JP2018171325A - 縫製システム及び縫製システムの制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットアームの高出力化や大型化を招くことなく、全縫製ラインにわたって安定した縫目を表皮材に形成する。【解決手段】表皮材の少なくとも縫製ライン部分を展張状態に保持する治具と、基部に設置され前記治具を保持するロボットアームと、前記基部に設置されミシン針を長手方向に進退駆動するミシンモーターを内蔵したミシンと、前記ロボットアームと前記ミシンモーターとを制御する制御部と、を備え、前記制御部の制御下、固定状態の前記ミシンに対して前記ロボットアームが前記治具を相対移動させつつ前記ミシンが前記表皮材の縫製ラインに沿う線状縫目を形成することを特徴とする縫製システム。【選択図】図１

Description

本発明は、縫製システム及び縫製システムの制御プログラムに関する。

従来、自動車等の車両の車室内の前部にインストルメントパネルなどの内装部品が設けられており、このようなインストルメントパネルには、例えば、表皮材と芯材との間に柔軟な発泡層を介在した多層構造のものが存在している。また、車両用の内装部品には、上記したインストルメントパネルと同様の多層構造のものも存在している。

このような車両用の内装部品は、縫目を形成して高級感を演出する場合がある。内装部品の縫目は、内装部品を多層化する前の単体状態の表皮材に対し行われることが多く、また、内装部品が非平坦な３次元形状に成型されているため、手作業で縫製加工を行うことで形成する場合が多い。しかしながら、人手で行う縫製加工には集中力が必要なので連続作業時間に限界があり、また、作業者の熟練次第で作業速度や加工品質にばらつきを生じる。

そこで、例えば特許文献１には、縫製加工を自動化するための縫製システムが提案されている。特許文献１には、産業用ロボットにミシンを取付けて、ミシン自体の傾き変更の自由度を向上させ、布地を仮固定した人体模型などの周囲でミシンを移動させて縫目を形成する縫製作業ロボットが開示されている。

特開平６−１２６６７９号公報

ミシンの送り足等の送り機構の送り動作に同期してロボットアーム先端に取り付け固定したミシンを移動させる方法として、ロボットアーム先端を連続的に移動させる方法と、ロボットアーム先端を間欠的に移動させる方法とが考えられる。

前者のロボットアーム先端を連続的に移動させる方法の場合、ロボットアーム先端でミシンが単振動することは回避できるかもしれない。しかしながら、ミシンの縫針が縫製時に行う上下動の始動時や制動時は所定の上下動速度に達するまでにタイムラグが存在し、縫針の上下動と連動して行われるミシンの送り速度も縫針の始動時や制動時と安定稼働時とで異なる。このため、ロボットアームの移動量とミシンの送り量とが一致しない期間が存在し、縫針が表皮材の針孔を引き広げる針孔拡大や縫目のピッチ乱れを生じる可能性がある。

後者のロボットアーム先端を間欠的に移動させる方法について、上述した特許文献１には、ロボットアーム自体を動かすとロボットアームの振動が収束するまで使用できないと記載されており、この対策として、ロボットアームの手首部とミシンとの間にミシンを単振動運動させる単振動装置を介設することを提案している。しかしながら、重量物であるミシンに加えて単振動装置をロボットアームに取付けると、移動制御のために高出力の大型ロボットアームが必要になる上、振動抑制できる範囲は単振動装置の範囲内だけであり、長い縫製ラインを連続的に形成することは難しい。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、縫製システムを構成するロボットアームの高出力化や大型化を招かず、更に望ましくは全縫製ラインにわたって安定した縫目を縫製対象物に形成することを目的とする。

本発明の態様の１つは、縫製対象物の少なくとも縫製ラインの部分を展張状態に保持する治具と、基部に設置され前記治具を保持するロボットアームと、前記基部に設置され縫針を往復動させるミシンモーターを内蔵したミシンと、前記ロボットアームと前記ミシンモーターとを制御する制御部と、を備え、前記制御部の制御の下、前記ロボットアームが前記縫製対象物を前記ミシンに対して相対移動させつつ前記ミシンが前記縫製対象物の前記縫製ラインに沿って線状縫目を形成することを特徴とする縫製システムである。

