(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の接合対象である硬質部材と他方の接合対象である軟質部材とを接合させる方法であって、
上記硬質部材に複数の縫合用貫通孔を予め穿設しておき、
上記軟質部材の少なくとも一部と上記貫通孔とが重複するように両部材を位置決め配置させ、
上記硬質部材の貫通孔と軟質部材との間をミシンによって縫合する際に、
上記硬質部材の表面に形成された縫合用貫通孔の特徴を予め記憶手段に記憶させておく工程と、
画像センサを用いて上記硬質部材の表面の画像を取り込む工程と、
該画像を基に上記記憶手段内に記憶された貫通孔を検出すると共に、当該貫通孔の位置する座標を順次算出し、該座標とミシンの縫い針が現在置かれている座標との差を算出する工程と、
この算出結果に基づいて、ミシンの縫い針と貫通孔との位置合わせを行い、当該貫通孔への縫合を順次実行する工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする接合方法。
【請求項２】
一方の接合対象である第１の硬質部材と他方の接合対象である第２の硬質部材とを接合させる方法であって、
上記第１の硬質部材及び第２の硬質部材にそれぞれ複数の縫合用貫通孔を予め穿設しておき、
各部材の貫通孔間が連通するように第１の硬質部材と第２の硬質部材を位置決め配置させ、
各部材の貫通孔間をミシンによって縫合する際に、
上記硬質部材の表面に形成された縫合用貫通孔の特徴を予め記憶手段に記憶させておく工程と、
画像センサを用いて上記硬質部材の表面の画像を取り込む工程と、
該画像を基に上記記憶手段内に記憶された貫通孔を検出すると共に、当該貫通孔の位置する座標を順次算出し、該座標とミシンの縫い針が現在置かれている座標との差を算出する工程と、
この算出結果に基づいて、ミシンの縫い針と貫通孔との位置合わせを行い、当該貫通孔への縫合を順次実行する工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする接合方法。
【請求項３】
少なくとも一方の接合対象が硬質部材よりなる複数の部材間を接合させるための装置であって、
接合対象を載置するための少なくとも一つのテーブルと、
上下動自在に配置された縫い針、及び該縫い針を上下動させるモータを備えたミシン本体と、
上記ミシン本体を上記テーブルと平行する方向に相対的に必要量移動させると共に、上記テーブルと直交する方向にも相対的に必要量移動させるＸ-Ｙ送り機構と、
上記硬質部材表面の画像データを取り込む画像センサと、
上記硬質部材の表面に形成された縫合用貫通孔の特徴を記憶しておく記憶手段と、
上記画像センサによって順次取り込まれる画像データの中から、上記記憶手段内に記憶された貫通孔を検出すると共に、当該貫通孔の位置する座標を順次算出し、該座標と上記ミシン本体の縫い針が現在置かれている座標との差を算出し、この算出結果に基づいて上記ミシン本体を必要な方向に必要量移動させて、上記貫通孔への縫合を実行するよう指令する制御手段とを備えたことを特徴とする接合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は複数の部材間を接合する技術に係り、特に縫い針で貫通することができないような硬質の部材同士、あるいは硬質の部材と軟質の部材との間を縫合によって接合する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属やプラスチック、木材、セラミックス等の硬質部材と、布やビニール、ゴムといった軟質部材とを接合する方法として、従来は溶着や接着、あるいはビス留め（ボルト留め）が用いられてきた。
溶着とは、軟質部材であるゴムやビニールの端部を加熱溶融させておき、硬質部材である金属片等に固着させるものである。
また、接着とは、硬質部材と軟質部材との間に所定の接着剤を介在させ、その結合力をもって両部材間を固着させるものである。
さらに、ビス留めとは、軟質部材側にビス挿通用の貫通孔を予め複数形成しておくと共に、硬質部材側にネジ穴を形成しておき、ビスを軟質部材の各貫通孔に挿通させて硬質部材のネジ穴に螺合させることにより、両部材間を固定する方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の接合方法にあっては、それぞれ以下のような欠点があった。
まず溶着の場合、接合工程自体は比較的容易であるという利点がある反面、接合強度が一般的に弱く、また接合対象の材質によっては適用できない場合がある。
接着の場合には、接着剤自体が環境や人体に悪影響を与える危険性があるため、使用目的や接合箇所によっては適用できない場合がある。また、環境問題に対する国民一般の意識の向上に伴い、廃棄物のリサイクルに関心が集まっているが、一旦強固に接着された異種部材を分離することは極めて困難であり、これが廃棄物の再利用を阻む大きな原因となっている。
ビス留めの場合には、接合工程に比較的手間がかかるため、接合ポイントをあまり密に形成できない。また、ビスの頭部が剥き出しとなるため、美観を重視する用途には適さない。さらに、各部材を分離するためには個々のビスを取り外す必要があり、接着の場合ほどではないにせよ、廃棄物のリサイクルという観点からは到底満足できるものではなかった。
廃棄時における分離の困難性に起因する問題は、金属とプラスチックのように、異なる材質からなる硬質部材間の接合についても当てはまるものである。
【０００４】
