(57)【要約】ミシンハウジング（２）を有するミシンであって、ハウジング下部（３）と、縫製ヘッド（６）を有するハウジング上部（４）と、ハウジング下部（３）を接続するスタンド（５）を備える。  ハウジング上部（４）は、スタンド側アームハウジング部分（７）と、ヘッド側アームハウジング部分（８）と、継ぎ手（２３）を備え、継ぎ手（２３）は、ヘッド側アームハウジング部分（８）が、縫製材料の受け取り／引き渡しのための準備位置と、縫製材料の縫製位置との間で旋回できるように配置されている。
2021520932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミシンハウジング（２）を有するミシンであって、
−  ハウジング下部（３）と、
−  縫製ヘッド（６）を有するハウジング上部（４）と、
−  前記ハウジング下部（３）を前記ハウジング上部（４）に接続するスタンド（５）と、を備え、
前記ハウジング上部（４）は、
−  スタンド側アームハウジング部分（７）と、
−  ヘッド側アームハウジング部分（８）と、
−  前記スタンド側アームハウジング部分（７）と前記ヘッド側アームハウジング部分（８）の間の継ぎ手（２３）と、を備え、
前記継ぎ手（２３）は、前記ヘッド側アームハウジング部分（８）が、縫製材料の受け取り又は引き渡しのための準備位置と、前記縫製材料を縫製する縫製位置との間で旋回可能であるように配置されているミシン。
【請求項２】
前記ハウジング上部（４）の縫い目形成部品に駆動ユニットを接続するための伸縮式関節アームシャフト（１６）を備えることを特徴とする請求項１に記載のミシン。
【請求項３】
前記伸縮式関節アームシャフト（１６）は、スタンド側アームシャフト継ぎ手（２０）とヘッド側アームシャフト継ぎ手（２１）を有し、
伸縮要素（２２）が、前記スタンド側及びヘッド側アームシャフト継ぎ手（２０、２１）の間に配置されることを特徴とする請求項２に記載のミシン。
【請求項４】
前記ヘッド側アームハウジング部分（８）を前記準備位置、又は前記縫製位置に旋回させることができる旋回駆動部（２７）を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のミシン。
【請求項５】
前記旋回駆動部（２７）は、空気圧シリンダであることを特徴とする請求項４に記載のミシン。
【請求項６】
縫製の間、前記ヘッド側アームハウジング部分（８）を前記縫製位置に保持するロックユニット（３５）を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のミシン。
【請求項７】
前記ロックユニット（３５）は、空気圧シリンダ（３８）を備えることを特徴とする請求項６に記載のミシン。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のミシン（１）を有する、空間にある多次元の縫い目を縫製するための縫製ユニット。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のミシン（１）を有する、一平面にある多方向の縫い目を縫製するための縫製ユニット。
【請求項１０】
空間にある多次元の縫い目、又は一平面にある多方向の縫い目を縫製する方法であって、
−  請求項７又は８に記載の縫製ユニットを提供するステップと、
−  縫製する前記縫製材料を受け取るために、前記ヘッド側アームハウジング部分（８）を受け取り位置に旋回するステップと、
−  前記ヘッド側アームハウジング部分（８）を縫製位置に旋回するステップと、
−  前記縫製位置で少なくとも１つの縫い目を縫製するステップと、
−  前記ヘッド側アームハウジング部分（８）を、前記縫製材料を引き渡すための引き渡し位置に旋回するステップと、
を備える方法。
【請求項１１】