このように構成された縫製システムによれば、縫製対象物の少なくとも縫製ラインの部分を展張状態に保持する治具がロボットアームによって保持され、ミシンについては、ロボットアームと同じ基部上に設置される。治具を介してロボットアームに保持された縫製対象物は、ロボットアームの駆動によりミシンの送り方向に搬送される。このとき、ミシンが内蔵するミシンモーターは、ロボットアームと同じ制御部によって駆動されており、ロボットアームの送り動作に同期して縫針が往復動される。このように、重量物であるミシンを据え置き型とし、比較的軽量な縫製対象物及びこれを保持する治具をロボットアームが搬送してミシンの送りとすることで、ロボットアームの高出力化や大型化を招かずにすむ。

本発明の選択的な態様の１つは、前記線状縫目の形成中において、前記縫針は前記ミシンモーターによって連続的に往復動され、前記ロボットアームは前記線状縫目の延びる方向に前記縫製対象物を間欠的に移動することを特徴とする縫製システムである。

このように構成された縫製システムによれば、縫針については従来のミシンと同様に一連の線状縫目の形成中に往復動を停止せず、従来のミシンの送り機構で行われていた搬送対象物の間欠的な移動と同様の送り動作をロボットアームが行う間欠的な移動によって実現することができる。

本発明の選択的な態様の１つは、前記ロボットアームは、前記縫製対象物から前記縫針が針抜けした後、針先端が前記縫製対象物の表面の位置に復帰するまで前記縫製対象物を移動させ、前記縫針の針先端が前記縫製対象物の表面に向かって達した後、針抜けするまでの間は前記縫製対象物を移動させないことを特徴とする縫製システムである。

このように構成された縫製システムによれば、縫製対象物から縫針が抜ける前に縫製対象物の搬送が開始されることで発生する針孔拡大を回避しつつ縫製対象物に形成する線状縫目の形成に要する時間を短縮することができる。

本発明の選択的な態様の１つは、前記制御部は、前記縫針が前記縫製対象物から針抜けするタイミングで実質的に前記縫製対象物を移動開始させるべく予め前記ロボットアームへ始動信号を入力し、前記縫針が前記縫製対象物の表面に向かって達するタイミングで前記縫製対象物を実質的に移動停止させるべく予め前記ロボットアームへ停止信号を入力することを特徴とする縫製システムである。

このように構成された縫製システムによれば、実際に縫針が縫製対象物から針抜けしてから制御部がロボットアームに搬送開始を指示する始動信号を入力するのではなく、縫針が縫製対象物から針抜けしたタイミングで実質的にロボットアームの搬送が開始されるように始動信号の入力からロボットアームの実質的な始動までのタイムラグを織り込んた時間だけ前に始動信号をロボットアームに入力する。同様に、実際に縫い針が縫製対象部ｔの表面に達してから制御部がロボットアームに搬送停止を指示する停止信号を入力するのではなく、縫針の針先端が縫製対象物の表面に達したタイミングで実質的にロボットアームの搬送が停止されるように停止信号の入力からロボットアームの実質的な停止までのタイムラグを織り込んた時間だけ前に停止信号をロボットアームに入力する。これにより、針孔拡大を回避しつつ、線状縫目の形成に要する時間を短縮することができる。

本発明の選択的な態様の１つは、前記ミシンは、ミシンポストとの間で前記縫製対象物を押さえる押え足を有する一方、前記縫製対象物を送り移動させる送り機構を有さないことを特徴とする縫製システムである。

このように構成された縫製システムによれば、ロボットアームが代替して実現して不要化する送り機構をミシンに設けないことで、ミシンに係るシステム構成を簡素化することができる。

本発明の他の態様は、縫製対象物の少なくとも縫製ラインの部分を展張状態に保持する治具と、基部に設置され前記治具を保持するロボットアームと、前記基部に設置され縫針を往復動させるミシンモーターを内蔵したミシンと、前記ロボットアームと前記ミシンモーターとを制御する制御部と、を備える縫製システムの前記制御部において実行されるコンピュータ―読取可能な制御プログラムであって、前記縫製対象物が前記ミシンに対して相対移動するように前記ロボットアームを駆動する機能と、前記ロボットアームの駆動による前記縫製対象物の前記ミシンに対する相対移動を前記縫製対象物の送りとする縫製により前記縫製ラインに沿って線状縫目を形成するよう前記ミシンを駆動する機能と、を前記制御部に実現させるための制御プログラムである。

