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Gebiet der Erfindung:
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Steppen, insbesondere das Steppen
von Mustern auf mehrschichtige Materialien wie Matratzenbezüge, Tagesdecken,
Bettdecken und dergleichen, dabei speziell zusammengesetzte Muster,
bei denen die Gesamterscheinung des gesteppten Produktes eine Kombination
aus gedruckten und gesteppten Merkmalen enthält.
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Hintergrund der Erfindung:
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Steppen
oder Quilten ist eine besondere kunsthandwerkliche Richtung auf
dem allgemeinen Gebiet des Nähens;
dabei werden Muster auf einer zweidimensionalen Fläche des
Materials mit Stichen durch mehrere Materiallagen hindurch angefertigt. Die
mehreren Materiallagen umfassen normalerweise mindestens drei Lagen;
eine gewebte Haupt- oder Obermateriallage, die eine ausgearbeitete,
dekorative Qualität
aufweist, eine im Allgemeinen gewebte rückwärtige Schicht, die von ausgearbeiteter
Qualität sein
kann oder nicht, und eine oder mehrere Innenlagen aus dickem Füllmaterial, üblicherweise
aus Wirrfaservlies. Die genähten
Muster die Materiallagen physisch zusammen und bieten ebenfalls
dekorative Eigenschaften. Beim Quilten oder Steppen werden im Allgemeinen
zwei unterschiedliche Vorgehensweisen angewendet.
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Einzelnadel-Anlagen
der Art, wie sie in der
U.S.-Patentanmeldung
mit der Seriennummer 08/497.727 , angemeldet am 30. Juni
1995 mit dem Titel „Quilting
Method and Apparatus",
und in jenen Patenten dargestellt und beschrieben sind, die dort zitiert
oder auf die dort in anderer Weise Bezug genommen wird, werden üblicherweise
zum Steppen der meisten Tagesdecken, einiger Bettdecken und anderer
Produkte aus vorgeformten oder zugeschnittenen rechteckigen Materialstücken verwendet.
Einige Einzelnadel-Steppanlagen werden zum Steppen von Mustern auf
Stoffen eingesetzt, die ein eingewebtes oder aufgedrucktes Muster
MAN/JB aufweisen, wobei das Steppen dem Erscheinungsbild des Musters
hinzugefügt
wird oder es verstärkt.
Solche Steppanlagen erfordern, dass das Material mit dem bereits
vorhandenen Muster manuell in der Steppanlage positioniert wird,
damit das Steppen gegenüber dem
bereits vorhandenen Muster ausgerichtet werden kann, oder es muss
ein kompliziertes visuelles Positionierungssystem verwendet werden.
Mit solchen Systemen kann das Steppen von Rändern oder groben Mustern durchgeführt werden,
jedoch ist ein qualitätsvolles
Steppen um bereits vorhandene Muster herum oder das Steppen von
Musterdetails, die den Bruchteil eines Zolls groß sind, schwer durchzuführen. Im
Allgemeinen sind Einzelnadel-Steppanlagen Steppstichmaschinen.
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Mehrnadel-Steppanlagen
der im
U.S.-Patent Nr. 5.154.130 dargestellten
Art werden üblicherweise für das Steppen
von Matratzenbezügen,
einigen Bettdecken und anderen ähnlichen
Produkten verwendet, die üblicherweise
aus mehrschichtigem Material gefertigt werden, das als Gewebebahn
zugeführt
wird. Diese Mehrnadel-Steppanlagen enthalten Reihen von mechanisch
gekoppelten Nadeln, die Mehrfachkopien eines wiederkehrenden Musters
auf den Stoff nähen.
Mit diesen Mehrnadelmaschinen wird das Kombinieren von Quilten im
Zusammenhang mit bereits vorhandenen Musterns oder mit gewebten
Mustern im Stoff üblicherweise
nicht versucht, weil dabei eine Ausrichtung des Steppvorgangs mit
den bereits vorhandenen Mustern erforderlich wäre. Mehrnadelmaschinen sind
im Allgemeinen Kettstichmaschinen.
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Eine
weitere Steppanlage, die einige der kennzeichnenden Eigenschaften
sowohl der Einzelnadel-Steppanlage für Materialstücke oder
Gewebepaneele als auch der Mehrnadel-Steppanlage für Materialbahnzuführung aufweist,
ist in der
U.S.-Patentanmeldung
mit der Seriennummer 08/831.060 des Anmelders Jeff Kaetterhenry
et al und mit dem Titel „Web-fed
Chain-stitch Single-needle Mattress Cover Quilter with Needle Deflection
Compensation" offenbart.
Eine solche Maschine verwendet einen oder mehrere getrennt zu steuernde
Einzelnadelköpfe,
die Kettenstiche auf Materialstücke
oder Bahnen anbringen.
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Die
für Matratzenbezüge verwendete äußere Materiallage,
die häufig
als Drell bezeichnet wird, wird in unterschiedlichen Farben und
mit vorgedruckten oder eingefärbten
Mustern angeliefert. Matratzenhersteller, die die Kunden der Hersteller
von gesteppten Matratzenbezügen
oder den Herstellern von Steppma schinen sind, benötigen viele
verschiedene Ober- bzw. Besatzmaterialmuster für unterschiedliche Bettzeugprodukte.
Häufig
müssen
kleine Mengen jeder der Produkte der zur Verfügung stehenden Auswahl hergestellt
werden, um den Kundenforderungen zu genügen, was die Bevorratung einer
großen
Zahl unterschiedlicher Muster des Matratzenbesatz- oder -Obermaterials
erfordert und zu beträchtlichen
Kosten führt.
