JPH07266797A - 彫刻装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で、正確な位置制御が可能であ
り、駆動部の応答性も良い彫刻装置を提供すること。 【構成】 彫刻ペン１２を保持したホルダ１４と、この
ホルダ１４をスプリング１９を介して彫刻ペン１２の軸
方向に移動自在に保持したヘッド１６とを有する。ヘッ
ド１６に固定されたナット１８と、このナット１８に螺
合したボールねじ２０と、このボールねじ２０を回動さ
せるサーボモータ２２とを設け、ヘッド１６を彫刻ペン
１２の軸方向と同一方向に駆動制御可能とする。そし
て、位置検知部材２１からの信号によりサーボモータ２
２が制御され、ヘッド１６の高さが位置決めされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ペン先を振動させ、
金属等の表面に製造番号などを刻印する彫刻装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ペン先を振動させ、金属等のワー
ク表面等に刻印する装置は、特公平４−５１２４８号公
報に開示されているように、金属製の彫刻ペンをエア圧
により振動させて、ワーク表面に彫刻を施していくもの
である。このペンは、ホルダに保持されて、このホルダ
とともに上下方向に移動するものである。この移動方法
は、上記公報に開示されているように、上下用のエアシ
リンダに設けられた加圧棒と戻し棒とにより、ワーク表
面にペン先を押し付けるとともに、ホルダに保持された
ペンを上下に移動させていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の場
合、エアシリンダを用いて空気圧を制御して、ペンを保
持したホルダを昇降させているので、空気の圧縮性によ
り、彫刻ペン先の移動に応答遅れが生じるという問題が
あった。又、特公平４−５１２４８号公報に開示されて
いる彫刻装置は、この応答遅れを少なくするために、二
重戻し機構を用いているが、応答性の改善効果は小さ
く、構造が複雑になるという欠点がる。さらに、この応
答遅れは、空気圧やその他の条件により変動し、一定の
ものではないので、ペン先の正確な位置を特定すること
もできないものであった。しかも、ワークの異なる高さ
位置に対して連続的に迅速に対応することができず、彫
刻装置の制御自体も困難なものにしている。

【０００４】この発明は、上記従来の技術の問題点に鑑
みて成されたもので、簡単な構成で、正確な位置制御が
可能であり、駆動部の応答性も良い彫刻装置を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、彫刻ペンを
保持したホルダと、このホルダを上記彫刻ペンの軸方向
に摺動自在に保持したヘッドと、このヘッドと上記ホル
ダ間に介装され上記ホルダを上記ヘッドに対し上記彫刻
ペンを軸方向に前進させる方向に付勢するコイルばね等
からなるスプリングと、上記ヘッドを上記彫刻ペンの軸
方向と同一方向に摺動自在に支持した支持体と、この支
持体に対し上記ヘッドを摺動方向に送り駆動するねじ送
り機構及びサーボモータを具備した彫刻装置である。

【０００６】さらに、この発明は、上記ヘッドとホルダ
との間には、上記彫刻ペンがワークに接触し、上記スプ
リングに抗してホルダが所定量移動した位置を検知する
光電式センサや静電容量型距離センサ等の位置検知部材
が設けられ、この位置検知部材からの信号が上記サーボ
モータの制御部に入力しているものである。

【０００７】またこの発明は、ワークに対し彫刻ペンの
軸方向と直交する面上で２軸方向に上記支持体を相対移
動させる２つのねじ送り機構及びサーボモータを具備し
たものである。

【０００８】

【作用】この実施例の彫刻装置は、サーボモータを回転
させてねじ送り機構によりヘッドを移動させ、彫刻ペン
を保持したホルダを位置決めするようにしている。ホル
ダ位置の設定は、ヘッドの移動によって、彫刻ペンがワ
ーク等の対象物に当接し、スプリングに抗してホルダが
ヘッドに対し所定量移動した時に、その位置関係を位置
検知部材が検出し、その信号によってサーボモータの回
転を止めるものである。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の彫刻装置の実施例について
図面に基づいて説明する。図１〜図６はこの発明の第一
実施例を示すもので、この実施例の彫刻装置１０は、制
御部としてのＮＣ装置３０に接続され、制御されている
ものである。この彫刻装置１０には、図１〜図５に示す
ように、彫刻ペン１２を振動自在に保持したホルダ１４
と、このホルダ１４を彫刻ペン１２の軸方向に摺動自在
に保持したヘッド１６とを有している。このヘッド１６
は、上記彫刻ペン１２の軸方向と同方向であるＺ軸方向
に移動自在であり、ヘッド１６に固定されたナット１８
と、支持体４１に回転自在に支持されたボールねじ２０
とからなるねじ送り機構が連結されている。

