KR102440390B1 - 3차원 형상 부품을 스티칭하기 위한 장치와 방법 - Google Patents

Abstract

3차원 구성을 갖는 장식용 부품에 스티치를 적용하기 위한 장치와 방법에 관한 것이다. 이러한 장치는 헤드; 상기 헤드에 작동 가능하게 결합되는 바늘바 조립체; 상기 장식용 부품에 복수의 스티치를 형성하기 위해 상기 바늘바 조립체와 연동하도록 구성되고, 상기 장식용 부품에 평행하는 평면에서 회전하는 루퍼; 및 상기 평면에서 왕복 운동 형태로 상기 루퍼를 구동하도록 구성되고, 왕복 운동 형태로 상기 바늘바 조립체를 구동하도록 구성된 모터와 작동 가능하게 결합되는 포스트 조립체를 갖는다.

Description

3차원 형상 부품을 스티칭하기 위한 장치와 방법{METHOD AND APPARATUS FOR STITCHING A THREE DIMENSIONAL FORMED COMPONENT}

본 출원은 2014년 10월 6일에 출원된 미국예비출원 62/060,487호를 우선권 기초로 하고 있으며, 그 내용은 이하에서 참고로 포함된다.

본 발명은 차량 내부의 내부 구조에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 차량 내부 부품에 스티치를 형성(stitching)하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시 형태들은 차량에 사용되는지에 관계 없이 3차원 형상을 갖는 트림(trim) 조각(piece)에 장식용 스티치(stitch)를 형성하는 것과 관련된다.

자동차 내부에서 발견되는 대부분의 스티치(stitch)는, 시트 쿠션, 머리받이, 팔걸이, 콘솔 리드, 계기 패널 기판 등과 같은 부품 주위를 둘러싸기에 앞서, 2가지 이상의 재료(가죽, 비닐, TPO, 천 등)가 패턴으로부터 절단되고 함께 재봉되어(컷-앤-쏘우(cut-n-sew)), 기능적인 다양성을 갖는다. 이러한 기능적 스티칭은 노동 집약적이며, 일반적으로 저급 및 중급 차량의 요구되는 곳에서만 사용된다. 계기 패널 고정기와 도어 패널과 같은 장식 부품에 적용되는 기능적 스티칭은 비용 때문에, 일반적으로 고급 차량으로 제한되어 왔다.

최근, 자동차 OEM(Original Equipment Manufacturer)은 넓은 가격대에 걸쳐 많은 차량에 스티칭이 이루어진 외관을 적용하는데 관심을 갖고 있다. 모조의 비기능적 스티치는 일부 분야에서 사용되어 왔지만, 대조 색상으로 모조 스티치를 부여하는 기능은 현재로서 생산이 가능하지 않다. 또한, 많은 OEM이 실제의 "생생한" 스티치를 장식 부품에 사용하여, 실제 절단과 재봉 부품의 느낌과 외관의 제공을 필요로 한다.

3D 예비 성형된 자동차 장식 부품에 장식용 스티치를 형성하는 현재의 수단은, 부품의 상면측으로부터 바늘(needle)로 부품(스킨, 스킨/발포체, 또는 스킨/발포체/기판)을 관통하고, 부품의 후면측에 위치하는 후크 또는 루퍼(looper)와 결합하는 것으로 구성된다. 이러한 방법은 부품의 전면과 후면측 모두에 대한 접근이 필요하고, 이는 부품에 스티치 배치 위치가 제한된다. 절단과 재봉된 자동차 내부 트림에서 발견되는 돌출부, 날카로운 모서리부 및 윤곽이 뚜렷한 표면에 스티치를 배치하는 것은 매우 어렵다.

예를 들어, 종래의 기계에서 요구되는 스티치 플레이트 깊이 요건은 플레이트가 작은 반경으로 형성되는 것을 배제하기 때문에, 반강성의 부품의 에지 위에 수직한 방향으로 스티치를 적용하는 것은 어렵다. 따라서, 스티치 플레이트의 이동에 필요한 소정의 간극이 요구되기 때문에, 면내의 작은 반경 주위로 스티치를 형성하는 것 역시 어렵다.

따라서, 장식용 자동차 트림 부품에 생생하고, 비기능적인 스티치를 제조하기 위한 방법과 장치의 제공이 필요하다. 또한, 이러한 스티치가 제공된 부품을 제공하는 것도 필요하다.

일 실시 형태에 있어서, 3차원 구성을 갖는 장식용 부품에 스티치를 적용하기 위한 장치와 방법이 제공된다.