Außerdem
spielt das ständig
notwendige Wechseln der Obermaterial-Vorratsrollen für die Herstellung
von kleinen Mengen aus einer so großen Produktauswahl eine sehr
große
Rolle bei der Verringerung der Fertigungsmenge bei der Matratzenherstellung.
Dieses Problem besteht bei der Herstellung von Bettdecken, Tagesdecken
und anderen gesteppten Produkten, bei denen eine Vielfalt von Produkten
in kleinen Mengen gewünscht wird.
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Für die Herstellung
von Matratzenbezügen besteht
das Erfordernis, eine Möglichkeit
der effizienten Herstellung kleiner Mengen von gesteppten Stoffen
wie Matratzenbezügen,
Tagesdecken, Bettdecken und dergleichen zu schaffen, bei denen unterschiedliche,
vorab auf dem Produkt angebrachte Muster durch Kombinieren mit gesteppten
Mustern in ihrer Erscheinung verbessert werden, insbesondere in
den Fällen,
wo Kombinationen von gesteppten Mustern und gedruckten oder bereits
vorhandenen Mustern sich von einem zum anderen Produkt oder nach
wenigen Produkten ändern.
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Zusammenfassung der Erfindung:
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Herstellern von Matratzenbezügen die
Möglichkeit
zu bieten, Steppprodukte mit einer großen Mustervielfalt herzustellen,
die sowohl Stepp- als auch Druckmuster oder andere bildliche Elemente
oder Designs umfassen, ohne dass es notwendig ist, Material mit
unterschiedlichen, bereits aufgebrachten Designs in großer Menge
vorrätig
zu haben.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist das Erzielen eines fein ausgearbeiteten
Umrisses oder eines anderen koordinierten Steppens von Designs oder Mustern
auf mehrlagigen Materialien auf hocheffiziente, wirtschaftliche
und sehr schnelle und automatisierte Weise, insbesondere, indem
sowohl das Drucken des Designs oder Musters als auch das Steppen
des Umrisses oder eine andere koordinierte Verbesserung der Erscheinung
durch Stepparbeit am gedruckten Design oder Muster nacheinander
in derselben Fertigungslinie vorgenommen werden.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die effiziente Bereitstellung
von nach Kundenwunsch bedruckten und gesteppten Mustern auf Matratzenbezügen, Bettdecken
und dergleichen, die auf der Basis von Einzelstücken oder von kleinen Fertigungszahlen
variiert werden können.
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Es
ist ein besonderes Ziel der vorliegenden Erfindung, Ausfallzeiten
bei Steppvorgängen
aufgrund von notwendigen Drell- oder anderen Materialwechselvorgängen zu
reduzieren.
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Ein
ganz besonders wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung ist das
Bereitstellen eines Steppverfahrens und einer Steppanlage, mit denen
gesteppte Muster und gedruckte Muster in Übereinstimmung miteinander
angebracht und auf einer Steppmaschine variiert werden können.
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US 5.144.899 beschreibt
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum kombinierten Sticken/Siebdrucken
mit einem inneren Rahmen, der mit einem äußeren Rahmen zum Festklemmen
und ebenen Halten einer ausgewählten
Fläche
eines Textilsubstrats zusammenwirkt, während eine Reproduktion eines
ausgewählten
Musters darauf gebildet wird; mit einem gerahmten Sieb zum Bilden
ausgewählter
erster Abschnitte der Reproduktion auf der ausgewählten Substratfläche durch
Siebdruck; mit einer stichbildenden Maschine zum Bilden ausgewählter zweiter Abschnitte
der Reproduktion auf der ausgewählten Substratfläche durch
automatisiertes Bilden von Stichen, und mit einem Ausrichtmechanismus,
der eine Ausrichtschablone enthält,
um eine enge Ausrichtung zwischen den gedruckten ersten Abschnitten und
den durch Stiche zu bildenden zweiten Abschnitten der Reproduktion
zu erreichen. Das gerahmte Sieb und die Ausrichtschablone sind so
geformt und dimensioniert, dass jede dieser Vorrichtungen genau passend
gleitbar und entfernbar in den inneren Rahmen eingesetzt werden
kann. Eine entfernbare Target Disk liefert in Verbindung mit der
Ausrichtschablone die Ausrichtung des Substrats gegenüber den Klemmrahmen.
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US 4.748.920 beschreibt
eine Vorrichtung zum Konturennähen
in einem Stoff, der ein bereits vorhandenes Druckmuster oder eingewebtes
Muster aufweist. Die Daten der Musterkontur werden zusammen mit
einer Anzahl prominenter örtlicher
Gegebenheiten in einen Speicher eingegeben. Aktuelle Daten der prominenten örtlichen
Gegebenheiten werden erkannt und für die Korrektur der ge speicherten
Daten verwendet, um das Nähen
entlang der aktuellen Konturen auf dem Stoff zu ermöglichen.
