(57)【要約】ユーザが、作動可能なステッチヘッド（１５）に対し、布地層の積層物（１２）を、平面の台（１４）を横断して自由に動かすことができるようにするためのキルティング装置である。この装置は、積層物の動きを検出してステッチヘッドの作動を制御する動き検出器（１６）を含む。したがって、この装置は、ヘッドによるステッチストロークの発出を、手で調節されたキルト材料積層物の動きと同期させるよう機能する。これは、ユーザに、幅広い範囲の速度にわたって積層物を動かすこと、動きを意のままに開始または停止すること、および積層物を平面の台を横断するあらゆる方向に誘導することを自由にする。
2006517449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つ以上の積み重ねられた平面層を縫い合わせるための装置であって、
ステッチヘッドを含み、前記ステッチヘッドは固定された場所に取付けられ、前記ステッチヘッドの下に配置された２つ以上の平面層の積層物を貫通してステッチを刺すよう作動可能であり、前記装置はさらに、
実質的に水平に向けられた台を含み、前記台は、前記平面層の積層物を、前記ステッチヘッドの下で前記台を横断して手で誘導して動かすために支持し、前記装置はさらに、
積層物表面の動きの量を表わす信号を生成するために、前記ステッチヘッドに近接する前記積層物の表面の動きを検出するための検出器手段と、
ある一定のしきい値を超える積層物表面の動きを示す前記信号に応答し、前記積層物を貫通してステッチを刺すよう前記ステッチヘッドを作動させるための制御回路手段とを含む、装置。
【請求項２】
前記ステッチヘッドは、前記台に対して実質的に垂直に、最上位置と最下位置との間で往復して動くために取付けられた針を含み、
前記ステッチヘッドを作動させるための前記制御回路手段は、前記針が前記最上位置、前記最下位置、前記最上位置の順に１サイクルを通過するよう、前記ステッチヘッドに動力を加えるための手段を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
動力を加えるための前記手段は、前記針を動かすためのモータモード、および前記針の動きを停止させるためのブレーキモードで動作可能なモータ／ブレーキアセンブリを含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
動力を加えるための前記手段は、モータと、クラッチ／ブレーキアセンブリとを含み、
前記クラッチ／ブレーキアセンブリは、前記針を動かすために前記モータを前記ステッチヘッドに結合するためのクラッチモード、および前記針の動きを停止させるためのブレーキモードで動作可能である、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記台は、前記平面層の積層物を支持するための平坦で実質的に水平の表面を規定しており、
前記ステッチヘッドは針を含み、前記針は、最上位置と、前記台表面上で支持される前記平面層をそれが貫通する最下位置との間で、前記台表面に対して実質的に垂直に動くために取付けられている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ヘッドを作動させるための前記制御回路手段は、前記針を前記最上位置から前記最下位置に動かすように前記ステッチヘッドに動力を選択的に加えるための手段を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記針を前記最下位置から前記最上位置へ戻すための手段をさらに含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記検出器手段は、
前記積層物表面を照らすための光源と、
前記積層物表面の動きの量を判断するために、前記照らされた層から反射された光を処理するための手段とを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記検出器手段は、
直交するＸ軸およびＹ軸に沿った前記積層物表面の動きを測定するための光学的手段と、
前記測定された動きに応答し、前記積層物の、結果として生じる動きの量を判断するための信号処理手段とを含み、
前記制御回路手段は、前記結果として生じる動きの量が予め定められたステッチ長を超えると、前記ステッチヘッドを作動させる、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの布地層にステッチを刺すための機械であって、
垂直に間隔をおかれた実質的に平行な関係で取付けられ、その間にのど空間を規定する上部アームおよび下部アームと、
前記布地層を前記のど空間内で誘導して動かすことを支持するための、前記下部アーム上にある実質的に水平に向けられた板と、
前記板の上方の前記上部アームから支えられた、前記布地層にステッチを刺すよう作動可能な針アームと、
前記のど空間での前記布地層の表面の動きを検出するための検出器と、
前記布地層表面の検出された動きに応答し、前記針アームの作動を制御するための制御回路とを含む、機械。
【請求項１１】
前記検出器は、直交するＸ軸およびＹ軸に沿った前記布地層表面の並進移動の量をそれぞれ表わすＸ信号およびＹ信号を生成するよう動作する、請求項１０に記載の機械。
【請求項１２】
前記検出器は、前記布地層に物理的に接触することなく、前記布地層表面の動きを検出するよう動作する、請求項１０に記載の機械。
【請求項１３】
前記検出器は、
前記板に近接する前記布地層表面からエネルギを収集するように向けられた窓と、
前記窓により収集されたエネルギに応答し、前記板を横断する前記布地層の動きの量を表わす信号を生成するための信号生成手段とを含む、請求項１０に記載の機械。
【請求項１４】
前記検出器は、前記窓にエネルギを反射するよう前記布地層表面を照らすためのエネルギ源を含む、請求項１３に記載の機械。
【請求項１５】
前記エネルギ源は光源を含み、前記窓は前記布地層表面から反射された光画像を収集する、請求項１４に記載の機械。
【請求項１６】
前記生成された信号は、直交するＸ軸およびＹ軸に沿った前記布地層表面の並進移動を表わす、請求項１３に記載の機械。
【請求項１７】
前記針アームは、前記板から間隔をおかれた上方位置と前記板に近接する前記布地層を貫通する下方位置との間での循環移動のために取付けられた針を含み、
前記制御回路は、少なくとも前記上方位置、前記下方位置、前記上方位置の順の針の動きを含む１サイクルを通して前記針を動かすために作動可能である、請求項１０に記載の機械。
【請求項１８】
前記制御回路は、前記検出器により検出された布地層の動きのある一定の量に応答して、循環移動を通して前記針を動かすための針駆動手段を含む、請求項１７に記載の機械。
【請求項１９】
前記一定の量の値を調節するためのユーザ手段をさらに含む、請求項１８に記載の機械。
【請求項２０】
前記制御回路は、前記検出器により検出された布地層表面の動きの速度に関連する速度で前記針を繰返し循環して動かすための針駆動手段を含む、請求項１７に記載の機械。
【請求項２１】
１つ以上の布地層の積層物を貫通して均一な長さのステッチを刺すためのキルティング装置であって、
ステッチヘッドと、
前記ステッチヘッドに対向して取付けられた実質的に水平に向けられた平面の表面を規定する台とを含み、前記平面の表面は、前記積層物を、前記平面の表面を横断して誘導して動かすために支持するよう構成されており、
前記ステッチヘッドは、前記平面の表面から離れた上方位置、前記平面の表面上で前記積層物を貫通する下方位置、再度前記上方位置の順に循環移動を実行するよう作動可能な針を含み、前記キルティング装置はさらに、
前記積層物の表面と実質的に一致するターゲット領域からエネルギを収集するための窓を規定する検出器と、
前記収集されたエネルギに応答し、前記平面の表面を横断する積層物の並進移動の量を示すための信号処理手段と、
ある一定のしきい値を超える量の前記積層物の並進移動に応答し、前記針に前記循環移動を実行させるための制御手段とを含む、キルティング装置。
【請求項２２】
前記検出器は、前記ターゲット領域において前記積層物表面を照らすよう取付けられた光源を含み、
前記窓は、前記ターゲット領域から反射された光画像を収集するよう向けられている、請求項２１に記載のキルティング装置。
【請求項２３】
表布表面および裏布表面を有する布地層の積層物を貫通して均一な長さの連続するステッチを形成する方法であって、
