JP2013133548A - 装飾的なニードルパンチ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】布地を平面的に利用して0.3〜1.0mm間隔にニードルを1000本以上配置し個々のニードルを押し出す押出し機構と、幾何学模様その他の画像データに基いて必要箇所のみを駆動制御する制御機構により、各種の絵柄を表現する装飾的なニードルパンチ加工装置を得る。
【解決手段】被加工シート状物の幅方向の列と長さ方向の行とに面状に多数配設したニードルと、前記ニードルを個別に押し出す押出し機構と、幾何学模様や絵柄などの画像データから制御用データを作成し、必要箇所のニードルのみを駆動制御する制御機構と、被加工シート状物をニードル下部において長さ方向へ駆動制御する送り機構とを備え、前記制御機構により前記押出し機構を制御して、必要箇所のニードルのみを押し出して被加工シート状物にニードルパンチ加工を施し、幾何学模様や絵柄などの画像を被加工シート状物上に再現できるようにしたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、布地等の幅方向と長さ方向を平面上に利用する中で0.3〜1.0mm間隔にニードルを多数配置し、所定幅の布地等に対して、個々のニードルを制御して押し出す構造を有する装置を使用して、幾何学模様や絵柄などの画像データから制御用データを作成し、そのデータによりニードルパンチ加工を行うことで、各種の絵柄を表現できる装飾的なニードルパンチ加工装置に関する。

現在、市場に出回っているニードルパンチ製品は大別すると、工業的に大量生産を行っているニードルパンチカーペット、ニードルミシンよる雑貨小物類、織物に各種繊維を絡ませたファッション衣料がある。ファッション衣料用の加工は、多数の針を埋め込んだボード板の上下運動により繊維等を絡ませる機構のため無地柄となる。一部分の針を抜いたボード板でパンチングするとストライプ柄が得られるが、柄に応じた針の入れ替えが必要となる。

ニードルミシンを用いた加工は、作業者が手作業でニードルミシンを動かしながら加工するものであり、花柄等の任意な絵柄を顕出することは可能であるが再現性のある正確な絵柄を表現することができず、ストライプやチェック柄など幾何学形状は正確に表現できない。さらに、大量生産をするためには、ニードルミシンを多数揃えると同時に多くの作業者が必要となり、大幅なコストアップにつながる。

建築資材や室内装備材分野のニードルパンチカーペットにおいては工業用素材としての製造であるため、絵柄等の必要性が特に求められてきていなかった。一方、ファッション衣料分野においては、多頭式電子刺繍機を用いて輪郭形状パターンを装飾するものがある。
例えば、特開２００２−３７１４５７号公報（特許文献１参照）および特開平１１−１７２５６６号公報（特許文献２参照）には、多頭式電子刺繍機のヘッドに装着された刺繍針に代えてニードルパンチ針を装備し、制御部に入力されたニードルパンチのパターン情報に従ってヘッドおよび刺繍枠を駆動し、ニードルパンチ針を上下動させてパンチングを施すようにしたものが記載されている。
また、特開２００３−６４５７１号公報（特許文献３参照）および特開平１１−３５０３２８号公報（特許文献４参照）、特開平５−２１４６５８号公報（特許文献５参照）にはそれぞれ、パンチ針の交換が容易な多針ヘッドが記載されている。
さらに、特開平３−２２０３６０号公報（特許文献６参照）には、物品載置板として薄板格子を持つ台と、この台を介して搬送される帯状物品をニードルパンチするための、少なくとも１つの駆動される針板と、針貫通口を備えた、針板と薄板格子との間にあるかき取り板とで構成された帯状物品をニードルパンチするための装置が記載されている。

特開２００２−３７１４５７号公報 特開平１１−１７２５６６号公報 特開２００３−６４５７１号公報 特開平１１−３５０３２８号公報 特開平５−２１４６５８号公報 特開平３−２２０３６０号公報