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Entsprechend
den Grundsätzen
der vorliegenden Erfindung werden gedruckte Designs und koordinierte
Steppmuster auf mehrlagigem Material in derselben Fertigungslinie
und unter der Steuerung einer gemeinsamen Maschinen- und Mustersteuerung
angebracht. Mehrlagige Materialschichten zum Herstellen eines Steppproduktes
werden auf einem Rahmen gehaltert, auf dem ebenfalls ein Druckkopf und
ein Steppkopf angeordnet sind. Es ist ein Mechanismus vorhanden,
um das gehalterte Material gegenüber
den Stepp- und Druckköpfen
zu bewegen. Ein solcher Mechanismus kann einen Materialtransporteur
enthalten, der das Material in Relation zum Rahmen bewegt, oder/und
Transportmechanismen für
die Köpfe,
die die Köpfe
zum Material hin und wieder weg bewegen, wenn es gegenüber dem
Rahmen fest angeordnet ist. Entweder wird das gehalterte Material
oder werden die Köpfe
oder es werden beide durch die Steuerung einer programmierten Computersteuerung
relativ zueinander bewegt, um Druckdesigns und gesteppte Muster
in gegenseitiger Ausrichtung auf dem Material anzubringen. Vorzugsweise werden
die gedruckten Designs zuerst auf dem Besatz- oder Obermaterial
angebracht, dann wird ein Muster in an das gedruckte Design angepasster
Weise gesteppt.
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Gemäß bestimmter
bevorzugter Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird eine Steppanlage bereitgestellt,
die einen Vorrat an Material aus mehreren Lagen zu steppen und zu
bedrucken hat mit einer Kombination aus gedrucktem Design und Steppmuster.
Eine äußere oder
obere Lage wird vorzugsweise als ununterbrochene Bahn durch eine
Serie von Stationen zugeführt.
An einer Station wird ein Druckdesign auf der oberen oder Besatzlage des
Materials angebracht. An einer weiteren Station, vorzugsweise stromabwärts der
Druckstation, wird ein Steppmuster auf dem mehrlagigen Stoffmaterial angebracht,
zu dem die Lagen von Ober- oder Besatzmaterial, Füllung und
Futtermaterial gehören. Gleich
welches Muster oder Design als zweites angebracht wird, vorzugsweise
das gesteppte Muster, es wird gegenüber dem Muster oder Design
ausgerichtet angebracht, das unter der Steuerung einer programmierten
Steuervorrichtung zuerst angebracht wurde. Eine Aushärtungs-
oder Fixierstation oder ein Ofen kann zusätzlich stromabwärts als
ein Teil der Druckstation vorgesehen sein, um den Farbstoff oder die
Tinte, die an der Druckstation aufgebracht wurde, zu fixieren.
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In
der bevorzugten Vorrichtung ist eine Druckstation auf einem Rahmen
und eine Steppstation auf dem Rahmen, vorzugsweise stromabwärts von
der Druckvorrichtung, vorgesehen. Es ist eine Materialtransportvorrichtung
bzw. ein Förderer
vorgesehen, der den an der Druckstation bedruckten Stoff in die
Steppstation bringt, wobei die örtliche
Anordnung des Druckmusters bekannt ist, so dass ein oder mehrere
Steppköpfe
an der Steppstation gegenüber
dem Druckmuster ausgerichtet werden können.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung enthält
die Druckstation einen oder mehrere Tintenstrahldruck- oder Färbemitteltransferköpfe, die
unter Computersteuerung über
die äußere oder
Obermateriallage des Materials zu bewegen sind. Zusätzliche
Materiallagen werden mit der oberen Lage kombiniert, vorzugsweise
stromabwärts
der Druckstation und nachdem an der Druckstation ein Muster auf
die obere Lage gedruckt wurde. In dieser Ausführungsform wird dann das Steppmuster
im Rapport mit dem Druckmuster auf das Material gesteppt. Die Ausrichtung
wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass in einer Steuervorrichtung
die Informationen über
die örtliche
Anordnung des gedruckten Musters auf einem Obermaterial und der
relativen örtlichen
Anordnung der Köpfe
gegenüber
dem Obermaterial auf dem aktuellen Stand gehalten werden.
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In
bestimmten bevorzugten Ausführungsformen,
wo das Material auf einem Förderer
nacheinander durch die Druckstation und die Steppstation bewegt
wird, sind Informationen über
die örtliche
Anordnung des Designs oder Musters auf dem Besatz- bzw. Obermaterial
und über
das auf dem Förderer befindliche
Material in der Steuervorrichtung vorhanden. Das Material kann in
getrennten Gewebepaneelabschnitten, d.h. in verhältnismäßig kurzen Materialstücken, als
durchgehende Muster und Designs entlang einer Bahn oder in diskreten
Gewebepaneelabschnitten bzw. Materialabschnitten entlang einer durchlaufenden
Bahn transportiert werden.
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Wo
das Druckdesign vor dem Steppvorgang angebracht wird, was zu bevorzugen
ist, werden Informationen über
die exakte örtliche
Anordnung des Designs auf dem Obermaterial auf dem aktuellen Stand
gehalten, während
das Material sich von der Druckstation bewegt, während die Füllmaterial- und Futterlagen
des Materials in Kontakt mit der Obermateriallage gebracht werden
und während
das Material der Steppstation zugeführt wird. Es kann beispielsweise
die Kontur des Musters in computergesteuerter Ausrichtung mit dem
Druckmuster gesteppt werden, oder es kann auf der Basis der auf
dem aktuellen Stand gehaltenen Rapportinformation des Musters ein
anderes Steppmuster auf der Bahn angebracht werden, die gerade durch
die Vorrichtung transportiert wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird die genaue Ausrichtung zwischen dem auf dem Material
aufgedruckten Muster und dem auf dem Material aufgesteppten Muster
dadurch erreicht, dass ein Materialabschnitt des mehrlagigen Materials,
auf das das Muster aufgedruckt ist, in einer Befestigungsstruktur
an und zwischen der Druck- und Steppanlage gehalten wird. Bei dem
Materialabschnitt kann es sich um ein getrenntes Gewebepaneel, d.h.
