特開 2024-53996 縫製システム、制御装置、制御方法、制御プログラム、非一時的記憶媒体、及び縫製物製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024053996

(43)【公開日】2024-04-16

(54)【発明の名称】縫製システム、制御装置、制御方法、制御プログラム、非一時的記憶媒体、及び縫製物製造方法

(51)【国際特許分類】

   D05B 19/16 20060101AFI20240409BHJP

   D05B 69/28 20060101ALI20240409BHJP

【ＦＩ】

D05B19/16

D05B69/28

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022160553

(22)【出願日】2022-10-04

(71)【出願人】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】595105009

【氏名又は名称】株式会社松屋アールアンドディ

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】古賀 達也

(72)【発明者】

【氏名】後藤 秀隆

(72)【発明者】

【氏名】佐子 辰男

【テーマコード（参考）】

3B150

【Ｆターム（参考）】

3B150CC01

3B150CC05

3B150CE01

3B150CE21

3B150CE24

3B150EB01

3B150EB13

3B150GE29

3B150GF01

3B150GG04

3B150JA03

3B150LA23

3B150LA35

3B150LB02

3B150NA22

3B150NA34

3B150NB09

3B150NB18

3B150NC03

3B150QA06

(57)【要約】

【課題】縫製前の被縫製材を立体形状に固定しなくても、被縫製材を立体的に縫製することができる。
【解決手段】縫製システムは、重ね合わされた第１の被縫製材及び第２の被縫製材を縫製する縫製装置と、前記第１の被縫製材及び前記第２の被縫製材を保持するロボットと、前記縫製装置と前記ロボットとを制御し、前記第１の被縫製材に対して前記第２の被縫製材を傾けた状態で保持し、縫製されるように前記ロボットを制御する制御装置と、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

重ね合わされた第１の被縫製材及び第２の被縫製材を縫製する縫製装置と、
前記第１の被縫製材及び前記第２の被縫製材を保持するロボットと、
前記縫製装置と前記ロボットとを制御し、前記第１の被縫製材に対して前記第２の被縫製材を傾けた状態で保持し、縫製されるように前記ロボットを制御する制御装置と、
を含む縫製システム。

【請求項2】

前記制御装置は、前記第２の被縫製材の保持位置が、前記縫製装置の縫製点へ送る手前の位置であり、当該保持位置において前記第１の被縫製材に対して傾けた状態で保持するように前記ロボットを制御する、請求項１に記載の縫製システム。

【請求項3】

前記制御装置は、前記第１の被縫製材が、縫製点を囲む位置で、縫製される被縫製材を受けて支える面と平行に沿うように前記ロボットを制御する、請求項１に記載の縫製システム。

【請求項4】

被縫製材同士を曲面状に重なった状態に縫い上げる場合において、曲面状の突出する側を前記第１の被縫製材とし、曲面状のくぼむ側を前記第２の被縫製材として縫製することとし、
前記制御装置は、曲面状の突出する側に位置する前記第１の被縫製材に対して、曲面状のくぼむ側に位置する前記第２の被縫製材を傾けた状態で保持し、縫製されるように前記ロボットを制御する、請求項１に記載の縫製システム。

【請求項5】

前記制御装置は、前記第２の被縫製材を傾けて保持するように前記ロボットを制御すると共に、前記縫製装置の有する押さえ部を間欠的に上下させるように制御する、請求項１に記載の縫製システム。

【請求項6】

前記ロボットを、前記第１の被縫製材を保持する第１のロボットと、前記第２の被縫製材を保持する第２のロボットの各々とし、
前記制御装置は、前記第１の被縫製材が、縫製点を囲む位置で、縫製される被縫製材を受けて支える面と平行に沿うように前記第１のロボットを制御すると共に、前記第１の被縫製材に対して前記第２の被縫製材を傾けた状態で保持し、縫製されるように前記第２のロボットを制御する、請求項１に記載の縫製システム。

【請求項7】

重ね合わされた第１の被縫製材及び第２の被縫製材を縫製する縫製装置と、前記第１の被縫製材及び前記第２の被縫製材を保持するロボットとを制御することをコンピュータが実行する制御方法であって、
前記第１の被縫製材に対して前記第２の被縫製材を傾けた状態で保持し、縫製されるように前記ロボットを制御する、
制御方法。

【請求項8】

重ね合わされた第１の被縫製材及び第２の被縫製材を縫製する縫製装置と、前記第１の被縫製材及び前記第２の被縫製材を保持するロボットとを制御することをコンピュータに実行させる制御プログラムであって、
前記第１の被縫製材に対して前記第２の被縫製材を傾けた状態で保持し、縫製されるように前記ロボットを制御する、
制御プログラム。

【請求項9】

重ね合わされた第１の被縫製材及び第２の被縫製材を縫製する縫製装置と、前記第１の被縫製材及び前記第２の被縫製材を保持するロボットと、を制御する制御部、を含み、
前記制御部は、前記第１の被縫製材に対して前記第２の被縫製材を傾けた状態で保持し、縫製されるように前記ロボットを制御する、
制御装置。

【請求項10】

重ね合わされた第１の被縫製材及び第２の被縫製材を縫製する縫製装置と、前記第１の被縫製材及び前記第２の被縫製材を保持するロボットとを制御することをコンピュータに実行させる制御プログラムを記憶した非一時的記憶媒体であって、
前記第１の被縫製材に対して前記第２の被縫製材を傾けた状態で保持し、縫製されるように前記ロボットを制御する、非一時的記録媒体。

