JP6761712B2 - ミシン及び縫製システム - Google Patents

Description

本発明は、上糸の糸残りを処理するミシン及び縫製システムに関する。

二重環縫いミシン等のミシンは、被縫製物に針落ちを行う縫い針の目穴に通された上糸が引き上げられる際に形成される上糸のループに、往復進退移動を行うルーパーの先端部が突入し、当該ルーパーの先端部の糸通し穴に通されたルーパー糸を上糸のループに挿通させる。
そして、ルーパーが後退移動する際にルーパー糸にループが形成され、次の針落ちで下降した縫い針がルーパー糸のループに突入し、ルーパー糸に上糸に挿通させる。
二重環縫いミシンは、上記ルーパーによる上糸の捕捉動作と縫い針によるルーパー糸の捕捉動作とを繰り返すことにより二重環縫いを実現している（例えば、特許文献１参照）。

特許５８８５０１８号公報

しかしながら、上記二重環縫いミシンは、ルーパーにより上糸の捕捉を行うので、釜により上糸を被縫製物の下側に引き込む本縫いミシン等の場合と比べて、被縫製物の下側への上糸の引き込み量が少ないことから、縫い始めの上糸端部が被縫製物の上側に残りやすいという問題があった。
また、二重環縫いミシンのように顕著ではないにせよ、釜を使用するミシンの場合も、縫い始めの上糸端部が被縫製物の上側に残る問題があった。
その場合、縫い品質の問題上、被縫製物の上側に縫い始めの上糸端部を残したくない事情がある場合には、縫製終了後に、被縫製物の上側に残る上糸端部を手作業で切除しなければならず、作業者に大きな負担をかけていた。

本発明は、被縫製物の上側の上糸端部の残留を解消することをその目的とする。

請求項１記載の発明は、ミシンにおいて、
ミシンフレームのミシンベッド部に対して、釜又はルーパーを支持する土台が、縫い針に対して近接又は離間する方向に沿って移動可能に支持されており、
前記土台を前記縫い針に対して近接及び離隔する方向に沿って移動させる昇降機構を備え、
縫い開始の一針目の針落ち後、前記縫い針の上糸を前記釜又はルーパーが捕捉した状態で、前記土台が前記縫い針から離間する方向に移動させるように、前記昇降機構を制御する制御装置を備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のミシンにおいて、
前記縫い針に挿通された上糸を、針板の下側で前進移動する前記ルーパーが捕捉し、後退移動する前記ルーパーに挿通されたルーパー糸を下降する前記縫い針により捕捉して二重環縫いを行うことを特徴とする請求項１記載のミシン。

請求項３記載の発明は、請求項２記載のミシンにおいて、
前記縫い針及び前記ルーパーを複数備えることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載のミシンにおいて、
前記土台は、前記釜又は前記ルーパーへの縫製動作を付与する入力軸を支持し、
前記土台の前記入力軸と当該入力軸に動力を伝達する伝達軸との間に設けられ、前記入力軸と前記伝達軸とが同一線上に並んでトルク伝達可能な状態と、前記伝達軸に対して前記土台と共に前記入力軸が移動した状態のいずれにも変化する連結部材を備えることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載のミシンにおいて、
前記連結部材は、前記入力軸側に設けられた第一の継手部材と前記伝達軸側に設けられた第二の継手部材とを備え、
前記第一の継手部材と前記第二の継手部材の互いの対向面のいずれか一方に形成されたキーと他方に形成されたキー溝とにより連結され、
前記キー及び前記キー溝は、前記入力軸及び前記伝達軸に直交する方向に沿って形成されていることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項４記載のミシンにおいて、
前記連結部材は、オルダム継手又はシュミット継手であることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、縫製システムにおいて、
請求項１から６のいずれか一項に記載のミシンと、
前記ミシンを保持するロボットアームを備えることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の縫製システムにおいて、
前記ミシンのミシンアーム部における針棒側の端部が前記ロボットアームに支持されていることを特徴とする。

本発明は、制御装置が、縫い開始の一針目の針落ち後、縫い針の上糸を釜又はルーパーが捕捉した状態で、土台が縫い針から離間する方向に移動させるように昇降機構を制御するので、被縫製物の一針目の針落ち位置において、その上面から上方に突出している上糸の縫い開始端部を被縫製物の下面側に引き込むことができ、上糸の縫い開始端部の糸残りを緩和又は解消することが可能となる。

縫製システムの側面図である。 針板が上位置にある状態のミシンの側面図である。 針板が下位置にある状態のミシンの側面図である。 ミシンの内部構成の斜視図である。 針板周辺の構成の斜視図である。 ルーパー機構の斜視図である。 下軸がトルク伝達状態にあるときの斜視図である。 下軸が分離状態にあるときの斜視図である。 連結部材の分解斜視図である。 土台が上位置にあるときの昇降機構の斜視図である。 土台が下位置にあるときの昇降機構の斜視図である。 カム板の側面図である。 縫製システムの制御系を示すブロック図である。 制御装置が行う縫製制御のフローチャートである。 図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は縫製動作制御の動作説明図である。 シュミット継手からなる連結部材の概略構成図である。

