図１１】別実施形態２の摺動部の斜視図である。

【図１２】別実施形態３の摺動部の斜視図である。

【図１３】別実施形態４の摺動部の斜視図である。

【図１４】従来の油溝の断面図である。

【符号の説明】

１１ 針棒 １１Ｅ 機械部品 ２０，２０Ａ〜２０Ｅ 摺動部 ２１，２１Ａ〜２１Ｅ 油溝 ２２，２２Ａ マスキング部材 ２３，２３Ａ ＤＬＣ被膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀 亮彦 名古屋市瑞穂区苗代町15番１号 ブラザー 工業株式会社内 (72)発明者 青木 彦治 名古屋市瑞穂区苗代町15番１号 ブラザー 工業株式会社内 (72)発明者 宇野 仁 名古屋市瑞穂区苗代町15番１号 ブラザー 工業株式会社内 (72)発明者 北村 哲弥 名古屋市瑞穂区苗代町15番１号 ブラザー 工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3B150 AA11 CE23 CE26 CE27 DB02 GB01 GB08 HA15

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機械部品の摺動部の表面に油溝を形成す
   る油溝形成方法であって、 前記機械部品の摺動部の表面に油溝形成用のマスキング
   部材を略密着状に取付けるマスキング工程と、 前記機械部品の摺動部の表面のうちのマスキング部材で
   マスキングされていない表面部分に耐磨耗性被膜を形成
   する被膜形成工程と、 前記機械部品の摺動部の表面からマスキング部材をその
   表面の被膜と共に除去してマスキング部材に対応する油
   溝を形成する油溝形成工程と、 を備えたことを特徴とする機械部品の油溝形成方法。
2. 【請求項２】 前記被膜形成工程において、物理蒸着法
   又は化学蒸着法により耐磨耗性被膜を形成することを特
   徴とする請求項１に記載の機械部品の油溝形成方法。
3. 【請求項３】 前記耐磨耗性被膜は、ＤＬＣ被膜である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の機械部品の油
   溝形成方法。
4. 【請求項４】 機械部品の摺動部の表面に形成される油
   溝構造であって、 機械部品の摺動部の表面のうちの所定パターンの油溝に
   対応する部分以外の部分に耐磨耗性被膜を形成すること
   により、前記耐磨耗性被膜と摺動部の表面の前記所定パ
   ターンの油溝に対応する部分とでもって油溝を形成した
   ことを特徴とする機械部品の油溝構造。
5. 【請求項５】 前記耐磨耗性被膜は、物理蒸着法又は化
   学蒸着法により形成されることを特徴とする請求項４に
   記載の機械部品の油溝構造。
6. 【請求項６】 前記耐磨耗性被膜は、ＤＬＣ被膜である
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の機械部品の油
   溝構造。