前記ヘッド側アームハウジング部分（８）は、縫製前にロックされるか、又は縫製後にロック解除されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、ドイツ特許出願ＤＥ  １０  ２０１８  ２０５  ８３５．０の優先権を主張し、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、ミシン及びミシンを有する縫製ユニット、並びに縫製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
そのようなミシン及び縫製ユニットは、出願人のＲＳ５６２ミシン及びＫＬ５００縫製ユニットの公衆の先使用から知られている。加えて、出願人のミシン３５９０ｖａｒｉｏは、公衆の先使用から知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、特に縫製材料搬送体又は縫製材料テンプレートに適用される、縫製材料へアクセスする、又は、それらを処理する改善された能力が保証されるように、上記のタイプのミシンをさらに開発することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、この課題は、請求項１に特定された特徴を備えるミシンによって解決される。
【０００５】
ヘッド側アームハウジング部分を縫製材料の受け取り（picking up）／引き渡し（delivering）のための準備位置に旋回することで、縫製ヘッドの縫い目形成部品とハウジング下部の縫い目形成部品との間の隙間が大きくなり、特に、縫製材料搬送体又は縫製材料テンプレートに適用される縫製材料の受け取りがより容易になる。これにより、縫い目形成部品への供給時、又は縫い目形成部品からの取り外し時に、縫製材料を損傷するリスクが低減される。これは、タッチセンシティブな材料にとって特に有利である。これは、複数のレイヤーを含む複合材料からなる縫製材料の場合に特に当てはまり、それらの１つは、いわゆる「スラッシュ表皮（slush skin）」である。このようなスラッシュ表皮は、粉末焼結プロセスで製造できる。このような材料は、ダッシュボードサポート、アームレスト、コンソールカバー又はドアパネルなどの車両内装部品に好ましくは使用される。一般に、このような車両内装部品には装飾用の縫い目、すなわち部品接続として機能しない縫い目が付けられている。
【０００６】
特に、縫製材料を損傷するリスクを低減しつつ、到達しづらい領域への縫製材料搬送体の位置決めを容易にできる。
【０００７】
有利には、スタンド側アームハウジング部分の長手方向軸とヘッド側アームハウジング部分の長手方向軸との間の角度は、４５°以下であり、特に３０°以下であり、特に１５°以下である。
【０００８】
スタンド側アームハウジング部分とヘッド側アームハウジング部分との間の継ぎ手は、スタンド側アームハウジング部分からヘッド側アームハウジング部分への遷移領域を形成する。
【０００９】
請求項２に記載の伸縮式関節アームシャフトは、ミシンの有利で費用効果の高い実施形態を提供する。伸縮式関節アームシャフトは、好ましくは、カルダンシャフトとして設計され、ハウジング上部の縫い目形成部品への動作可能な接続が、準備位置であっても維持される。
【００１０】
請求項３に記載の伸縮式関節アームシャフトは、構造において有利である。伸縮要素は、ヘッド側アームハウジング部分の縫製位置から準備位置への旋回移動（その逆方向も含む）による長さの変化を補償するために有利に使用される。好ましくは、伸縮要素は、耐トルクな方法で、ヘッド側及びスタンド側のアームシャフト継ぎ手に接続される。特に好ましい実施形態では、スタンド側、及び／又はヘッド側のアームシャフト継ぎ手は、ユニバーサル継ぎ手として設計される。
【００１１】
請求項４に記載の旋回駆動部は、旋回移動が正確に実行されることを保証する。旋回駆動部がアクチュエータ又はモータとして設計されていると有利である。特に、旋回駆動部は空気圧、油圧、又は電気シリンダである。
【００１２】
空気圧シリンダとして設計された、請求項５に記載の旋回駆動部は、設計の点で特に有利である。有利には、空気圧シリンダは、両側を圧縮空気で加圧できる空気圧シリンダとして設計されており、複動式空気圧シリンダとも呼ばれる。
