JP2002036150A - 点打刻式刻印装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ある点を打刻してから次の点を打刻するまで
の無駄な待ち時間を発生させることなく、刻印時間を短
縮することが可能な点打刻式刻印装置を提供すること。 【解決手段】 ＣＰＵ１は、位置決め制御回路２に制御
信号を出力して、二次元位置決め機構３により打刻機構
４の位置を決めた後、電磁弁４１に対して打刻開始の指
令を発する。この指令を受けた電磁弁４１は、空圧アク
チュエータ４２に対して圧縮空気の供給を開始し、打刻
に必要とされる十分な時間、圧縮空気を供給した後に大
気解放する。出力軸４２Ａは、電磁弁４１から供給され
た圧縮空気に押し出されて、スタイラス４５により被打
刻物を打刻し、上死点に復帰する。センサ４３は、出力
軸４２Ａが上死点に復帰すると、ドグ４４を検出し、次
の点打刻の処理に移行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動生産ライン
などにおいて、製品などに点を打刻して、点の配置によ
り例えば製品コードや製造年月日などの文字等を自動的
に刻印するための点打刻式刻印装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、被打刻物に点を打刻して文字や図
形を形成する点打刻式刻印装置は、例えば自動生産ライ
ンにおいてよく用いられている。近年においては、自動
生産ラインの高速化に伴い、より高速に印字する点打刻
式刻印装置が要求されている。ここで、従来技術にかか
る点打刻式刻印装置について、図５から図８を用いて説
明する。図５は従来の点打刻式刻印装置の構成を示すブ
ロック図であり、図６は点打刻１回の刻印動作フローチ
ャートであり、図７は被打刻物がない時の点打刻１回の
刻印動作タイミングチャートであり、図８は被打刻物が
ある時の点打刻１回の刻印動作タイミングチャートであ
る。

【０００３】図５に示す様に、従来の点打刻式刻印装置
は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１０と、位置決め制御
回路２と、二次元位置決め機構３と、電磁弁４１と空圧
アクチュエータ４２とスタイラス４５からなる打刻機構
４０とを備えて構成される。ここで、ＣＰＵ１０は、電
磁弁４１と位置決め制御回路２へ制御信号を出力するも
のである。位置決め制御回路２は、ＣＰＵ１０からの制
御信号により二次元位置決め機構３を駆動する。

【０００４】二次元位置決め機構３は、打刻機構４を指
令された位置へ移動する。打刻機構をなす電磁弁４１
は、ＣＰＵ１０からの制御信号により空圧アクチュエー
タ４２へ圧縮空気を送る。空圧アクチュエータ４２は、
電磁弁４１から送られる圧縮空気の切り替えにより押し
出し引き込み動作を行う出力軸４２Ａをもち、出力軸の
引き込み用圧縮バネを内蔵する単動空圧アクチュエータ
である。スタイラス４５は、空圧アクチュエータ４２の
出力軸４２Ａに追随して往復運動し、被打刻物（図示な
し）に点打刻する。

【０００５】以下、図６に示すフローに沿って、点打刻
１回の刻印動作を説明する。被打刻物の任意な点に点打
刻を１回行う場合、まず、ＣＰＵ１０からの指令により
打刻機構４を所定の位置に位置決めする（ステップＳ１
０〜Ｓ１１）。打刻機構４の位置決めが行われると、Ｃ
ＰＵ１０は、空圧アクチュエータ４２が出力軸４２Ａの
押し出し動作を行うための指令を電磁弁４１に出力す
る。電磁弁４１はこの指令によりオン状態となり（ステ
ップＳ１２）、圧縮空気を空圧アクチュエータ４２に供
給する。電磁弁４１から供給された圧縮空気により、空
圧アクチュエータは出力軸４２Ａの押し出し動作を開始
する（ステップＳ１３）。