일 실시 형태에 있어서, 이러한 장치는 헤드와, 상기 헤드에 작동 가능하게 결합되는 바늘바 조립체; 상기 장식용 부품에 복수의 스티치를 형성하기 위해 상기 바늘바 조립체와 연동하도록 구성되고, 상기 장식용 부품에 평행하는 평면에서 회전하는 루퍼; 및 상기 평면에서 왕복 운동 형태로 상기 루퍼를 구동하도록 구성되고, 왕복 운동 형태로 상기 바늘바 조립체를 구동하도록 구성된 모터와 작동 가능하게 결합되는 포스트 조립체를 갖는다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 바늘바 조립체는 상기 모터와 작동 가능하게 결합되는 상측 구동샤프트에 의해 구동되고, 상기 포스트 조립체는 중간 구동샤프트를 경유하여 상기 상측 구동샤프트에 의해 왕복으로 구동된다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 포스트 조립체는 실린더 아암 조립체와 다운샤프트 조립체를 경유하여, 상기 헤드에 작동 가능하게 결합된다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 하나 이상의 실린더 아암 조립체 및/또는 상기 다운샤프트 조립체는 상기 헤드에 분리 가능하게 고정되어, 상기 헤드의 바늘바 조립체에 대하여 상기 포스트 조립체가 재배치될 수 있도록, 다른 실린더 아암 조립체 및/또는 다른 다운샤프트 조립체가 상기 헤드에 고정될 수 있다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 바늘바 조립체에 대하여 상기 포스트 조립체가 재배치될 수 있도록, 실린더 아암 조립체와 상기 다운샤프트 조립체가 다른 실린더 아암 조립체와 다른 다운샤프트 조립체와 교환 가능할 수 있다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 장식용 부품에 2가지 개별 패턴으로 이루어진 복수의 스티치를 동시에 형성하도록, 다른 바늘과 상기 다른 바늘과 연동하도록 구성되는 다른 루퍼가 제공될 수 있고, 상기 다른 루퍼는 상기 장식용 부품에 평행하는 평면에서 회전할 수 있다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 포스트 조립체는, 상기 루퍼와 상기 다른 루퍼를 상기 평면에서 왕복 운동 형태로 구동하도록 구성되고, 상기 포스트 조립체는, 2개의 바늘을 포함하는 바늘바 조립체를 왕복 운동 형태로 구동하도록 구성되는 모터에 작동 가능하게 결합된다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 루퍼는, 상기 루퍼의 영역보다 소량으로 큰 포스트 조립체의 포스트 하우징 내에 위치하여, 상기 포스트 하우징의 스티치 플레이트가 상기 장식용 부품의 후면측에 인접하여 위치될 수 있다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 루퍼는, 상기 루퍼의 영역보다 소량으로 큰 포스트 조립체의 포스트 하우징 내에 위치하여, 상기 포스트 하우징의 스티치 플레이트가 상기 장식용 부품의 후면측에 인접하여 위치될 수 있고, 상기 영역은 상기 복수의 스티치의 스티치 형성 방향에 대하여 기울어지거나 동일 선상에 위치할 수 있다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 영역은 10 내지 12mm의 범위를 가질 수 있다.

다른 실시 형태에 있어서, 3차원 구성과 코너부를 갖는 장식용 부품에 스티치를 적용하기 위한 헤드가 제공된다. 이러한 헤드는, 상기 헤드에 작동 가능하게 결합되는 바늘바 조립체; 상기 장식용 부품에 복수의 스티치를 형성하기 위해 상기 바늘바 조립체와 연동하도록 구성되고, 상기 장식용 부품에 평행하는 평면에서 회전하는 루퍼; 및 상기 평면에서 왕복 운동 형태로 상기 루퍼를 구동하도록 구성되고, 왕복 운동 형태로 상기 바늘바 조립체를 구동하도록 구성된 모터와 작동 가능하게 결합되는 포스트 조립체를 포함하고, 상기 루퍼는, 상기 루퍼의 영역보다 소량으로 큰 포스트 조립체의 포스트 하우징 내에 위치하여, 상기 포스트 하우징의 스티치 플레이트가 상기 장식용 부품의 상기 코너부의 후면측에 인접하여 위치될 수 있다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 영역은 상기 복수의 스티치의 스티치 형성 방향에 대하여 기울어지거나 동일 선상에 위치할 수 있다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 영역은 10 내지 12mm의 범위를 가질 수 있다.

전술한 실시 형태들에 기재된 헤드를 적용한 복수의 스티치를 갖는 장식용 부품이 제공되며, 이러한 장식용 부품은 차량의 내부 트림 조각일 수 있다.

전술한 실시 형태들에 기재된 헤드를 적용한 복수의 스티치를 갖는 장식용 부품에서, 상기 내부 트림 조각은 계기 패널일 수 있다.

전술한 실시 형태들에 기재된 헤드를 적용한 복수의 스티치를 갖는 장식용 부품에서, 상기 복수의 스티치 중 일부는, 상기 장식용 부품의 상기 코너부에 적용될 수 있다.