作動可能なステッチヘッドを固定した場所に取付けるステップと、
布地層の前記積層物を、前記ステッチヘッドの下で水平の平面の表面を横断して手で動かすステップと、
前記ステッチヘッドに近接する前記積層物表面のうちの少なくとも１つの動きを検出するステップと、
検出された積層物の動きのある一定の量に応答して、布地層の前記積層物を貫通してステッチを刺すよう、前記ステッチヘッドを作動させるステップとを含む、方法。
【請求項２４】
前記ステッチヘッドを取付ける前記ステップは、前記積層物から間隔をおかれた上方位置と、前記平面の表面を横断して動く前記積層物を貫通する下方位置との間での循環垂直移動のために針を取付けるステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記積層物の動きを検出する前記ステップは、
前記積層物の表面のターゲット領域を照らすためのエネルギ源を提供するステップと、
前記ターゲット領域から反射されたエネルギ画像を収集するステップと、
前記積層物の動きの量を判断するために、前記収集されたエネルギ画像を処理するステップとを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記ステッチヘッドを作動させる前記ステップは、前記一定の量よりも大きい積層物の動きの各増分に応答して、前記針を単一の循環移動を通して動かすステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記ステッチヘッドを作動させる前記ステップは、積層物の動きの速度に関連する速度で前記針を繰返し循環して動かすステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
表布表面および裏布表面を有する１つ以上の布地層の積層物を貫通して均一な長さの連
続するステッチを形成する方法であって、
水平に向けられた平面の表面を提供するステップを含み、前記平面の表面は、前記積層物を、前記平面の表面を横断して誘導して動かすために支持し、前記方法はさらに、
ステッチヘッドを、前記ステッチヘッドが前記積層物層を貫通してステッチを刺すよう選択的に作動可能である前記平面の表面に対向して取付けるステップと、
前記積層物を、前記平面の表面を横断して手で動かすステップと、
前記平面の表面に近接する積層物の動きの量を判断するために、前記積層物表面のうちの１つと一致するターゲット領域を光学的に観察するステップと、
前記積層物にステッチを刺すよう前記ステッチヘッドを作動させるために、ある一定のしきい値よりも大きい動きの量に応答するステップとを含む、方法。
【請求項２９】
前記積層物を動かす前記ステップは、ユーザが前記布地層を手でつかんで、前記平面の表面を横断して前記積層物を押す／引くステップを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記積層物はフレーム上に取付けられ、
前記積層物を動かす前記ステップは、ユーザが前記フレームを手でつかんで、前記平面の表面を横断して前記積層物を押す／引くステップを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
１つ以上の布地層の積層物にステッチを刺すためのキルティング装置であって、
ステッチヘッドと、
前記ステッチヘッドに対向して取付けられた実質的に水平に向けられた平面の表面を規定する台とを含み、前記平面の表面は、前記積層物を前記平面の表面を横断して誘導して動かすために、前記積層物を支持するよう構成されており、
前記ステッチヘッドは、前記平面の表面から離れた針上方位置と、前記平面の表面に近接する前記積層物を貫通する針下方位置とを含む循環移動を実行することにより、前記積層物にステッチを刺すよう作動可能な針を含み、前記キルティング装置はさらに、
前記ステッチヘッドに近接する前記平面の表面を横断する前記積層物の動きを測定するための検出器と、
前記検出器によって測定された積層物の動きの速度に実質的に比例する速度で、前記針に循環移動を実行させるための制御手段とを含む、キルティング装置。
【請求項３２】
前記検出器は、直交する方向に沿った前記積層物の並進移動の量を測定するよう動作する、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記制御手段は、前記検出器によって測定された動きの各しきい値単位について１回の循環移動を、前記針に実行させる、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
布地層の前記積層物は外側の積層物表面を含み、
前記検出器は、前記外側の積層物表面の並進移動を測定することにより、積層物の動きを測定する、請求項３１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
この発明は一般に、２つ以上の柔軟な平面層を綴じ合わせるためのシステムに関し、より特定的には、キルティングの際のように２つ以上の布地層を縫い合わせるための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
装飾的なキルトを手縫いで作り出すことは、人気のある趣味となっている。典型的なキルトは、積み重ねられて縫い合わされた少なくとも２つの布地層で構成される。一般に、キルトは、「表布」層と、「底」層または「裏布」層と、中間の「中綿」層とで構成される。表布層は典型的には装飾的であり、キルト製作者の創造的かつ美的な努力の結果として作り出される。裏布層は普通、簡素で、表布と美的に適合している。中綿層は一般に、厚みと保温とを提供する。サンドイッチ状の３つの平面層を縫い合わせる特定のプロセスは、一般に「キルティング」と呼ばれる。キルティングプロセスは普通、表布層、裏布層および中綿層を貫通し、合わせて固定する、長い連続的パターンのステッチを形成することからなる。全体的な美観を高めるために、装飾的な質を有するステッチパターンがしばしば選択される。キルティングプロセスの一般的な目標は、密にかつ均一に間隔がとられた、精密で一貫したステッチを作り出すことにある。
【０００３】
キルティングは伝統的に、ソーイングマシンの助けを借りずに、手縫いで行なわれてきた。しかしながら、ハンドキルティングは、１枚のキルトを作るのに熟練者でも数ヵ月の努力を必要とし得る、手間のかかるプロセスである。したがって、キルト製作者の努力の大半が表布層の創造的かつ美的な局面に向けられ得るように、機械を使用してキルティングプロセスを支援する傾向が展開しつつあるようである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マシンキルティングは、さまざまな方法で実行可能である。たとえば、ユーザは、実質的に従来どおりのソーイングマシンを、マシンの送り歯を取外すかまたは使用不可にすることによって、「フリーモーション」モードで動作させることができる。これによりユーザは、積み重ねられたキルト層をマシンの針に対して直接、またはキルトフレームを介して手で動かして、所望のパターンのステッチを作り出すことができる。実際には、ユーザが積み重ねられたキルト材料を針の下で動かす際、ソーイングマシンは比較的一定の速度で動作する。このプロセスは通常、作業者が針のストロークと同期してキルト積層物を動かして高品質のステッチパターンを形成できるようになるのに、練習を積んだ後で習得される作業者のかなりの技能を必要とする。このように、従来のソーイングマシンを用いたフリーモーションキルティングはユーザのかなりの技能を必要とするにもかかわらず、特にカーブした、かつ複雑なステッチパターンを形成する際に、不完全な結果をしばしばもたらす。
【０００５】
マシンキルトはまた、近年利用可能になったさまざまな、手で誘導される専門キルティングシステムを用いることによっても実行可能である。そのようなシステムの特徴および特性が、キルターズ・ニュースレター・マガジン（Quilter's Newsletter Magazine：ＱＮＭ）２００３年４月号に掲載された、キャロル  Ａ．テレン（Carol A. Thelen）による記事で述べられている。この記事は、そのようなシステムの３つのカテゴリ、つまり（１）テーブルトップセットアップ、（２）ショートアームシステム、および（３）ロング
