專利名稱：具有縫紉針偏移補償功能的鏈式線跡單針床墊罩絎縫機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在多層材料上絎縫圖案的設(shè)備及方法，特別是涉及在諸如床墊罩等厚的多層材料上縫制360°的圖案的設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
絎縫在一般的縫紉領(lǐng)域中是一種專門的技術(shù)，其中，它穿過多層材料在材料的二維區(qū)域上縫制圖案。該多層材料至少包括三層材料，其中一層為具有裝飾性精整級的紡織主料或面料，一層通常為紡織背面材料，它可以是精整級的也可以是非精整級的，以及一個或多個厚的填充材料中間層，它通常由無規(guī)取向的纖維構(gòu)成。被縫制的圖案保持材料相互間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，同時提供裝飾性。例如，絎縫通常在被褥及床墊罩上進行。在這兩種應(yīng)用的縫制中，通常采用兩種不同的方法。該兩種方法均采用了利用面線和底線的線跡。
在美國專利5,640,916及5,685,250中所說明和描述類型的絎縫機在這里被引用為參考文獻，該被引用的專利以及其中所引用的參考文獻通常用于縫制被褥及其它預(yù)制長方形布料。這種單針絎縫機通常利用一對協(xié)同動作的鎖式線跡縫紉頭，其中一個縫紉頭帶有縫紉針驅(qū)動器，它通常位于織物的上方，另一個縫紉頭帶有一個線軸，它相對于縫紉針位于織物背面，兩個縫紉頭機械連接，以便相對于布料在平行于布料的平面上同時進行二維運動。這種絎縫設(shè)備的通用結(jié)構(gòu)為，將纖維布料支撐在一個可縱向移動的梭子上，其縫紉頭可橫貫布料進行運動，以便提供在布料上縫制二維圖案的能力。
美國專利5,154,130所描述的多針絎縫機通常用于縫制床墊罩，該床墊罩通常由多層卷筒進給材料構(gòu)成。這種多針絎縫機通常采用協(xié)同動作的雙鏈式線跡縫紉部件陣列，其中一種部件為通常位于材料上方的縫紉針，另一種部件為打套器，它相對于縫紉針位于材料的背面，兩種部件的整個陣列機械地連接在一起，以便協(xié)調(diào)地平行于材料平面在對應(yīng)于圖案陣列的圖案路徑上相對于材料進行二維運動?？p紉針及打套器協(xié)調(diào)地動作，以使得部件陣列同時形成相同的線跡系列。這種絎縫設(shè)備的通用結(jié)構(gòu)可支撐多層材料布料，并從卷筒上相對于縫紉部件陣列縱向地進給材料，同時使縫紉部件的運動和操作相互協(xié)調(diào)進行?？p紉部件陣列相對于卷筒織物橫向移動，以便能夠在卷筒織物的布料長度方向上進行二維的縫制。或者，縫紉部件陣列是固定不動的，而支承卷筒織物的輥子可相對于陣列橫向移動。某些這種類型的多針絎縫機具有沿縱向進行雙向卷筒進給的能力，當與卷筒織物或縫紉部件的橫向移動同步時，它可以提供縫制360°圖案的能力。
單針絎縫機被認為可優(yōu)選地用于縫制較寬范圍的圖案以及特別是具有高的裝飾性的圖案。此外，在單針絎縫機中，通常采用鎖式線跡縫紉法。鎖式線跡縫紉機利用其縫紉針和線軸的結(jié)構(gòu)在某種程度上可以允許或避免縫紉針偏移的問題，這種縫紉針偏移問題當縫紉針偏移時會導(dǎo)致漏縫現(xiàn)象。在絎縫厚的材料或涉及在縫制路徑上有許多方向變化的復(fù)雜圖案時，縫紉針的偏移是一個很嚴重的問題，特別是采用高縫紉速度時，問題更為嚴重。鎖式線跡縫紉法在織物的兩面可同時提供在美學(xué)上同等令人滿意的線跡。
多針絎縫機被認為可優(yōu)選地適用于縫制床墊罩。對于床墊罩，不太吸引人的活套側(cè)的線跡可被限制在觀察者看不到的材料的背面層(床墊罩的內(nèi)側(cè))。此外，多針絎縫機的雙鏈式線跡絎縫頭利用來自一個外部卷線筒的活套側(cè)線，該外部卷線筒可容納比鎖式線跡縫紉機的線軸大得多的線供應(yīng)量。從而，在需要更換底線的供應(yīng)源之前，鏈式線跡縫紉機可運轉(zhuǎn)更長的時間。鎖式線跡縫紉機的線軸需要經(jīng)常更換，特別是對于諸如床墊罩等厚的多層材料而言，因為它的每一個線跡需要更多的線。采用雙鏈式線跡縫紉機的一個缺點是，由于縫紉針的偏移，從而具有更大的造成漏縫的可能性。這部分地由于一個雙鏈式線跡在材料的一側(cè)需要一打套器，以便在緊靠已從另一側(cè)穿過材料的縫紉針的附近穿入一個線套，該縫紉針本身必須穿過由打套器提供的線套。由于縫紉針偏移造成的縫紉針和打套器不能對準從而會引起漏縫，這在形成具有高度裝飾性的圖案時是不能令人滿意的，這不僅由于從美學(xué)的角度來看是如此，同時也由于它會使縫制的圖案散開。試圖在非常厚同時織物的外層或結(jié)實的條紋布料非常重甚至是具有覆蓋裝飾物性質(zhì)的床墊罩上進行高速縫紉，會不可避免地引起縫紉針的偏移。