【０００６】スタイラス４５が被打刻物に到達するのに
必要とする十分な時間、電磁弁４１から空圧アクチュエ
ータ４２に圧縮空気を送った後、ＣＰＵ１０は、電磁弁
４１に空圧アクチュエータ４２が出力軸４２Ａの押し出
し動作を止める旨の指令を出力する。電磁弁４１は、こ
の指令を受けてオフ状態となり（ステップＳ１４）、空
圧アクチュエータ４２へ供給している圧縮空気を大気解
放する。これにより、空圧アクチュエータへの圧縮空気
は大気解放されるが、出力軸４２Ａには被打刻物を打刻
するに十分な速度が与えられているため、大気解放され
ても出力軸が運動を続けて被打刻物に点打刻する。この
後、空圧アクチュエータ４２に内蔵された圧縮バネ（図
示なし）により出力軸４２Ａが元の位置に復帰し、一連
の出力軸の押し出し動作が終了し（ステップＳ１５）、
１回の点打刻が完了する。

【０００７】次に、図７を参照して、この動作のタイミ
ングを説明する。図７は、被打刻物が無い場合、すなわ
ち空圧アクチュエータ４２の出力軸４２Ａが最大行程を
動作する時のタイミングチャートである。前述したよう
に、空圧アクチュエータ４２の出力軸４２Ａは，電磁弁
４１がオフした後、下死点に到達して上死点に復帰す
る。これは、空圧アクチュエータ４２が最大行程を動作
できる最短の時間、電磁弁４１をオンする様に設定して
あるためである。

【０００８】ここで、次の別の場所に位置決めする場
合、打刻機構４が移動を開始するまでの最短のタイミン
グは、空圧アクチュエータの出力軸４２Ａが元の場所に
復帰したその瞬間となるが、通常は出力軸４２Ａの復帰
時間のばらつき等を考慮し、若干の余裕（すなわち安全
時間）が必要となり、電磁弁４１がオフしてから出力軸
４２Ａが復帰する時間に安全時間を加えた一定時間をタ
イマーとして設定することが必要になる。

【０００９】図８は、被打刻物がある場合のタイミング
チャートである。この場合、被打刻物は空圧アクチュエ
ータの出力軸４２Ａの下死点より手前にあるため、出力
軸４２Ａが上死点に復帰するまでの時間は短くなる。し
かし、上述のタイマーは被打刻物がない場合と同一であ
るため、打刻機構４が次に別の場所に打刻を行う為に移
動するまでの時間は、被打刻物が無い場合と同じにな
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに、空圧アクチュエータの出力軸４２Ａが元の位置に
復帰し、次の打刻点に移動を開始するまでの時間をタイ
マーとして設定すると、タイマーは、被打刻物が無い場
合すなわち空圧アクチュエータの出力軸４２Ａが最大行
程を動作する時間に設定されているため、被打刻物があ
る場合には、ある点を打刻してから次の点を打刻するま
でに常にタイマーが切れる時間を待たねばならず、無駄
な待ち時間が発生するという問題があった。

【００１１】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、ある点を打刻してから次の点を打刻するまでの無
駄な待ち時間を発生させることなく、刻印時間を短縮す
ることが可能な点打刻式刻印装置を提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明は、以下の構成を有する。すなわち、この
発明にかかる点打刻式刻印装置は、圧縮空気の切り替え
により押し出し引き込み動作を行う出力軸をもつ空圧ア
クチュエータ（４２）と該空圧アクチュエータに前記圧
縮空気を送る電磁弁（４１）と前記空圧アクチュエータ
の出力軸に結合して前記出力軸の位置を示すドグ（４
４）と前記出力軸が上死点にあることを検知する位置に
配置されて該位置に前記ドグがあるときに検出信号を出
力するセンサ（４３）と前記出力軸に追随して往復運動
して被打刻物に点打刻するスタイラス（４５）とから構
成された打刻機構（４）と、前記打刻機構を指令された
位置へ移動する位置決め機構（３）と、前記位置決め機
構を駆動する位置決め制御回路（２）と、前記電磁弁と
前記位置決め制御回路へ制御信号を出力し、前記電磁弁
の開閉を制御すると共に前記打刻機構を移動させるため
の指令を発するＣＰＵ（１）とを備えたことを特徴とす
る。

