JP2020195650A - 縫製システム - Google Patents

Abstract

【課題】精度良く縫製ラインを検出する。【解決手段】ミシン１０を保持して被縫製物に対して移動させるロボットアーム１１０を備え、ミシンは、ミシンベッド部に設けられ被縫製物が載置される針板１２と、ミシンアーム部２３に格納され針板に対向して縫い針３１の針落ちを行う針上下動機構と、針落ち位置の基準として被縫製物の表面に形成された縫製ラインＬを検出する検出部４０とを備え、検出した縫製ラインに沿って針落ちが行われるようにミシンが移動される縫製システム１００において、針板に対して縫い針が針落ち可能な位置で対向する縫製可能状態と、縫製可能状態の縫い針と同じ方向で検出部が針板に対向する検出可能状態とを切り替える状態切り替え機構を備え、検出可能状態においてロボットアームによってミシンを移動させながら縫製ラインを検出する。【選択図】図７

Description

本発明は、ロボットアームの搭載に適したミシンを備える縫製システムに関する。

ロボットアームの先端部にミシンを搭載し、平面に限らず立体的形状の曲面に対しても縫製を行う縫製システムが従来から開発されている。このような縫製システムは、例えば、薄肉の樹脂成形品の表面にステッチを形成する場合等に好適である。
例えば、従来の縫製システム２００では、図１１に示すように、被縫製物Ｒである薄肉の樹脂成形品の表面に形成された溝や折れ目、凸条等で形成された縫製ラインの位置を検出するための光学センサ２０１をミシン２０２の後端下部に設け、予め、光学センサ２０１を被縫製物Ｒに沿って移動させながら縫製ラインＬの位置検出を行い、検出された縫製ラインＬの検出位置に沿って針落ちが行われるようにミシン２０２をロボットアーム２０３によって移動させる制御が行われていた（例えば、特許文献１参照）。

また、他の縫製システム３００では、図１２に示すように、ミシン３０１の針落ち位置の斜め上方から縫製ラインの位置を検出する光学センサ３０２を設け、同様のセンシングを行っていた（例えば、特許文献２参照）。

中国特許出願公開第１０７２３７０５９号明細書 米国特許出願公開第２０１４／００３３９６０号明細書

しかしながら、特許文献１の縫製システム２００は、ミシン２０２の針板から離れた位置に設けられた光学センサ２０１により縫製ラインの検出を行うため、検出の際には、針板上に載置されていない状態の被縫製物Ｒの表面の縫製ラインの検出が行われていた。しかし、実際に縫製を行う際には針板によって被縫製物Ｒは変形するため、検出した縫製ラインと実際の縫製位置にはズレが生じるという問題が生じていた。

また、特許文献２の縫製システムは、ミシン２０２の頭部の上方に設けた光学センサによって斜め上方から被縫製物Ｒの針落ち近傍をセンシングして縫製ラインの検出が行われていた。しかしながら、この縫製システム３００は、例えば図１３に示すように表面の起伏により高さがＴ１からＴ２へと変化する被縫製物Ｒの縫製ラインを読み取る場合に、図１４に示すように読み取るべき本来の位置Ｄとは異なる位置Ｄ１を誤認して縫製ラインの読み取りが行われてしまうため、縫製ラインを正確に検出することができないという問題が生じていた。