다른 실시 형태에 있어서, 하나 이상의 층을 포함하는 차량의 내부 부품에 스티치를 형성하기 위한 방법이 제공된다. 이러한 방법은, a) 상기 하나 이상의 층의 제1 표면의 진입 지점에서 바늘로 상기 하나의 층을 관통함으로써, 상기 바늘이 그 이동 경로 중의 하사점에 도달하고, 상측실이 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면에 위치하는 출구 지점에서 상기 하나 이상의 층을 통과하는 단계; b) 상기 출구 지점에 인접하여 위치하고, 상기 하나 이상의 층에 평행하는 평면의 제1 방향으로 회전하는 회전 루퍼로 상기 실을 잡는 단계; c) 상기 출구 지점과 상기 진입 지점을 통해, 상기 바늘을 그 이동 경로 중의 상사점으로 후퇴하는 단계; d) 제1 방향으로 상기 부품을 전진하는 단계; e) 상기 하나 이상의 층에 평행하는 평면에서 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 상기 회전 루퍼를 회전하는 단계; f) 상기 하나 이상의 층의 상기 제1 표면의 다른 진입 지점에서 상기 바늘로 상기 하나의 층을 관통함으로써, 상기 상측실이 상기 제1 표면에 대향하는 상기 제2 표면에 위치하는 다른 출구 지점에서 상기 하나 이상의 층을 통과하여, 상기 바늘이 상기 회전 루퍼에 위치하는 하측실과 결합하는 단계; g) 상기 회전 루퍼가 상기 제2 방향으로 회전할 때, 상기 상부실을 풀어주는 단계; h) 상기 회전 루퍼가 상기 제2 방향에서 최종 위치로 회전되고, 상기 바늘이 그 하향 스트로크의 최하측에 이르렀을 때, 상기 상측실과 상기 하측실 사이의 스티치 형성을 완료하는 단계; 및 i) 소정량의 스티치가 상기 내부 부품에 형성될 때까지 상기 b) 내지 h) 단계를 반복하는 단계를 포함한다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 상기 층의 최외부 스킨은, 비닐, 가죽 및 열가소성플라스틱 폴리올레핀 그룹 중에서 선택된 재료로 형성될 수 있다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 내부 부품은 전술한 방법에 의해 형성되고, 상기 내부 부품은 차량의 내부 트림 조각일 수 있다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 상기 내부 트림 조각은 상기 차량의 계기 패널의 일부일 수 있다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 내부 부품은 전술한 방법에 의해 형성되고, 상기 내부 부품은 차량의 내부 트림 조각일 수 있다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 상기 내부 트림 조각은 상기 차량의 계기 패널의 일부일 수 있다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 상기 층의 최외부 스킨은, 비닐, 가죽 및 열가소성플라스틱 폴리올레핀 그룹 중에서 선택된 재료로 형성되고, 중간층은 상기 제1 표면에 대향하는 상기 최외부 스킨의 제2 표면에 적용될 수 있다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 상기 중간층은 발포체층일 수 있다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 상기 내부 부품은 차량 내부 트림 조각일 수 있다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 내부 부품은 전술한 방법에 의해 형성될 수 있다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 상기 내부 부품은 차량의 내부 트림 조각일 수 있다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 상기 내부 트림 피스는 상기 차량의 계기 패널의 일부일 수 있다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 상기 층의 최외부 스킨은, 비닐, 가죽 및 열가소성플라스틱 폴리올레핀 그룹 중에서 선택된 재료로 형성되고, 중간층은 상기 제1 표면에 대향하는 상기 최외부 스킨의 제2 표면에 적용될 수 있다.

전술한 특징들에 추가하거나 후술하는 다른 실시 형태들에 있어서, 차량의 내부 부품은 전술한 방법들로 형성될 수 있다.

또한, 본 명세서에서는 전술한 방법들로 형성된 차량의 내부 부품이 제공된다.

예시로서 제공된 아래의 실시 형태들에 대한 설명과 도면을 참고하여, 다른 특징, 이점 및 상세한 내용들을 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 진동 체인 스티치 장치의 단면도이다.
도 1a는 본 발명의 비제한적인 실시 형태에 따른 진동 나비형 루퍼의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따라 조절 가능한 하부 조립체를 갖는 진동 체인 스티치 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 진동 루퍼 구동 유닛의 단면도이다.
도 3a는 조합 포스트와 루퍼 조립체의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 진동 루퍼 포스트 설계의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 예시적인 실시 형태에 따른 진동 루퍼 포스트 설계의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 따라 스티치 형성을 나타내는 것이다.
도 6a는 도 6의 6A-6A선을 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 따라 스티치 형성을 나타내는 것이다.
도 7a는 도 7의 7A-7A선을 따른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 따라 스티치 형성을 나타내는 것이다.
도 8a는 도 8의 8A-8A선을 따른 단면도이다.
도 9은 본 발명의 실시 형태에 따라 스티치 형성을 나타내는 것이다.
도 9a는 도 9의 9A-9A선을 따른 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 따라 스티치 형성을 나타내는 것이다.
도 10a는 도 10의 10A-10A선을 따른 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 따라 스티치 형성을 나타내는 것이다.
도 11a는 도 11의 11A-11A선을 따른 단면도이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 스티치 플레이트의 자국을 나타내는 것이다.
도 13은 부품의 모서리부에 위치하는 후크형 루퍼 장치를 나타내는 것이다.
도 14는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 진동 루퍼를 나타내는 것이다.

도면들은 본 발명의 다양한 실시 형태들과 특징들을 나타내는 것이지만, 그 크기를 제한하는 것은 아니며, 일부 특징들은 본 발명의 예시적인 실시 형태들을 도시하고 설명하기 위해 확대되어 나타날 수 있다. 아래에서 설명하는 예시들은 본 발명의 일면으로는 다양한 양태들을 나타내는 것이고, 이러한 예시들은 본 발명의 기술적 사상을 제한하는 것으로 설명되는 것은 아니다.

본 발명의 다양한 실시 형태들은 운송 산업 분야에서 예비 성형 부품의 한정된 스티치 영역에 장식용 스티치를 적용할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히, 작은 반경으로 형성된 에지 위에 스티치를 배치하거나, 작은 반경의 면내에서 재봉하는 것과 관련된다. 또한, 이러한 장치는 복수의 재봉 헤드를 설치할 필요없이, 다양한 부품 크기에 적용할 수 있도록 장치 변수(parameter)를 조절할 수 있다.

다른 실시 형태에 있어서, 아래에서 설명되는 본 발명은, 운송 산업 분야에서 사용될 수 있도록 수동 또는 자동 방식으로 3차원 형상 부품의 한정된 영역에서 스티치를 형성하는 능력을 향상할 수 있는 스티치 방법과 헤드 설계로 구성된다.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 비제한적인 실시 형태에 따른 진동 체인 스티치 장치(10)가 도시된다. 이러한 장치(10)를 통해, 실린더 아암 조립체(16)에 작동 가능하게 결합된 조합 루퍼 및 포스트 조립체(14)의 단부에 진동 나비형 루퍼(12)를 사용하는 체인형 스티치를 형성한다.