この発明は、従来の接合方法が抱える上記問題を解決するために案出されたものであり、環境や人体へ悪影響を与えることがなく、また材質間の相性に左右されることなくほとんどの部材間を緻密かつ確実に接合でき、しかも廃棄時には容易に接合状態を解くことが可能な接合技術を実現することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載した接合方法は、一方の接合対象である硬質部材と他方の接合対象である軟質部材とを接合させる方法であって、上記硬質部材に複数の縫合用貫通孔を予め穿設しておき、上記軟質部材の少なくとも一部と上記貫通孔とが重複するように両部材を位置決め配置させ、上記硬質部材の貫通孔と軟質部材との間をミシンによって縫合する際に、上記硬質部材の表面に形成された縫合用貫通孔の特徴を予め記憶手段に記憶させておく工程と、画像センサを用いて上記硬質部材の表面の画像を取り込む工程と、該画像を基に上記記憶手段内に記憶された貫通孔を検出すると共に、当該貫通孔の位置する座標を順次算出し、該座標とミシンの縫い針が現在置かれている座標との差を算出する工程と、この算出結果に基づいて、ミシンの縫い針と貫通孔との位置合わせを行い、当該貫通孔への縫合を順次実行する工程とを少なくとも含むことを特徴としている。
「硬質部材」とは、一般的なミシンの縫い針が直接貫通できないような硬度の材質（例えば金属、硬質ブラスチック、セラミックス、木材等）よりなるものが該当する。これに対し「軟質部材」とは、上記ミシンの縫い針が貫通できる材質（例えば布地、ニット地、皮革類、ゴム材、軟質プラスチック、ビニール等）よりなるものが該当する。
また、上記の「縫合」は、上糸と下糸を絡める本縫いの縫い目によって両部材間を縫合する場合が典型であるが、１本の糸で縫合する単環の縫い目や、本縫いと単環を組み合わせた二重環の縫い目を介して縫合する場合も広く含む概念である。
【０００６】
このように、ミシンの縫い針が貫通し得ないような硬質の部材に対し、予め縫合用の貫通孔を穿設しておき、該貫通孔を介して軟質部材と縫合することにより、硬質部材と軟質部材間を容易に接合することができる。
この接合に際しては、縫合用の糸しか用いないため、接着剤のように環境や人体に悪影響をもたらすおそれは一切ない。
また、溶着の場合のように接合対象の材質に起因する相性の問題も生じることがなく、両部材間を確実に接合することができる。
さらに、貫通孔間のピッチを狭小に設定することにより、接合ポイントを多数設けることが可能となり、縫合跡（縫い目）もあまり目立たないためビス留めのように外観を大きく損なうこともない。
しかも、廃棄時には縫合糸を抜き取ったり、あるいは焼き切ることにより、硬質部材と軟質部材とを極めて簡単に分離できるため、分別廃棄を基礎としたリサイクルを促進させることが可能となる。
【０００７】
硬質部材と軟質部材間をミシンで縫合する際に、ミシンの縫い針が万一貫通孔を逸れて硬質部材の表面に突き当たると、縫い針が折れて周囲に飛び散り大変危険であるが、請求項１に記載した接合方法の場合、硬質部材の表面に形成された上記貫通孔の特徴を予め記憶手段に記憶させておく工程と、画像センサを用いて上記硬質部材の表面の画像を取り込む工程と、該画像を基に上記記憶手段内に記憶された特徴を備えた貫通孔を検出すると共に、当該貫通孔の位置する座標を順次算出し、該座標とミシンの縫い針が現在置かれている座標との差を算出する工程と、この算出結果に基づいて、ミシンの縫い針と貫通孔との位置合わせを行い、当該貫通孔への縫合を順次実行する工程を備えている結果、ミシンの縫い針が貫通孔を確実に貫くことができるようになる。
【０００８】
この発明は、硬質部材間の接合に応用することもできる。
すなわち、請求項２に記載した接合方法は、一方の接合対象である第１の硬質部材と他方の接合対象である第２の硬質部材とを接合させる方法であって、上記第１の硬質部材及び第２の硬質部材にそれぞれ複数の縫合用貫通孔を予め穿設しておき、各部材の貫通孔間が連通するように第１の硬質部材と第２の硬質部材を位置決め配置させ、各部材の貫通孔間をミシンによって縫合する際に、上記硬質部材の表面に形成された縫合用貫通孔の特徴を予め記憶手段に記憶させておく工程と、画像センサを用いて上記硬質部材の表面の画像を取り込む工程と、該画像を基に上記記憶手段内に記憶された貫通孔を検出すると共に、当該貫通孔の位置する座標を順次算出し、該座標とミシンの縫い針が現在置かれている座標との差を算出する工程と、この算出結果に基づいて、ミシンの縫い針と貫通孔との位置合わせを行い、当該貫通孔への縫合を順次実行する工程とを少なくとも含むことを特徴としている。
【０００９】
この結果、溶接やビス留めといった従来の硬質部材間の接合方法に、「縫合」という全く新しい接合手段を加えることが可能となり、硬質部材の使用目的や材質によっては有効に機能し得る。
特に、金属と硬質プラスチック間の接合のように、第１の硬質部材と第２の硬質部材とが異種の材質よりなる場合に大きな利用価値が生じる。すなわち、第１の硬質部材と第２の硬質部材とが同種の材質よりなる場合には、廃棄時に両者を分離することなく再生処理にかけられるが、異種の材質よりなる場合には事前に接合状態を解いておく必要がある。この際、両部材間が縫合によって接合されていれば、上記のように縫合糸を抜き取ったり焼き切ることによって容易に分離可能となる。
【００１０】
この場合も、硬質部材の表面に形成された上記貫通孔の特徴を予め記憶手段に記憶させておく工程と、画像センサを用いて上記硬質部材の表面の画像を取り込む工程と、該画像を基に上記記憶手段内に記憶された特徴を備えた貫通孔を検出すると共に、当該貫通孔の位置する座標を順次算出し、該座標とミシンの縫い針が現在置かれている座標との差を算出する工程と、この算出結果に基づいて、ミシンの縫い針と貫通孔との位置合わせを行い、当該貫通孔への縫合を順次実行する工程を備えている結果、ミシンの縫い針が貫通孔を確実に貫くことができるようになる。
【００１１】
上記の接合工程は、以下の装置によって実現される。