本発明は、縫製ラインの検出精度の向上を図ることをその目的とする。

請求項１記載の発明は、縫製システムにおいて、
ミシンと、当該ミシンを保持すると共に保持した前記ミシンを被縫製物に対して移動させるロボットアームとを備え、
前記ミシンは、
ミシンベッド部に設けられ前記被縫製物が載置される針板と、
当該ミシンのミシンアーム部に格納され前記針板に対向して縫い針の針落ちを行う針上下動機構と、
針落ち位置の基準として前記被縫製物の表面に形成された縫製ラインを検出する検出部とを備え、
検出した前記縫製ラインに沿って針落ちが行われるように前記ロボットアームによって前記ミシンが移動される縫製システムにおいて、
前記針板に対して前記縫い針が針落ち可能な位置で対向する縫製可能状態と、前記縫製可能状態の前記縫い針と同じ方向で前記検出部が前記針板に対向する検出可能状態とを切り替える状態切り替え機構を備え、
前記検出可能状態において前記ロボットアームによって前記ミシンを移動させながら前記縫製ラインを検出することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の縫製システムにおいて、
前記検出部は前記ミシンのミシンアーム部に設けられ、
前記状態切り替え機構は、前記針板に対して、前記ミシンアーム部の位置又は向きを変更にすることによって前記縫製可能状態と前記検出可能状態とを切り替えることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２に記載の縫製システムにおいて、
前記状態切り替え機構は、前記ミシンアーム部を回動させることにより前記縫製可能状態と前記検出可能状態とを切り替えることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３に記載の縫製システムにおいて、
前記状態切り替え機構は、前記ミシンアーム部を、上軸を中心として回動させることにより前記縫製可能状態と前記検出可能状態とを切り替えることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の縫製システムにおいて、
前記状態切り替え機構は、前記縫製可能状態と前記検出可能状態とを切り替える駆動源を備えることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の縫製システムにおいて、
前記ロボットアームによる前記ミシンの移動動作により、前記ミシンの前記縫製可能状態と前記検出可能状態とを切り替えることを特徴とする。

本発明は、針板に対して縫い針が針落ち可能な位置で対向する縫製可能状態と、縫製状態において針板に対向する縫い針と同じ方向から検出部が針板に対向する検出可能状態とを切り替える状態切り替え機構を備えているので、針板上に被縫製物を沿わせた状態で、検出部が縫製可能状態の縫い針と同じ方向から針落ちラインの検出を行うことができ、検出精度を向上させることが可能となる。

発明の実施形態である縫製システムの全体構成を示す側面図である。 縫製可能状態のミシンの斜視図である。 検出可能状態のミシンの斜視図である。 検出可能状態のミシンを図３とは異なる方向から見た斜視図である。 検出可能状態のミシンを図３及び図４とは異なる方向から見た斜視図である。 変位センサによる被縫製物の縫製ラインの検出状態を示す斜視図である。 状態切り替え機構がミシンアーム部を縫製可能状態に切り替えた場合の斜視図である。 状態切り替え機構がミシンアーム部を検出可能状態に切り替えた場合の斜視図である。 制御装置が実行する示すフローチャートである。 状態切り替え機構の他の例を示す斜視図である。 従来の縫製システムの斜視図である。 他の従来の縫製システムの部分正面図である。 被縫製物に生じる起伏の大きさを示す断面図である。 他の従来の縫製システムに生じる測定誤差を示す説明図である。

［縫製システムの全体構成］
以下、本発明の実施の形態である縫製システム１００について図面に基づいて説明する。図１は縫製システム１００の全体構成を示す側面図である。
縫製システム１００は、被縫製物Ｒの縫製を行うミシン１０と、ミシン１０を保持すると共に保持したミシン１０を被縫製物Ｒに対して搬送して任意の縫製を行わせるロボットアーム１１０とを備えている。
また、本実施形態では、薄肉又はシート状の樹脂成形品の曲面又は平面からなる表面に予め、針落ち位置の基準となる縫製ラインＬが形成された被縫製物Ｒ（図６参照）に対して、縫製ラインＬに沿ってその両側に二本の縫い目を形成する縫製を行う場合を例示する。

［ロボットアーム］
ロボットアーム１１０は、土台となるベース１１１と、関節１１３で連結された複数のアーム１１２と、各関節ごとに設けられた駆動源としてのサーボモーターと、各サーボモーターにより回転又は回動されるアーム角度をそれぞれ検出するエンコーダーとを備える垂直多関節型のロボットアームであり、関節１１３で連結された複数のアーム１１２の先端部にはミシン１０が保持されている。

上記各関節１１３は、アームの一端部を揺動可能として他端部を軸支する揺動関節と、アーム自身をその長手方向を中心に回転可能に軸支する回転関節とのいずれかから構成される。
そして、ロボットアーム１１０は、六つの関節１１３を具備しており、六軸によってその先端部のミシン１０を任意の位置に位置決めし、任意の姿勢をとらせることができる。
従って、ロボットアーム１１０は、被縫製物Ｒの立体的な曲面上の任意の曲線に沿って縫製を行わせることも可能である。