しかしながら、従来技術には次のような課題がある。
ファッション衣料用のニードルパンチ加工は、多数の針を埋め込んだボード板の上下運動により繊維等を絡ませる機構のため無地柄となる。その際、一部分の針を抜いたボード板でパンチングするとストライプ柄が得られるが、その柄に応じた針の入れ替えが必要となる。

また、多針ボードの針を入れ替え、一部分の針を抜いた多針ボードとしても、ストライプ柄以外の絵柄を表現する加工は行うことができない。

一方、多頭式電子刺繍機においては、各電子刺繍機の針（ニードル）を１本にすると精細な絵柄を表現することができるが、電子刺繍機の台数分しか針が機能しないこととなり生産性が著しく劣る。またこれを改善するため各電子刺繍機に針を複数本セットすると、生産性は若干改善されるが精細な絵柄を表現することができなくなる。

本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、布地等の幅方向と長さ方向を平面上に利用する中で0.3〜1.0mm間隔にニードルを多数（例えば1000本以上）配置し、個々のニードルを制御して押し出す押出し機構と、幾何学模様や絵柄などの画像データから制御用データを作成して、必要箇所のみを駆動制御する制御機構により、各種の絵柄を表現できる装飾的なニードルパンチ加工装置を得ることを目的とする。

すなわち、この発明の装飾的なニードルパンチ加工装置は、被加工シート状物の幅方向の列と長さ方向の行とに面状に多数配設したニードルと、前記ニードルを個別に押し出す押出し機構と、幾何学模様や絵柄などの画像データから制御用データを作成し、必要箇所のニードルのみを駆動制御する制御機構と、被加工シート状物をニードル下部において長さ方向へ駆動制御する送り機構とを備えている。
そして、前記制御機構により前記押出し機構を制御して、必要箇所のニードルのみを押し出して被加工シート状物にニードルパンチ加工を施し、幾何学模様や絵柄などの画像を被加工シート状物上に再現できるようにしたことを特徴とするものである。

この発明の装飾的なニードルパンチ加工装置は、前記被加工シート状物の幅方向の列と長さ方向の行とに面状に多数配設したニードルが、前記各列ごとに長さ方向に向かって順次位置をずらして配置されていることをも特徴とするものである。

この発明の装飾的なニードルパンチ加工装置は、前記被加工シート状物の幅方向の列と長さ方向の行とに面状に多数配設したニードルが、前記制御機構により各列、各行ごとに制御できるようにしたことをも特徴とするものである。

この発明の装飾的なニードルパンチ加工装置は、前記被加工シート状物の幅方向の列と長さ方向の行とに面状に多数配設したニードルが、所定の数ごとにユニットとして配置されていることをも特徴とするものである。

この発明の装飾的なニードルパンチ加工装置は、前記被加工シート状物の幅方向の列と長さ方向の行とに面状に多数配設したニードルが、前記押出し機構とは分離して設けられており、適宜ニードルのみを個別に交換可能としたことをも特徴とするものである。

この発明の装飾的なニードルパンチ加工装置は、前記被加工シート状物の幅方向の列と長さ方向の行とに面状に多数配設したニードルが、前記押出し機構に設けたプランジャーおよびプランジャーの押下げを選択的に止めるストッパの組合せにより、前記制御機構の制御用データを用いて前記プランジャーの押下げを駆動制御し、必要箇所のニードルのみを押し出して被加工シート状物にニードルパンチ加工を施すようにしたことをも特徴とするものである。

この発明の装飾的なニードルパンチ加工装置は、前記押出し機構に電磁ソレノイドを設け、前記プランジャーの押下げを選択的に止めるストッパが、前記電磁ソレノイドと前記プランジャーとのほぼ中間位置に設けた支点で首振り可能に保持されており、前記電磁ソレノイドにより前記ストッパの一端に設けた磁石が吸引される機構を用いて、吸引時には前記押出し機構とプランジャーとを前記ストッパで連結し、非吸引時には前記ストッパを前記押出し機構とプランジャーとの間から外すようにしたことをも特徴とするものである。