［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、被縫製物の縫製を行う二重環縫いミシン１０と、二重環縫いミシン１０を保持すると共に保持した二重環縫いミシン１０を被縫製物に対して位置決め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。

［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の先端部には二重環縫いミシン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二重環縫いミシン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が可能である。

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、二重環縫いミシン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、二重環縫いミシン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。

また、ロボットアーム１１０のアームの先端部は、二重環縫いミシン１０のミシンフレーム２０におけるミシンアーム部２３の先端部（針棒側端部）の上を保持しており、これにより、二重環縫いミシン１０の針落ち位置近傍とロボットアーム１１０のアームの先端部との距離を縮めることができ、針落ち位置をより精度良く位置決めすることを可能としている。

［ミシン］
図２及び図３は二重環縫いミシン１０の側面図、図４はミシンフレーム２０の内部の構成を示す斜視図である。二重環縫いミシン１０は、これらの図に示すように、針板１３及び針板１３を支持する土台６１がミシンフレーム２０のミシンベッド部２１に対して昇降可能に支持されており、図２に示す針板１３及び土台６１の上昇位置において縫製が行われ、図３に示す下降位置において被縫製物のセッティング等の縫製の準備作業が行われる。

上記二重環縫いミシン１０は、二本の縫い針１１を下端部に保持する針棒１２と、針棒１２に上下の往復動作を付与する針棒上下動機構３０と、ルーパー４１により縫い針１１に通された上糸にルーパー糸を挿通させるルーパー機構４０と、針棒上下動機構３０の駆動源であるミシンモーター３１のトルクをルーパー機構４０に伝達する伝達機構７０と、針板１３及びルーパー機構４０の一部の構成を保持する土台６１の昇降動作を行う昇降機構６０と、上昇位置にある針板１３に対して上方から被縫製物を押さえる布押さえ１４と、上記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の頂部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とを備えている。
なお、二重環縫いミシン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。

［針棒上下動機構］
針棒上下動機構３０は、針棒上下動の駆動源となるミシンモーター３１と、ミシンモーター３１により回転駆動が行われる上軸３２と、上軸３２の前端部に固定装備された針棒クランク３３と、針棒クランク３３と針棒１２を連結する図示を省略したクランクロッドとを備えている。即ち、針棒上下動機構３０は、クランク機構を構成し、上軸３２の全回転を上下の往復動作に変換して針棒１２に付与している。

上軸３２は、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。
ミシンモーター３１は、上軸３２の前端部近傍でその左隣においてその出力軸をＹ軸方向に向けて配置されている。ミシンモーター３１の出力軸と上軸３２との間には図示しない歯車機構によりトルクが伝達される。

［布押さえ］
布押さえ１４は、図５に示すように、針棒１２の左隣に位置するＺ軸方向に沿った押さえ棒１４１の下端部に保持されており、当該押さえ棒１４１を介して図示しない押さえバネによって下方への押圧力が付与されている。
布押さえ１４には、図示しない押さえ上げ機構が併設されており、被縫製時には布押さえ１４をより上方となる退避位置に保持することができる。この押さえ上げ機構は、手動操作を行うものでも良いが、アクチュエーターにより制御信号に従って退避位置と縫製位置とに切り替え可能とすることが望ましい。

［伝達機構］
ルーパー機構４０は、ルーパー４１に動力を付与するために上軸３２からトルクが入力される下軸４２を備えており、伝達機構７０は、前述した上軸３２から下軸４２にトルク伝達を行う。
この伝達機構７０は、上軸３２の後端部に固定装備された主動プーリ７１と、下軸４２の後端部に固定装備された従動プーリ７２と、主動プーリ７１と従動プーリ７２との間に掛け渡されたタイミングベルト７３とを備えている。
主動プーリ７１と従動プーリ７２の外径は等しく、伝達機構７０は、上軸３２から下軸４２に対して等速で回転を伝達する。

［ルーパー機構］
図６はルーパー４１を支持する土台６１の図示を省略して、ルーパー４１の周辺の構成を示した斜視図である。
図４及び図６に示すように、ルーパー機構４０は、二つのルーパー４１と、ミシンモーター３１からのトルクが伝達される下軸４２と、各ルーパー４１に往復揺動動作を付与する溝カム４３と、カム従節体としてのコロ４４と、当該コロ４４を保持するコロ腕４５と、コロ腕４５とルーパー４１に設けられた入力腕４６とを連結するルーパー駆動ロッド４７とを備えている。