なお、ロボットアーム１１０は、六軸に限らず、七つの関節を有する七軸のものを採用してもよい。その場合、冗長関節が生じるので、ミシン１０を任意の位置に位置決めし、任意の姿勢をとらせながら、途中の関節を移動させることができるようになるので、ロボットアーム１１０の周囲の他の構成物との干渉を回避することができる。従って、ミシン１０をより広い範囲で任意の位置に位置決めし、任意の姿勢をとらせることができる。

［ミシン］
図２は縫製可能状態のミシン１０の斜視図、図３は検出可能状態のミシン１０の斜視図、図４は検出可能状態のミシン１０を図３とは異なる方向から見た斜視図、図５は検出可能状態のミシン１０を図３及び図４とは異なる方向から見た斜視図を示している。
ミシン１０は、図１〜図５に示すように、Ｙ軸方向に並んだ二本の縫い針３１を保持する針棒３２を備える針上下動機構３０と、二本の縫い針３１に対向かつ被縫製物Ｒが載置される針板１２と、二本の縫い針３１の各々から上糸のループを捕捉して縫い目を形成する二つのルーパー１４を備えるルーパー機構と、針板１２上の被縫製物Ｒの表面に形成された針落ち位置の基準となる縫製ラインＬ（図６参照）を検出する検出部としての変位センサ４０と、二つの糸調子装置１３と、ミシン１０における縫製可能状態と検出可能状態とを切り替える状態切り替え機構５０と、これらの各構成を支持するミシンフレーム２０とを備えている。

［ミシンフレーム］
ミシンフレーム２０は、所定の長手方向に延在するミシンベッド部２１と、当該ミシンベッド部２１の一端部からその長手方向に直交する方向に向かって立設された立胴部２２と、立胴部２２の上端部近傍からミシンベッド部２１と同方向に向かって延出されたミシンアーム部２３と、立胴部２２の上端部に固定装備され、ロボットアーム１１０の先端部に連結された取付板２４とを備えている。
なお、ミシン１０の各構成における以下の説明では、ミシンベッド部２１及びミシンアーム部２３の長手方向をＹ軸方向、Ｙ軸方向に直交し、立胴部２２が立設された方向をＺ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向をＸ軸方向とする。
また、Ｙ軸方向における一方を前方、他方を後方とし、Ｘ軸方向における一方を左方、他方を右方とし、Ｚ軸方向における一方を上方、他方を下方とする。

ミシンフレーム２０のミシンベッド部２１における前端部上面には、矩形の枠部２１１が設けられ、当該枠部２１１の上部に針板１２が取り付けられている。
針板１２は、枠部２１１から立ち上げられた側壁部１２１と、側壁部１２１の上端部においてＸ−Ｙ平面に沿った平坦な当接部１２２とを備えている。当接部１２２は、縫い針３１が挿入される針穴が形成され、縫製時には被縫製物Ｒの裏面側に当接して、布押さえ３４とともに被縫製物Ｒを平坦に均すように作用する。

また、針板１２の下側であって、枠部２１１の内側には、Ｙ軸回りに揺動可能な二つのルーパー１４が配置されている（図５参照）。
ミシンベッド部２１は、その内側に、Ｙ軸方向に平行な下軸が回転可能に配置されている。下軸は、ミシンベッド部２１の前端内側に設けられたルーパー機構に接続されている。

ルーパー機構の各ルーパー１４は、Ｙ軸方向に二つ並んだ状態で、尖鋭な先端部がＸ軸方向に向けられている。ルーパー機構は、下軸の回転を往復の揺動動作に変換して二つのルーパー１４をＸ軸方向に沿って揺動させる。
各ルーパー１４の先端部にはルーパー糸を挿通する挿通孔が形成されており、針板１２の下側において縫い針３１に形成された上糸のループに対して先端部を突入させることによって上糸のループを捕捉すると共にルーパー糸を挿通させる。その後、ルーパー１４は後退することでルーパー糸のループが形成され、当該ルーパー糸のループに縫い針３１が突入してルーパー糸を捕捉する。これらの繰り返しにより、縫い目の形成が行われるようになっている。

