JP2002529171A - ウェブ給送によりチェーン・ステッチを形成する単針式の針の撓み補償を備えたマットレス・カバーの刺し縫い装置 - Google Patents

ウェブ給送によりチェーン・ステッチを形成する単針式の針の撓み補償を備えたマットレス・カバーの刺し縫い装置

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Abstract

(57)【要約】 少なくとも１組の単針ステッチ形成部材を有する刺し縫い機（１０）が提供される。このステッチ形成部材は別々のヘッド（３５，３８）に取り付けられた針（３６）およびルーパ（３９）を含み、ヘッドはブリッジ（３０）上をパネルに対して横方向に独立して移動できる。ブリッジ（３０）はサーボ（３２）によって長手方向へ移動でき、ヘッド（３５，３８）は別々のサーボ（４３，４４）によってブリッジ（３０）上を横方向に移動できる。制御装置（６０）がサーボを駆動して、パターンをチェーン・ステッチし、また横方向の針の撓みを補償するために別々にヘッドを横方向へ移動させる。針およびルーパの駆動装置は長手方向の針の撓みを補償するために位相を定められる。この制御装置は経験的に決定されたデータを保存し、また制御信号および（または）センサー（８１，８２）に応答して針の撓みの補償値を決定または予測、および計算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の分野） 本発明は複層材料に対するパターンの刺し縫いに係わり、特にマットレス・カ
バーのような厚い複層材料に３６０゜のパターンのステッチングに関する。
【０００２】 （発明の背景） 一般的な縫製分野において複層材料を通してその材料の二次元部分にパターン
をステッチ形成する刺し縫いは特別な技術である。複層材料は一般に少なくとも
３つの層を含み、それらの層の１つは装飾的な仕上げ品質の織った第１シートす
なわち表面シート、１つは仕上げ品質の、または仕上げ品質ではない一般に織っ
た裏当てシート、また１つ以上の同じ層は一般に繊維が不規則に配向された厚い
充填材料である。ステッチしたパターンは材料層の互いに対する物理的な関係、
ならびに装飾品質を保持する。刺し縫いは、例えば従来のキルトすなわち掛け布
団やマットレス・カバーに対して行われる。これら２つの応用例に関するキルト
のステッチングでは、異なる２通りの方法が典型的に使用される。両方法とも上
糸（ｔｏｐ ｔｈｒｅａｄ）および下糸（ｂｏｔｔｏｍ ｔｈｒｅａｄ）の両糸
を使用したステッチを採用している。
【０００３】 本明細書で特に援用する米国特許第５６４０９１６号および同第５６８５２５
０号に図示され記載された形式の単針式刺し縫い装置、およびそれらの特許に記
載されまたは引用されている装置は、従来一般に掛け布団のステッチング、およ
びその他の予備形成された矩形パネルのステッチングに使用されている。このよ
うな単針式刺し縫い装置は、一対の協働する本縫い（ロック・ステッチ）ソーイ
ング・ヘッドを典型的には使用しており、一方のヘッドは布の上方に典型的に位
置される針駆動装置を担持し、他方のヘッドは布に対して針と反対側に位置する
ボビンを担持し、両ヘッドは一緒になってパネルに対して二次元的にそのパネル
平面と平行に移動するように機械的にリンクされている。この形式の刺し縫い装
置の一般的な構造は、横方向へ移動可能なソーイング・ヘッドで長手方向に移動
可能なシャトル（杼）上に布パネルを支持して、そのパネルに対してパターンを
二次元ステッチングできるようにすることである。
【０００４】 米国特許第５１５４１１３０号に示された形式の複針式の刺し縫い装置は、複
層ウェブの給送材料で一般に形成されるマットレス・カバーのステッチングに従
来一般に使用されている。このような複針式刺し縫い装置は協働する二重チェー
ン・ステッチ用のソーイング部材の配列を典型的に使用しており、一方の部材は
材料の上方に典型的に位置された針で、他方の部材は材料に対して針と反対側に
位置するルーパであり、両部材は材料に対して二次元的にその材料平面に平行に
、パターン配列における同じパターンに対応した移動路を一体となって移動する
ように配列全体が互いに機械的にリンクされている。針およびルーパはまた複数
組の部材が同時に同じ一連のステッチを形成するように一体的に作動する。この
形式刺し縫い装置の一般的な構造は、複層材料のパネルを支持し、ウェブから材
料をソーイング部材の配列に対して長手方向へ、またソーイング部材の動作およ
び作動に連動させて給送することである。ソーイング部材の配列は、ウェブのパ
ネル長さに対してパターンを二次元的にステッチングできるようにするために、
ウェブの横方向へ変位できるようにされる。これに代えて、その配列は静止され
、ウェブを支持するローラーが配列に対して横方向へ変位される。この形式の幾
つかの複針式刺し縫い装置は長手方向にウェブを双方向給送でき、ウェブまたは
ソーイング部材の横方向変位と同期されたときに、３６０゜パターンのソーイン
グ能力を与える。
【０００５】 単針式刺し縫い装置は広いパターン範囲のソーイング、特に非常に装飾的なパ
ターンのソーイングに好ましいと考えられている。さらに、単針式刺し縫い装置
では、本縫い（ロック・ステッチ）が一般に使用される。針およびボビン構造を
備えた本縫い機は、針が撓んだときにステッチの抜け（ｍｉｓｓｉｎｇ）を生じ
得る針の撓みの問題を許容する、または回避することを幾分可能にする。針の撓
みは、厚手の材料を、またソーイング経路に単数の方向変化を伴う複雑なパター
ンを刺し縫いするとき、特に高速度ソーイングが使用される場合に、大きな問題
となる。本縫いもまた布の両面に、同等に美観的に受け入れることのできるステ
ッチングを形成する。
【０００６】 複針式刺し縫い装置はマットレス・カバーをソーイングすなわち縫製するのに