各ルーパー４１は、Ｙ軸方向に二つ並んだ状態で、尖鋭な先端部４１１が右側に向けられて針板１３の下側に配置されている。各ルーパー４１は、その下部が土台６１によりＹ軸回りに揺動可能に支持されており、これにより先端部４１１は、Ｘ軸方向に沿って往復動作を行うことができるようになっている。
ルーパー４１の先端部４１１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１３の下側において縫い針１１に形成された上糸のループに対して先端部４１１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４１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１１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、二重環縫いの縫い目の形成が行われるようになっている。

各ルーパー４１の下端部には、左方に延出された入力腕４６が設けられている。この入力腕４６は、二つのルーパー４１と一体的に連結されており、これらは一体となって揺動動作を行う。従って、入力腕４６に対してＺ軸方向に沿った往復動作が入力されると、各ルーパー４１はＸ軸方向に沿った往復動作を行う。

下軸４２は、ミシンベッド部２１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。
さらに、下軸４２は、同一直線上に配置された入力軸４２１と伝達軸４２２とから構成され、これらは連結部材５０により一体的に回転可能に連結されている。
入力軸４２１は、ミシンベッド部２１内で前方に配置され、溝カム４３が固定装備されている。
また、伝達軸４２２は、ミシンベッド部２１内で後方に配置され、伝達機構７０の従動プーリ７２が固定装備されている。

溝カム４３は円板状であって、その中心を貫通する下軸４２の入力軸４２１に固定装備されている。入力軸４２１はＹ軸方向に向けられると共に、土台６１に対して二つの軸受け４８により回転可能に支持されている。
溝カム４３は、後面側にカム溝４３１が形成されている。このカム溝４３１は、略円形であって、回転中心である入力軸４２１からの距離が変化する形状となっている。

溝カム４３のカム溝４３１には、コロ４４が挿入されている。
コロ４４はコロ腕４５の揺動端部に保持されており、コロ腕４５は土台６１によりＹ軸回りに揺動可能に支持されている。また、コロ腕４５の揺動端部には、ルーパー駆動ロッド４７の下端部が連結され、当該ルーパー駆動ロッド４７の上端部は入力腕４６に連結されている。

従って、溝カム４３のカム溝４３１における入力軸４２１からの距離が離れた部分にコロ４４が位置する時には、コロ腕４５の揺動端部が上方に揺動し、ルーパー駆動ロッド４７を介して入力腕４６を上方に回動させ、ルーパー４１の先端部４１１を右方に向かって移動させることができる。
また、溝カム４３のカム溝４３１における入力軸４２１からの距離が短い部分にコロ４４が位置する時には、コロ腕４５の揺動端部が下方に揺動し、ルーパー駆動ロッド４７を介して入力腕４６を下方に回動させ、ルーパー４１の先端部４１１を左方に向かって移動させることができる。
このように、溝カム４３は、下軸４２の全回転の動作を左右への往復の揺動動作に変換して各ルーパー４１に伝えることができるようになっている。

［連結部材］
図７及び図８は連結部材５０の斜視図、図９は分解斜視図である。
後述するが、ルーパー機構４０における下軸４２の伝達軸４２２を除く各構成は、土台６１に支持されており、当該土台６１は、ミシンベッド部２１に対してＺ軸方向に沿って往復移動可能に支持されている。
このため、連結部材５０が、伝達軸４２２と入力軸４２１とが同一直線上に並んで伝達軸４２２から入力軸４２１にトルク伝達が行われる状態（図７の状態。「トルク伝達状態」とする）と、土台６１の下降と共に入力軸４２１のみが伝達軸４２２に対して下降移動を行う状態（図８の状態。「分離状態」とする）とを切り替えることを可能としている。

即ち、連結部材５０は、入力軸４２１側に設けられた第一の継手部材５１と、伝達軸４２２側に設けられた第二の継手部材５２と、第一の継手部材５１と第二の継手部材５２の間に設けられた中継部材５３とを備えている。
これらの継手部材５１，５２及び中継部材５３は、いずれも、外径の等しい円板状の部材であり、トルク伝達状態では、同心で並び、一体的な円柱状となる。

第一の継手部材５１は、その中心に入力軸４２１の後端部が挿入される貫通孔が形成されており、頭無しネジによって入力軸４２１に締結固定されている。
また、第一の継手部材５１の中継部材５３との対向面には、入力軸４２１と直交する方向（第一の継手部材５１の直径方向）に沿った凸条のキー５１１が形成されている。

第二の継手部材５２は、その中心に伝達軸４２２の前端部が挿入される貫通孔が形成されており、頭無しネジによって伝達軸４２２に締結固定されている。
また、第二の継手部材５２の中継部材５３との対向面には、伝達軸４２２と直交する方向（第二の継手部材５２の直径方向）に沿った凸条のキー５２１が形成されている。