立胴部２２は、Ｚ軸方向に沿って立設されており、内部には、ミシンモーター（図示略）と当該ミシンモーターによって回転駆動が行われる上軸３３から下軸に回転力を伝達するベルト機構とが格納されている。

ミシンアーム部２３は、内部に上軸３３及び針上下動機構が格納され、外部には二つの糸調子装置１３、変位センサ４０が設けられている。なお、図２〜図５を含む各図においてミシンアーム部２３は各部が開口した状態で図示されているが、これらはいずれも図示しない蓋部材により閉塞される。
縫製システム１００のミシン１０は、状態切り替え機構５０により縫製可能状態と検出可能状態とを切り替えることを特徴としており、これら二つの状態の切り替えを立胴部２２に対するミシンアーム部２３の回動動作により行っている。
従って、ミシンアーム部２３は、立胴部２２に対して、軸受２３１を介して、Ｙ軸方向に平行な上軸３３を中心として回動可能に支持されている。

そして、ミシンアーム部２３は、縫製可能状態において、その前端部に配置された針棒３２がＺ軸方向に平行且つ縫い針３１が下向きとなる。この縫製可能状態では、ミシンアーム部２３の左側となる面に変位センサ４０が設けられている。
ミシンアーム部２３は、縫製可能状態から90°回転して、変位センサ４０が設けられている左側となる面が下方を向くことにより検出可能状態に切り替えられる。
検出可能状態では、変位センサ４０が鉛直下方（Ｚ軸方向）に向かって検出光を照射し、照射先にある針板１２の当接部１２２上の被縫製物Ｒに対して垂直に照射された検出光の反射光を受光する。

取付板２４は、Ｙ軸方向に長尺な矩形平板であり、立胴部２２の上端部からミシンアーム部２３と同様に前方に向かって延出されている。そして、取付板２４の前端上部には、ロボットアーム１１０の先端部が固定されている。
また、取付板２４は、ミシンアーム部２３に対して上下方向について幾分隙間が形成されており、状態切り替えの際に回動動作を行うミシンアーム部２３と干渉が生じないようになっている。

［針上下動機構］
針上下動機構３０は、図４に示すように、針棒３２上下動の駆動源となるミシンモーターと、ミシンモーターにより回転駆動が行われる上軸３３と、上軸３３の前端部に固定装備された図示しないクランク機構と、クランク機構によりＺ軸方向に沿った往復動作を行う針棒３２とを備えている。

上軸３３は、前述したように、ミシンアーム部２３内においてＹ軸方向に沿った状態で回転可能に支持されている。上軸３３の後端部は、前述した軸受２３１の中心を貫通して立胴部２２内に挿入されている。
立胴部２２内において、ミシンモーターは、出力軸がＹ軸方向に沿った状態で配置されており、当該出力軸は上軸３３の後端部に直接的に又は歯車機構を介して接続されている。

また、針棒３２の隣には、下端部で布押さえ３４を支持する押さえ棒３５が配置されている。ミシンアーム部２３内には、針棒３２のクランク機構とは別に、布押さえ３４を上下動させる他のクランク機構も設けられており、上軸３３の回転を上下動に変換して布押さえ３４に付与する。
布押さえ３４の上下動動作は、針棒３２の上下動動作と同周期で行われ、且つ、針棒３２よりも上下動の振幅は小さい。
ミシン１０は、一般的なミシンと異なり、送り歯によって被縫製物Ｒを下側から送る送り機構を有していないので、布押さえ３４を間欠的に上昇させることで押さえ圧を解放し、ミシン１０と被縫製物Ｒとの間での相対的な移動を円滑に行うことを可能としている。

