ES2301252T3 - Maquinas acolchadoras con cabezal de acolchar de una sola aguja y una bobina que permite ejecutar puntos de cadeneta y comprende un sistema de correccion de la deflexion de la aguja. - Google Patents
Maquinas acolchadoras con cabezal de acolchar de una sola aguja y una bobina que permite ejecutar puntos de cadeneta y comprende un sistema de correccion de la deflexion de la aguja. Download PDFInfo
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Abstract
Un aparato (10) para acolchar un material multicapa grueso incluyendo: una estructura de soporte operable para mantener el material para acolchar en un plano; un par de cabezales de formación de cadeneta móviles paralelos al plano en lados opuestos del plano, incluyendo los cabezales un cabezal de aguja (35) incluyendo una aguja (36) que puede alternar a través del plano y un cabezal remallador (38) incluyendo un remallador (39) que puede alternar cerca de la aguja (36) y junto al plano para acolchar el material mantenido por la estructura de soporte; al menos dos motores de accionamiento, incluyendo un dispositivo de accionamiento de aguja (37) que puede operar para alternar la aguja (36) a través de material mantenido en el plano y un mecanismo de accionamiento de remallador (40) que puede operar para alternar el remallador cerca de la aguja junto al plano; un controlador (60) que puede operar para controlar los motores de accionamiento en ciclos sincronizados para acolchar el material con series de cadenetas según un patrón programado; al menos dos servomotores de colocación transversal de cabezal (43, 44) cada uno operable independientemente en respuesta a señales del controlador (60); al menos un servomotor de colocación longitudinal de cabezal (32) operable en respuesta a señales del controlador (60); caracterizado por: una fuente de información de deflexión de aguja, incluyendo un sensor de deflexión de aguja (80), conectado a una entrada del controlador (60); incluyendo el controlador (60) un programa (66) para operar el controlador para calcular la compensación de la deflexión de la aguja en respuesta a información de deflexión de la aguja procedente de la fuente; pudiendo operar el controlador (60) para enviar señales a los motores en respuesta a la compensación calculada de la deflexión de la aguja para mover relativamente la aguja (36) y el remallador (39) para compensar la deflexión de la aguja en la formación de las series de puntadas.
Description
Máquinas acolchadoras con cabezal de acolchar de
una sola aguja y una bobina que permite ejecutar puntos de cadeneta
y comprende un sistema de corrección de la deflexión de la
aguja.
La presente invención se refiere al acolchado de
patrones en materiales multicapa, y en particular al cosido de
patrones de 360º en materiales multicapa gruesos tales como
cubiertas de colchones.
El acolchado es una técnica especial en el campo
general de la costura en el que se cosen patrones a través de una
pluralidad de capas de material sobre una zona bidimensional del
material. Las múltiples capas de material incluyen normalmente al
menos tres capas, una de tejido primario u hoja de cara que tiene
una calidad de acabado decorativo, una hoja de refuerzo de
ordinario tejida que puede ser o no de una calidad de acabado, y uno
o más capas internas de material de relleno grueso, generalmente de
fibras orientadas al azar. Los patrones cosidos mantienen la
relación física de las capas de material una con otra de modo que
proporcionen cualidades ornamentales. El acolchado se realiza en
los edredones o colchas habituales y en las cubiertas de colchones,
por ejemplo. En el cosido de edredones para estas dos aplicaciones,
se utilizan típicamente dos acercamientos diferentes. Ambos
acercamientos utilizan puntadas que emplean un hilo superior y otro
inferior.
Las acolchadoras de una sola aguja del tipo
ilustrado y descrito en las Patentes de Estados Unidos números
5.640.916 y 5.685.250, y las patentes citadas y las referenciadas de
otro modo se suelen utilizar para el cosido de cochas y otros
paneles rectangulares preformados. Tales acolchadoras de una sola
aguja utilizan típicamente un par de cabezales de cadeneta
cooperantes, de los uno soporta un dispositivo de accionamiento de
aguja que se coloca típicamente encima del tejido, y el otro soporta
una bobina que está enfrente del tejido de la aguja, estando
conectados mecánicamente ambos cabezales para moverse conjuntamente
en dos dimensiones, con relación al panel, paralelas al plano del
panel. Una disposición común de este tipo de aparato de acolchar es
soportar el panel de tejido en una lanzadera longitudinalmente móvil
con los cabezales de cosido transversalmente móviles del panel para
proporcionar capacidad de cosido bidimensional del patrón en el
panel.
Las acolchadoras de múltiples agujas del tipo
ilustrado en la Patente de Estados Unidos número 5.154.130 se
suelen utilizar para el cosido de cubiertas de colchones, formadas
comúnmente por material multicapa alimentado en hoja. Tales
acolchadoras de agujas múltiples utilizan típicamente una serie de
elementos de cadeneta doble cooperantes, siendo un elemento una
aguja colocada típicamente encima del material y siendo un elemento
un remallador que está enfrente del material de la aguja, estando
conectadas mecánicamente todas las series de ambos elementos
conjuntamente de manera que se muevan al unísono en dos dimensiones,
con relación al material, paralelas al plano del material en
recorridos que corresponden a patrones idénticos de una serie de
patrones. Las agujas y los remalladores también operan al unísono
de modo que los conjuntos de elementos formen simultáneamente
series idénticas de puntadas. Una disposición común de este tipo de
aparato de acolchar es soportar el panel de material multicapa y
alimentar el material de una hoja longitudinalmente con relación a
la serie de elementos de cosido y en coordinación con el movimiento
y la operación de los elementos de cosido. La serie de elementos de
cosido se puede desplazar transversalmente a la hoja para
proporcionar capacidad de cosido bidimensional del patrón en una
longitud de panel de la hoja. Alternativamente, la serie es
estacionaria y unos rodillos que soportan la hoja se desplazan
transversalmente con relación a la serie. Algunas acolchadoras de
agujas múltiples de este tipo tienen capacidad de alimentación de
hoja de forma longitudinalmente bidireccional que, cuando se
sincroniza con el desplazamiento transversal de la hoja o los
elementos de cosido, proporciona una capacidad de cosido de patrones
a 360º.
