JP6526413B2 - 車両内装トリム部材にステッチを施す装置と車両内装トリム部材との組合せ - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］
この出願は、２０１１年７月８日に提出された米国仮出願第６１／５０５，８３６号に基づく優先権を主張する。当該仮出願の内容は、参照することによりここに組み込まれる。

この発明は、車両内装の内装構造に関する。より詳細には、本発明は車両内装部材にステッチを施す装置に関する。

現在のところ、自動車の内装において見受けられる多くのステッチは実用的で多様である。当該ステッチにおいては、二つ又はそれ以上の材料（革、ビニール、ＴＰＯ、布、等）が、座席クッション、ヘッドレスト、アームレスト、コンソール蓋、インストルメントパネル基材、等のような部材に巻き付けられる前に、パターンから切り取られ、縫い合わされる（カットアンドソー；ｃｕｔ−ｎ−ｓｅｗ）。このような実用的なステッチは、非常に大きな労働力を要し、通常は、低級又は中級の車両において必要とされる場所にのみ用いられる。コストによる制限から、インストルメントパネルリテーナやドアパネルのような装飾的な部材に実用的なステッチを施したものは、より高級な車両において見受けられるのみであった。

近年、自動車産業における相手方ブランド製品の製造会社（ＯＥＭ）は、より広範囲の価格帯にわたる車両に、「ステッチ」のように見えるものを施すことに関心を抱いている。いくつかの出願においては、ステッチを装った装飾的なステッチが用いられることもあった。しかしながら、現時点では、見せかけのステッチを対照的な色で提供することは、製造上実行できるものではない。さらに、より多くのＯＥＭが、装飾的な部材に本物の又は「存在感のある」ステッチを用いることにより本物のカットアンドソーのような見た目及び雰囲気を提供することを求められている。

そのため、装飾的な自動車トリム部材に、存在感のある装飾的なステッチを施すことが望まれている。

外皮層を含む内装部材にステッチを施す装置であって、当該装置はロータリールーパーを備える一本針チェーンステッチ装置であり、当該装置の縫い針は前記内装部材を下へと通り抜け、前記ロータリールーパーのフックは、前記縫い針が前記内装部材を下へと通り抜けた後に前記縫い針が引っ込む時に形成される糸ループと係合し、そして、前記装置は、ステッチ長さを確立するため、前記縫い針及びルーパに対して前記内装部材を移動させる機構をさらに備える、装置。

他の特徴、利点、及び細部は、以下に続く実施形態の説明において例としてのみ現れる。説明においては以下の図面が参照される。

図１は、車両の部材にステッチを施す装置の概略的な図である。

図２は、本発明の例としての装置におけるステッチングが施される手順を連続的に示している。

図３は、本発明の例としての実施形態に従ってステッチが施された部材の断面図である。

図４は、代替的な例としての実施形態に係る車両部材にステッチを施す装置の概略図である。

図５は、他の一つの代替的な例としての実施形態に係る車両部材にステッチを施す装置の概略図である。

次に図面を参照するが、図面においては、可能な範囲で、例えば参照符号は、様々な角度から見るに際して例えば部材を指定するのに用いられ、車両の内装部材が示される。一つの実施においては、内装部材は、車両のインストルメントパネルの一部である。さらに、前記内装部材にステッチを施す装置についても示されている。

前記内装部材は、単一層構造とすることもでき、或いは多重層構造とすることもできる。一つの実施形態においては、前記内装部材は、少なくとも、十分に滑らかな外表面を有する外皮層と、この外表面に対して反対を向いている底面と、を含む。外皮層は、好ましくは、十分な柔軟性を有すると共に審美的に心地よい特性を有するプラスチック材料により形成される。一つの実施形態においては、前記内装部材は、車両内装の装飾的な要素である。

前記内装部材の柔軟性を増進するために、一つの実施形態においては、外皮層の下の領域にクッション支持材料の層が設けられる。クッション支持材料は、潜在的には、架橋ポリプロピレン（ＸＬＰＰ）発泡体のような発泡材料により形成されるものとすることが好ましいが、あらゆる数の異なる構造により形成されるものとすることもできると考えられる。前記クッション支持材料の下には、寸法的に安定したプラスチック又はその他の適切な材料により作られた基材パネルを配置することもできる。