好ましいと考えられている。マットレス・カバーでは、魅力のないルーパ側のス
テッチはマットレス・カバーの内側にて見る者に見えない裏当て材料層に制限す
ることができる。さらに、複針式刺し縫い装置の二重チェーン・ステッチ・ヘッ
ドは外部スプールからルーパ側の糸を供給し、この外部スプールは本縫い機のボ
ビンよりもかなり大きな糸供給源を受け入れることができる。その結果、本縫い
機は下部の糸供給源を補充する必要性が生じるまで長いこと運転できるようにな
る。本縫い機のボビンは頻繁な交換を必要とし、特に、ステッチ毎により多量の
糸を必要とするマットレス・カバーのような厚手の複層材料では頻繁な交換が必
要となる。二重チェーン・ステッチ機を使用することの欠点は、針が撓む結果と
してステッチの抜けを生じる可能性が大きいことである。この理由の一部は、材
料の片側に位置するルーパが他側から材料を通過した針の直ぐ近くで糸の輪に入
ることを二重チェーン・ステッチが要求するからであり、その針自体はルーパに
よって形成された糸の輪を通らなければならない。針の撓みによる針とルーパと
の不整合はステッチの抜けを生じ、これは、より高度の装飾パターンを形成する
場合には、美観理由だけではなく、ステッチ・パターンの解れを生じる理由で望
ましくない。材料が一般に非常に厚く、布の外面すなわち表面層が密（ヘビー）
で室内装飾材料のような特性のものとされ得るマットレス・カバーを高速度でソ
ーイングする試みは、不可避的な配列の撓みを生じる。
【０００７】 コンピュータ化したパターン制御、およびその結果としての広くさまざまな刺
し縫いパターン形成能力の使用がますます増大されるにつれて、ますます複雑で
大きなパターンをマットレス・カバーにソーイングできる能力の要求が高まって
いる。このためには、上述で説明したような従来技術の装置は限界である。従っ
て、一層高度な装飾的で複雑なパターンをマットレス・カバーに高速度でステッ
チングできる性能に関する要求が残されたままである。
【０００８】 （発明の概要） 本発明の目的は、広くさまざまな刺し縫いパターン、特に高度な装飾的品質の
パターンを形成することのできるコンピュータ制御によるパターンの刺し縫い方
法および装置を提供することである。本発明の特定の目的は、単針式の刺し縫い
ヘッドを使用する、また特にマットレス・カバーとして使用されるような厚手の
材料に高速度で刺し縫いできる性能を有する刺し縫い方法および装置を提供する
ことである。
【０００９】 本発明の他の目的は、１以上の独立して移動可能な複数組の単針チェーン・ス
テッチ刺し縫いヘッドを有し、それらのヘッドが高速度で特に厚手の材料にステ
ッチ行う刺し縫い方法および装置を提供することである。本発明の特定の目的は
、針の撓みによる有害な影響を受けることのない上述したような刺し縫い装置お
よび方法を提供することである。
【００１０】 本発明の原則によれば、刺し縫い機は少なくとも１つの組のチェーン・ステッ
チ刺し縫いヘッドを備え、それらの刺し縫いヘッドは互いに、また刺し縫いする
材料に対して独立して移動可能とされる。この刺し縫い機はウェブを給送される
ことが好ましく、またその使用方法は、マットレス・カバーとして典型的に使用
される厚さの材料ウェブに対する３６０゜ステッチングを含むことが好ましい。
本発明の好ましい実施例によれば、単針式の二重チェーン・ステッチ刺し縫い方
法および装置は、刺し縫いする材料に対してそれぞれ独立して移動できる個別に
作動可能なサーボ駆動式の刺し縫いヘッドを備えている。これらのヘッドはまた
、互いに対して独立して少なくとも１つの方向、好ましくは横方向に移動できる
ことが好ましく、また針およびルーパの互いの協働位置を効果的に制御できるよ
うに各ヘッドの作動も独立していることが好ましい。好ましい図示実施例では、
針ヘッドおよびルーパ・ヘッドはそれらの協働位置を調整できるようにするため
に独立して横方向に移動され、また針ヘッドおよびルーパ・ヘッドのサイクルは
、針およびルーパの協働位置を長手方向において調整できるように相対的に位相
を定められる。
【００１１】 ヘッドの相対的な移動および作動はコンピュータ制御されるサーボによって行
われ、サーボは針の撓みが発生する全て状態に応じて針とルーパとの間に適当な
協働関係を保持するようにヘッドを移動および作動させる。
【００１２】 １実施例によれば、針の撓みは経験的な測定値によって前もって決定されてお
り、データは刺し縫い機のプログラム可能なマイクロプロセッサを基本とする制
御装置のメモリーに保存される。その保存した測定値は参照表または複数組の公
式、定数、および（または）パラメータの形式とされることができ、それによっ
て針の撓み補償信号を付与して、両ヘッドを相対的および刺し縫いされる材料に
対して駆動および移動するサーボモーターの作動に作用することができる。保存
した経験的データは、例えば各種の材料および布、寸法や剛性の相違する針、変
化するステッチ速度およびステッチ寸法、および（または）発生すると思われる
、または発生するに違いない針の撓みの大きさおよび方向に影響を及ぼすその他
の変数などのさまざまな条件に関して針の撓み補償を与える択一データを含むこ
とも好ましい。
【００１３】 本発明の好ましい実施例によれば、刺し縫い機はマットレス・カバーの各種の
層となるウェブ供給源を備えており、ウェブは複層ウェブとして結合され、水平
面内に配置されることが好ましい機械フレーム上に給送される。このフレームは
、ウェブを支持してフレーム上へのウェブの給送を助成する複数のベルト・コン
ベヤを含むことが好ましい。相対する組を成すベルト・グリッパ、ピン・チェー
ン、クランピング・フィンガまたはその他の側部固定具の形態とされ得る一対の
側縁グリッパがウェブの反対両側の側縁と係合し、そのウェブをベルト・コンベ
ヤの作動と同期してフレーム上に移動させる。この刺し縫い機は任意であるが、