【００１０】ホルダ１４には、一対のガイド軸１１が取
り付けられ、ヘッド１６に形成され彫刻ペン１２の軸方
向に設けられた一対のガイド筒１３に、このガイド軸１
１が挿通され、摺動自在に案内支持されている。さら
に、ホルダ１４には上記ガイド軸１の延長上にスプリン
グガイド兼ドグ軸１５が取りつけられ、ヘッド１６に設
けられたスプリング受け１７に挿通されている。

【００１１】ホルダ１４側のドグ軸１５に取り付けた調
整ナット１５ａとヘッド１６側の上記スプリング受け１
７との間には、ドグ軸１５を挿通したコイルばね等のス
プリング１９が介装されている。このスプリング１９は
常に、彫刻ペン１２の軸方向に前進する方向にホルダ１
４を付勢している。また、ヘッド１６の上記ドグ軸１５
の先端部に対応する所定位置に、位置検知部材としての
例えば光電式センサ２１が設けられ、ドグ軸１５の位置
を検出するものである。そして、その出力はサーボモー
タ２２の制御部としてのＮＣ装置３０に入力している。

【００１２】ボールねじ２０は、電磁クラッチ２１を介
してサーボモータ２２に接続されている。サーボモータ
２２には、ＮＣ装置３０に設けられたサーボアンプ３２
が接続され、このサーボアンプ３２に、サーボモータ２
２に取り付けられたパルスエンコーダ２４の出力がフィ
ードバックしている。

【００１３】この実施例の彫刻装置１０は、図２〜図４
に示すように、水平面上のＸ軸方向に延びた支持部材４
０に、ボールねじ４４がその両端を回転自在に支持さ
れ、かつこのボールねじ４４の一端は、サーボモータ４
２に接続されている。上記支持体４１は、Ｘ軸サドル４
１ａに固定され、このＸ軸サドル４１ａに設けられたナ
ット４３が上記ボールねじ４４に螺合している。そし
て、この支持体４１は、上記支持部材４０に設けられた
リニアガイド４５に案内されてＸ軸方向に移動可能に支
持されている。

【００１４】また、この支持部材４０は、図３に示すよ
うに、上記Ｘ軸に対して水平方向に直交するＹ軸方向に
設けられたＹ軸サドル４６の先端部に固定されている。
Ｙ軸サドル４６には、図示しないナットとボールねじと
でなるＹ軸方向のねじ送り機構とサーボモータ及びガイ
ド部が設けられ、図３に示すように、基台４８に沿っ
て、Ｙ軸方向に移動可能に設けられている。

【００１５】次にこの実施例の彫刻装置１０の動作につ
いて、図６のフローチャートに基づいて説明する。先
ず、彫刻される対象物であるワーク５０に対して、彫刻
装置１０は上方に位置し、彫刻に先立って、サーボモー
タ２２の回転によって彫刻ペン１２がヘッド１６及びホ
ルダ１４とともに下降して行く。この時、彫刻装置１０
の彫刻ペン１２は、そのエア供給口１２ａからエアが供
給され、図示しないエア駆動機構により、所定の振動数
で振動させられる。そして、彫刻ペン１２が、ワーク５
０の表面に接触するが、さらにサーボモータ２２の回転
によってヘッド１６が下降する。すると、彫刻ペン１２
は、ワーク５０に当接しその位置で停止しているので、
ヘッド１６に対しホルダ１４がスプリング１９に抗して
相対的に上方へ移動する位置関係になる。これによりス
プリング１９が圧縮されるため、ホルダ１４を介して彫
刻ペン１２にスプリング１９による力が加えられる。

【００１６】そして、サーボモータ２２の回転によりヘ
ッド１６がさらに降下し、スプリング１９が所定量縮ん
で彫刻ペン１２に所定の圧力が加えられる位置に達する
と、光電式センサ２１がドグ軸１５を感知し、その信号
がＮＣ装置３０に出力される。このセンサ２１からの割
り込み信号が入力すると、ＮＣ装置３０は、サーボアン
プ３２の出力を制御して、サーボモータ２２を停止させ
る。この後、ＮＣ装置は、サーボモータ４２等を制御し
て、ＸＹ制御により所定の文字等の刻印作業を行なう。

【００１７】刻印作業が終了すると、ＮＣ装置３０は、
サーボアンプ３２によりサーボモータ２２を逆転させ、
ヘッド１６を原点位置に上昇させ、一連の刻印作業が終
了する。なお、図２のような一つのワークに対し高さの
異なる刻印箇所５０ａを複数有する場合には、サーボモ
ータ２２の制御によりヘッド１６の戻し量を小さく抑
え、次の刻印箇所へ移行させ、高さ位置決めを行い、連
続的に刻印作業を行うことができる。