すなわち、請求項３に記載の接合装置は、接合対象を載置するための少なくとも一つのテーブルと、上下動自在に配置された縫い針、及び該縫い針を上下動させるモータを備えたミシン本体と、上記ミシン本体を上記テーブルと平行する方向に相対的に必要量移動させると共に、上記テーブルと直交する方向にも相対的に必要量移動させるＸ-Ｙ送り機構と、上記硬質部材表面の画像データを取り込む画像センサと、上記硬質部材の表面に形成された縫合用貫通孔の特徴を記憶しておく記憶手段と、上記画像センサによって順次取り込まれる画像データの中から、上記記憶手段内に記憶された特徴を備えた貫通孔を検出すると共に、当該貫通孔の位置する座標を順次算出し、該座標と上記ミシン本体の縫い針が現在置かれている座標との差を算出し、この算出結果に基づいて上記ミシン本体を必要な方向に必要量移動させて、上記貫通孔への縫合を実行するよう指令する制御手段とを備えている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に基づいて、この発明に係る第１の接合構造体10を説明する。
この第１の接合構造体10は、ステンレスやアルミニウム、スチール等の硬質部材よりなる板状の連結片11と、スライドファスナ12の第１のテープ片13とを備えている。
この第１のテープ片13は長尺な布地等の軟質部材よりなり、その一辺に沿って係合歯群14と係合用雄金具15とが取り付けられている。係合歯群14は、所定の間隔をおいて配置された多数の務歯16を備えている。
【００１３】
連結片11には、多数の縫合用貫通孔17が一定の間隔をおいて一直線上に穿設されている。
また、第１のテープ片13は、その一部（係合歯群14が形成されていない部分）が連結片11の貫通孔17と重複するように位置決め配置されている。
そして、第１のテープ片13の重複部分と連結片11の貫通孔17との間は、グラスファイバ等よりなる丈夫な縫合糸18（上糸18ａ）によって縫合されており、以て第１のテープ片13と連結片11との間の強固な接合が実現されている。
【００１４】
スライドファスナ12の第２のテープ片19を用いることにより、この第１の接合構造体10は連結具20を構成する。
すなわち、第２のテープ片19は、第１のテープ片13と同様、長尺な布地等の軟質部材よりなり、その一辺に沿って係合歯群14と、係合用雌金具21と、スライダ22とを備えている。
しかして、第１のテープ片13の係合用雄金具15を第２のテープ片19のスライダ22及び係合用雌金具21に嵌着させ、スライダ22を図中右方向に移動させることにより、両テープ片13，19の係合歯群14，14が噛み合わされる。また、スライダ22を反対方向に移動させれば、両テープ片13，19の係合歯群14，14間が分離される。
【００１５】
第２のテープ片19には、一方の連結対象であるビニールシートやゴムシート、布地等の軟質部材23が重複配置されており、当該重複部分は縫合糸24を介して縫合されている。また、上記連結片11は、ボルト25を介してより大きな硬質部材26に接続されている。
この結果、上記軟質部材23は、連結具20を介して硬質部材26に着脱自在に連結されることとなる。
この場合、連結片11と硬質部材26及びボルト25を同じ材質によって構成しておくことが望ましい。
連結片11と硬質部材26との間をボルト25を介して接続する代わりに、両者間を溶接によって接続してもよい。
【００１６】
元々スライドファスナ12は、分離された二つの部材間を容易に連結可能な手段として重宝されているが、これまでは衣服の開閉部分のように、主として軟質部材間の連結手段として利用されてきた。
これに対し、この連結具20を用いることにより、金属等の硬質部材26とビニールシート等の軟質部材23間をスライドファスナ12を用いて着脱自在に連結可能となり、極めて広範な分野での応用が期待できる。
また、連結片11が取り付けられた硬質部材26を廃棄する際には、縫合糸18を何ヶ所かで切断して抜糸することにより、あるいはバーナーによって焼き切ることにより、比較的容易に第１のテープ片13を分離することができ、分別廃棄の要請にも応えることができる（連結片11と硬質部材26を同種の材質によって形成しておけば、両者間を接続したままで廃棄可能となる）。
さらに、連結片11に穿設された縫合用貫通孔17のピッチを微細に設定すれば（例えば２mm程度）、その分第１のテープ片13との接合ポイントが増加し、両者を緻密に接合することが可能となる。
【００１７】
図２は、トラックの荷台27と荷台カバー28との係合手段として上記の連結具20を用いた例を示している。
すなわち、荷台27の外壁面27ａには、上記連結片11が予めボルト25を介して固定されている。また、荷台カバーの側辺部28ａの内面には、第２のテープ片19が予め縫合されている。
このため、連結片11に縫合された第１のテープ片13の係合歯群14と、荷台カバー28に縫合された第２のテープ片19の係合歯群14とを、スライダ22を操作して噛み合わせることにより、荷台カバー28は荷台27に対して容易かつ強固に連結される。また、必要がなくなれば、荷台カバー28を簡単に取り外すこともできる。
【００１８】
雨天の際に、トラックの荷台開口部27ｂを防水性シートよりなる荷台カバー28によって覆う必要があるが、これまでは荷台カバーの端辺に一定間隔で取り付けられた連結紐を荷台27の周囲に設けられた突起部に結わえることによって両者を固定しなければならず、非常に手間がかかっていた。
これに対し、上記連結具20を用いることにより、荷台カバー28の着脱が極めて容易となる。
【００１９】