隨著更多地采用計算機圖案控制以及由此而產(chǎn)生的可提供更多種類的絎縫圖案的可能性，特別是提供具有更高裝飾性的可能性，要求在床墊罩上縫制更多、更復(fù)雜及更大圖案的要求日益增加。對此，上面所描述的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備具有其局限性。因此，進一步需要在床墊罩上高速縫制具有更高裝飾性及更復(fù)雜圖案的能力。
本發(fā)明的概述本發(fā)明的一個目的是提供一種計算機控制的圖案絎縫方法和設(shè)備，它將提供各種各樣的絎縫圖案，特別是具有高度裝飾性的圖案。本發(fā)明的一個更具體的目的是提供一種利用單針絎縫頭并具有特別是在諸如床墊罩等厚的材料上進行高速絎縫能力的絎縫方法和設(shè)備。
本發(fā)明的進一步的目的是提供一種絎縫方法和設(shè)備，它具有一組或多組相互獨立的可動單針鏈式線跡絎縫頭，它可高速地尤其是在厚的材料上進行縫制。本發(fā)明的一個更具體的目的是提供這樣一種絎縫設(shè)備和方法，它將不會受到由縫紉針偏移而造成的不利影響。
根據(jù)本發(fā)明的原理，一絎縫機設(shè)有至少一組鏈式線跡絎縫頭，所述各絎縫頭可獨立地相對運動并可獨立地相對于被絎縫的材料運動。該絎縫機優(yōu)選地通過滾筒進給，同時它所采用的方法優(yōu)選地包括在通常具有床墊罩厚度的織物卷上進行360°的縫制。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，一種單針雙鏈式線跡絎縫設(shè)備和方法設(shè)有可獨立操作的伺服驅(qū)動絎縫頭，該絎縫頭中的每一個均可獨立地相對于被絎縫的材料進行運動。所述絎縫頭還優(yōu)選地可獨立地至少沿一個方向(優(yōu)選為沿橫向)彼此相對運動，同時每個絎縫頭的操作優(yōu)選地也可獨立進行，以便能夠有效地控制縫紉針和打套器相互之間的協(xié)動位置。在優(yōu)選的和所描述的實施例中，縫紉針和打套器頭獨立地橫向運動，以便能夠調(diào)整縫紉針和打套器在橫向方向上的協(xié)動位置，同時縫紉針和打套器的循環(huán)周期是相對可調(diào)相位的，以便能夠調(diào)整縫紉針及打套器沿縱向方向的協(xié)動位置。
絎縫頭的相對運動和操作由計算機控制的伺服機構(gòu)來完成，所述伺服機構(gòu)移動并驅(qū)動絎縫頭，以使得不管由于什么原因產(chǎn)生縫紉針的偏移，它都將保持縫紉針及打套器之間的恰當?shù)膮f(xié)動關(guān)系。
根據(jù)一個實施例，預(yù)先用實驗測量確定縫紉針的偏移，并將測量數(shù)據(jù)存儲在絎縫機中以可編程微處理器為基礎(chǔ)的控制器內(nèi)，所存儲的測量數(shù)據(jù)可采用查表、公式組、常數(shù)和/或參數(shù)的方式。根據(jù)這些數(shù)據(jù)可提供縫紉針偏移補償信號，以便對驅(qū)動和移動絎縫頭使它們相互之間以及相對于被絎縫的材料運動的伺服馬達的操作產(chǎn)生影響。同時優(yōu)選地，所存儲的實驗數(shù)據(jù)還包括備選數(shù)據(jù)，這些備選數(shù)據(jù)將在不同的條件下提供對縫紉針偏移的補償，這些不同條件例如包括不同的材料和不同的纖維，不同尺寸和不同剛性的縫紉針，不同的縫制速度，不同的線跡大小以及或其它預(yù)計將會發(fā)生或確實會發(fā)生的會影響縫紉針偏移量的各種變量。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，絎縫機設(shè)有床墊罩的各層材料的卷筒材料供料器，這些卷筒材料以多層卷筒材料的方式匯集在一起并被進給到一個優(yōu)選地位于水平面內(nèi)的縫紉機架上。所述機架優(yōu)選地包括一個多皮帶式輸送器，該輸送器支承卷筒材料并協(xié)助卷筒材料向前運動到機架上。一對側(cè)緣夾持裝置(例如它可以是對置的皮帶夾持器、針鏈、夾緊爪組或其它側(cè)面固定器)嚙合到卷筒材料的相對側(cè)緣上，并且與皮帶輸送器同步地將卷筒材料移動到機架上。該絎縫機可選擇性地設(shè)置一對邊緣縫紉頭，用于至少暫時地將向前運動到機架上的卷筒部分材料層縫制到一起。一旦材料處于機架上時，邊緣夾具以及位于機架前部和后部的張力輥將卷筒材料的一部分拉緊，以便進行絎縫。
絎縫通過一對絎縫頭進行，每個絎縫頭安裝在可在機架上縱向移動的橋狀構(gòu)件上。該橋狀構(gòu)件可借助一個計算機控制的伺服馬達在機架上運動，伺服馬達將絎縫頭組根據(jù)待縫制的圖案進行定位。每個絎縫頭安裝在橋狀構(gòu)件上，從而能夠獨立地橫向運動。每個絎縫頭包括一個上部縫紉針頭和一個下部打套器頭，并設(shè)有伺服馬達驅(qū)動裝置，用于在絎縫頭的縫制周期內(nèi)驅(qū)動各絎縫頭。兩個絎縫頭驅(qū)動伺服馬達在計算機控制下被同步地操作，以便在織物上縫制一系列雙鏈式線跡。每個絎縫頭安裝在位于線性伺服馬達上的橋狀構(gòu)件上，線性伺服馬達在縫紉機的編程控制器的控制下根據(jù)待縫制的圖案將絎縫頭橫向地置于機架上。
