JP2017170459A - 刻印システムと刻印方法 - Google Patents

Abstract

【課題】刻印不良が生じた際に、その異常を速やかに判定および告知できるとともに、刻印不良の発生原因も検出することのできる、刻印システムと刻印方法を提供する。
【解決手段】ホルダ１、ホルダ１の開口１ａに挿通されて上下に振動自在なスタイラス２、スタイラス２の上下方向の位置を検知する位置検知用センサ５、から少なくとも構成される振動ペン６と、位置検知用センサ５からのセンシングデータを受信する受信部７１、スタイラス２の上下方向の位置に関する所定の刻印時刻歴軌跡が格納された格納部７２、センシングデータに基づいてスタイラス２による実際の刻印時刻歴を作成する作成部７３、作成された実際の刻印時刻歴と所定の刻印時刻歴軌跡の異同を判定して両者間に所定の差分量がある際に異常通報をおこなう判定部７４、を内蔵した制御装置７と、を備えている刻印システム１０である。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属製品、セラミックス製品、樹脂製品等に文字や図形等を刻印する刻印システムと刻印方法に関するものである。

金属製品、セラミックス製品、樹脂製品等に文字や図形等を刻印するに際し、ホルダと、このホルダの開口に挿通されて上下に振動自在なスタイラスとから構成された振動ペンが適用されている。

この振動ペンを用いた刻印加工では、様々な理由から正規の刻印がされない状態が発生し得る。

この様々な理由のうち、振動ペン側の問題としては、スタイラスが折損していること、刻印のための駆動源であるエアの供給異常が生じていること、などが挙げられる。

また、ワーク側の問題としては、ダイキャスト製品の鋳巣等に代表される粗材欠陥があること、ワークの刻印面にゴミや異物が付着していること、などが挙げられる。

上記様々な理由で正規の刻印がされない状態が発生し得ることから、刻印後に作業員による目視チェックや画像認識装置等を用いた全数チェックなどが余儀なくされており、このチェック作業にコストと時間を要している。

ここで、特許文献１には、鋳造品などに刻印を入れるマーキング装置が記載されている。このマーキング装置では、刻印の軌跡を監視して刻印不良を検出している。

特開昭６０−１６３７７号公報

特許文献１に記載のマーキング装置によれば、刻印途中に生じた刻印状態の悪化を検知し、この検知信号に基づいてマーキング工具を被処理体に対して相対的に後戻りさせて再刻印による修正加工をおこなうことで、マーキング軌跡の全域にわたって刻印性を向上させ、優れた見栄えのマークを確保できるとしている。

しかしながら、特許文献１に記載のマーキング装置を適用したとしても、装置側の異常やワーク側の不良等、刻印不良の発生原因を検出することはできない。

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、刻印不良が生じた際に、その異常を速やかに判定および告知できるとともに、刻印不良の発生原因も検出することのできる、刻印システムと刻印方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明による刻印システムは、ホルダ、前記ホルダの開口に挿通されて上下に振動自在なスタイラス、該スタイラスの上下方向の位置を検知する位置検知用センサ、から少なくとも構成される振動ペンと、前記位置検知用センサからのセンシングデータを受信する受信部、前記スタイラスの上下方向の位置に関する所定の刻印時刻歴軌跡が格納された格納部、センシングデータに基づいて前記スタイラスによる実際の刻印時刻歴を作成する作成部、作成された該実際の刻印時刻歴と前記所定の刻印時刻歴軌跡の異同を判定して両者間に所定の差分量がある際に異常通報をおこなう判定部、を内蔵した制御装置と、を備えているものである。

本発明による刻印システムは、スタイラスの上下方向の位置を検知する位置検知用センサを備えている振動ペンを有する点、および、作成された実際の刻印時刻歴と所定の刻印時刻歴軌跡の異同を制御装置にて判定する点に特徴を有するシステムである。

振動ペンを構成するホルダには、駆動源であるエアが供給されるエア供給口と供給されたエアを排出するエア排出口が設けられている。また、スタイラスの上下振動は、たとえば、スタイラスの上端にピストンが設けられ、このピストンがホルダの中空内に上下動自在に配設された構成とし、スタイラスの周囲にバネが配設されてその上端がピストンに係止され、バネの下端がホルダの中空壁に固定された構成によって実現できる。ホルダ内に供給されたエアがピストンを押すことでバネの付勢に抗してスタイラスは下方に押込まれ、エアの供給量を適宜制御することでバネが伸縮され、このバネの伸縮にてスタイラスの上下方向の振動を生じさせることができる。