上記以外でも、この連結具20は様々な分野で応用可能である。例えば、図示は省略したが、ビニールハウスの金属製支柱に第１のテープ片13が縫合された連結片11をボルト25等を介して接続しておくと共に、第２のテープ片19をビニールシートに縫合しておけば、この第２のテープ片19の係合歯群14と第１のテープ片13の係合歯群14とを噛み合わせることにより、ビニールシートを支柱に簡単に装着することが可能となる。また、ビニールシートが劣化した場合でも、新しいものと簡単に交換できる。
【００２０】
上記のように、この連結具20は、縫い針によって貫くことができないような硬質部材に対して予め縫合用の貫通孔17を多数形成しておき、当該貫通孔17とスライドファスナ12の第１のテープ片13とを縫合することによって形成される。
この貫通孔17と第１のテープ片13との縫合を、手縫いによって行うことはもちろん不可能ではないが、これでは生産性の向上に限界があるため、ミシンを用いた縫合を行うことが望ましい。
【００２１】
そこで、図３〜図９に基づき、硬質部材よりなる連結片11に形成された貫通孔17と軟質部材よりなる第１のテープ片13との間の自動縫合を実現する方法を例示する。
図３は、この縫合に用いる接合装置29の全体構成を示す側面図であり、図４はその平面図である。
この接合装置29は、ミシン本体32と、第１のテーブル33と、第２のテーブル34とを備えている。
ミシン本体32は、ほぼ水平に渡されたアーム35と、該アーム35と平行するミシンベッド36と、アーム35とベッド36とを連結する柱37とを備えている。
【００２２】
上記アーム35の先端には、ややベッド36側に垂下したヘッド部38が形成されており、該ヘッド部38の下端からは針棒39が突出し、該針棒39の先端には縫い針40が固定されている。
上記ヘッド部38の裏側には、画像センサとしてのＣＣＤ（Charge Coupled Device／電荷結合素子）カメラ42が取り付けられている。このＣＣＤカメラ42の焦点は、縫い針40が垂下した際に縫合対象物と接する部分に合わせられている。このＣＣＤカメラ42の設置箇所は特に限定されるものではなく、ヘッド部38の表側に取り付けてもよい。
上記ヘッド部38の先端部には、照明用のリングライト43が取り付けられている。
また、このヘッド部38の前面からは、天秤44が突出している。
上記アーム35の上面には、糸立て棒45及び糸巻き立て46が立設されており、糸巻き立て46には糸巻き47が装着されている。この糸巻き47から繰り出された縫合用の上糸18ａは、糸立て棒45及び天秤44の貫通孔を経由して縫い針40の針穴に挿通される。
【００２３】
上記アーム35の後端側には第１のサーボモータ48が取り付けられている。また、第１のサーボモータ48の駆動軸は、アーム35内部に横方向に配置された上軸49に接続されている。
またアーム35内部には、上軸49の回転速度や回転数を検出するための回転センサ50が配置されている。この回転センサ50は、発光素子及び受光素子を備えており、上軸49の途中に取り付けられた円板51のスリットを通過して来た発光素子からの光を受光素子が捉えることによって、上軸49の状態を検知する仕組みのものである。
上軸49の先端部分には、図示しないクランク機構が係合されており、このクランク機構を介して、上軸49の回転運動は針棒39の上下運動に変換される。
上軸49の後端側には、第１の傘歯車52が取り付けられており、この第１の傘歯車52は第２の傘歯車53と噛み合わされている。この第２の傘歯車53は、柱37内に縦方向に配置された伝動軸54の上端部に取り付けられている。また、この伝動軸54の下端部には第３の傘歯車55が取り付けられており、該第３の傘歯車55は第４の傘歯車56と噛み合わされている。
【００２４】
この第４の傘歯車56は、ベッド36内に横方向に配置された下軸57の後端に接続されている。また、この下軸57の先端には、全回転式の釜58が取り付けられている。この釜58は、いわゆる本縫いミシンに用いられるものと略共通する構造体であり、剣先を有する外釜と、下糸を巻いたボビンを着脱自在に収納した内釜とから成るものであるが、その構成自体は周知であるため、詳細な記述は省略する。
この下軸57を支持する軸受け部材59の裏面には、エアシリンダ60の駆動軸が接続されており、該エアシリンダ60の駆動軸を上下動させることにより、下軸57は釜58ごとガイド部材61，61に沿って上下に移動可能とされている。そして、下軸57が最上部に移動した際に第４の傘歯車56は第３の傘歯車55と噛み合い、最下部に移動した際には外れるように仕組まれている。
【００２５】
以上の構成を備えるため、第１のサーボモータ48を駆動させて上軸49を回転させると、針棒39及び縫い針40が上下運動を開始すると同時に、この上軸49の回転が伝動軸54を介して下軸57に伝えられ、下軸57及び釜58も回転することとなる。すなわち、縫い針40の上下運動に同期して、釜58の回転運動が実現されるのである。
【００２６】
なお、上記においては、エアシリンダ60の上下動に連動して下軸57全体が上下動し、その度に第４の傘歯車56と第３の傘歯車55とが係合・離脱を繰り返すよう構成したが、下軸57の構成を工夫することにより、第４の傘歯車56と第３の傘歯車55との係合状態を維持したまま、釜58側のみが上下動するように構成してもよい。
例えば、図５に示すように、下軸57を、釜58と接続された先端側下軸57ａと、第４の傘歯車56と接続された後端側下軸57ｂと、先端側下軸57ａと後端側下軸57ｂとを連結するユニバーサルジョイント57ｃによって構成することが挙げられる。
後端側下軸57ｂは、固定軸受け部材62によって回転自在に支持されている。
また、先端側下軸57ａは可動軸受け部材63によって回転自在に支持されている。