縫紉針的偏移用兩種方法之一或優(yōu)選地同時用兩種方法進行調(diào)整。首先，通過提供一個校正數(shù)值表或者優(yōu)選地基本上以經(jīng)驗常數(shù)為基礎(chǔ)的校正公式對縫紉針的偏移進行調(diào)整，同時由控制器的微處理器讀取存儲器內(nèi)的程序，根據(jù)對該程序的響應(yīng)，控制器改變對伺服機構(gòu)的控制信號，以便以一種將補償不管以何種原因?qū)е碌目p紉針偏移的方式控制絎縫頭相互間的位置以及絎縫頭的相對相位。其次，通過檢測一定的條件或參數(shù)對縫紉針的偏移進行調(diào)整。所述檢測可以是檢測諸如速度、負荷或伺服馬達所需的功率或轉(zhuǎn)矩角、縫紉針或打套器的位置、或者其它與縫紉針偏移有關(guān)的一些相關(guān)的縫紉機狀態(tài)，或者可通過直接檢測縫紉針的偏移來實現(xiàn)這種檢測?？赏ㄟ^讀出已經(jīng)存在于控制器內(nèi)的數(shù)據(jù)、或者通過讀出被傳送到縫紉機伺服系統(tǒng)和其它驅(qū)動部件上的控制信號、或者通過監(jiān)測分別設(shè)置在縫紉機上的各種傳感器以便檢測機器狀態(tài)或者材料或線的性質(zhì)或狀態(tài)等來進行這種檢測。
用于測定或預(yù)測縫紉針偏移的方法可采用上面所述的任何一種方法或上述方法的組合。例如，對縫紉針偏移的初步預(yù)測可采用用于以經(jīng)驗或?qū)嶒灁?shù)據(jù)或理論數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的查表法進行，從該表中，可根據(jù)例如所測得的縫紉速度或織物厚度等輸入?yún)?shù)選擇校正動作。這種估算可以在縫紉針的偏移實際發(fā)生之前提供有關(guān)基本的校正動作。進而，實際的縫紉針偏移可用傳感器進行測量，例如可采用磁傳感器或感應(yīng)傳感器，也可以采用可為紅外線傳感器的發(fā)光二極管(LED)陣列傳感器、圖象觀察系統(tǒng)、超聲波探測系統(tǒng)、應(yīng)變儀傳感器加速度計傳感器或其它技術(shù)。檢測得到的誤差可用于調(diào)節(jié)根據(jù)預(yù)期值所制成的查閱表，并隨著絎縫的進行修正該誤差。
優(yōu)選地，通過以差動方式橫向驅(qū)動各絎縫頭來提供縫紉針的橫向偏移，以使得不管縫紉針是否發(fā)生偏移，打套器和縫紉針均保持對齊。同時優(yōu)選地，通過控制驅(qū)動伺服機構(gòu)的相對相位來提供縫紉針的縱向偏移，以使得不管縫紉針是否發(fā)生縱向偏移，縫紉針和打套器均在正確的恰當時刻嚙合。
本發(fā)明提供一種在床墊罩等類的厚織物卷筒材料上高速絎縫圖案的方法和設(shè)備。被縫制的雙鏈式線跡的縫紉質(zhì)量不受縫紉針偏移的不利影響，因為伺服機構(gòu)驅(qū)動絎縫頭可提供精確的相對位置。因此，可設(shè)置一個大的底線線軸，從而可以不像鎖式線跡縫紉機那樣需頻繁更新梭線的供應(yīng)。因此，可獲得更高的操作速度和生產(chǎn)率。
附圖簡要說明本發(fā)明的這些及其它目的可從參照附圖所作的以下描述中變得更加清楚，其中

圖1是實施本發(fā)明的原理的一個卷筒材料進給式床墊罩絎縫機的透視圖。
圖2是圖1的絎縫機的側(cè)視圖。
圖3是圖1所示的絎縫機的縫紉頭的簡略透視圖。
圖4是圖1所示的絎縫機的控制系統(tǒng)的流程圖。
圖5-5C為表示在高速鏈式線跡絎縫厚織物時可能發(fā)生的縫紉針偏移問題的順序圖。
圖6-6C為表示根據(jù)本發(fā)明的原理對縫紉針偏移進行補償?shù)捻樞驁D。
優(yōu)選實施例的詳細描述圖1和圖2表示一個絎縫機10，它具有一個由箭頭12表示其縱向長度、由箭頭13表示其橫向?qū)挾鹊墓潭C架11。該絎縫機10具有一個前端14，包括有面料層16、背面材料層17和填料層18的多層材料織物15進入該前端。絎縫機10還具有一個后端，被絎縫好的多層材料從該后端前進到一個卷取部或布料剪切部(未示出)。
在機架11上安裝有輸送臺20，該輸送臺包括一組縱向延伸的支承在一組橫向輥23上的皮帶22，橫向輥軸頸支承在機架11上，以便在驅(qū)動馬達24的作用下在機架上轉(zhuǎn)動。馬達24驅(qū)動皮帶22使未絎縫的織物15在機架的前端14處進入到機架11上，并使卷筒織物15的已絎縫的部分從機架11上前進到機器10后部的卷取部分。在絎縫過程中，皮帶22在水平絎縫平面上支承卷筒材料15的布料。絎縫機10還具有一個右側(cè)25和一個左側(cè)26，沿著每一側(cè)安裝一個側(cè)面固定裝置27，其形式為一對相對設(shè)置的傳送夾緊帶或鏈式環(huán)路28，它們作為一組邊緣夾具進行操作，用于夾緊織物15的邊緣，協(xié)助織物15進給到機架11上并離開機架11，并且當織物15的面料被絎縫時在絎縫平面內(nèi)向織物15施加一個橫向張力。固定裝置27可采用一系列夾緊爪組的形式，它們沿固定裝置27的環(huán)路28之一相互間隔設(shè)置。但優(yōu)選地，固定裝置27采用針鏈的形式，它在夾緊環(huán)路28中的一個上具有多個針，它們穿透織物15并延伸到每對夾緊環(huán)路中的另一個上的孔內(nèi)。同時還設(shè)置一對邊緣縫紉頭29，它們的每一個均位于各自側(cè)面固定裝置27的前方，以便暫時將織物15的層16-18縫制在一起從而進行絎縫。在緊靠每個縫紉頭29的上游側(cè)設(shè)置一個切邊機，用于修整由縫紉頭29形成的邊緣線跡外邊的多余材料。環(huán)路28被連接成與皮帶22協(xié)調(diào)運動，皮帶22則由機架11上的驅(qū)動馬達24進行驅(qū)動。