フレーム上へ送られるウェブの一部の材料層を少なくとも一時的に互いにステッ
チするために一対の縁ステッチング・ヘッドを備えることができる。フレーム上
に位置されたならば、縁クランプならびにフレームの前後に配置されている緊張
ロールが刺し縫いのためにウェブの一部分を緊張させる。
【００１４】 刺し縫いは一対のヘッドによって行われる。それらのヘッドはフレーム上を長
手方向に移動可能なブリッジ構造部にそれぞれ取り付けられる。ブリッジはコン
ピュータ制御されるサーボ・モーターによってフレーム上を移動可能であり、サ
ーボ・モーターはステッチすべきパターンに従って組を成すヘッドを位置決めす
る。各々のヘッドは独立して横方向へ移動できるようにブリッジ上に取り付けら
れる。各ヘッドは、上側の針ヘッドおよび下側のルーパ・ヘッドを含めて、サー
ボ・モーター駆動装置を備えており、それらの駆動装置がステッチ・サイクルを
通じてそれぞれのヘッドを駆動する。２つのヘッド駆動サーボ・モーターは、布
に一連の二重チェーン・ステッチを縫うために、コンピュータ制御のもとに同期
して作動される。各ヘッドは線形サーボ・モーター上のブリッジに取り付けられ
ており、ステッチすべきパターンにして刺し縫い機のプログラムされた制御装置
の制御によって、サーボ・モーターがヘッドをフレーム上で横方向に独立して位
置決めする。
【００１５】 針の撓みは２つの方法のうちの一方、好ましくは両方、の方法によって許容さ
れる。まず第１に、針の撓みは、修正値、または好ましくは幾つかの経験的な定
数に基づく修正式のいずれかと、制御装置のマイクロプロセッサがアクセス可能
なメモリー内のプログラムとを与えて、プログラムに従って制御装置がサーボに
対する制御信号を変化させ、互いに対するヘッドの位置を制御し、また針の撓み
が発生しそうな全ての状態に関して補償するような方法でヘッドの相対的な作動
相を制御することによって、許容される。第２に、針の撓み或る状態（条件）ま
たはパラメータを検出することで許容される。この検出とは、サーボ・モーター
の速度、負荷または電力要求またはトルク角度、針またはルーパの位置のような
機械の状態、または針の撓みに関わるその他の幾つかの関連した機械の状態の検
出とすることができ、または針の撓みを直接検出することで達成することができ
る。この検出は、制御装置に予め与えられたデータを読み取ること、機械のサー
ボおよび他の駆動部材に対して送られた制御信号を読み取ること、または機械部
材の状態、または糸の特性、状態または材料を検出するために機械に別々に備え
られている各種のセンサーを監視することによって、行われる。
【００１６】 針の撓みを決定または予測するために使用される方法は、上述で説明した方法
のいずれか、またはその組み合わせを使用できる。例えば、針の撓みを予測する
第１段階は、経験的データまたは論理的データに基づく参照表を使用することで
あり、その表から、例えばソーイング速度の測定値または布厚さのような入力パ
ラメータに応答して修正動作が選定できる。この予測は、針の撓みが実際に発生
する前に実質的な修正動作を実行できるようにする。さらに、実際の針の撓みは
磁気または誘導センサー、赤外線センサーとされ得る発光ダイオード（ＬＥＤ）
配列センサー、画像視認システム、超音波検出システム、抵抗線歪みケージ・セ
ンサー、加速度計センサーのようなセンサー、またはその他の技術によって測定
できる。検出誤差は、刺し縫いの進行に伴う誤差の予測および修正に応じて形成
される参照表の調整に使用できる。
【００１７】 好ましくは、針の横方向の撓みは針が横方向に撓んでいるか否かに拘わらずに
ルーパおよび針を整合させるようにヘッドを横方向に別々に駆動することで与え
られる。同様に好ましくは、針の長手方向の撓みは針が長手方向に撓んでいるか
否かに拘わらずにサイクルの適当時期に針およびルーパを係合させるようにヘッ
ド駆動サーボの相対的な位相を制御することで与えられる。
【００１８】 本発明は、マットレス・カバーを形成する種類の厚手の布ウェブに対するパタ
ーンの高速度刺し縫いを提供する。正確な相対位置を得られるようにサーボがヘ
ッドを駆動するために、針の撓みによる悪影響をステッチ品質に与えることなく
二重チェーン・ステッチがソーイングされる。その結果、大きな下糸スプールを
備えることができ、本縫い機で生じるようにボビンの糸供給源を補充する必要性
を無くす。全体的に高い作動速度および大きい生産量を得られる。
【００１９】 本発明のこれらの、およびその他の目的は、以下の図面の詳細な説明から容易
に明白となるであろう。
【００２０】 （好ましい実施例の詳細な説明） 図１および図２は静止フレーム１１を有する刺し縫い機１０を示しており、フ
レーム１１は矢印１２で示される長手方向の範囲および矢印１３で示される横方
向の範囲を有する。刺し縫い機１０は複層材料のウェブ１５が進入する前端１４
を有しており、ウェブ１５は表面層１６と、裏当て材料層１７と、充填材層１８
とを含む。刺し縫い機１０はまた後端を有しており、その後端から刺し縫い済み
材料が取り出し部またはパネル切断部（図示せず）へ向けて送り出される。
【００２１】 フレーム１１にはコンベヤ・テーブル２０が取り付けられ、そのコンベヤ・テ
ーブル２０は、フレーム１１に軸支された一組の横方向ローラー２３に支持され
て駆動モーター２４の動力によって該ローラーのまわりを回転移動される一組の
長手方向へ延在したベルト２２を含む。駆動モーター２４はベルト２２を駆動し
て、未刺し縫いウェブ１５を前端１４にてフレーム１１上へ送り、また刺し縫い
済みウェブ１５をフレーム１１から刺し縫い機１０の後端１９に位置する取り出
し部へ送る。刺し縫い時にベルト２２はウェブ１５のパネルを水平な刺し縫い平
面内に支持する。刺し縫い機１０はまた右側２５および左側２６を有し、それぞ
れの側に沿って一対の対向するコンベヤ・クランプ・ベルトまたはチェーンのル