【請求項11】

重ね合わされた第１の被縫製材及び第２の被縫製材を縫製する縫製装置と、前記第１の被縫製材及び前記第２の被縫製材を保持するロボットとを制御することをコンピュータが実行する縫製物製造方法であって、
前記第１の被縫製材に対して前記第２の被縫製材を傾けた状態で保持し、縫製されるように前記ロボットを制御することにより、前記縫製装置及び前記ロボットにより前記被縫製材から縫製物を製造する縫製物製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、縫製システム、制御装置、制御方法、制御プログラム、非一時的記憶媒体、及び縫製物製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

また、特許文献１には、ロボットアームにミシンを搭載した縫製システムが記載されている。この縫製システムは、ミシンと、縫製の基準位置を撮影するカメラと、ミシンとカメラを保持するロボットアームと、制御装置とを備える。制御装置は、ミシンの針落ちにより第一の針落ち位置を形成し、制御装置が記憶する針中心位置を通る回動軸回りに規定の角度でミシンを回動させてから、ミシンの針落ちにより第二の針落ち位置を形成する動作制御を行い、さらに、第一の針落ち位置と第二の針落ち位置とをカメラで撮影して得られた撮影画像の撮影範囲内の第一の針落ち位置と第二の針落ち位置の各位置に基づいて、制御装置が記憶する針中心位置を較正する較正処理を実行する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－０４２８８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

被縫製材を立体形状に縫製するためには、上記特許文献１に記載の技術のように、被縫製材を立体形状の型に装着して固定する必要がある。つまり、被縫製材を立体的に縫製するには、立体形状の型を予め用意しておく必要があった。

【0005】

本開示は、上記の点に鑑みてなされたものであり、縫製前の被縫製材を立体形状に固定しなくても、被縫製材を立体的に縫製することができる縫製システム、制御装置、制御方法、制御プログラム、非一時的記憶媒体、及び縫製物製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、第１態様に係る縫製システムは、重ね合わされた第１の被縫製材及び第２の被縫製材を縫製する縫製装置と、前記第１の被縫製材及び前記第２の被縫製材を保持するロボットと、前記縫製装置と前記ロボットとを制御し、前記第１の被縫製材に対して前記第２の被縫製材を傾けた状態で保持し、縫製されるように前記ロボットを制御する制御装置と、を含む。

【0007】

なお、第１の被縫製材に対して第２の被縫製材を傾けた状態で保持し、縫製される態様には、縫い付けようとしている２つの被縫製材の糸が通されるそれぞれの部分について、互いに傾いた状態とされ、当該部分に糸が通されることで縫製されることを含む。また、当該態様には、縫製するために糸を通す前、重ね合わされている２つの被縫製材から離れた位置（上側）に縫い針が位置している状態で、第１の被縫製材の縫われる部分に対して第２の被縫製材の縫われる部分が傾いた状態とされ、縫い針が糸を通して縫製された状態では２つの被縫製材が縫い合わされて密着している場合を含む。また、間欠的に被縫製材を押さえ付ける押さえ機構が存在する場合には、押さえ機構が２つの被縫製材押さえつけていない状態で、第１の被縫製材の縫われる部分に対して第２の被縫製材の縫われる部分が傾いた状態とされ、縫製時には押さえ機構が２つの被縫製材を押さえ付けて密着させ、縫い合わせる場合を含む。押さえ機構が押さえ付けていない状態には、被縫製材から離れている場合のほか、被縫製材に接触しながらも触れている程度で被縫製材を傾ければそれに伴って動くような場合を含む。また、押さえ機構が間欠動作せずに、常に被縫製材を押さえている場合であっても、その押さえる力に打ち勝って縫い合わされる前に当該部分が相対的に傾く場合を含む。また、当該態様には、両方の被縫製材を傾けて、それらの傾き角度の大きさを異ならせる場合を含む。また、当該態様には、被縫製材の縫製点に向かう手前の部分を保持して相対的に傾けた状態とされる場合を含む。この場合、縫い目の方向とは異なる方向成分を加えて被縫製材を動かすことで撓みを抑制しつつ立体形状に縫製することができる。また、被縫製材の一方又は両方が、平面形状のほか、立体形状であってもよい。以上のような場合を含む本態様によれば、予め被縫製材を立体的に配置しておくことなく立体形状に縫製することができる。

【0008】

前記制御装置は、前記第２の被縫製材の保持位置が前記縫製装置の縫製点へ送る手前の位置であり、当該保持位置において前記第１の被縫製材に対して傾けた状態で保持するように前記ロボットを制御するようにしてもよい。これにより、縫い目の方向対して異なる方向成分に力を加える場合に、被縫製材が撓むことを抑止できる。傾けて保持することには、被縫製材の縫製点における部分が相対的に傾いた状態になる場合のほか、当該部分において互いに平行になっている場合も含む。後者の場合、縫い目の方向に対して異なる成分を加えて被縫製材を移動させることで撓みを抑止しつつ立体形状に縫製できる。前者の場合、前述の成分を加えて被縫製材を移動させなくても立体形状に縫製できる。

【0009】

前記制御装置は、前記第１の被縫製材が、縫製点を囲む位置で、縫製される被縫製材を受けて支える面と平行に沿うように前記ロボットを制御するようにしてもよい。これにより、一方の被縫製材を面に平行に沿わせることで、傾ける被縫製材が一方だけで済むため、取り扱いが容易になる。

【0010】

被縫製材同士を曲面状に重なった状態に縫い上げる場合において、曲面状の突出する側を前記第１の被縫製材とし、曲面状のくぼむ側を前記第２の被縫製材として縫製することとし、前記制御部は、曲面状の突出する側に位置する前記第１の被縫製材に対して、曲面状のくぼむ側に位置する前記第２の被縫製材を傾けた状態で保持し、縫製されるように前記ロボットを制御する、ようにしてもよい。これにより、曲面状形状に縫い上げるときの突出する側、くぼむ側を適切にコントロールできる。

