JP2646041B2 - 三次元対象物に対しシームを作成する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は繊維織成材料、レザー、合成物またはその類
似材料のような材料から成る三次元対象物にシームを作
成するための装置に関する。この種の装置は被服、家具
および自動車座席用の掛け布の生産に、また靴の製造に
使用されている。

通常、三次元対象物、たとえば布製のエンベロープ
は、予め調製された二次元の裁断物を互いの頂部に対し
て平らに置いて縫製機で縫付けるようにして生産され
る。これら２枚の裁断物はその裁断端縁から精確に特定
された距離をもって互いに縫付けられる。裁断物には予
めマーキングが設けられていて、これを縫製の間に整合
させねばならず、そしてそれはまた縫製の間に裁断物を
相互に変位させることを要する。縫製機による裁断物の
連結は非常に時間を要するものであり、またオペレータ
による高度のルーチンを必要とするものであり、そのオ
ペレータは裁断物を案内し、かつ縫製機を操作せねばな
らない。比較的緩慢な手による制御の故で、縫製機の性
能実現性は充分に利用されない。材料の供給は縫製機に
よって針の貫通運動の間に間欠的に行われる。

DE33 38 405 A1から、シームを備えた三次元物品製造
用の装置は知られており、ここにおいて縫製機にはロボ
ットアームの形態のマニピュレータが取付けられてい
る。この縫製機はマニピュレータによって縫製すべき２
枚の裁断物の意図されたシームラインに沿って前記縫製
機が案内されるような方法で移動される。下糸ボビンは
縫製すべき裁断物を下方に把握し、そしてプレッサは上
部の裁断物に向って押圧する。下部裁断物はブラシベッ
ドによって支持され、このブラシベッドを介して下糸ボ
ビンが運動する。

同様な縫製機はEP 0 344 400 A1によって知られてい
る。ここではまた、縫製機はロボットのマニピュレータ
アームに固定されているが、その縫製機の詳細は記載さ
れていない。

三次元システムにおいてマニピュレータにより縫製機
が移動されるものである知られた装置は、きちんとして
いて、かつ歪みのないシームを得ること、そして更に高
作業速度における縫製動作を行うのに困難性を伴ってい
る。

本発明の目的は三次元対象物に対しシームを作成する
ための装置を提供することであり、これは完全かつ歪み
のないシームを生成することを可能にするものである。

この目的は本発明により請求項１に示された特徴によ
って達成される。

本発明による縫製装置において、この装置は縫製ヘッ
ドを含んで構成され、これの運動は材料への針の貫通の
間それが加工材料を支持する保持装置に対して停止状態
であるように制御される。これらの停止動作は異なった
方法により行うことが可能である。一つの可能性は縫製
機の針運動と一致してマニピュレータアームをシームラ
インに沿って前記マニピュレータアームが針の貫通およ
び退去運動の間停止状態であり、そして針が材料から引
抜かれるときにのみ縫製機が運動するように移動させる
ことである。他の可能性は、縫製ヘッドがマニピュレー
タアームの直線方向において、針が材料中にある際の地
点において前記縫製ヘッドがマニピュレータアームに関
連する意図されたシームラインに沿って略同一速度で後
方へ移動し、針が材料から引抜かれるときカラ動きの量
による遅れを再び取戻すように運動可能に案内されるこ
とを意図することである。次いで、このマニピュレータ
は一定速度においてマニピュレータのツール中心点がシ
ームラインに沿って定速で運動するが、縫製機は交互に
ツール中心点およびカラ動きの遅れを再度取戻すのには
不十分である。この目的のために、ガイドがマニピュレ
ータアームに固定されており、このガイドは常に意図さ
れたシームラインに平行に整列されており、そしてこれ
に沿って縫製機全体が直線的に案内される。最後に、縫
製機が静止されている間マニピュレータアームによって
布保持装置を運動させることも可能であり、縫製機全体
またはその縫製ヘッドのパーツをフォロア運動させるた
めに直線的に運動させるものとする。

