JP2018531119A - 縫製システム - Google Patents

Abstract

空間に多次元的に存在する縫い目を縫製する縫製システム（１）は、縫製ヘッドを有する。それは、針棒（１１）が針棒の長手方向軸（１３）に沿って上下に駆動されるように取り付けられた針棒上部（１２）を有する。少なくとも１本の縫針（９、１０）が、針棒（１１）に縫い目形成工具として保持される。針棒上部（１２）は、針棒の長手方向軸（１３）周りを駆動方式で、旋回可能に取り付けられている。少なくとも１つのグリッパが、縫製ヘッドのグリッパ下部（１７）上の縫針（９、１０）と同期して駆動される縫い形成工具として取り付けられる。縫製ヘッド下部（１８）に、グリッパ下部（１７）は、針棒上部（１２）に同期して、針棒の長手方向軸（１３）の周りに駆動方式で、旋回可能に取り付けられている。モータ部品（１９、６９）が、針棒（１１）の上下運動を駆動するため、針棒上部（１２）を旋回するため、針棒（１１）に同期してグリッパを駆動するため、及びグリッパ下部（１７）を旋回するため、針棒上部（１２）の外側かつグリッパ下部（１７）の外側に配置されている。トポグラフィック的に不均一な縫製部品も望ましい縫製の成果となる縫製システム。

Description

本発明は、空間に多次元的に存在する縫い目を縫製する縫製システムに関する。

この種の縫製システムは、本出願人の縫製システムＲＳ５７０の明らかな事前の使用によって知られている。

本発明の目的は、最初に述べたタイプの縫製システムを改良することであり、トポグラフィ的（topographically）に不均一な縫製部品もまた、この目的のために複雑で特別な構造を必要とすることなく、縫製可能である。

この目的は、請求項１に記載の特徴を有する縫製システムによって本発明により達成される。

複数のモータ部品を回転させる複数の部品の外側、したがって縫製ヘッドの針棒上部とグリッパ下部の外側に移動することで、回転させる複数の部品を非常にコンパクトに設計できる。この場合、縫製ヘッドは、自由にアクセス可能な縫い目形成領域を有するように設計でき、針棒上部及びグリッパ下部のそれぞれの、旋回可能な又は回転可能な設計のために、縫製システムの邪魔になる他の構成要素は、縫い目領域から任意に旋回させることができる。トポグラフィ的に要求の厳しい縫製作業もまた解決される。縫製システムは、縫製ヘッドを有するミシンとは別に、ミシンを空間内で多次元に配置するためのロボットを有することもできる。複数のモータは、縫製ヘッド内の針棒上部及びグリッパ下部の旋回において共同して旋回されない。タイミングベルト駆動を使用して、縫製ヘッドの針棒上部及び／又はグリッパ下部を旋回させることができる。縫製ヘッドの針棒上部とグリッパ下部を旋回する旋回駆動は、縫い目形成工具を駆動する縫製駆動とは独立して設計可能である。ミシンは二本針ミシンとすることができる。そのミシンは、チェーンステッチミシンであってもよく、特にダブルチェーンステッチミシンであってもよい。縫製システムのミシンは、ポストベッドミシンとすることができる。生成される縫い目は、空間的に非平面であるように多次元的に存在できる。針棒の上下運動を駆動する駆動構成要素、特に針棒の上下運動を駆動するモータ部品は、針棒上部と共同して回転しない構成要素として具体化することができる。

請求項２に記載の針棒上部及びグリッパ下部の回転可能性は、縫製システムの特に柔軟な使用を可能にする。原理的には、針棒上部及びグリッパ下部は、縫製ヘッド内で自由に回転可能に取り付けでき、したがって縫製ヘッド内で３６０°以上回転可能である。

請求項３乃至５のいずれか一項に記載の環状部材を有するさねはぎ継ぎ部は、旋回可能又は回転可能な構成要素のそれぞれ、すなわち、針棒上部とグリッパ下部に共同して旋回されないモータ部品の動作上信頼できる結合を可能にする。