Materialstück,
oder um einen Abschnitt einer Materialbahn handeln, die an ihrem
Platz auf einem Förderer
gesichert sein kann. In einer solchen Ausführungsform kann die Rapportausrichtung
während
des gesamten Druck- und Steppvorgangs durch seitliche Sicherungen
aufrechterhalten werden, wie dies beispielsweise ein mit Stiften
versehener Spannrahmen-Materialtransport sein kann, der das Material
gegenüber
dem Förderer
oder der Befestigungsstruktur während
des Druckverfahrens und des Steppverfahrens in festgelegter Position
hält. Eine Programm- oder Prozesssteuerung
steuert die Relativbewegung des Stoffes und der Druck- und Steppköpfe und
koordiniert die Bewegung synchron mit der Druckkopfsteuerung und
Steppkopfsteuerung, so dass die gedruckten und gesteppten Muster
präzise ausgerichtet
angebracht werden.
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In
bestimmten Ausführungsformen
der Erfindung können
zusätzlich
zur Computersteuerung des Materialtransports oder als Alternative
dazu Sichtsysteme für
die Bestimmung oder Verifizierung des Ortes der Druckmuster sowie
zum Erreichen oder Verbessern der Ausrichtung der Stepparbeit gegenüber dem
Druck verwendet werden.
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In
den bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung werden Druckmuster oder Druckdesigns und Steppmuster
im Speicher programmiert oder gespeichert und können auf programmierte oder
von der Bedienungsperson ausgewählte
Weise in unterschiedlichen Kombinationen miteinander kombiniert werden,
um eine große
Vielzahl von Druck-Stepp-Verbundmustern zu erzeugen.
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Bei
ebenfalls möglichen
Ausführungsformen kann
das Material stationär
gehalten werden, statt gegenüber
einem feststehenden Rahmen bewegt zu werden, und die Druck- und
Steppköpfe
der jeweiligen Druck- und Steppstationen können, koordiniert durch eine
Steuerung, relativ zu dem Rahmen und dem darauf befestigten Material
bewegt werden, um erst einen Kopf, dann den anderen Kopf über dem Materialabschnitt
in Position zu bringen, auf dem eine Kombination aus Druckdesign
und Steppmuster angebracht werden soll. Für die meisten Anwendungen ist
das Steppen eines Musters nach dem Anbringen eines gedruckten Designs
zu bevorzugen. Es können jedoch
Aspekte der Erfindung dazu verwendet werden, Designs auf Material
zu drucken, nachdem die Stepparbeit ausgeführt wurde.
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Bei
der Fertigung von Matratzenbezügen können bedruckte
und gesteppte Oberseiten- und Unterseiten-Materialstücke zusammen
mit Streifen von Randgewebe hergestellt werden, die die Ränder von
Seiten und Kopf- und Fußende
einer Matratze bedecken sollen. Solche Randstreifen können mit
koordinierten Druckdesigns und Mustern gefertigt werden, die den
Oberseiten-Materialstücken
und Unterseiten-Materialstücken
entsprechen oder zu ihnen passen. Gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung kann dies dadurch erzielt werden, dass ein Gewebestreifen
entlang einer Breite desselben Bahnenmaterials, aus dem Oberseiten-Materialstück und Unterseiten-Materialstück hergestellt
werden, bedruckt und gesteppt wird. Das Bedrucken und Steppen des
Randstreifens wird gesteuert durch ein Steuerprogramm, vorzugsweise
durch dieselbe Steuerung, die das Anbringen der Druckdesigns und Steppmuster
auf dem Oberseiten- und Unterseiten-Materialstück steuert.
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Als
Alternative zum Fertigen von Randstreifen aus derselben Bahn wie
die Oberseiten- und Unterseiten-Materialstücke kann eine getrennte, aber kleinere
Maschine mit getrennten Stepp- und Druckstationen angrenzend an
die Hauptmaschine und mit ihr verbunden vorgesehen sein, wobei die
Hauptmaschine die Oberseiten- und Unterseiten-Materialstücke für die Matratzen
bearbeitet. Die getrennte Maschine wird mit Material zum Fertigen
der Randstreifen beliefert, das schmäler ist als das der Hauptmaschine
zugeführte
Material zum Fertigen der Oberseiten- und Unterseiten-Materialstücke, jedoch
dazu passt. Beide Maschinen werden von derselben Steuerung oder
denselben Steuerungen gesteuert, die miteinander für die Koordination
der Herstellung von Matratzenbezugseinheiten oder von Stapeln von
Einheiten mit zusammenpassenden oder koordinierten Oberseiten-,
Unterseiten-Materialstücken
und Randstreifen kommunizieren. Randstreifen haben eine unterschiedliche
Breite, je nach der Dicke der Matratzen, und eine Länge, die
eher dem Umfang der Matratze entspricht als der Länge der
Matratze. Außerdem
haben Randstreifen dünnere
Füllmateriallagen im
Bereich von 0,685 bis 1,27 cm (1/4 bis ½ Zoll), wohingegen die Oberseiten- und Unterseiten-Materialstücke üblicherweise
von 1,27 bis 7,62 oder 10,16 cm (1/2 bis 3 oder 4 Zoll) dick sind.
Aus diesen Gründen wird
die Ausführung,
die eine getrennte Randstreifenmaschine verwendet, bevorzugt, da
sie eine effizientere Nutzung unterschiedlicher Materiallängen bietet
und die Verfahrenskomplexität
verringert.