中継部材５３は、その中心に貫通孔が形成されており、第一の継手部材５１との対向面にはキー５１１が滑動可能に嵌合する第一のキー溝５３１が、中継部材５３の中心軸に対して直交する方向（中継部材５３の直径方向）に沿って形成されている。
また、中継部材５３の第二の継手部材５２との対向面にはキー５２１が滑動可能に嵌合する第二のキー溝５３２が、中継部材５３の中心軸に対して直交する方向（中継部材５３の直径方向）に沿って形成されている。
そして、中継部材５３の第一のキー溝５３１と第二のキー溝５３２とは、その中心軸方向から見て非平行、即ち、互いに交差する方向、より望ましくは、互いに直交する方向に沿って形成されている。

連結部材５０は、上記第一と第二の継手部材５１，５２及び中継部材５３により、オルダム継手を構成している。
これにより、入力軸４２１と伝達軸４２２とが同一直線上に並んだ状態では、第一の継手部材５１のキー５１１と中継部材５３の第一のキー溝５３１とがこれら相互間のトルクを伝達し、中継部材５３の第二のキー溝５３２と第二の継手部材５２のキー５２１とがこれら相互間のトルクを伝達するので、伝達軸４２２から入力軸４２１へのトルク伝達が可能である。

さらに、伝達軸４２２に対して入力軸４２１が上方又は下方に移動した場合には、第一の継手部材５１のキー５１１と第二の継手部材５２のキー５２１のそれぞれに沿って中継部材５３が滑動するので、伝達軸４２２に対する入力軸４２１の上方又は下方の移動を許容することができる。
なお、伝達軸４２２に対して入力軸４２１の下降移動は、最大で連結部材５０の直径未満の範囲まで移動可能である。

なお、中継部材５３の両面には、それぞれ交差（直交）する方向に第一のキー溝５３１と第二のキー溝５３２とが形成されているので、伝達軸４２２に対して入力軸４２１は上下方向に限らず、第一のキー溝５３１と第二のキー溝５３２のいずれの合成方向（Ｘ−Ｚ平面に沿ったいずれの方向）にも移動させることが可能である。
但し、入力軸４２１は土台６１の移動方向にしか移動しないので、上下方向以外の移動は予定していない。
また、オルダム継手は、入力軸４２１と伝達軸４２２とが同一直線上に並んでいない場合でも相互間のトルク伝達を行うことが可能であるが、二重環縫いミシン１０では、土台６１の位置が図示しないセンサにより検出され、入力軸４２１と伝達軸４２２とが同一直線上に並んでいるときにしかミシンモーター３１の駆動が行われないよう制御装置９０により制御される。

また、図８では、第一の継手部材５１のキー５１１及び中継部材５３の第一のキー溝５３１が上下方向（Ｚ軸方向）に沿った状態にあり、下方に土台６１及び入力軸４２１と共に第一の継手部材５１のみが移動した状態を図示しているが、土台６１及び入力軸４２１の移動の際には、キー５１１及びキー溝５３１を上下方向に向けることは必須ではない。
例えば、キー５１１及び第一のキー溝５３１が上下方向に対して傾斜した方向を向いている場合でも、中継部材５３がキー５１１とキー５２１とに対して滑動するので、伝達軸４２２に対する入力軸４２１の移動を円滑に行うことができる。
但し、この二重環縫いミシン１０では、キー５１１及びキー溝５３１が上下方向に平行な場合にのみ土台６１の昇降動作を行うよう制御装置９０により制御される。

また、第一の継手部材５１と中継部材５３との間では、中継部材５３にキーを設け、第一の継手部材５１にキー溝を設けてもよい。同様に、第二の継手部材５２と中継部材５３との間では、中継部材５３にキーを設け、第二の継手部材５２にキー溝を設けてもよい。

［昇降機構］
図１０は昇降機構６０における土台６１が上位置にある状態の斜視図、図１１は昇降機構６０における土台６１が下位置にある状態の斜視図を示す。
昇降機構６０は、図１０及び図１１に示すように、針板１３及びルーパー機構４０の主要な構成を支持する土台６１と、土台６１に装備されたカム従節体としての第一と第二のカムフォロア６２，６３と、第一のカムフォロア６２を介して土台６１に昇降動作を付与するカム主節体としてのカム板６４と、カム板６４を土台６１の移動方向に交差する方向であるＹ軸方向に沿って往復移動させる駆動源としてのカム駆動エアシリンダー６５とを備えている。

土台６１は、その内部においてルーパー機構４０の伝達軸４２２以外の構成を支持し、その上端部において針板１３を保持している。針板１３は、アーチ状を呈しており、その上部に平坦面を有すると共に当該平坦面に二つの針落ち穴１３１が形成されている（図５参照）。これらの針落ち穴に縫い針１１による針落ちが行われ、針板１３の上部の平坦面の下側に配置された二つのルーパー４１により上糸のループにルーパー糸が挿通される。

