JPH06126679A - 縫製作業ロボット - Google Patents

縫製作業ロボット

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JPH06126679A
JPH06126679A JP3013956A JP1395691A JPH06126679A JP H06126679 A JPH06126679 A JP H06126679A JP 3013956 A JP3013956 A JP 3013956A JP 1395691 A JP1395691 A JP 1395691A JP H06126679 A JPH06126679 A JP H06126679A
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JP
Japan
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sewing machine
sewing
robot
simple harmonic
vibration device
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JP3013956A
Other languages
English (en)
Inventor
Kuniaki Katamine
国昭 片峯
Kaoru Kimura
馥 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D05SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05BSEWING
    • D05B23/00Sewing apparatus or machines not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0019End effectors other than grippers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00Joints
    • B25J17/02Wrist joints
    • B25J17/0208Compliance devices
    • DTEXTILES; PAPER
    • D05SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05BSEWING
    • D05B73/00Casings

Abstract

(57)【要約】 【構成】 縫製作業ロボット1の手首部12に単振動装
置2を取り付け、単振動装置2の摺動部3にミシン5を
固定し、ミシン5を3次元空間で任意に位置決めすると
共に、ミシン5を寸動動作させるようにしたものであ
る。また、単振動装置2にミシン5と同じ質量を持った
カウンタウエイトを設けて振動を防止するようにしたも
のである。 【効果】 縫製作業ロボット全体を寸動させることなく
ミシンを寸動動作させるので、剛性の高くないロボット
でもミシンと布地との間で滑り摩擦を発生させることな
く縫製できると共に、小形軽量の縫製作業ロボットを提
供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、縫製作業の自動化機械
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、縫製作業はミシンを固定し、布地
を往復するミシン針に連続して当てるように平面上で移
動させるものから発展し、工業用として、布地を平面上
に固定し、ミシンを移動する縫製専用ミシンが開発され
てきた。しかし、ふくらみのある洋服などに要求される
多種多様の縫製作業には十分対応できなかった。それ
で、布地を人体模型などに仮固定し、3次元空間で任意
に位置決め動作ができ、かつ、ミシン針の姿勢を自由に
とれるようにした産業用ロボットにミシンを取り付け、
人体模型などの周囲に自由に移動させて縫製する縫製作
業ロボットが開発されてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、縫製作業の
なかで縫い目ピッチを極小時間で動作・停止(この間に
ミシン針が上下する)を繰り返す、いわゆる寸動動作を
行う必要があるが、従来の汎用ロボットでは機械的剛性
が不足して振動が大きくなり、使用できないことがあっ
た。
【0004】また、ミシン針と布地の間で滑り摩擦を起
こし、ミシン針の温度が上がりミシン針が破損するとい
う問題があった。また、ロボットの機械的剛性を高める
ために、機構構成部品の形状が拡大し、それに伴う質量
の増加、ひいては駆動モータの容量アップが必要とな
り、ロボット全体の形状、質量が大きくなるという問題
があった。本発明は、ロボット自身の機械的剛性を高め
ることなく、保持されたミシンが寸動動作をできるよう
にすることを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、縫製作業を行
うミシンを手首部に固定して3次元空間で任意に位置決
めし、かつ自由に姿勢制御する縫製作業ロボットにおい
て、前記縫製作業ロボットの手首部と前記ミシンとの間
に前記ミシンを単振動運動させる単振動装置を設けたも
のである。
【0006】また、前記単振動装置の円振動数ωを前記
ミシンに設けたミシン針の上下移動の円振動数と一致さ
せ、前記ミシンの縫い目ピッチをPとした時に、前記単
振動装置の片振幅Aを、A=P/2πとし、前記単振動
装置の単振動周期をTとした時、前記縫製作業ロボット
の速度VR を、VR =P/Tとして動作させるものであ
る。
【0007】また、前記単振動装置に、前記ミシンの振
動方向と反対方向に単振動する前記ミシンと同一の質量
を備えたカウンタウエイトを設けたものである。
【0008】
【作用】縫製作業ロボットを一定速度VR (=P/T)
で動作させ、その移動方向に片振幅A(=P/2π)
で、かつミシン針の上下運動と一致した円振動数ωなる
単振動装置をミシンと縫製ロボットの間に設けることに
より、ミシン針部は布地に対して寸動動作をする。ミシ
ンが寸動動作をする時は、カウンタウエイトにより振動
エネルギがバランスされ、振動が防止される。
【0009】
【実施例】本発明を図に示す実施例について説明する。
図1は本発明の実施例を示す斜視図で、3次元空間で任
意に位置決めができ、かつ自由に姿勢制御できる多関節
形の縫製作業ロボット1のアーム11の先端に手首部1
2が設けられ、手首部12の先端には単振動装置2の固
定プレート21が固定されている。固定プレート21に
設けられたレール22上には単振動で互いに反対方向に
