(57)【要約】【課題】針落ち位置の位置決め精度の向上を図る。【解決手段】ミシンフレーム２０のミシンベッド部２１に対して、針板１３と釜又はルーパー４１と釜又はルーパーへの縫製動作の入力軸４２１とを支持する土台６１が、縫い針１１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、土台側の入力軸と当該入力軸に動力を伝達する伝達軸４２２との間に、入力軸と伝達軸とが同一線上に並んでトルク伝達可能な状態と、伝達軸に対して土台と共に入力軸が移動した状態のいずれにも変化する連結部材５０が装備されていることを特徴とする【選択図】図３
2018027106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミシンフレームのミシンベッド部に対して、針板と釜又はルーパーと前記釜又は前記ルーパーへの縫製動作の入力軸とを支持する土台が、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、
前記土台側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、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が装備されていることを特徴とするミシン。
【請求項２】
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１記載のミシン。
【請求項３】
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１記載のミシン。
【請求項４】
前記土台を前記縫い針に対して近接及び接離する方向に沿って移動させる昇降機構を備え、
前記昇降機構は、
カム従節体と、
前記カム従節体を相対的に前記土台の移動方向に移動させるカム部が形成されたカム主節体と、
前記カム主節体又は前記カム従節体を、前記土台の移動方向に交差する所定方向に往復移動させる駆動源と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。
【請求項５】
前記カム主節体のカム部は、前記カム主節体又は前記カム従節体の前記駆動源による往復移動に伴い、前記土台の移動方向に変位を生じる変化区間を有し、
前記変化区間の一端部に、前記土台が前記縫い針側に最も移動した位置で前記土台が離間する方向に変位を生じさせない無変化区間が設けられていることを特徴とする請求項４記載のミシン。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のミシンと、
前記ミシンをアーム先端で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。
【請求項７】
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６記載の縫製システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットアームの搭載に適したミシン及び当該ミシンを備える縫製システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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では縫製開始時に、針板と縫い針の下端部との間に被縫製物をセットする場合に、被縫製物が立体的形状であることから、針板と縫い針の下端部との間を平面状の被縫製物の場合よりも広く開ける必要があった。
しかしながら、縫い針を上死点位置まで最大限に引き上げても、針板と縫い針の下端部との間の距離は不充分であり、別にこれらの間の距離を拡大するための構造が必要であった。
そこで、ミシンアーム部における面部側の端部を針棒と共に針板に対して昇降可能とする機構を備えたミシンをロボットアームに適用することが検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−３０５１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記ミシンは、ミシンアーム部の面部側端部がミシンフレームに対して昇降動作を行うので、ロボットアームに搭載しようとした場合、ミシンフレームに対するロボットアームの保持位置をミシンアーム部の可動部分を避けて面部側端部から離れた位置としなければならず、ロボットアームの先端部からミシンの針落ち位置までの距離が離れてしまい、ロボットアームによる針落ち位置の位置決め精度を高くすることが困難であった。
【０００５】
本発明は、針落ち位置の位置決め精度の向上を図ることをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、針板と釜又はルーパーと前記釜又は前記ルーパーへの縫製動作の入力軸とを支持する土台が、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、
前記土台側の前記入力軸に設けられた第一の継手部材、前記入力軸に動力を伝達する伝達軸に設けられた第二の継手部材とを有する連結部材を備え、
前記連結部材は、
前記入力軸と前記伝達軸とが同一線上に並んでいる状態で前記第一の継手部材と前記第二の継手部材との間でトルクが伝達され、前記第一の継手部材と前記第二の継手部材とが相対的に前記土台の移動方向に沿って移動可能であることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のミシンにおいて、
前記入力軸及び前記伝達軸は、前記土台の移動方向に直交する方向に沿って配置され、
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。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１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。
【０００９】
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、
前記土台を前記縫い針に対して近接及び接離する方向に沿って移動させる昇降機構を備え、
前記昇降機構は、
カム従節体と、
前記カム従節体を相対的に前記土台の移動方向に移動させるカム部が形成されたカム主節体と、
前記カム主節体又は前記カム従節体を、前記土台の移動方向に交差する所定方向に往復移動させる駆動源とを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項４記載のミシンにおいて、
前記カム主節体のカム部は、前記カム主節体又は前記カム従節体の前記駆動源による往復移動に伴い、前記土台の移動方向に変位を生じる変化区間を有し、
前記変化区間の一端部に、前記土台が前記縫い針側に最も移動した位置で前記土台が離間する方向に変位を生じさせない無変化区間が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明は、縫製システムにおいて、
請求項１から５のいずれか一項に記載のミシンと、