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Die
vorliegende Erfindung bietet die Möglichkeit, Druckmuster im Laufe
eines Steppdurchlaufs zu verändern
und sowohl gedruckte als auch gesteppte Muster zu verändern, um
Steppprodukte mit einer großen
Vielzahl von Verbundmustern zu fertigen. Mit der Erfindung wird
die Anzahl von Basis-Stoffvorräten,
die erforderlich sind, um eine Mustervielfalt anbieten zu können, stark
reduziert, was für
den Hersteller von Steppprodukten eine bedeutende Kostenersparnis
bedeutet. Mit der Erfindung kann das Erscheinungsbild der äußeren Materiallage
so verschönert
werden, dass sie variationsreich und detailliert ausgearbeitet erscheint,
und das Konturensteppen kann qualitätsvoll und in großer Nähe zum Druckdesign
ausgeführt
sein. Außerdem
sind diese Vorteile mit der Erfindung sowohl mit Einzelnadel-Steppmaschinen
als auch mit Mehrnadel-Steppmaschinen zu erzielen.
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Diese
und andere Ziele der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung der Zeichnungen noch deutlicher hervor.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen:
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Matratzenbezug-Steppmaschine
mit Bahnzuführung,
die Grundsätze
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht einer Steppmaschine für diskrete
Gewebestücke,
die eine Alternative zur Ausführung
der Maschine nach 1 darstellt und für die Herstellung
von Tagesdecken und dergleichen besser geeignet ist.
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3 ist
eine Draufsicht auf eine ebenfalls mögliche Ausführungsform der Matratzenbezug-Steppmaschine
nach 1 mit Bahnzuführung, die
eine Struktur für
die Herstellung von koordinierten Obermaterial- und Unterseiten-Materialstücken und Randstreifen
für Matratzenbezüge umfasst.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform
der Maschine nach 3.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform:
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1 stellt
eine Steppmaschine 10 dar mit einem stationären Rahmen 11,
dessen Längsrichtung
durch einen Pfeil 12 und dessen Querrichtung durch einen
Pfeil 13 dargestellt ist. Die Maschine 10 hat
ein vorderen Ende 14, in das eine Bahn 15 aus Drell
oder Obermaterial von einer Vorratsrolle 16 vorgeschoben
wird, die am Rahmen 11 drehbar gelagert ist. Eine Rolle
mit Futtermaterial 17 und eine oder mehrere Rollen mit
Füllmaterial 18 sind
ebenfalls in Bahnenform auf Rollen vorhanden, die am Rahmen 11 befestigt
sind. Die Bahnen werden um eine Mehrzahl von Rollen (nicht dargestellt)
auf einen Förderer oder
ein Fördersystem 20 an
unterschiedlichen Stellen entlang des Förderers 20 geführt. Das
Fördersystem 20 enthält vorzugsweise
ein Paar einander gegenüber
liegender, um Stifte geführte
Gurtsätze 21 mit
Stiften, die sich durch die Maschine 10 erstrecken und
auf denen die Obermateriallage 15 am vorderen Ende 14 der
Maschine 10 zugeführt
wird. Die Gurtsätze 21 tragen
die Bahn 15 in einer präzise
bekannten Längsposition,
während
sie die Bahn 15 durch die Länge der Maschine 10 tragen,
vorzugsweise mit einer Genauigkeit von 0 bis 0,635 cm (0 bis ¼ Zoll).
Die Bewegung des Gurtes 20 in Längsrichtung wird von einem
Förderantrieb 22 gesteuert.
Der Förderer 20 kann
andere Formen haben, wozu unter anderem einander gegenüberliegende
Seitenführungen
durch Zahnriemen, in Längsrichtung
zu bewegende positive Seitenklammern, die das Material der Bahn 15 halten
und spannen, und andere Befestigungsstrukturen zum Halten des Obermaterials
der Bahn 15 gehören,
die es gegenüber
dem Förderer 20 fixieren.
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Entlang
dem Förderer 20 sind
drei Stationen angeordnet, zu denen eine Druckstation 25,
eine Trocknungsstation 26, eine Steppstation 27 und
eine Materialstück-Abschneidestation 28 gehören. Das Futtermaterial 17 und
das Füllmaterial 18 werden
mit der oberen Lage 15 zwischen der Trocknungsstation 26 und
der Steppstation 27 in Kontakt gebracht, um ein mehrlagiges
Material 29 zum Steppen an der Steppstation 27 bilden.
Die Lagen 17 und 18 werden vorzugsweise nicht
mit den Gurtsätzen 21 des
Förderers 20 in
Angriff gebracht, sondern werden oberhalb der Steppstation 27 mit
der Unterseite der Bahn 15 in Kontakt gebracht, um sich
durch die Steppstation 27 und zwischen einem Paar Klemmrollen 44 am
stromabwärtigen
Ende der Steppstation 27 unterhalb der Bahn 15 zu
erstrecken. Die Rollen 44 arbeiten synchron mit den Gurtsätzen 21 und
ziehen die Bahnen 17 und 18 mit der Bahn 15 durch
die Maschine 10.
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Die
Druckstation 25 umfasst einen oder mehrere Druckköpfe 30,
die quer über
den Rahmen 11 und auch in Längsrichtung auf dem Rahmen 11 durch die
Kraft eines Querantriebs 31 bzw. eines optionalen Antriebs 32 für die Längsrichtung
zu bewegen sind. Als Alternative kann der Kopf 30 sich über die
Breite der Bahn 15 erstrecken und so aufgebaut sein, dass eine
Reihe von Punkten über
die ganze Querrichtung gleichzeitig auf die Bahn 15 gedruckt
wird. Der Kopf 30 ist mit Steuerungen ausgestattet, die
eine wahlweise Betätigung
des Kopfes 30 zum wahlweisen Drucken von zweidimensionalen
Designs 34 mit einer oder mehreren Farben auf die obere
Lage der Bahn 15 ermöglichen.