【００１８】この実施例の彫刻装置１０によれば、彫刻
ペン１２が設けられたヘッド１６が、サーボモータ２２
により回転されるボールねじ２０により駆動されるの
で、移動制御が容易であり、しかも正確である。又、位
置制御も正確に行なうことができ、微細な彫刻作業も複
数高さの彫刻作業も容易に行うことができる。さらに、
ＮＣ装置によりサーボモータが制御されるので、既存の
ＮＣ装置を利用して容易に実施可能なものである。

【００１９】次に、この発明の第二実施例について図
７，図８に基づいて説明する。この実施例の彫刻装置１
０は、ヘッド１６端面とドグ軸１５との間に、位置検知
部材としての、間隔の検知が可能な、例えば静電容量型
の距離センサ５２を設けたものである。距離センサ５２
の出力は加算回路５４に入力され、この加算回路５４に
は、距離センサ５２の出力に加算される可変抵抗器５６
の電圧が入力している。

【００２０】加算回路５４の出力は、リレー接点５８を
介してモータ制御部としての速度アンプ６０の速度指示
入力部に入力している。また、加算回路５４の出力は、
比較器６３にも入力している。さらに、速度アンプ６０
の速度指示入力部には、可変抵抗器６２に接続されたリ
レー接点６４の出力も接続されている。また、速度アン
プ６０のフィードバック入力部には、サーボモータ２２
に取り付けられたタコジェネレータ６６の出力がフィー
ドバックされている。さらに、サーボモータ２２には、
ブレーキ装置６８が取り付けられている。また、ヘッド
１６の後退限位置には、ナット１８によりＯＮさせられ
るリミットスイッチ７０が取り付けられている。

【００２１】次に、この彫刻装置１０の動作について図
８のフローチャートに基づいて説明する。先ず、彫刻さ
れる対象物であるワーク５０に対して、彫刻装置１０は
上方に位置し、彫刻に先立って、リレー接点５８がＯＮ
され、サーボモータ２２の回転によって彫刻ペン１２が
ヘッド１６及びホルダ１４とともに下降して行く。この
時、彫刻装置１０の彫刻ペン１２は、図示しないエアー
駆動機構により、所定の振動数で振動させられる。サー
ボモータ２２は、タコジェネレータ６６からの出力によ
り、フィードバック制御されるもので、加算回路５４の
出力信号に一致するように速度アンプ６０の出力が制御
され、その出力によりサーボモータ２２が駆動される。

【００２２】また、この時の距離センサ５２の出力は、
距離センサ５２とドグ軸１５の端面との間隔が一定であ
り、彫刻ペン１２がワーク５０に当接するまで一定の値
である。そして、その後さらに、サーボモータ２２の回
転によってヘッド１６が下降させられ、スプリング１９
に抗しヘッド１６に対して、ホルダ１４が相対移動す
る。これによりスプリング１９がさらに圧縮され、ホル
ダ１４を介して彫刻ペン１２に圧力が加えられるととも
に、ドグ軸１５端面と距離センサ５２との間隔が縮ま
り、距離センサ５２の出力も小さくなって行く。

【００２３】ここで、距離センサ５２の出力は、距離セ
ンサ５２がドグ軸１５に当接した状態で０となるので、
例えば、距離センサ５２とドグ軸１５との間隔ｄが所定
の距離で、速度アンプ６０の出力が０となるように、可
変抵抗器５６のオフセット量としての出力は、この所定
の距離の分マイナス側に設定されている。従って、スプ
リング１９の圧縮量を、この可変抵抗器５６により調整
し、彫刻ペン１２の圧力を調整することができるもので
ある。

【００２４】そして、サーボモータ２２の回転によりホ
ルダ１４が降下し、さらにスプリング１９が所定量圧縮
されて、彫刻ペン１２が所定の圧力でワーク５０に当接
する位置までヘッド１６が降下すると、距離センサ５２
の出力が可変抵抗器５６により設定されたオフセット量
と等しくなり、加算回路５４の出力が０になる。これに
より、比較器６３は、この出力０を検知して、図示しな
い制御装置に出力し、その図示しない制御装置により、
リレー接点５８をＯＦＦにする。これと同時に、サーボ
モータ２２のブレーキ装置６８が作動し、サーボモータ
２２の回転軸が止められ、ボールねじ２０も固定され
る。