アームシステムを識別している。それらは一般に、フレームとキルティング／ソーイングマシンとを支持するテーブルによって特徴付けられる。フレームはローラを含み、ローラは、層状の積層物の一部がステッチング用に露出されるようにする一方、残りの層の部分がローラ上に保管されるように、キルト層を保持する。キルティング／ソーイングマシンは、フレームおよびテーブルに対して（たとえばトラックに沿って）動くために取付けられたキャリッジ上に載っている。キャリッジには一般に、作業者がキルトの表面にわたってマシンを動かすことができるようにするハンドルが設けられている。ＱＮＭの記事はさらに、基本的なショートアームまたはロングアームシステムに追加される、ステッチ調節を含むさまざまな電子機能を可能にするオプションの追加品および付属品について述べている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の概要
この発明は、２つ以上の柔軟な平面層を綴じ合わせるためのシステムに向けられており、より特定的には、ユーザが布地層の積層物を綴じ合わせるために均一なステッチを容易に作り出せるようにするためのキルティング方法および装置に向けられている。
【０００７】
この発明に従った装置により、ユーザは、平面層の積層物を、作動可能なステッチヘッドの下で、平面の台または板を横断するよう自由に手で動かすことができる。この装置は、ステッチヘッドの作動を制御するためにステッチヘッドに近接する積層物の動きを検出するための検出器を含んでいる。したがって、この発明に従った装置は、ステッチストロークの発出を積層物の動きに自動的に同期させるよう機能する。これによりユーザは、幅広い速度範囲内で積層物を動かし、積層物の動きを意のままに開始または停止し、平面の台を横断するあらゆる方向に積層物を誘導することができるようになる。
【０００８】
より特定的には、この発明に従った好ましい装置は、キルティング／ソーイングマシンののど空間（throat space）内での積層物の動きを、積層物が平面の台を横断して動く際に積層物の少なくとも１つの表面の動きを測定することによって検出するよう構成されている検出器を含む。積層物の動きは、好ましくは、直交するＸ方向およびＹ方向に沿った積層物の並進を判断することによって測定される。
【０００９】
この発明の好ましい実施例は、積層物に物理的に接触することなく、積層物表面の動きを測定することができる検出器を採用している。この発明に従った好ましい検出器は、積層物が平面の台を横断して動く際に積層物の表面から反射されたエネルギ、たとえば光に応答する。この検出器は、好ましくは、マシンののど空間内の積層物表面（表布および／または裏布）と一致するターゲット領域からの反射されたエネルギを収集するよう配置された検出窓を含む。
【００１０】
ある特定の好ましい実施例では、直交するＸ方向およびＹ方向に沿った積層物の増分の並進移動を表わす出力パルスを提供するために、光学検出器が採用される。この出力パルスは次にカウントされ、積層物が動いた距離が判断される。動きの量が予め定められた量またはしきい値を超すと、「ステッチストローク」コマンドが発行され、ステッチヘッドが積み重ねられた層を貫通してステッチを刺すようになる。ユーザが引続き積層物を平面の台を横断して自由に動かすにつれて、さらなるステッチストロークコマンドが連続して発行され、ユーザが調節する積層物の動きに同期した、連続的なステッチを作り出す。
【００１１】
好ましい実施例の一局面によれば、ステッチヘッドは、各ステッチストロークコマンドに応答して１回のステッチサイクルを迅速に実行するよう構成される。より特定的には、ヘッドは好ましくは、ユーザが積層物を動かす自由を妨げないよう、ステッチサイクルの合間にその針がその最上位置で保持されるよう構成される。各ステッチサイクルの最中、
針の駆動機構により、針は、迅速に降りて台上の積層物層を貫通し、ステッチを刺し、次にその最上位置へ迅速に上がって戻り、次のステッチストロークコマンドを待つ。
【００１２】
動作の単一のステッチモード、またはインパルスモードは、ユーザが（好ましくは０にいたる）遅い積層物速度で動作できるようにするには有利であるが、たとえば２０インチ／分をしのぐ、より速い積層物速度では、連続して動作する針駆動モータの速度を積層物の動く速度に比例するよう制御すると、概して十分である。
【００１３】
好ましい一実施例の別の局面によれば、積層物押え板または「押え金」（presser foot）がステッチヘッドに関連付けられる。ステッチサイクルの最中、押え金は積層物を台に押し当てて、適正なステッチ張力を確実にし、かつ、針が積層物から抜け出て上方へ動くことを容易にする。ステッチサイクルの合間には、押え金にかかる力は解除され、押え金と平坦な台との間のマシンののど空間中を積層物が自由に動かされることを可能にする。
【００１４】
ここに説明される好ましい実施例は、この発明の要素が十分に取込まれたマシンを含んでいるが、代替的な実施例が従来のソーイングマシンをこの発明に従って動作するよう改造できることが指摘される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
詳細な説明
まず、この発明に従った、積層物１２を形成する２つ以上の柔軟な平面層を綴じ合わせるための一般化されたシステム１０を示す図１に注目する。積層物１２は、綴じ付けまたはステッチヘッド１５に近接する基準Ｘ−Ｙ面１４に沿った、誘導されるフリーモーション用に支持される。ヘッド１５は、重ね合わされた層１２を貫通して綴じ目またはステッチを刺し、層を綴じ合わせるよう作動可能である。平面１４を横断する積層物１２の動きを感知するために、動き検出器１６が設けられる。制御回路１８は、積層物の動きの増分に応答して、積層物１２の層を貫通する等間隔の綴じ目またはステッチを刺すようヘッド１５を作動させる。以下に説明するように、検出器１６は好ましくは、ステッチヘッド１５に近接する基準面１４の直交するＸ軸、Ｙ軸に沿った積層物の並進移動を測定するよう構成される。
【００１６】
図２は、積層物２２の布地層を綴じ合わせるための図１のシステムの第１の好ましい実施例２０を示す。実施例２０は一般に、作動可能なステッチヘッド２８を含む機械的な機械部分２６と、積層物２２の動きに応答してヘッド２８を作動させるための電子制御サブシステム３０とで構成される。積層物２２の平面層は異なる用途用に意図されたさまざまな材料からなり得るが、ここで述べられる好ましい実施例は特に、布地層、たとえば表布層３２、中間の中綿層３４、および底の裏布層３６を縫い合わせてキルトを形成するために構成される。
【００１７】
図２の機械部分２６は一般に、実質的に水平に向けられた平面の表面４５を提供する台４４の上部でステッチヘッド２８を支持するよう構成されたフレーム４０で構成されている。ステッチヘッド２８は、針４８を平面の表面４５に本質的に直交する往復垂直運動のために支持する針棒４６を含む。台の表面４５は、ユーザが積層物２２を、表面４５を横断して自由に手で誘導できるようにするよう、層状の積層物２２を支持するために構成されている。以下に説明するように台表面に積層物２２を選択的に押し当てるために、押え板、または押え金５０が設けられており、適正なステッチ張力を確実にし、かつ、ステッチを刺した後で針が積層物から引き上がるのを助ける。
【００１８】
従来のフックおよびボビンアセンブリ５２が、針４８と整列して、台４４の下に取付けられる。針棒４６および針４８を含むステッチヘッド２８は、フックおよびボビンアセン
ブリ５２とともに実質的に従来の態様で動作して、台上の固定して配置された開口部またはステッチ位置５４において、積層物２２を貫通してステッチを刺す。針４８がその下方位置まで下げられて積層物の層を貫通するステッチサイクルの最中（図３）、押え板５０も下げられて積層物の層を台４４に押し当て、適正なステッチ張力を達成し、かつ針が積層物から引き上がるのを助ける。ステッチサイクルの完了後、針４８および押え板５０は上に上げられる（図４）。以下に述べるように、押え板の上げられた位置（図４）は好ましくは、検出器１６による検出を確実にし、かつ積層物が台４４を横断して自由に動かされるようにするために、積層物に緩くもたれかかって裏布層３６（図２）を台４４に対して保持するように選択される。
【００１９】
図２の好ましい機械部分２６はさらに、モータ／ブレーキアセンブリ５６を含むように図示されており、それは、動作動力および制動を、好適な伝達システム５８を介して上部駆動軸６０および下部駆動軸６２に選択的に提供するよう機能する。上部駆動軸６０は、針４８を動かすために、動力をモータ／ブレーキアセンブリ５６からステッチヘッド２８に伝達する。下部駆動軸６２は、動力をモータ／ブレーキアセンブリ５６からフックおよびボビンアセンブリ５２に伝達する。