Las acolchadoras de una sola aguja se consideran
preferibles para la costura de un rango más amplio de patrones y en
particular patrones más decorativos. Además, en las acolchadoras de
una sola aguja, se utiliza comúnmente cadeneta. Las máquinas de
cadeneta, con su disposición de aguja y bobina, resultan en cierto
modo capaces de tolerar o evitar los problemas de deflexión de la
aguja que pueden dar lugar a una ausencia de puntadas cuando se
curva una aguja. La deflexión de la aguja es un problema mayor al
acolchar materiales gruesos y patrones complejos que implican
muchos cambios direccionales en el recorrido de la costura, en
particular donde se utilizan velocidades de cosido más altas. La
puntada por encima también proporciona igualmente un cosido
estéticamente aceptable en ambos lados del tejido.
Las acolchadoras de agujas múltiples se
consideran preferibles para coser cubiertas de colchones. Con
cubiertas de colchones, el lado del pespunte menos atractivo puede
quedar confinado al interior de la cubierta de colchón en la capa
de refuerzo de material que no es visible al observador. Además, los
cabezales de cadeneta doble de las acolchadoras de agujas múltiples
aplican un hilo de lado del remallador procedente de un carrete
externo, que puede acomodar una cantidad de hilo sustancialmente
mayor que la de la bobina de una máquina de cadeneta. Como
resultado, la máquina de cadeneta puede funcionar más tiempo antes
de que surja la dificultad de rellenar los suministros de hilo
inferiores. Los carretes de las máquinas de cadeneta requieren el
cambio frecuente, en particular con materiales multicapa gruesos
tal como cubiertas de colchones que requieren más hilo por puntada.
Un inconveniente del uso de acolchadoras de cadeneta doble ha sido
la mayor probabilidad de que se pierdan puntadas como resultado de
la deflexión de la aguja. Esto se debe en parte a que una cadeneta
doble requiere que el remallador en un lado del material entre en
un bucle de hilo en estrecha proximidad con la aguja que ha pasado
a través del material por el otro lado, aguja que debe pasar a
través de un bucle de hilo presentado por el remallador. La
desalineación de la aguja y el remallador debida a deflexión de la
aguja puede dar lugar a ausencia de puntadas que, en la formación
de patrones más altamente decorativos, es indeseable no sólo por
razones estéticas, sino porque puede dar lugar al desenredo del
patrón. Los intentos de coser a alta velocidad en cubiertas de
colchones, donde el material es generalmente muy grueso y la capa de
tejido exterior o terliz puede ser pesado e incluso del tipo de
tapicería, producen la deflexión inevitable de la aguja.
US 5 333 561 describe un aparato según el
preámbulo de la reivindicación 1.
US 4 597 344 describe una máquina detectora de
agujas múltiples con un sensor de deflexión de aguja y medios para
compensar la deflexión de la aguja.
Con el uso incrementado del control
computerizado del patrón y la capacidad resultante de proporcionar
una variedad más amplia de patrones de acolchado, en particular
patrones de alta calidad ornamental, hay una demanda creciente de
la capacidad de coser más patrones más complejos y más grandes sobre
las cubiertas de colchones. Para ello, el equipo de la técnica
anterior, como el explicado anteriormente, tiene limitaciones.
Consiguientemente, subsiste la necesidad de la capacidad de coser
patrones más ornamentales y complejos sobre cubiertas de colchones
a alta velocidad.
Un objetivo de la presente invención es
proporcionar un método y aparato de acolchar patrones controlados
por ordenador que proporcionará una amplia variedad de patrones de
acolchado, en particular patrones de alta calidad ornamental. Un
objetivo particular de la presente invención es proporcionar un
método y aparato de acolchar que emplean un cabezal de acolchar de
una sola aguja y que tiene la capacidad de acolchar a alta
velocidad, en particular en materiales gruesos como los usados para
cubiertas de colchones.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un método y aparato de acolchar que tiene uno o más
conjuntos independientemente móviles de cabezales de acolchar de una
sola aguja que coserán a altas velocidades, en particular en
materiales gruesos. Un objetivo particular de la presente invención
es proporcionar tal aparato y método de acolchar que no sufre
adversamente la deflexión de la aguja.
Según los principios de la presente invención,
una máquina de acolchar está provista de al menos un conjunto de
cabezales de acolchado de cadeneta que son móviles
independientemente uno con relación a otro y con relación al
material que se acolcha. La máquina es preferiblemente de
alimentación de hojas y su método de uso incluye preferiblemente
cosido a 360º sobre hojas de material de los grosores típicos
utilizados para cubiertas de colchones. Según la realización
preferida de la invención, un método y aparato de acolchado de
cadeneta doble de una sola aguja están provistos de cabezales de
acolchado servomovidos operables independientemente que se pueden
mover independientemente con relación al material que se acolcha.
Los cabezales también se pueden mover preferiblemente de forma
independiente uno con relación a otro en al menos una dirección,
preferiblemente la dirección transversal, y la operación de cada
uno de los cabezales también es preferiblemente independiente para
permitir el control efectivo de las posiciones cooperantes de la
aguja y remallador uno con relación a otro. En la realización
preferida e ilustrada, los cabezales de la aguja y el remallador son
movidos independientemente transversalmente para permitir el ajuste
de las posiciones cooperantes de la aguja y el remallador en la
dirección transversal y los ciclos de los cabezales de aguja y
remallador están relativamente en fase para permitir el ajuste de
las posiciones cooperantes de la aguja y remallador en la dirección
longitudinal.
Los movimientos relativos y la operación de los
cabezales son producidos por servos controlados por ordenador que
mueven y accionan los cabezales con el fin de mantener la relación
de cooperación apropiada entre la aguja y remallador según la
deflexión de la aguja que tenga lugar.
El aparato incluye medios para detectar la
deflexión de la aguja.
Según una realización, la deflexión de la aguja
también se determina con anterioridad por mediciones empíricas y
los datos se guardan en memoria en un controlador programable basado
en microprocesador de la máquina de acolchar. Las mediciones
guardadas pueden tener forma de una tabla de consulta o conjuntos de
fórmulas, constantes y/o parámetros a partir de las que se puede
realizar la compensación de la deflexión de la aguja señales con el
fin de afectar a la operación de servo motores que accionan y mueven
los cabezales uno con relación a otro y al material que se acolcha.