前記ミシンをアーム先端で保持するロボットアームを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項７記載の発明は、請求項６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。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、土台側の入力軸と当該入力軸に動力を伝達する伝達軸との間に、入力軸と伝達軸とが同一線上に並んでトルク伝達可能な状態と、伝達軸に対して土台と共に入力軸が移動した状態のいずれにも変化する連結部材が装備されているので、土台を下降させて縫い針と針板の間隔を開くことができる。
このため、ミシンアーム部側に可動構造を設けることなく、針板を下降させて縫い針との間隔を開いて被縫製物のセットを容易とすることができ、ロボットアームにミシンを支持させる場合に、その支持位置をミシンアーム部における針棒側の端部に寄せることが可能である。従って、ミシンの針落ち位置をミシンアーム部の先端に近接させることができ、針落ち位置の位置精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】縫製システムの側面図である。
【図２】針板が上位置にある状態のミシンの側面図である。
【図３】針板が下位置にある状態のミシンの側面図である。
【図４】ミシンの内部構成の斜視図である。
【図５】針板周辺の構成の斜視図である。
【図６】ルーパー機構の斜視図である。
【図７】下軸がトルク伝達状態にあるときの斜視図である。
【図８】下軸が分離状態にあるときの斜視図である。
【図９】連結部材の分解斜視図である。
【図１０】土台が上位置にあるときの昇降機構の斜視図である。
【図１１】土台が下位置にあるときの昇降機構の斜視図である。
【図１２】カム板の側面図である。
【図１３】シュミット継手からなる連結部材の概略構成図である。
【図１４】カムフォロアの他の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［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。
【００１６】
［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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
また、ロボットアーム１１０のアームの先端部は、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、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。
【００２０】
［ミシン］
図２及び図３はミシン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。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。
【００２１】
上記ミシン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。
【００２２】
［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、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。
【００２３】
［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。
【００２４】
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。
【００２５】
［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。
【００２６】
［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。
【００２７】
［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。
【００２８】
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、縫い目の形成が行われるようになっている。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
［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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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、ミシン１０では、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。
【００４２】
また、図７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。
【００４３】
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。
【００４４】
［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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
［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、針落ち位置の軌跡を設定入力する。かかる設定作業は、針落ち位置の座標やミシン１０の姿勢を数値により入力しても良いし、被縫製物の設計データから針落ち位置の座標やミシン１０の姿勢を算出して入力しても良い。また、実際の被縫製物を前に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の姿勢から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する、いわゆるティーチングにより入力してもよい。
【００５６】
ティーチングを行う場合や縫製前に被縫製物をセットする場合には、図１１に示すように、ミシン１０の昇降機構６０におけるカム駆動エアシリンダー６５を作動させてカム板６４を後退方向に移動させる。
これにより、カム溝６８内において第一のカムフォロア６２が第二の無変化区間６８３に移動し、土台６１が下位置に下降する。
この時、ルーパー機構４０の下軸４２では、図８に示すように、入力軸４２１が伝達軸４２２に対して下降して分離状態となり、連結部材５０の第二の継手部材５２に対して第一の継手部材５１が下降し、中継部材５３はそれぞれのキー５１１，５２１に沿って滑動する。
これにより、針板１３は縫い針１１及び布押さえ１４から大きく離間し、これらの相互間を広く空けることができる。
従って、針板１３と縫い針１１の間に被縫製物を容易に配置し、セットすることができる。
【００５７】
そして、ティーチングの終了後又は被縫製物のセット完了後は、図１０に示すように、ミシン１０の昇降機構６０におけるカム駆動エアシリンダー６５を作動させてカム板６４を前進方向に移動させる。
これにより、カム溝６８内において第一のカムフォロア６２が第一の無変化区間６８２に移動し、土台６１が上位置に上昇する。また、第二のカムフォロア６３は当接部６４１の上面に当接する配置となる。