【００１３】
請求項６に記載のロックユニットは、縫製の間、ヘッド側アームハウジング部分が縫製位置に留まることを確実にする。旋回駆動部を縫製位置にプリテンションすることにより、ヘッド側アームハウジング部分がさらに固定されることが有利である。
【００１４】
請求項７に記載のロックユニットを用いて、構造的に有利で費用効果の高い実施形態が提供される。
【００１５】
本発明のさらなる目的は、縫製材料への改善されたアクセス可能性及び／又は作業性を備えた、空間にある多次元の縫い目を縫製するための縫製ユニットを提供することである。
【００１６】
本発明によれば、この目的は、請求項８で特定された特徴を備える縫製ユニットによって解決される。
【００１７】
有利には、縫製ユニットはロボット縫製ユニットとして設計される。これは、好ましくはロボットアームを含み、所望に制御される方法で、ミシンを５又は６自由度で空間内に方向づけできる。この実施形態では、縫製材料をホルダーに静止した状態で固定できる。
【００１８】
有利な代替実施形態では、ロボットアームは、加工品が所望に制御される方法で５又は６自由度で空間内に方向づけできるように、縫製材料搬送体上に配置される。この実施形態では、ミシンは静止した状態で固定できる。
【００１９】
本発明の追加の目的は、縫製材料の改善されたアクセス可能性及び／又は作業性を備える、一平面にある多方向の縫い目を縫製するための縫製ユニットを提供することである。
【００２０】
本発明によれば、この目的は、請求項９で特定された特徴を備える縫製ユニットによって解決される。
【００２１】
特に、縫製ユニットはＣＮＣ縫製ユニットとして設計されている。
【００２２】
有利には、縫製ユニットは、プログラム可能な大面積自動ミシンとして設計されている。この実施形態では、縫製材料は、縫製材料テンプレート内に配置されている。縫製テンプレートは、形成される縫い目に応じて縫製テーブル上を移動される。
【００２３】
本発明の追加の目的は、空間に多次元的に存在する縫い目、又は一平面に多方向に存在する縫い目を縫製する方法を提供することであり、これにより、縫製材料のアクセサビリティ（接近し易さ）が改善される。
【００２４】
本発明によれば、この目的は、請求項１０に特定された特徴を有する方法によって解決される。
【００２５】
準備位置では、ハウジング上部とハウジング下部での縫い目形成部品の隙間が大きくなり、縫製材料を損傷するリスクが低減される。これは、タッチセンシティブな素材に特に有利である。縫製する縫製材料を受け取るための受け取り位置と、縫製する縫製材料を引き渡すための引き渡し位置は、ミシンに関して既に説明した準備位置とすることができる。
【００２６】
請求項１１に記載の方法は、中断なく縫製を行なうことを保証する。
【００２７】
本発明の例示的な実施形態は、図を使用して以下により詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】縫製位置で空間にある多次元の縫い目を縫製する縫製ユニットのミシンにおける内部の詳細を示す側面図である。
【図２】図１のミシンの、ヘッド側アームハウジング部分及び、部分的なスタンド側アームハウジング部分の拡大図である。
【図３】準備位置で空間にある多次元の縫い目を縫製する縫製ユニットのミシンにおける側面図であり、さらなる内部の詳細を示している。
【図４】図３の準備位置にあるミシンの、ヘッド側アームハウジング部分及び、部分的なスタンド側アームハウジング部分の拡大図である。
【図５】図１のミシンのロック解除状態におけるヘッド側アームハウジング部分の図であり、再度拡大して内部の詳細を示している。
【図６】ロック状態における図５のヘッド側アームハウジング部分の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１から図６は、ミシン１を有する縫製ユニットの実施形態を示しており、それは図示されていないロボット縫製ユニットで使用される。ミシン１は、同一平面にある多方向の縫い目を縫製するための広範囲自動ミシン、特にＣＮＣ縫製ユニットなどの他の縫製ユニットで使用できる。