なお、上述した縫製システムは、他の機器やシステムに組み込まれた状態で実施されたり他の方法とともに実施されたりする等の各種の態様を含む。

本発明によれば、縫製システムにおいてロボットアームの大出力化や大型化を招かずに済む。

第１の実施形態に係る縫製システムの外観構成の概略を示す斜視図である。 第１の実施形態に係る縫製システムの制御に係る構成の概略を示すブロック図である。 表皮材の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る縫製システムの縫製空間を拡大して示した斜視図である。 縫針とロボットアームの動作の流れを説明する図である。 ロボットアームと縫針の動きを説明するタイムチャートである。 表皮材上の縫製位置を説明する図である。 表皮材上の縫製位置を説明する図である。 第２の実施形態に係る縫製ラインを説明する図である。

以下、下記の順序に従って本発明を説明する。
（Ａ）第１の実施形態：
（Ｂ）第２の実施形態：

（Ａ）第１の実施形態：
図１は本実施形態に係る縫製システムの外観構成の概略を示す斜視図、図２は本実施形態に係る縫製システムの制御に係る構成の概略を示すブロック図、図３は表皮材の一例を示す図、図４は本実施形態に係る縫製システムの縫製空間を拡大して示した斜視図である。なお、本明細書に添付する図面においては基本的に縫糸の表示を省略し、縫目を示す場合は誇張拡大して示してある。

縫製システム１００は、縫製対象物としての表皮材１０に縫目を形成するものであり、概略、ロボットアーム２０、ミシン３０、表皮材１０を保持するための治具４０、並びに、ロボットアーム２０及びミシン３０を制御する制御部５０を備える。

ロボットアーム２０は垂直多関節ロボットであり、例えば６軸垂直多関節ロボットとする。ロボットアーム２０は、アーム先端部に治具４０を保持する。治具４０は表皮材１０の少なくとも縫製ライン１１部分を展張状態に保持する。アーム先端部は治具４０を着脱自在に保持してもよく、例えば、互いに異なる表皮材１０を展張状態に保持するための複数種類の治具４０を付け替えて取付け可能に構成してもよい。

表皮材１０は、各種製品の表面を皮のように覆う合成皮革や天然皮革、樹脂皮膜等を材料とした膜状部材である。表皮材１０は、製品の表面を覆って製品に意匠性を付与する。表皮材１０は、本実施形態に係る縫製システム１００を用いて表面に沿って形成される線状縫目１２によって更なる意匠性を付与される。

線状縫目１２を形成されることで意匠性を付与される表皮材１０としては、車両の内装用の表皮材（インストルメントパネル表装材、ドア内張り、等）が例示される。以下では表皮材１０として、図３に示すような車両の内装皮革の１つであるインストルメントパネル表装材を例に取り説明を行う。

表皮材１０には、線状縫目１２を形成するべき線状部位を示す縫製ライン１１が示されている。縫製ライン１１は、周囲の表皮材１０の表面と識別可能であればよく、形状、色、色彩、模様等の識別要素によって構成できる。本実施形態では、表皮材１０の形成時に予め線状に延びる表面凹みとして形成された条溝を縫製ライン１１として用いる場合を例に取り説明する。縫製ライン１１を条溝で構成する場合、溝深さは、線状縫目１２の形成に用いる縫製糸の太さと略同幅で同縫製糸の太さの範囲内とすることが望ましい。

制御部５０は、いわゆるロボット制御盤により構成され、例えば、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＨＤＤ，モニタ、入出力インターフェース、等の各種ハードウェアを実装しうる。制御部５０は、図２に示すように、ＣＰＵにより構成される演算処理部５１と、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＨＤＤ等により構成される記憶部５２と、ロボットアーム２０を制御するロボット制御部５３とを備え、記憶部５２に記憶された縫製プログラムを演算処理部５１で実行することで後述する縫製システムの制御を実現する。ロボット制御部５３には、ロボットアーム２０に加えて、ミシンモーター３１も接続されている。