可能性として好適な実施形態においては、クッション支持材料と、基材パネルと、は、外皮層の支持構造を提供するように協調的に機能するのである。

クッション支持材料を形成するＸＬＰＰ発泡体は、外皮層と基材パネルとの間で膨張するものとすることができる。そうすることにより、多層複合材料構造が形成されると考えられる。また、外皮層が予めクッション材料を覆うような状態となるように、外皮層をクッション材料に取り付けておくこともできる。そうすることにより、予め層状となった複合材料を形成することができ、これをその後、利用状況に応じてあらゆる基材パネルに適用することができると考えられる。

さらに、前記内装部材又は装飾的要素は、単一層（外皮層のみ）、二重層（外皮層／発泡体）、又は三重層（外皮層／発泡体／基材）の何れであってもよい。したがって、ここで開示される装置は、前述の内装部材の構成のうち何れにも用いることができると考えられる。

上述したように、高価なカットアンドソー技術を用いることなく、装飾的な自動車トリム部材に存在感のある装飾的なステッチを施すことができる技術が望まれていた。典型的には、以下の手法のうちのいずれか一つにより、存在感のある装飾的なステッチを施すことができる。

Ｉ．まだ形成されていない単一層又は多重層の構造のトリム材料にステッチを施し、その縫ったトリムシートを、予め形成された／予め切られた基材に巻き付ける。

ＩＩ．予め形成された単一層又は多重層の構造のトリム材料にステッチを施し、その縫ったトリムプリフォームを予備成形モールド基材に巻き付ける。

ＩＩＩ．平らな又は比較的平らな単一層又は多重層の構造のトリム及び基材部材にステッチを施す。

部材の複雑さが増加するにつれて、多くのＯＥＭが部材の縁その他の狭い領域に存在感のある装飾的なステッチを施すことを望むようになることに加えて、従来の縫製装置によってはこのような狭い領域にアクセスすることは益々難しくなりつつある。特に長いアームを有し、高い支柱に固定される縫製装置であって、カスタム支柱延長をすることのできる縫製装置が、デザインされ、これを用いることにより、このような狭い領域にステッチを施すことに成功している場合もあった。しかしながら、部材のサイズが大きくなればなるほど、部材を損傷することなく、また、不規則なステッチ長さや正しく整列されていないステッチを生成することなく、縫製装置のオペレータが縫製ヘッドの下において部材／プリフォームを操作することは、非常に困難となる。

結果として、部材及びステッチの複雑さが増大するのに合わせて、固定されている部材の周りにおいて縫製装置を移動させることが、より妥当な解決策となる。その際の移動は、一般的に、６軸ロボットによってガイドされる。これは、部材の全ての領域にアクセスできるようにするためである。ロボットを用いることにより、部材を損傷することなく３次元の部材を縫うことが出来るようになるだけではなく、不規則なステッチ長さやステッチの不整列の虞が最小限となる。

ロボットへの付属品として、複数のタイプの縫製ヘッドが開発されてきた。３次元の部材を縫うために、ポストベッドタイプ及びシリンダータイプの両方のロボットステッチングヘッドが開発されてきた。また、チェーンタイプ及びロックタイプの両方のステッチパターンが利用されてきた。今までに開発されてきたシリンダータイプの装置においては、シリンダーアームのフックルーパーによりチェーンステッチを形成するか、或いは回転軸を水平方向に向けるように配置されたボビンによりロックステッチを形成するかであった。また、ポストベッドタイプの装置においても、支柱の頂上に配置されたチェーンステッチフックルーパにより構成されるか、或いは支柱の頂上に垂直に又は水平に配置されたボビンによりロックステッチを形成するかであった。

この出願は、狭いステッチの領域へのアクセスをより容易とするために、現存するロボット縫製ヘッドのデザイン技術を向上させることを対象とする。

ここで説明される発明の例としての実施形態は、３次元的形状の部材の狭い領域にステッチを施すことをより容易とすることができる、ロボット縫製／ステッチングヘッドのデザインにより構成される。当該デザインによれば、連結支柱及びシリンダーヘッド（少なくとも図１参照）の端のロータリールーパーを用いてチェーンタイプのステッチを利用する。

図１においては、下部シャフト１は、上部シャフト２及び縫い針バーアッセンブリー２ａを（機械的リンク機構１７を経由して）駆動するサーボモータ１０と同じサーボモータにより、駆動される。シャフト１は、適切なギヤ５及びベアリング支持６を介して、一連の二次的な下部シャフト（３及び４）を駆動するように構成されている。