【００１３】また、この発明にかかる点打刻式刻印装置
は、被打刻物に向けて出力軸を押し出して該被打刻物に
点打刻を行う打刻機構と、前記被打刻物に対する前記打
刻機構の位置を決める位置決め機構と、前記出力軸が上
死点にあることを検出する検出系と、前記出力軸の押し
出し動作を制御すると共に、前記検出系の検出結果に基
づき前記位置決め機構を駆動して前記打刻機構を移動さ
せる制御系とを備えたことを特徴とする。

【００１４】ここで、前記点打刻式刻印装置において、
前記打刻機構は、例えば、圧縮空気の切り替えにより前
記出力軸の押し出し引き込み動作を行う空圧アクチュエ
ータ（４２）と、前記出力軸の先端に取り付けられたス
タイラス（４５）と、前記制御系の制御の下に、前記空
気アクチュエータに対し前記圧縮空気を供給するための
電磁弁（４１）とを備えて構成されたことを特徴とす
る。

【００１５】また、前記点打刻式刻印装置において、前
記位置決め機構は、例えば、二次元平面上で前記打刻機
構を移動させることを特徴とする。さらに、前記点打刻
式刻印装置において、前記検出系は、例えば、前記出力
軸に結合して該出力軸の位置を示すドグ（４４）と、前
記出力軸が上死点にある場合に前記ドグを検出して前記
制御系に検出信号を出力するセンサ（４３）とを備えて
構成されたことを特徴とする。

【００１６】さらにまた、前記点打刻式刻印装置におい
て、前記制御系は、例えば、前記出力軸が上死点から移
動して再び該上死点に戻った時に前記打刻機構を次の位
置に移動させることを特徴とする。さらにまた、前記ス
タイラスは、例えば、前記出力軸に追随して往復運動し
て前記被打刻物に点打刻を行うことを特徴とする。さら
にまた、前記空圧アクチュエータは、例えば、前記出力
軸を引き込むための圧縮バネを内蔵したことを特徴とす
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、この
発明にかかる点打刻式刻印装置について、図１から図４
を用いて説明する。図１は、この実施形態にかかる点打
刻式刻印装置の構成を示すブロック図であり、図２は点
打刻１回の刻印動作フローチャートであり、図３は、被
打刻物がある時の点打刻１回の刻印動作タイミングチャ
ートであり、図４は、打刻された点の配列の一例を示す
図である。

【００１８】図１に示すように、本発明の点打刻式刻印
装置は、被打刻物に向けて出力軸４２Ａを押し出して該
被打刻物に点打刻を行う打刻機構４と、二次元平面上で
打刻機構４０を移動させて、被打刻物に対する打刻機構
４の位置を決めるための二次元位置決め機構３と、出力
軸４２Ａが上死点にあることを検出するためのセンサ４
３およびドグ４４（検出系）と、出力軸４２Ａの押し出
し動作を制御すると共に前記検出系の検出結果に基づき
二次元位置決め機構３を駆動して打刻機構４を移動させ
るＣＰＵ１および位置決め制御回路２（制御系）とを備
えて構成されている。

【００１９】ここで、打刻機構４は、圧縮空気の切り替
えにより出力軸４２Ａの押し出し引き込み動作を行う空
圧アクチュエータ４２と、出力軸４２Ａの先端に取り付
けられたスタイラス４５と、上述の制御系の制御の下に
空気アクチュエータ４２に対し圧縮空気を供給するため
の電磁弁４１とから構成される。また、ドグ４４は、出
力軸４２Ａに結合して該出力軸の位置を示す。センサ４
３は、出力軸４２Ａが上死点にある場合にドグ４４を検
出してＣＰＵ１に検出信号を出力するように構成されて
いる。ＣＰＵ１は、出力軸４２Ａが上死点から移動して
再び上死点に戻った時に打刻機構４を次の位置に移動さ
せる処理機能を備える。スタイラス４５は、出力軸４２
Ａに追随して往復運動して被打刻物に点打刻を行うもの
である。空圧アクチュエータ４２は、出力軸４２Ａを引
き込むための圧縮バネ（図示なし）を内蔵している。