También preferiblemente, los datos empíricos almacenados incluyen
datos alternativos que permitirán la compensación de la deflexión
de la aguja en condiciones diferentes, tal como materiales y
tejidos diferentes, agujas de diferente tamaño o rigidez,
velocidades y tamaños de cosido variables, y/u otras variables que
puede tener un efecto en la cantidad y dirección de deflexión de la
aguja esperada o producida.
Según la realización preferida de la invención,
una máquina de acolchar está provista de suministros de hojas de
las varias capas de una cubierta de colchón, hojas que se usan en
forma de una hoja multicapa y son alimentadas sobre un bastidor de
la máquina, preferiblemente en un plano horizontal. El bastidor
incluye preferiblemente una correa transportadora múltiple que
soporta la hoja y contribuye al avance de la hoja sobre el bastidor.
Un par de agarradores de borde lateral, que pueden tener la forma
de agarradores de correa opuestos, cadena de alfileres, conjuntos
de dedos de fijación u otras fijaciones laterales, enganchan los
bordes laterales opuestos de la hoja y mueven la hoja sobre el
bastidor en sincronismo con la operación de la correa
transportadora. La máquina puede estar provista opcionalmente de un
par de cabezales de cosido de borde para coser al menos
temporalmente las capas de material de la porción de la hoja que
avanza sobre el bastidor. Una vez en el bastidor, las abrazaderas
de borde así como rodillos de tensión en la parte delantera y
trasera del bastidor tensan una porción de la hoja para
acolchado.
El acolchado es realizado por un par de
cabezales que están montados en una estructura puente que se puede
mover longitudinalmente en el bastidor. El puente se puede mover en
el bastidor por un servomotor controlado por ordenador que pone el
conjunto de cabezales según el patrón a acolchar. Cada cabezal está
montado en el puente de manera que se pueda mover
independientemente transversalmente. Cada cabezal, incluyendo un
cabezal superior de aguja y un cabezal inferior de remallador, está
provisto de un servomotor que mueve el cabezal respectivo a través
de su ciclo de cosido. Los dos servomotores de accionamiento de
cabezal operan en sincronismo bajo control por ordenador para coser
una serie de cadenetas dobles en el tejido. Cada cabezal está
montado en el puente en un servomotor lineal que coloca
independientemente el cabezal transversalmente en el bastidor bajo
el control del controlador programado de la máquina según el patrón
a acolchar.
La deflexión de la aguja se compensa en una de
dos formas, y preferiblemente ambas. Primera: la deflexión de la
aguja se compensa proporcionando una tabla de valores de corrección
o preferiblemente una formula de corrección basada en varias
constantes empíricas, y un programa en una memoria accesible por un
microprocesador del controlador en respuesta al que el controlador
puede variar las señales de control a los servos con el fin de
controlar las posiciones de los cabezales uno con relación a otro y
las fases operativas relativas de los cabezales de una forma que
compense cualquier deflexión probable de la aguja. Segunda: la
deflexión de la aguja se compensa detectando algunas condiciones o
parámetros incluyendo al menos la detección directa de la deflexión
de una aguja. La detección también puede ser una detección de las
condiciones de la máquina, tal como la velocidad, la carga o la
demanda de potencia o ángulo de par de los servomotores, posición de
la aguja o el remallador, o alguna otra condición relevante de la
máquina que tenga relación con la deflexión de la aguja. La
detección se puede realizar leyendo datos ya presentes en el
controlador, leyendo señales de control enviadas a los servos de la
máquina y otros elementos de accionamiento o supervisando varios
sensores dispuestos por separado en la máquina con el fin de
detectar el estado del elemento de la máquina o las propiedades o
estados del material o del hilo.
El método usado para determinar la deflexión de
la aguja incluye detectar la deflexión de la aguja y también puede
utilizar alguno de los otros métodos antes descritos o sus
combinaciones. Por ejemplo, el primer orden de predicción de la
deflexión de la aguja puede ser utilizando tablas de consulta,
basadas en datos empíricos o experimentales o en datos teóricos,
tablas de las que se pueden seleccionar acciones correctivas en
respuesta, por ejemplo, a mediciones de la velocidad de costura o
parámetros de entrada tales como grosor del tejido. Esta estimación
puede hacer que se tome una acción correctiva sustancial antes de
que tenga lugar la deflexión real de la aguja. La deflexión real de
la aguja puede ser medida por sensores, tal como sensores magnéticos
o de inducción, sensores de serie LEO que pueden ser sensores de
infrarrojos, sistemas de visión gráfica, sistemas de detección
ultrasónica, sensores de deformación, sensores de acelerómetro, u
otras técnicas. Un error detectado puede ser usado para regular la
respuesta producida por la tabla de consulta con el fin de
anticipar y corregir el error cuando prosiga el acolchado.
Preferiblemente, la deflexión transversal de la
aguja se realiza moviendo de forma diferente los cabezales
transversalmente de modo que el remallador y la aguja se alineen
tanto si la aguja está flexionada transversalmente como si no.
También preferiblemente, la deflexión longitudinal de la aguja se
realiza controlando las fases relativas de los servos de
accionamiento de cabezal de modo que la aguja y el remallador
enganchen en el tiempo apropiado del ciclo tanto si la aguja está
flexionada longitudinalmente como si no.
La presente invención permite el acolchado a
alta velocidad de patrones en una hoja de tejido grueso del tipo
del que se hacen las cubiertas de colchones. Se cose una cadeneta
doble sin que la calidad de la puntada quede afectada adversamente
por la deflexión de la aguja, porque los servos accionan los
cabezales para realizar la colocación relativa exacta. Como
resultado, se puede facilitar grandes carretes de hilo inferior,
eliminando la necesidad de rellenar los suministros de hilo de la
bobina como sería el caso con máquinas de cadeneta. Se obtiene
mayor velocidad operativa y producción generales.
Estos y otros objetos de la presente invención
serán más fácilmente evidentes por la descripción detallada
siguiente de los dibujos en los que:
La figura 1 es una vista en perspectiva de una
acolchadora de cubiertas de colchón de alimentación de hoja que
realiza los principios de la presente invención.
