【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Ｖ Rを、Ｖ R ＝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Ｖ R （＝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Ｘ Mは、次の（１）式で表される。 Ｘ M ＝Ｖ R ｔ＋Ａｓｉｎωｔ …（１） ただし、Ｖ R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Ｘ Mnは、（１）式より、 Ｘ Mn ＝Ｖ R ｔ n ＋Ａｓｉｎωｔ n 、 また、ｎ＋１ピッチまでの縫い目の距離Ｘ Mn+1は、 Ｘ Mn+1 ＝Ｖ R ｔ n+1 ＋Ａｓｉｎωｔ n+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＝Ｘ Mn+1 −Ｘ Mn ＝Ｖ R （ｔ n+1 −ｔ n ）＋Ａ（ｓｉｎωｔ n+1 −ｓｉｎωｔ n ） ここで、１ピッチ（１周期）の長さが等しいものとすると、 ｓｉｎωｔ n+1 ＝ｓｉｎωｔ nとなり、また１ピッチをＴ（＝ｔ n+1 −ｔ n ） とすれば、 Ｐ＝Ｖ R Ｔ
となる。 したがって、 Ｖ R ＝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Ｖ Rが決定される。 【００１６】一方、ミシン針の移動速度Ｖ Mは、（１）
式より、次の（４）式で表される。 Ｖ M ＝Ｖ R ＋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、 Ｖ R ＝Ａω となり、Ａ＝Ｖ R ／ω＝Ｖ R 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Ｖ M ＝０
とすれば、ミシン針部５１の速度Ｖ Mは、（２）、
（３）式より、次の（６）式で表される。 Ｖ M ＝Ｐ／Ｔ−（Ｐ／Ｔ）ｃｏｓ（２π／Ｔ）ｔ …（６） また、ミシン針部５１の移動距離Ｘ Mは、 Ｘ M ＝Ｐｔ／Ｔ−（Ｐ／２π）ｓｉｎ（２π／Ｔ）ｔ …（７） となる。 図４はミシン針部５１の速度Ｖ M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Ｖ R （＝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Ｖ Mと移動距離Ｘ M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Ｖ Mと移動距離Ｘ M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 |