이러한 특정한 개념을 통해, 도 1a, 도 12a 및 도 12b 등에서 도시된 바와 같이, 스티치의 방향과 일치하는 "x" 방향으로 매우 좁은 포스트 하우징을 제공한다. 일 실시 형태에 있어서, 포스트 하우징의 크기는 10 내지 12mm가 될 수 있고, 또한, 이러한 크기는 본 발명의 기술적 사상 범위 내에서 위의 크기보다 크거나 작은 크기도 포함된다. 이중 바늘 설계에 있어서, 두 개의 포스트 하우징 사이의 크기는 25 내지 28mm가 될 수 있고, "x" 방향으로 도시된 크기는 10 내지 12mm가 될 수 있으며, 이러한 크기는 본 발명의 기술적 사상 범위 내에서 위의 크기보다 크거나 작은 크기도 포함된다. 이러한 좁은 포스트 하우징은, 실린더 아암부로부터 루퍼/스티치 플레이트의 상단까지 연결되며, 본 출원에서의 설계는 종래의 설계보다 작다. 일 실시 형태에 있어서, 진동 체인 스티치 장치 또는 헤드(10)는 고정된 장치로서 사용될 수 있으며, 이러한 헤드 또는 장치(10)와 결합되는 하나 이상의 주입 장치를 통해, 재료 또는 제품이 장치에 공급된다. 또는, 재봉 헤드(10)를 고정 부품 위와 주위로 이동시키기 위해, 박스(18)로 개략적으로 도시된 외부 구동 장치(예를 들어, 6-축 로봇)를 통해 구동될 수 있다.

헤드 또는 장치(10)는, 상측 구동샤프트(22)를 구동하기 위해 모터(24)에 작동 가능하게 결합된 상측 구동샤프트(22)에 의해 구동되는 바늘바 조립체(20)을 포함한다. 또한, 중간샤프트(26)는 벨트(28) 또는 균등한 장치를 통해 상측 구동샤프트(22)에 작동 가능하게 결합되어, 상측 구동샤프트의 회전 운동이 중간샤프트의 회전 운동을 유도한다. 또한, 중간샤프트(26)는 다운(down)샤프트 조립체(30)에 작동 가능하게 결합되고, 다운샤프트 조립체(30)는, 포스트 조립체(14)를 통해 진동 나비형 루퍼(12)에 작동 가능하게 결합된 실린더 아암 조립체(16)에 작동 가능하게 결합된다.

또한, 헤드(10)는, 재구성이 가능한 하측 아암 조립체(32)(도 2 등에서 개략적으로 도시됨)를 사용하여, 다양한 다른 형상과 크기로 적용할 수 있도록 재구성될 수 있는 조절 가능한 설계를 가질 수 있으며, 이는 다른 길이를 갖는 교환 가능한 다운샤프트 조립체(30)와 조합하여, 각각 다른 길이를 갖는 교환 가능한 실린더 아암 샤프트와 하우징 조립체(16)를 조합한 조절 가능한 다운샤프트 위치로 구성된다. 도 2 등에서 도시된 바와 같이, 헤드의 상측부와 하측부 사이의 간극은, 실린더 아암의 연장과 관계없이, 교환 가능한 다운샤프트 조립체(30)와 루퍼 샤프트/하우징 부품(예를 들어, 교환 가능한 실린더 아암 샤프트와 하우징 조립체(16))을 사용함으로써, 변경될 수도 있다.

예를 들어, 제1 다운샤프트 조립체(30)는 장치 또는 헤드(10) 상측부(36)의 하우징(34) 내에서 중간샤프트(26)에 직접적으로 연결될 수 있다. 또한, 제2 다운샤프트 조립체(30')(도 2의 점선 영역)는 제1 다운샤프트 조립체(30)의 하측에 작동 가능하게 결합될 수 있으며, 이를 통해, 헤드(10)의 바늘바 조립체(20)로부터 진동 루퍼(12)를 멀리 배치되도록 조합되는 다운샤프트 조립체의 길이를 연장할 수 있다.

또한, 하우징(34)과 중간샤프트(26)는 긴 다운샤프트 조립체(30")(도 2의 점선으로 도시)에 결합되도록 구성될 수도 있다. 이를 통해, 다운샤프트 조립체의 위치는 화살표(38) 방향으로 이동될 수 있으며, 다운샤프트 조립체(30")는 실린더 아암 샤프트와 하우징 조립체(16')(도 2의 점선으로 도시)와 함께 사용될 수 있다. 이러한 조립체(16')는 조립체(30")와 함께 사용될 수 있도록 조립체(16)보다는 긴 길이를 갖는다. 따라서, 교환 가능한 다운샤프트 조립체(30, 30', 30")와 교환 가능한 포스트 부품(예를 들어, 루퍼 샤프트 연장부와 하우징)과 조합되는 교환 가능한 실린더 아암 샤프트와 하우징 조립체(16, 16')를 통해, 각 부품들을 서로 교환 가능하게 결합하도록 하여, 다양한 구성과 크기를 갖는 것이 가능해진다. 또한, 아래에서 설명하는 이중 포스트 진동 루퍼 설계는 개시된 조립체의 조합들과 결합되어 사용될 수 있다.

따라서, 이러한 실시 형태들을 통해, 바늘바 조립체(20)와 실린더 아암(16) 사이의 거리(40) 및 바늘바 조립체(20)의 단부와 다운샤프트 조립체(30) 사이의 거리(41)는 변경될 수 있으며, 헤드 또는 장치(10)는 다양한 크기의 부품으로 조절될 수 있다.

상기 및 이하에서 언급된 설명 및 도시된 설명은, 자동화된 방식으로 정지부 위에서 및 주위에서 조작될 수 있지만, 고정 장치에도 재봉 헤드(10)를 적용할 수 있다.