絎縫機10具有一個安裝于其上的縫紉頭橋狀構(gòu)件30，該橋狀構(gòu)件30跨過機架11橫向延伸，同時在機架11的每一側(cè)支承在支架41上。支架41中的每一個被安裝在位于機架11的每一側(cè)的一對導(dǎo)軌31上，以便沿縱向移動。橋狀構(gòu)件30由橋狀構(gòu)件驅(qū)動伺服馬達32沿縱向在導(dǎo)軌31上驅(qū)動，所述馬達32安裝在機架11上，并根據(jù)絎縫機控制器60發(fā)出的信號進行驅(qū)動(圖4)。
橋狀構(gòu)件30具有一對從機架11的一側(cè)向另一側(cè)延伸的橫向軌道，它包括有上部軌道33和下部軌道34。在上部軌道33上安裝一個包括縫紉針36和縫紉針驅(qū)動伺服馬達37(圖3)的上部絎縫頭35，該伺服馬達37根據(jù)來自絎縫機控制器60的信號在縫紉周期中往復(fù)地驅(qū)動縫紉針。在下部軌道34上安裝一個下部絎縫頭38，它包括一個打套器39和一個打套器驅(qū)動伺服馬達40(圖3)，在縫紉周期中，該伺服馬達沿弧形根據(jù)來自絎縫機控制器60的獨立信號與縫紉針同步地擺動打套器39。
上部絎縫頭35可借助一個線性伺服馬達43根據(jù)來自控制器60的信號在上部軌道33上橫向運動，同時，下部絎縫頭38也可借助一個線性伺服馬達44根據(jù)來自控制器60的信號與上部絎縫頭35相互獨立地在下部軌道34上橫向運動。兩個線性伺服馬達43和44優(yōu)選地均為鐵心型馬達，例如可采用由Koll Morgen Motion TechnologiesGroup of Commack,New York制造的鐵心系列馬達。
橋狀構(gòu)件30裝設(shè)有一組三惰輪輥子46，它和橋狀構(gòu)件30一起在機架11上沿縱向移動。輥子46將皮帶22向下導(dǎo)入一個位于下部軌道34及下部絎縫頭38下方的環(huán)路47中，以便允許下部絎縫頭38在皮帶22和織物15之間通過。環(huán)路47與橋狀構(gòu)件30同時運動，并緊靠下部絎縫頭38的下方保持與橋狀構(gòu)件30對齊。
在絎縫機10的一個優(yōu)選實施例中，設(shè)置縫紉針偏移傳感器80，以用于測量縫紉針36的實際偏移。如圖3所示，傳感器80可采取一個安裝在針板85下方的發(fā)光二極管(LED)陣列的形式，被絎縫的織物15停放于該針板上。LED陣列傳感器80(例如可包括一個橫向偏移部81和一個縱向偏移部82)用于向控制器60提供縫紉針36沿橫向和縱向方向?qū)嶋H偏移的正交坐標信息?？p紉針偏移傳感器80的每一部分81,82包括發(fā)射和接收LED，其設(shè)置在針板85中的縫紉針開口的相對側(cè)，其中，橫向部分沿LED的矩形結(jié)構(gòu)的側(cè)面設(shè)置，而縱向部分則沿其前側(cè)和后側(cè)設(shè)置。縫紉針偏移傳感器80產(chǎn)生兩個向控制器60的輸出，一個是橫向偏移，一個是縱向偏移。當縫紉針36是靜止的并且穿過針板85上的縫紉針開口延伸并且在沒有水平偏移力地作用到縫紉針36上時，通過將這些輸出設(shè)定為零，可很容易地將它們歸零。這種條件設(shè)定使得縫紉針36的中心線位于圖5-5C和圖6-6C所示的縱向平面72和橫向平面76內(nèi)。成陣列的單個探測器的密度由為確保精確的偏移補償以達到避免由打套器和縫紉針的漏針而造成的漏縫所需程度所要求的偏移測量分辨率來決定。這種偏移傳感器80可以產(chǎn)生輸入到控制器60中的模擬或數(shù)字信號，這些信號代表縫紉針36從其零點位置的偏移量。
也可以設(shè)置其它形式的傳感器。例如，磁傳感器也適用于這一目的。不論采用什么形式的傳感器80，來自傳感器的輸出向控制器60提供通過閉合環(huán)路反饋對縫紉針偏移的補償能力，它可以作為根據(jù)對其它參數(shù)的考慮進行預(yù)測縫紉針偏移的二級校正。
圖4中圖解性地表示出控制器60與伺服機構(gòu)32,37,38,43和44的相互連接關(guān)系?？刂破?0包括一個CPU或微處理器61以及一個伺服驅(qū)動器模塊62。伺服驅(qū)動模塊62具有一系列輸出口，以提供用于驅(qū)動伺服機構(gòu)32,37,38,43和44的信號，同時具有輸入口，用于接收來自伺服機構(gòu)32,37,38,43和44的反饋信號，以便將伺服機構(gòu)32,37,38,43和44保持在由CPU61計算出來的位置上。輸入信號使控制器60接收縫紉速度或測定信息，以便接收可能影響縫紉針偏移的材料性質(zhì)的數(shù)據(jù)以及從縫紉針偏移傳感器80輸入的具有縫紉針在橫向和縱向方向的實際偏移的信息。