[変位センサ]
図６は変位センサ４０による被縫製物Ｒの縫製ラインＬの検出状態を示す斜視図である。
変位センサ４０は、図５及び図６に示すように、検出光の光源４１とその反射光を受光する受光素子４２とを備えている。検出可能状態において、変位センサ４０の光源４１は、図５及び図６に示すように、Ｘ軸方向について幅のある帯状の検出光を鉛直下方に向かって針板１２の当接部１２２に垂直に照射する。この検出光の照射方向を検出方向とする。従って、針板１２の当接部１２２上の被縫製物Ｒに対してＸ軸方向に沿ったスリット光Ｓが照射される。
一方、受光素子は、平面的なイメージセンサであり、受光素子及びその光学系は、光軸が鉛直下方に対して幾分斜めに傾斜している。これにより、被縫製物Ｒに対して照射されたスリット光Ｓを斜め方向から受光することにより、照射位置における凹凸形状に応じたスリット光を得ることができる。そして、変位センサ４０の受光素子４２が検出する被縫製物Ｒの凹凸形状に応じたスリット光Ｓから、被縫製物ＲにおけるＸ−Ｚ平面に沿った表面形状を得ることができる。

被縫製物Ｒに形成される縫製ラインＬは、連続する凹溝からなるので、変位センサ４０の光源４１がこれらを横切る方向にスリット光Ｓからなる検出光を照射することで、変位センサ４０の受光素子４２は、凸条又は凹溝の断面形状である凹部を有するスリット光Ｓを受光するので、凹部の位置を求めることで針落ち位置を特定することができる。さらに、ロボットアーム１１０によってミシン１０を移動させながら、連続的に凹部の位置を求めることにより、連続する目標針落ち位置の軌跡を求めることができる。

［状態切り替え機構］
図７は状態切り替え機構５０がミシンアーム部２３を縫製可能状態に切り替えた場合の斜視図、図８は状態切り替え機構５０がミシンアーム部２３を検出可能状態に切り替えた場合の斜視図である。
状態切り替え機構５０は、ミシンアーム部２３に対して、90°の角度範囲で回動動作を付与して、前述した縫製可能状態と検出可能状態との切り替え動作を実行する。
このため、状態切り替え機構５０は、ミシンアーム部２３の後端部に設けられ、上軸３３を中心とする半径方向外側に延出された従動腕部５１と、従動腕部５１に設けられた円筒状のボス部材５２と、ボス部材５２を挿入可能な長穴５４１を有するスライドブロック５４と、スライドブロック５４をＺ軸方向に沿って滑動可能に支持するガイドレール５５と、駆動源としてのサーボモーター（図示略）と、ガイドレール５５に内蔵された動力伝達機構と、ミシンアーム部２３の後端部に設けられた第一の固定腕部５７及び第二の固定腕部５８と、ミシンアーム部２３に回動動作が生じないように固定するロックピン５９とを備えている。

ガイドレール５５は、Ｚ軸方向に沿った状態で、立胴部２２の左側面に取り付けられている。
ガイドレール５５に内蔵されている動力伝達機構は、例えば、ボールネジ機構やベルト機構等から構成され、サーボモーターを駆動源として、Ｚ軸方向に沿った直動動作をスライドブロック５４に伝達する。

スライドブロック５４には、その前面にＸ軸方向に沿った長穴５４１が形成されている。
一方、従動腕部５１は、その後面に後方に向かって突出した状態でボス部材５２が取り付けられており、スライドブロック５４の長穴５４１内に挿入されている。
スライドブロック５４をガイドレール５５によってＺ軸方向に沿って移動させると、長穴５４１内に挿入されたボス部材５２を介して従動腕部５１がミシンアーム部２３全体を上軸３３回りに回動させる。その際、ボス部材５２は、上軸３３を中心とする円周に沿って移動を行うので、Ｚ軸方向とＸ軸方向とに位置変化を生じるが、ボス部材５２は、Ｘ軸方向に沿った長穴５４１に挿入されているので、Ｘ軸方向に沿った移動が許容される。
従って、スライドブロック５４のＺ軸方向に沿った直進移動により、ミシンアーム部２３に円滑に回動動作が付与される。
また、スライドブロック５４の移動にはサーボモーターが使用されているので、ミシンアーム部２３が縫製可能状態となる位置と検出可能状態となる位置とに精度良くスライドブロック５４を位置決めすることが可能である。
なお、スライドブロック５４の移動方向は、Ｚ軸方向を例示したが、これに限らず、Ｙ軸方向に直交する方向であればいずれの方向であっても良い。