往復振動し得る摺動部3、4が摺動し得るように設けら
れ、摺動部3にはミシン5が固定されている。
【0010】図2は単振動装置2の側断面図、図3は図
2に示す−断面に沿う平面図で、固定プレート21
にはレール22と固定支持部23とが設けられ、レール
22と固定支持部23に軸受24、25を介してクラン
クシャフト6が支持されている。クランクシャフト6に
は、軸受24と25の間に互いに反対方向に偏心する偏
心部61、62が設けられている。
【0011】偏心部61、62には軸受63、64が嵌
合されている。レール22上に摺動し得るように設けら
れた摺動部3、4には、摺動方向に直角の方向に偏心部
61、62の偏心量eの2倍の長さだけ長い長円形の嵌
合穴31、41が設けられ、それぞれ軸受63、64が
摺動し得るように嵌合されている。
【0012】クランクシャフト6に固定されたプーリ6
5を介して、クランクシャフト6が駆動モータ66によ
って回転された時に、摺動部3、4は偏心部61、62
によって軸受63、64を介してレール22の長さ方向
の互いに反対方向に移動する。偏心部61、62のレー
ル22に対し直角方向の動きは、長円の嵌合穴31、4
1がレール22に対して直角方向に2eだけ長いので、
嵌合穴31、41の両端に動くことによって吸収され、
レール22に対し直角方向には移動しないようにしてあ
る。
【0013】摺動部3にはミシン針部51を設けたミシ
ン5が固定され、摺動部4にはミシン5と同一の質量の
カウンタウエイト7が固定されている。したがって、単
振動装置2の中のミシン5の単振動運動エネルギーはカ
ウンタウエイト7によって相殺され、振動が防止され
る。
【0014】ここで、縫製作業ロボット1と単振動装置
2に設けられたミシン5の移動距離および移動速度の関
係を説明する。ミシン5に設けられたミシン針部51の
移動距離XM は、次の(1)式で表される。 XM =VR t+Asinωt …(1) ただし、VR は縫製作業ロボット1の移動速度 Aは単振動装置2の片振幅 ωはミシン針の上下移動の円振動数と一致した単振動装
置2の円振動数 ここで、nピッチまでの縫い目の距離XMnは、(1)式
より、 XMn=VRn +Asinωtn 、 また、n+1ピッチまでの縫い目の距離XMn+1は、 XMn+1=VRn+1 +Asinωtn+1 で表される。
【0015】したがって、縫い目の1ピッチ間隔Pは、 P=XMn+1−XMn =VR (tn+1 −tn )+A(sinωtn+1 −sinωtn ) ここで、1ピッチ(1周期)の長さが等しいものとする
と、 sinωtn+1 =sinωtn となり、また1ピッチ
をT(=tn+1 −tn ) とすれば、 P=VR
となる。 したがって、 VR =P/T …(2) となる。また、1振動の周期Tは、T=1/f=2π/
ω(fは振動数)…(3) であるから、ミシン針の上下移動の円振動数ωと、縫い
目ピッチPにより、縫製作業ロボットの移動速度VR
決定される。
【0016】一方、ミシン針の移動速度VM は、(1)
式より、次の(4)式で表される。 VM =VR +Aωcosωt …(4) ここで、ミシン針が布地を下降、上昇する時、ミシンと
布地は相対的に停止する。すなわち、ミシン針部51の
移動速度が布地に対して0になり、かつ負の速度にはな
らないという条件が必要である。このことから、(4)
式より、 VR =Aω となり、A=VR /ω=VR T/2π=P/2π…(5) となる。すなわり縫い目ピッチPが決まれば単振動装置
2の片振幅Aが決定される。
【0017】縫い始めの条件として、t=0でVM =0
とすれば、ミシン針部51の速度VM は、(2)、
(3)式より、次の(6)式で表される。 VM =P/T−(P/T)cos(2π/T)t …(6) また、ミシン針部51の移動距離XM は、 XM =Pt/T−(P/2π)sin(2π/T)t …(7) となる。図4はミシン針部51の速度VM と移動距離X
M の時間的変化を示したものである。
【0018】以上のように、縫製作業ロボット1を一定
速度VR (=P/T)で動作させ、その移動方向に片振
幅A(=P/2π)で、かつミシン針の上下運動と一致
した円振動数ωなる単振動装置をミシンと縫製ロボット
1の間に設けることにより、ミシン針部は布地に対して
(6)、(7)式で示される速度と移動距離を持った寸
動動作をすることになる。
【0019】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
に述べるような効果がある。 (1)剛性の極度に高いロボットを使用せず、現状のロ
ボットに簡単な単振動装置を付加するだけでミシンと布
地の間では滑り摩擦を起こさない寸動動作が可能となる
ため、故障が少なくコストの低減が図られる。 (2)寸動動作する部分がロボット全体ではなく、単振
動装置の一部を含むミシンのみとなり、カウンタウエイ
トによりバランスを取っているので、単振動のための必
要パワーが小さくて済み、結果としてランニングコスト
が減少する。 (3)単振動装置の振幅AはピッチPの1/2π(約1
/6)倍となるため、単振動装置の駆動モータは小さく
てよく、単振動装置が小形になると共に、前記(2)に
述べた効果が更に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す斜視図である。
【図2】本発明の実施例を示す側断面図である。
【図3】図2に示す−断面に沿う平断面図である。
【図3】ミシン針部の速度VM と移動距離XM の関係を
示す説明図である。
【符号の説明】 1 縫製ロボット 12 手首部 2 単振動装置 21 固定プレート 22 レール 23 固定支持部 24、25 軸受 3、4 摺動部 31、41 嵌合穴 5 ミシン 51 ミシン針部 6 クランクシャフト 61、62 偏心部 63、64 軸受 65 プーリ 66 駆動モータ 7 カウンタウエイト
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年9月8日
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す斜視図である。
【図2】本発明の実施例を示す側断面図である。
【図3】図2に示す−断面に沿う平断面図である。
【図4】ミシン針部の速度VM と移動距離XM の関係を
示す説明図である。
【符号の説明】 1 縫製ロボット 12 手首部 2 単振動装置 21 固定プレート 22 レール 23 固定支持部 24、25 軸受 3、4 摺動部 31、41 嵌合穴 5 ミシン 51 ミシン針部 6 クランクシャフト 61、62 偏心部 63、64 軸受 65 プーリ 66 駆動モータ 7 カウンタウエイト