【0011】

前記制御装置は、前記第２の被縫製材を傾けて保持するように前記ロボットを制御すると共に、前記縫製装置の有する押え部を間欠的に上下させるように制御するようにしてもよい。これにより、縫製台に向けて被縫製材が間欠的に押さえつけられ、押さえていないタイミングで被縫製材を大きく傾けることができるので制御量を大きくとることができる。

【0012】

前記ロボットを、前記第１の被縫製材を保持する第１のロボットと、前記第２の被縫製材を保持する第２のロボットの各々とし、前記制御装置は、前記第１の被縫製材が、縫製点を囲む位置で、縫製される被縫製材を受けて支える面と平行に沿うように前記第１のロボットを制御すると共に、前記第１の被縫製材に対して前記第２の被縫製材を傾けた状態で保持し、縫製されるように前記第２のロボットを制御するようにしてもよい。なお、縫製点を取り囲む位置の被縫製材を受けて支える面には、全周を囲む繋がった面の他、縫製点を挟む、あるいは囲むように配置された複数に分かれた面を含む。これにより、被縫製材を個別に保持して制御することで、一方又は両方が立体形状の場合など、互いに異なる形状の被縫製材をそれぞれ所望の傾きになるように動かして縫製することが容易になる。

【0013】

第２態様に係る制御方法は、重ね合わされた第１の被縫製材及び第２の被縫製材を縫製する縫製装置と、前記第１の被縫製材及び前記第２の被縫製材を保持するロボットとを制御することをコンピュータが実行する制御方法であって、前記第１の被縫製材に対して前記第２の被縫製材を傾けた状態で保持し、縫製されるように前記ロボットを制御する。

【0014】

第３態様に係る制御プログラムは、重ね合わされた第１の被縫製材及び第２の被縫製材を縫製する縫製装置と、前記第１の被縫製材及び前記第２の被縫製材を保持するロボットとを制御することをコンピュータに実行させる制御プログラムであって、前記第１の被縫製材に対して前記第２の被縫製材を傾けた状態で保持し、縫製されるように前記ロボットを制御する。

【0015】

第４態様に係る縫製装置は、重ね合わされた第１の被縫製材及び第２の被縫製材を縫製する縫製装置と、前記第１の被縫製材及び前記第２の被縫製材を保持するロボットと、を制御する制御部、を含み、前記制御部は、前記第１の被縫製材に対して前記第２の被縫製材を傾けた状態で保持し、縫製されるように前記ロボットを制御する。

【0016】

第５態様に係る非一時的記憶媒体は、重ね合わされた第１の被縫製材及び第２の被縫製材を縫製する縫製装置と、前記第１の被縫製材及び前記第２の被縫製材を保持するロボットとを制御することをコンピュータに実行させる制御プログラムを記憶した非一時的記憶媒体であって、前記第１の被縫製材に対して前記第２の被縫製材を傾けた状態で保持し、縫製されるように前記ロボットを制御する。

【0017】

第６態様に係る縫製物製造方法は、重ね合わされた第１の被縫製材及び第２の被縫製材を縫製する縫製装置と、前記第１の被縫製材及び前記第２の被縫製材を保持するロボットとを制御することをコンピュータが実行する縫製物製造方法であって、前記第１の被縫製材に対して前記第２の被縫製材を傾けた状態で保持し、縫製されるように前記ロボットを制御することにより、前記縫製装置及び前記ロボットにより前記被縫製材から縫製物を製造する。

【発明の効果】

【0018】

本開示によれば、縫製前の被縫製材を立体形状に固定しなくても、被縫製材を立体的に縫製することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態に係る縫製システムの構成の一例を示す図である。

【図2】３次元縫製において生じるたわみの課題の一例を示す図である。

【図3】被縫製材Ｍ２を平行に保持した場合と、傾けるように保持した場合の一例である。

【図4】実施形態に係る制御装置の電気的な構成の一例を示すブロック図である。

【図5】実施形態に係る制御装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。

【図6】実施形態に係る縫製予定位置及び縫製ラインの説明に供する図である。

【図7】本実施形態に係る縫製ラインＬ１及び縫製ラインＬ２の一例を示す図である。

【図8】本実施形態に係る被縫製材Ｍ１及び被縫製材Ｍ２のトレース制御の説明に供する図である。

【図9】実施形態に係る制御プログラムによる処理の流れの一例を示すシーケンスである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照して、本開示の技術を実施するための形態の一例について詳細に説明する。なお、動作、作用、機能が同じ働きを担う構成要素及び処理には、全図面を通して同じ符号を付与し、重複する説明を適宜省略する場合がある。各図面は、本開示の技術を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本開示の技術は、図示例のみに限定されるものではない。また、本実施形態では、本開示の技術と直接的に関連しない構成や周知な構成については、説明を省略する場合がある。

【0021】

図１は、本実施形態に係る縫製システム１００の構成の一例を示す図である。

【0022】

図１に示す縫製システム１００は、制御装置１０、ロボット２０、ロボット６０、ミシン３０、及びカメラ４０を備えている。ミシン３０は、縫製装置の一例である。縫製システム１００は、ロボット２０及びロボット６０並びにミシン３０を用いて被縫製材Ｍ（Ｍ１及びＭ２）の縫製を自動的に行う。例示として図１において、Ｘ方向はミシン３０の左右方向を示し、Ｙ方向はミシン３０の前後方向を示し、Ｚ方向はミシン３０の上下方向を示す。被縫製材Ｍは、ミシン針が貫通する材質であれば特に限定されるものではないが、例えば、布、革等、柔軟性を有する材質とされる。被縫製材Ｍは、本実施形態の態様において、Ｍ１とＭ２の２つの部材を扱う場合を例に説明する。Ｍ１及びＭ２を重ね合わせて縫製した際の完成した縫製物を３次元形状物とした場合、Ｍ１を曲面体、Ｍ２を貼り付け部分とする。また、一方を球面・楕円体とし、他方をそれらの一部としてもよい。縫製システム１００では、被縫製材Ｍ１及び被縫製材Ｍ２を３次元縫製することにより、３次元形状物である縫製物を製造する。以下、Ｍ１及びＭ２に共通する説明に関しては被縫製材Ｍと記載する。被縫製材Ｍ１が本開示の第１の被縫製材、被縫製材Ｍ２が本開示の第２の被縫製材の一例である。ロボット２０が本開示の第１のロボット、ロボット６０が本開示の第２のロボットの一例である。