縫製機をマニピュレータアーム上に固定的に装架し、
そして縫製ヘッドまたはその個々の構成部品を、針のス
テッチ運動の間縫製ヘッドが加工材料に対する停止状態
にあるように変位の直線的な方向に沿って運動させるこ
ともまた本発明の範囲内である。この場合にもまた、マ
ニピュレータアームを定速で運動させ得る一方、後方お
よび前方補正運動が縫製機に関連する縫製ヘッドによっ
てもっぱら行われる。

マニピュレータアームの連続的な運動は、針のステッ
チ運動に依存して間欠的に移動せねばならない質量を比
較的小さくできるという利点およびマニピュレータアー
ムの運動と針のステッチ運動とを相互に調整することを
要しないという利点を有している。

本発明による縫製機において、シームを縫付けるため
のフイードストロークは加工材料それ自体が停止状態に
ある間マニピュレータアームによってもっぱら行われ
る。ここで加工材料を支持する保持装置は必ずしも完全
に固定されねばならない訳ではなく、たとえばそれを転
回可能に固定することも可能である。縫製機それ自体が
フイード装置を全く備えていないこと、および材料が２
個のステッチ間でそれ以上移動しないことが重要であ
る。

２個のステッチ間の加工材料に関し縫製ヘッドの相対
的運動を許容する目的で、針が材料から引抜かれるとき
ニードルプレートおよびプレッサは離れて運動する。こ
の状態において、縫製ヘッド（または縫製機全体）を加
工材料に対して１個のステッチ長さだけ移動させること
が可能である。その後、その材料は次の針のステッチの
ために加工材料の精確な位置および縫製すべき裁断物の
精確な手による相互整列を提供するために再びニードル
プレートおよびプレッサ間にクランプされる。

以下に本発明の実施態様を図面に関連して詳細に説明
する。

図面中、 第１図は保持装置と共に互いに縫製すべき該装置に固
定された裁断物を示しており、 第２図は保持装置とその中に装架されたマニピュレー
タおよび縫製機を示しており、 第３図は第２図のIII−III線に沿う断面図であり、 第４図は縫製機の正面図であり、 第５図は針のステッチ運動に対する縫製ヘッドの運動に
ついての時間調整を示す図であり、 第６図は他の実施態様であって、縫製ヘッドが縫製機に
関して直線的に運動可能であるものを示す側面図であ
る。

第１図は保持装置10を示しており、二次元材料から三
次元の中空対象物を生成するために該装置は互いに対面
している個々の裁断物を支持している。製造すべき加工
材料の裁断物は保持装置10上に固定されていて、自動車
のアームレス用の袖を構成している。

保持装置10は基体（basic body）11を含んで成り、そ
れの周囲に裁断物12は帯状ストリップの形状で配置され
ている。この裁断物12は保持プレート13によって基体11
上に固定され、それらの保持プレートは外部から裁断物
に対して押圧されている。裁断物12は基体11を取囲んで
いる。裁断物12によって形成されたリングの側面はそれ
の上に縫製すべき側面部の形状における裁断物14によっ
て閉塞されるべきものである。裁断物14は基体11の側面
に対して配置され、そして保持プレート15によりそこに
保持されるが、このプレートは基体に対して押圧され
る。基体11上の保持プレート13および15の保持は、たと
えば磁石または吸引によって行うことが可能である。

裁断物12および14はそれらが端縁ストリップ16（第３
図をも参照）を形成する周辺端縁において、それらがオ
ーバーラップするような寸法を有している。これら端縁
ストリップ16の根本においてシーム17が生成される。

第２図は静止状態におけるホルダー（図示せず）上に
取付けられている保持装置10およびマニピュレータアー
ム19上に装架された縫製機18を示している。マニピュレ
ータアーム19はマニピュレータ20の一部であり、この例
においてマニピュレータは複数本の運動軸、たとえば６
ないし８本の運動軸を有する工業用ロボットである。マ
ニピュレータ20はツール中心点、すなわちマニピュレー
タアーム19上に強固に取付けられたツールの有効点（ef
fective point）を予め定めた運動パスに沿って移動さ
せ得るように数値的に制御される。マニピュレータ20の
プログラミングは、マニピュレータアーム19であってそ
れに固定されたツールを備えるものが教示フェーズ（te
aching phase）における意図された処理ラインに沿って
手動により案内されるように作成することが可能であ
る。この方法において記録されたパスの値は記憶され、
そして引続きマニピュレータ20は、教示フェーズにおい
て遂行された制御方法におけるのと同一の運動をマニピ
ュレータアーム19が行うように制御される。マニピュレ
ータアームに固定されたツールは、この場合には縫製機
18から成っている。