ロータリールーパー７は、最後のシャフト４の出力側に取り付けられている。このロータリールーパー７は、回転して次々に頂上の糸を引っ掛けて、縫われている部材８の背面へと当該糸を固定する。下部アームアッセンブリー９の位置及び寸法は、縫われている部材８の全ての領域にアクセスできる状態となるような、位置及び寸法とされる。望ましい糸のサイズ及びステッチ長さに適合するように可能性を提供しつつ、部材の背面へのアクセスを最大化する範囲内に、ロータリールーパーの直径及び関連する下部側のアームを設定することが望ましい。例えば、ロータリールーパー７のような構成とすることにより、部材８の背面領域３８にアクセスすることが可能となる。これは、ロータリールーパー７のすぐ下に、垂直的に駆動される機構を配置したのでは、実現不能である。図１には、ロータリールーパーの適切に構成された直径４１の延長３９が示されている。

ロータリールーパーを駆動する手段は、上述の説明に記載のものに限定されるものではない。同様の効果、すなわち領域３８のような狭い領域にアクセスできるようにすること、を達成するために、ロータリールーパーを駆動する手段を再構成することも可能である。

ロータリールーパーを有する一本針チェーンステッチ装置と単一糸との典型的な操作手順を以下に説明している。当該操作手順は、好ましくは、コンパクトなステッチングヘッド構造を完成させるためのステッチングの方法であるが、これに限定されるものではない。図２に示すように、ステッチを施す手順は、縫い針１１が材料１２を通り抜けるように降下して、先行するサイクルの間に生じた糸ループ１３の中を縫い針１１が通り抜ける過程により、始まる。縫い針１１が材料の中を後戻りするときに、糸と材料の間の摩擦によって、新しい糸ループ１４が生成する。縫い針が後戻りする間に、ロータリールーパー１６のフック１５が新しい糸ループを掴む。縫い針が材料の中から出て行った後に、材料が、縫い針及びルーパに対して移動して、当該移動によりステッチ長さが確立される。この移動は、材料を動かすように構成された機構によって行われる。当該機構は、図１、図４、及び図５においてボックス１９により概略的に示してある。ボックス１９は、部材又部材８を縫製ヘッド２１に対して動かす機構を表すものとすることができる。或いは、これに代えて、（上述したように）縫製ヘッド２１に結合され当該縫製ヘッド２１を動かすように構成されたロボットを、固定された部材又は部材８に対して動かす機構を表すものとすることができる。さらに他の一つの実施形態においては、一対の機構１９（例えば、一つはロボット、一つは部材を移動させるためのもの）が、部材８と縫製ヘッド２１を同時に動かすように互いに協力して作動するものとすることができる。或いはこれに代えて、二つの機構１９がそれぞれの動作を交互に行うものとすることもできる（例えば、部材を動かし、その後縫製ヘッドを動かす）。部材８の材料の移動は、送り歯機構により成し遂げることができ、また、固定された縫製ヘッド２１に不可欠な歩行足により成し遂げることができる。或いは、例えばロボットにより、固定された材料の位置に関係して縫製ヘッド２１を移動させることができる。機構１９により、縫製ヘッド２１に対して材料を進めるとき、ロータリールーパーは当該ルーパから先行する糸ループを開放する。そして、糸は材料の底面に対してきつく引き付けられる。ルーパのフックは回転を続け、そして、縫い針が新しい孔を形成しストロークの底まで移動したときに、フックそれ自体が再び次のループを係合するように配置される。この手順は、ステッチングパターンが完成するまで続けられる。

完成されたステッチパターン２３は、図３に示すように現れる。このステッチングヘッドデザインに用いられるプリフォーム材料は、典型的には、熱可塑性の真空成形シート又はスラッシュ注型成形シート、又は多重層構造の真空成形熱可塑性シートであるが、これに限定されるものではない。前記多重層構造は、少なくとも外皮２５及び発泡体層２７を含むが、さらに、発泡体の下にバリヤ層を含むものとすることもでき、また、３次元的に形成された部材の基材２９として機能する硬質熱可塑性樹脂ポリマーを含むものとすることもできる。