ロボット制御部５３は、ロボットアーム２０を駆動し、治具４０及び表皮材１０を所定の軌道に沿って移動させる。ロボット制御部５３は、ミシン３０のミシンモーター３１を駆動することで縫針３６を針動線ＭＬに沿って往復動させ、押え足３７を同じく針動線ＭＬに沿う方向に往復動させる。ロボットアーム２０とミシンモーター３１の双方の制御主体であるロボット制御部５３は、ロボットアーム２０の駆動状況を示す情報をロボットアーム２０から取得し、縫針３６の往復動に係る位置を示す情報をミシンモーター３１から取得する。例えば、ロボットアーム２０はその動作中に動作中信号をロボット制御部５３へ出力し、その停止中に停止中信号をロボット制御部５３へ出力する。ロボット制御部５３は入力されるこれら動作中信号や停止中信号を取得する。同様に、例えば、ミシンモーター３１は縫針３６が表皮材１０に刺さる回転角範囲 では針侵入中信号をロボット制御部５３へ出力し、縫針３６が表皮材１０に刺さらない回転角範囲では針抜中信号をロボット制御部５３へ出力する。ロボット制御部５３は入力されるこれら針侵入中信号や針抜中信号を取得する。

ロボット制御部５３は、ロボットアーム２０の駆動状況を示す情報に基づいて、ロボットアーム２０の駆動と連動した所定のタイミングでミシンモーター３１を始動させ、ロボットアーム２０の駆動と連動した所定のタイミングでミシンモーター３１を停止させる。また、ロボット制御部５３は、縫針３６の往復動に係る位置を示す情報に基づいて、ミシンモーター３１の駆動と連動した所定のタイミングでロボットアーム２０を駆動し、ミシンモーター３１の駆動と連動した所定のタイミングでロボットアーム２０を停止させる。

ミシン３０は、概略、ミシンモーター３１、針棒３２、押え棒３３、ミシンポスト３４及び伝達機構（不図示）を備える。針棒３２及び押え棒３３は、ミシンポスト３４と対向配置されたミシンヘッド３５のミシンポスト３４に対向する対向面３５ａに設けられている。伝達機構は、ミシンモーター３１の回転動力を針棒３２や押え棒３３の駆動力に変換して伝達する。これにより、針棒３２及び押え棒３３は、ミシンヘッド３５とミシンポスト３４の間で、ミシンポスト３４の対向面３４ａに接近する動作と、対向面３４ａから離間する動作を連続的に繰り返し行う往復動を行う。

針棒３２の下端には、いわゆるミシン針としての縫針３６が針先端３６ａを対向面３４ａに向けて取り付けられている。押え棒３３の下端にはワークの縫い位置付近を押える押え足３７が押え面３７ａを対向面３４ａに向けて取り付けられている。なお、本実施形態に係るミシン３０は、表皮材１０を送り移動させる送り足等の送り機構を有さない（又は、設けてあっても使用しない）。

縫針３６の針孔３６ｂには上糸が挿通されている。ミシンポスト３４の内部には下糸を供給する回転釜等（不図示）が収容されている。上糸は、縫針３６の牽引により対向面３５ａの開口３５ｂを通してミシンポスト３４内部に侵入し、ミシンポスト３４内部で下糸と交差された後、対向面３５ａの開口３５ｂから引き出される。

ミシンモーター３１は、ロボット制御盤５３により回転角を制御可能なモーターであり、現時点の回転角を示す情報（回転角現在値）をロボット制御盤５３へ出力するものが望ましい。このようなミシンモーター３１としては、例えば、光学式のアブソリュートタイプのパルスエンコーダを用いて回転角現在値を示す信号を生成するサーボモータがある。ロボット制御盤５３がロボットアーム２０の制御主体であることから、ミシンモーター３１に対する制御信号やミシンモーター３１が出力する現在値を示す信号のフォーマットは、ロボットアーム２０が関節に内蔵するモーターと同型式のものとすることが好ましい。

以上説明した縫製システムにおいては、ロボットアーム２０が床等の基部に設置されることはもちろん、重量物であるミシン３０についても床等の基部に設置されており、ミシン３０には表皮材１０を搬送する送り機構を設けられていない（又は設けて用いない）。表皮材１０の搬送はロボットアーム２０が行い、ミシン３０の縫製動作と同期して行われる。このように、ミシン３０に比べて軽量な表皮材１０（及び治具４０）の方をロボットアーム２０の搬送対象物とすることで、ロボットアーム２０の必要出力が増大せずに済み、ロボットアーム２０の大出力化・大型化を抑制できる。