전술한 바와 같이, 헤드(10) 구조는 서보 모터(24)에 의해 구동되는 상측 샤프트(22)를 포함한다. 상측 샤프트(22)는 바늘바 조립체(20)의 이동과, 헤드(10)의 상측 또는 상측 헤드에 위치되는 워킹 풋(walking foot)의 이동을 제어한다. 또한, 일정한 회전 운동을 진동 운동으로 변환하는 일련의 벨트, 풀리 및 기어를 통해, 상측 샤프트(22)는 중간샤프트(26)와 하측샤프트(42)를 구동한다. 이러한 진동 운동은 바늘바 조립체(20)에 대하여 루퍼(12)의 운동을 적절하게 조정하는데 필요하다.

일 실시 형태에 있어서, 진동 운동은 시계 방향 및 반시계 방향의 루퍼의 회전과, 이동중 다양한 시간에서의 루퍼의 가속 및 감속으로 구성된다. 이러한 이동 및 가속과 감속을 제공하기 위한 하나의 비제한적인 구성이 도 3에 도시되어 있다. 중간샤프트 또는 중간 구동샤프트(26)는 캠 포크(cam fork)(44)와 함께 회전 운동을 변속 진동 운동으로 변환하는 캠(27)을 구비하고, 캠 포크(44)는 일반적으로 일련의 링크와 기어(45)를 통해 출력샤프트 또는 하측샤프트(42)를 구동한다.

예를 들어, 링크(47)를 통해 캠 포크(44)에 결합된 기어와 섹터 조립체(46)를 통해, 출력샤프트(42)의 진동 운동과, 궁극적으로는 루퍼(12)와 작동 가능하게 결합된 루퍼 샤프트(45)의 진동 운동을 발생한다. 이와 같이, 기어 결합 구조는 루퍼(12)의 회전 이동 거리를 결정하고, 일 실시 형태에서는 일 방향으로 220°회전하여 다시 돌아올 수 있다. 물론, 220°이상 또는 이하의 회전도 본 발명의 다양한 기술적 사상 범위내에 포함된다. 진동 루퍼(12)의 구동 수단은 전술한 사항들에 한정되지 않으며, 동일한 효과를 달성할 수 있도록 재구성될 수도 있다.

루퍼 포스트 조립체(14)는 요구되는 특정한 스티치 구성에 따라 단일 루퍼(12)(도 4 등 참조)를 갖거나, 이하에서 이중 루퍼 포스트 조립체(50)(도 5 등 참조)로 설명되는 이중 루퍼를 갖도록 구성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 단일 루퍼 또는 이중 루퍼는 본 발명에서 설명되는 임의의 조합에서 사용될 수 있다. 이중 루퍼 포스트 조립체(50)가 적용되는 적용예에 있어서, 헤드(10)는 이중 스티치 패턴을 제공하기 위해 바늘바 조립체(20)에 부가된 제2 바늘을 갖도록 구성될 수도 있다.

도 4에 있어서, 하측 샤프트(42)의 베벨 기어(54)와 기계적으로 치합되는 베벨 기어(52)를 통해, 루퍼(12)는 루퍼 샤프트(48)에 의해 구동된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 하측 샤프트(42)의 진동 회전 운동을 루퍼(12)로 전달하도록, 부싱(56), 칼라 록(58), 포스트 하우징(70), 기어 하우징(72) 및 실린더 아암 조립체 하우징(74)이 도시된다. 전술한 바와 같이, 도면에 도시된 구성들은 임의의 비제한적으로 예시적인 실시 형태들로서 제공되는 것이고, 루퍼(12)로 진동 운동을 제공하기 위한 다양한 다른 수단들은 본 발명의 기술적 사상 범위내에 있는 것으로 고려된다.

도 5에 있어서, 한 쌍의 루퍼(12)를 구동하도록, 부싱(56)과 함께 제2 루퍼(12), 루퍼 샤프트(48), 칼라 록(58) 및 베벨 기어(52)가 연장된 기어 하우징(72) 내에 형성된다.

스티치를 완성하기 위해 요구되는 하나의 비제한적인 순서의 실시예가 도 6 내지 도 11에서 설명된다. 제1 단계(도 6)에 있어서, 루퍼(12)는 완전한 반시계방향 회전 위치 또는 회전 시작점에 있고, 바늘바 조립체(20)의 바늘(72)은 스트로크의 바닥(하사점 BDC)에 위치한다.

도 6 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 헤드(10), 스티치 플레이트(76) 및 안으로 바늘(72)이 출입되는 스티치 플레이트(76)의 개구부 또는 홀(78)을 통해, 부품 또는 그 일부(74)에 스티치가 형성된다. 적어도 스티치 플레이트(76)의 일부는 루퍼 포스트 조립체(14)의 하우징(70) 주위에 위치될 수 있다. 또한, 바늘바 조립체(20)의 워킹 풋(80)이 도시되어 있다. 워킹 풋(80)은 바늘(72)이 그 상사점 위치와 하사점 위치 사이에서 위아래로 움직일 때, 원하는 왕복 운동 워킹 풋(80)을 제공한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 바늘(72)은 스트로크의 바닥 또는 하사점에 위치하고, 루퍼(12)는 회전 시작점에 있다. 또한, 워킹 풋(80)은 압력을 거의 가하지 않으면서 재료(74)에 접촉하고 있다. 도 6a는 도 6의 6A-6A선을 따르는 단면도이다.