代替的な例としてのデザインは、ロータリールーパーのフックの代わりに、連結支柱及びシリンダーベッドの端にオフセットルーパアーム（図４参照）及びオフセットルーパフック（図５参照）を備え、これを用いてチェーンタイプステッチを利用する。ルーパアーム／フックを有する構成を用いることにより、（概略的に図示している）上糸３１と下糸３３の両方を用いることが可能となり、それにより縫われる部分に対するステッチの締まり具合が向上する。

オフセットルーパアーム（図４）の場合、下部シャフト１はベアリング３０により支持され、この下部シャフト１は、機械的リンク機構１７を介して上部シャフト２及び縫い針バーアッセンブリー２ａを駆動するサーボモータ１０と同じサーボモータにより駆動される。また、下部シャフトは、オフセットルーパアーム３２を直接駆動するように構成されている。このような構成により、前記アーム３２及びフック３４の所望の回転の動きが達成される。ルーパアーム３２のオフセットは、長さ３３として図示してある。そして、ルーパアームはルーパフック３４を収容する／含む。当該ルーパフック３４は、図２に示したのと同様の態様で縫い針３６により形成されたループを係合する。下部アームアッセンブリー９の位置及び寸法は、縫われている部材１２の全ての領域にアクセスできる状態となるような、位置及び寸法とされる。望ましい糸のサイズ及びステッチ長さに適合するように可能性を提供しつつ、部材１２の背面へのアクセスを最大化する範囲内に、ルーパアーム３２におけるオフセット３３の深さ及び関連する下部側のアームを設定することが望ましい。

オフセットルーパフック３４（図５）の場合、オフセットルーパアーム３２の場合と同様の装置構成が存する。ただし、アーム３２ではなくフック３４がオフセット３３を含んでいる点で、異なる。当該オフセット３３は、部材の制限された領域へのアクセスを得るために必要となるものである。

したがって、部材１２の底面の領域３８には、オフセット３３によりアクセスすることができる。

発明について、例としての実施形態を参照しながら説明したが、本発明の範囲を逸脱しない範囲において、多様な変更を加えることができ、そして均等物によりその要素を置き換えることができるものと、当業者によって理解されるべきであろう。さらに、本発明の本質的な範囲を逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に従ったものとするために、多くの修飾が加えられるであろう。したがって、本発明は、この発明を実施するに際しての最適な実施形態と考えられて開示された特定の実施形態に制限されることはないと考えられる。すなわち、本発明は、本出願の範囲内に含まれる全ての実施形態を包含すると考えられる。

Claims (4)

1. 車両の内装トリム部材にステッチを施す装置であって、
   前記内装トリム部材は、外皮層を含み、当該内装トリム部材の背面側に背面領域が形成
   されるように湾曲し、
   前記装置は、ロータリールーパーを備える一本針チェーンステッチ装置であり、
   前記ロータリールーパーは、回転時に前記背面領域に位置するように、前記装置の一部より延出され、前記内装トリム部材の湾曲した部分が当該ロータリールーパーの上方から下方にかけて位置し、
   前記装置の縫い針は、前記内装トリム部材を貫通するように下降し、
   前記ロータリールーパーのフックは、前記縫い針が前記内装トリム部材を貫通するように下降した後に前記縫い針が引っ込む時に形成される糸ループと係合し、
   前記装置は、ステッチ長さを確立するため、前記縫い針及び前記ロータリールーパーに対して前記内装トリム部材を移動させる機構をさらに備え、
   前記外皮層は、ビニール、革、及び熱可塑性ポリオレフィンから成る群から形成され、
   前記外皮層には、中間層としての発泡体層が付され、
   前記発泡体層には、プラスチック製の基材層が付され、
   前記内装トリム部材は、前記車両のインストルメントパネルの一部であり、
   前記内装トリム部材の湾曲した部分の長さは、前記ロータリールーパーの直径よりも大きい、装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、
   前記機構により前記内装トリム部材が移動されると、前記ロータリールーパーは先行する糸ループを開放し、
   当該糸ループは前記内装トリム部材の底に対して強く引かれる、装置。
3. 請求項１に記載の装置であって、
   前記機構は、前記縫い針及び前記ロータリールーパーに対して、前記内装トリム部材を直接的に移動させるように構成される、装置。
4. 請求項１に記載の装置であって、
   前記機構は、前記内装トリム部材に対して、前記縫い針及び前記ロータリールーパーを直接的に移動させるように構成される、装置。

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