図５は、縫針３６とロボットアーム２０の動作の流れを説明する図、図６はロボットアーム２０と縫針３６の動きを説明するタイムチャート、図７，図８は、表皮材１０上の縫製位置を説明する図である。

まず、制御部５０は、ロボットアーム２０を制御して、縫製開始前の待機形態から縫製開始形態へと所定の移動経路を辿って変形させる（Ｓ１）。この変形に伴い、表皮材１０の縫製ライン１１の第一縫製位置Ｐ１が縫針３６の往復動する針動線ＭＬ上に位置し、第一縫製位置Ｐ１から第ｎ縫製位置Ｐｎ（ｎは正の整数）へと延びる縫製ライン１１がミシン３０の所定の送り方向と略反対側に向かって延びる位置に来る（図７（ａ）〜（ｃ））。

制御部５０は、表皮材１０の縫製ライン１１の第一縫製位置Ｐ１が待機位置の縫針３６の針先端３６ａとミシンポスト３４との間の縫製空間ＳＳの針動線ＭＬ上に位置するようにロボットアーム２０を移動させるべくティーチング等によってプログラムされている。

第一縫製位置Ｐ１の位置や縫製ライン１１の延びる方向に関してロボットアーム２０の位置や向きを微調整する場合は、表皮材１０と針動線ＭＬが交差する縫製部を略直上から撮像するカメラ画像の画像処理等により縫製ライン１１や縫製ライン１１の始端である第一縫製位置Ｐ１や終端の位置検出を行い、ロボットアーム２０をフィードバック制御等することで表皮材１０の位置を微調整する。カメラは例えばミシンヘッド３５に取り付け固定される。条溝で構成した縫製ライン１１の場合、斜め上から光照射して溝内に影を形成して溝内外にコントラスト形成し、演算処理部５１においてカメラ画像の二値化処理等のコントラストを強調する画像処理によって縫製ライン１１の位置検出を行う。

表皮材１０の第一縫製位置Ｐ１が縫製空間ＳＳの針動線ＭＬ上に位置すると（Ｓ２）、制御部５０は、縫針３６の往復動を開始させる（Ｓ３）。ただし、縫針３６の往復動の開始は、ロボットアーム２０が待機形態から縫製開始形態へ完全変形する前（表皮材１０の第一縫製位置Ｐ１が縫製空間ＳＳの針動線ＭＬ上に位置する前）であってもよい。具体的には、第一縫製位置Ｐ１が縫製空間ＳＳの針動線ＭＬ上の所定位置に達して停止するよりも、待機位置にある縫針３６が往復動を開始して縫針３６先端が表皮材１０の表面１３に最初に到達するまでの時間以下だけ前に縫針３６の往復動を開始させてもよい（図７（ａ）〜（ｃ））。なお、縫針３６の往復動（ミシンモーター３１の駆動）は、いったん開始されると１つの縫製ライン１１に関する一連の縫目形成が終了するまで連続的に行われ、例えばミシンモーター３１を一定の角速度で駆動し、縫針３６に一定の単振動を行わせる。

縫針３６は、第一縫製位置Ｐ１が縫製空間ＳＳの針動線ＭＬ上に位置する表皮材１０に対し、往復動の往動中に表皮材１０を刺突貫通して表皮材１０の裏面側まで上糸を牽引し（図７（ｄ））、上糸に下糸が交差された後、縫針３６が復動することで表皮材１０から縫針３６と上糸が抜出され、針先端３６ａが表皮材１０の表面１３の位置まで復帰する（図８（ｅ））。この表皮材１０の第一縫製位置Ｐ１に縫針３６が刺突貫通して形成する針孔を第一針孔Ｎ１と呼ぶことにし、その他の縫製位置に形成される針孔については適宜Ｎの後にその縫製位置のＰの後に付く数字を付して説明する。

制御部５０は、針先端３６ａが表皮材１０の表面１３の位置まで復帰すると、ロボットアーム２０を駆動して、表皮材１０の第一縫製位置Ｐ１縫製空間ＳＳの針動線ＭＬ上に位置する状態から、第二縫製位置Ｐ２が縫製空間ＳＳの針動線ＭＬ上に位置する状態まで、縫製ライン１１に沿って所定の縫目長Δｄ分を移動させる（図８（ｆ）〜（ｈ））。