この時、ルーパー機構４０の下軸４２では、図７に示すように、入力軸４２１が伝達軸４２２と同一直線上に並ぶ位置まで上昇してトルク伝達状態となり、連結部材５０の第一の継手部材５１と中継部材５３と第二の継手部材５２とが同心に並んだ状態となる。
これにより、針板１３は縫い針１１に近接し、布押さえ１４は針板１３に当接する高さとなる、被縫製物がセットされている場合には、布押さえ１４に保持された状態となる。
【００５８】
縫製時には、ロボットアーム１１０は、設定された針落ち位置の軌跡に沿ってミシン１０を移動させると共にミシン１０を設定された向きに傾動させる。
また、ロボットアーム１１０を制御する制御装置は、ミシン１０のミシンモーター３１の速度制御も同時に行う（付加軸制御）。
ロボットアーム１１０に対して、所定の時間周期（例えば、数[ms]）で目標位置及び姿勢を定めて動作制御を行い、その都度、ミシンモーター３１の回転位置とロボットアーム位置を同期しながら制御する。これにより、立体的な曲面形状の被縫製物に対して、均一の縫いピッチで縫い目を形成することができる。
そして、縫製完了後には、再び、土台６１を下降させて、被縫製物を解放する。
【００５９】
［実施形態の効果］
上記縫製システム１００のミシン１０は、ミシンベッド部２１に対して土台６１が縫い針１１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、入力軸４２１と伝達軸４２２との間に、入力軸４２１と伝達軸４２２とが同一線上に並んでトルク伝達可能な状態と、伝達軸４２２に対して入力軸４２１が移動した状態のいずれにも変化する連結部材５０が装備されている。
このため、土台６１を下降させて容易に針板１３を縫い針１１から離間させることができ、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。
また、連結部材５０を備えるので、ルーパー４１を含むルーパー機構４０の駆動部全体を土台６１と共に下降させることができるので、針板１３を周囲との構成と干渉しないで下降させることが可能となる。
【００６０】
また、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。
【００６１】
また、ミシン１０は、カム従節体としてのカムフォロア６２，６３と、カム部としてのカム溝６８が形成された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（Ｙ軸方向）に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とを備える昇降機構６０を有しているので、土台６１の昇降動作を安定的且つ迅速に行うことが可能となる。
【００６２】
さらに、上記昇降機構６０は、カム板６４のカム溝６８が、カム板６４のカム駆動エアシリンダー６５による往復移動に伴い、土台６１の移動方向に変位を生じる形状に形成された変化区間６８１を有し、変化区間６８１の一端部に、土台６１が縫い針１１側に最も移動した位置で土台６１が離間する方向（下降方向）に変位を生じさせない第一の無変化区間６８２及び当接部６４１を備えている。
このため、針板１３を上位置とし、縫製状態において、布押さえ１４や縫い針１１の下降によって下方に押圧された場合でも、各カムフォロア６２，６３がカム溝６８の第一の無変化区間６８２や当接部６４１によって下から支えられ、下方への押圧に対して安定的に土台６１や針板１３を保持することができる。従って、良好な縫製を実現し、縫い品質の向上を図ることが可能となる。
【００６３】
また、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。
【００６４】
［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。
【００６５】
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１３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。
【００６６】
［その他］
また、昇降機構６０の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、図１４に示す第二のカムフォロア６３Ｂのように、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。この場合、カム板６４の角部に干渉しないように、第二のカムフォロア６３Ｂの角に面取りや丸み形状を付してもよい。
【００６７】
また、昇降機構６０では、カム板６４をＹ軸方向に往復移動させて、第一及び第二のカムフォロア６２，６３はＺ軸方向に往動させる構造となっているが、カム板６４を土台６１に固定装備し、第一及び第二のカムフォロア６２，６３をカム駆動エアシリンダー６５のプランジャーに装備して、第一及び第二のカムフォロア６２，６３をＹ軸方向に往復移動させてカム板６４をＺ軸方向に往動させる構造としても良い。
【００６８】
また、上記縫製システム１００では、ルーパー機構４０を備えるミシン１０を例示したが、釜機構を備えるミシンにも昇降機構６０や連結部材５０を適用することは可能である。
この場合、釜機構が全回転釜でも半回転釜でも水平釜でも垂直釜でもよいが、上軸３２に対して下軸４２を二倍速で回転させる伝達機構７０を設ける必要がある。
また、全回転釜は往復の揺動ではないので、全回転を往復回動に変換する必要がなく、土台６１内の伝達機構の簡略化することが可能である。
また、水平釜の場合には、土台６１内に入力軸４２１からＺ軸回りに回転する釜軸にトルク伝達を行う伝達機構を設ける必要がある。
【符号の説明】
【００６９】
１０  ミシン
１１  縫い針
１２  針棒
１３  針板
１４  布押さえ
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
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
６１１  スライドレール
６１２  スライドブロック
６２  第一のカムフォロア（カム従節体）
６３，６３Ｂ  第二のカムフォロア（カム従節体）
６４  カム板（カム主節体）
６４１  当接部（無変化区間）
６５  カム駆動エアシリンダー（駆動源）
６６  スライドレール
６７  スライドブロック
６８  カム溝（カム部）
６８１  変化区間
６８２  第一の無変化区間
６８３  第二の無変化区間
１００  縫製システム
１１０  ロボットアーム
１１２  アーム
１１３  関節
【図１】
2018027106.tif 000003
【図２】
2018027106.tif 000004
【図３】
2018027106.tif 000005
【図４】
2018027106.tif 000006
【図５】
2018027106.tif 000007
【図６】
2018027106.tif 000008
【図７】
2018027106.tif 000009
【図８】
2018027106.tif 000010
【図９】
2018027106.tif 000011
【図１０】
2018027106.tif 000012
【図１１】
2018027106.tif 000013
【図１２】
2018027106.tif 000014
【図１３】
2018027106.tif 000015
【図１４】
2018027106.tif 000016