【００３０】
図１から図６に詳細に示されている、ロボット縫製ユニット用のミシン１は、空間にある縫い目、特に空間上で平らな三次元でない縫い目を縫うために使用される。縫製ユニットの例示的な用途は、例えばインストルメントパネル、ドアパネル又はアームレストなどの、車両の内装における装飾的な縫い目の取り付けである。好ましくは、そのような車両内装部品は、粉末焼結プロセスによって製造される、いわゆる「スラッシュ表皮」からなる。ロボット縫製ユニットは、ロボットアーム（図示せず）を含み、それにより、ミシン１が任意に制御される方法で、空間上に５又は６自由度で方向付けられる。
【００３１】
位置関係を容易にするために、デカルトｘｙｚ座標系が図に示されている。ｘ軸は、図１の描画平面に垂直であり、その方向に延びる。ｙ方向は図１の左側に延び、ｚ方向は図１の上方向に延びる。
【００３２】
図１のミシンは、空間にある多次元の縫い目を縫製するための縫製位置にある。ミシンハウジング２を備えるミシン１は、ハウジング下部３、ハウジング上部４、及びハウジング下部３とハウジング上部４とを接続するスタンド５を有するＣ字型の基本構造を有する。ハウジング下部３及びハウジング上部４は、ｙ方向に沿って延びる。スタンド５は、ｚ方向に沿って延びる。
【００３３】
縫製ヘッド６を備えるハウジング上部４は、ｙ方向に沿ってスタンド側アームハウジング部分７とヘッド側アームハウジング部分８とに分割されている。ヘッド側アームハウジング部分８には、針棒９及びそれに付された図示の縫い針１０などの縫い目（ステッチ）形成部品が設けられている。また、ヘッド側アームハウジング部分８には、それ自体公知の縫い目長さ設定装置１１と、それ自体公知の針送り装置１２とが設けられている。
【００３４】
もう１つの縫い目形成部品はグリッパー１３であり、それは、グリッパー下部１４上での縫い目形成のために縫い針１０と同期して駆動される。グリッパー１３は、本質的にステッチプレート３９によって覆われている。グリッパー下部１４は、ミシン１のｚ軸に沿ってコラム（円柱）を形成する。グリッパー下部１４は、ハウジング下部３のヘッド側に位置している。グリッパー下部１４及びハウジング下部３の両方は、図示されていないグリッパー駆動部品を含む。さらに、グリッパー下部１４は、２つのレバー４０を有する。後者は、グリッパー継ぎ手（詳細には示されていない）において、動きを伝達する役割を有する。
【００３５】
グリッパー下部１４のコラム状の設計により、ミシン１で縫い目が形成される縫い目形成領域は、すべての側から自由にアクセス可能である。
【００３６】
回転運動は、駆動シャフト（図示せず）を有する駆動モータを介して生成され、それにより、縫い目形成部品、すなわち、縫い針１０を有する針棒９及びグリッパー１３は、既知の方法で駆動される。歯付きベルト１５を介して、回転運動は、ハウジング上部４内の伸縮式関節アームシャフト１６及びハウジング下部３内の下部アームシャフト１７に伝達される。下部アームシャフト１７は、他のグリッパー駆動部品によりグリッパー１３と動作可能に接続されている。この目的のために、歯付きベルト１５は、伸縮式上部アームシャフトギア１８と下部アームシャフトギア１９とを結び付ける。
【００３７】
伸縮式関節アームシャフト１６は、ハウジング上部４内をｙ方向に沿って延び、スタンド側アームシャフト継ぎ手２０、ヘッド側アームシャフト継ぎ手２１、及び、それらの間に配置された伸縮要素２２を有する。後者は耐トルク接続として設計されており、伸縮式関節アームシャフト１６の回転運動を、縫い目形成部品（特に、ステッチ長さ設定装置１１）に伝達することが保証される。スタンド側及びヘッド側アームシャフト継ぎ手２０、２１は、ユニバーサル継ぎ手として設計されており、これはカルダン継ぎ手（cardan joint）とも呼ばれる。換言すれば、伸縮式関節アームシャフト１６は、精密関節シャフトとして設計されており、カルダンシャフトとも呼ばれる。これにより、角度のある（斜めの）シャフトトレーン（shaft train）でトルクを伝達できる。