請求項６に記載の少なくとも１つのタペットは、それぞれの駆動運動の信頼できる生成を可能にする。

一方では押え足の往復運動の駆動が、他方では針棒の搬送運動の駆動が、特にそれぞれのタペットを介して同一の駆動シャフトから派生させることができる。

請求項７に記載の摺動シャフトは、グリッパ運動を確実に駆動できる。摺動シャフトの摺動軸は、グリッパ下部の旋回軸と一致できる。

請求項８に記載のグリッパ駆動部は、少なくとも１つのグリッパが、特に割り当てられた針の針搬送動作に従うことを保証する。請求項７に記載の摺動シャフトを用いて、運動成分の１つがその都度生成される場合、その２つの運動成分に沿ってグリッパを駆動するために２つの摺動シャフトを用いることができる。２つの摺動シャフトの一方は中空シャフトとして、他の１つはその中を移動するとして具体化できる。

グリッパに関して、請求項９に記載の環状部材を有するさねはぎ継ぎ部の利点、及び請求項１０に記載のタペット変換は、針棒駆動の文脈において既に上記説明したものに対応する。

本発明の例示的な実施形態が、図面を用いてより詳細に以下に説明される。

図１は、空間に多次元的に存在する縫い目を縫製する縫製システムにおけるミシンの側面図であり、この側面図は内部詳細を示している。 図２は、縫製ヘッドにおけるミシンの機能群、具体的には、縫製ヘッド上部（その内部に回転可能に取り付けられた針棒上部を有する）を拡大して示している。 図３は、図１の視線方向ＩＩＩから見たミシンの縫製ヘッドの断片図を示し、この図は内部詳細を再度示している。 図４は、ミシンの縫い目形成要素を遠近法で拡大して示し、特に、裁縫ヘッド下部の構成要素（そこへ、グリッパを有するグリッパ下部が旋回可能に、かつ、針棒上部と同期して駆動されるように取り付けられている）を示している。 図５は、図１の視線方向Ｖから見た縫製ヘッド下部の図を示し、この図は内部詳細を再度示している。 図６は、図４と同様の図において、図４の視線方向とほぼ逆の方向から見た、グリッパ下部の関節接続部の構成要素を示し、それを経由して２次元のグリッパ運動が駆動される。 図７は、図４及び図６と同様の図において、図４及び図６の視線方向に関して約９０°回転された視線方向から見た、グリッパ下部の関節接続部を示す。

縫製システム１は、空間に多次元的に存在し、特に非平面的に３次元的に存在する縫い目を縫製するのに役立つ。縫製システム１の例示的な用途は、装飾シームを車両内部（例えば、ダッシュボード、ドア側クラッド又はアームレスト）に取り付けることである。図１に詳細に示すように、縫製システム１は、ロボット４のアーム３（概略的にのみ図示される）に支持されるミシン２を含む。ミシン２は、ロボット４のアーム３を経由して任意に制御され、空間上に５又は６の自由度で方向づけられる。

位置相関を容易にするために、デカルトｘｙｚ座標系がいずれの場合にも図に示されている。ｘ軸（それに沿ってシームが生成される）は、以下でさらに詳細に説明される縫い目形成工具の初期位置において、図１の図面平面に対して垂直であり、そこから突き出ている。図１のｙ方向は右に延び、図１のｚ方向は上方に延びる。

ミシン２は、Ｃ字状の基本構成（筐体上部６と、筐体下部７と、これら２部分を連結してＣ字状に形成する支柱８とを具備する）を有する筐体５を備える。筐体上部６及び筐体下部７は、ｙ方向に沿って延びている。支柱８は、ｚ方向に沿って延びている。

ミシン２は、共通の針棒１１（図３参照）によって支持される、縫い目形成要素としての２つの縫い針９、１０（図２参照）を有する。針棒１１は針棒上部１２に取り付けられ、その長手方向軸１３に沿って上下に駆動される。

次に針棒上部１２は、旋回可能であるように、具体的には、針棒の長手方向軸１３の周りを駆動方式で３６０°回転可能であるように、縫製ヘッド上部１４に取り付けられている。針棒の長手方向軸１３はｚ軸と平行に延びている。