この可動軸受け部材63の裏面には、エアシリンダ60の駆動軸が接続されており、該エアシリンダ60の駆動軸を上下動させることにより、先端側下軸57ａは釜58ごとガイド部材61，62に沿って上下に移動するが、後端側下軸57ｂは上下に移動することがなく、したがって第４の傘歯車56と第３の傘歯車55との係合状態は維持されることとなる。
もちろん、第３の傘歯車55及び第４の傘歯車56の回転運動は、ユニバーサルジョイント57ｃを介して先端側下軸57ａに伝えられるため、釜58は上軸49の回転に同期して回転可能となされている。
【００２７】
上記ミシン本体32は、Ｘ-Ｙテーブル64上に載置・固定されている。このＸ-Ｙテーブル64は、ミシン本体32を第１のテーブル33に対して直交する方向に移動させるＸ軸送り機構65と、ミシン本体32を該テーブル33に沿って横方向に移動させるＹ軸送り機構66とを備えている。
上記Ｘ軸送り機構65は、ベッド36の底面に接続された第１の可動部65ａと、該第１の可動部65ａと係合されたボールネジ65ｂと、該ボールネジ65ｂを回転させる第２のサーボモータ65ｃと、直動ベアリング65ｄ等を備えている。
また、上記Ｙ軸送り機構66は、上記Ｘ軸送り機構65のベース部65ｅ底面に接続された第２の可動部66ａと、該第２の可動部66ａと係合されたボールネジ66ｂと、該ボールネジ66ｂを回転させる第３のサーボモータ66ｃと、直動ベアリング66ｄと、ベース部66ｅ等を備えている。
【００２８】
第１のテーブル33と第２のテーブル34とは、ほぼ等しい高さに配置・固定されており、両者間には縫い針40が通るための隙間（針道67）が形成されている。
第２のテーブル34内の先端近傍には、図１に示すように固定用針板68が配置されており、該固定用針板68は、図６に示すように、微小な間隔をおいて一直線上に立設された多数の固定針69を備えている。
上記の固定用針板68は、エアシリンダ70やソレノイド等の作用によって、上下動可能に配置されており、該固定用針板68が最も上の位置に達した際には、固定針69が第２のテーブル34の表面から突出すると共に、最も下の位置に達した際には、固定針69は第２のテーブル34内に完全に埋没するように設定されている。
【００２９】
また、第２のテーブル34の表面側には、押圧部材71が配置されている。この押圧部材71は、比較的長尺な金属製角材等より構成されている。
その下面には、長手方向に沿って延びる溝状の凹部72が形成されており、該凹部72は、第２のテーブル34の表面に突出しきった固定針69を完全に収納可能な深さを備えている。
【００３０】
上記第１のテーブル33の表面には、長方形状の第１の固着板73が上記針道67に沿って配置されている。
また、この第１の固着板73に沿って、これよりも若干厚みのある第２の固着板74が配置されている。
第１の固着板73及び第２の固着板74は、ビニールやゴムなど、一定の表面粘着性を備えた材質より構成されている。
【００３１】
第１のテーブル33の上方には、上記押圧部材71と平行する棒状の押え部材75が渡されている。この押え部材75と押圧部材71とは、連結部材76，76によって一体化されている。
また、この連結部材76，76は、図示は省略したが、エアシリンダやソレノイド等の適当な駆動装置によって上下及び前後に移動可能となるよう配置されている。
【００３２】
一方の縫合対象物である第１のテープ片13と、他方の縫合対象物である連結片11とは、以下の手順で第１のテーブル33及び第２のテーブル34上に配置・固定される。
まず、図示しないスイッチ等を操作して、押圧部材71及び押さえ部材75を十分な高さにまで上昇させると共に、セットの邪魔にならない位置まで後退させる。
つぎに、図示しないスイッチ等を操作して、固定用針板68を最も高い位置にまで上昇させる。この結果、第２のテーブル34の表面からは固定針69が突出することとなる。
この固定針69に対して、第１のテープ片13を一直線上に突き刺していく。
また、第１のテープ片13の残りの部分は、針道67を越えて第１のテーブルの第１の固着板73上に載置される。
この第１のテープ片13の上に連結片11が重ねられるのであるが、この際、連結片11に形成された縫合用貫通孔17の列が、上記針道67と重なるように位置決めされる。
また、連結片11の一部は上記第２の固着板74の表面と接触している。
【００３３】
以上のようにして、第１のテープ片13と連結片11の配置が完了した後、図示しないスイッチ等を操作して、押圧部材71及び押さえ部材75を元の位置に戻し、下降させる。
この結果、上記押圧部材71により、第１のテープ片13の表面が一定の圧力で押圧される。この際、固定針69全体が押圧部材71の凹部72内に収納されるため、第１のテープ片13は押圧部材71と固定針69とによって強固に固定されることとなる。
また、連結片11及び第１のテープ片13の重複部分も、上記押さえ部材75によって一定の圧力で押圧され、しかも両者とも第１の固着板73あるいは第２の固着板74に接触しているため、容易に位置ズレが生じない状態となされている。
【００３４】
図７は、この接合装置29の制御系の主要部分を示すブロック図であり、この接合装置29は、まず制御装置77と記憶装置78とを備えている。
この制御装置77は、例えばプログラマブル・コントローラやマイクロ・コンピュータ、パーソナル・コンピュータ、エンジニアリング・ワークステーション等のＣＰＵによって構成される。
また、上記記憶装置78は、この接合装置29の制御プログラムが格納されるＲＯＭ78ａや、様々な設定条件等のデータが一時的に記憶されるＲＡＭ78ｂより構成される。
上記制御装置77の入力側にはＣＣＤカメラ42のコントローラ79が接続されており、該画像コントローラ79には、ＣＣＤカメラ42の他に、モニタ80や入力装置としてのコンソール81、あるいは図示しないキーボードやテンキー等が接続されている。また、ミシン本体32内に配置された回転センサ50やその他の各種センサ類82が、信号処理回路83や入力インタフェース84を経由して制御装置77に接続されている。