第一の固定腕部５７と第二の固定腕部５８は、いずれも、ミシンアーム部２３の後端部において、上軸３３を中心とする半径方向外側に延出されている。また、第一の固定腕部５７の延出方向と第二の固定腕部５８の延出方向のなす角は、ミシンアーム部２３の回動角度範囲と等しい90°となっている。
そして、第一の固定腕部５７と第二の固定腕部５８には、上軸３３からの距離が等しい位置にそれぞれロックピン５９が挿入可能な貫通孔５７１，５８１がＹ軸方向に沿って貫通形成されている。
Ｙ軸方向から見て、縫製可能状態のミシンアーム部２３における第一の固定腕部５７の貫通孔５７１の位置（図７参照）と検出可能状態のミシンアーム部２３における第二の固定腕部５８の貫通孔５８１の位置（図８参照）とが一致しており、立胴部２２の前面におけるこれら貫通孔５７１，５８１の一致点にロックピン５９が設けられている。

ロックピン５９は、例えばソレノイドを内蔵しており、ピンを立胴部２２の前面から突出又は退避させることができる。従って、ロックピン５９を縫製可能状態のミシンアーム部２３における第一の固定腕部５７の貫通孔５７１に挿入することで、ミシンアーム部２３を縫製可能状態に固定することができる。また、ロックピン５９を検出可能状態のミシンアーム部２３における第二の固定腕部５８の貫通孔５８１に挿入することで、ミシンアーム部２３を検出可能状態に固定することができる。

［縫製システムの縫製動作］
上記構成の縫製システム１００では、予め図示しない操作入力装置により、複数の連続する針落ち位置の軌跡に関する情報を設定入力する。かかる設定作業は、連続する複数の針落ち位置の座標を数値により入力しても良いし、被縫製物Ｒに形成された縫製ラインＬの設計データから針落ち位置の座標を算出して入力しても良い。また、基準となる被縫製物Ｒに対してロボットアーム１１０を動作させて、実際のロボットアーム１１０の姿勢や位置座標を読み取り、針落ち位置やミシンの姿勢を設定するための基本情報を入力（ティーチング）してもよい。

このように、被縫製物Ｒの縫製ラインＬに沿って縫製を行う場合には、予め、基本的な制御データが取得されているが、実際に縫製を行う場合には、被縫製物Ｒを手作業で治具に固定し、固定状態の被縫製物Ｒに対して縫製を行われる。
このため、被縫製物Ｒの取付作業の段階で個々に縫製ラインＬの位置にズレが生じたり、個々の被縫製物Ｒの製造の段階での加工誤差等により縫製ラインＬの位置にズレが生じたりする場合がある。

このような誤差の発生を考慮して、縫製システム１００を統括的に制御する図示しない制御装置は図９に示すフローチャートのように縫製動作制御を実行する。
即ち、制御装置は、縫製の前に、予め、ミシン１０を検出可能状態に切り替える（ステップＳ１）。
即ち、制御装置は、ミシン１０の状態切り替え機構５０のサーボモーターの駆動によりミシンアーム部２３を回動させて変位センサ４０が針板１２側を向いた検出可能状態に切り替えを行う。

次いで、制御装置は、基本的な制御データに基づいてロボットアーム１１０を制御して、ミシン１０を理想的な誤差のない縫製ラインＬに沿うように搬送する（ステップＳ３）。
かかる搬送時には、制御装置は、ミシン１０の変位センサ４０により、実際の縫製ラインＬの位置検出を実行する（ステップＳ５）。
そして、変位センサ４０により検出された実際の縫製ラインＬの検出位置に基づいて、理想的な誤差のない縫製ラインＬに対する実際の縫製ラインＬの位置誤差を算出する（ステップＳ７）。

次に、制御装置は、ミシン１０を縫製可能状態に切り替える（ステップＳ９）。
即ち、制御装置は、ミシン１０の状態切り替え機構５０のサーボモーターの駆動によりミシンアーム部２３を回動させて針棒３２及び縫い針３１が針板１２側を向いた縫製可能状態に切り替えを行う。