縫製ヘッド上部１４は、筐体上部６の端部側部分を形成している。

２つのグリッパ１５、１６は、さらなる縫い目形成要素として機能し、それらグリッパ１５、１６は、ステッチを形成するために縫い針９、１０と同期して駆動されるように、グリッパ下部１７に取り付けられている。グリッパ下部１７は、ミシン２のカラム（円柱形状）を形成している。そしてグリッパ下部１７は、縫製ヘッド下部１８に取り付けられ、駆動されて針棒の長手方向軸１３の周りを針棒上部１２に同期して旋回可能である。縫製ヘッド下部１８は、筐体下部７の端部側部分を示している。

グリッパ下部１７と縫製ヘッド下部１８のカラム設計により、ミシン２によってシームが生成される縫い目形成領域は、あらゆる面から非常に自由にアクセス可能である。

縫い目の形成において、２つの縫い針９、１０は、針棒の長手方向軸１３に沿って上下に駆動され、さらに、針を搬送するため、＋／−ｘ方向に往復するように駆動される。これに同期して、グリッパ１５、１６の旋回運動は、ｘ−ｙ平面にほぼ平行な楕円形の移動経路を有するように駆動される。グリッパ１５、１６のこの移動楕円のｘ成分は、ｙ成分よりも大きい。

縫い針９、１０及びグリッパ１５、１６のこれら縫い目形成移動の駆動は、筐体５の支柱８に収容された縫製駆動モータ１９によって駆動されるように行われる。縫製駆動モータ１９は、その下に取り付けられたマイターギア２０及びタイミングベルト２１を介して、筐体下部７内にｙ軸と平行に縫製ヘッド下部１８まで延びている縫製駆動下部シャフト２２を駆動する。縫製ヘッド下部１８に収容され、同期駆動のために駆動技術での観点からタイミングベルト接続を介して相互接続されている２つのタペット２３、２４は、下部シャフト２２を介して駆動される。

テークオフ側では、タペット２３は、縫製ヘッド下部１８を通って関節接続部２６（図４〜図７参照）までｚ軸と平行に延びる摺動内部シャフト２５に接続され、関節接続部２６を介してグリッパ１５、１６が回転可能なグリッパ下部１７に接続されている。タペット２３と摺動内部シャフト２５との間の作動連結は、環状フォロア２７を介して行われる。摺動シャフトの長手方向軸と一致する針棒の長手方向軸１３の周りで、縫製ヘッド下部１８に関するグリッパ下部１７の回転において、摺動内部シャフト２５がタペット２３の摺動小孔２８内で回転する。

摺動内部シャフト２５には、環状フォロア２７からみて外方を向くグリッパ側端部に、送り制御レバー２９が固定されている。旋回レバー機能群３０は、送り制御レバー２９のｚ方向揺動運動（図７の二重矢印３１参照）を、ｙ軸に平行なグリッパ主旋回軸３３の周りの回転揺動運動（図７の二重矢印３２参照）に変換する。旋回レバー機能群３０は、送り制御レバー２９に組み付けられている。

旋回レバー機能群３０には、２つのグリッパ１５、１６が組み付けられたグリッパキャリア３４が接続され、回転可能に固定されている。

縫製ヘッド下部１８内の第２タペット２４は、それぞれの環状フォロア２７と摺動小孔２８とを介して摺動外部シャフト３５に接続されている。第２タペット２４は、下部シャフト２２の回転運動を摺動外部シャフト３５のｚ軸揺動運動に変換する。摺動外部シャフト３５は、摺動内部シャフト２５を取り囲み、摺動内部シャフト２５と共に、縫製ヘッド下部１８内に回転可能に取り付けられている。

次に、旋回レバー３７が関節接続される送り制御レバー３６が、環状フォロア２７から見て外方を向くグリッパ側端部において摺動外部シャフト３５に固定される。旋回レバー３７は、関節接続部２６の本体３８に関節接続されており、本体３８はグリッパキャリア３４に固定して接続されている。旋回レバー３７は、送り制御レバー３６のｚ軸揺動運動（図７の二重矢印３９参照）を、グリッパ副旋回軸４１周りに、本体３８の回転／揺動運動（図７の二重矢印４０参照）に変換する。