Der Antrieb 22 für
den Förderer 20,
die Antriebe 31, 32 für die Druckköpfe 30 und der
Betrieb des Kopfes 30 sind durch eine Steuerung 35 programmgesteuert,
um Muster an bekannten Stellen auf die Bahn 15 zu drucken;
die Steuerung enthält
einen Speicher 36 zum Speichern der Muster des Programms,
der Maschinensteuerungsprogramme und der Echtzeitdaten für die Art
und Anordnung in Längs-
und Querrichtung der auf die Bahn 15 zu druckenden Designs
und der relativen Position der Bahn 15 in Längsrichtung
in der Maschine 10.
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Die
Trocknungsstation 26 ist am Rahmen 11 befestigt.
Die Trocknungsstation kann jede beliebige Konfiguration haben, die
zum effektiven Trocknen der an der Druckstation 25 aufgebrachten
Farbe geeignet ist. Sie kann ununterbrochen ar beiten oder wahlweise
entsprechend dem Muster gesteuert werden, je nach Erfordernis. Obgleich
der Druckkopf 30 vorzugsweise ein digitaler Punktmatrixdrucker
ist, bei dem die Koordinaten jedes Punktes des gedruckten Motivs
präzise
auf der Bahn 15 und relativ zum Förderer 20 angeordnet
werden können,
können
auch Siebdruck-, Rolldruck- oder andere Arten von Druckabbildungen
verwendet werden, die immer noch einige der Vorteile der Erfindung
verwirklichen.
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Die
Steppstation
27 ist in der bevorzugten Ausführungsform
eine Einzelnadel-Steppanlage,
wie sie in der
U.S.-Patentanmeldung
mit der Seriennummer 08/831.060 für Jeff Kaetterhenry et al mit
dem Titel „Web-fed
Chain-stitch Singleneedle Mattress Cover Quilter with Needle Deflection
Compensation" angemeldet
wurde und die jetzt das
U.S.-Patent
Nr. 5.832.849 ist, beschrieben wird. Andere geeignete Einzelnadel-Steppmaschinen,
mit denen die vorliegende Erfindung verwendet werden kann, sind
in den
U.S.-Patentanmeldungen
mit den Seriennummern 08/497.727 und
08/687.225 , beide mit dem Titel „Quilting
Method and Apparatus",
jetzt
U.S.-Patente Nr. 5.640.916 bzw.
5.685.250 , beschrieben.
Die Steppstation
27 kann auch eine Mehrnadel-Steppstruktur
aufweisen, wie sie im
U.S.-Patent Nr.
5.154.130 beschrieben ist. In
1 ist ein
Einzelnadel-Steppkopf
38 dargestellt,
der in Querrichtung auf einem Schlitten
39 zu bewegen ist,
welcher Schlitten in Längsrichtung
auf dem Rahmen
11 so zu bewegen ist, dass der Kopf
38 ein
360°-Muster
auf dem mehrlagigen Material
29 nähen kann.
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Die
Steuerung 35 steuert die relative Position des Kopfes 38 gegenüber dem
mehrlagigen Material 29, das durch den Betrieb des Antriebs 22 und
des Förderers 20 durch
die Steuerung 35 und durch das Speichern von Positionsinformationen
im Speicher 36 der Steuerung 35 an einer präzise bekannten
Position gehalten wird. In der Steppstation 27 steppt der Steppkopf 38 ausgerichtet
mit dem Druckmuster 34 ein Stichmuster, um ein Kombinations-
oder Verbundmuster aus Druck- und Steppmuster 40 auf der Mehrlagenbahn 29 zu
erzeugen. Dies kann wie in der dargestellten Ausführungsform
dadurch erreicht werden, dass die zusammengefügte Bahn 29 in der Steppstation 27 stationär gehalten
wird, während
der Kopf 38 sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung auf
dem Rahmen 11 bewegt wird, und zwar durch die Antriebskraft
eines linearen Servo-Antriebs 41 in Querrichtung und durch
die Antriebskraft eines linearen Servo-Antriebs 42 in Längsrichtung,
um das 360°-Muster
mit Stichen auszuführen,
indem die Servo-Antriebe 41 und 42,
gesteuert durch die Steuerung 35 auf der Basis der in ihrem Speicher 36 vorhandenen
Informationen, ausgerichtet auf die bekannte Position des Musters 34 angetrieben
werden. Alternativ können
die Nadeln eines Einfach- oder
eines Mehrnadel-Steppkopfes relativ zur Bahn 29 bewegt
werden, indem der Steppkopf 38 gegenüber dem Rahmen 11 nur
in Querrichtung bewegt wird, während
die Bahn 29 in Längsrichtung
gegenüber der
Steppstation 27 bewegt wird, und zwar unter der Antriebskraft
eines Förderantriebs 22,
der umkehrbar ist, so dass er den Förderer 20 über die
Steuerung 35 in den Rückwärtsbetrieb
umsteuern kann.