La figura 2 es una vista en alzado lateral de la
máquina de la figura 1.
La figura 3 es una vista diagramática en
perspectiva de los cabezales de cosido de la máquina de la figura
1.
La figura 4 es una representación diagramática
del sistema de control de la máquina de la figura 1.
Las figuras 5-5C son secuencias
de diagramas que representan los problemas de deflexión de la aguja
que pueden producirse en el acolchado de cadeneta a alta velocidad
de tejidos gruesos.
Las figuras 6-6C son secuencias
de diagramas que representan la compensación de la deflexión de la
aguja según los principios de la presente invención.
Las figuras 1 y 2 ilustran una máquina de
acolchar 10 que tiene un bastidor estacionario 11 con una extensión
longitudinal representada por la flecha 12 y una extensión
transversal representada por la flecha 13. La máquina 10 tiene un
extremo delantero 14 al que se avanza una hoja 15 de material
multicapa que incluye una capa de material de cara 16, una capa de
material de refuerzo 17 y una capa de relleno 18. La máquina 10
también tiene un extremo trasero desde el que el material multicapa
acolchado se avanza a una sección de captación o corte de panel (no
representada).
En el bastidor 11 se ha montado una plataforma
transportadora 20 que incluye un conjunto de correas que se
extienden longitudinalmente 22 soportadas en un conjunto de rodillos
transversales 23 articulados en el bastidor 11 para girar encima
bajo la potencia de un motor de accionamiento 24. El motor 24 mueve
las correas 22 para avanzar la hoja no acolchada 15 sobre el
bastidor 11 en su extremo delantero 14 y para avanzar una porción
acolchada de la hoja 15 del bastidor 11 a la sección de captación en
el extremo trasero 19 de la máquina 10. Las correas 22 soportan un
panel de la hoja 15 en un plano horizontal de acolchado durante el
acolchado. La máquina 10 también tiene un lado derecho 25 y un lado
izquierdo 26, a lo largo de cada uno de los cuales se ha montado
una fijación de lado 27 en forma de un par de bucles opuestos de
cadena o correa de fijación de transportador 28 que operan como un
conjunto de abrazaderas de borde para agarrar los bordes de la hoja
15 para asistir la alimentación de la hoja 15 sobre y fuera del
bastidor 11 y para aplicar tensión transversal a la hoja 15 en el
plano de acolchado mientras un panel de la hoja 15 está siendo
acolchado. Las fijaciones 27 pueden estar en forma de una serie de
conjuntos de dedos de agarre que están espaciados a lo largo de uno
de los bucles 28 de las fijaciones 27. Preferiblemente, sin embargo,
las fijaciones 27 tienen preferiblemente la forma de una cadena de
alfileres que tiene una pluralidad de alfileres en uno de los bucles
de fijación 28 que penetran en la hoja 15 y se extienden a agujeros
en el otro de los bucles de fijación 28 del par respectivo. También
se ha previsto un par de cabezales de cosido de borde 29, uno hacia
adelante de cada una de las fijaciones laterales 27 para coser
temporalmente las capas 16-18 de la hoja 15
conjuntamente para acolchado. Inmediatamente hacia arriba de cada
cabezal de cosido 29 hay una recortadora de borde para cortar el
material excedente en el exterior de la puntada de borde formada
por los cabezales de cosido 29. Los bucles 28 están enlazados para
que se muevan al unísono con las correas 22, que son movidas por el
motor de accionamiento 24 en el bastidor 11.
Encima de la máquina 10 se ha montado un puente
de cabezales de cosido 30 que se extiende transversalmente a través
del bastidor 11 y se soporta en cada lado del bastidor 11 en un
carro 41. Los carros 41 del puente 30 están montados de manera que
se muevan longitudinalmente en el bastidor 11 en un par de pistas 31
en cada lado del bastidor 11. El puente es movido longitudinalmente
en las pistas 31 por un servomotor de accionamiento de puente 32,
montado en el bastidor 11, que es sensible a señales de un
controlador de máquina 60 (figura 4).
El puente 30 tiene un par de carriles
transversales que se extienden desde un lado del bastidor 11 al
otro, incluyendo un carril superior 33 y un carril inferior 34. En
el carril superior 33 se ha montado un cabezal de acolchado
superior 35 que incluye una aguja 36 y un servomotor de
accionamiento de aguja 37 (figura 3), que mueve recíprocamente la
aguja en un ciclo de cosido en respuesta a señales del controlador
de máquina 60. En el carril inferior 34 se ha montado un cabezal de
acolchado inferior 38 que incluye un remallador 39 y un servomotor
de accionamiento de remallador 40 (figura 3), que bascula el
remallador 39 en un arco en un ciclo de cosido, en sincronismo con
el movimiento de la aguja 36 en una relación en respuesta a las
señales separadas del controlador de máquina 60.
El cabezal de acolchado superior 35 se puede
mover transversalmente en el carril superior 33 por un servomotor
lineal 43 en respuesta a señales del controlador 60, mientras que el
cabezal de acolchado inferior 38 también se puede mover
transversalmente en el carril inferior 34 por un servomotor lineal
44 en respuesta a señales del controlador 60 independientemente del
cabezal superior 35. Ambos servo motores lineales 43 y 44 son
preferiblemente del tipo de núcleo de hierro, tal como la serie
Ironcore de motores fabricados por Koll Morgen Motion Technologies
Group de Commack, Nueva York.
El puente 30 lleva un conjunto de tres rodillos
locos 46 que se mueven longitudinalmente en el bastidor 11 con el
puente 30. Los rodillos 46 dirigen las correas 22 hacia abajo en un
bucle 47 debajo del carril inferior 34 y el cabezal de acolchado
inferior 38 para que el cabezal de acolchado inferior 38 pueda pasar
entre las correas 22 y la hoja 15. El bucle 47 se mueve con el
puente 30 y permanece alineado con el puente 30 directamente debajo
del cabezal de acolchado inferior 38.