本体３８を有するグリッパキャリア３４の旋回の組み合わせ（一方でグリッパ主旋回軸３３周り、他方でグリッパ副旋回軸４１周り）は、既に上記した通り、ｘ−ｙ平面内でグリッパ１５、１６の楕円形移動経路を提供する。この移動経路は、針棒１１の移動と同期するように行われ、その針棒１１の駆動は以下に説明される。

更なるタイミングベルト４２を介して、下部シャフト２２の回転運動は、筐体上部６内でｙ方向と平行に延びる上部シャフト４３の回転運動に変換される。上部シャフト４３はクランク４４を駆動し、このクランク４４は環状フォロア４５を介して針棒１１に接続され、ｚ軸に沿った針棒１１の上下運動を駆動する。針棒上部１２が縫製ヘッド上部１４内で回転されると、環状フォロア４５は、針棒１１に回転可能に固定されて接続された環状部材４６と、これと相互作用し、かつクランク４４に固定されて接続された分岐部材とに、さねはぎ継ぎ部（tongue-and-groove connection）を形成する。環状部材４６の環状対称軸は、針棒の長手方向軸１３と一致する。

カップリングを介した上部シャフト４３の回転運動は、針送り／押え足駆動シャフト４７の回転運動に変換される。図１及び図２に示すように、針送り／押え足駆動シャフト４７は、上部シャフト４３の前方に配置され、それを部分的に覆い隠している。

針送り／押え足駆動シャフト４７は、針送りタペット４８及び押え足タペット４９を駆動する。

針送りタペット４８のｚ方向（図２の二重矢印５０参照）に揺動する送り制御レバー５１が、分岐形の関節式レバー５２とさねはぎ継ぎ部５３を介して環状部材５４に接続されている。環状部材５４の環状対称軸は、針棒の長手方向軸１３と一致する。ここでは、関節式レバー５２の分岐部の互いに対向する２つのばねが、環状部材５４の環状溝に係合する。環状部材５４は、針棒上部１２に回転可能に固定されて接続されている。関節式レバー５２を介した駆動に対応して、環状部材５４は、針棒上部１２の本体に対して軸方向に移動可能である（図３の二重矢印５５参照）。さらなる関節接続部５８を介して、針棒上部１２の本体に接続された針送りレバー５７（図３参照）は、関節接続部５６を介して環状部材５４に関節接合されている。針送りレバー５７は、ボルト５９を介して針棒１１のガイド６０に接続され、ガイド６０は同時に押え足６２の押え足棒６１のためのガイドにもなる。

したがって、環状部材５４の往復運動５５は、縫い針９、１０の針送り往復運動（図３の二重矢印６３参照）をもたらし、この運動は、ｘ−ｚ平面内の押え足６２の運動と連動する。

押え足タペット４９は、ｚ方向（図２の二重矢印６５を参照）に駆動されて揺動する別の送り制御レバー６４を介して、別の分岐形状の関節式レバー６６と相互作用する。また関節式レバー６６は、同様にさねはぎ継ぎ部５３を介して、針棒上部１２の環状部材６７と相互作用する。環状部材６７の環状対称軸は、針棒の長手方向軸１３と一致する。そのため、環状部材６７のｚ方向の往復運動が引き起こされる（図３の二重矢印６８参照）。環状部材６７は、推力で押え足棒６１に接続されている。したがって、環状部材６７の往復運動６８は、押え足６２の対応する往復運動に変換される。

縫製駆動モータ１９を介する縫い目形成要素の駆動とは無関係に、一方では針棒上部１２の駆動が、他方ではグリッパ下部１７の駆動が、針棒の長手方向軸１３の周りに旋回又は回転するようにそれぞれ行われる。

この駆動は、タイミングベルト７０を介して、回転駆動シャフト７１を駆動する回転モータ６９によって達成される。その回転駆動シャフト７１は、筐体上部６と筐体下部７との間の支柱８内をｚ軸と平行に延びている。回転駆動シャフト７１には、第１上部歯車７２が筐体上部６と同じ高さになるように、回転可能に固定され接続されており、第２下部歯車７３が筐体下部７と同じ高さになるように、回転可能に固定され接続されている。