マニピュレータアーム19上には直線ガイド21が固定さ
れ、これに沿って縫製機18を支持するキャリッジ22が運
動可能である。ガイド21は縫製機18の針に対し横断方向
に整列されており、そしてそれは生成すべきシームライ
ン17に平行に延在している。キャリッジ22はドライブ
（図示せず）によって駆動される。このドライブは縫製
機の駆動モータ23で形成することができ、この場合には
キャリッジ運動はこの駆動モータ23により動かされるカ
ムディスクによって生成される。

第３図によれば、縫製機18の駆動モータ23はベルトド
ライブ24を介してドライブシャフト25を駆動し、前記ド
ライブシャフトは知られた方法において縫製機の構成部
品を駆動する。縫製機は縫製ヘッド26を含んで成り、こ
のヘッドは縫製機ハウジング18aに対して固定関係にア
レンジされている。縫製ヘッド26に属しているのは、前
後に回動するシャフト28に取付けられ、かつ湾曲した針
29を有するニードルレバー28と、二層化端縁ストリップ
16に対する当接部材を生成し、かつ針29貫通用のカット
アウトを含むニードルプレート30と、ニードルプレート
30に対向して整列されたプレッサ31と、ニードルプレー
ト30の後方に配置され、かつ下糸サプライを備えるシャ
フトフック32である。針29はシャフト28の軸の周囲に湾
曲されている。

針29が貫通している間、端縁ストリップ16はニードル
プレート30とプレッサ31との間で強固にクランプされて
いる。針が端縁ストリップ16から引抜かれる際、ニード
ルプレート30およびプレッサ31は端縁ストリップを解放
するために離れるように運動する。プレッサ31の開閉運
動はニードルレバー27によって制御されるが、これは針
が材料から引抜かれるとプレッサ31のストップ33と係合
するので、該プレッサは該プレッサをニードルプレート
30の方向へ引張るバネ34の作用に抗して端縁ストリップ
16から引上げられる。

針が退去すると、ニードルプレート30もまた端縁スト
リップから移動される。これは、ニードルプレート30を
支持するアーム35がニードルレバー運動と同期するカム
コントロール36によって移動されるという事実によって
行われる。

ニードルプレート30またはプレッサ31上にセンサー37
が設けられており、これは端縁ストリップ16の存在を検
出し、そして端縁ストリップが検出されなかったときに
は縫製機を運転しないようにする。このセンサーは光セ
ルバリヤー（light−cell barrier）、たとえばここに
おいてライトエミッタがニードルプレート30およびプレ
ッサ31上のレシーバに取付けられるものとする。

第４図によれば、ヤーンボビン（図示せず）から到来
する糸38はパルスモータによる駆動されるローラ上を通
過し、更にダイバーティングピン40上を通過して針運動
のリズムにおいて上下に可動である糸巻取り機構に至
る。そこから糸38はニードルレバー27上に設けられた糸
ブレーキ42に進み、そして更に針29の先端に近接して配
置された針孔に進む。ローラ39を駆動するパルスモータ
は、所定のステッチ長さに相当する糸の量を提供するた
めに糸巻取り機構41の上方運動の完了後、サイクルごと
に機能に入るように設定されている。押圧ローラは、糸
がスリップすることなくローラ39によって移動されるよ
うに、パルスモータによって駆動されるローラ39に対し
糸を確りと押圧する。ローラ39が運動を停止すると、そ
れはパルスモータによって保持されるのでローラ39後方
への引張り力により糸サプライから糸が引張られる可能
性は全く無い。

キャリッジ22はマニピュレータアーム19の運動方向に
おけるその前方端位置にあるものとする。この位置にお
いて、材料中へ針29が貫通する場所はマニピュレータの
ツール中心点を表している。マニピュレータアーム19
は、ツール中心点が意図されたシームラインに沿って移
動するように、マニピュレータ20によって動かされる。