【００２０】
ステッチヘッド２８とフックおよびボビンアセンブリ５２とは、ステッチ位置５４で積層物２２の層を貫通してステッチを刺すよう、従来の態様で協働する。つまり、ステッチヘッドサイクルが開始されると、針４８は下向きに駆動されて、重ね合わされた層３２、３４、３６を貫通し、台４４のステッチ位置開口部５４を通って上糸（図示せず）を搬送する。台４４の下で、アセンブリ５２のフック（図示せず）が上糸のループをつかみ、その後、針４８はそれを、押え金５０により押えられている積層物を貫通して引き戻す。フックにつかまった上糸のループは次に、アセンブリ５２のボビン（図示せず）から引き出された糸によって固定される。
【００２１】
図２のシステムは、制御回路６５を介してモータ／ブレーキアセンブリ５６を制御するために台４４上での積層物２２の動き、より具体的には並進を検出するためのトランスデューサまたは検出器６４を含む。以下により詳細に述べるように、動作時、ユーザは、固定して配置されたステッチヘッド２８に対して層状の積層物２２を台４４上で自由に動かすことができ、その間、検出器６４は、積層物の動きを表わす電気信号を生成する。制御回路６５は次に、ヘッド２８からのステッチの発出を制御するために、検出された積層物の動きに応答する。制御サブシステム３０は、動き検出器６４および制御回路６５を含むのに加え、好ましくは、軸位置センサ６６も含む。軸位置センサ６６は、針４８がその最上位置になるのに対応する、上部駆動軸６０の特定の回転位置を感知するよう機能する。以下に見られるように、制御回路６５はセンサ６６の出力に応答して、連続するステッチサイクルの合間に針４８をその最上位置で待機させる。この措置は、針が台４４上での積層物２２の自由な並進移動を妨害することを防止する。
【００２２】
この発明によれば、作業者は布地の積層物を、垂直に向けられた針４８の下で、水平に向けられた台４４を横断して誘導する。この発明に従った動き検出器６４は、積層物が台４４を横断して動かされる際、積層物２２の表面層（表布および／または裏布）と一致するターゲット領域を監視するために取付けられている。以下に述べるように、この検出器は、針貫入位置に近接する積層物表面に焦点が合った窓を有するとして考えられ得る。検出器は物理的にさまざまに取付け可能であり、たとえば積層物の表布表面を見下ろすように積層物の上部に、または積層物の裏布表面を見上げるように積層物の下部に取付け可能である。
【００２３】
図２の動き検出器６４は、非接触型装置（たとえば光学検出器）および接触型装置（たとえばトラックボール）の双方を含め、多くの異なる形をとり得るが、物理的に布地層に
接触することなくそれが積層物の動きを検出することが非常に好ましい。したがって、この発明に従った好ましい動き検出器は、積層物から反射される、または積層物により供給されるエネルギに応答するための装置を含む。このエネルギはいくつかの異なる形（たとえば超音波、ＲＦ、磁気、静電気など）であり得るが、好ましい検出器の実施例は、たとえばアジレント・テクノロジーズ（Agilent Technologies）によって販売されている光学チップＡＤＮＳ２０５１を利用した光学的な動き検出器（図８に表わす）を採用している。積層物を測定するための代替的な検出器は、加速度計、抵抗装置などの技術を採用可能である。
【００２４】
この時点では、積層物の動きの正確な測定は、動き検出器の窓の焦点近くに位置付けられている積層物のターゲット層、たとえば裏布層３６に一部依存している、と言うにとどめる。前述の押え板または押え金５０は、積層物の層を検出器の窓から一定の距離に保持するのを助ける。好ましい一実施例では、押え板５０は、積層物２２に係合するための平らで滑らかな底面５１を有しており、ユーザが針４８に近接する積層物層を見るのを妨害しないよう、透明な材料で作製されている。図３および図４はそれぞれ、押え板５０が作動された位置、および作動されていない位置を示している。図３では、ステッチサイクルの最中、軸８０が下に動かされて、ばね８２に起因するばね力を板５０が積層物２２に加えるようにする。サイクルの合間には（図４）、軸８０は上に動かされ、そのため積層物２２に対する板５０の圧力は解除されて、積層物に対する板の、動きを抑制する摩擦を低減させる。にもかかわらず、サイクルの合間の非ステッチ間隔の最中、板５０は、台４４に積層物を緩く押し当てるのに十分に接近して位置付けられる。
【００２５】
なお、図３および図４では、押え板５０は、ばね８２により負荷をかけられて押え金アーム８３に対して上下に摺動する軸８０に取付けられている。また、図４は、針アーム４６がばね負荷をかけられた軸８０を引き上げるよう支援していることを示している。押え板５０の移動範囲は、ステッチサイクルの合間でのキルト積層物の、台を横断する自由な水平移動を可能にするが、裏布層表面３６が台表面に押し当てられ、かつ動き検出器６４の窓の焦点近くに保持されることを確実にするように、積層物の垂直移動を十分に抑制する。
【００２６】
図５および図６は、図２のシステムの物理的な構成要素を収容するための典型的なキルティング／ソーイングマシンのハウジング８４を概略的に示している。ハウジング８４は、上部駆動軸６０を含む上部アーム８５と、下部駆動軸６２を含む下部アーム８６とを含む。ハウジングの上部アーム８５および下部アーム８６は、垂直に向けられたマシンアーム８７から延びている。上部アーム８５および下部アーム８６は、互いから垂直方向に間隔をおかれ、マシンアーム８７とともに、一般にのど空間８８と呼ばれる空間を規定している。針４８は、下部アーム８５に向かい、かつそれから離れる往復運動のために、上部アームからのど空間８８に垂直に下りる。下部アーム８５は、のど板（throat plate）と呼ばれることもある台４４を保持している。針とマシンアームとの距離は一般に、のど長さ（throat length）と呼ばれる。
【００２７】
図８は、光収集窓９１を有するハウジング９０を含む、好ましい動き検出器６４を示している。光源、たとえば発光ダイオード（ＬＥＤ）９２がハウジング９０内に取付けられ、（ミラー９３および窓９１を介して）窓９１の真上の裏布層３６の表面と一致するターゲット領域を照らす。層３６から反射された光はレンズ系９４によって収集され、光学チップ９５（たとえばアジリエントＡＤＮＳ２０５１）に加えられる。チップ９５は、ターゲット領域から画像を約１５００枚／秒で連続して取得する小さなＣＭＯＳアレイカメラ（図示せず）と、関連するデジタル信号プロセッサつまりＤＳＰ（図示せず）との双方を内部に含む。信号プロセッサは数百万命令／秒で動作して、取得された画像におけるパターンを検出し、かつ、一連の連続する画像における変化に基づいて、それらのパターンが
どのように動いたかを判断する。その結果、チップ９５は、ターゲット領域と一致する裏布層３６部分のＸ方向における増分並進を表わす、リード線９６上の出力パルスと、裏布層３６のＹ方向における増分並進を表わす、リード線９７上の出力パルスとを提供することができる。
【００２８】
図７は、第２の代替的なシステムの実施例６８を示しており、それは、図２の実施例の対応する部分２６および３０と同様の、機械的な機械部分２６′および電子制御サブシステム３０′を含んでいる。しかしながら、図７の実施例は主として、それが前述の図２のモータ／ブレーキアセンブリ５６の代わりにクラッチ／ブレーキアセンブリ６９を用いてモータ７０からステッチヘッド２８′への動力伝達を制御するという点で、図２とは異なる。加えて、図７のフックおよびボビンアセンブリ５２′は、その中のボビンフック（図示せず）の位置がフック位置センサ７１によって感知されている状態で、モータ７０によって連続的に駆動される。積層物の動き検出器６４′、軸位置センサ６６′、およびフック位置センサ７１の出力はすべて、制御回路６５′へ入力として加えられ、その出力は、ステッチヘッド２８′を選択的に作動させるよう、クラッチ／ブレーキアセンブリ６９を制御する。
【００２９】