制御部５０は、表皮材１０の第二縫製位置Ｐ２が縫製空間ＳＳの針動線ＭＬ上に位置する状態へロボットアーム２０を移動させるべくティーチング等によってプログラムされている。

制御部５０は、ミシンモーター３１の回転に基づいて針先端３６ａの位置を検出しており、表皮材１０を刺突していた針先端３６ａが表皮材１０の表面１３まで復動するタイミングを検出する。制御部５０は、このタイミングで表皮材１０が移動開始するようにロボットアーム２０を制御する。

ミシンモーター３１の回転に基づいて針先端３６ａを検出することで、ミシンモーター３１の連続回転を駆動力として縫針３６が往復動を連続的に行っている間も針先端３６ａの位置を正確に検出することができる。これにより、ロボットアーム２０の移動開始と縫針３６の針抜けとのタイミング調整を正確に行うことが可能となり、針先端３６ａが表皮材１０から針抜けする前にロボットアーム２０が移動開始して針孔拡大したり、針先端３６ａの針抜けタイミングから遅れてロボットアーム２０が移動開始することで発生するタイムロスにより表皮材１０の第二縫製位置Ｐ２への移動が遅延したり縫製所要時間が増大したりすることが防止できる。

ロボットアーム２０は、制御部５０の制御の下、表皮材１０の第一縫製位置Ｐ１が縫製空間ＳＳの針動線ＭＬ上に位置する状態から徐々に速度を上げるように移動開始し、第一縫製位置Ｐ１が縫製空間ＳＳの針動線ＭＬ上に位置する状態と第二縫製位置Ｐ２が縫製空間ＳＳの針動線ＭＬ上に位置する状態の略中間で移動速度が最大化し、第二縫製位置Ｐ２が縫製空間ＳＳの針動線ＭＬ上に位置する状態に向けて徐々に速度を下げて、表皮材１０の第二縫製位置Ｐ２が縫製空間ＳＳの針動線ＭＬ上に位置した時点で速度がゼロに収束するように速度調整される。このようなソフトスタート／ソフトストップ方式で縫製位置の間のロボットアーム２０の移動速度を制御することで、ロボットアーム２０に不要な振動が発生することを抑制できる。

実際の針抜けタイミングとこれに先立つ制御部５０からの始動信号入力タイミングの時間差は、表皮材１０が慣性に抗して始動するまでのタイムラグと、表皮材１０の移動量が縫針３６や針孔サイズの半径に比して一桁小さい値以下の期間と、を積算した時間より小さければよい。

なお、制御部５０は、縫針３６が表皮材１０から針抜けするタイミングで実質的に表皮材１０を移動開始させるべく予めロボットアーム２０へ始動信号を入力してもよい。

多関節ロボットでは、いずれかの関節のモーターに駆動信号が入力されてモーターが回転を開始してからアーム先端の表皮材１０が慣性に抗して始動するまでにタイムラグがある。すなわち、表皮材１０の実質的な始動は、例えば、静止状態の表皮材１０がロボットアーム２０の駆動によって慣性に抗して動き出すタイミングである。縫針３６が表皮材１０から針抜けしたタイミングで表皮材１０が実質的に始動するためには、少なくともこのタイムラグ分前に制御部５０からロボットアーム２０に始動信号を入力する必要がある。

また、ロボットアーム２０でソフトスタート方式を採用することによりロボットアーム２０の移動速度は速度が漸増する二次曲線的な速度上昇であり、始動して一定期間の移動量が縫針３６の半径や針孔サイズに比して十分に小さい期間が一次曲線的な速度上昇の場合に比べて長くなる。具体的には、縫針３６の半径や針孔サイズに比して総移動量が一桁以上小さい（１０分の１以下）期間は、実質的な始動の前とみなすことが可能である。

制御部５０は、縫針３６の針先端３６ａが表皮材１０の表面１３に向かって達するタイミングで表皮材１０を移動停止させるべく予めロボットアーム２０に停止信号を入力する。

なお、連続的に往復動している縫針３６が表面１３を超えて表皮材１０に刺突するタイミングは、表皮材１０が実質的に移動停止した後であればよく、表皮材１０が完全に移動停止する前であってもよい。