また、制御装置の格納部に格納される「所定の刻印時刻歴軌跡」とは、刻印工程の１サイクル中のスタイラスの上下位置をグラフ化したものであり、たとえば、ある微小時間内での最大前進位置のみを抽出してこれをマスター登録したものを挙げることができる。

複数の刻印工程のサイクルごとに、制御装置では、位置検知用センサからのセンシングデータを受信してスタイラスによる実際の刻印時刻歴を作成し、作成された実際の刻印時刻歴と所定の刻印時刻歴軌跡の異同を判定する。

刻印品質の観点から、実際の刻印時刻歴と所定の刻印時刻歴軌跡の間に所定の差分量（差分量の閾値）を設けておき、両者間に所定の差分量がある際には判定部にて異常であると判定し、異常通報をおこなう。なお、実際の異常通報は、判定部から分離した通報部にておこなってもよいが、このような形態も本発明の構成に含まれるものとする。ここで、通報形態としては、制御装置画面に「ＮＧ」を表示する、刻印加工場に設置された警報灯を点灯させる、警報音を発するなど、多様な通報形態が挙げられ、その他、設備を自動的に停止するなどもこの通報形態に包含される。

また、差分量から異常が検出される際の実際の刻印時刻歴と所定の刻印時刻歴軌跡の相関（もしくは傾向）から、以下のような刻印不良の発生原因を特定することができる。

まず、所定の刻印時刻歴軌跡に対して、実際の刻印時刻歴が全体的に低い位置に形成される場合は、スタイラスの先端が欠け、この先端が欠けた分だけスタイラスの位置が下がっていることが原因として特定できる。

また、所定の刻印時刻歴軌跡に対して、実際の刻印時刻歴が全体的に高い位置でしかもフラットな軌跡を描く場合は、振動ペンを構成するホルダ内に十分なエアが供給されておらず、したがってスタイラスがバネの付勢で上方に押し戻されたままの状態となっていることが原因として特定できる。

また、所定の刻印時刻歴軌跡ではスタイラス位置が下がらない箇所において、実際の刻印時刻歴においてはスタイラス位置が下がった軌跡を描いている場合は、ワークの表面に鋳巣（穴）があり、この鋳巣位置でスタイラスが一時的に下がることが理由として特定できる。

また、逆に所定の刻印時刻歴軌跡ではスタイラス位置が上がらない箇所において、実際の刻印時刻歴においてはスタイラス位置が上がった軌跡を描いている場合は、ワークの表面にゴミや異物が付着しており、このゴミ等付着位置でスタイラスが一時的に上がることが理由として特定できる。

このように、本発明の刻印システムによれば、刻印不良が生じた際に、その異常を速やかに判定および告知できるとともに、刻印不良の発生原因も検出することができる。そして、このように刻印不良の発生原因が検出できることで、発生原因を速やかに解消することが可能となる。

また、本発明は刻印方法にも及ぶものであり、この方法は、ホルダ、前記ホルダの開口に挿通されて上下に振動自在なスタイラス、該スタイラスの上下方向の位置を検知する位置検知用センサ、から少なくとも構成される振動ペンを用いて、スタイラスの上下方向の位置に関する所定の刻印時刻歴軌跡を作成する第１のステップ、前記振動ペンを用いて刻印加工をおこない、この刻印加工の際にスタイラスによる実際の刻印時刻歴を作成し、作成された該実際の刻印時刻歴と前記所定の刻印時刻歴軌跡の異同を判定して両者間に所定の差分量がある際に異常通報をおこなう第２のステップ、からなるものである。

本発明の刻印方法によっても、刻印不良が生じた際に、その異常を速やかに判定および告知できるとともに、刻印不良の発生原因も検出することができる。

以上の説明から理解できるように、本発明の刻印システムと刻印方法によれば、スタイラスの上下方向の位置を検知する位置検知用センサを備えている振動ペンを使用し、作成された実際の刻印時刻歴と所定の刻印時刻歴軌跡の異同を判定して両者間に所定の差分量がある際に異常通報をおこなうことから、刻印不良が生じた際に、その異常を速やかに判定および告知することができ、刻印不良の発生原因を検出することができる。

本発明の刻印システムの実施の形態を示した模式図である。 制御装置の内部構成図である。 本発明の刻印方法の実施の形態を示したフロー図である。 （ａ）〜（ｄ）はいずれも、実際の刻印時刻歴と所定の刻印時刻歴軌跡の間に所定の差分量がある判定例を示した図である。