縫製機18の駆動モータ23は、ステッチ長さ（貫通地点
から貫通地点への道程）が供給速度とは無関係に一定の
侭であるようにマニピュレータアームの運動に依存して
制御される。この目的で、シーム方向におけるマニピュ
レータのパスエンコーダに由来する速度成分が縫製機モ
ータの速度と比較される。針29の先端が端縁ストリップ
16を貫通する前に、ニードルプレート30およびプレッサ
31は相互に向って移動する。同時にキャリッジ22は、マ
ニピュレータアーム19によって（意図されたシームライ
ンに沿い）かつフイード速度に相当する速度において遂
行されるフイード運動の反対方向にガイド21に沿って移
動される。それにより縫製機18は、材料への針29の貫通
の間保持装置10または加工材料に対して停止するのに対
し、マニピュレータアーム19は更に連続的に移動され
る。これが必要なのはマニピュレータアーム19が意図さ
れたシーム方向に対し平行に整列されるためである。針
29が材料から引抜かれたとき、キャリッジ22は再びその
前方端部位置へガイド21に沿って移動される一方マニピ
ュレータアーム19はその連続的供給運動を継続する。

これらの運動状態は第５図中に示されている。ここ
で、その上部表示中には針29のステッチ運動ｓの時間に
おける推移が示されており、その振幅は針の先端がニー
ドルプレート30を経由してその退去位置から前方に押さ
れれば押される程増大するものである。下部表示におい
ては縫製機18の絶対速度ｖが示されており、vRはマニピ
ュレータアーム19の定常的なフイード速度である。ステ
ッチ運動が全く行われない限り、縫製機18はマニピュレ
ータアーム19に対しその前方端部位置にあり、かつそれ
はフイード速度vRにおいて運動する。ステッチ運動が行
われるとき、縫製機18はフイード速度の方向とは反対に
ガイド21に沿って運動するので、絶対速度はゼロとな
る。材料からの針先端の退去の後、縫製機18はガイド21
に沿って移動し、再び前方端部位置に至るが、このフイ
ード運動はマニピュレータアーム19のフイード速度vRと
重なるものである。前方端縁位置において、キャリッジ
22は次のステッチが行われるまで残留する。ガイド21に
対するキャリッジ22の駆動は縫製機ドライブによって行
われ、そして針の運動と同期する。

第６図の実施態様において、縫製機48はマニピュレー
タアーム（図示せず）と強固かつ堅固に連結されてお
り、そして縫製機ヘッド26の構成部品は矢印49で示され
る意図された縫製方向と反対の方向で置換可能である。
縫製機48の構成部品は、それらが上記の縫製機18の構成
部品に相当するものである限り、同一の参照数字によっ
て示される。以下の説明は縫製機18と比較された縫製機
48の相違に限定するものとする。

縫製機48上でニードルレバー27はシャフト28に固定さ
れておらず、このシャフトに沿って置換可能である。同
様にプレッサ31を支持するアームはシャフトとともに回
転できるようシャフト28に固定されるが、このシャフト
に沿って置換可能である。

ニードルレバー27およびプレッサ31の置換はカムディ
スクによって制御されるフォーク50により行われ、前記
フォークはシャフト28上に設けられたスリーブ51中の環
状溝に係合し、ニードルドライブと同期して制御され
る。同様な方法において、ニードルプレート30およびシ
ャトルフック32は矢印49の方向およびその反対方向にお
いて置換可能である。

シーム17は、二層化端縁ストリップ16が裁断物から外
方へ突出するように加工材料上に縫付けられる。シーム
の完成に引続いて加工材料は反転され、生産の間外側に
横たわっていた面は内側に横たわるようになる。