この発明の装飾的なニードルパンチ加工装置は、前記ニードルが、その上端に前記プランジャーの下端を受け止めるためのニードルよりも径の大きい筒状ブッシュを取り付けてあり、該筒状ブッシュは側面に設けた切欠きにニードルの上端に設けた屈曲部を収納し、上端開口部に蓋体を脱着可能にはめ込んでニードルを抜け止めしたことをも特徴とするものである。

本発明によれば、布地等の幅方向と長さ方向を平面上に利用する中で0.3〜1.0mm間隔にニードルを多数（例えば1000本以上）配置し、個々のニードルを制御して押し出す押出し機構と、幾何学模様や絵柄などの画像データから制御用データを作成し、必要箇所のニードルのみを駆動制御する制御機構と、被加工シート状物をニードル下部において長さ方向へ駆動制御する送り機構とを使用することにより、デザイン性を備え、かつ豊かな表現が可能な布地等を製造することができる装飾的なニードルパンチ加工装置を得ることができる。

本発明の装飾的なニードルパンチ加工装置の１実施例を示し、ニードルの上下駆動の説明図３である。 ニードルの配置の一例を示す平面図である。 （ａ）はストッパを備えたニードルの押出し機構の斜視図、（ｂ）はストッパが非吸着状態の説明図、（ｃ）はストッパが吸着状態の説明図である。 電磁ソレノイドカセットを示す正面図である。 押出し機構の概略図である。 選択的にニードルを押下げた状態の押出し機構の概略図である。 プランジャーの概略断面図である。 ニードルカセット部の概略図である。 ニードルに取り付ける筒状ブッシュ部分の斜視図である。 筒状ブッシュ部分の組み付け前の拡大斜視図である。 筒状ブッシュ部分を組み付けた状態の拡大斜視図である。 その中央断面図である。 さらにニードルを組み付けた状態の要部拡大斜視図である。 （ａ）はこの発明の装飾的なニードルパンチ加工装置を適用して得たニードルパンチ製品の写真、（ｂ）はその拡大写真である。

以下、本発明の装飾的なニードルパンチ加工装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

この発明の装飾的なニードルパンチ加工装置は、図１および図５、図６に示すように、被加工シート状物１０の幅方向の列と長さ方向の行とに面状に多数配設したニードル１１と、前記ニードル１１を個別に押し出す押出し機構１２と、幾何学模様や絵柄などの画像データから制御用データを作成し、必要箇所のニードル１１のみを駆動制御する制御機構１３と、被加工シート状物１０をニードル１１下部において長さ方向へ駆動制御する送り機構１４とを備え、前記制御機構１３により前記押出し機構１２を制御して、必要箇所のニードル１１のみを押し出して被加工シート状物１０にニードルパンチ加工を施し、幾何学模様や絵柄などの画像を被加工シート状物１０上に再現できるようにしたものである。

前記送り機構１４としては、駆動源を備えた上下一対のローラを使用したローラ駆動システム等を好適に使用することができる。

前記ニードル１１を被加工シート状物１０に向けて押し出して絵柄を表現するためには、ドットインパクトプリンタのように、ヘッドを移動する方法もあるが、その方式では生産性が落ちるため、被加工シート状物１０としての布地等の幅方向に0.3〜1.0mm間隔にニードルを配置する必要がある。しかし、個々に上下駆動する機構を備えたニードルを横一列に0.3〜1.0mm間隔で配置した場合、隣接したニードルを同時に押し出す事による前記被加工シート状物１０のダメージが大きく、かつ、横一列に0.3〜1.0mm間隔で配置することは、実現が困難である。
この発明においては、前記被加工シート状物１０の幅方向の列と長さ方向の行とに面状に多数配設したニードル１１が、前記各列ごとに長さ方向に向かって順次位置をずらして配置されている。
すなわち、本発明では図１に示すように奥行き方向も利用するものである。図１において、ニードル１１を横方向には5.0〜10.0mm間隔に配置し、かつ縦方向にも5.0〜10.0mm間隔で配置して、生地の縦方向への移動量を制御することにより、実質的には横方向に0.3〜1.0mm間隔に配置した状態を作り出すことを実現した。