【0023】

ここで３次元縫製における課題の一例を説明する。図２は、３次元縫製において生じるたわみの課題の一例を示す図である。３次元縫製を行うためには、被縫製材を縫製する方向に向けて変形させながら縫製する必要が生じる場合がある。例えば、（Ａ１）のように、押え部３４で押さえた逆側から被縫製材Ｍ２を内側に強く押し込むようにハンド部６４で力Ｆを加えて、縫製する方向に向けて変形させながら縫製する場合などである。しかし、（Ａ２）のように、変形により被縫製材Ｍ２にたわみが生じる場合があり、たわみが生じると精度の良い３次元縫製ができなくなる。本実施形態では、被縫製材Ｍ２を傾けて縫製することにより、たわみの発生を抑止して３次元縫製を行うことを可能とする。

【0024】

図３は、被縫製材Ｍ２を平行に保持した場合と、傾けるように保持した場合の一例である。本体部分である被縫製材Ｍ１はロボット２０のハンド部２４で保持しており、貼り付け部分である被縫製材Ｍ２はロボット６０のハンド部６４で保持している。なお、ハンド部２４は、縫製点を囲む面であって縫う時に被縫製材Ｍ１を受ける面（後述のミシンテーブル５０）の上側に平行に被縫製材Ｍ１を保持している。被縫製材Ｍ１は面の高さが合うよう保持される。また、ロボット２０のハンド部２４は被縫製材Ｍ１を上から保持するようにしてもよい。図３では、被縫製材Ｍ１の上に被縫製材Ｍ２を重ね合わせている。（Ｂ１）の状態では、被縫製材Ｍ１の面に対して被縫製材Ｍ２を平行に保持しており、このままの状態で内側に押し込むとたわみが生じ得る。そのため、（Ｂ２）の状態にように、ハンド部６４で被縫製材Ｍ２の外側を持ち上げて、斜めに傾けるようにして保持する。これにより、被縫製材同士を相対的に傾けた状態で縫製を行うことになり３次元縫製を実現できる。なお、一方が立体形状で他方が平面形状としたが、一方又は両方が平面形状であってもよいし、立体形状であってもよい。また、立体形状の被縫製材については縫製点に位置する部分の傾きが他方の縫製点に位置する部分の傾きに対して相対的に傾くように配置して縫製する場合を含む。

【0025】

角度θが生じるように傾けることで、被縫製材Ｍ２を内側に押し込んだとしても傾きで上に引っ張られる力関係によりたわみの発生を抑止できる。また、傾きの角度は、後述する縫製ラインのカーブの大きさや被縫製材の素材の硬さに応じた角度を定めればよい。例えば５～１０°程度の角度である。傾けた状態とすることで被縫製材Ｍ２が縫製される方向自体がカーブしていく。縫製システム１００の制御装置１０は、以上のような被縫製材Ｍ２を傾けた状態で縫製を行うようにロボット６０を制御する。なお、押し込む態様を例に説明したが、押し込まない態様であっても、被縫製材Ｍ２の縫製点における部分が相対的に傾いた状態になる場合もあり得る。この状態で縫製すれば、押し込んでいなくても、縫い目当たりの被縫製材の距離が異なり、立体形状に縫い上げることができる。また、押し込まないのでたわみの発生を抑制することができる。以下、縫製システム１００の各構成を説明する。

【0026】

ミシン３０は、ミシンテーブル５０上に設置されている。ミシン３０は、ミシン本体部３１、ミシン制御機構３２、ミシン針３３、押え部３４、及び送り部３５を備えている。ミシン本体部３１は、ミシン針３３を定位置（縫製点）で上下動させて、ミシンテーブル５０に載置された被縫製材Ｍの縫製を行う。なお、縫製点とは、例えば、ミシン３０のミシン針３３が縫うために下がったときに被縫製材Ｍに刺さる位置とされる。縫製点は、被縫製材Ｍを縫う瞬間に被縫製材Ｍが載置されたミシンテーブル５０の上面をミシン針３３が通過する位置としてもよい。ミシン制御機構３２は、例えば、モータであり、制御装置１０からミシン３０の送り速度を指示するためのミシン指令信号が入力されると、当該ミシン指令信号に基づいて、ミシン針３３の上下動の速度を調整可能とする。

【0027】

ミシン３０は、被縫製材Ｍの送り機構及びミシン針３３の動作機構を有している。これらの機構は、同一のモータによって一定比の速度で連動して動作する。実際の動作では、ミシン針３３の上下動作（縫い動作）と、被縫製材Ｍの送り動作とが交互に行われる。押え部３４は、被縫製材Ｍを間欠的に押さえて被縫製材Ｍの浮き抑止と固定を行う。つまり、押え部３４は、ミシン針３３を下方に移動させて被縫製材Ｍに刺すときに被縫製材Ｍが浮かないように、ミシン針３３が通る位置の近傍で上方から被縫製材Ｍへ押し下げて、被縫製材Ｍの下側にあるテーブル面との間で被縫製材Ｍを挟み込む。また、押え部３４は、ミシン針３３を上方へ移動させて被縫製材Ｍから抜くときに被縫製材Ｍの浮きを抑止する。また、押え部３４は、複数の被縫製材Ｍを縫い付ける場合には互いの被縫製材Ｍを重ね合わせる。また、押え部３４は、ミシン針３３を上下させたあと、被縫製材Ｍを送る間、上方に移動し、押さえ状態を解除する。送り部３５は、縫製点のすぐそばに設けられ、ミシン針３３で被縫製材Ｍに糸を通した後、縫い目の距離だけ被縫製材Ｍを縫い方向へ送る。