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Bei
bestimmten Anwendungen kann die Anordnung von Druck- und Steppstation 25 bzw. 27 vertauscht
werden, so dass die Druckstation 25 sich stromabwärts der
Steppstation 27 befindet, so ist zum Beispiel die Station 50 in 1 durch
gestrichelte Linien dargestellt. An Station 50 wird das
Drucken auf die vorab an der Steppstation 27 applizierte
Steppung ausgerichtet. Bei einer solchen Anordnung würde die
Funktion der Trocknungsstation 26 ebenfalls verändert werden,
und zwar an einen Punkt stromabwärts,
d.h. unterhalb von sowohl der Steppstation 27 als auch
der Druckstation 50 oder sie würde in die Druckstation eingegliedert,
wie dargestellt.
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Die
Abschneidestation
28 ist stromabwärts des unteren Endes des Förderers
20 angeordnet.
Die Abschneidestation
28 wird ebenfalls durch die Steuerung
35 synchron
mit der Steppstation
27 und dem Förderer
20 gesteuert;
sie kann auf eine Weise gesteuert werden, die das Schrumpfen der
mehrlagigen Materialbahn
29 während des Steppvorgangs an
der Steppstation
27 kompensiert, oder die der Art und Weise
gleicht, wie sie im
U.S.-Patent
Nr. 5.544.599 mit dem Titel "Program Controlled Quilter and Panel Cutter
System with Automatic Shrinkage Compensation" beschrieben ist. Die Information über das Schrumpfen
von Stoffen während
des Steppens, das wegen des Einhaltens von Material entsteht, wenn mehrlagiges
Material mit dicker Füllung
gesteppt wird, kann von der Steuerung
35 berücksichtigt
werden, wenn in Übereinstimmung
mit dem gedruckten Muster
34 gesteppt wird. Der Materialstück-Abschneider
28 trennt
individuelle bedruckte und gesteppte Materialstücke
45, von denen
jedes ein Verbundmuster
40 aus Druck und Stepparbeit aufweist, von
der Bahn
38. Die abgeschnittenen Materialstücke
45 werden
vom Ausgabeende der Maschine durch einen Ausgabeförderer
46 entfernt,
dessen Betrieb ebenfalls von der Steuerung
35 gesteuert
wird.
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2 stellt
eine Ausführungsform
100 der Erfindung
dar, die eine an einem Rahmen gehalterte Einzelnadel-Steppmaschine
für diskrete
Paneel- oder Materialstückherstellung
verwendet, wie sie im
U.S.-Patent
Nr. 5.832.849 beschrieben wird. Weitere Maschinen der Art
sind in den
U.S.-Patenten Nr. 5.640.916 und
5.685.250 beschrieben. Diese
Einzelnadel-Steppmaschinen führen
Muster auf zugeschnittenen Materialstücken aus und sind zum Beispiel
für die
Fertigung von Tagesdecken oder dergleichen nützlich. An der Maschine
100 ist
ein der Bedienungsperson zugänglicher
Stapel
116 von vorgeformten Materialstücken vorhanden, von dem das Stück
129 abgenommen
und in die Maschine
100 gegeben wird. Ein Förderer oder
ein Fördersystem
120 bewegt
einen Satz von Materialstücken
halternden Randklemmen oder anderen Randbefestigungen
121,
um das Materialstück
129 zum
Anbringen eines Kombinationsmusters durch Drucken auf die Obermaterialschicht
115 des
mehrlagigen Materials
129 und Steppen auf dem mehrlagigen
Material
129 in eine festgelegte Position zu bringen.
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In
der Ausführungsform 100 sind
eine Druckstation 125, die mit einer Trocknungsstation 126 kombiniert
ist, und eine Steppstation 127 bewegbar auf Schienen 119 vorgesehen,
die gegenüber
dem Maschinenrahmen 111 festgelegt sind. Die Druckstation 125 umfasst
einen oder mehrere Druckköpfe 130,
die durch die Antriebskraft eines in Querrichtung wirkenden Antriebs 131 in
Querrichtung an der zu bewegenden Station 125 über den
Rahmen 111 zu bewegen sind, und die durch die Antriebskraft
eines in Längsrichtung
wirkenden Antriebs 132 in Längsrichtung zu bewegen sind.
Der Kopf 130 ist mit Steuermöglichkeiten ausgestattet, die
einen wahlweisen Betrieb des Kopfes 130 erlauben, um wahlweise zweidimensionale
Designs 134 in einer oder mehreren Farben auf die obere
Lage 115 zu drucken. Der Antrieb 122 für den Förderer 120,
die Antriebe 131 und 132 für die Druckköpfe 130 und
der Betrieb des Kopfes 130 werden durch ein Programm so
gesteuert, dass sie Designs oder Muster an bekannten Stellen auf
dem Besatz- oder Obermaterial 115 drucken; gesteuert werden
sie durch eine Steuerung 135, die einen Speicher 136 zum
Speichern von Musterprogrammen, von Maschinensteuerprogrammen und von
Echtzeitdaten über
Art und Anordnung in Längs- und
Querrichtung der Druckdesigns auf dem Material 115 und
von der relativen Position des Materialstücks 129 in der Maschine 100 enthält. Die
Trocknungsstation 126 kann mit der Druckstation 125 zu
bewegen sein, unabhängig
auf dem Rahmen 111 zu bewegen sein oder auf dem Rahmen
in einer Position befestigt sein, wo sie das Aushärten oder
Fixieren des durch den Druckkopf 130 aufgebrachten Druckmediums durchführen kann,
ohne die Druckstation 125 oder die Steppstation 127 zu
stören.