제2 단계(도 7)에 있어서, 바늘(72)은 화살표(82) 방향으로 상하 운동을 시작하여, 바늘(72)의 팁과 부품(74)의 후면측 사이에 위치하는 상측실(86)에 루프(84)를 형성한다. 또한, 루퍼(12)의 팁(88)은 실루프(84)와 바늘(72) 사이에서 도면을 기준으로 시계 방향으로 이동한다. 또한, 바늘(72)이 재료(74)로부터 멀어질 때, 재료(74)가 스티치 플레이트(76)와 접촉을 유지하도록, 워킹 풋(80)은 소량의 압력을 가한다. 도 7a는 도 7의 7A-7A선을 따른 단면도이다.

제3 단계(도 8)에 있어서, 바늘(72)은 부품(74)에서 빠져 나오고, 완전하게 물러난 위치(상사점 TDC)에 위치한다. 상측실 루프(84)가 루퍼(12)의 아암(90)에 완전하게 위치한 채, 루퍼(12)는 도면을 기준으로 완전하게 시계방향 회전 위치 또는 최대 회전 위치로 이동한다. 또한, 워킹 풋(80)은 부품(74)으로부터 올려져, 부품(74)의 다음 바늘 관통 지점으로 전진하기 시작한다. 도 8a는 도 8의 8A-8A선을 따른 단면도이다.

제4 단계(도 9)에 있어서, 바늘(72)은 화살표(73) 방향으로 하향 이동하고, 부품(74)을 다시 관통하여 루퍼(12)와 결합한다. 바늘(72)은 하향 스트로크 상에 있고, 루퍼(12)가 도면을 기준으로 반시계방향으로 회전함에 따라, 하측 또는 바닥실(92)과 루퍼(12) 사이에서 움직인다. 화살표(73) 방향인 하향으로 이동하는 워킹 풋(80)은, 바늘(72)이 재료에 진입하는 것과 같이, 재료 또는 부품(74)에 대하여 소량으로 접촉되어 있다. 도 9a는 도 9의 9A-9A선을 따른 단면도이다.

제5 단계(도 10)에 있어서, 루퍼(12)가 도면을 기준으로 반시계방향으로 상측실 루프(84)를 계속하여 풀어주면서, 바늘(72)은 화살표(73) 방향으로 하향 스트로크로 계속하여 아래로 이동한다. 도 10의 제5 단계에 있어서, 상측실(86)은 루퍼(12)에 의해 풀어진다. 도 10a는 도 10의 10A-10A선을 따른 단면도이다.

제6 단계(도 11)에 있어서, 바늘(72)은 스트로크의 바닥(하사점)에 도달하고, 루퍼(12)는 도면을 기준을 반시계방향의 종결 위치에 도달한다. 스티치가 완성되면서, 하측실(92)을 당기는 동안, 상측실(84)은 재료(74)의 후면측에 대하여 단단하게 당겨진다. 따라서, 상측실 루프(84)는 상향으로 당겨지고, 재봉 헤드(10)가 부품(74)에 대하여 전방으로 이동하면서, 스티치를 종료하면서 하측실(92)을 따라 당긴다.

전술한 진동 루퍼 설계는, 체인 스티치 재봉 장치에서 공통적으로 발견되는, 부품의 수직한 평면에서 루퍼의 전후방 이동에 따른 스티치를 형성하기 위해, 루퍼(12)가 부품(74)에 평행한 평면에서 회전(도 6 내지 도 11a 참조)함에 따라, 루퍼(12)를 수용할 수 있는 최소 스티치 플레이트 깊이(도 12 참조)가 요구된다. 스티치 플레이트 깊이는 소정의 실 크기를 처리하기 위해 요구되는 최소 루퍼 직경으로 나타난다. 이러한 소형 설계를 통해, 종래에 불가능했던 성형 부품에 수직면 반경의 재봉이 가능해진다(도 13 및 도 14 참조).

도 13에 있어서, 루퍼(12)가 부품(74)의 모서리부(96) 뒷측에 더욱 가까이 위치할 수 있기 때문에, 부품(74)의 모서리부(96)는 헤드(10)를 통해 스티치 형성이 가능하다. 이는 특히 모서리부(96)에서 일정하게 동일한 스티치 외관을 보장하도록, 스티치 플레이트(76)와 부품(74) 또는 모서리부(96) 사이의 간극을 최소화하거나 없애기 때문이다. 반대로, 도 14를 참조하면, 루퍼 아암(98)은 축(100) 주위로 회전하고, 이는 스티치가 형성될 부품(74)의 뒷측에 평행하는 것이 아닌 수직한다. 도 14에 있어서, 스티치 플레이트(76)와 부품(74) 또는 모서리부(96) 사이에 초과 간극이 존재하고, 이러한 초과 간극으로 인하여, 모서리부(96)에서 불규칙하게 스티치가 형성되거나 스티치가 빠지는 현상이 발생한다. 이와 같이, 본 발명의 다양한 실시 형태들을 통해, 부품(74)의 조밀한 모서리부에 스티치를 형성하는 것이 가능해진다. 따라서, 부품에서의 반경은 장치/재봉 공정의 제한 대신 시각적인 외관으로 나타날 수 있다. 또한, 진동 루퍼(12)를 사용함으로써, 상측실과 하측실은 스티치를 형성하는데 사용된다.