前記ニードル１１の配置例を図２に示す。この例では、横方向に7.5mm間隔で10列、かつ縦方向にも7.5mm間隔で15列の150本のニードル１１を使用している。
前記配置は、右下の点を基準とすると縦方向に5列分は1.5mm間隔とする。次の６列目は基準から0.5mmずらしその後の４列を1.5mm間隔とする。次の11列目は基準から1.0mmずらしその後の４列を1.5mm間隔とする。この配置において、縦方向に7.5mm間隔で配置した14列を基準の列に平行移動すると、各ニードル１１は0.5mmの等間隔で150本（間隔は150-1）が74.5mmの幅で並ぶことになる。

このような配置において、仮に1500mm幅の布地に加工を適用するためには、図２の配置を横方向に延長して、横方向に7.5mm間隔で200列とすると、縦方向は7.5mm間隔で15列であり、3000本のニードルが実質上の横方向間隔0.5mmに配置されることとなり、1499.5mm幅の加工が可能となる。
前記被加工シート状物１０としての布地の幅方向の列と長さ方向の行とに面状に多数配設したニードル１０は、所定の数ごとにユニットとして配置し、各ユニットごとに組み立てることにより、ニードル１１部分の製造がきわめて容易なものとなる。

前記被加工シート状物１０の幅方向の列と長さ方向の行とに面状に多数配設したニードル１１は、前記制御機構１３により各列、各行ごとに制御できるようになっている。
このように、被加工シート状物１０に対して絵柄を表現するためには、絵柄をモノクロビットマップデータとして作成し、この白黒データの黒に対応する部分を加工する。このビットマップデータを用いて、絵柄に対応する位置の幅方向の列と長さ方向の行の各ニードル１１を押出し機構１２により押し下げる。
その際のモノクロビットマップデータによる押出し機構１２の制御は、パソコンで前記モノクロビットマップデータを読み込み、そこからシリアル通信により制御機構１３にオン・オフの信号を送り、制御機構１３のカスタムＩＣやリレー、その他の電子部品から構成された電気回路により、電磁ソレノイドを制御できるようになっている。
前記電磁ソレノイド駆動が済んだ後に、制御機構１３を含む押出し機構１２の駆動部が下がり、プランジャー、ニードルを選択的に押し下げることができる。
なお、押出し機構１２の駆動部が上昇すると、プランジャー、ニードルはそれぞれに付設した後述するバネの作用によって自動的に原点に復帰する。

前記被加工シート状物１０の幅方向の列と長さ方向の行とに面状に多数配設したニードル１１は、前記押出し機構１２とは分離して設けられており、適宜ニードル１１のみを個別に交換可能としている。
個々のニードル１１を上下動作させるための押出し機構１２は、複数の板状セパレータ２２間に並設した多数のストッパ２３からなる駆動部２１と、前記ストッパ２３と前記板状セパレータ２２間において適宜連結されるプランジャー３２からなる伝達部３１と、前記プランジャー３２に押し下げられるニードル１１を保持したニードルカセット部４１に分割した構造を有している。

したがって、前記各ニードル１１が摩耗や折損により交換作業が必要となった場合には、前記ニードル１１に押出し機構１２の押下げ作用を伝達するための機構がプランジャー３２とニードルカセット部４１に分割してあるので、必要なニードル１１のみの交換が可能であり、もちろんすべてのニードル１１の交換時の作業性が向上する。

前記多数のニードル１１を個々に駆動するか否かの選択は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように電磁ソレノイド２５のストッパ２３側をＮ極とするかＳ極にするかで、ストッパ２３の一方の端部のシャッタレバー２４を開いた状態と閉じた状態に制御を行う機構によって行う。図３（ａ）に示すように、このシャッタレバー２４は、プランジャー３２を受けて外れなくするよう、先端にくぼみ２９を設け、かつ横滑りを防止するツメ３０等を形成した構造とすることができる。
この制御を行う機構は、前記押出し機構１２に設けたプランジャー３２および該プランジャー３２の押下げを選択的に止める前記ストッパ２３の組合せにより、前記制御機構の制御用データを用いて前記プランジャー３２の押下げを駆動制御し、必要箇所のニードル１１のみを押し出して被加工シート状物１０にニードルパンチ加工を施すようになっている。