上部歯車７２は、筐体上部６内に延びるタイミングベルト７４を介して、針棒上部１２の本体に回転可能に固定され接続された歯車７５を駆動する。それと平行に、下部歯車７３は、筐体下部７内に延びるタイミングベルト７６を介して、グリッパ下部１７の本体に回転可能に固定され接続された歯車７７を駆動する。縫製ヘッド上部１４の針棒上部１２と、縫製ヘッド下部１８のグリッパ下部１７の旋回動作又は回転動作は、それぞれ回転駆動シャフト７１を介して互いに同期している。

空間に多次元的に存在する縫い目を縫製するためのミシン２は、図１に概略的に示されているように、中央制御部７８を用いて位置決めされる。中央制御部７８は、対応する方法でロボット４を作動することで、（図示されない）信号リンクの点で縫製システム１の駆動構成要素に接続されている。縫い目形成工具９、１０、１５、及び１６は、続いて所定の縫い目プロファイルに従う。縫製される部品のトポグラフィに応じて、及び縫い目プロファイルに応じて、針棒上部１２と、それに同期してグリッパ下部１７とが、筐体５に関して針棒の長手方向軸１３の周りに相互に同期して旋回される。このようにして、アクセスが困難な縫製位置にも到達可能である。

１ 縫製システム
２ ミシン
３ アーム
４ ロボット
５ 筐体
６ 筐体上部
７ 筐体下部
８ 支柱
９、１０ 縫い針（縫い目形成工具）
１１ 針棒
１２ 針棒上部
１３ 長手方向軸
１４ 縫製ヘッド上部
１５、１６ グリッパ（縫い目形成工具）
１７ グリッパ下部
１８ 縫製ヘッド下部
１９ 縫製駆動モータ
２０ マイターギア
２１、４２、７０、７４、７６ タイミングベルト
２２ 下部シャフト
２３、２４ タペット
２５ 摺動内部シャフト
２６ 関節接続部
２７ 環状フォロア
２８ 摺動小孔
２９ 送り制御レバー
３０ 旋回レバー機能群
３１、３２、３９、４０、５０、５５、６３、６５、６８ 二重矢印
３３ グリッパ主旋回軸
３４ グリッパキャリア
３５ 摺動外部シャフト
３６ 送り制御レバー
３７ 旋回レバー
３８ 本体
４１ グリッパ副旋回軸
４３ 上部シャフト
４４ クランク
４５ 環状フォロア
４６、５４、６７ 環状部材
４７ 押え足駆動シャフト
４８ 針送りタペット
４９ 押え足タペット
５１ 送り制御レバー
５２ 関節式レバー
５３ さねはぎ継ぎ部
５５、６８ 往復運動
５６ 関節接続部
５７ 針送りレバー
５８ 関節接続部
５９ ボルト
６０ ガイド
６１ 押え足棒
６２ 押え足
６４ 送り制御レバー
６６ 関節式レバー
６９ 回転モータ
７１ 回転駆動シャフト
７２ 上部歯車
７３ 下部歯車
７５、７７ 歯車
７８ 中央制御部

Claims (10)