上記制御装置77の出力側には、出力インタフェース85及び駆動回路86を介して、第１のサーボモータ48、第２のサーボモータ65ｃ、第３のサーボモータ66ｃ、及び上記エアシリンダ60の駆動系87が接続されている。また、表示ランプや警報ブザー等の各種出力装置88も、上記出力インターフェース85を介して制御装置77に接続されている。
【００３５】
つぎに、この接合装置10の基本動作を、図８のフローチャート沿って説明する。
まず、図示しないスイッチをＯＮしてＸ-Ｙテーブル64を駆動させることで、上記ＣＣＤカメラ42で連結片11の貫通孔17を捉えることができる位置までミシン本体32を移動させる。
そして、連結片11表面の画像を、上記ＣＣＤカメラ42を介して取り込む。この取り込まれた画像を基に、縫い針40で貫くべき目標である「貫通孔17」の特徴（形状、口径等）を設定し、これを記憶装置78内に記憶させておく（Ｓ１）。
具体的には、モニタ80上に映し出された上記ＣＣＤカメラ42からの拡大映像を見ながらコンソール81を操作して、一つの貫通孔17をサーチウィンドウで囲って指定すればよい。
【００３６】
つぎに、図示しない始動スイッチをＯＮしてミシン本体32を左右に移動させ、ＣＣＤカメラ42から入力され、上記画像コントローラ79で画像処理された画像データ中から記憶済みの貫通孔と特徴が一致する貫通孔を制御装置77に検知させると共に、各貫通孔17間のピッチ（間隔）を読み取らせる。ここで読み取ったピッチ情報は、基準ピッチとして記憶装置78内に格納される（Ｓ２）。もっとも、このように基準ピッチをＣＣＤカメラ42を用いて読み取る代わりに、キーボードやテンキーといった入力手段を用いて、基準ピッチの数値を直接入力しておくこともできる。
この基準ピッチの読み取り作業が終了すると、表示ランプ等を点灯させたり、あるいはモニタ80上に具体的なピッチの値を表示させたりして外部に知らせると共に、ミシン本体32は原点位置（第１のテーブル33の右端）に自動的に移動する。
【００３７】
ここまでが準備段階であり、つぎに図示しない自動運転スイッチをＯＮすることにより、本格的な縫合工程が開始される。まず、制御装置77からの指令に基づいて、ミシン本体32が縫い始め位置（第１のテーブル33の左端）まで自動的に移動して（Ｓ３）一時停止すると共に、エアシリンダ60が動作してミシン本体32の下軸57及び釜58が縫合可能な位置にまで上昇する。
つぎに、制御装置77において、ＣＣＤカメラ42から取り込まれ、画像コントローラ79においてディジタル化及び細線化等の画像処理を施された画像データを分析し、すでに記憶されている貫通孔17の画像データと一致する形状を探索することによって（Ｓ４）、縫合すべき第１番目の貫通孔17が位置する座標を検出すると共に（Ｓ５）、第２のサーボモータ65ｃ及び第３のサーボモータ66ｃを駆動させ、当該貫通孔17を縫い針40で貫くことができる位置に到達するよう、ミシン本体32をＸＹ方向に移動させる（Ｓ６）。
【００３８】
つぎに、制御装置77からの指令に基づいて第１のサーボモータ48が駆動され、上糸18ａを針穴に通した縫い針40が下降を開始する。この縫い針40は、連結片11の第１番目の貫通孔17を通過して第１のテープ片13を貫き、釜58の近傍にまで上糸18ａを運ぶと、そこで上昇に転ずる。
この釜58は、上記縫い針40の移動に同期して回転運動を開始しており、縫い針40が上昇する際に剣先で上糸18ａを捕捉し、その回転の途中で内部に収納された下糸を繰り出して上糸18ａのループに絡める。この結果、図９に示すように、連結片11の貫通孔17と第１のテープ片13の貫通孔89（縫い針40によって貫かれた孔部）との間に、上糸18ａと下糸18ｂとを絡めたいわゆる本縫いの縫い目90が形成され、両者間が強固に接合される（Ｓ７）。
【００３９】
上記縫い針40によって本縫い動作が行われている間にも、制御装置77においてはＣＣＤカメラ42から送られてくる画像データを分析しており、次の貫通孔17の探索（Ｓ８）、及びそれが位置する座標の検出（Ｓ９）を行っている。そして、予め記憶されていた基準ピッチと実際に検出された貫通孔17の位置座標との差を演算し、該演算結果に基づいて基準ピッチに補正を加え（Ｓ10）、ミシン本体32を移動させ第２番目の貫通孔17を縫合可能な位置にまで移動させる（Ｓ11）。そして、縫い針40を下降−上昇させて当該貫通孔17の縫合を実現する（Ｓ12）。
以後も上記と同様の工程を繰り返すことにより、次々と貫通孔17を通じた縫合が行われていく。
そして、予め設定された数の貫通孔17に対する縫合を完了した時点で（Ｓ13）、制御装置77は次の貫通孔17を探索する動作を中止し、縫合動作を停止させる（Ｓ14）。また、エアシリンダ60を駆動させて釜58を元の位置に下げ、上糸18ａ及び下糸18ｂを切断した後にミシン本体32を原点位置にまで復帰させる（Ｓ15）。
【００４０】
以上の縫合動作中は、ミシン本体32は停止することなく連続的に運転される。ただし、縫い針40が上昇行程に入った時点で低速運転となって次の貫通孔17の探索を確実とし、この貫通孔17が検知されて縫い針40が下降行程に移行する時点で再度高速運転に転換されるようプログラムしてもよい。これらは、具体的には上軸49の回転状況を監視している回転センサ50からの出力データに基づき、上記制御装置77が上軸49の回転角度や回転速度を読み取り、この結果に基づいて上記第１のサーボモータ48の回転速度を加減することによって実現される。