次いで、制御装置は、基本的な制御データに対して、ステップＳ７で取得した位置誤差に基づく補正を行い、ロボットアーム１１０を制御して、ミシン１０を実際の縫製ラインＬに沿って搬送しつつ（ステップＳ１１）、ミシンモーターを駆動して縫製を実行する（ステップＳ１３）。
そして、縫製ラインＬ全体に渡って縫製を行い、制御装置は縫製動作制御を終了する。

［実施形態の効果］
以上のように、縫製システム１００では、ミシン１０が針板１２に対向して縫い針３１が針落ち可能な位置で対向する縫製可能状態と、縫製可能状態の縫い針３１と同じ方向で変位センサ４０の光源４１が針板１２に対向する検出可能状態とを切り替える状態切り替え機構５０を備えている。このため、被縫製物Ｒを針板１２の当接部１２２に載置した状態で縫製ラインＬの検出を行うことができ、正確な縫製ラインＬの検出を行うことが可能となる。
また、縫製可能状態の縫い針３１と同じ方向で変位センサ４０が針板１２に対向した状態で検出を行うので、被縫製物Ｒの起伏の影響による検出位置誤差を低減し、高精度で縫製ラインＬの検出を行うことが可能となる。

また、ミシン１０は、状態切り替え機構５０が、針板１２に対して、ミシンアーム部２３の向きを変更にすることによって縫製可能状態と検出可能状態とを切り替えるので、縫い針３１や針棒３２に干渉することなく変位センサ４０を針板１２に対向する配置とすることができ、容易な切り替え動作により高精度の検出を行うことが可能となる。

また、ミシン１０は、状態切り替え機構５０が、ミシンアーム部２３を回動させることにより縫製可能状態と検出可能状態とを切り替えるので、各構成の大きな移動を回避し、切り替えを行うためのスペースを縮小化することができるので、縫製システム１００内におけるミシン１０の設置スペースを小型化し、これに伴って縫製システム１００全体の小型化を図ることが可能となる。

また、ミシン１０は、状態切り替え機構５０が、ミシンアーム部２３を、上軸３３を中心として回動させることにより縫製可能状態と検出可能状態とを切り替えているので、構造的に、ミシンアーム部２３の外部である立胴部２２側にミシンモーターを配置することが容易となり、状態切り替え機構５０による状態切り替え動作を行う構成の軽量化を図ることが可能となる。
これにより、状態切り替え機構５０の駆動源を小型化し、ミシン１０全体の小型化を図ることが可能となると共に、ロボットアーム１１０側への負担を低減し、ミシン１０の搬送動作を高精度で行うことが可能となる。また、ロボットアーム１１０の小型化を図ることが可能となる。

また、ミシン１０は、状態切り替え機構５０が、縫製可能状態と検出可能状態とを切り替える駆動源としてのサーボモーターを備えるので、状態切り替え作業の自動化を図ることができ、作業者負担を低減することが可能となる。

また、縫製システム１００は、ロボットアーム１１０が上記ミシン１０を保持する構成であるため、高精度でミシン１０を搬送し、縫い品質の高い縫製を実現することが可能となる。

［その他］
上記縫製システム１００では、ミシン１０の状態切り替え機構５０がサーボモーターを駆動源として状態切り替えを行う構成を例示したが、これに限定されない。
例えば、図１０に示す状態切り替え機構５０Ａのように、ミシンアーム部２３から上軸３３を中心とする半径方向外側に延出された従動腕部５１Ａと、従動腕部５１Ａに設けられた円筒状のボス部材５２Ａとを設け、ロボットアーム１１０の可動範囲内に、ボス部材５２Ａの挿入穴５３１Ａのようなボス部材５２Ａを係止する構造を有する状態切り替え用の治具５３Ａを動かないように固定設置する構成としても良い。
この場合、状態切り替えの際には、ロボットアーム１１０がミシン１０の移動により状態切り替え用の治具５３Ａの挿入穴５３１Ａにボス部材５２Ａを挿入し、さらに、ミシンアーム部２３が縫製可能状態から検出可能状態又は検出可能状態から縫製可能状態に切り替わる方向にミシンアーム部２３が回動するようにロボットアーム１１０がミシン１０を移動させて状態切り替えを行う構成としても良い。
この場合、状態切り替え機構５０Ａに駆動源となるサーボモーター、スライドブロック５４、ガイドレール５５等の構成を不要とすることが可能となる。
なお、状態切り替え機構５０Ａの場合も、第一の固定腕部５７、第二の固定腕部５８及びロックピン５９は備えていることが望ましい。