ープ２８とされた側部固定具２７が取り付けられ、ループ２８はウェブ１５の縁
部をグリップするための一組の縁部クランプとして作動して、フレーム１１上へ
ウェブ１５を送ることを助成し、またウェブ１５のパネルが刺し縫いされるとき
に刺し縫い平面に位置したウェブ１５に横方向の張力を加える。側部固定具２７
は一連の組を成すグリップ・フィンガとされることができ、それらのグリップ・
フィンガは側部固定具２７のループ２８の一方に沿って間隔を隔てて配置されて
いる。しかしながら側部固定具２７は、それぞれクランプ・ループ２８の一方に
配置された複数のピンを有するピン・チェーンとされ、ピンがウェブ１５に差し
貫いてそれぞれ対を成す他方のクランプ・ループ２８の穴の中へ侵入されること
が好ましい。また、側部固定具２７の各々の前方に１つずつ配置されて一対の縁
ステッチング・ヘッド２９が備えられており、刺し縫いに備えてウェブ１５の層
１６〜層１８を一次的にステッチングする。各々の縁ステッチング・ヘッド２９
の直ぐ上流位置には、縁ステッチング・ヘッド２９が形成する縁ステッチよりも
外側の余剰材料をトリミングするための縁部スリッタが配置されている。ループ
２８はベルト２２と一緒に移動するようにリンク連結され、フレーム１１上の駆
動モーター２４によって駆動される。
【００２２】 刺し縫い機１０はソーイング・ヘッド・ブリッジ３０を取り付けられており、
ソーイング・ヘッド・ブリッジ３０はフレーム１１を横方向に横断して延在し、
またフレーム１１の各側でキャリッジ４１上に支持される。ソーイング・ヘッド
・ブリッジ３０のキャリッジ４１はそれぞれフレーム１１の各側に位置する一対
のトラック３１上でフレーム１１の長手方向へ移動するように取り付けられる。
このブリッジは、フレーム１１上に取り付けられて刺し縫い機の制御装置６０（
図４）からの信号に応答するブリッジ駆動サーボ・モーター３２によってトラッ
ク３１上を長手方向へ駆動される。
【００２３】 ソーイング・ヘッド・ブリッジ３０はフレーム１１の片側から反対側へ延在す
る上側レール３３および下側レール３４を含んで成る一対の横方向レールを有す
る。上側レール３３には針３６および針駆動サーボ・モーター３７（図３）とを
含む上側刺し縫いヘッド３５が取り付けられ、針駆動サーボ・モーターは刺し縫
い機の制御装置６０からの信号に応答してソーイング・サイクル時に針を往復駆
動する。下側レール３４にはルーパ３９およびルーパ駆動サーボ・モーター４０
（図３）を含む下側刺し縫いヘッド３８が取り付けられ、ルーパ駆動サーボ・モ
ーターはソーイング・サイクル時に刺し縫い機の制御装置６０からの別々の信号
に応答する関係状態にて針３６の動作と同期して円弧状にルーパ３９を揺動させ
る。
【００２４】 上側刺し縫いヘッド３５は制御装置６０からの信号に応答して線形サーボ・モ
ーター４３により上側レール３３上を横方向へ移動されることができる一方、下
側刺し縫いヘッド３８は制御装置６０からの信号に応答して上側刺し縫いヘッド
３５とは別に線形サーボ・モーター４４によって下側レール３４上を横方向へ移
動されることができる。線形サーボ・モーター４３，４４はいずれも、例えば米
国ニューヨーク州のコンパック社のコール・モーガン・モーション・テクノロジ
ー・グループによって製造される鉄芯シリーズのモーターのような鉄芯形式のも
のであることが好ましい。
【００２５】 ブリッジ３０は組を成す３つのアイドル・ローラー４６を担持しており、これ
らのローラーはブリッジ３０と共にフレーム１１上を長手方向へ移動する。ロー
ラー４６はベルト２２を下側レール３４および下側刺し縫いヘッド３８よりも下
方のループ４７としての下へ向け、下側刺し縫いヘッド３８がベルト２２とウェ
ブ１５との間を通過できるようにする。ループ４７はブリッジ３０と共に移動し
、ブリッジ３０を下側刺し縫いヘッド３８の直ぐ下方に整合させて保持する。
【００２６】 刺し縫い機１０の好ましい実施例では、針３６の実際の撓みを測定するために
針の撓みセンサー８０が備えられる。図３に示すように、針の撓みセンサー８０
は針平面８５よりも下方に取り付けられたＬＥＤ配列の形態をしており、その上
に刺し縫いされる布１５が載置される。ＬＥＤ配列センサー８０は、例えば横方
向の撓みを決定する部分８１および長手方向の撓みを決定する部分８２を含み、
横方向および長手方向における針３６の実際の撓みの直角座標情報を制御装置６
０に供給する。針の撓みセンサー８０の各部分８１，８２は、針平面８５におけ
る針開口の反対両側に配置された発信および受信のためのＬＥＤ配列を含み、横
方向部分のＬＥＤ配列は矩形のＬＥＤ配列の側辺に沿って配置され、長手方向部
分のＬＥＤ配列はその前後の辺に沿って配置される。この装置は、１つが横方向
の撓みで１つが長手方向の撓みである２つの出力を制御装置６０に対して発生す
る。これらの出力は、針３６が静止し、針平面８５における針開口を通って延在
し、針３６に水平方向の撓ませ力が作用していないときに、制御インターフェー
ス上でゼロ設定することで容易にゼロとなし得る。この条件設定により、針３６
の中心線は図５〜図５Ｃおよび図６〜図６Ｃに示す長手方向平面７２および横方
向平面７６に位置される。配列における個々の検出器の密度は、ルーパまたは針
によるループ消失で生じるステッチ抜け（ミッシング・ステッチ）を防止するの
に必要とされる程度の正確な撓み補償を保証するために要求される撓み測定精度
によって決まる。このような撓みセンサー８０は、ゼロ位置からの針３６の撓み
量を表すアナログまたはデジタル信号を制御装置６０に対して発生できる。
【００２７】 他の形態のセンサーを備えることもできる。例えば、磁気検出器がこの目的に
好適に使用できる。撓みセンサー８０の形態に拘わらず、センサーからの出力は
制御装置６０に対して閉ループのフィードバックによって針の撓みを補償できる