この場合、制御部５０は、縫針３６の針先端３６ａが表皮材１０の表面１３に向かって達するタイミングで表皮材１０を実質的に移動停止させるべく予めロボットアーム２０に停止信号を入力する。

表皮材１０が実質的に移動停止した状態とは、表皮材１０が完全に移動停止する位置から、縫針３６の半径や針孔サイズに比して一桁以上小さい（１０分の１以下）距離以下だけ離間した状態である。

ステップＳ７で縫針３６が表皮材１０に刺突した後は、その縫製位置が縫製ライン１１の終端でない場合は（Ｓ８：Ｎｏ）ステップＳ４〜Ｓ８の工程を繰り返し実行する。一方、移動した先の縫製位置が縫製ライン１１の終端である場合は（Ｓ８：Ｙｅｓ）、ステップＳ７で刺突した縫針３６が表皮材１０から針抜けした後、ミシンモーター３１を停止して縫針３６の連続的な往復動を停止する（Ｓ９）。そして、次の縫製ラインの縫製を開始する場合は、次の縫製ラインに係る縫製開始位置に表皮材１０を移動させ、当該表皮材１０の縫製が完了した場合はロボットアーム２０を初期の待機形態Ｍ０に形態変化させる（Ｓ１０）。

このように、本実施形態に係る縫製システム１００においては、縫製空間ＳＳを一定の周期で連続的に往復動する縫針３６に対し、縫針３６が表皮材１０から実質的に針抜けしたタイミングから、次に縫針３６が表皮材１０の表面１３に再突入するまでの間に、表皮材１０を送り方向へ実質的に所定の縫目長に相当する距離だけ移動させて実質的に停止させ、次に針抜けしたタイミングから同様のステップを繰り返す。すなわち、表皮材１０の搬送をミシン３０ではなくロボットアーム２０で行い、縫針３６を連続駆動しつつ、周期的に発生する縫針３６が表皮材１０に刺さっていない期間に表皮材１０を移動する構成としてあるため、ロボットアーム２０による表皮材１０の移動が間欠的に行われる。また、ロボットアーム２０による表皮材１０の移動は、始動時に速度漸増、停止時に速度漸減する態様としてあり、始動時及び停止時の振動を抑制できる。従って、ロボットアーム２０の大出力化や大型化を招くことなく、全縫製ラインにわたってピッチや針孔形状が一定の縫目を形成可能になる。

（Ｂ）第２の実施形態：
図９は、本実施形態に係る表皮材１０の縫製ライン１１１の構成を説明する図である。本実施形態では、縫製ラインの構成を除き上述した第１の実施形態と同様であるため、縫製ライン以外の構成については第１の実施形態と同じ符号を用いて説明する。

本実施形態に係る縫製ライン１１１は非直線状であり、１以上の曲線部又は屈曲部を含んで構成されている。この非直線状の縫製ライン１１１は、複数の直線状の縫製ラインＬ１〜Ｌ８に分割されており、これら縫製ラインＬ１〜Ｌ８の継ぎ合わせにより疑似的に非直線状の縫製ライン１１１としてある。なお、本実施形態では、２次元的に非直線状の縫製ライン１１１の分割について説明するが、３次元的に非直線状の縫製ライン１１１を複数の直線状の縫製ラインに分割してもよい。

縫製システム１００は、分割された各縫製ラインＬ１〜Ｌ８について、上述した第１の実施形態に係る縫製ライン１１と同様の縫製を行う。ただし、縫製ラインＬ１〜Ｌ８の間の各接続点１１４においては、ミシンモーター３１を一時停止又は減速し 、次の縫製ラインの延びる方向が送り方向に沿うように表皮材１０の向きを変えるべくロボットアーム２０の変形を行う。この変形も、上述した縫目間の移動と同様にソフトスタート／ソフトストップ方式で行う。

すなわち、縫製ラインＬ１〜Ｌ８の間の各接続点１１４では、表皮材１０の角度調整と所定の縫目長Δｄを移動させる表皮材１０の送りが行われるが、ロボットアーム２０を待機形態Ｍ０へ変形させたり針動線ＭＬ上に別の不連続な縫製ラインの始端を位置させる移動を行ったりする等の大きな移動は行わない。むろん、縫製ライン１１１の始端を構成する直線状の縫製ラインの始端と、縫製ライン１１１の終端を構成する直線状の縫製ラインの終端では、上述した縫製ライン１１と同様のロボットアーム２０の移動を行う。