【0028】

ミシン３０は、押え部３４及び送り部３５により被縫製材Ｍを間欠的に押さえながら間欠送り動作を行う。本実施形態において、ミシン３０の送り速度は、例えば、ミシン針３３の平均速度としてもよいし、あるいは、間欠送り動作における動作時の送り速度、移動・停止を考慮した間欠送り動作全体としての平均送り速度としてもよい。

【0029】

ミシン３０は、ロボット２０及びロボット６０が保持する被縫製材Ｍを予め設定された送り速度で縫製点に送り、当該縫製点に送った被縫製材Ｍの縫製を行う。

【0030】

ミシンテーブル５０は、縫製するためにミシン針３３が上から降りて被縫製材Ｍを貫通する際、縫製点を囲む位置で、縫製される被縫製材Ｍを下方から受けて支える台である。取り囲む位置における当該面には、全周を囲む繋がった面の他、縫製点を挟む、あるいは囲むように配置された複数に分かれた面を含む。ミシンテーブル５０では、ミシン針３３が降りる部分は穴が開いている。被縫製材Ｍ１はミシンテーブル５０の面に載置されて受け支えられる。

【0031】

カメラ４０は、ミシンテーブル５０上に載置された被縫製材Ｍを上方から撮影して、被縫製材Ｍの縫製状態を撮影するためのカメラである。但し、カメラ４０の設置位置、ロボット２０の設置位置、及びミシン３０の設置位置は、一定の位置関係に保持されている。

【0032】

（ロボット２０）
ロボット２０は、支持台２１、ロボットコントローラ２２、ロボットアーム部２３、及びハンド部２４を備えている。ハンド部２４は、ロボット２０の先端部に設けられる。ロボットアーム部２３は、多関節のアームであり、一端に支持台２１が接続され、他端にハンド部２４が接続される。支持台２１は、ロボットアーム部２３を支持し、ロボットコントローラ２２を内蔵する。ハンド部２４は、ミシンテーブル５０の上に載置された被縫製材Ｍ１を上から押さえ、被縫製材Ｍ１をミシンテーブル５０上で滑らせながら移動させてミシン３０のミシン針３３に供給する。

【0033】

ロボットコントローラ２２は、制御装置１０からロボット２０の動作を指示するためのロボット指令信号が入力されると、当該ロボット指令信号に基づいて、ロボットアーム部２３及びハンド部２４を動作させる。これにより、ミシンテーブル５０上の被縫製材Ｍ１がハンド部２４によって保持される。そして、この状態で、ハンド部２４が被縫製材Ｍ１を移動させる方向に動作することで、被縫製材Ｍ１が送り方向に向けてミシン３０のミシン針３３に対して移動する。被縫製材Ｍ１は、間欠送り動作により、例えば、ミシンテーブル５０上を滑りながら移動する。ロボット２０は、被縫製材Ｍ１保持する。ロボット２０は、被縫製材Ｍ１をロボット２０が保持する位置を示すロボット保持位置及び保持する方向を示すロボット保持方向で保持する。

【0034】

（ロボット６０）
ロボット６０は、支持台６１、ロボットコントローラ６２、ロボットアーム部６３、及びハンド部６４を備えている。ハンド部６４は、ロボット６０の先端部に設けられる。ロボットアーム部６３は、多関節のアームであり、一端に支持台６１が接続され、他端にハンド部６４が接続される。支持台６１は、ロボットアーム部６３を支持し、ロボットコントローラ６２を内蔵する。ハンド部６４は、被縫製材Ｍ２を被縫製材に対して傾けて保持する。

【0035】

ロボットコントローラ６２は、制御装置１０からロボット６０の動作を指示するためのロボット指令信号が入力されると、当該ロボット指令信号に基づいて、ロボットアーム部６３及びハンド部６４を動作させる。

【0036】

ロボット６０のハンド部６４は、被縫製材Ｍ２を傾けて保持できる機能を有する機構であればよい。また、ロボット６０は、送り方向とは異なる方向、すなわちミシン３０の縫製点Ｐに対して周方向θの位置制御が可能であり、位置制御により内側への押し込みを行う。ハンド部６４は、縫い目の方向対して異なる方向成分に力を加える場合に、被縫製材が撓むことを抑止できる。また、ハンド部６４により、傾けて保持することで、被縫製材Ｍ２の縫製点における部分が相対的に傾いた状態にすることができる。また、当該部分において互いに平行になっている場合も含む。

【0037】

ハンド部６４は、例えば、ミシン３０の送り方向の引っ張り力に対して受動的に追従するローラー機構とすることができる。ローラー機構は、保持する掴みが円筒状、又は、軸を共通として並んだ同半径の複数の円盤状であり、保持した被縫製材Ｍ２に係る外力に伴い回転する。ハンド部６４をローラー機構とすることにより、被縫製材Ｍ２を送り方向に滑らせて、ミシン３０のミシン針３３に供給することができる。ハンド部６４の方向は、縫製の縫製予定位置の自由曲線（後述）に応じて定められ、送り方向ｆｄに対して概ね並進方向となるような制御が行われる。そのため、ローラーの回転が、送り方向ｆｄに対して並進方向に対応して回転するように制御される。並進方向に対応とは、並進方向成分を持ちさえすればよいことを意味しており、傾けて被縫製材Ｍ２を保持している場合も含む。これにより、ミシン３０の間欠送り動作に従って、被縫製材Ｍ２に対して引っ張り力が生じて、保持しているローラーに回転が生じるため、被縫製材Ｍ２は滑りながら送り方向に引っ張られるように移動していく。