Se ha previsto un sensor de deflexión de aguja
80 para medir la deflexión real de la aguja 36. Como se ilustra en
la figura 3, el sensor 80 puede tomar la forma de una serie de LEDs
montados debajo de la chapa de aguja 85 en la que descansa el
tejido 15 que está siendo acolchado. El sensor de matriz de LEDs 80
puede incluir, por ejemplo, una porción de deflexión transversal 81
y una porción de deflexión longitudinal 82, para proporcionar al
controlador 60 información de coordenadas ortogonales de la
deflexión real de la aguja 36 en las direcciones transversal y
longitudinal. Cada una de las porciones 81, 82 del sensor de
deflexión de aguja 80 incluye series de LEDs emisores y receptores
colocados en lados opuestos del agujero de aguja en la chapa de
aguja 85, estando situados los de la porción transversal a lo largo
de los lados de una disposición rectangular de LEDs y estando
situados los de la porción longitudinal a lo largo de sus lados
delantero y trasero. Este dispositivo genera dos salidas, una para
deflexión transversal y otra para deflexión horizontal, para el
controlador 60. Estas salidas se pueden poner fácilmente a cero en
la interface de control cuando la aguja 36 está estacionaria y
extendiéndose a través del agujero de aguja en la chapa de aguja 85,
sin fuerzas de deflexión horizontal en la aguja 36. Este conjunto
de condiciones da lugar a que la línea central de la aguja 36 esté
en el plano longitudinal 72 y el plano transversal 76 en las
figuras 5-5C y las figuras 6-6C. La
densidad de los detectores individuales de la serie se determina
por la resolución de la medición de la deflexión requerida para
asegurar una compensación exacta de la deflexión en el grado
necesario para evitar que falten puntadas debido a la falta de
bucles del remallador o la aguja. Tal sensor de deflexión 80 puede
enviar al controlador 60 señales analógicas o digitales
representativas de la cantidad de la deflexión de la aguja 36 desde
su posición de cero.
Se puede prever formas alternativas de sensores.
Por ejemplo, hay disponibles detectores magnéticos adecuados para
dicha finalidad. Sea cual sea la forma del sensor 80, las salidas
del sensor proporcionan al controlador 60 la capacidad de compensar
la deflexión de la aguja por realimentación en bucle cerrado, que se
puede llevar a cabo como una corrección de segundo orden de la
deflexión prevista de la aguja en base a la consideración de otros
parámetros.
La interconexión del controlador 60 con los
servos 32, 37, 38, 43 y 44 se ilustra diagramáticamente en la
figura 4. El controlador 60 incluye una CPU o microprocesador 61 y
un módulo servoaccionador 62. El módulo servoaccionador 62 tiene
salidas por las que se comunican las señales para mover los servos
32, 37, 38, 43 y 44, y tiene entradas para recibir señales de
realimentación de los servos 32, 37, 38, 43 y 44 con el fin de
mantener los servos 32, 37, 38, 43 y 44 en posiciones calculadas por
la CPU 61. El controlador 60 tiene entradas para recibir
información de medición o parámetros de la velocidad de cosido, para
recibir datos de propiedades del material que podrían afectar a la
deflexión de la aguja y entradas del sensor de deflexión de aguja
80 con información de la deflexión real de la aguja en las
direcciones transversal y longitudinal.
El controlador 60 también incluye un módulo de
memoria no volátil 64 que incluye un programa de implementación de
patrones 65, un programa de compensación de la deflexión de la aguja
66 y datos de compensación de deflexión 67, que pueden incluir
tablas de consulta o constantes o coeficientes almacenados para uso
por una fórmula de compensación en el programa de compensación 66.
El controlador 60 también tiene salidas a otros componentes de la
máquina 10, incluyendo los motores de alimentación de hoja 24, las
unidades de cosido de borde 29 y otros motores y accionadores de la
máquina no relevantes para la presente invención.
El controlador 60 mueve el puente 30 moviendo el
servo accionador de puente 32, y mueve los servos lineales 43 y 44
para mover el cabezal de acolchado 35 y 38 al unísono según el
patrón de cosido proporcionado por el programa de patrón 65. Estos
movimientos se realizan en coordinación con el movimiento del servo
accionador de aguja 37 y servo accionador de remallador 40 para
coser patrones con puntadas de longitudes controladas.
Además del cosido programado de los patrones
según el programa 65, la CPU 61 modifica señales enviadas a los
conductores 62 moviendo diferencialmente los servos lineales
transversales 43 y 44 para desviar la aguja 36 y el remallador 39
transversalmente una distancia de preferiblemente más o menos
aproximadamente 0,1 pulgadas, a una exactitud preferible de
aproximadamente 0,001 pulgadas. La desviación la determina,
preferiblemente al menos parcialmente, la CPU 61 en respuesta a un
programa de compensación de deflexión 66 y datos empíricos en las
tablas de deflexión 67 en una cantidad necesaria para compensar
exactamente la deflexión transversal de la aguja 36 que se espera
que se produzca. La desviación también se determina, preferiblemente
al menos parcialmente, por las mediciones de deflexión real de la
aguja de la salida del sensor 80.
Además, según el programa 65, la CPU 61 también
modifica las señales enviadas a los conductores 62 moviendo
diferencialmente el servo accionador de remallador 40 con el fin de
avanzar o retrasar la fase del remallador 39 con relación a la
aguja 36 para desviar longitudinalmente las posiciones de toma de
bucle de la aguja 36 y el remallador 39 un ángulo de fase
preferiblemente de más o menos aproximadamente 2,5º a una exactitud
mínima preferiblemente de aproximadamente 0,25º. La desviación la
determina la CPU 61 en respuesta a un programa de compensación de
deflexión 66 y datos empíricos en las tablas de deflexión 67 en una
cantidad necesaria para compensar exactamente la deflexión
longitudinal de la aguja 36 que se espera que se produzca.