前記押出し機構１２は、図４に示すように電磁ソレノイド２５を例えば16個並べたもの（以下、電磁ソレノイドカセットと呼ぶ）を使用している。
すなわち、前記押出し機構１２を構成する板状セパレータ２２間には電磁ソレノイド２５を16個並べた前記電磁ソレノイドカセット５１が設けてあり、前記プランジャー３２の押下げを選択的に止めるストッパ２３が、前記電磁ソレノイド２５と前記プランジャー３２とのほぼ中間位置の板状セパレータ２２間に設けた支点２６で首振り可能に保持されている。
この時に使用する前記電磁ソレノイドカセット５１の厚みを、5.0〜10.0mmとすることにより、前記プランジャー３２を横方向・縦方向ともに、5.0〜10.0mm間隔に配置することが可能となる。

以上のように、前記電磁ソレノイド２５により前記ストッパ２３の他端の吸引レバー２７に設けた磁石２８が吸引される機構を用い、磁力による吸引時には前記押出し機構１２とプランジャー３２とを前記ストッパ２３で直結し、磁力の反発時には前記ストッパ２３を前記押出し機構１２とプランジャー３２との間から外すことにより、前記プランジャー３２の押下げが駆動制御される。

前記押出し機構１２の駆動に際しては、図５に示すように、多数の電磁ソレノイドカセット５１を使用して所定位置の前記シャッタレバー２４を開いた状態と閉じた状態に保持して、電磁ソレノイドカセット５１を上下させる。この上下運動により、前記シャッタレバー２４が開いた場所は図６におけるプランジャー３２が逃げ穴５２を通るため、ニードル１１は動かされない。
他方、前記シャッタレバー２４が閉じた場所においてはプランジャー３２がシャッタレバー２４により押されて、図６に示すように、前記プランジャー３２の押下げがニードルカセット部４１に伝達され、ニードル１１が被加工シート状物１０に向かって下降する。
この動作によって、図１に示すようにニードル１１が前記被加工シート状物１０に刺し通されて、所定のニードルパンチ加工が施される。

前記プランジャー３２は、図７のようにプランジャー３２の適所に取り付けたバネ押さえ６１と上下のガイド板６２間にバネ６３をそれぞれ２個使用する構造であり、下部のバネ６３は前記プランジャー３２原点復帰用、また上部のバネ６３は衝撃緩衝用である。
またニードルカセット部４１は、図８のようにガイド板７１と仕切り板７２との間にバネ７３を１個使用する構造である。該バネ７３は前記ニードル１１の原点復帰用である。

前記ニードル１１は、図９に示すように、前記ニードルカセット部４１の上端に前記プランジャー３２の下端を受け止めるためのニードル１１よりも径の大きい筒状ブッシュ８１を取り付けてある。
前記筒状ブッシュ８１は、図１０〜図１２のように、側面には前記ニードル１１の上端を収納する切欠き８２が設けてあり、また上端開口部８３に前記筒状ブッシュ８１とは別体とした蓋体８４を脱着可能にはめ込むようになっている。
８５は前記開口部８３の筒状下部に設けたリング状の溝で、前記蓋体８４の拡径部８６を係合し、互いの素材であるプラスチックの弾性により抜け止めするようになっている。
この前記筒状ブッシュ８１には、図１３のように、側面に設けた切欠き８２に前記ニードル１１の上端に設けた屈曲部１１ａを収納し、上端開口部８３に蓋体８４を脱着可能にはめ込んでニードル１１を抜け止めするようになっている。
したがって、個々のニードル１１が破損して取替えが必要にあった場合でも、前記ニードルカセット部４１の筒状ブッシュ８１を分解することによって極めて簡単に新しいニードル１１と取り替えることができる。