以下、図面を参照して、本発明の刻印システムと刻印方法の実施の形態を説明する。

（刻印システムと刻印方法の実施の形態）
図１は本発明の刻印システムの実施の形態を示した模式図であり、図２は制御装置の内部構成図である。また、図３は本発明の刻印方法の実施の形態を示したフロー図である。

図１で示す刻印システム１０は、振動ペン６と制御装置７から構成されている。

振動ペン６は、ホルダ１と、ホルダ１の下端の開口１ａに挿通されて上下に振動自在なスタイラス２と、ホルダ１の内部上端に配設されてスタイラス２の上下方向の位置を検知する位置検知用センサ５と、から大略構成されている。

ホルダ１は内部に中空を有し、その上端にエア供給口１ｂを備え、その側面にエア排出口１ｃを備えており、不図示のエア供給源からエア供給口１ｂを介してホルダ１の内部にエアが供給されるようになっている。

スタイラス２の上端にはピストン３が連接されており、ピストン３がホルダ１の中空内に上下動自在に配設されている。また、スタイラス２の周囲にはバネ４が配設され、バネ４の上端はピストン３に係止され、バネ４の下端はホルダ１の中空壁に固定されている。

エア供給口１ｂを介してホルダ１内にエアが供給されると、エアがピストン３を押すことでバネの付勢に抗してスタイラス２が下方に押込まれる。ワークＷに対して刻印加工する際には、このエアの供給量およびエア排出口１ｃを介したエアの排出量を適宜制御することにより、バネ４を所望に伸縮させることができ、このバネ４の伸縮にてスタイラス２の上下方向の振動を生じさせることができる。

刻印加工の際のスタイラス２の上下方向の振動によるスタイラス２の上下方向の位置は、ホルダ１の内部上端に配設された位置検知用センサ５にて随時センシングされており、このセンシングデータは制御装置７に随時送信されている。

図２で示すように、制御装置７は、受信部７１、格納部７２、作成部７３、判定部７４と、各部の動作を司るＣＰＵ７５、およびＲＡＭ７６とＲＯＭ７７がバスにて相互に繋がれて構成されている。

受信部７１では、位置検知用センサ５からのセンシングデータが受信される。

格納部７２では、スタイラス２の上下方向の位置に関する所定の刻印時刻歴軌跡が格納される。ここで、「所定の刻印時刻歴軌跡」とは、刻印工程の１サイクル中のスタイラスの上下位置をグラフ化したものであり、たとえば、ある微小時間内での最大前進位置のみを抽出してこれをマスター登録したものである。

作成部７３では、センシングデータに基づいてスタイラス２による実際の刻印時刻歴が作成される。なお、この作成に際しては、所定の刻印時刻歴軌跡が記載された同一の時間−スタイラス位置座標上に実際の刻印時刻歴が作成されることで両者間の異同判定が容易となる。

判定部７４では、作成された実際の刻印時刻歴と既に設定されている所定の刻印時刻歴軌跡の異同が判定される。そして、両者間に所定の差分量がない場合は刻印加工が正しくおこなわれたとして刻印加工完了とし、両者間に所定の差分量がある場合は異常通報がおこなわれる。

ここで、「所定の差分量」とは、刻印品質の観点から適宜設定された差分量の閾値のことである。

また、両者間に所定の差分量がある場合におこなわれる「異常通報」としては、制御装置７の画面上に「ＮＧ」を表示する形態、刻印加工場に設置された警報灯を点灯させる形態、警報音を発する形態の他、設備を自動的に停止する形態などが挙げられる。

次に、図３を参照して刻印方法を概説する。

本発明の刻印方法では、図１で示す刻印システム１０を適用する。

まず、刻印システム１０を構成する振動ペン６を用いて、所定の刻印時刻歴軌跡の作成、すなわち、スタイラス位置のマスター登録をおこない、さらに、所定の差分量（閾値）の設定をおこなう（ステップＳ１０、第１のステップ）。

次に、刻印加工、すなわち、１サイクル加工を実施する（ステップＳ２０）。

この刻印加工では、スタイラス２の上下方向の振動によるスタイラス２の上下方向の位置を位置検知用センサ５にて随時センシングし、このセンシングデータを制御装置７に随時送信する。