【0038】

（制御装置のハードウェア構成）
制御装置１０は、ロボット２０、ロボット６０、ミシン３０、及びカメラ４０の各々が接続され、カメラ４０から得られた画像の画像処理を行うと共に、ロボット２０、ロボット６０及びミシン３０の各々を制御するコントローラである。制御装置１０には、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ:Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の汎用的なコンピュータ装置が適用される。

【0039】

図４は、本実施形態に係る制御装置１０の電気的な構成の一例を示すブロック図である。

【0040】

図４に示すように、本実施形態に係る制御装置１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１３と、入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ）１４と、記憶部１５と、接続部１６と、を備えている。

【0041】

ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、及びＩ／Ｏ１４は、バスを介して各々接続されている。Ｉ／Ｏ１４には、記憶部１５と、接続部１６と、を含む各機能部が接続されている。これらの各機能部は、Ｉ／Ｏ１４を介して、ＣＰＵ１１と相互に通信可能とされる。

【0042】

ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、及びＩ／Ｏ１４によって制御ユニットが構成される。制御ユニットは、制御装置１０の一部の動作を制御するサブ制御ユニットとして構成されてもよいし、制御装置１０の全体の動作を制御するメイン制御ユニットの一部として構成されてもよい。制御ユニットの各ブロックの一部又は全部には、例えば、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路又はＩＣチップセットが用いられる。上記各ブロックに個別の回路を用いてもよいし、一部又は全部を集積した回路を用いてもよい。上記各ブロック同士が一体として設けられてもよいし、一部のブロックが別に設けられてもよい。また、上記各ブロックのそれぞれにおいて、その一部が別に設けられてもよい。制御ユニットの集積化には、ＬＳＩに限らず、専用回路又は汎用プロセッサを用いてもよい。

【0043】

記憶部１５としては、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ等が用いられる。記憶部１５には、本実施形態に係る制御プログラム１５Ａが記憶される。なお、この制御プログラム１５Ａは、ＲＯＭ１２に記憶されていてもよい。

【0044】

制御プログラム１５Ａは、例えば、制御装置１０に予めインストールされていてもよい。制御プログラム１５Ａは、不揮発性の非一時的記憶媒体に記憶して、又はネットワークを介して配布して、制御装置１０に適宜インストールすることで実現してもよい。なお、不揮発性の非一時的記憶媒体の例としては、ＣＤ-ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、光磁気ディスク、ＨＤＤ、ＤＶＤ-ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、メモリカード等が想定される。

【0045】

接続部１６は、ロボット２０のロボットコントローラ２２、ロボット６０のロボットコントローラ６２、ミシン３０のミシン制御機構３２、及びカメラ４０の各々を接続するためのインタフェースである。

【0046】

本実施形態に係る制御装置１０のＣＰＵ１１は、記憶部１５に記憶されている制御プログラム１５ＡをＲＡＭ１３に書き込んで実行することにより、図５に示す各部として機能する。

【0047】

図５は、本実施形態に係る制御装置１０の機能的な構成の一例を示すブロック図である。図５に示すように、本実施形態に係る制御装置１０のＣＰＵ１１は、設定部１１Ａ及び制御部１１Ｂとして機能する。

【0048】

（ロボット２０に関する制御）
ここで、ロボット２０に関する制御について説明する。単純な直線や一定の曲線ではない任意の形状の縫製を行う場合、ロボットとミシンとの距離が時々刻々と変化する。

【0049】

本実施形態に係る縫製システム１００では、ミシン３０の縫製点から離れた位置で被縫製材Ｍ１を保持したロボット２０が被縫製材Ｍ１を動かしながら単純な直線や一定の曲線ではない任意の形状の縫製を行えるようにする。なお、制御装置１０は、被縫製材Ｍ１を載置する位置について、被縫製材Ｍ１を動かしつつ、ミシンテーブル５０の上面と平行に沿うようにロボット２０のロボット保持位置及びロボット保持方向を制御する。

【0050】

設定部１１Ａは、被縫製材Ｍ１に対して縫製予定位置を設定する。縫製予定位置とは、被縫製材Ｍ１上の縫う予定の位置を表す。縫製予定位置は、連続した点の集合として表される。この連続した点の集合は、例えば、連続的な自由曲線（図６参照）上に設定される縫製ラインである。図６は被縫製材Ｍ１に縫製予定位置による縫製ラインを設定した場合の例である。「連続的な自由曲線」とは、不定形な連続線を意味し、一部に直線、定型線を含んでもよく、折り返し点を含んでもよい。縫製ラインは、例えば、被縫製材Ｍ１の目印となる特徴的な形状を基準として設定してもよいし、被縫製材Ｍ１の端に沿って一定距離離れた位置に設定してもよい。縫製ラインに従って縫製した後は縫い目が形成される。縫製予定位置は、例えば、カメラ４０で被縫製材Ｍ１を撮影して得られた画像をモニタに表示しながら設定される。縫製予定位置は、例えば、ミシンテーブル５０上における特定の位置を基準位置として、２次元又は３次元の座標として表すことができる。具体的には、制御装置１０がマウス、キーボード等の入力装置を備え、この入力装置を用いて、例えば、縫製範囲、縫い代、縫いピッチ等の種々の縫製条件を入力できるようにしておく。これにより被縫製材Ｍ１に対して適切な縫製予定位置が設定される。連続する複数の縫製予定位置が設定されると、縫製予定位置の位置関係によって縫製予定方向が定まる。