실린더 아암(16) 단부에서 시작하여 위로 연장하는 재봉 장치 포스트는 스티치 플레이트(76)의 상측에서 종결된다. 스티치 플레이트(76) 및/또는 도면에서 "X"방향으로 도시된 포스트 또는 포스트 하우징(76)의 크기는 루퍼(12) 자체의 크기에 의해서만 제한된다. 포스트 또는 포스트 하우징(70)을 따르는 임의의 지점에서 그 크기가 증가되는 어떠한 기구가 포스트 또는 포스트 하우징(70) 내에 존재하지 않으며, 이를 통해, 포스트 또는 포스트 하우징(70)과 스티치 플레이트(76)는 코너부(96)와 같이 작은 면적을 갖는 영역 또는 스티치 플레이트(76)와 스티치가 형성될 부품의 뒷측면 사이의 간극이 최소인 영역에 이르기 어려운 작은 곳에 삽입될 수 있으며, 이를 통해, 더욱 효과적인 스티치 패턴을 형성할 수 있다.

또한, 부품의 뒷측면에 가시적으로 접근하는 것이 가능하도록, 하측 샤프트(출력 샤프트)는 루퍼 샤프트에 대하여 조절될 수 있다.

일 실시 형태에 있어서, 부품(74)은 차량 내부 부분이 될 수 있다. 이러한 실시 형태에 있어서, 이러한 부분은 차량 내부의 임의의 지점이 될 수 있다. 예를 들어, 부분은 계기 패널 부분을 포함할 수 있다. 또한, 부분은 차량 내부의 임의의 표면에 위치할 수 있다. 비제한적인 실시예들은 차량 도어 패널, 차량 콘솔 리드, 차량 콘솔 패널, 계기 패널, 차량 팔걸이, 헤드라이너, 시트, 트레이 장치, 임의의 장식을 갖는 차량 내부 표면을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 설명된 방법들은 비차량 제조 공정에서 사용되는 아이템 또는 부품에 적용될 수 있으며, 따라서, 부분 또는 부품(74)은 임의의 제조 물품이 될 수 있다.

내부 부분 또는 아이템 또는 부품(74)은 단일층 또는 다층 구조가 될 수 있다. 일 실시 형태에 있어서, 부품(74)은 적어도 실질적으로 부드러운 외표면을 갖는 외부 스킨층과, 외표면으로부터 떨어진 하측 스킨을 포함한다. 외부 스킨층은 바람직하게 상당한 유연성과 심미적으로 우수한 특성을 갖는 플라스틱 재료로 형성된다. 또한, 천연 재료(예를 들어, 가죽 등) 및 모조 피복물도 본 발명의 다양한 실시 형태에서 사용될 수 있다. 일 실시 형태에 있어서, 내부 부분은 차량 내부의 장식 요소이다.

내부 부분의 부드러움을 향상시키기 위해, 일 실시 형태에 있어서, 완충 지지체 재료층이 외부 스킨층 아래의 영역에 형성될 수 있다. 완충 지지체 물질은 다른 구조에 따라 다양한 수가 될 수 있지만, 가교 폴리프로필렌(XLPP) 또는 폴리우레탄(PU) 발포체와 같은 발포 재료가 바람직할 수 있다.

크기상 안정한 플라스틱 또는 다른 적절한 재료의 기판 패널은 상기 완충 지지 재료층 하부에 배치될 수 있다.

일 실시 형태에 따라, 완충 지지체 재료와 기판 패널은 외부 스킨층의 지지 구조를 형성하도록 함께 작용을 한다.

완충 지지체 재료를 형성하는 폴리우레탄 발포체는 외부 스킨층과 기판 패널 사이에 주입되어, 다층의 복합 구조를 형성한다. 완충 재료는 예비 클래딩(cladding) 공정에서 외부 스킨층에 부착되어, 이후에 사용할 임의의 기판 패널에 적용되는 예비 적층 복합체를 형성할 수 있다. 또한, 완충 재료는 예비 클래딩 공정에서 외부 스킨층에 부착되어, 이후에 외부 스킨층으로 감싸지는 예비 적층 복합체를 형성할 수 있다.

또한, 부품은 단일층(스킨), 이중층(스킨/발포체) 또는 삼중층(스킨/발포체/기판) 중 어느 하나가 될 수 있다. 다른 실시 형태에 있어서, 스킨과 기판 사이의 중간 발포체층은 발포체층 대신 간격재 패브릭이 될 수 있다. 다른 실시 형태에 있어서, 간격재 패브릭은 스킨과 발포체층 사이, 또는 기판과 발포체층 사이, 또는 스킨 및 발포체층과 발포체층 및 기판 사이의 발포체층과 함께 사용될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 설명된 방법과 관련 장치는 임의의 전술한 부품(74) 구성과 함께 사용될 수 있다.

다른 실시 형태에 있어서, 부품(74)은 진공 성형 공정 또는 단일층 또는 일부가 다른 재료로 형성된 다층을 갖는 진공 성형 부품으로 형성될 수 있으며, 부품은 다양한 형태의 3차원 구성을 갖는다. 또한, 전술한 부품은 스티치 형성 공정 또는 사용시 적절하게 휠 수 없다는 점에서 강성을 갖는다.

전술한 바와 같이, 고가의 절단 및 재봉 기술을 사용하지 않고 장식용의 자동차 트림 부품에 생생하고 비기능적인 스티치를 형성하기 위한 요구가 있다. 본 발명의 일 실시 형태에 따라, 본 방법은 이중 스티치를 형성하는데 사용될 수 있으며, 스티치는 인접(예를 들어, 서로 반대 방향 및 평행)하여 위치한다.

본 발명의 다양한 실시 형태들은, 운송 산업 분야 또는 차량 및 차량 부품 제조에서 사용되는 미성형 및 예비성형 재료에 장식용 스티치를 적용하기 위한 대안적인 방법이다. 본 명세서에서 설명된 방법들은 플랫 스톡(flatstock) 재료(컷-앤-쏘우)에 모두 사용될 수 있지만, 재료에 손상을 야기하지 않고 쉽게 평탄해질 수 없는 소정의 강성을 갖는 부품에 사용되는 경우, 더욱 큰 효과를 발휘한다.