【００２０】次に、図２に示すフローに沿って、この点
打刻式刻印装置による点打刻１回分の刻印動作を説明す
る。初期状態では、出力軸４２Ａは上死点にある。この
状態から、被打刻物の任意の点に点打刻を１回行う場
合、ＣＰＵ１からの指令により打刻機構４の位置決めを
開始し（ステップＳ１）、打刻機構４を所定の位置に位
置決めする（ステップＳ２）。続いて、ＣＰＵ１は、電
磁弁４１に空圧アクチュエータ４２が出力軸４２Ａの押
し出し動作を行う旨の指令を出力する。この指令を受け
て、電磁弁４１は、オン状態となり（ステップＳ３）、
空圧アクチュエータ４２に対して圧縮空気の供給を開始
する。電磁弁４１から供給された圧縮空気により、空圧
アクチュエータ４２は動作を開始し、出力軸４２Ａの押
し出し動作を開始する（ステップＳ４）。これにより、
出力軸４２Ａに結合したドグ４４は空圧アクチュエータ
４２の出力軸４２Ａと共に上死点から移動する。ドグ４
４が上死点から移動したため、センサ４３はＣＰＵ１へ
の検出信号をオン（ＯＮ）からオフ（ＯＦＦ）へ切り替
える。

【００２１】次に、スタイラス４５が被打刻物に到達す
るのに必要とされる十分な時間、空圧アクチュエータ４
２に圧縮空気を送った後、ＣＰＵ１は電磁弁４１に空圧
アクチュエータが出力軸４２Ａの押し出し動作を止める
旨の指令を出力する。この指令を受けた電磁弁４１はオ
フ状態となり（ステップＳ５）、空圧アクチュエータ４
２へ供給している圧縮空気を大気解放する。これにより
空圧アクチュエータ４２への圧縮空気は大気解放される
が、出力軸４２Ａは被打刻物を打刻するに十分な速度を
与えられているため、被打刻物に点を打刻した後に空圧
アクチュエータ４２に内蔵された圧縮バネにより元の位
置（すなわち上死点）に復帰し、空圧アクチュエータ４
２の動作が完了する。このとき、出力軸４２Ａとともに
ドグ４４が上死点に戻ってきたため、センサ４３はＣＰ
Ｕ１への検出信号をオフ（ＯＦＦ）からオン（ＯＮ）へ
切り替える。ＣＰＵ１はセンサ４３からオン状態の検出
信号を受けると、１回の点打刻（刻印）が完了したこと
を把握し（ステップＳ６）、次の位置に点打刻するため
の処理に移行する。

【００２２】次に、図３を参照して、上述の動作のタイ
ミングを説明する。図３は被打刻物がある場合のタイミ
ングチャートである。被打刻物にスタイラス４５が被打
刻物に点打刻を行うところまでは、前述の従来例と同じ
であるが、本発明の点打刻式刻印装置によれば、空圧ア
クチュエータ４２の出力軸４２Ａに結合して出力軸４２
Ａの位置を示すドグ４４が、空圧アクチュエータの出力
軸４２Ａが上死点にあることを検知する位置に配置され
たセンサ４３により検出される。この検出結果を受け
て、ＣＰＵ１は、出力軸４２Ａが上死点に復帰したこと
をすぐさま判断し、次の打刻点に打刻機構４を移動させ
る。したがって、或る点を打刻してから次の点を打刻す
るまでに無駄な待ち時間が発生することなく、速やかに
次の点打刻を行うための処理に移行できる。