1. 空間に多次元的に存在する縫い目を縫製する縫製システム（１）であって、
   −針棒（１１）がその長手方向軸（１３）に沿って上下に駆動されるように取り付けられた針棒上部（１２）と、前記針棒（１１）に縫い目形成工具として保持された少なくとも１つの縫い針（９、１０）と、
   −前記針棒上部（１２）が、前記針棒（１１）の前記長手方向軸（１３）の周りを駆動方式で旋回可能に取り付けられた縫製ヘッド上部（１４）と、
   −前記縫い針（９、１０）に同期して駆動される、縫い目形成工具としての少なくとも１つのグリッパ（１５、１６）が取り付けられたグリッパ下部（１７）と、
   −前記グリッパ下部（１７）が、前記針棒上部（１２）に同期して前記針棒（１１）の前記長手方向軸（１３）の周りを駆動方式で旋回可能に取り付けられた縫製ヘッド下部（１８）と
   を具備する縫製ヘッドを有し、
   モータ部品（１９、６９）は、
   −前記針棒（１１）の上下運動を駆動し、
   −前記針棒上部（１２）を旋回し、
   −前記グリッパ（１５、１６）を前記針棒（１１）に同期して駆動し、
   −前記グリッパ下部（１７）を旋回するために、
   前記針棒上部（１２）の外側で、かつ、前記グリッパ下部（１７）の外側に配置されている縫製システム。
2. 前記針棒上部（１２）と前記グリッパ下部（１５）とが、一方は前記縫製ヘッド上部（１４）に取り付けられ、他方は前記縫製ヘッド下部（１８）に取り付けられ、３６０°回転できることを特徴とする請求項１に記載の縫製システム。
3. 前記針棒上部（１２）が、凹溝又は凸条を具備する環状部材（４６）を有する少なくとも１つのさねはぎ継ぎ部（４５）を介して、前記針棒（１１）の上下運動を駆動するために、モータ部品（１９）に動作可能に接続され、
   前記環状部材（４６）の環状対称軸は、前記針棒の長手方向軸（１３）と一致するか、又は前記長手方向軸（１３）と平行であることを特徴とする請求項１又は２に記載の縫製システム。
4. 押え足（６２）であって、前記針棒上部（１２）内で、前記押え足（６２）の長手方向軸に沿って駆動されて往復運動の可能な前記押え足（６２）において、
   前記針棒上部（１２）が、凹溝又は凸条を具備する環状部材（６７）を有する少なくとも１つのさねはぎ継ぎ部（５３）を介して、前記押え足（６２）の往復運動を駆動するためにモータ部品（１９）に動作可能に接続され、
   前記環状部材（６７）の環状対称軸は、前記針棒の長手方向軸（１３）と一致するか、又は前記長手方向軸（１３）と平行である、押え足（６２）を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の縫製システム。
5. 前記針棒上部（１２）が、凹溝又は凸条を具備する環状部材（５４）を有する少なくとも１つのさねはぎ継ぎ部（５３）を介して、前記針棒（１１）の縫製物搬送運動（１６）を駆動するために、モータ部品（１９）に動作可能に接続され、
   前記環状部材（５４）の環状対称軸は、前記針棒（１１）の長手方向軸と一致するか、又は前記長手方向軸と平行であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の縫製システム。
6. 駆動シャフト（４７）の回転を前記針棒（１１）の搬送運動及び／又は前記押え足（６２）の往復運動に変換するための少なくとも１つのタペット（４８、４９）であって、
   前記タペット（４８、４９）は、前記少なくとも１つのさねはぎ継ぎ部（５３）を介して前記環状部材（５４、６７）と相互作用する、タペット（４８、４９）を特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の縫製システム。
7. 前記グリッパ下部（１７）に、前記グリッパ下部（１７）の前記旋回軸（１３）と平行に少なくとも１つの摺動シャフト（２５、３５）が配置され、
   前記摺動シャフト（２５、３５）は、グリッパ運動を駆動するために関節接続部（２６）を介して前記グリッパ（１５、１６）と相互作用することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の縫製システム。
8. グリッパ駆動部（２５、２９、３５、３６）が、２つの相互に垂直な運動成分（３２、４０）に沿って前記グリッパ（１５、１６）を駆動することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の縫製システム。
9. 前記グリッパ下部（１７）が、凹溝又は凸条を具備する環状部材（２８）を有する少なくとも１つのさねはぎ継ぎ部（２７）を介して、前記グリッパ（１５、１６）を駆動するためのモータ部品（１９）に動作可能に接続されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の縫製システム。
10. 前記グリッパ（１５、１６）を駆動するために、駆動シャフト（２２）の回転を前記少なくとも１つの摺動シャフト（２５、３５）の上下運動に変換するための少なくとも１つのタペット（２３、２４）であって、
    前記タペット（２３、２４）は、前記少なくとも１つのさねはぎ継ぎ部（２７）を介して前記環状部材（２８）と相互作用する、タペット（２３、２４）を特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の縫製システム。

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