본 명세서에 사용되어 있는 바와 같이, "제1", "제2" 등과 같은 용어는, 순서, 양, 또는 중요도를 나타내는 것이 아니라, 한 요소를 다른 요소와 구별하기 위해서 사용된 것이며, 본 명세서에 있어서 "하나의", "한 가지" 등과 같은 용어는 양의 제한을 나타내는 것이 아니라, 언급된 물품이 적어도 하나 존재한다는 것을 나타낸다. 부가적으로, "바닥부" 및 "상부" 와 같은 용어는, 다른 언급이 없으면, 단지 설명의 편의을 위해 본 명세서에 사용된 것이며, 하나의 위치 또는 공간상의 방향으로 한정되는 것은 아니다.

양을 나타내기 위해 사용된 "약"은 기재된 값을 포함하고, 문맥(예를 들어, 특정값의 측정과 관련된 수치 에러)상 나타내는 의미를 갖는다.

본 발명을 예시적인 실시예와 관련하여 기술하였지만, 당해 기술분야의 전문가는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 다양한 변경이 이루어질 수 있으며 본 발명의 구성요소가 이와 대등한 요소와 교체될 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 본질적인 영역으로부터 벗어나지 않고서 본 발명의 개시 내용에 특정의 상황 또는 재료를 적용하도록 다양한 수정이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명을 실시하기 위해 최적 모드로 고려된 개시된 특정 실시예에 국한되는 것이 아니라, 본 발명은 첨부된 청구항의 영역 내에 있는 모든 실시예를 포함한다.

Claims (30)

1. 하나 이상의 층을 포함하는 차량의 내부 부품에 스티치를 형성하기 위한 방법으로서,
   a) 상기 하나 이상의 층의 제1 표면의 진입 지점에서 바늘로 상기 하나의 층을 관통함으로써, 상기 바늘이 그 이동 경로 중의 하사점에 도달하고, 상측실이 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면에 위치하는 출구 지점에서 상기 하나 이상의 층을 통과하는 단계;
   b) 상기 출구 지점에 인접하여 위치하고, 상기 하나 이상의 층에 평행하는 평면의 제1 방향으로 회전하는 회전 루퍼로 상기 상측실을 잡는 단계;
   c) 상기 출구 지점과 상기 진입 지점을 통해, 상기 바늘을 그 이동 경로 중의 상사점으로 후퇴하는 단계;
   d) 제1 방향으로 상기 부품을 전진하는 단계;
   e) 상기 하나 이상의 층에 평행하는 평면에서 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 상기 회전 루퍼를 회전하는 단계;
   f) 상기 하나 이상의 층의 상기 제1 표면의 다른 진입 지점에서 상기 바늘로 상기 하나의 층을 관통함으로써, 상기 상측실이 상기 제1 표면에 대향하는 상기 제2 표면에 위치하는 다른 출구 지점에서 상기 하나 이상의 층을 통과하여, 상기 바늘이 상기 회전 루퍼에 위치하는 하측실과 결합하는 단계;
   g) 상기 회전 루퍼가 상기 제2 방향으로 회전할 때, 상기 상측실을 풀어주는 단계;
   h) 상기 회전 루퍼가 상기 제2 방향에서 최종 위치로 회전되고, 상기 바늘이 그 하향 스트로크의 최하측에 이르렀을 때, 상기 상측실과 상기 하측실 사이의 스티치 형성을 완료하는 단계; 및
   i) 소정량의 스티치가 상기 내부 부품에 형성될 때까지 상기 b) 내지 h) 단계를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스티치 형성 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 층의 최외부 스킨은, 비닐, 가죽 및 열가소성플라스틱 폴리올레핀 그룹 중에서 선택된 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 스티치 형성 방법.
   
3. 제 2 항에 기재된 방법에 의해 형성된 내부 부품으로서,
   상기 내부 부품은 차량의 내부 트림 조각인 것을 특징으로 하는 내부 부품.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 내부 트림 조각은 상기 차량의 계기 패널의 일부인 것을 특징으로 하는 내부 부품.
   
5. 제 1 항에 기재된 방법에 의해 형성된 내부 부품으로서,
   상기 내부 부품은 차량의 내부 트림 조각인 것을 특징으로 하는 내부 부품.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 내부 트림 조각은 상기 차량의 계기 패널의 일부인 것을 특징으로 하는 내부 부품.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 층의 최외부 스킨은, 비닐, 가죽 및 열가소성플라스틱 폴리올레핀 그룹 중에서 선택된 재료로 형성되고, 중간층은 상기 제1 표면에 대향하는 상기 최외부 스킨의 제2 표면에 적용되는 것을 특징으로 하는 스티치 형성 방법.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 중간층은 발포체층인 것을 특징으로 하는 스티치 형성 방법.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 내부 부품은 차량 내부 트림 조각인 것을 특징으로 하는 스티치 형성 방법.
   
10. 제 1 항에 기재된 방법에 의해 형성된 내부 부품.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 내부 부품은 차량의 내부 트림 조각인 것을 특징으로 하는 내부 부품.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 내부 트림 피스는 상기 차량의 계기 패널의 일부인 것을 특징으로 하는 내부 부품.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 층의 최외부 스킨은, 비닐, 가죽 및 열가소성플라스틱 폴리올레핀 그룹 중에서 선택된 재료로 형성되고, 중간층은 상기 제1 표면에 대향하는 상기 최외부 스킨의 제2 표면에 적용되는 것을 특징으로 하는 내부 부품.
    
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