【００３８】
スタンド側アームハウジング部分７とヘッド側アームハウジング部分８との間の遷移領域には、継ぎ手２３が配置されている。その継ぎ手２３は、ｘ方向に沿って延びる継ぎ手軸２４を有する（図６）。継ぎ手２３は、スタンド側アームハウジング部分７の領域でハウジング上部４の上部ハウジング壁２５に取り付けられ、継ぎ手ブリッジ２６を介してヘッド側アームハウジング部分８に接続される。
【００３９】
旋回駆動部２７を介して、ヘッド側アームハウジング部分８は、継ぎ手軸２４を中心に、縫製位置から縫製材料を受け取り／引き渡しするための準備位置に旋回される（図３及び４）。図示の実施形態では、旋回駆動部２７は、空気圧シリンダとして設計されている。
【００４０】
準備位置では、縫製材料搬送体又は縫製材料テンプレートに適用される縫製材料は、方法の段階によって、縫い目形成部品の反対側に配置されるか、又は移動される。したがって、方法の段階によって、準備位置は、受け取り位置又は引き渡し位置として理解されるべきである。
【００４１】
準備位置では、ヘッド側アームハウジング部分８の縫い目形成部品（特に縫い針１０）の、ハウジング下部３の縫い目形成部品（特にグリッパー１３又はステッチプレート３９）に対する隙間（ギャップ）２８が、ｙ及びｚ方向に増大する（図３）。これにより、特に、縫製材料搬送体又は縫製材料テンプレートに適用される縫製材料の受け取り、又は引き渡しが容易になる。
【００４２】
旋回駆動部２７は、スタンド側ラジアル軸受け２９とヘッド側ラジアル軸受け３０を有し、スタンド側ラジアル軸受け２９はスタンド側アームハウジング部分７に設けられ、ヘッド側ラジアル軸受け３０はヘッド側アームハウジング部分８に設けられている。スタンド側ラジアル軸受け２９及びヘッド側ラジアル軸受け３０は、部分的に図示された作動シリンダ３１によって接続されている（図４参照）。縫製位置から準備位置への旋回移動は、作動シリンダ３１が最終位置まで伸長する方法で、旋回駆動部２７によって行われる。旋回移動の結果として、ヘッド側ラジアル軸受け３０は、ｙ及びｚ方向に移動される。
【００４３】
縫製位置から準備位置への旋回移動中に、ヘッド側アームハウジング部分８は、スタンド側アームハウジング部分７に関して４０°まで旋回される。これにより、三角形のスペース３２が生じるが、伸縮式関節アームシャフト１６とヘッド側アームハウジング部分８内の縫い目長さ設定装置１１との間の接続は維持される。これは、伸縮要素２２を後退位置から伸長位置に移動することによって達成される。このような位置では、ヘッド側アームシャフト継ぎ手２１がｙ方向に移動する。同時に、縫い目長さ設定装置１１と動作可能に接続されている伸縮式関節アームシャフト１６の部分区間は、角度が付けられる。
【００４４】
結果として生じる三角形のスペース３２は、示されるカバー３３によって覆われる。これは、ほこりの侵入を防ぐ。さらに、三角形のスペース３２によって形成される危険箇所は、少なくとも一部の領域で露出している部品、特に伸縮式関節アームシャフト１６のために最小化されるか、又は排除される。
【００４５】
ヘッド側アームハウジング部分８の準備位置から縫製位置への旋回移動は、作動シリンダ３１がストッパ３４に到達するまで後退する方法で、旋回駆動部２７よって行われる。スペース３２はそれに応じて閉じられ、隙間２８は減少する。ヘッド側アームハウジング部分８は、縫製位置にある。
【００４６】
縫製時に、ヘッド側アームハウジング部分８を縫製位置に固定するためのロックユニット３５が設けられている（図５、図６）。これは、ピン３６と閉鎖部分３７とを備え、ピン３６はスタンド側アームハウジング部分７に配置され、閉鎖部分３７はヘッド側アームハウジング部分８に固定され、縫製位置においてスタンド側アームハウジング部分７に突出している（図６）。空気圧シリンダ３８を使用して、ピン３６をロックのために閉鎖部分３７の中に移動し、及び、ピン３６をロック解除のために閉鎖部分３７の外へ移動する。縫製時にヘッド側アームハウジング部分８を縫製位置に追加固定するために、作動シリンダ３１に圧力が加えられる。