また、土台６１の右側外壁には、Ｚ軸方向に沿って二本のスライドレール６１１が固定装備されており、当該各スライドレール６１１にはその長手方向に沿って相対的に滑動可能なスライドブロック６１２が上下に二つずつ取り付けられている（図７及び図８参照）。そして、これらのスライドブロック６１２は、いずれもミシンベッド部２１の内壁に固定装備されている。
従って、土台６１はミシンベッド部２１に対して上下動可能となっている。

また、土台６１の左側外壁の後端部と前端部とに、第一と第二のカムフォロア６２，６３がそれぞれ取り付けられている。
これらのカムフォロア６２，６３は、いずれも、コロであり、Ｙ軸回りに回転可能に土台６１に支持されている。

カム板６４は、Ｙ−Ｚ平面に沿った平板状を呈しており、その下縁部にＹ軸方向に沿ってスライドレール６６が固定装備されており、当該各スライドレール６６にはその長手方向に沿って相対的に滑動可能なスライドブロック６７が二つ取り付けられている。そして、これらのスライドブロック６７は、いずれもミシンベッド部２１の内壁に固定装備されている。
従って、カム板６４はミシンベッド部２１に対してＹ軸方向に沿って往復移動が可能となっている。

さらに、カム板６４は、その後端部がカム駆動エアシリンダー６５のプランジャーに連結されている。
カム駆動エアシリンダー６５は、プランジャーを前方に向けると共にＹ軸方向に進退移動を行うようにミシンベッド部２１内に装備されており、これにより、カム板６４をＹ軸方向に進退移動させることを可能としている。

図１２はカム板６４の側面図である。
図示のように、カム板６４には、カム部としてのカム溝６８と当接部６４１とが形成されている。
カム溝６８は、内部に第一のカムフォロア６２が配置され、当該第一のカムフォロア６２の直径とほぼ等しい幅の溝状に形成されている。従って、カム溝６８内を当該カム溝６８に沿って相対的に第一のカムフォロア６２が滑動を行うことができる。
このカム溝６８は、前斜め下に向かって傾斜した変化区間６８１と、当該変化区間６８１の両端部においてＹ軸方向に平行な傾斜のない第一と第二の無変化区間６８２，６８３が形成されている。

カム溝６８の第一の無変化区間６８２は、カム溝６８内で最も上に位置しており、図１０に示すように、当該第一の無変化区間６８２に第一のカムフォロア６２が位置している時には、土台６１を上位置に保持した状態となる。
土台６１が上位置にあるときに、前述した布押さえ１４は、針板１３に押さえ圧を付与した状態で当接し、被縫製物に対する縫製を行うことが可能な縫製状態となる。
縫製の際には、針板１３を介して土台６１には、布押さえ１４の下方への押さえ圧や針落ち時の縫い針と被縫製物との摩擦よる下方への加圧力が付与される。
しかしながら、第一の無変化区間６８２はＹ軸方向に平行なので、カム溝６８内の水平部分が第一のカムフォロア６２を下方から支承し、また、上方からも支えるので、針板１３を安定的に支えることができ、良好な縫製を行うことが可能である。

また、当接部６４１は、第一のカムフォロア６２が第一の無変化区間６８２に位置する時に、第二のカムフォロア６３がその上に載置された状態となる位置に形成されている。この当接部６４１は、溝状ではなく、第二のカムフォロア６３の下部に対して下側からのみ当接する構造となっているが、第一の無変化区間６８２と同様にＹ軸方向に平行となっているので、第一の無変化区間６８２と同様に、縫製時に当接部６４１が第一のカムフォロア６２を下方から支承し、針板１３を安定的に支えることができ、良好な縫製を行うことが可能である。
また、第一の無変化区間６８２と当接部６４１との協働により、土台６１を前端部と後端部とで支承するので、針板１３をより効果的に支え、より良好な縫製を行うことが可能である。

なお、第二のカムフォロア６３は、溝カムに嵌合する構造ではないので、第一のカムフォロア６２のようにコロであることは必須ではない。例えば、第二のカムフォロア６３は、当接部６４１に摺接する摺接面を備える角コマのような部材から構成してもよい。

カム溝６８の変化区間６８１は、前述したように、前斜め下に傾斜して形成されているので、カム駆動エアシリンダー６５によりカム板６４を後方に移動させると、カム溝６８内で第一のカムフォロア６２が下方に導かれ、土台６１を下位置に向かって下降させることができる。
なお、カム板６４が後方に移動すると、当接部６４１の上に位置していた第二のカムフォロア６３は当接部６４１から外れ、それ以降は、土台６１の動作に寄与しない。

カム溝６８の第二の無変化区間６８３は、カム溝６８内で最も下に位置しており、図１１に示すように、当該第二の無変化区間６８３に第一のカムフォロア６２が位置している時には、土台６１を下位置に保持した状態となる。
土台６１が下位置にあるときに、前述した布押さえ１４は、下死点位置にある縫い針１１の下端部よりもかなり下方まで下降し、縫い針１１と針板１３との間を広く空けることが可能となる。従って、被縫製物が立体的な曲面形状であって、上下に変化を生じた形状であっても、縫い針１１と針板１３との間に容易にセットすることが可能となる。
なお、第二の無変化区間６８３もＹ軸方向に平行なので、カム溝６８内の水平部分が第一のカムフォロア６２を上下から支え、針板１３を安定的に支えることができる。