ここで、図２の制御サブシステム３０および図７の制御サブシステム３０′双方に関連する回路図を示す図９に注目する。なお、図９は、図２および図７の双方に関連する光学的な動き検出器６４（６４′）および軸位置センサ６６（６６′）を示している。検出器６４（６４′）およびセンサ６６（６６′）は、主としてコントローラ９８（たとえば、マイクロコントローラチップ  マイクロチップ（Microchip）ＰＩＣ  １２Ｃ５０８）とタイマ回路９９（たとえば、ナショナル（National）５５５）とで構成される制御回路６５（６５′）に、データ信号を提供するよう接続されている。図９はまた、フック（図示せず）が動作位置に達すると信号をタイマ９９に提供する図７のフック位置センサ７４を破線で示している。軸位置センサ６６（６６′）およびフック位置センサ７４は、好ましくは、軸６０およびアセンブリ７２のフックによってそれぞれ搬送される光学的な刺激に応答して制御回路に加えるための信号を生成する装置を含む。そのような光学的な刺激は大抵、上部駆動軸６０およびアセンブリ７２のフックにそれぞれ配置された、異なるように反射するマーカーを含む。動作時、マイクロコントローラ９８は、直交するＸ軸およびＹ軸に沿ったキルト裏布層３６の動きの増分をそれぞれ表わす、リード線９６および９７上に動き検出器チップ９５によって提供された出力パルスをカウントするよう機能する。マイクロコントローラ９８が十分な累積した動きを認識すると、それは信号をタイマ回路９９に発出する。また、これに代えて、図７のクラッチ／ブレーキの実施例という特定の場合には、マイクロコントローラ信号は、ボビンフックが所望の位置にある場合にのみそれがタイマ回路９９に加えられるよう、フック位置センサ７４の出力によってゲート制御される。タイマ回路９９は、出力１１０上のステッチコマンド信号を、負荷トランジスタ１１２に加える。トランジスタ１１２は、単極双投スイッチ１１６を動作させるよう図示されているリレー１１４を制御する。図９に示すように、作動された下方位置では、スイッチ１１６は、図２のモータ／ブレーキアセンブリ５６のモータを駆動するよう動力を加えるか、またはそれに代えて、図７のクラッチ／ブレーキアセンブリ６９のクラッチを入れる。リレー１１４は、タイマ９８およびトランジスタ１１２を介して、軸位置センサ６６からの配線１０２上のパルスによって作動停止される。図９に示すように、作動停止された上方位置では、スイッチ１１６は短絡経路を閉路し、こうして駆動過程を制動する。
【００３０】
ここで、単一のステッチを生成するために図２のモータ／ブレーキアセンブリ５６または図７のクラッチ／ブレーキアセンブリ６９を制御するためのマイクロプロセッサ９８のアルゴリズム的動作を示すフローチャートを含む図１０に注目する。図１０では、最初のブロック１２０は、通常ユーザ入力を介して以前に入力された「ステッチ長」の値を得ることによってステッチサイクルを初期化するよう機能する。ブロック１２０でステッチ長
の値が設定されると、アルゴリズムは決定ブロック１２２に進み、それは、Ｘ方向における積層物の並進について、つまり光学チップ９５からのリード線９６上のＸパルスについて調べる。パルスが検出された場合、ブロック１２４によって表わされるように、記憶されたＸカウントがインクリメントされる。ブロック１２２、１２４の実行後、動作は決定ブロック１２６に進み、それは、Ｙ並進について、つまり光学的動きチップ９５のリード線９７上のＹパルスについて調べる。Ｙパルスが検出された場合、ブロック１２８によって表わされるように、記憶されたＹカウントがインクリメントされる。動作は次にブロック１２６または１２８からブロック１３０に進む。ブロック１３０および１３２は本質的に、動きの測定されたＸ構成要素およびＹ構成要素に起因する、結果として生じた積層物の動きの量を、ピタゴラスの定理を利用して判断するためのステップを表わしている。つまり、ブロック１３０で、Ｘカウント値が２乗され、Ｙカウント値が２乗される。ブロック１３２は、ブロック１３０で計算された２乗値を合計して、結果として生じた積層物の動きを表わす値を作り出す。
【００３１】
ブロック１３４は、予め設定されたステッチ長の値の２乗を、ブロック１３２から得られた量と比較する。結果として生じた動きの量が予め設定されたステッチ長よりも小さい場合、動作サイクルはループ１３６を介して最初のブロック１２０に戻る。一方、結果として生じた量が予め設定されたステッチ長を超える場合、動作はブロック１３８に進んでステッチを開始させる。ブロック１４０で、ＸカウントおよびＹカウントは消去され、それから最初のブロック１２０に戻る。加えて、ブロック１３８の後、ブロック１４２の実行によってリレー（図９の１１４）が通電され、モータ／ブレーキアセンブリ５６（図２）またはクラッチ／ブレーキアセンブリ６９（図７）を作動させる。しかしながら、ブロック１４２の終了は、上部駆動軸が針をその最上位置に待機させる位置に達したことを示す、軸位置センサからの終了パルス（ブロック１４６によって表わされる）を必要とする。図１０はまた、ブロック１３８とブロック１４２との間に破線のブロック１４８を示している。ブロック１４８は図７の実施例に関連しており、図９のフック位置センサ７４からイネーブル信号を受取るまで、ブロック１４２の実行が遅延されることを示す。
【００３２】
図１０がインパルスまたは単一ステッチモードにおける動作についてのアルゴリズムを示しているのに対し、図１１（図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）として提示される）は、デュアルモード動作、つまり遅い積層物速度でのインパルスモードとより速い積層物速度での連続比例モードとを示している。そのようなデュアルモード能力を提供することは、より速い積層物速度でより滑らかに動作可能となるために好ましい。説明のため、たとえば２０インチ／分未満の遅い積層物速度での動作に対応するには、各ステッチコマンドが非常に迅速な針ストロークを開始して、針が積層物の動きを妨害しないようにすることが望ましい、ということを思い出してみる。積層物の並進速度および針のストローク速度が高まるにつれ、針が積層物の動きを妨害することは低減する。このため、たとえば２０インチ／分（または例示的な０．１インチのステッチ長を確実にする２００ステッチ／分）を上回る速い積層物速度では、針が積層物速度と実質的に比例する速度で連続して駆動される比例モードに切換えることが適切である。２００ステッチ／分の速度では、各針サイクルにかかる時間は約３００ミリ秒未満である。したがって、図１１（Ｂ）に示すアルゴリズムは、連続するステッチコマンド間の期間、つまりステッチ時間間隔について調べるステップを含んでいる。この間隔の期間が例示的な３００ミリ秒未満である場合、動作は比例モードで進む。この発明の代替的な一実施例（図示せず）は、比例モードのみで動作可能である。
【００３３】
なお、図１１（Ａ）は、ステッチコマンドまたは「ステッチを開始する」ブロック１３８までは、図１０と同一である。図１１（Ｂ）は、ブロック１３８の後にブロック１５２が続くことを示しており、ブロック１５２は、連続するステッチコマンド間の期間を測って針駆動軸６０の角度位置θnを記録する（ブロック１５３）ステッチ間隔タイマ（好適
なマイクロコントローラによって容易に実現可能）を読出し、リセットする。決定ブロック１５４は次に、以前にブロック１５２で読出された間隔タイマ期間を調べ、それが前述の例示的な３００ミリ秒の間隔よりも大きいかどうかを判断する。大きい場合、動作はインパルスモード１５５に進む。大きくない場合、動作は比例モード１５６に進む。
【００３４】
インパルスモード１５５での動作は本質的に、前に図１０を参照してブロック１４２、１４６、１４８に関して説明した動作と同一である。しかしながら、図１１（Ｂ）は加えて、比例モードの作動停止を確実にするよう実行され得る、インパルスモードのブロック１５７と、ステッチが送出されて針をその上方位置に待機させた後でモータ／クラッチリレーの作動を停止し、ブレーキを作動させるブロック１５８とを示している。
【００３５】
比例モード１５６での動作は、モータ速度制御動作を起動するステップ１５９を含む。モータ速度制御能力は、モータ速度がユーザによって、たとえばフットペダルを介して、および／または内蔵の電子制御回路によって制御される大抵の現在のソーイングマシンの一般的な機能である。
【００３６】
ブロック１５９の後で、決定ブロック１６０が実行される。決定ブロック１６０の機能を理解するには、まず、積層物の速度が速くなり、より短い期間のステッチ間隔を作り出すにつれて、ブロック１５３で読出される軸角度位置θnが、モータ／針軸速度の調節がない場合には低減する、ということを認識すべきである。言換えれば、新たに読出された軸角度θnは、以前に読出された軸角度θpよりも小さい。ブロック１６０は、積層物速度が増加した場合にθnとθpとを比較するよう機能する。θnの方が小さい場合、ステッチ長の均一性を保つために、増加した速度でステッチを送出するよう、モータ速度を早くする必要がある（ブロック１６１）。