ようにし、これは他のパラメータの考慮に基づいて予測された針の撓みに対する
第２段階の修正として実行される。
【００２８】 サーボ３２，３７，３８，４３，４４との制御装置６０の相互接続は図４に図
表で示されている。制御装置６０はＣＰＵすなわちマイクロプロセッサ６１およ
びサーボ駆動モジュール６２を含む。サーボ駆動モジュール６２はサーボ３２，
３７，３８，４３，４４を駆動するために信号を伝達する出力部を有し、またサ
ーボ３２，３７，３８，４３，４４をＣＰＵ６１で計算した位置に保持するため
にサーボ３２，３７，３８，４３，４４からのフィードバック信号を受け入れる
入力部を有する。ソーイング速度設定値または測定情報を受け入れるため、また
針の撓みに影響する材料特性データ、および針の撓みセンサー８０からの横方向
および長手方向における実際の針の撓み情報を含む入力信号を受け入れるために
、制御装置６０には入力部が備えられている。
【００２９】 制御装置６０はまたパターン完成プログラム６５、針の撓み補償プログラム６
６および撓み補償データ６７を含む非揮発メモリー・モジュール６４を含み、こ
のモジュールは針の撓み補償プログラム６６における比較式で使用される参照表
または保存される定数または係数を含み得る。制御装置６０はまた刺し縫い機１
０の他の部材に対する出力部を有し、それらの部材にはウェブ給送モーター２４
、縁ステッチング・ユニット２９、および本発明に関係ない他の機械モーターお
よびアクチュエータが含まれる。
【００３０】 制御装置６０はブリッジ駆動サーボ・モーター３２を駆動してブリッジ３０を
移動させ、またパターン完成プログラム６５によって与えられるステッチング・
パターンに従って一体的に刺し縫いヘッド３５，３８を移動させる。これらの動
作は針駆動サーボ・モーター３７およびルーパ駆動サーボ・モーター４０の動作
と連動して実行されて、制御された長さのステッチによるパターンをステッチン
グする。
【００３１】 パターン完成プログラム６５に従ってパターンのプログラムされたステッチン
グを行うことに加えて、ＣＰＵ６１は線形サーボ・モーター４３，４４を別々に
駆動して針３６およびルーパ３９を好ましくは±約２．５４ｃｍ（１ｉｎ）の距
離だけ、好ましくは約０．０２５４ｍｍの精度で横方向にオフセットさせること
により、駆動装置すなわちサーボ駆動モジュール６２に与えられる信号を変調さ
せる。このオフセットは、針の撓み補償プログラム６６と、発生が予測される針
３６の横方向の撓みを正確に補償するために必要な量の撓み表６７における経験
的データとに応じて、ＣＰＵ６１によって、好ましくは少なくとも部分的に決定
される。このオフセットはまた、撓みセンサー８０の出力から実際の針の撓みを
測定することによって、好ましくは少なくとも部分的に決定される。
【００３２】 さらに、パターン完成プログラム６５によれば、針３６に対するルーパ３９の
位相を進めるか遅らせて針３６およびルーパ３９のループ取り位置を好ましくは
±約２．５゜の位相角度だけ、好ましくは約０．２５゜の最小限の精度で長手方
向にオフセットさせるようにルーパ駆動サーボ・モーター４０を別に駆動するこ
とで、ＣＰＵ６１は駆動装置すなわちサーボ駆動モジュール６２に対して送られ
る信号も変調させる。このオフセットは、針の撓み補償プログラム６６と、発生
が予測される針３６の長手方向の撓みを正確に補償するために必要な量の撓み表
６７における経験的データとに応じて、ＣＰＵ６１によって決定される。
【００３３】 図５〜図５Ｃは、針３６が横方向に撓む様子を示す一連の前面図を図解的に示
している。図５では、針３６はサイクルの降下部分においてパターンの一部でウ
ェブ１５を刺し貫き始めるときの状態で示されており、これにおいてウェブ１５
は矢印７１で示されるように針３６に対して横方向へ移動している。サイクルに
おけるこの時点では、長手方向平面７２内に位置する上側刺し縫いヘッド３５の
垂直中心線上に針３６の中心線が位置しており、両中心線は針３６の正常時の整
合線であって、針３６が長手方向平面７２内に保持されるとするならば、ルーパ
３９はウェブ１５の下側で針３６がそのルーパ３９とループ係合関係状態となる
ようにする。この時、針の撓みセンサー８０における横方向の撓みを決定する部
分８１は横方向の撓みが本質的にゼロであることを表す信号を出力しなければな
らない。針３６がサイクルの下限に達するまでに、図５Ａに示すようにウェブ１
５に対する針３６の相対運動によって図中右方向への針３６の曲げが生じ、針３
６の先端を長手方向平面７２から離れる方向へ移動させてルーパ３９の移動経路
との整合位置から逸脱させる。この時点で、針の撓みセンサー８０の横方向の撓
みを決定する部分８１は、撓みセンサー８０が取り付けられている水平面と交差
する位置での針３６の横方向の撓みの大きさを示す信号を出力しなければならな
い。制御装置６０はこれに基づいて曲がり、すなわち撓み状態の針３６の実際の
形状を計算する。この位置では、ルーパ３９は引っ込んだ位置にあり、針３６と
、その針３６の針穴７０を通って延在する上糸７４との間を通過するように想定
される経路を前進移動する。図５Ｂに示すように針３６が上昇するとき、ルーパ
３９が前進移動する平面であって、その平面位置でルーパ３９が針３６と上糸７
４との間を通過すると想定される該平面へ向かって針３６は移動する。しかしな
がら、上側刺し縫いヘッド３５の中心線すなわち長手方向平面７２に対するウェ
ブ１５の連続的な動きによって引き起こされる右方向への針３６の撓みのために
、ルーパ３９は上糸７４を取り損なう。
【００３４】 本発明の或る実施例によれば、図示状況のもとで、ＣＰＵ６１は針の撓み状態
を認識し、針３６の横方向の撓みの方向および大きさを決定した後、メモリーす
なわち非揮発メモリー・モジュール６４に保存されている撓み補償データ６７を
検索し、ルーパ３９が針３６と上糸７４との間を通過することを保証できるよう