［縫製システムの制御系］
縫製システム１００の制御装置９０は、図１３に示すように、縫製に関する各種の動作制御を行うためのプログラムが格納されたＲＯＭ(Read Only Memory)９２と、演算処理の作業領域地となるＲＡＭ(Random Access Memory)９３と、各種設定データなどを記憶する記憶手段としての書き換え可能な不揮発性のデータメモリ９４と、ＲＯＭ９２内のプログラムを実行するＣＰＵ９１（Central Processing Unit）とを備えている。

また、ＣＰＵ９１は、モーター駆動回路１１４ａ，３１ａを介してロボットアーム１１０のサーボモーター１１４，ミシン１０のミシンモーター３１の駆動を制御する。
また、サーボモーター１１４とミシンモーター３１には、それぞれの出力軸角度を検出するエンコーダー１１５，３４が併設されており、ＣＰＵ９１は、それぞれの検出回路１１５ａ，３４ａを介して接続されている。
なお、ロボットアーム１１０は、サーボモーター１１４及びエンコーダー１１５を六つの関節１１３ごとに備えているが、図１３では一つのみを図示して、他の図示は省略している。
さらに、ＣＰＵ９１は、ミシン１０の土台６１の昇降を行うカム駆動エアシリンダー６５を作動させる電磁弁６５ｂを制御するための駆動回路６５ａと接続されている。

［縫製動作制御］
上記構成からなる縫製システム１００において、制御装置９０は、縫い始めの上糸端部が被縫製物の上側に残らないようにするために、以下に示す縫製動作制御を実行する。
図１４は縫製動作制御のフローチャート、図１５は縫製動作制御の動作説明図である。
なお、この縫製システム１００では、定形性を有し、縫い針１１により貫通可能な軟質材料（例えば、樹脂製のカバー等）を被縫製物としており、当該被縫製物は、治具により規定の目標位置に保持されている。

まず、縫製時において、制御装置９０のＣＰＵ９１は、ロボットアーム１１０の各サーボモーター１１４を制御して、治具に保持された被縫製物の縫い開始位置に二重環縫いミシン１０を搬送する（ステップＳ１）。
なお、昇降機構６０の土台６１は、当初、下降した状態にあり、縫い針１１と針板１３の間が大きく開かれた状態に維持され、ロボットアーム１１０により被縫製物の縫い開始位置に針落ち位置が位置決めされた時に、土台６１が上昇して被縫製物が針板１３上にセットされた状態となるようにカム駆動エアシリンダー６５の電磁弁６５ｂが制御される。

そして、ミシンモーター３１の駆動を開始して、一針目の針落ちを実行する（ステップＳ３）。
これにより、縫い針１１が下降し、下死点を通過して上昇に転じると、上糸のループが形成され、そこに進出移動するルーパー４１の先端部が突入する。

この時、ＣＰＵ９１は、ミシンモーター３１のエンコーダー３４の出力を監視して、ミシンモーター３１の出力軸が、縫い針１１の上死点の直前の所定の軸角度に達したか否かを判定する（ステップＳ５）。そして、達していない場合には、ミシンモーター３１の駆動を継続し、達した場合には、ミシンモーター３１を一時的に停止させる（ステップＳ７）。なお、ミシンモーター３１の停止指令から実際に停止するまでに惰性による回転が生じるので、ＣＰＵ９１は、惰性を考慮して、エンコーダー３４は上死点の手前となる所定の軸角度を検出し、ミシンモーター３１の停止制御を開始し、惰性による回転により、丁度、上死点で停止するように制御する。

縫い針１１の上死点位置では、図１５（Ａ）に示すように、上糸のループに対して最大限にルーパー４１の先端部が突入した状態にある。なお、この図１５では、縫い針１１とルーパー４１と被縫製物Ｃのみを図示しており、その他の構成の図示は省略している。
また、縫い針１１が上死点位置となるミシンモーター３１の軸角度において、第一の継手部材５１のキー５１１及び中継部材５３の第一のキー溝５３１が上下方向（Ｚ軸方向）に沿った状態となる（図８参照）。

次に、ＣＰＵ９１は、昇降機構６０のカム駆動エアシリンダー６５を作動させて土台６１を下降させる（ステップＳ９）。これにより、図１５（Ｂ）に示すように、土台６１と共にルーパー４１が下降移動する。ルーパー４１は、前述したように、上糸のループに対して最大限に突入した状態にあるので、下降移動により上糸を下方に引っ張ることができる。その結果、一針目の針落ち位置において、被縫製物Ｃの上面から上方に突出している上糸の縫い開始端部が被縫製物Ｃの下面側に引き込まれ、被縫製物上面側の上糸の縫い開始端部の糸残り状態が緩和解消される。