【0051】

制御部１１Ｂは、ロボットコントローラ２２に対して、ロボット２０の動作を指示するためのロボット指令信号を出力し、ミシン制御機構３２に対して、ミシン３０の送り速度を指示するためのミシン指令信号を出力する。

【0052】

制御部１１Ｂは、被縫製材Ｍ１の縫製予定位置を縫製点に合わせ、かつ、被縫製材Ｍ１が縫製予定位置によって定まる縫製予定方向に移動するようにロボット２０に対するロボット保持位置及びロボット保持方向を制御する。制御部１１Ｂが出力するロボット指令信号には、ロボット保持位置及びロボット保持方向が含まれる。ロボット保持位置及びロボット保持方向は、ロボット２０が被縫製材Ｍ１を保持する位置及び方向、すなわち、ハンド部２４の位置及び方向を表す。

【0053】

制御部１１Ｂは、ロボット保持位置及びロボット保持方向を動かしたときに定まる縫製予定位置及び縫製予定方向の関係（「ロボット・ミシン対応関係」という。）を用いて、ロボット保持位置が移動する速度を示すロボット保持位置速度及び縫製予定位置が移動する速度を示す縫製予定位置速度のうち一方の速度に対応する他方の速度を求め、ロボット保持位置がロボット保持位置速度で移動するようにロボット２０を制御し、縫製予定位置速度がミシン３０の送り速度となるようにミシン３０を制御する。ロボット・ミシン対応関係は、例えば、ミシンの送り速度（ミシンの送り速度＝ｆ（ロボットの速度、ベクトルＴ））として表される。

【0054】

制御部１１Ｂは、ミシン３０及びロボット２０の制御について、ロボット保持位置速度を基準とし、当該ロボット保持位置速度に基づいて定まる縫製予定位置速度に対応してミシン３０の送り速度を制御する。あるいは、縫製予定位置速度を基準とし、当該縫製予定位置速度にロボット保持位置速度を同期させてもよい。

【0055】

（ロボット６０に関する制御）
設定部１１Ａは、被縫製材Ｍ２に対して縫製予定位置を設定する。被縫製材Ｍ２の縫製予定位置は、縫い上がったときに立体形状になるように被縫製材Ｍ１の縫製予定位置に対応するように設定する。被縫製材Ｍ１と同様に連続的な自由曲線として設定すればよいが、立体形状に縫製するためには長さや形状を異なるように設定することになる。また、制御装置１０は、例えば、被縫製材Ｍ２を載置する位置について、被縫製材Ｍ２がミシン３０の縫製点へ送る手前の位置であり、当該保持位置において被縫製材Ｍ１に対して傾けた状態で保持するようにロボット６０のロボット保持位置及びロボット保持方向を制御する。なお、ハンド部６４をローラー機構とする場合は持ち替えが不要であるが、それ以外の機構であれば持ち替えを行う。

【0056】

制御部１１Ｂは、ロボットコントローラ６２に対して、ロボット６０の動作を指示するためのロボット指令信号を出力する。制御部１１Ｂは、被縫製材Ｍ２の縫製予定位置を縫製点に合わせ、かつ、被縫製材Ｍ２が縫製予定位置によって定まる縫製予定方向に移動するように、ロボット６０に対するロボット保持位置及びロボット保持方向を制御する。また、制御部１１Ｂは、ロボット６０が被縫製材Ｍ２を保持した状態で、被縫製材Ｍ１に対して被縫製材Ｍ２を傾けるように、ロボット６０に対するロボット保持位置及びロボット保持方向を制御する。制御部１１Ｂは、縫製予定方向に移動させることに伴い、ミシン３０の縫製点Ｐに対して周方向θの位置制御を行う。

【0057】

また、制御部１１Ｂは、被縫製材Ｍ２を傾けて保持するようにロボット６０を制御すると共に、ミシン３０の有する押え部３４を間欠的に上下させるように制御するようにしてもよい。これにより、縫製台に向けて被縫製材Ｍ２が間欠的に押さえつけられ、押さえていないタイミングで被縫製材Ｍ２を大きく傾けることができるので制御量を大きくとることができる。

【0058】

以上の構成により、本実施形態では、制御装置１０がロボット２０はミシン３０の速度と同期させて制御し、ロボット６０は被縫製材Ｍ１に対して被縫製材Ｍ２を傾けた状態で保持し、縫製されるように制御する。

【0059】

なお、ロボット２０及びロボット６０の制御では、被縫製材同士を曲面状に重なった状態に縫い上げる場合おいて、曲面状の突出する側を被縫製材Ｍ１とし、曲面状のくぼむ側を被縫製材Ｍ２として縫製するように制御する。そのため、制御装置１０は、曲面状の突出する側に位置する被縫製材Ｍ１に対して、曲面状のくぼむ側に位置する被縫製材Ｍ２を傾けた状態で保持し、縫製されるようにロボット６０を制御する。傾けて縫った被縫製材Ｍ２側では、もう一方の被縫製材Ｍ１よりもより大きく曲がるように縫うことができ、傾けた側の縫い目の距離は傾けていない側の縫い目の距離に比較して長い状態で縫い付けられる。このように被縫製材を傾けることは、重ねて縫ったときに曲面のくぼむ側になることに適している。

【0060】

図７は、本実施形態に係る縫製ラインＬ１及び縫製ラインＬ２の一例を示す図である。図７に示すように、被縫製材Ｍ１上に設定された縫製ラインＬ１の長さ又は形状は、被縫製材Ｍ２上に設定された縫製ラインＬ２の長さ又は形状と異なる。縫製ラインＬ１は、複数の縫い目ａ１～ａ７の集合として表される。縫い目は縫製予定位置である。同様に、縫製ラインＬ２は、複数の縫い目ｂ１～ｂ７の集合として表される。縫製ラインＬ１の複数の縫い目ａ１～ａ７と縫製ラインＬ２の複数の縫い目ｂ１～ｂ７を合わせて縫製することで予め定めた立体形状となるように縫製ラインＬ１の複数の縫い目ａ１～ａ７及び縫製ラインＬ２の複数の縫い目ｂ１～ｂ７が設定される。なお、図７ではわかりやすさのために誇張して長さ、形状の違いを書いているが、実際には、縫い上げられたときには密着しており、曲げられる曲率にもよるが、その長さや形状の差は僅かな場合もある。縫い目当たりでは差分はさらに分配され、比率は変わらないが量的には小さくなる。