控制器60還包括一個非易失性存儲模塊64，該模塊包括一個圖案執(zhí)行程序65、一個縫紉針偏移補償程序66和偏移補償數(shù)據(jù)67，該偏移補償數(shù)據(jù)67可以包括查閱表或所存儲的用于補償程序66中的補償公式的常數(shù)或系數(shù)?？刂破?0還具有向絎縫機10的其它部件的輸出，這些部件包括織物進給馬達24、邊緣縫紉單元29、與本發(fā)明無關(guān)的其它馬達及致動器等。
控制器60通過驅(qū)動橋狀構(gòu)件伺服機構(gòu)32移動橋狀構(gòu)件30，并根據(jù)由圖案程序65提供的線跡圖案協(xié)調(diào)地移動絎縫頭35和38。這些運動與縫紉針驅(qū)動伺服機構(gòu)37和打套器驅(qū)動伺服機構(gòu)40協(xié)調(diào)地進行，并以受控長度的線跡縫制圖案。
除根據(jù)程序65進行圖案的編程縫制外，CPU61通過對橫向線性伺服機構(gòu)43和44進行差動驅(qū)動來改變傳送到驅(qū)動器62的信號，以便使縫紉針36和打套器39橫向偏離一個優(yōu)選地加上或減去0.1英寸的距離，該距離的精度優(yōu)選地為接近0.001英寸。利用CPU61根據(jù)偏移補償程序66以及偏移表67內(nèi)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，優(yōu)選地以為精確地補償預(yù)期將會發(fā)生的縫紉針36橫向偏移所必須的量來至少部分地確定所述的偏移量。同時優(yōu)選地，通過從傳感器80的輸出中測量實際的縫紉針偏移量至少部分地確定該偏移量。
進而，根據(jù)程序65,CPU61通過以差動方式驅(qū)動打套器伺服機構(gòu)40來改變傳送到驅(qū)動器62中的信號，以便使打套器39相對于縫紉針36的相位超前或滯后，從而縱向地使線套偏離，使縫紉針36相對于打套器39的位置的相位角加上或減去約2.5°，其最小精度優(yōu)選為0.25°。CPU61根據(jù)偏移補償程序66及偏移表67中的經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定該偏離量，該偏離量為對預(yù)期將會發(fā)生的縫紉針36的縱向偏移進行精確補償所必需的量。
圖5-5C以前視圖的方式概括地表示了縫紉針36可能如何沿橫向偏移。圖5中示出的縫紉針36處于其周期的向下部分并開始刺入織物15，這時的縫紉針36處于圖案的這樣一個部分處，在該部分處?？椢?5相對于縫紉針36沿箭頭71所示的方向橫向運動。在周期的這一點處，縫紉針36的中心線處在位于縱向平面72內(nèi)的上部絎縫頭35的垂直中心線上，該中心線是縫紉針的正常對準線，如果縫紉針36保持在縱向平面72內(nèi)不動的話，打套器39將把縫紉針36帶入線套內(nèi)與織物15下方的打套器相嚙合。在該點處，縫紉針偏移傳感器80的橫向偏移測定部分82應(yīng)當輸出一個信號，指出橫向偏移基本上為零。當縫紉針36已經(jīng)到達周期內(nèi)的底部范圍時，如圖5A所示，縫紉針36相對于織物15的相對運動將造成縫紉針36向圖中的右方彎曲，從而將縫紉針36的尖端從平面72內(nèi)移開并與打套器39的路徑不在一條直線上。這時，縫紉針傳感器80的橫向偏移測定部81將輸出一個信號，該信號指出縫紉針36在它所穿過的傳感器80的安裝水平面內(nèi)的點處的橫向偏移量?？刂破?0由此計算出縫紉針36在其彎曲或偏移狀態(tài)下的真實形狀。在該位置處打套器39處于一個沿路徑向前運動退回的位置處，即預(yù)定應(yīng)當通過縫紉針36與穿過縫紉針的針眼70的面線74之間。如圖5B所示，隨著縫紉針36上升，縫紉針36向一個平面運動，其中打套器39通過該平面向前運動，并在該平面處打套器本應(yīng)在縫紉針36與面線74之間通過。但是，由于織物15相對于上部絎縫頭35的中心線連續(xù)運動所引起的縫紉針36向右的偏移，打套器39會錯過面線74。
根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，在上面所述的條件下，CPU61判定縫紉針偏移條件并確定縫紉針36橫向偏移的偏移量，并檢索存儲在存儲器64內(nèi)的信息67以及計算出打套器39定位所需的補償量，以便確保打套器39在縫紉針36和面線74之間穿過。這一橫向補償量由圖5C中的尺寸t表示。下部絎縫頭38相對于上部絎縫頭35的正常位置的運動將打套器39置于豎直縱向平面72a內(nèi)的位置39a處，該位置平面72移動一個距離t，它將通過一個恰當?shù)狞c，以使打套器39在縫紉針36與面線74之間穿過。