にルーパ３９を位置決めするために必要な補償値を計算する。横方向の補償のこ
の値は図５Ｃに寸法ｔで表されている。上側刺し縫いヘッド３５の正常位置に対
する下側刺し縫いヘッド３８の動きは、ルーパ３９が針３６と上糸７４との間を
通過するために適正な位置を通る長手方向平面７２から距離ｔだけ移動した垂直
な長手方向平面７２ａ内の位置３９ａにルーパ３９を位置させる。
【００３５】 ＣＰＵはパターン完成プログラム６５に従って線形サーボ・モーター４３，４
４へ与える信号の主成分を発生して修正を行う。その後、この信号は針の撓み補
償プログラム６６が撓み補償表６７から読み取った実質的に小さい撓み補償信号
によって変調され、この撓み補償信号は線形サーボ・モーター４３，４４に与え
られる信号の一方または両方を変調させる。ＣＰＵはさらに針の撓みセンサー８
０からの出力を使用して、参照表から得られた撓みの予測が正しく、修正が適当
であったかを決定する。適当でなかったならば、修正の調整値が計算され、更な
る修正のための計算に使用されるように保存する。横方向の針の撓みの補償はル
ーパ・ヘッド位置決めサーボ、すなわち線形サーボ・モーター４４で行われるこ
とが好ましい。
【００３６】 針の撓みの長手方向の修正は多少異なる方法で行われる。図６〜図６Ｃには、
針３６が長手方向に撓む様子を示す一連の側面図が図解的に示されている。図６
では、針３６はサイクルの降下部分においてパターンの一部でウェブ１５を刺し
貫き始めるときの状態で示されており、針３６は矢印７５で示されるようにウェ
ブ１５に対して横方向へ移動している。横方向に針が撓む場合と同様に、この時
点では針３６が全く撓みを生じていないことを示す信号を撓みセンサー８０は出
力されなければならない。サイクルにおけるこの時点では、針３６は上側刺し縫
いヘッド３５の垂直中心線を含む垂直な横方向平面７６内に位置し、この中心線
は針３６とルーパ３９との正常時の整合線であって、針３６が長手方向平面７２
内に保持されるとするならばルーパ３９はウェブ１５の下側で針３６がそのルー
パ３９に接触し、また針３６と上糸７４との間を通過するようにさせる位置を含
む線である。針３６がサイクルの下限に達するまでに、図６Ａに示すようにウェ
ブ１５に対する針３６の相対運動によって前方（図６Ａで右方向）へ向かう針３
６の曲げが生じ、針３６をルーパ３９との正常時の交差位置の横方向平面７６か
ら離れる方向へ移動させる。この時、ルーパ３９は引っ込んだ位置にあり、針３
６と、その針３６の針穴７０を通って延在する上糸７４との間を通過するように
想定される経路を前進移動する。図６Ｂに示すように針３６が上昇するとき、ル
ーパ３９が前進移動して向かう点位置であって、その点位置でルーパ３９が針３
６と上糸７４との間を通過するようになされる該点位置に接近するように針３６
は移動する。しかしながら、ウェブ１５に対する上側刺し縫いヘッド３５の連続
的な動きによって引き起こされる右（前進）方向への針３６の撓みのために、ル
ーパ３９は上糸７４を取り損なう。
【００３７】 本発明の或る実施例によれば、図示状況のもとで、ＣＰＵ６１は針の撓み状態
を認識し、針３６の長手方向の撓みを決定した後、メモリーすなわち非揮発メモ
リー・モジュール６４に保存されている撓み補償データ６７を検索し、ルーパ３
９が針３６と上糸７４との間を通過することを保証できるようにルーパ３９を位
置決めするために必要な補償値を計算する。実際の針の撓みは撓みセンサー８０
の長手方向の撓みを決定する部分８２によって測定され、これは必要な計算修正
値に対する修正に使用されることが好ましい。長手方向の補償のこの値は、針駆
動サーボ・モーター３７およびルーパ駆動サーボ・モーター４０の作動によって
制御されるときの上側刺し縫いヘッド３５および下側刺し縫いヘッド３８の調整
角度または駆動サイクルの相対的な位相角度とされる。位相差は図６Ｃに角度φ
で表されている。正常時のルーパ角度に対してルーパ駆動サーボ・モーター４０
の位相を定めることで、ルーパ３９を針３６および上糸７４の間を通過させるた
めの適正な位置を通る横方向平面７６ａ内の位置３９ｃにルーパ３９は位置決め
される。
【００３８】 本発明の他の実施例によれば、センサーからのデータは針３６の実際の撓みの
情報を制御装置６０に供給することができる。例えば、図３、図５〜図５Ｃおよ
び図６〜図６ＣにおいてＬＥＤ配列とされる赤外線センサー８０が刺し縫いする
布１５を支持する通常の針平面８５の下部に取り付けられる。このセンサー８０
は針３６が通過する針平面８５の穴を取り囲む矩形構造を有する。センサー８０
は、例えば、針３６の横方向の一方の側および長手方向の一方の側に１列の光源
を含み、光源と反対側の横方向および長手方向の各側に光源と対向する１列の赤
外線ＬＥＤ検出器を含む。光源および検出器はセンサー配列に対して光ファイバ
ー導線によって成形できる。
【００３９】 長手方向の撓みを決定する部分８１はセンサー８０の平面と交差する位置で長
手方向の針位置を検出するために針３６の両側に配置された部材を有するのに対
して、横方向の撓みを決定するセンサー８２はセンサー８０の平面との交差位置
での針の横方向の位置を検出する部材を針３６の長手方向の両側に配置された部
材を有する。両センサー部分８１，８２は針に水平方向の力が全く作用していな
いときに制御装置６０でゼロ設定される。この設定は、針平面８５に布１５が位
置されていない状態で刺し縫い機１０をゆっくりとサイクル作動させることで達
成できる。センサー８０の機能を果たすために使用できるセンサーには、レーザ
ー通しビーム光電気センサー、ＬＸ−１３０のようなＬＸシリーズ、カタログ番
号ＫＡ−ＳＷ−３１，米国ニュージャージー州ウッドクリフ・レイクのキーヤン
ス・コーポレーション・オブ・アメリカ社製、またはガラス・ファイバー光セン