【００２５】この状態で、図示しない制御装置により、
上記第一実施例と同様に、彫刻装置１０がＸＹ方向に駆
動されて所定の刻印が行なわれる。

【００２６】刻印作業が終了すると、図示しない制御装
置により、リレー接点６４をＯＮし、ブレーキ６８を解
除する。これにより、速度アンプ６０には、可変抵抗器
６２からマイナス側の電圧が出力され、速度アンプ６０
は、サーボモータ２２を逆転させる。そして、ヘッド１
６が上昇し、ナット１８がリミットスイッチ７０をＯＮ
すると、リレー接点６４をＯＦＦにし、サーボモータ２
２のブレーキ装置６８を作動させる。

【００２７】この実施例の彫刻装置によっても、迅速か
つ正確な彫刻ペンの昇降が可能であり、正確な刻印動作
を行なわせることができる。

【００２８】なお、この発明の、位置検知部材は、光電
式センサや静電容量型の距離センサの他、近接スイッチ
や各種のエンコーダ、可変抵抗器、リミットスイッチ等
を用いても良いものである。また、スプリングは、コイ
ルばねの他、ホルダとヘッドとの間に介在して弾性的に
この両者間に位置するものであれば良い。さらに、サー
ボモータを制御する制御部は、専用の制御用回路やコン
ピュータを有したものでも良く、その制御方法や制御装
置は問わないものである。

【００２９】

【発明の効果】この発明に係る彫刻装置は、彫刻ペンが
取り付けられたヘッドの昇降を、サーボモータにより駆
動されたねじ送り機構により行なっているので、ワーク
に対して所定圧でペンが当接されるペン高さの位置決め
を、正確に行なうことができ、しかも応答性も良いの
で、迅速かつ正確な彫刻動作が可能となるものである。
また、位置の微妙な調整も容易かつ正確に行なうことが
でき、微細な彫刻から大きな彫刻まで幅広く利用するこ
とができるものである。さらには、高さの異なる複数箇
所の彫刻を連続的に高精度に短時間で行うことが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第一実施例の彫刻装置の概略図であ
る。

【図２】この発明の第一実施例の彫刻装置の部分破断正
面図である。

【図３】この発明の第一実施例の彫刻装置の右側面図で
ある。

【図４】この発明の第一実施例の彫刻装置の平面図であ
る。

【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。

【図６】この発明の第一実施例の彫刻装置の動作を示す
フローチャートである。

【図７】この発明の第二実施例の彫刻装置の概略図であ
る。

【図８】この発明の第二実施例の彫刻装置の動作を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

１０ 彫刻装置 １２ 彫刻ペン １４ ホルダ １６ ヘッド １８ ナット １９ スプリング ２０ ボールねじ ２１ 光電式センサ（位置検知部材） ２２ サーボモータ ３０ ＮＣ装置（制御部） ４１ 支持体

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【手続補正書】

【提出日】平成６年６月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】 ボールねじ２０は、サーボモータ２２に
接続されている。サーボモータ２２には、ＮＣ装置３０
に設けられたサーボアンプ３２が接続され、このサーボ
アンプ３２に、サーボモータ２２に取り付けられたパル
スエンコーダ２４の出力がフィードバックしている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 彫刻ペンを保持したホルダと、このホル
   ダを上記彫刻ペンの軸方向に摺動自在に保持したヘッド
   と、このヘッドと上記ホルダ間に介装され上記ホルダを
   上記ヘッドに対し上記彫刻ペンの軸方向に前進させる方
   向に付勢するスプリングと、上記ヘッドを上記彫刻ペン
   の軸方向と同一方向に摺動自在に支持した支持体と、こ
   の支持体に対し上記ヘッドを摺動方向に送り駆動するね
   じ送り機構及びサーボモータを具備した彫刻装置。
2. 【請求項２】 上記ヘッドとホルダとの間には、上記彫
   刻ペンがワークに接触し、上記スプリングに抗してホル
   ダが所定量移動した位置を検知する位置検知部材が設け
   られ、この位置検知部材からの信号が上記サーボモータ
   の制御部に入力されることを特徴とする請求項１記載の
   彫刻装置。
3. 【請求項３】 上記位置検知部材は、光電式センサであ
   ることを特徴とする請求項２記載の彫刻装置。
4. 【請求項４】 上記位置検知部材は、静電容量型距離セ
   ンサであることを特徴とする請求項２記載の彫刻装置。
5. 【請求項５】 ワークに対し彫刻ペンの軸方向と直交す
   る面上で２軸方向に上記支持体を相対移動させる２つの
   ねじ送り機構及びサーボモータを具備したことを特徴と
   する請求項１又は２記載の彫刻装置。