優(yōu)選地，CPU通過根據(jù)圖案程序65產(chǎn)生對伺服機構(gòu)43和44的信號的主分量的方式進行校正。然后，該信號借助一個由程序66從表67中讀出的較小偏移補償信號進行修正，以修正傳送給伺服機構(gòu)43和/或伺服機構(gòu)44的信號。CPU進一步利用來自縫紉針偏移傳感器80的輸出來確定從查閱表中推導(dǎo)出來的預(yù)期偏移是否正確以及校正是否滿足要求。如果不是如此，則通過計算調(diào)整這種校正并加以存儲，以便用于計算進一步的校正值。優(yōu)選地，對打套器頭定位伺服機構(gòu)44進行橫向縫紉針偏移補償。
對于縫紉針補償?shù)目v向校正可以某種不同的方式進行。在圖6-6C中，概括地表示出一系列的側(cè)視圖，用于表示縫紉針如何沿縱向偏移。圖6中所示出的縫紉針36處于向下的周期中并位于開始穿透織物15的狀態(tài)，其位于圖案的一個部分處，在該部分處縫紉針36相對織物15縱向運動，如箭頭75所示。和縫紉針橫向偏移的情況一樣，偏移傳感器80應(yīng)當輸出一個信號，以指出在該位置處縫紉針36未發(fā)生偏移。在周期的這一點處，縫紉針36位于一個豎直的橫向平面76內(nèi)，它包括上部絎縫頭35的豎直中心線，該中心線是縫紉針36與打套器39正常的對準線，同時該線還包括這樣一個位置，在該位置如果縫紉針36保持在平面76內(nèi)的話，打套器39應(yīng)當使縫紉針36與位于織物15下方的打套器39接觸，同時打套器39應(yīng)在縫紉針36與面線74之間通過。在縫紉針36已經(jīng)到達其周期的最下部的點處時，如圖6A所示，縫紉針36相對于織物15的運動將造成縫紉針36向前(圖6A中的右方)的彎曲，這將把縫紉針36從縫紉針36與打套器39的正常相交平面76上移開。這時，打套器39位于沿一個路徑向前運動退回的位置上，在該路徑上打套器39在縫紉針36和穿過縫紉針36的針眼70的面線74之間通過。當縫紉針36上升時，如圖6B所示，縫紉針36運動到一鄰近點處，打套器39通過該點向前運動，同時在該點處打套器39試圖在縫紉針36與面線74之間通過。但是，由于上部絎縫頭35相對于織物15的連續(xù)相對運動所引起的縫紉針36向右(向前)的偏移，打套器39會錯過面線74。
根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，在上面所述的條件下，CPU61判定該條件并確定縫紉針36的縱向偏移，然后檢索存儲于存儲器64中的信息67并計算對于打套器39的位置所必需的補償量，以便確保打套器39在縫紉針36與面線74之間通過。優(yōu)選地，利用傳感器80的縱向部分82測量縫紉針的實際偏移量，將其用于調(diào)節(jié)所需的計算出來的校正量。采取在絎縫頭35和38的驅(qū)動周期中通過控制伺服機構(gòu)37和40的操作以進行角度調(diào)整或相對相位角調(diào)整的方式實現(xiàn)縱向補償量的獲取。相位差在圖6C中用角度φ表示。對打套器40相對于正常的打套器角度所進行的相位調(diào)整將打套器39置于橫向豎直平面74a內(nèi)的位置39a處，它通過恰當?shù)狞c，以使得打套器39在縫紉針36與面線74之間通過。
根據(jù)本發(fā)明的另外一些實施例，來自傳感器的數(shù)據(jù)可向控制器60提供縫紉針36的實際偏移量。例如，在圖3，5-5C和6-6C中，采取LED陣列形式的紅外線傳感器80固定在傳統(tǒng)的針板85的底部，所述針板支承被絎縫的織物15。傳感器80具有矩形結(jié)構(gòu)，它環(huán)繞著針板85中的孔，縫紉針36通過該孔。傳感器80例如可包括一列位于一個橫向側(cè)的光源，同時縫紉針36的一個縱向側(cè)面對一列紅外LED探測器，所述探測器位于面對光源的每個橫向與縱向側(cè)。光源和探測器可由光纖導(dǎo)體連接到傳感器陣列上。
一個縱向偏移探測部81具有在縫紉針36側(cè)面上的元件，以用于檢測縫紉針在其與傳感器80的平面相交點處的縱向位置，同時橫向偏移傳感器80具有位于縫紉針36的縱向側(cè)的元件，用于探測縫紉針與傳感器80的平面相交點處的橫向位置。兩個傳感器81,82在沒有水平力作用在縫紉針上時，通過控制器60調(diào)整歸零。這可在針板85上沒有織物15的情況下通過緩慢地循環(huán)絎縫機10來完成。可起傳感器80的作用的傳感器包括激光直通束光電傳感器，LX系列，例如由Keyance Corporation of America,Woodcliff Lake,N.J.制造的LX-130,cat.no.KA-SW-31，或者由Banner Engineering Corporation ofMinneapolis Mimeasota制造的玻璃纖維光學(xué)傳感器系列BMM-442P。
傳感器81,82如圖4所示連接到CPU61的輸入端上。CPU61可被編程，它通過直進閉合環(huán)路反饋邏輯對所檢測到的縫紉針36的偏移進行補償。來自傳感器81,82的信號也被控制器60用于補充或調(diào)整偏移補償預(yù)測值，或者修正基于從查閱表67中獲得的數(shù)據(jù)的預(yù)測值，或者更新表67中的數(shù)據(jù)，或者更新程序66或者通過向基于從查閱表67中查到的數(shù)據(jù)的程序66提供一個臨時修正。