サー・シリーズＢＭＭ−４４２Ｐ、米国ミネソタ州のバナー・エンジニアリング
・コーポレーション・オブ・ミネソタ社製が含まれる。
【００４０】 センサー８１，８２は図４に示すようにＣＰＵ６１の入力部に接続される。Ｃ
ＰＵ６１は、直送式閉ループ・フィードバック・ロジックによって針３６の検出
撓みを補償するようにプログラムされ得る。センサー８１，８２からの信号は制
御装置６０によって補償の予測を補完または調整するため、または予測を精密に
するために使用でき、それらの補完または調整は参照表６７のデータをアップデ
ートするか、針の撓み補償プログラム６６をアップデートするか、または参照表
６７からのデータに基づいて針の撓み補償プログラム６６の出力を一時的に修正
することによって、参照表６７からのデータに基づいて行われる。
【００４１】 ＣＰＵは、パターン完成プログラム６５に従って針駆動サーボ・モーター３７
およびルーパ駆動サーボ・モーター４０に対する信号の主成分を発生させること
で修正することが好ましい。その後、この信号は参照表６７から針の撓み補償プ
ログラム６６が読み取った実質的に小さい撓み補償信号によって変調され、補償
信号は制御装置６０から針駆動サーボ・モーター３７およびルーパ駆動サーボ・
モーター４０に対する信号の一方または両方を変調する。
【００４２】 本発明の概念は、線形サーボ・モーター４３の作動で上側刺し縫いヘッド３５
の横方向の動きを変化させるため、または少なくとも部分的に針の撓みの大きさ
を小さくするようにブリッジ駆動サーボ・モーター３２でブリッジ３０の動きを
制御して上側刺し縫いヘッド３５および下側刺し縫いヘッド３８の両方の長手方
向の動きを変化させるためにも、適用できる。実際に、これは高速度の刺し縫い
過程では完全に実現することのできない布１５に対しての上側刺し縫いヘッド３
５および下側刺し縫いヘッド３８の割り出し運動を生じる。
【００４３】 当業者に周知の上述で説明した実施例の刺し縫い機１０の詳細は、１９９５年
６月３０日付けで付与された、単針刺し縫い装置ではあるが本縫い形式に関する
「刺し縫い方法および装置」と題する米国特許出願第０８／４９７７２７号、お
よびウェブ給送によるチェーン・ステッチ刺し縫い装置であるが組構造化された
複針形式に関する米国特許第５１５４１３０号に見い出すことができ、それらの
両特許は本発明の譲受人に譲渡されており、本明細書で特に援用される。
【００４４】 １組以上の独立した被駆動ヘッドがフレーム１１に支持されることができる。
例えば、２組の上側刺し縫いヘッド３５および下側刺し縫いヘッド３８がブリッ
ジ３０上を横方向に移動できるように支持され、それぞれの組のヘッドは、各ヘ
ッドに生じる針の撓みを別々に補償するために別個の制御装置によって、ウェブ
１５にパターンをステッチングするために横方向に関して別々に制御され、また
それぞれの別個に駆動できる。
【００４５】 当業者は、本発明の基本から逸脱することなく上述した実施例に対してさまざ
まな変更および付加を加えることができることは認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の基本を具現するウェブ給送式のマットレス・カバーの刺し縫い機の斜
視図である。
【図２】 図１の刺し縫い機の側立面図である。
【図３】 図１の刺し縫い機のソーイング・ヘッドの図解的な斜視図である。
【図４】 図１の刺し縫い機の制御システムの図表である。
【図５】 図５〜図５Ｃは厚手の布に高速度でチェーン・ステッチを刺し縫いするときに
発生し得る針の撓みの問題を示す一連の図面である。
【図６】 図６〜図６Ｃは本発明の基本に従って針の撓みを補償することを示す一連の図
面である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 バルンズ、ロランド アメリカ合衆国 フロリダ、マーゲート、 エヌダブリュ トウェンティフォース ス トリート 7325 (72)発明者 マイヤーズ、ターランス、エル アメリカ合衆国 フロリダ、コーラル ス プリングス、エヌダブリュ ワンハンドレ ッドアンドトウェンティファースト アベ ニュー 5418 (72)発明者 カエテルヘンリイ、ジェフ アメリカ合衆国 フロリダ、デービイ、ア マースト アベニュー 800 (72)発明者 フレーザー、ジェームズ、ティ アメリカ合衆国 フロリダ、タマラック、 エヌダブリュ ナインティス アベニュー 6081 (72)発明者 リービス、グレン、イー アメリカ合衆国 フロリダ、ハリウッド、 ジャクソン ストリート 5223 Ｆターム(参考） 3B150 AA05 AA19 BA01 CB04 CB27 CC04 CE01 DB02 DB08 DF01 GD02 GD07 GD11 GD26 JA03 JA08 LA01 LA73 LB01 NA18 NA62 NB06 NC03 NC07 QA06

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 厚い複層材料を刺し縫いする装置であって、 刺し縫いする材料を１平面内に保持するように作動可能な支持構造と、 支持構造で支持された材料を刺し縫いするために前記平面を通って往復運動可
    能な針を含む針ヘッド、および前記平面の近くで針に接近して往復運動するルー
    パを含み、前記平面の対向両側で前記平面と平行に移動可能な一対のチェーン・
    ステッチ形成ヘッドと、 前記平面内に保持された材料を通して針を往復運動させるように作動可能な針
    駆動装置、および前記平面近くの針に接近してルーパを往復運動させるように作
    動可能なルーパ駆動装置を含む少なくとも２つの駆動モーターと、 プログラムしたパターンに従って材料に一連のチェーン・ステッチを刺し縫い
    するために、同期した周期で駆動モーターを制御するように作動可能な制御装置