【００３７】
一方、積層物速度が低減し、そのためθnがθpよりも大きい場合、均一な長さのステッチを生成するためにモータ速度は遅くされる（ブロック１６２）。積層物の速度が一定を保っている場合、θnはθpと等しく、モータ速度の調整は必要ない（ブロック１６３）。
【００３８】
前述の事項から、この発明に従った図２および図７のシステムの動作は容易に理解されるはずである。要約のため、このシステムによってユーザが層状の積層物２２を台４４上で自由に並進させることができる、ということが理解されるはずである。検出器６４は積層物の動きを感知して、直交するＸ軸およびＹ軸に対する増分並進移動を表わすＸパルスおよびＹパルスを生成する。マイクロコントローラ９８（図９）は、ＸパルスおよびＹパルスをカウントし、結果として生じた動きが予め設定されたステッチ長と少なくとも等しい場合を判断する。これが起こると、リレー１１４が作動されて、図２のモータ／ブレーキアセンブリ５６（または図７のクラッチ／ブレーキアセンブリ）に、スイッチ１１６を介して動力を供給し、単一のステッチストロークを開始させる。つまり、リレー１１４の作動がスイッチ１１６をその下方位置（図９）へ動かし、これにより、モータが急速に回転数を上げて動力をステッチヘッド２８とフックおよびボビンアセンブリ５２とに伝達するようになる。上部軸６０および下部軸６２は、上部軸のマーカーが軸位置センサ６６の下を通過するまで回転する。軸のマーカーが検出されると、スイッチ１１６はその上方位置へ動かされ、このためモータ／ブレーキアセンブリ５６への動力を解除し、アセンブリを短絡して、迅速に回転している軸の運動を急に止める、つまり制動する。キルト積層物の自由な動きを確実にするために、軸のマーカーは、針をその最上位置で止めるよう配置されている。自由な動きをさらに確実にするため、キルト層が針および押え板５０によって「捕らえられる」時間の百分率が非常に短くなるよう、ステッチストロークは非常に迅速に起こるようにされる。これは、モータ／ブレーキアセンブリが、たとえば発電制動のために電気短絡を採用したＤＣモータといった、豊富に動力を供給されるモータおよび非常に迅速な制動動作を用いることを確実にすることによって、達成可能である。
【００３９】
ここで、図８に示す実施例６４に取って代わる光学的な動き検出器の実施例１７５を示す図１２に注目する。図８の実施例は、キルト裏布層３６の動きを検出するために一連の画像を取得し、次にそれらの画像を比較することによって動作することを思い出してみる。図１２の実施例１７５は、代わりに、糸（縦糸および／または横糸）が光ビームの焦点を横切る際にそれらをカウントするよう動作する。
【００４０】
図１２を引続き参照するが、なお、検出器の実施例１７５は、好ましくは台１４４の下に取付けられたハウジング１７６で構成されている。ハウジングは、光源１７８を含んでおり、それはレンズ系１８０に光を透過させて、キルト材料積層物２２の裏布層３６に対して焦点が合ったビームを生成する。裏布層からの反射された光はレンズ系１８２によって収集され、光検出器１８４に結合される。光検出器１８４は、裏布層３６に入射するビームの焦点を横切る各糸についての検出可能な信号変化を生成する。光検出器１８４の出力は増幅器１８６を駆動して、糸の横断、つまり裏布層の動きを表わすパルス出力１８８を生成する。
【００４１】
ここで、図９に示す回路図と実質的に同一であるものの、図８の光学的な動き検出器６４の代わりに図１２の光学的な動き検出器１７５を取り入れている点が異なる、制御サブシステムの回路図を示す図１３に注目する。より特定的には、図１３は、リード線１８８上に出力パルスを生成するよう増幅器１８６を駆動する光検出器１８４を照らす光源１７８を示している。リード線１８８は、前述のマイクロコントローラ９６の入力に接続されている。
【００４２】
ここで、図１３のマイクロコントローラ９６が光学的な動き検出器１７５とともに使用される場合のアルゴリズム的動作を示すフローチャートを例示する図１４に注目する。図１４に従ったステッチサイクルは、「ステッチ長」の値を取得するよう機能するブロック２００から始まる。動作はブロック２００から決定ブロック２０２に進み、それは、光学検出器１７５からのリード線１８８（図１３）上のパルスを探す。パルスが検出されなかった場合、動作は決定ブロック２０６に直接進む。パルスが検出された場合、動作はブロック２０４に進み、それは記憶された糸カウントをインクリメントしてから、決定ブロック２０６に進む。ブロック２０６は、予め設定されたステッチ長の値を、現在の糸カウントと比較する。予め設定されたステッチ長が現在の糸カウントよりも長い場合、動作は最初のブロック２００に戻る。一方、ステッチ長が現在の糸カウントと等しいかまたはそれ未満である場合、動作はブロック２０８に進んでステッチを開始する。ブロック２１０で、現在の糸カウントが消去され、またはゼロにリセットされて、動作は最初のブロック２００に戻る。加えて、ブロック２１０の実行後、ブロック２１２で出力リレー１１４が通電され、モータ／ブレーキアセンブリ５６またはクラッチ／ブレーキアセンブリ６９を作動させる。しかしながら、図１０のフローチャートから思い出されるように、ブロック２１２の終了は、針がその最上位置にあることを示す、軸位置センサ６６からの終了信号（ブロック２１４によって表わされる）を必要とする。図１４はまた、ブロック２１０とブロック２１２との間に破線のブロック２１６を示している。ブロック２１６は図７の実施例に関連しており、図１３に示すフック位置センサ７４からイネーブル信号を受取るまで、ブロック２１２の実行が遅延されることを示す。
【００４３】
図１４は単一ステッチまたはインパルスモードでの動作のみを示しているが、代替的な実施例が、図１１（Ｂ）に示すステップを取り入れることによって、連続比例モードのみで、またはデュアルモードシステムで機能できることが理解されるはずである、ということが指摘される。
【００４４】
この発明の実施例は、幅広い範囲の均一なステッチ長を生成するよう構成可能である。
典型的なキルト用途では、約２．５ｍｍ（１／１０ｉｎ．）のステッチ長が、キルティング集団のかなりの部分によって魅力的であると考えられている。例示的なユーザによる典型的な使用では、積層物が約１インチ／秒で動かされることが予想され、それは、１０ステッチ／インチまたは１０ステッチ／秒（つまり１００ミリ秒／ステッチ）に等しい。この例示的な状況では、ステッチサイクル期間が５０ミリ秒以下に制限されている場合、針４８および押え板５０が積層物を捕らえているのは、その時間の５０％未満であり、このためユーザに積層物の自由な動きの感動を与える。
【００４５】
ここには限定された数の特定の実施例しか説明されていないが、この発明の精神および添付された請求項の意図された範囲内に該当する多くのさらなる代替的な構成が、当業者の脳裏に浮かぶことが認識されるはずである。
【００４６】
例示のため、図１５は、図２および図７の実施例に取って代わる第３の例示的な実施例２２０を示している。実施例２２０は主として、共通の駆動過程を用いる代わりに、実施例２２０が、ステッチヘッドとフックおよびボビンアセンブリとをそれぞれ駆動するための別個の電気的駆動装置２２４、２２６を用いる点で異なっている。駆動装置２２４および２２６は、動き検出器２３０によって供給される、積層物の動きを表わす信号に応答して、制御回路２２８によって制御される。
【００４７】
ここに述べられた好ましい実施例は、この発明の要素が十分に一体化されたマシンを含んでいるが、従来のソーイングマシンをこの発明に従って動作するよう販売後に改造するための代替的な一実施例が提供可能であることが認識される。より特定的には、駆動モータ２５２を有する従来のソーイングマシン２５０を示す図１６に注目する。駆動モータは、モータ速度および他の局面またはモータ動作を制御可能なモータ制御回路２５４によって典型的に制御される。モータ速度は、ケーブル２５８、およびコネクタ２６２と嵌合するプラグ２６０を介して、フットコントロール２５６により提供されるユーザ入力によって典型的に制御される。
【００４８】