また、状態切り替え機構５０は、ミシンアーム部２３を回動させることで状態切り替えを行っているが他の方法で切り替えてもよい。
例えば、検出光の照射方向（検出方向）がＺ軸方向下方を向いた状態で変位センサ４０を、Ｚ軸方向に直交する方向について針棒３２の隣に配置し、変位センサ４０と針棒３２とを隣り合う方向にスライド移動させて、状態切り替えを行う構成としても良い。

また、被縫製物Ｒには縫製ラインＬとして凹溝が形成されている場合を例示したが、これに限らず、例えば、凸条や折り目等で構成しても良い。
また、縫製ラインとしては、光学的に検出可能なあらゆる方向で表示しても良い。例えば、特定の色彩又は特定の光学的性質を有するインク等でラインを付してもよい。
これに応じて、検出部も変位センサに限らず、カメラやフォトインタラプタその他の光学素子を使用しても良い。

また、状態切り替え機構５０は、ミシンアーム部２３を90°回動させることで状態切り替えを行っているが、この角度の大きさは変更可能である。

１０ ミシン
１２ 針板
１２２ 当接部
２０ ミシンフレーム
２１ ミシンベッド部
２２ 立胴部
２３ ミシンアーム部
２３１ 軸受
３０ 針上下動機構
３１ 縫い針
３２ 針棒
３３ 上軸
４０ 変位センサ（検出部）
４１ 光源
４２ 受光素子
５０，５０Ａ 状態切り替え機構
５１，５１Ａ 従動腕部
５２，５２Ａ ボス部材
５４ スライドブロック
５４１ 長穴
５５ ガイドレール
５７ 第一の固定腕部
５８ 第二の固定腕部
５９ ロックピン
１００ 縫製システム
１１０ ロボットアーム
Ｄ 本来の位置
Ｄ１ 誤認した位置
Ｌ 縫製ライン
Ｒ 被縫製物
Ｓ スリット光

Claims (6)

1. ミシンと、当該ミシンを保持すると共に保持した前記ミシンを被縫製物に対して移動させるロボットアームとを備え、
   前記ミシンは、
   ミシンベッド部に設けられ前記被縫製物が載置される針板と、
   当該ミシンのミシンアーム部に格納され前記針板に対向して縫い針の針落ちを行う針上下動機構と、
   針落ち位置の基準として前記被縫製物の表面に形成された縫製ラインを検出する検出部とを備え、
   検出した前記縫製ラインに沿って針落ちが行われるように前記ロボットアームによって前記ミシンが移動される縫製システムにおいて、
   前記針板に対して前記縫い針が針落ち可能な位置で対向する縫製可能状態と、前記縫製可能状態の前記縫い針と同じ方向で前記検出部が前記針板に対向する検出可能状態とを切り替える状態切り替え機構を備え、
   前記検出可能状態において前記ロボットアームによって前記ミシンを移動させながら前記縫製ラインを検出することを特徴とする縫製システム。
2. 前記検出部は前記ミシンのミシンアーム部に設けられ、
   前記状態切り替え機構は、前記針板に対して、前記ミシンアーム部の位置又は向きを変更にすることによって前記縫製可能状態と前記検出可能状態とを切り替えることを特徴とする請求項１記載の縫製システム。
3. 前記状態切り替え機構は、前記ミシンアーム部を回動させることにより前記縫製可能状態と前記検出可能状態とを切り替えることを特徴とする請求項２記載の縫製システム。
4. 前記状態切り替え機構は、前記ミシンアーム部を、上軸を中心として回動させることにより前記縫製可能状態と前記検出可能状態とを切り替えることを特徴とする請求項３記載の縫製システム。
5. 前記状態切り替え機構は、前記縫製可能状態と前記検出可能状態とを切り替える駆動源を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の縫製システム。
6. 前記ロボットアームによる前記ミシンの移動動作により、前記ミシンの前記縫製可能状態と前記検出可能状態とを切り替えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の縫製システム。

Images