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 縫製作業を行うミシンを手首部に固定し
    て3次元空間で任意に位置決めし、かつ自由に姿勢制御
    する縫製作業ロボットにおいて、前記縫製作業ロボット
    の手首部と前記ミシンとの間に前記ミシンを単振動運動
    させる単振動装置を設けたことを特徴とする縫製作業ロ
    ボット。
  2. 【請求項2】 前記単振動装置の円振動数ωを前記ミシ
    ンに設けたミシン針の上下移動の円振動数と一致させ、
    前記ミシンの縫い目ピッチをPとした時に、前記単振動
    装置の片振幅Aを、A=P/2πとし、前記単振動装置
    の単振動周期をTとした時、前記縫製作業ロボットの速
    度VR を、VR =P/Tとして動作させる請求項1記載
    の縫製作業ロボット。
  3. 【請求項3】 前記単振動装置に、前記ミシンの振動方
    向と反対方向に単振動する前記ミシンと同一の質量を備
    えたカウンタウエイトを設けた請求項1または2記載の
    縫製作業ロボット。
JP3013956A 1991-01-11 1991-01-11 縫製作業ロボット Pending JPH06126679A (ja)

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JP3013956A JPH06126679A (ja) 1991-01-11 1991-01-11 縫製作業ロボット
EP19920902744 EP0520076A4 (en) 1991-01-11 1992-01-08 Robot for sewing work
PCT/JP1992/000004 WO1992012283A1 (en) 1991-01-11 1992-01-08 Robot for sewing work
US07/938,173 US5313897A (en) 1991-01-11 1992-01-08 Sewing operation robot

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