この発明に従ったステッチ制御モジュール２６４は、元のフットコントロール２５６の代わりにコネクタ２６２にプラグ接続されて、布地積層物の動きに比例する速度で針を動作させるよう意図されている。モジュール２６４は、前述のような、マシン２５０ののど空間内での積層物の動きを測定するために取付けられた動き検出器２６６で構成されている。検出器２６６は、フットコントロールアダプタ２７０を駆動する制御回路２６８に接続されている。アダプタ２７０は、制御回路２６８からの速度制御入力コマンドを受入れ、次に、出力コマンド、つまり元のフットコントロール２５６によって提供されるものを真似た制御信号を受入れるよう構成されている。アダプタの出力制御信号は、ケーブル２７２を介して、コネクタ２６２と嵌合するためのプラグ２７４に結合される。マシンが異なれば、元のフットコントロール２５６をコネクタ２６２およびモータ制御回路２５４に結合するためのインターフェイスも異なり得るため、フットコントロールアダプタ２７０およびプラグ２７４は、改造される特定のソーイングマシンと適合するよう構成されるべきである。
【００４９】
前述の事項から、説明されたキルティング／ソーイング装置により、ユーザが布地層の積層物を手でつかみ、平面の台を横断してそれを動かして、積層物を貫通する均一な長さのステッチを生成できるようになることが理解されるべきである。ユーザは、これに代えて、市販の単純なフレームに積層物を取付け、ユーザが台を横断して積層物を動かすためにフレームを把持できるようになることを選択できる。また、ここに説明されたキルティング／ソーイングマシンは、布地積層物を保持するためのフレームと、キルティング／ソーイングマシンを支持するための可動キャリッジとを有する、手で誘導されるキルティングシステムにおいて使用可能であることも指摘される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明に従った、重ね合わされた平面層を綴じ合わせるためのキルティングシステムのブロック図である。
【図２】ステッチヘッドを制御するためにモータ／ブレーキアセンブリを利用している、この発明の第１の実施例の模式図である。
【図３】図２の押え板がその作動位置にあることを示す模式図である。
【図４】図２の押え板がその非作動位置にあることを示す模式図である。
【図５】例示的なキルティング／ソーイングマシンのハウジングの側面図である。
【図６】例示的なキルティング／ソーイングマシンのハウジングの端面図である。
【図７】図２と同様であるが、ステッチヘッドを制御するのにクラッチ／ブレーキアセンブリを利用している、この発明の第２の実施例の模式図である。
【図８】図２および図７のシステムで使用される第１の光学的な動き検出器の実施例を示す概略図である。
【図９】図２および図７の実施例で使用される図８の検出器を採用した制御サブシステムの概略図である。
【図１０】単一ステッチまたはインパルスモードにおける図９のコントローラの動作を示すフローチャートである。
【図１１（Ａ）】図１０と同様であるが、デュアルモード動作、つまり（１）インパルスモード、および（２）比例モードを示すフローチャートの前半を示す図である。
【図１１（Ｂ）】図１０と同様であるが、デュアルモード動作、つまり（１）インパルスモード、および（２）比例モードを示すフローチャートの後半を示す図である。
【図１２】図２および図７の実施例で使用される第２の代替的な光学的な動き検出器を示す概略図である。
【図１３】図２および図７の実施例で使用される図１２の検出器を採用した制御サブシステムの概略図である。
【図１４】図１３のコントローラの動作を示すフローチャートである。
【図１５】第３の代替的なシステムの実施例の模式図である。
【図１６】従来のソーイングマシンがこの発明を取入れるためにどのように改造可能かを示すブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１（Ａ）】
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【図１１（Ｂ）】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年11月16日(2004.11.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つ以上の積み重ねられた平面層を縫い合わせるための装置であって、
ステッチヘッドを含み、前記ステッチヘッドは固定された場所に取付けられ、前記ステッチヘッドの下に配置された２つ以上の平面層の積層物を貫通してステッチを刺すよう作動可能であり、前記装置はさらに、
実質的に水平に向けられた台を含み、前記台は、前記平面層の積層物を、前記ステッチヘッドの下で前記台を横断して手で誘導して動かすために支持し、前記装置はさらに、
積層物表面の動きの量を表わす信号を生成するために、前記台に平行に向けられ、かつ前記ステッチヘッドに近接する前記積層物の表面の動きを検出するための検出器手段と、
ある一定のしきい値を超える積層物表面の動きを示す前記信号に応答し、前記積層物を貫通してステッチを刺すよう前記ステッチヘッドを作動させるための制御回路手段とを含む、装置。
【請求項２】
前記ステッチヘッドは、前記台に対して実質的に垂直に、最上位置と最下位置との間で往復して動くために取付けられた針を含み、
前記ステッチヘッドを作動させるための前記制御回路手段は、前記針が前記最上位置、前記最下位置、前記最上位置の順に１サイクルを通過するよう、前記ステッチヘッドに動力を加えるための手段を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
動力を加えるための前記手段は、前記針を動かすためのモータモード、および前記針の動きを停止させるためのブレーキモードで動作可能なモータ／ブレーキアセンブリを含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
動力を加えるための前記手段は、モータと、クラッチ／ブレーキアセンブリとを含み、
前記クラッチ／ブレーキアセンブリは、前記針を動かすために前記モータを前記ステッチヘッドに結合するためのクラッチモード、および前記針の動きを停止させるためのブレーキモードで動作可能である、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記台は、前記平面層の積層物を支持するための平坦で実質的に水平の表面を規定しており、
前記ステッチヘッドは針を含み、前記針は、最上位置と、前記台表面上で支持される前記平面層をそれが貫通する最下位置との間で、前記台表面に対して実質的に垂直に動くために取付けられている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ヘッドを作動させるための前記制御回路手段は、前記針を前記最上位置から前記最下位置に動かすように前記ステッチヘッドに動力を選択的に加えるための手段を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記針を前記最下位置から前記最上位置へ戻すための手段をさらに含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記検出器手段は、
前記積層物表面を照らすための光源と、
前記積層物表面の動きの量を判断するために、前記照らされた積層物表面から反射された光を処理するための手段とを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記検出器手段は、
直交するＸ軸およびＹ軸に沿った前記積層物表面の動きを測定するための光学的手段と、
前記測定された動きに応答し、前記積層物の、結果として生じる動きの量を判断するための信号処理手段とを含み、
前記制御回路手段は、前記結果として生じる動きの量が予め定められたステッチ長を超えると、前記ステッチヘッドを作動させる、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの布地層にステッチを刺すための機械であって、
垂直に間隔をおかれた実質的に平行な関係で取付けられ、その間にのど空間を規定する上部アームおよび下部アームと、
前記布地層を前記のど空間内で誘導して動かすことを支持するための、前記下部アーム上にある実質的に水平に向けられた板と、
前記板の上方の前記上部アームから支えられた、前記布地層にステッチを刺すよう作動可能な針アームと、
前記のど空間内で前記板に平行に向けられた前記布地層の表面の動きを検出するための検出器と、