そして、ＣＰＵ９１は、昇降機構６０のカム駆動エアシリンダー６５を作動させて土台６１を上昇させる（ステップＳ１１）。これにより、針板１３が被縫製物Ｃに接した状態となり、縫製可能な状態に戻される。
さらに、ミシンモーター３１の駆動を再開して、二針目以降の縫製を実行する（ステップＳ１３）。

その後、ＣＰＵ９１は、縫製終了を判定し（ステップＳ１５）、終了でなければ縫製を継続し、終了であればミシンモーター３１の駆動を停止させ、カム駆動エアシリンダー６５を作動させて土台６１を下降させて縫製制御を終了する。
なお、縫製終了か否かの判定は、縫製終了とする指令が入力されたり、予め決められた針数に達したことが検出されたり、その他の終了条件を満たした場合に、縫製が終了される。

［実施形態の効果］
上記縫製システム１００の二重環縫いミシン１０は、土台６１が上下動可能に支持されているので、針板１３を縫い針１１から離間又は接近させることができ、立体的な形状の被縫製物を容易にセットすることが可能となる。

そして、制御装置９０は、縫い開始の一針目の針落ち後、縫い針１１の上糸をルーパー４１が捕捉した状態で、土台６１が縫い針１１から離間する方向に移動させるように昇降機構６０のカム駆動エアシリンダー６５の電磁弁６５ｂを制御するので、被縫製物Ｃの一針目の針落ち位置において、その上面から上方に突出している上糸の縫い開始端部を被縫製物Ｃの下面側に引き込むことができる。従って、被縫製物上面側に上糸の縫い開始端部の糸残りが生じ易い二重環縫いミシン１０において、当該糸残りを緩和又は解消することが可能となる。
また、二重環縫いミシン１０において、被縫製物Ｃのセッティングを容易に行うための昇降機構６０の構成を利用して上糸の縫い開始端部の引き込みを実現しているので、被縫製物上面側の上糸の縫い開始端部の糸残り状態を解消、緩和するための専用の構成を用意する必要がなく、部品点数の低減や二重環縫いミシン１０の小型化を実現することが可能となる。

また、二重環縫いミシン１０は、縫い針１１及びルーパー４１を二つ備え、二条の二重環縫いを行うことができ、且つ、それぞれの縫い目について、被縫製物上面側における上糸の縫い開始端部の糸残りを緩和又は解消することが可能である。なお、縫い針１１及びルーパー４１を一つまたは三つ以上備える構成としても良い。

また、二重環縫いミシン１０は、入力軸４２１と伝達軸４２２との間に連結部材５０が装備され、連結部材５０を、オルダム継手から構成したので、入力軸４２１を伝達軸４２２に対して上下動させても、オルダム継手を構成する第一及び第二の継手部材５１，５２と中継部材５３とが離間した状態とならずに連結状態を維持することができるので、入力軸４２１と伝達軸４２２のトルク伝達状態と分離状態との切り替えにおいて、人為的な作業を不要とし、二状態の相互間の切り替えを円滑に行うことが可能である。

また、二重環縫いミシン１０は、土台６１の昇降により縫い針１１と針板１３の間隔を開くことを可能としているので、ミシンアーム部２３側に可動構造を設ける必要がなく、ロボットアーム１１０はミシンアーム部２３の針棒側端部を支持することが可能である。
このため、ロボットアーム１１０の先端部から近い位置に二重環縫いミシン１０の針落ち位置を配置することができ、当該針落ち位置の位置決め精度を向上させることができ、縫い品質の向上を図ることが可能となる。

［連結部材の他の例］
なお、連結部材５０はオルダム継手に限らず、入力軸４２１の平行移動を許容しつつも部材同士が完全に分離せずにすぐに元の同一直線上に並んだ状態に戻すことが可能な他の構造を適用してもよい。
例えば、入力軸４２１側には前述した第一の継手部材５１と同じものを固定装備し、伝達軸４２２側には、第一の継手部材５１との対向面にキー５１１が滑動可能に嵌合するキー溝がその中心軸に対して直交する方向に沿って形成された第二の継手部材を固定装備して、これら二部材により連結部材を構成しても良い。
これにより、入力軸４２１の平行移動を許容しつつも部材同士が完全に分離せずにすぐに元の同一直線上に並んだ状態に戻すことが可能であり、土台６１の昇降動作を許容することができる。
但し、伝達軸４２２に対して入力軸４２１をキー５１１に沿った方向にしか移動させることができないので、下軸４２、上軸３２又はミシンモーター３１の出力軸等に軸角度を検出する検出手段を設け、キー５１１がＺ軸方向に沿った向きとなるようにミシンモーター３１を制御した上で、土台６１を昇降させる必要がある。

