(57)【特許請求の範囲】
【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、
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であって、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むルーパヘッドからなる一対のチェーン・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サーボ・モーター、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サーボ・モーターを含む少なくとも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前記駆動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。
【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。
【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。
【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。
【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配列を含む請求項４に記載された刺し縫い装置。
【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。
【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。
【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。
【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５６８５２５０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６０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６６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１０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１５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３６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７４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４３，４４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８０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３６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３６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。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。ＣＰＵ６１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３５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。
【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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