前記布地層表面の検出された動きに応答し、前記針アームの作動を制御するための制御回路とを含む、機械。
【請求項１１】
前記検出器は、直交するＸ軸およびＹ軸に沿った前記布地層表面の並進移動の量をそれぞれ表わすＸ信号およびＹ信号を生成するよう動作する、請求項１０に記載の機械。
【請求項１２】
前記検出器は、前記布地層に物理的に接触することなく、前記布地層表面の動きを検出するよう動作する、請求項１０に記載の機械。
【請求項１３】
前記検出器は、
前記板に平行に向けられた前記布地層表面からエネルギを収集するように向けられた窓と、
前記窓により収集されたエネルギに応答し、前記板を横断する前記布地層の動きの量を表わす信号を生成するための信号生成手段とを含む、請求項１０に記載の機械。
【請求項１４】
前記検出器は、前記窓にエネルギを反射するよう前記布地層表面を照らすためのエネルギ源を含む、請求項１３に記載の機械。
【請求項１５】
前記エネルギ源は光源を含み、前記窓は前記布地層表面から反射された光画像を収集する、請求項１４に記載の機械。
【請求項１６】
前記生成された信号は、直交するＸ軸およびＹ軸に沿った前記布地層表面の並進移動を表わす、請求項１３に記載の機械。
【請求項１７】
前記針アームは、前記板から間隔をおかれた上方位置と前記板に近接する前記布地層を貫通する下方位置との間での循環移動のために取付けられた針を含み、
前記制御回路は、少なくとも前記上方位置、前記下方位置、前記上方位置の順の針の動きを含む１サイクルを通して前記針を動かすために作動可能である、請求項１０に記載の機械。
【請求項１８】
前記制御回路は、前記検出器により検出された布地層の動きのある一定の量に応答して、循環移動を通して前記針を動かすための針駆動手段を含む、請求項１７に記載の機械。
【請求項１９】
前記一定の量の値を調節するためのユーザ手段をさらに含む、請求項１８に記載の機械。
【請求項２０】
前記制御回路は、前記検出器により検出された布地層表面の動きの速度に関連する速度で前記針を繰返し循環して動かすための針駆動手段を含む、請求項１７に記載の機械。
【請求項２１】
１つ以上の布地層の積層物を貫通して均一な長さのステッチを刺すためのキルティング装置であって、
ステッチヘッドと、
前記ステッチヘッドに対向して取付けられた実質的に水平に向けられた平面の表面を規定する台とを含み、前記平面の表面は、前記積層物を、前記平面の表面を横断して誘導して動かすために支持するよう構成されており、
前記ステッチヘッドは、前記平面の表面から離れた上方位置、前記平面の表面上で前記積層物を貫通する下方位置、再度前記上方位置の順に循環移動を実行するよう作動可能な針を含み、前記キルティング装置はさらに、
前記平面の表面に平行に向けられた前記積層物の表面と実質的に一致するターゲット領域からエネルギを収集するための窓を規定する検出器と、
前記収集されたエネルギに応答し、前記平面の表面を横断する積層物の並進移動の量を示すための信号処理手段と、
ある一定のしきい値を超える量の前記積層物の並進移動に応答し、前記針に前記循環移動を実行させるための制御手段とを含む、キルティング装置。
【請求項２２】
前記検出器は、前記ターゲット領域において前記積層物表面を照らすよう取付けられた光源を含み、
前記窓は、前記ターゲット領域から反射された光画像を収集するよう向けられている、請求項２１に記載のキルティング装置。
【請求項２３】
表布表面および裏布表面を有する布地層の積層物を貫通して均一な長さの連続するステッチを形成する方法であって、
作動可能なステッチヘッドを固定した場所に取付けるステップと、
布地層の前記積層物を、前記ステッチヘッドの下で水平の平面の表面を横断して手で動かすステップと、
前記ステッチヘッドに近接する前記水平の平面の表面に平行に向けられた前記積層物表面のうちの少なくとも１つの動きを検出するステップと、
検出された積層物の動きのある一定の量に応答して、布地層の前記積層物を貫通してステッチを刺すよう、前記ステッチヘッドを作動させるステップとを含む、方法。
【請求項２４】
前記ステッチヘッドを取付ける前記ステップは、前記積層物から間隔をおかれた上方位置と、前記平面の表面を横断して動く前記積層物を貫通する下方位置との間での循環垂直移動のために針を取付けるステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記積層物の動きを検出する前記ステップは、
前記積層物の表面のターゲット領域を照らすためのエネルギ源を提供するステップと、
前記ターゲット領域から反射されたエネルギ画像を収集するステップと、
前記積層物の動きの量を判断するために、前記収集されたエネルギ画像を処理するステップとを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記ステッチヘッドを作動させる前記ステップは、前記一定の量よりも大きい積層物の動きの各増分に応答して、前記針を単一の循環移動を通して動かすステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記ステッチヘッドを作動させる前記ステップは、積層物の動きの速度に関連する速度で前記針を繰返し循環して動かすステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
表布表面および裏布表面を有する１つ以上の布地層の積層物を貫通して均一な長さの連続するステッチを形成する方法であって、
水平に向けられた平面の表面を提供するステップを含み、前記平面の表面は、前記積層物を、前記平面の表面を横断して誘導して動かすために支持し、前記方法はさらに、
ステッチヘッドを、前記ステッチヘッドが前記積層物層を貫通してステッチを刺すよう選択的に作動可能である前記平面の表面に対向して取付けるステップと、
前記積層物を、前記平面の表面を横断して手で動かすステップと、
前記平面の表面に近接する積層物の動きの量を判断するために、前記平面の表面に平行に向けられた前記積層物表面のうちの１つと一致するターゲット領域を光学的に観察するステップと、
前記積層物にステッチを刺すよう前記ステッチヘッドを作動させるために、ある一定のしきい値よりも大きい動きの量に応答するステップとを含む、方法。
【請求項２９】
前記積層物を動かす前記ステップは、ユーザが前記布地層を手でつかんで、前記平面の表面を横断して前記積層物を押す／引くステップを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記積層物はフレーム上に取付けられ、
前記積層物を動かす前記ステップは、ユーザが前記フレームを手でつかんで、前記平面の表面を横断して前記積層物を押す／引くステップを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
１つ以上の布地層の積層物にステッチを刺すためのキルティング装置であって、
ステッチヘッドと、
前記ステッチヘッドに対向して取付けられた実質的に水平に向けられた平面の表面を規定する台とを含み、前記平面の表面は、前記積層物を前記平面の表面を横断して誘導して動かすために、前記積層物を支持するよう構成されており、
前記ステッチヘッドは、前記平面の表面から離れた針上方位置と、前記平面の表面に近接する前記積層物を貫通する針下方位置とを含む循環移動を実行することにより、前記積層物にステッチを刺すよう作動可能な針を含み、前記キルティング装置はさらに、
前記ステッチヘッドに近接する前記平面の表面を横断する前記積層物の動きを測定するための検出器と、
前記検出器によって測定された積層物の動きの速度に実質的に比例する速度で、前記針に循環移動を実行させるための制御手段とを含む、キルティング装置。
【請求項３２】
前記検出器は、直交する方向に沿った前記積層物の並進移動の量を測定するよう動作する、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記制御手段は、前記検出器によって測定された動きの各しきい値単位について１回の循環移動を、前記針に実行させる、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
布地層の前記積層物は外側の積層物表面を含み、
前記検出器は、前記外側の積層物表面の並進移動を測定することにより、積層物の動きを測定する、請求項３１に記載の装置。
【国際調査報告】
2006517449.tif 000020