また、連結部材５０は、オルダム継手と同様に機能するシュミット継手を利用しても良い。シュミット継手５０Ａは、図１６に示すように、その中心で入力軸４２１に固定装備された円板状の第一の継手部材５１Ａと、その中心で伝達軸４２２に固定装備された第二の継手部材５２Ａと、これらの間に配置された中継部材５３Ａと、第一の継手部材５１Ａと中継部材５３Ａとの間でこれらを連結する二以上の長さが等しいリンク部材５４Ａと、第二の継手部材５２Ａと中継部材５３Ａとの間でこれらを連結する二以上の長さが等しいリンク部材５５Ａとを備え、各リンク部材５４Ａ，５５Ａは、一端部と他端部とがそれぞれ入力軸４２１と同じ方向の軸回りに回動可能に第一若しくは第二の継手部材５１Ａ，５２Ａ又は中継部材５３Ａに連結されており、複数のリンク部材５４Ａ同士が平行に配置され、複数のリンク部材５５Ａ同士も平行に配置されている。
かかる構成のシュミット継手５０Ａも、入力軸４２１の平行移動を許容しつつも部材同士が完全に分離せずにすぐに元の同一直線上に並んだ状態に戻すことが可能である。

［その他］
なお、図１４に示す縫製動作制御は、縫製システムに限らず、ロボットを備えないミシン単独に対しても適用可能である。
また、被縫製物上面側に上糸の縫い開始端部の糸残りは二重環縫いに生じ易いが、他の縫いでも生じ得る。例えば、本縫いの場合も生じる場合があるので、本縫いミシン又は本縫いミシンとロボットアーム１１０とからなる縫製システムについても、図１４に示す縫製動作制御を適用しても良い。

二重環縫いミシン１０は、伝達機構７０によりミシンモーター３１のトルクをルーパー機構４０に伝達しているが、ミシンモーター３１とは別にルーパー駆動用モーターを設けても良い。また、この場合には土台６１にルーパー駆動用モーターを設けることで連結部材５０を省略しても良い。

１０ 二重環縫いミシン（ミシン）
１１ 縫い針
１２ 針棒
１３ 針板
１４ 布押さえ
３０ 針棒上下動機構
３１ ミシンモーター
３２ 上軸
４０ ルーパー機構
４１ ルーパー
４２ 下軸
４２１ 入力軸
４２２ 伝達軸
５０ 連結部材
５０Ａ シュミット継手（連結部材）
５１，５１Ａ 第一の継手部材
５１１ キー
５２，５２Ａ 第二の継手部材
５２１ キー
５３，５３Ａ 中継部材
５３１ 第一のキー溝
５３２ 第二のキー溝
６０ 昇降機構
６１ 土台
１００ 縫製システム
１１０ ロボットアーム
１１２ アーム
１１３ 関節

Claims (8)

1. ミシンフレームのミシンベッド部に対して、釜又はルーパーを支持する土台が、縫い針に対して近接又は離間する方向に沿って移動可能に支持されており、
   前記土台を前記縫い針に対して近接及び離隔する方向に沿って移動させる昇降機構を備え、
   縫い開始の一針目の針落ち後、前記縫い針の上糸を前記釜又はルーパーが捕捉した状態で、前記土台が前記縫い針から離間する方向に移動させるように、前記昇降機構を制御する制御装置を備えることを特徴とするミシン。
2. 前記縫い針に挿通された上糸を、針板の下側で前進移動する前記ルーパーが捕捉し、後退移動する前記ルーパーに挿通されたルーパー糸を下降する前記縫い針により捕捉して二重環縫いを行うことを特徴とする請求項１記載のミシン。
3. 前記縫い針及び前記ルーパーを複数備えることを特徴とする請求項２記載のミシン。
4. 前記土台は、前記釜又は前記ルーパーへの縫製動作を付与する入力軸を支持し、
   前記土台の前記入力軸と当該入力軸に動力を伝達する伝達軸との間に設けられ、前記入力軸と前記伝達軸とが同一線上に並んでトルク伝達可能な状態と、前記伝達軸に対して前記土台と共に前記入力軸が移動した状態のいずれにも変化する連結部材を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のミシン。
5. 前記連結部材は、前記入力軸側に設けられた第一の継手部材と前記伝達軸側に設けられた第二の継手部材とを備え、
   前記第一の継手部材と前記第二の継手部材の互いの対向面のいずれか一方に形成されたキーと他方に形成されたキー溝とにより連結され、
   前記キー及び前記キー溝は、前記入力軸及び前記伝達軸に直交する方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項４に記載のミシン。
6. 前記連結部材は、オルダム継手又はシュミット継手であることを特徴とする請求項４に記載のミシン。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のミシンと、
   前記ミシンを保持するロボットアームを備えることを特徴とする縫製システム。
8. 前記ミシンのミシンアーム部における針棒側の端部が前記ロボットアームに支持されていることを特徴とする請求項７記載の縫製システム。

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