図１４（ａ）はこの発明の装飾的なニードルパンチ加工装置を適用して布地等の被加工シート状物にアルファベットを浮き上がらせたニードルパンチ製品の写真、（ｂ）はその拡大写真である。
このように、被加工シート状物に対して絵柄を表現するためには、絵柄をビットマップデータに変換し、得たビットマップデータを用いて絵柄に対応する位置の幅方向の列と長さ方向の行の各ニードル１１を前記押出し機構１２により押し下げることにより、非常に精密なニードルパンチ製品を得ることができる。

本発明は、布地の後加工処理工程に適用した場合、従来は刺繍などでしか表現できなかった嵩高性のある絵柄の表現が可能となり、またデザインの可能性の幅も広がるために、産業上の利用可能性は非常に高いものである。
もちろんその用途も、ファッション衣料みのならず装飾用小物やその他のデザインニードルパンチ製品、その他に応用することができる。

１０ 被加工シート状物
１１ ニードル
１１ａ 屈曲部
１２ 押出し機構
１３ 制御機構
１４ 送り機構
２１ 駆動部
２２ 板状セパレータ
２３ ストッパ
２４ シャッタレバー
２５ 電磁ソレノイド
２６ 支点
２７ 吸引レバー
２８ 磁石
２９ くぼみ
３０ ツメ
３１ 伝達部
３２ プランジャー
４１ ニードルカセット部
５１ 電磁ソレノイドカセット
５２ 逃げ穴
６１ バネ押さえ
６２ ガイド板
６３ バネ
７１ ガイド板
７２ 仕切り板
７３ バネ
８１ 筒状ブッシュ
８２ 切欠き
８３ 開口部
８４ 蓋体
８５ リング状の溝
８６ 拡径部

Claims (6)

1. 被加工シート状物の幅方向の列と長さ方向の行とに面状に多数配設したニードルと、前記ニードルを個別に押し出す押出し機構と、幾何学模様や絵柄などの画像データから制御用データを作成し、必要箇所のニードルのみを駆動制御する制御機構と、被加工シート状物をニードル下部において長さ方向へ駆動制御する送り機構とを備え、前記制御機構により前記押出し機構を制御して、必要箇所のニードルのみを押し出して被加工シート状物にニードルパンチ加工を施し、幾何学模様や絵柄などの画像を被加工シート状物上に再現できるようにしたことを特徴とする装飾的なニードルパンチ加工装置。
2. 前記被加工シート状物の幅方向の列と長さ方向の行とに面状に多数配設したニードルが、前記各列ごとに長さ方向に向かって順次位置をずらして配置されていることを特徴とする請求項１記載の装飾的なニードルパンチ加工装置。
3. 前記被加工シート状物の幅方向の列と長さ方向の行とに面状に多数配設したニードルが、所定の数ごとにユニットとして配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の装飾的なニードルパンチ加工装置。
4. 前記被加工シート状物の幅方向の列と長さ方向の行とに面状に多数配設したニードルが、前記押出し機構とは分離して設けられており、適宜ニードルのみを個別に交換可能としたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の装飾的なニードルパンチ加工装置。
5. 前記被加工シート状物の幅方向の列と長さ方向の行とに面状に多数配設したニードルが、前記押出し機構に設けたプランジャーおよび該プランジャーの押下げを選択的に止めるストッパの組合せにより、前記制御機構の制御用データを用いて前記プランジャーの押下げを駆動制御し、必要箇所のニードルのみを押し出して被加工シート状物にニードルパンチ加工を施すようにしたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の装飾的なニードルパンチ加工装置。
6. 前記押出し機構に電磁ソレノイドを設け、前記プランジャーの押下げを選択的に止めるストッパが、前記電磁ソレノイドと前記プランジャーとのほぼ中間位置に設けた支点で首振り可能に保持されており、前記電磁ソレノイドにより前記ストッパの一端に設けた磁石が吸引される機構を用いて、吸引時には前記押出し機構とプランジャーとを前記ストッパで連結し、非吸引時には前記ストッパを前記押出し機構とプランジャーとの間から外すようにしたことを特徴とする請求項５に記載の装飾的なニードルパンチ加工装置。

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