その他にも、例えば縫合すべき次の貫通孔17が位置するものとして検知した座標が、基準ピッチを基に算出される座標と比較して一定数値以上の開きがある場合には、飛ばしエラーが発生したものと認定し、前回の縫合箇所に戻って再探索を行うようにプログラムしておいてもよい。
【００４１】
本発明に係る接合装置29は、上記のようにＣＣＤカメラ42が捉えた画像データを基に貫通孔17が位置する実際の座標を正確に割り出すと共に、現在縫い針40が位置している座標との差を算出し、最初に設定されていた基準ピッチにしたがって移動したのでは次の貫通孔18に到達し得ないと判断した場合には、基準ピッチに補正を加えてミシン本体32の進むべきコースや移動量を修正することができる。
このため、各貫通孔17の位置精度が多少低いものであっても、確実に縫合できる利点がある（万一、縫い針40が貫通孔17以外の箇所に降下すれば、硬質部材よりなる連結片11の表面に突き当たった針40が折れ飛んでしまい、大変危険である）。
もっとも、貫通孔17，17間のピッチや口径を極めて正確に形成しておくと共に、縫合対象物（連結片11及び第１のテープ片13）の送りピッチを一定に維持できるのであれば、ＣＣＤセンサ42によるフィードバック機能を備えない一般的なミシンを用いて縫合することも可能である。
【００４２】
上記の接合装置29にあっては、ミシン本体32側がＸ−Ｙ方向に移動することによって縫い針40と貫通孔17との位置合わせを行うよう構成したが、縫合対象物側、すなわち第１のテーブル33及び第２のテーブル34側をＸ−Ｙ方向に移動させて上記位置合わせを行うよう構成してもよい。
また、ミシン本体32側をＸ−Ｙの何れか一方の方向に移動させると共に、第１のテーブル33及び第２のテーブル34側をＸ−Ｙの残りの方向に移動させるようにしてもよい。
【００４３】
なお、図示は省略したが、上記ミシン本体32として釜58の代わりに楔状のルーパを下軸57の先端に取り付けたものを用い、１本の糸で形成される鎖状の縫い目（単環）でもって貫通孔17と第１のテープ片13間を縫合するように構成してもよい。
【００４４】
上記した連結具20にあっては、第２のテープ片19に軟質部材23を縫合した例を示したが、図１０に示すように、第２のテープ片19に硬質部材よりなる第２の連結片91を重ね合わせ、当該連結片91に穿設された多数の貫通孔17と第２のテープ片19との間を上糸18ａ及び下糸18ｂを介して縫合するようにしてもよい（この場合、第２のテープ片19及び第２の連結片91とによって、第１の接合構造体10が構成される）。
この結果、第１のテープ片13及び第２のテープ片19にそれぞれ接続された両連結片11，91を、それぞれ別個の硬質部材26，92に接続させることにより、硬質部材26，91間をスライドファスナ12を介して着脱自在に連結させることが可能となる。
【００４５】
図１１に示すように、硬質部材よりなる第１の連結片11に対して、スライドファスナのテープ片以外の軟質部材よりなる軟質連結片92を縫合するように構成してもよい。
この軟質連結片92は、布地やビニール、ゴム等よりなり、硬質部材よりなる連結片11の縫合用貫通孔17と部分的に重複するように配置され、貫通孔17を通じて連結片11と縫合されている。
【００４６】
連結片11にはボルト25を介して他のより大きな硬質部材26が接続されると共に、軟質連結片92には他のより大きな軟質部材23が縫合糸24を介して縫合されている。
すなわち、この硬質部材よりなる連結片11と軟質連結片92との接合構造体は、それ自体で一個の連結具93を構成している。
このように、比較的小さくて容易に縫合可能な連結片11と軟質連結片92とを縫合して予め連結具93を構成しておけば、必要に応じてより大きな硬質部材26及び軟質部材23間の連結が可能となり便利である。
この連結片11、軟質連結片92、硬質部材26、及び軟質部材23よりなる連結構造体94を廃棄する場合には、連結片11と軟質連結片92間の上糸18ａ及び下糸18ｂを除去することにより、硬質部材26と軟質部材23を容易に分離できることとなる。
なお、軟質連結片92を用いることなく、連結片11に対して軟質部材23を直接縫合して連結構造体を構成してもよい。
【００４７】
図１２は、第２の接合構造体95を示すものである。この第２の接合構造体95は、硬質部材よりなる第１の連結片11と、同じく硬質部材よりなる第２の連結片91とを、縫合によって接合した点に特徴を備えている。
すなわち、第１の連結片11及び第２の連結片91には、それぞれ縫合用の貫通孔17が多数穿設されており、図１３に示すように両連結片11，91の貫通孔17，17同士が連通するように位置決めした後、上記の接合装置29を用い、上記の手順に従って両者の貫通孔17，17間が縫合される。この結果、上糸18ａと下糸18ｂとが強固な縫い目90を形成し、両連結片11，91間が緻密に接合される。
【００４８】
第１の連結片にはボルト25を介して第１の硬質部材26が接続されると共に、第２の連結片91にもボルト25を介して第２の硬質部材92が接続されている。
すなわち、この硬質部材よりなる第１の連結片11と第２の連結片91を備えた第２の接合構造体95は、それ自体で一個の連結具96を構成している。
このように、比較的小さくて容易に縫合可能な連結片11，91同士を縫合して予め連結具96を構成しておけば、必要に応じてより大きな硬質部材26，92同士の連結が可能となり便利である。
この第１の連結片11、第２の連結片91、第１の硬質部材26、及び第２の硬質部材92よりなる連結構造体97を廃棄する際には、両連結片11，91間の上糸18ａ及び下糸18ｂを除去することにより、第１の硬質部材26及び第２の硬質部材92間を容易に分離できる。
このため、第１の硬質部材26及び第１の連結片11が金属で構成され、第２の硬質部材92及び第２の連結片91が硬質プラスチックで構成されている場合でも、簡単に分別廃棄が可能であり、リサイクルの促進に役立つ。