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに縫付けるべき裁断物（12,14）を保
   持するための保持装置（10）と、縫製機（18）担持する
   マニピュレータアーム（19）と該保持装置との間の相対
   運動であって意図されたシームラインに並行な方向の相
   対運動を行うマニピュレータ（20）とを備え、該縫製機
   （18）は縫製ヘッド（26）を備えるとともに、ステッチ
   形成手段として、裁断物に対する当接部材としてのニー
   ドルプレート（30）と、裁断物をニードルプレートに押
   付けるプレッサ（31）と、裁断物に対し横断方向にステ
   ッチ形成運動を行う針（29）とを備える、対象物にシー
   ムを生成させるための装置において、該マニピュレータ
   アーム（19）は連続的に運動し、該縫製ヘッド（26）お
   よびステッチ形成手段のみの運動または縫製機（18）全
   体と一緒の該縫製ヘッド（26）の運動は、針の運動の退
   去時においては、マニピュレータアーム（19）に対しマ
   ニピュレータアームのフイード方向に、意図されたシー
   ムラインと平行に運動し、針の運動の貫通時において
   は、マニピュレータアーム（19）に対しマニピュレータ
   アームのフイード方向と反対方向に同一速度で意図され
   たシームラインと並行に運動することにより該保持装置
   （10）に対して針（29）の送り運動に停止状態が生じる
   ように制御されることを特徴とする装置。
2. 【請求項２】互いに縫付けるべき裁断物（12,14）を保
   持するための保持装置（10）と、該保持装置（10）と該
   保持装置と相互作用する縫製機（18）との間の相対運動
   であって意図されたシームラインに並行な方向の相対運
   動を行うマニピュレータアーム（19）とを備え、該縫製
   機（18）は縫製ヘッド（26）を備えるとともに、ステッ
   チ形成手段として、裁断物に対する当接部材としてのニ
   ードルプレート（30）と、裁断物をニードルプレートに
   押付けるプレッサ（31）と、裁断物に対し横断方向にス
   テッチ形成運動を行う針（29）とを備える、対象物にシ
   ームを生成させるための装置において、 該縫製機（18）はマニピュレータアーム（19）とは独立
   に運動可能であり、該保持装置（10）は該マニピュレー
   タアーム（19）に固定されており、該マニピュレータア
   ーム（19）は連続的に運動し、該縫製機（18）または該
   縫製ヘッド（26）の運動は、針の運動の貫通時において
   は、該縫製機（18）全体、または該縫製ヘッド（26）と
   該ステッチ形成手段が、等速かつ同一方向の運動を行う
   ことにより該保持装置（10）に対して意図されたシーム
   ラインと並行な針の相対送り運動に停止状態が生じる一
   方、針の運動の退去時においては縫製機（18）全体また
   は縫製ヘッド（26）がその基点位置に復帰することを特
   徴とする装置。
3. 【請求項３】該縫製ヘッド（26）のみが該ステッチ形成
   手段とともに、該マニピュレータアーム（19）に固定さ
   れた縫製機ハウジングに対して相対的に運動することを
   特徴とする請求項１による装置。
4. 【請求項４】前記マニピュレータアーム（19）上の前記
   縫製機がフイード方向に平行に縫製機ハウジング（18
   a）に対して可動であることを特徴とする請求項１〜３
   のいずれかによる装置。
5. 【請求項５】前記針（29）が材料の外へ移動する際、前
   記ニードルプレート（30）および前記プレッサ（31）が
   離間するように移動し、また前記針が再び材料を貫通す
   る前にその材料をクランプするために、それらが相互に
   向って移動することを特徴とする前記請求項１〜４のい
   ずれかによる装置。
6. 【請求項６】前記プレッサ（31）および前記ニードルプ
   レート（30）間の材料の存在を検出するために、少なく
   とも１個のセンサ（37）が前記縫製ヘッド（26）上に設
   けられることを特徴とする前記請求項１〜５のいずれか
   による装置。
7. 【請求項７】前記針（29）は、シャフト（28）と連結さ
   れているニードルアーム（27）上に回転不能に固定され
   ており、また前記シャフト（28）の周囲に湾曲されてい
   ることを特徴とする前記請求項１〜６のいずれかによる
   装置。
8. 【請求項８】前記縫製機（18）の駆動モータ（23）は、
   フイード速度とは無関係にステッチ長さが一定の侭であ
   るように、前記マニピュレータアーム（19）の運動に依
   存して制御されることを特徴とする前記請求項１〜７の
   いずれかによる装置。
9. 【請求項９】前記縫製機がパルスモータを備えた糸供給
   装置を含んで成り、このパルスモータは針運動の各サイ
   クルについて設定されたステッチ長さに相当する糸の量
   を提供するものであることを特徴とする前記請求項１〜
   ８のいずれかによる装置。