Las figuras 5-5C ilustran
diagramáticamente en vista frontal una serie que representa cómo la
aguja 36 se podría desviar en dirección transversal. En la figura
5, la aguja 36 se representa empezando a perforar la hoja 15 en la
parte inferior de su ciclo en una porción de un patrón en el que la
hoja 15 se mueve transversalmente con relación a la aguja 36, como
representan las flechas 71. En este punto del ciclo, la línea
central de la aguja 36 está en una línea vertical central del
cabezal superior 35 que está en el plano longitudinal 72, líneas
centrales que son la línea de alineación normal de la aguja 36 en la
que el remallador 39, si la aguja 36 permaneciese en el plano
longitudinal 72, pondría la aguja 36 en una relación de enganche de
bucle con el remallador 39 debajo de la hoja 15. En este punto, la
porción de determinación de deflexión transversal 81 del sensor de
deflexión de aguja 80 deberá enviar una señal indicando que la
deflexión transversal es esencialmente cero. Para cuando la aguja
36 haya alcanzado la extensión inferior en su ciclo, como se ilustra
en la figura 5A, el movimiento relativo de la aguja 36 con relación
a la hoja 15 da lugar a una curva de la aguja 36 a la derecha en la
figura, que aleja la punta de la aguja 36 del plano 72 y la saca de
la alineación con el recorrido del remallador 39. En este punto, la
porción de determinación de deflexión transversal 81 del sensor de
deflexión de aguja 80 deberá enviar una señal indicando la magnitud
de la deflexión transversal de la aguja 36 en el punto en que cruza
el plano horizontal en el que está montado el sensor 80. El
controlador 60 calcula a partir de esto el patrón real de la aguja
36 en su estado curvado o flexionado. En esta posición, el
remallador 39 está en una posición retirada avanzando hacia
adelante en un recorrido que se supone que pasa entre la aguja 36 y
el hilo superior 74 que se extiende a través del ojo 70 de la aguja
36. Cuando la aguja 36 sube, como se ilustra en la figura 5B, la
aguja 36 se desplaza a un plano a través del que el remallador 39 se
desplaza hacia adelante y en el que el remallador 39 se supone que
pasa entre la aguja 36 y el hilo superior 74. Sin embargo, debido a
la deflexión de la aguja 36 a la derecha producida por el movimiento
continuado de la hoja 15 con relación a la línea central 72 del
cabezal superior 35, el remallador 39 pierde el hilo 74.
Según algunas realizaciones de la presente
invención, en las condiciones ilustradas, la CPU 61 reconoce el
estado de deflexión de la aguja y determina la dirección y cantidad
de deflexión transversal de la aguja 36, posteriormente recupera
información 67 almacenada en la memoria 64 y calcula la cantidad de
compensación necesaria para colocar el remallador 39 con el fin de
asegurar que el remallador 39 pase entre la aguja 36 y el hilo
superior 74. Esta cantidad de compensación transversal se representa
por la dimensión t en la figura 5C. El movimiento del cabezal
inferior 38 con relación a la posición normal del cabezal superior
35 pone el remallador 39 en la posición 39a en un plano vertical
longitudinal 72a, desplazado una distancia t del plano 72 que pasa
a través del punto apropiado para que el remallador 39 pase entre la
aguja 36 y el hilo superior 74.
Preferiblemente, la CPU efectúa correcciones
generando el componente principal de la señal en los servos 43 y 44
según el programa de patrón 65. Entonces, esta señal es modificada
por la compensación sustancialmente menor de la señal de deflexión
leída por el programa 66 de la tabla 67 que modifica una o ambas
señales a los servos 43 y 44. La CPU utiliza además la salida del
sensor de deflexión de aguja 80 para determinar si la deflexión
prevista derivada de las tablas de consulta es correcta y que la
corrección ha sido adecuada. En caso negativo, se calcula un ajuste
de la corrección y se guarda para uso al calcular otras
correcciones. Preferiblemente, la compensación transversal de la
deflexión de la aguja se realiza en el servo de colocación del
cabezal remallador 44.
La corrección longitudinal de la compensación de
la aguja funciona de manera algo diferente. En las figuras
6-6C se ilustra diagramáticamente una serie de
vistas laterales que representan cómo la aguja 36 se puede desviar
en la dirección longitudinal. En la figura 6, la aguja 36 se
representa empezando a perforar la hoja 15 en la parte inferior de
su ciclo en una porción de un patrón en la que la aguja 36 se mueve
longitudinalmente con relación a la hoja 15, como representan las
flechas 75. Como en el caso de deflexión transversal de la aguja,
el sensor de deflexión 80 deberá enviar una señal indicando que en
esta posición no tiene lugar deflexión de la aguja 36. En este
punto del ciclo, la aguja 36 está en un plano vertical transversal
76 que contiene la línea vertical central del cabezal superior 35,
que es la línea de alineación normal de la aguja 36 con el
remallador 39 y la línea que contiene la posición en la que el
remallador 39, si la aguja 36 permaneciese en el plano 76, pondría
la aguja 36 en contacto con el remallador 39 debajo de la hoja 15 y
pasaría entre la aguja 36 y el hilo superior 74. Para cuando la
aguja 36 ha alcanzado el punto más bajo en su ciclo, como se
ilustra en la figura 6A, el movimiento relativo de la aguja 36 con
relación a la hoja 15 da lugar a una curva de la aguja 36 hacia
adelante (a la derecha en la figura 6A), que aleja la aguja 36 del
plano 76 del punto de interceptación normal de la aguja 36 con el
remallador 39. Entonces, el remallador 39 está en una posición
retirada que se desplaza hacia adelante en un recorrido que se
supone que pase entre la aguja 36 y el hilo superior 74 que se
extiende a través del ojo 70 de la aguja 36. Cuando la aguja 36
sube, como se ilustra en la figura 6B, la aguja 36 se desplaza
junto al punto a través del que el remallador 39 está avanzando
hacia adelante y en el que el remallador 39 se ha previsto que pase
entre la aguja 36 y el hilo superior 74. Sin embargo, debido a la
deflexión de la aguja 36 a la derecha (hacia adelante) producida por
el movimiento continuado del cabezal superior 35 con relación a la
hoja 15, el remallador 39 pierde el hilo 74.