このように、非直線状の縫製ライン１１１を複数の直線状の縫製ラインの継ぎ合わせにより疑似的な非直線状の縫製ラインとして形成することで、縫製ライン１１１の意匠性と縫製ライン１１１の形成の所要時間短縮とを両立することができる。特に、本実施形態に係る縫製システム１００では、ロボットアーム２０側に重量物であるミシンを保持していないため、比較的スムーズ且つ短時間で、複数の直線状の縫製ラインの組み合わせた１つの非直線状の縫製ライン１１１を形成することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限られず、上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も含まれる。また，本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されず，特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。

１０…表皮材、１１…縫製ライン、１２…線状縫目、１３…表面、２０…ロボットアーム、３０…ミシン、３１…ミシンモーター、３２…針棒、３３…押え棒、３４…ミシンポスト、３４ａ…対向面、３５…ミシンヘッド、３５ａ…対向面、３５ｂ…開口、３６…縫針、３６ａ…針先端、３６ｂ…針孔、３７…押え足、３７ａ…押え面、４０…治具、５０…制御部、５１…演算処理部、５２…記憶部、５３…ロボット制御部、１００…縫製システム、１１１…縫製ライン、１１４…接続点、Ｌ１〜Ｌ８…縫製ライン、Ｍ０…待機形態、ＭＬ…針動線、Ｎ１…第一針孔、Ｐ１…第一縫製位置、Ｐ２…第二縫製位置、Ｐｎ…第ｎ縫製位置。

Claims (6)

1. 縫製対象物の少なくとも縫製ラインの部分を展張状態に保持する治具と、
   基部に設置され前記治具を保持するロボットアームと、
   前記基部に設置され縫針を往復動させるミシンモーターを内蔵したミシンと、
   前記ロボットアームと前記ミシンモーターとを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部の制御の下、前記ロボットアームが前記縫製対象物を前記ミシンに対して相対移動させつつ前記ミシンが前記縫製対象物の前記縫製ラインに沿って線状縫目を形成することを特徴とする縫製システム。
2. 前記線状縫目の形成中において、前記縫針は前記ミシンモーターによって連続的に往復動され、前記ロボットアームは前記線状縫目の延びる方向に前記縫製対象物を間欠的に移動することを特徴とする請求項１に記載の縫製システム。
3. 前記ロボットアームは、前記縫製対象物から前記縫針が針抜けした後、針先端が前記縫製対象物の表面の位置に復帰するまで前記縫製対象物を移動させ、前記縫針の針先端が前記縫製対象物の表面に向かって達した後、針抜けするまでの間は前記縫製対象物を移動させないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の縫製システム。
4. 前記制御部は、前記縫針が前記縫製対象物から針抜けするタイミングで実質的に前記縫製対象物を移動開始させるべく予め前記ロボットアームへ始動信号を入力し、前記縫針が前記縫製対象物の表面に向かって達するタイミングで前記縫製対象物を実質的に移動停止させるべく予め前記ロボットアームへ停止信号を入力することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の縫製システム。
5. 前記ミシンは、ミシンポストとの間で前記縫製対象物を押さえる押え足を有する一方、前記縫製対象物を送り移動させる送り機構を有さないことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の縫製システム。
6. 縫製対象物の少なくとも縫製ラインの部分を展張状態に保持する治具と、基部に設置され前記治具を保持するロボットアームと、前記基部に設置され縫針を往復動させるミシンモーターを内蔵したミシンと、前記ロボットアームと前記ミシンモーターとを制御する制御部と、を備える縫製システムの前記制御部において実行されるコンピュータ―読取可能な制御プログラムであって、
   前記縫製対象物が前記ミシンに対して相対移動するように前記ロボットアームを駆動する機能と、
   前記ロボットアームの駆動による前記縫製対象物の前記ミシンに対する相対移動を前記縫製対象物の送りとする縫製により前記縫製ラインに沿って線状縫目を形成するよう前記ミシンを駆動する機能と、
   を前記制御部に実現させるためのプログラム。