優(yōu)選地，CPU根據(jù)圖案程序65通過產(chǎn)生對伺服機構(gòu)37和40的信號的主分量的方式進行校正。然后，該信號通過程序66從表67中讀出較小的偏移補償信號進行修正，以修正從控制器60送往伺服機構(gòu)37和/或40的信號。優(yōu)選地，對打套器驅(qū)動伺服機構(gòu)40進行補償。
本發(fā)明的概念也可以通過操作伺服機構(gòu)43來改變上部絎縫頭35的橫向運動，或者利用伺服機構(gòu)32通過影響橋狀構(gòu)件30的運動來改變兩個絎縫頭35和38的縱向運動，以便至少部分地減少縫紉針的偏移量。這在實際上產(chǎn)生一個使絎縫頭35和38相對于織物15的轉(zhuǎn)位運動，這在高速絎縫過程中是不能完全實現(xiàn)的。
上面所述的實施例的絎縫機10的詳細情況在本領(lǐng)域中是公知的，在1995年6月30日申請的美國專利08/497,727(標題為“絎縫方法及設(shè)備”)中對其進行了詳細描述，該發(fā)明涉及單針絎縫機，但是采用鎖式線跡。同時，美國專利5,154,130描述了一種卷筒織物進給鏈式線跡絎縫機，但是它是聯(lián)動多針型的。上述兩項專利均轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，并在這里被引用為參考文獻。
在機架11上可支承一組以上的獨立驅(qū)動的絎縫頭。例如可支承兩組絎縫頭35,38，以用于在橋狀構(gòu)件30上橫向運動，每一個絎縫頭均可在橫向方向上被獨立地控制，同時可單獨地驅(qū)動，以便在織物15上縫制圖案，并具有獨立的控制器，以便獨立地補償將在每個絎縫頭上發(fā)生的縫紉針的偏移。
熟悉本領(lǐng)域的人員將會理解可對上面所描述的實施例進行各種改變和補充，這些都不脫離本發(fā)明的原理。
權(quán)利要求
1.一種用于絎縫厚的多層材料的設(shè)備，它包括可操作地保持所述材料以在一個平面內(nèi)進行絎縫的支承構(gòu)件；一對鏈式線跡絎縫頭，它可平行于所述平面在該平面的相對側(cè)移動，并包括一個縫紉針頭以及一個打套器頭，以便絎縫保持在支承結(jié)構(gòu)上的材料，該縫紉針頭包含有往復(fù)地通過所述平面的縫紉針，該打套器頭包含有靠近所述縫紉針并鄰近所述平面往復(fù)運動的打套器；至少兩個驅(qū)動馬達，它包括一個可使縫紉針往復(fù)地通過保持在所述平面內(nèi)的材料的縫紉針驅(qū)動器，以及一個可使打套器靠近縫紉針并鄰近所述平面往復(fù)運動的打套器驅(qū)動器；一個控制器，它可操作地以同步周期控制所述驅(qū)動馬達，以根據(jù)編程圖案以一系列鏈式線跡絎縫所述材料；至少兩個橫向絎縫頭定位伺服電機，每一個伺服電機可根據(jù)來自控制器的信號獨立地操作；至少一個縱向絎縫頭定位伺服馬達，它可根據(jù)來自控制器的信號進行操作；一個與所述控制器的一輸出端相連的縫紉針偏移信息源；所述控制器包含有用于操作控制器的程序，以根據(jù)來自信息源的縫紉針偏移信息計算縫紉針偏移補償量；所述控制器可被操作，以便根據(jù)計算出來的縫紉針偏移補償量向馬達發(fā)出信號，從而相對地移動縫紉針及打套器，以在形成一系列線跡的過程中補償縫紉針的偏移。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述縫紉針偏移信息源包括一個存儲有縫紉針偏移數(shù)據(jù)的存儲器。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述縫紉針偏移信息源包括一個存儲有縫紉針偏移數(shù)據(jù)的存儲器以及對從絎縫頭檢測出的運動作出響應(yīng)的傳感器，所述控制器根據(jù)依照來自傳感器的信息選擇出的縫紉針偏移數(shù)據(jù)進行操作，以計算偏移補償量。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述縫紉針偏移信息源包括一個傳感器，它可以檢測出縫紉針的偏移，并根據(jù)檢測出來的縫紉針的偏移向控制器發(fā)出一個信號。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于所述縫紉針偏移信息源包括一個對縫紉針偏移作出響應(yīng)的發(fā)光二極管(LED)陣列。
6.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于所述縫紉針偏移信息源包括一個對縫紉針偏移作出響應(yīng)的紅外傳感器。
7.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于所述縫紉針偏移信息源包括一個對縫紉針偏移作出響應(yīng)的磁傳感器。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述縫紉針偏移信息源包括對縫紉針偏移作出響應(yīng)的傳感器，控制器根據(jù)縫紉針偏移的信息計算出偏移補償量。