【００４７】
以下では、空間に多次元的にある縫い目を縫う方法について、より詳細に説明する。この目的のために、方法はミシンに関係なく同様であることに留意されたい。
【００４８】
最初、ヘッド側アームハウジング部分８は縫製位置にあり、ロックが解除されている（図１、３、及び５）。特に縫製材料搬送体に適用される、縫製対象の縫製材料を受け取るために、ヘッド側アームハウジング部分８は受け取り位置に旋回される。ここで、受け取り位置とは、上記した準備位置を意味すると理解される。したがって、旋回駆動部２７の作動シリンダ３１を終端位置まで伸ばすことにより、ヘッド側アームハウジング部分８が旋回される。これにより、隙間２８が生じ、縫製対象の縫製材料をグリッパー１３及びグリッパー下部１４に整列させることができる。
【００４９】
縫製する縫製材料が揃うと、ヘッド側アームハウジング部分８が受け取り位置から縫製位置まで旋回する。これは、旋回駆動部２７の作動シリンダ３１をストッパ３４まで移動することにより達成される。
【００５０】
この位置で、作動シリンダ３１を加圧することにより、ヘッド側アームハウジング部分８がロックされる。また、ヘッド側アームハウジング部分８は、縫製作業が開始される前にロックユニット３５によりロックされる。この目的のために、ピン３６は、空気圧シリンダ３８によって閉鎖部分３７の中に移動する。
【００５１】
続いて、少なくとも１つの縫い目が縫われる。縫い目自体は、ダブル本縫い、シングル本縫い、又はダブルチェーン縫いとしてデザインできる。縫製ユニットに応じて、空間に多次元にある少なくとも１つの縫い目、又は一平面に多方向にある少なくとも１つの縫い目が縫製される。
【００５２】
縫製が終了すると、ヘッド側アームハウジング部分８のロックが解除される。この目的のために、ピン３６は、空気圧シリンダ３８によって閉鎖部分３７の外に移動する。
【００５３】
続いて、作動シリンダ３１が再び終端位置まで伸長され、ヘッド側アームハウジング部分８を引き渡し位置に旋回させる。ここで、引き渡し位置とは、上記の準備位置を意味すると理解される。これに対応して、縫い針１０とグリッパー１３との間の隙間２８が再び増加し、その結果、縫製された縫製材料を移動させることができる。
【００５４】
用途に応じて、縫製される別の新しい縫製材料を続いて配置できる。
【符号の説明】
【００５５】
１  ミシン
２  ミシンハウジング
３  ハウジング下部
４  ハウジング上部
５  スタンド
６  縫製ヘッド
７  スタンド側アームハウジング部分
８  ヘッド側アームハウジング部分
９  針棒
１０  縫い針
１１  設定装置
１２  針送り装置
１３  グリッパー
１４  グリッパー下部
１５  歯付きベルト
１６  伸縮式関節アームシャフト
１７  下部アームシャフト
１８  伸縮式上部アームシャフトギア
１９  下部アームシャフトギア
２０  スタンド側アームシャフト継ぎ手
２１  ヘッド側アームシャフト継ぎ手
２２  伸縮要素
２３  継ぎ手
２４  継ぎ手軸
２５  上部ハウジング壁
２６  継ぎ手ブリッジ
２７  旋回駆動部
２８  隙間（ギャップ）
２９  スタンド側ラジアル軸受け
３０  ヘッド側ラジアル軸受け
３１  作動シリンダ
３２  スペース
３３  カバー
３４  ストッパ
３５  ロックユニット
３６  ピン
３７  閉鎖部分
３８  空気圧シリンダ
３９  ステッチプレート
４０  レバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2021520932.tif 000006
【図５】
2021520932.tif 000007
【図６】
2021520932.tif 000008
【国際調査報告】
2021520932.tif 000009
2021520932.tif 000010
2021520932.tif 000011
2021520932.tif 000012
2021520932.tif 000013
2021520932.tif 000014