制御装置７では、センシングデータに基づいてスタイラス２による実際の刻印時刻歴の作成をおこなう（ステップＳ３０）。

刻印時刻歴が作成された段階で、制御装置７では、実際の刻印時刻歴と所定の刻印時刻歴軌跡の異同を判定する（ステップＳ４０）。

異同判定の結果、両者間に差分があり、かつ差分量がステップＳ１０で設定されている所定の差分量以上である場合は異常通報をおこなう（ステップＳ６０）。

一方、異同判定の結果、両者間に差分がない場合や、差分があっても差分量がステップＳ１０で設定されている所定の差分量未満である場合は刻印加工が正しくおこなわれたとして刻印加工完了とする（ステップＳ５０）（以上、第２のステップ）。

刻印加工完了の場合は、次サイクルの刻印加工が再度実施される。

このように、図示する刻印システム１０と刻印方法によれば、スタイラス２の上下方向の位置を検知する位置検知用センサ５を備えている振動ペン６を使用し、作成された実際の刻印時刻歴と所定の刻印時刻歴軌跡の異同を判定して両者間に所定の差分量がある際に異常通報をおこなうことから、刻印不良が生じた際に、その異常を速やかに判定および告知することができる。

次に、図４を参照して、実際の刻印時刻歴と所定の刻印時刻歴軌跡の間に所定の差分量がある判定例（刻印不良の発生原因例）を説明する。なお、各図ともに、実線は所定の刻印時刻歴軌跡を示しており、点線は実際の刻印時刻歴を示している。

図４（ａ）で示す時間−スタイラス位置グラフでは、実線に対して点線が全体的に低くなっている。

これは、スタイラスの先端が欠け、この先端が欠けた分だけスタイラスの位置が下がっていることが理由であると特定できる。

一方、図４（ｂ）で示す時間−スタイラス位置グラフでは、実線に対して点線が全体的に高い位置でしかもフラットな軌跡を描いている。

これは、振動ペンを構成するホルダ内に十分なエアが供給されておらず、したがってスタイラスがバネの付勢で上方に押し戻されたままの状態となっていることが理由であると特定できる。

一方、図４（ｃ）で示す時間−スタイラス位置グラフでは、実線ではスタイラス位置が下がらない箇所において、点線においてはスタイラス位置が下がった軌跡を描いている。

これは、ワークの表面に鋳巣（穴）があり、この鋳巣位置でスタイラスが一時的に下がることが理由であると特定できる。

一方、図４（ｄ）で示す時間−スタイラス位置グラフでは、実線ではスタイラス位置が上がらない箇所において、点線においてはスタイラス位置が上がった軌跡を描いている。

これは、ワークの表面にゴミや異物が付着しており、このゴミ等付着位置でスタイラスが一時的に上がることが理由であると特定できる。

このように、刻印システム１０と刻印方法によれば、刻印不良が生じた際にその異常を速やかに判定および告知できることに加えて、刻印不良の発生原因も検出することが可能になり、このように刻印不良の発生原因が検出できることで、発生原因を速やかに解消することができる。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１…ホルダ、１ａ…開口、１ｂ…エア供給口、１ｃ…エア排出口、２…スタイラス、３…ピストン、４…バネ、５…位置検知用センサ、６…振動ペン、７…制御装置、１０…刻印システム、Ｗ…ワーク

Claims (2)

1. ホルダ、前記ホルダの開口に挿通されて上下に振動自在なスタイラス、該スタイラスの上下方向の位置を検知する位置検知用センサ、から少なくとも構成される振動ペンと、
   前記位置検知用センサからのセンシングデータを受信する受信部、前記スタイラスの上下方向の位置に関する所定の刻印時刻歴軌跡が格納された格納部、センシングデータに基づいて前記スタイラスによる実際の刻印時刻歴を作成する作成部、作成された該実際の刻印時刻歴と前記所定の刻印時刻歴軌跡の異同を判定して両者間に所定の差分量がある際に異常通報をおこなう判定部、を内蔵した制御装置と、を備えている刻印システム。
2. ホルダ、前記ホルダの開口に挿通されて上下に振動自在なスタイラス、該スタイラスの上下方向の位置を検知する位置検知用センサ、から少なくとも構成される振動ペンを用いて、スタイラスの上下方向の位置に関する所定の刻印時刻歴軌跡を作成する第１のステップ、
   前記振動ペンを用いて刻印加工をおこない、この刻印加工の際にスタイラスによる実際の刻印時刻歴を作成し、作成された該実際の刻印時刻歴と前記所定の刻印時刻歴軌跡の異同を判定して両者間に所定の差分量がある際に異常通報をおこなう第２のステップ、からなる刻印方法。

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