    と、 前記制御装置からの信号に応答してそれぞれ独立して作動可能な少なくとも２
    つの横方向のヘッド位置決めサーボ・モーターと、 前記制御装置からの信号に応答して作動可能な少なくとも１つの長手方向のヘ
    ッド位置決めサーボ・モーターと、 前記制御装置の入力部に接続された針の撓み情報源とを含み、 前記制御装置は、前記情報源からの針の撓み情報に応答して針の撓み補償値を
    計算するために該制御装置を作動させるプログラムを含み、 前記制御装置は、一連のステッチの形成における針の撓みを補償するように針
    およびルーパを相対的に移動させるために、計算した針の撓み補償値に応答して
    モーターに信号を送るように作動可能である刺し縫い装置。
  2. 【請求項２】 針の撓み情報源がメモリーを含み、前記メモリーに針の撓み
    データが保存される請求項１に記載された刺し縫い装置。
  3. 【請求項３】 針の撓み情報源は針の撓みデータの保存されるメモリーと、
    前記ヘッドから検出された動きに応答するセンサーとを含み、前記制御装置はセ
    ンサーからの情報に応答して選択した針の撓み保存データに応じて撓み補償値を
    計算するように作動する請求項１に記載された刺し縫い装置。
  4. 【請求項４】 針の撓み情報源は針の撓みを検出するように、また針の検出
    した撓みに応答して制御装置へ信号を送るように作動するセンサーを含む請求項
    １に記載された刺し縫い装置。
  5. 【請求項５】 針の撓み情報源は針の撓みに応答する発光ダイオード（ＬＥ
    Ｄ）配列を含む請求項４に記載された刺し縫い装置。
  6. 【請求項６】 針の撓み情報源は針の撓みに応答する赤外線センサーを含む
    請求項４に記載された刺し縫い装置。
  7. 【請求項７】 針の撓み情報源は針の撓みに応答する磁気センサーを含む請
    求項４に記載された刺し縫い装置。
  8. 【請求項８】 針の撓み情報源は針の撓みに応答するセンサーを含み、制御
    装置は針の撓み情報に応答して撓み補償値を計算するように作動する請求項１に
    記載された刺し縫い装置。
  9. 【請求項９】 厚い複層材料を刺し縫いする装置であって、 複層材料を１平面内に保持する手段と、 往復可能な針を有する針ヘッド、および往復可能なルーパを有するルーパ・ヘ
    ッドを含み、両ヘッドが前記平面の対向両側で前記平面と平行に移動可能である
    少なくとも２つのチェーン・ステッチ形成ヘッドと、 支持された材料にプログラムしたパターンを刺し縫いするために、ヘッドを別
    々に作動させるための、また材料と相対的にヘッドを独立して移動させるための
    手段と、 針の撓みを決定する手段と、 所定のパターン形状に一連のチェーン・ステッチを形成するために撓み決定手
    段に応答して作動手段の別々の独立した動作を、針が撓んだ状態で針とルーパと
    を整合させて保持するように制御するためのプログラムした手段とを含む刺し縫
    い装置。
  10. 【請求項１０】 針の撓みを検出するために、また検出した撓みに応答して
    プログラム手段に撓み信号を発生するために作動可能なセンサーを撓み決定手段
    が含む請求項９に記載された刺し縫い装置。
  11. 【請求項１１】 撓み補償データが保存されたメモリーと、データに従って
    ヘッドを作動させるプログラムとを撓み決定手段が含む請求項９に記載された刺
    し縫い装置。
  12. 【請求項１２】 厚い複層材料を刺し縫いする方法であって、 複層材料を１平面内に保持する段階と、 移動可能な針を有する針ヘッド、および移動可能なルーパを有するルーパ・ヘ
    ッドを含み、両ヘッドが前記平面の対向両側で前記平面と平行に移動可能である
    一対のチェーン・ステッチ形成ヘッドを備える段階と、 前記平面に支持された材料を刺し縫いするためにヘッドを作動および移動させ
    るための複数のモーターを備える段階と、 針の撓みを決定する段階と、 チェーン・ステッチを形成するために針の撓み決定に応答して、撓んだ針とル
    ーパとを整合させて保持するようにヘッドの作動および移動を制御するためにモ
    ーターを別々に制御する段階とを含む刺し縫い方法。
  13. 【請求項１３】 ステッチ・パターンの形成において針の撓みを補償するよ
    うにヘッドを独立して位置決めするためにモーターの作動を別々に調整する段階
    をさらに含む請求項１２に記載された刺し縫い方法。
  14. 【請求項１４】 ステッチ・パターンの形成において針の撓みを補償するよ
    うに独立してヘッドの位相を定めるためにモーターの作動を別々に調整する段階
    をさらに含む請求項１２に記載された刺し縫い方法。
  15. 【請求項１５】 撓み決定段階が針の撓みを検出する段階を含む請求項１２
    に記載された刺し縫い方法。
  16. 【請求項１６】 撓み決定段階が発光ダイオード（ＬＥＤ）配列を備えて針
    の撓みを検出する段階を含む請求項１２に記載された刺し縫い方法。
  17. 【請求項１７】 撓み決定段階が赤外線センサーを備えて針の撓みを検出す
    る段階を含む請求項１２に記載された刺し縫い方法。
  18. 【請求項１８】 撓み決定段階が磁気センサーを備えて針の撓みを検出する
    段階を含む請求項１２に記載された刺し縫い方法。
  19. 【請求項１９】 撓み決定段階が針の撓み補償データ表を保存する段階と、 刺し縫い装置の作動パラメータに応答して補償データを選択する段階と、 針およびルーパを整合させて保持するために、選択したデータに従ってヘッド
    を制御する段階とを含む請求項１２に記載された刺し縫い方法。
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