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Die
Steppstation
127 ist in dieser Ausführungsform
100 vorzugsweise
eine Einzelnadel-Steppstation, wie sie im
U.S.-Patent Nr. 5.832.849 beschrieben
ist. Die Steppstation
127 ist mit einem Einzelnadel-Steppkopf
138 ausgerüstet, der
in Querrichtung auf einem Schlitten
139 zu bewegen ist,
der wiederum in Längsrichtung
auf dem Rahmen
111 so zu bewegen ist, dass der Kopf
138 Stiche als
360°-Muster
auf dem mehrlagigen Material
129 ausführen kann. In der Ausführungsform
100 wird dies
dadurch erreicht, dass das Materialstück
129 stationär gehalten
wird, während
der Steppkopf
138 sich unter der Antriebskraft eines in
Querrichtung linear wirkenden Servo-Antriebs
141 sowohl
in Querrichtung als auch unter der Antriebskraft eines in Längsrichtung
wirkenden Servo-Antriebs
142 in Längsrichtung auf dem Rahmen
111 bewegt,
um das 360°-Muster
auszuführen.
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Die
Steuerung 135 koordiniert Bewegung und Betrieb von Druckstation 125 und
Steppstation 127 in der Weise, dass eine Station ein Muster
oder Design auf dem Materialstück 129 aufbringt
und dann die andere Station in koordinierter Weise ein darauf ausgerichtetes
Muster oder Design fertigt. Die Maschine 100 kann entweder
das Druckdesign zuerst anbringen und dann das gesteppte Muster demgegenüber ausrichten,
was die bevorzugte Reihenfolge ist, oder sie kann das gesteppte
Muster zuerst anbringen und dann das Druckdesign im Rapport mit dem
Steppmuster anbringen. Die Steuerung 135 steuert den Betrieb
dieser Stationen.
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3 stellt
eine Ausführungsform 200 dar, die ähnlich der
Maschine 10 der 1 aufgebaut ist, jedoch zusätzlich die
Möglichkeit
bietet, Kombinationsmuster auf unterschiedliche Flächen eines
breiten mehrlagigen Gewebes 229 aufzubringen, um Oberseiten-
oder Unterseitenstücke 251 mit
darauf abgestimmten Randstreifen 252 eines Matratzenbezugs
herzustellen. Der Maschine werden Vorräte 218 und 219 eines
Füllmaterials
unterschiedlicher Dicke an unterschiedlichen Positionen quer zur
Breite des Oberflächenmaterials 215 zugeführt. Die
Maschine 200 ist ebenfalls mit einer Aufschlitzstation 253 angrenzend
an die Abschneidstation 228 ausgerüstet, um die Randstreifen 252 von
den oberen und unteren Materialstücken 251 zu trennen.
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4 stellt
eine ebenfalls mögliche
und bevorzugte Ausführungsform 300 zur
Fertigung von aufeinander abgestimmten oberen und unteren Materialstücken und
Randstreifen für
Matratzenbezüge dar.
Die Ausführungsform 300 umfasst
eine Maschine 10a, die der in Verbindung mit 1 oben
beschriebenen Maschine 10 ähnelt, die mit einer ähnlichen,
schmaleren Version einer Maschine 10a kombiniert ist. Die
Maschine 10a erzeugt die oberen und unteren Materialstücke oder
Paneele aus dem mehrlagigen Gewebe 29a, das entsprechend
den Spezifikationen für
solche Materialstücke
bemessen ist, einschließlich
einer relativ dickeren Füllschicht 118a von Breite
und Länge
einer Matratzengröße. Die
Maschine 10b stellt die darauf abgestimmten oder koordinierten
Randstreifen aus dem mehrlagigen Material 29b her, das
entsprechend den Spezifikationen für Randstreifen entsprechend
dimensioniert ist, einschließlich
einer relativ dünnen
Füllmateriallage 118b und
einer schmäleren
Breite, die dem Dickenmaß einer
Matratze entspricht, jedoch von größerer Länge, die dem Umfang des Randes
der Matratze entspricht. Das Anpassen der Kombinationsmuster, die
auf dem Gewebe 29a, 29b angebracht werden, wird
entweder durch eine einzige Steuerung gesteuert, durch eine Master-Steuerung 335 (wie
dargestellt) gesteuert, die getrennte, ähnliche Maschinensteuerungen 35a, 35b der
entsprechenden Maschinen 10a, 10b steuert, wobei
getrennte Steuerungen der Maschinen 10a, 10b so
miteinander verbunden sind, dass sie einheitlich arbeiten, oder
dadurch gesteuert, dass die Steuerung einer Maschine 10a, 10b die
andere steuert. Die Steuerung 35a steuert den Betrieb der
Maschine 10a bei der Herstellung von Kombinationen aus
gedruckten Designs und gesteppten Mustern auf den oberen und unteren
Materialstücken
einer Matratze durch Druckkopf 25a bzw. Steppkopf 27a,
wie dies für
die Maschine 10 oben beschrieben wurde. Die Steuerung 35b steuert
den Betrieb der Maschine 10b bei der Herstellung von angepassten
Kombinationen aus gedruckten Designs und gesteppten Mustern auf
Randstreifen für
dieselbe Matratze durch den Druckkopf 25b bzw. den Steppkopf 27b.
Die Master-Steuerung 335 koordiniert den Betrieb der beiden Steuerungen 35a und 35b.
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Die
oben gegebene Beschreibung ist für
bestimmte bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung repräsentativ.
Fachleute auf diesem Gebiet erkennen, dass verschiedene Veränderungen
und Zusätze
an den beschriebenen Ausführungsformen
vorgenommen werden können.