【0061】

図８は、本実施形態に係る被縫製材Ｍ１及び被縫製材Ｍ２のトレース制御の説明に供する図である。図８に示すように、制御部１１Ｂは、設定部１１Ａにより設定された縫製ラインＬ１及び縫製ラインＬ２を同じ縫い目数で重ねながら、縫製ラインＬ１及び縫製ラインＬ２の始点と終点とが一致するようにロボット２０及びロボット６０の各々の移動を制御する。トレース制御では、縫い上がりが立体形状になるように、被縫製材Ｍ１及び被縫製材Ｍ２の各々に予め縫い目が設定されており、縫い目ａ１～ａ７及び縫い目ｂ１～ｂ７の各縫い目を重ねるように縫い合わせることで、縫い上がりが立体形状となる。

【0062】

次に、本実施形態に係る制御装置１０の作用について説明する。図９は、本実施形態に係る制御プログラム１５Ａによる縫製処理の流れの一例を示すシーケンスである。縫製処理の実行が指示されると、ＣＰＵ１１により制御プログラム１５Ａが起動され、以下のステップを実行する。

【0063】

ステップＳ１００では、制御装置１０のＣＰＵ１１が、ミシン指令信号及びロボットの各々のロボット指令信号を生成する。

【0064】

ステップＳ１０２では、ＣＰＵ１１が、ミシン指令信号及びロボットの各々のロボット指令信号を出力する。ミシン３０へのミシン指令信号をミシン制御機構３２へ出力し、ロボット２０へのロボット指令信号をロボットコントローラ２２に出力し、ロボット６０へのロボット指令信号をロボットコントローラ６２に出力する。

【0065】

ステップＳ１０４では、ミシン制御機構３２が、ミシン指令信号に基づいて、ミシン３０の送り動作（ミシンの送り速度）を制御する。

【0066】

ステップＳ１０６では、ロボットコントローラ２２が、ロボット指令信号に基づいて、ロボット２０のロボット保持位置及びロボット保持方向を制御する。当該制御により、被縫製材Ｍ１がミシンテーブル５０の上面に対して平行に沿うよう保持されつつ、縫製予定方向に移動するようにロボット２０が動作する。

【0067】

ステップＳ１０８では、ロボットコントローラ６２が、ロボット指令信号に基づいて、ロボット２０のロボット保持位置及びロボット保持方向を制御する。当該制御により、被縫製材Ｍ１に対して被縫製材Ｍ２を傾けた状態で保持し、縫製されるように保持しつつ、縫製予定方向に移動するようにロボット６０が動作する。

【0068】

上記の制御により、当該制御により、被縫製材Ｍ１がミシンテーブル５０の上面に対して平行に沿うよう保持されつつ、縫製予定方向に移動するようにロボット２０が動作する。

【0069】

以上、本実施形態によれば、一方の被縫製材Ｍ１に対して他方の被縫製材Ｍ２を傾けながら縫製を行うことにより、縫製前の被縫製材を立体形状に固定しなくても、被縫製材を立体的に縫製することができる。また、３次元縫製に伴うたわみの発生を抑止できる。

【0070】

なお、上記実施形態において、プロセッサとは広義的なプロセッサを指し、汎用的なプロセッサ（例えば、ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、等）や、専用のプロセッサ（例えば、ＧＰＵ：Ｇｒａｐｈｉｃｓ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、プログラマブル論理デバイス、等）を含むものである。

【0071】

また、上記実施形態におけるプロセッサの動作は、１つのプロセッサによって成すのみでなく、物理的に離れた位置に存在する複数のプロセッサが協働して成すものであってもよい。また、プロセッサの各動作の順序は、上記実施形態において記載した順序のみに限定されるものではなく、適宜変更してもよい。

【0072】

以上、実施形態に係る制御装置を例示して説明した。実施形態は、制御装置が備える各部の機能をコンピュータに実行させるためのプログラムの形態としてもよい。実施形態は、これらのプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な非一時的記憶媒体の形態としてもよい。

【0073】

その他、上記実施形態で説明した制御装置の構成は、一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更してもよい。例えば、上述した実施形態では、２台のロボットでそれぞれ被縫製材を保持する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、単一のロボットで、一方の被縫製材に対して、他方の被縫製材を傾けた状態で保持し、形状に応じて傾き度合いを変化させて縫製してもよい。傾けるために、間に治具を挟み込んでもよいし、多指ロボットでそれぞれを保持して間隔を制御してもよい。

【0074】

また、上記実施形態で説明したプログラムの処理の流れも、一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。

【0075】

また、上記実施形態では、プログラムを実行することにより、実施形態に係る処理がコンピュータを利用してソフトウェア構成により実現される場合について説明したが、これに限らない。実施形態は、例えば、ハードウェア構成や、ハードウェア構成とソフトウェア構成との組み合わせによって実現してもよい。

【符号の説明】

【0076】

１０ 制御装置
１１ ＣＰＵ
１１Ａ 設定部
１１Ｂ 制御部
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
１４ Ｉ／Ｏ
１５ 記憶部
１５Ａ 制御プログラム
１６ 接続部
２０、６０ ロボット
３０ ミシン
４０ カメラ
５０ ミシンテーブル
１００ 縫製システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】