9.用于絎縫厚的多層材料的設(shè)備，它包括用于將多層材料支承在一個平面內(nèi)的裝置；至少兩個鏈式線跡絎縫頭，它包括具有可往復(fù)運動的縫紉針的縫紉針頭以及具有可往復(fù)運動的打套器的打套器頭，各絎縫頭可在所述平面的相對側(cè)平行于該平面運動；用于獨立地操作各絎縫頭并獨立地相對于材料移動各絎縫頭以便在被支承的材料上絎縫編程圖案的操作裝置；以及用于測定縫紉針偏移的偏移測定裝置；編程裝置，用于根據(jù)偏移測定裝置控制操作裝置的單獨和獨立運動，以便以編程圖案的形狀形成一系列鏈式線跡，并使得在縫紉針的偏移過程中保持縫紉針與打套器對齊。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于所述偏移測定裝置包括一個傳感器，它可以檢測縫紉針的偏移并根據(jù)所檢測到的偏移產(chǎn)生一個輸入到編程裝置中的信號。
11.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于所述偏移測定裝置包括一個存儲器，在該存儲器中存儲有縫紉針偏移補償數(shù)據(jù)以及根據(jù)這些數(shù)據(jù)操作絎縫頭的程序。
12.一種用于絎縫厚的多層材料的方法，它包括以下步驟將一多層材料支承在一平面上以便進行絎縫；提供一對鏈式線跡絎縫頭，它包括一個具有可移動的縫紉針的縫紉針頭以及一個具有可移動的打套器的打套器頭，所述各絎縫頭可在所述平面的相對側(cè)平行于該平面移動；提供多個馬達，以用于操作和移動各絎縫頭，以便絎縫支承在所述平面上的材料；測定縫紉針的偏移；以及分別控制各馬達以操作和移動各絎縫頭，從而根據(jù)縫紉針偏移的測定絎縫一個鏈式線跡圖案，并保持偏移后的縫紉針與打套器對齊。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，它還進一步包括以下步驟差動地調(diào)節(jié)各馬達的操作，以便獨立地將各絎縫頭定位，從而在形成縫制圖案的過程中補償縫紉針的偏移。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，它還包括以下步驟；差動地調(diào)節(jié)各馬達，以便獨立地調(diào)節(jié)各絎縫頭的相位，從而在形成縫制圖案時補償縫紉針的偏移。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述偏移測定步驟包括檢測縫紉針的偏移的步驟。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述偏移測定步驟包括設(shè)置一個發(fā)光二極管(LED)陣列并用其檢測縫紉針的偏移的步驟。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述偏移測定步驟包括設(shè)置一個紅外傳感器并用其檢測縫紉針偏移的步驟。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述偏移測定步驟包括設(shè)置一個磁傳感器并用其檢測縫紉針偏移的步驟。
19.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述偏移測定步驟包括存儲縫紉針偏移補償數(shù)據(jù)表的步驟；根據(jù)絎縫設(shè)備的操作參數(shù)選擇補償數(shù)據(jù)；以及根據(jù)所選擇的數(shù)據(jù)控制各絎縫頭，以便保持縫紉針與打套器對齊。
全文摘要
一種絎縫機(10),它具有至少一組單針線跡成形部件。該線跡成形部件包括安裝在獨立的頭(35,38)上的縫紉針(36)和打套器(36),頭(35,38)可相對于布料沿橫向在一個橋狀構(gòu)件(30)上獨立運動。橋狀構(gòu)件(30)由一伺服機構(gòu)(32)驅(qū)動著縱向移動,頭(35,38)借助獨立的伺服機構(gòu)(43,44)在橋狀構(gòu)件(30)上橫向移動。一個控制器(60)驅(qū)動伺服機構(gòu),以便以鏈式線跡縫制圖案,并差動地移動各頭,以補償縫紉針的橫向偏移?？刂破骺纱鎯τ山?jīng)驗確定的數(shù)據(jù)并對控制信號和/或傳感器(81,82)作出響應(yīng),以便確定或預(yù)測偏移,并計算出縫紉針偏移補償量。
文檔編號D05B69/24GK1325466SQ99813136
公開日2001年12月5日 申請日期1999年11月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月10日
發(fā)明者詹姆斯·邦丹扎, 羅蘭·布爾內(nèi)斯, 特倫斯·L·邁爾斯, 杰夫·凱特亨利, 詹姆斯·T·弗雷澤, 格倫·E·利維斯 申請人:L&P產(chǎn)權(quán)管理公司