Según algunas realizaciones de la presente
invención, en las condiciones ilustradas, la CPU 61 reconoce la
condición y determina la deflexión longitudinal de la aguja 36,
entonces recupera información 67 almacenada en la memoria 64 y
calcula la cantidad de compensación necesaria para la colocación del
remallador 39 con el fin de asegurar que el remallador 39 pase
entre la aguja 36 y el hilo superior 74. Preferiblemente, la
deflexión real de la aguja es medida por la porción longitudinal 82
del sensor 80 que se usa para hacer ajustes en la corrección
calculada que se necesite. La cantidad de compensación longitudinal
tiene forma de un ajuste angular o ángulo de fase relativo en los
ciclos de accionamiento de los cabezales 35 y 38 controlados por la
operación de los servos 37 y 40. La diferencia de fase se representa
por el ángulo \Phi en la figura 6C. La puesta en fase del
mecanismo de accionamiento de remallador 40 con relación al ángulo
normal del remallador pone el remallador 39 en posición 39c en el
plano transversal vertical 76a que pasa a través del punto apropiado
para el remallador 39 a pasar entre la aguja 36 y el hilo superior
74.
Según la invención, los datos procedentes de al
menos un sensor suministran al controlador 60 información de la
deflexión real de la aguja 36. En las figuras 3,
5-5C y 6-6C, por ejemplo, el sensor
de infrarrojos 80 en forma de una serie de LEDs está fijado a la
parte inferior de una chapa de aguja convencional 85 que soporta el
tejido 15 que se acolcha. El sensor 80 tiene una disposición
rectangular rodeando el agujero en la chapa 85 a través del que
pasa la aguja 36. El sensor 80 puede incluir, por ejemplo, una fila
de fuentes de luz en un lado transversal y un lado longitudinal de
la aguja 36 enfrente de una fila de detectores de LED de
infrarrojos en cada uno de los lados transversal y longitudinal
enfrente de las fuentes. Las fuentes y detectores pueden estar
conectados por conductores de fibra óptica a la serie de
sensores.
Una porción de detección de deflexión
longitudinal 81 tiene elementos en los lados de la aguja 36 para
detectar la posición longitudinal de la aguja en su punto de
intersección con el plano de sensor 80, mientras que el sensor de
deflexión transversal 82 tiene elementos en los lados longitudinales
de la aguja 36 que detectan la posición transversal de la aguja en
su punto de intersección del plano del sensor 80. Ambas porciones
detectoras 81, 82 se ponen a cero en el controlador 60 cuando no
hay fuerzas horizontales en la aguja. Esto se lleva a cabo ciclando
la máquina 10 lentamente sin tejido 15 en la chapa de aguja 85. Los
sensores disponibles para realizar la función de los sensores 80
incluyen sensor fotoeléctrico de haz láser pasante, serie LX, tal
como el LX-130, número de catálogo
KA-SW-31, fabricado por Keyance
Corporation of America, Woodcliff Lake, N.J., o sensor de fibra
óptica de vidrio serie BMM-442P, fabricado por
Banner Engineering Corporation de Minneapolis, Minnesota.
Los sensores 81, 82 están conectados a entradas
de la CPU 61, como se ilustra en la figura 4. La CPU 61 puede estar
programada para compensar la deflexión detectada de la aguja 36 por
lógica de realimentación directa en bucle cerrado. Las señales de
los sensores 81, 82 también pueden ser usadas por el controlador 60
para complementar o ajustar las predicciones de compensación de
deflexión, o de refinar predicciones, basadas en datos de la tabla
de consulta 67, o actualizando los datos en la tabla 67,
actualizando el programa 66, o proporcionando una corrección
temporal a la salida del programa 66 que se basa en datos de la
tabla de consulta 67.
Preferiblemente, la CPU efectúa correcciones
generando el componente principal de la señal a los servos 37 y 40
según el programa de patrones 65. Entonces, esta señal es modificada
por la compensación sustancialmente menor de la señal de deflexión
leída por el programa 66 de la tabla 67 que modifica una o ambas
señales del controlador 60 a los servos 37 y 40. Preferiblemente,
la compensación se realiza al servo accionador de remallador 40.
Los conceptos de la invención también se pueden
aplicar para alterar el movimiento transversal del cabezal superior
35 por operación del servo 43 o a alterar el movimiento longitudinal
de ambos cabezales 35 y 38 afectando al movimiento del puente 30
por el servo 32 con el fin de disminuir, al menos en parte, la
cantidad de deflexión de la aguja. En efecto, esto produce un
movimiento de indexación en los cabezales de acolchado 35 y 38 con
relación a la hoja 15, que no es completamente práctico en procesos
de acolchado a alta velocidad.
Los detalles de las máquinas 10 de la
realización antes descrita que son conocidas en la técnica, se
pueden ver en US 5 640 916 titulada Método y aparato de acolchar,
que se refiere a acolchadoras de aguja única, pero del tipo de
pespunte doble, y en la Patente de Estados Unidos número 5.154.130,
que se refiere a acolchadoras de cadeneta de alimentación de hoja,
pero del tipo de agujas múltiples en grupo, asignadas ambas al
cesionario de la presente invención.
Se puede soportar más de un conjunto de
cabezales movidos independientemente en el bastidor 11. Por ejemplo,
se pueden soportar dos conjuntos de cabezal 35, 38 para movimiento
transversal en el puente 30, pudiendo controlarse cada uno por
separado en la dirección transversal y pudiendo ser movido cada uno
por separado a patrones de cosido en la hoja 15, con su control
separado para compensar por separado la deflexión de la aguja que
tendría lugar en cada cabezal.
Claims (18)
-
\global\parskip0.920000\baselineskip
1. Un aparato (10) para acolchar un material multicapa grueso incluyendo:- una estructura de soporte operable para mantener el material para acolchar en un plano;
- un par de cabezales de formación de cadeneta móviles paralelos al plano en lados opuestos del plano, incluyendo los cabezales un cabezal de aguja (35) incluyendo una aguja (36) que puede alternar a través del plano y un cabezal remallador (38) incluyendo un remallador (39) que puede alternar cerca de la aguja (36) y junto al plano para acolchar el material mantenido por la estructura de soporte;
- al menos dos motores de accionamiento, incluyendo un dispositivo de accionamiento de aguja (37) que puede operar para alternar la aguja (36) a través de material mantenido en el plano y un mecanismo de accionamiento de remallador (40) que puede operar para alternar el remallador cerca de la aguja junto al plano; un controlador (60) que puede operar para controlar los motores de accionamiento en ciclos sincronizados para acolchar el material con series de cadenetas según un patrón programado;
- al menos dos servomotores de colocación transversal de cabezal (43, 44) cada uno operable independientemente en respuesta a señales del controlador (60); al menos un servomotor de colocación longitudinal de cabezal (32) operable en respuesta a señales del controlador (60); caracterizado por:
- una fuente de información de deflexión de aguja, incluyendo un sensor de deflexión de aguja (80), conectado a una entrada del controlador (60);
- incluyendo el controlador (60) un programa (66) para operar el controlador para calcular la compensación de la deflexión de la aguja en respuesta a información de deflexión de la aguja procedente de la fuente;
- pudiendo operar el controlador (60) para enviar señales a los motores en respuesta a la compensación calculada de la deflexión de la aguja para mover relativamente la aguja (36) y el remallador (39) para compensar la deflexión de la aguja en la formación de las series de puntadas.