なお、第２の連結片91を用いることなく、第１の連結片11に対して硬質部材92を直接縫合して連結構造体を構成してもよい。この場合には、硬質部材92側に対応する縫合用貫通孔17を設けておくべきことはいうまでもない。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１に記載の接合方法によれば、ミシンの縫い針が貫通し得ないような硬質の部材に対し、予め縫合用の貫通孔を穿設しておき、該貫通孔を介して軟質部材と縫合することにより、硬質部材と軟質部材間を容易に接合することができる。
この接合に際しては、縫合用の糸しか用いないため、接着剤のように環境や人体に悪影響をもたらすおそれは一切ない。
また、溶着の場合のように接合対象の材質に起因する相性の問題も生じることがなく、両部材間を確実に接合することができる。
さらに、貫通孔間のピッチを狭小に設定することにより、接合ポイントを多数設けることが可能となり、縫合跡（縫い目）もあまり目立たないためビス留めのように外観を大きく損なうこともない。
しかも、廃棄時には縫合糸を抜き取ったり、あるいは焼き切ることにより、硬質部材と軟質部材とを極めて簡単に分離できるため、分別廃棄を基礎としたリサイクルを促進させることが可能となる。
その上、硬質部材の表面に形成された上記貫通孔の特徴を予め記憶手段に記憶させておく工程と、画像センサを用いて上記硬質部材の表面の画像を取り込む工程と、該画像を基に上記記憶手段内に記憶された特徴を備えた貫通孔を検出すると共に、当該貫通孔の位置する座標を順次算出し、該座標とミシンの縫い針が現在置かれている座標との差を算出する工程と、この算出結果に基づいて、ミシンの縫い針と貫通孔との位置合わせを行い、当該貫通孔への縫合を順次実行する工程を備えている結果、ミシンの縫い針が貫通孔を確実に貫くことができるようになる。
【００５０】
請求項２に記載の接合方法によれば、溶接やビス留めといった従来の硬質部材間の接合方法に、「縫合」という全く新しい接合手段を加えることが可能となり、硬質部材の使用目的や材質によっては有効に機能し得る。
特に、金属と硬質プラスチック間の接合のように、第１の硬質部材と第２の硬質部材とが異種の材質よりなる場合に大きな利用価値が生じる。すなわち、第１の硬質部材と第２の硬質部材とが同種の材質よりなる場合には、廃棄時に両者を分離することなく再生処理にかけられるが、異種の材質よりなる場合には事前に接合状態を解いておく必要がある。この際、両部材間が縫合によって接合されていれば、上記のように縫合糸を抜き取ったり焼き切ることによって容易に分離可能となる。
この場合も、硬質部材の表面に形成された上記貫通孔の特徴を予め記憶手段に記憶させておく工程と、画像センサを用いて上記硬質部材の表面の画像を取り込む工程と、該画像を基に上記記憶手段内に記憶された特徴を備えた貫通孔を検出すると共に、当該貫通孔の位置する座標を順次算出し、該座標とミシンの縫い針が現在置かれている座標との差を算出する工程と、この算出結果に基づいて、ミシンの縫い針と貫通孔との位置合わせを行い、当該貫通孔への縫合を順次実行する工程を備えている結果、ミシンの縫い針が貫通孔を確実に貫くことができるようになる。
【００５１】
請求項３に記載の接合装置を用いることにより、上記の接合方法を実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る第１の接合構造体及び連結具を示す平面図である。
【図２】  上記連結具の応用例を示す部分断面図である。
【図３】  この発明に係る接合装置を示す側面図である。
【図４】  上記接合装置を示す平面図である。
【図５】  上記接合装置の下軸構造の変形例を示す部分側面図である。
【図６】  固定用針板の一例を示す正面図である。
【図７】  上記接合装置の制御系を示すブロック図である。
【図８】  上記接合装置の基本動作を示すフローチャートである。
【図９】  第１の接合構造体の縫合箇所を示す拡大部分断面図である。
【図１０】  上記連結具を介して硬質部材間を連結した様子を示す平面図である。
【図１１】  他の連結具を示す平面図である。
【図１２】  本発明に係る第２の接合構造体を示す平面図である。
【図１３】  第２の接合構造体の縫合箇所を示す拡大部分断面図である。
【符号の説明】
10  第１の接合構造体
12  スライドファスナ
13  第１のテープ片
14  係合歯群
15  係合用雄金具
16  務歯
17  縫合用貫通孔
18ａ  上糸
18ｂ  下糸
19  第２のテープ片
20  連結具
22  スライダ
23  軟質部材
26  硬質部材
29  接合装置
32  ミシン本体
33  第１のテーブル
34  第２のテーブル
40  縫い針
42  ＣＣＤカメラ
48  第１のサーボモータ
64  Ｘ-Ｙテーブル
65  Ｘ軸送り機構
66  Ｙ軸送り機構
77  制御装置
78  記憶装置
91  第２の連結片
92  軟質連結片
93  連結具
94  連結構造体
95  第２の接合構造体
96  連結具
【図１】
0004141058.tif 000002
【図２】
0004141058.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004141058.tif 000007
【図７】
0004141058.tif 000008
【図８】
0004141058.tif 000009
【図９】
0004141058.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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