- 2. El aparato de la reivindicación 1 donde:la fuente de información de deflexión de aguja incluye una memoria (67) en la que se guardan datos de deflexión de la aguja.
- 3. El aparato de la reivindicación 2 donde:la fuente de información de deflexión de aguja incluye una memoria (67) en la que se guardan datos de deflexión de la aguja y sensores en respuesta al movimiento detectado del los cabezales, siendo operativo el controlador (60) para calcular la compensación de deflexión en respuesta a datos de deflexión de la aguja almacenados seleccionados en respuesta a información de los sensores.
- 4. El aparato de la reivindicación 1 donde:el sensor de deflexión de aguja (80) es operativo para detectar la deflexión de la aguja (36) y para enviar una señal al controlador (60) en respuesta a la deflexión detectada de la aguja (36).
- 5. El aparato de la reivindicación 4 donde:la fuente de información de deflexión de aguja incluye una serie de LEDs en respuesta a la deflexión de la aguja (36).
- 6. El aparato de la reivindicación 4 donde:la fuente de información de deflexión de aguja incluye un sensor de infrarrojos en respuesta a la deflexión de la aguja (36).
- 7. El aparato de la reivindicación 4 donde:la fuente de información de deflexión de aguja incluye un sensor magnético en respuesta a la deflexión de la aguja (36).
- 8. El aparato de la reivindicación 1 donde:la fuente de información de deflexión de aguja incluye sensores (81, 82) en respuesta a la deflexión de la aguja, siendo operativo el controlador (60) para calcular la compensación de deflexión en respuesta a la información de la deflexión de la aguja (36).
\global\parskip0.950000\baselineskip
- 9. Un aparato para acolchar un material multicapa grueso incluyendo:
- medios para soportar un material multicapa en un plano;
- al menos dos cabezales de formación de cadeneta, incluyendo un cabezal de aguja (35) que tiene una aguja que puede alternar (36) y un cabezal remallador (37) que tiene un remallador alternable (39), pudiendo moverse los cabezales paralelos al plano en lados opuestos del plano;
- medios para operar por separado los cabezales y para mover independientemente los cabezales con relación al material para acolchar un patrón programado en el material soportado; y caracterizado por medios para determinar la deflexión de la aguja (36);
- medios programados para controlar la separación e incluyendo medios para detectar la deflexión del movimiento independiente de la aguja de los medios operativos en respuesta a los medios de determinación de deflexión para formar series de cadenetas en la forma de patrones predeterminados con el fin de mantener la aguja (36) y el remallador (39) en alineación durante la deflexión de la aguja (36).
- 10. El aparato de la reivindicación 9 donde:los medios detectores de deflexión incluyen un sensor (80) operable para detectar la deflexión de la aguja (36) y para generar una señal de deflexión a los medios programados en respuesta a la deflexión detectada.
- 11. El aparato de la reivindicación 9 donde:los medios de determinación de deflexión incluyen una memoria (67) en la que se guardan datos de compensación de la deflexión de la aguja y un programa para operar los cabezales (35, 38) según los datos.
- 12. Un método de acolchar un material multicapa grueso incluyendo:
- soportar un material multicapa en un plano para acolchar;
- proporcionar un par de cabezales de formación de cadeneta incluyendo un cabezal de aguja (35) que tiene una aguja móvil (36) y un cabezal remallador (38) que tiene un remallador móvil (39), pudiendo moverse los cabezales paralelos al plano en lados opuestos del plano;
- proporcionar una pluralidad de motores (43, 44) para operar y mover los cabezales (35, 38) para acolchar el material soportado en el plano; caracterizado por:
- determinar la deflexión de la aguja (36); y
- controlar por separado los motores para operar y mover los cabezales para acolchar un patrón de cadeneta en respuesta a la determinación de la deflexión de la aguja con el fin de mantener la aguja flexionada (36) y el remallador (39) en alineación, donde el paso de determinación de deflexión incluye detectar la deflexión de la aguja.
- 13. El método de la reivindicación 12 incluyendo además el paso de:ajustar de forma diferente la operación de los motores (43, 44) para colocar independientemente los cabezales (35, 38) con el fin de compensar la deflexión de la aguja en la formación de los patrones cosidos.
- 14. El método de la reivindicación 12 incluyendo además el paso de:ajustar de forma diferente la operación de los motores (43, 44) para poner independientemente en fase los cabezales (35, 38) con el fin de compensar la deflexión de la aguja en la formación de los patrones cosidos.
- 15. El método de la reivindicación 12 donde:el paso de determinación de deflexión incluye el paso de proporcionar una serie de LEDs y detectar con ellos la deflexión de la aguja (36).
- 16. El método de la reivindicación 12 donde:el paso de determinación de deflexión incluye el paso de proporcionar un sensor de infrarrojos y detectar con él la deflexión de la aguja (36).
- 17. El método de la reivindicación 12 donde:el paso de determinación de deflexión incluye el paso de proporcionar un sensor magnético y detectar con él la deflexión de la aguja (36).
\global\parskip1.000000\baselineskip
- 18. El método de la reivindicación 12 donde:
- el paso de determinación de deflexión incluye el paso de almacenar una tabla de datos de compensación de la deflexión de la aguja;
- seleccionar los datos de compensación en respuesta a parámetros operativos del aparato de acolchar; y
- controlar los cabezales (35, 38) según los datos seleccionados para mantener la aguja (36) y el remallador (39) en alineación.
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