【００２３】上述した実施の形態によれば以下の効果を
得ることができる。被打刻物が下死点よりも上死点に近
い位置で打刻した場合、従来例ではタイマーがある分打
刻時間は変化しないが、本発明の点打刻式刻印装置にて
刻印すれば無駄な待ち時間がない分さらに打刻時間の短
縮が可能になる。例えば、上死点から下死点まで１０ｍ
ｍの最大行程があるとして１行程あたり０．１ｓｅｃの
時間で動作する打刻機構４０を備えた点打刻式刻印装置
において、被打刻物を下死点から５ｍｍの位置に固定
し、打点数が１００点の図柄を打刻すると、従来技術に
よる点打刻式刻印装置では１回の点打刻におけるタイマ
ーを安全時間０．０１ｓｅｃ＋１行程０．１ｓｅｃ＝
０．１１ｓｅｃとし１００打点刻印すると０．１１ｓｅ
ｃ×１００打点＝１１ｓｅｃかかることになるが、本発
明による点打刻式刻印装置であれば１行程は５ｍｍであ
ると考えられるため１行程あたり０．０５ｓｅｃの時間
で済むことになり１００打点刻印すると０．０５ｓｅｃ
×１００打点＝５ｓｅｃかかることになる。

【００２４】すなわち、この図柄をこの実施形態にかか
る点打刻式刻印装置にて刻印すれば、６ｓｅｃ（＝１１
ｓｅｃ−５ｓｅｃ）だけ打刻時間の短縮が可能になる
（ここでは打刻点から打刻点への移動時間は同じである
ので特に計算に入れていない）。なお、ここに挙げた打
刻点が非常に多い図柄の例として、図４に示すような点
の集まりからなる二次元コードがある。また、上記の効
果に加えて、空圧アクチュエータ４２の出力軸４２Ａが
上死点にあることを１打点毎に監視することができ、打
刻ミスを低減できる効果もある。

【００２５】以上、この発明の一実施の形態を説明した
が、この発明は、この実施形態に限られるものではな
く、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があ
っても本発明に含まれる。例えば、上述の実施の形態で
は、ドグ４４をセンサ４３により検出することにより出
力軸４２Ａが上死点に復帰したことを把握するものとし
たが、これに限定されることなく、出力軸が上死点に復
帰したことを把握することができる限度において、どの
ような検出手段を採用してもよい。また、上述の実施の
形態では、出力軸４２Ａが上死点に復帰したことを検出
して次の点打刻を行うための処理に移行するものとした
が、これに限定されることなく、出力軸４２Ａが下死点
に到達したことを検出して、出力軸４２Ａが下死点に到
達した時点から一定時間後に次の点打刻を行うための処
理に移行するように構成することもできる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、被打刻物に向けて出力軸を押し出して該被打刻物に
点打刻を行う打刻機構と、前記被打刻物に対する前記打
刻機構の位置を決める位置決め機構と、前記出力軸が上
死点にあることを検出する検出系と、前記出力軸の押し
出し動作を制御すると共に、前記検出系の検出結果に基
づき前記位置決め機構を駆動して前記打刻機構を移動さ
せる制御系とを備えたので、ある点を打刻してから次の
点を打刻するまでの無駄な待ち時間を発生させることな
く、刻印時間を短縮できる。したがって、点打刻による
刻印動作を高速化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の点打刻式刻印装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】 本発明の点打刻式刻印装置の点打刻１回の刻
印動作の流れを示すフローチャートである。

【図３】 本発明の点打刻式刻印装置の点打刻１回の刻
印動作（被打刻物がある場合）を説明するためのタイミ
ングチャートである。

【図４】 打刻された点の配列の一例を示す図である。

【図５】 従来の点打刻式刻印装置の概略構成を示すブ
ロック図である。

【図６】 従来の点打刻式刻印装置の点打刻１回の刻印
動作の流れを示すフローチャートである。

【図７】 従来の点打刻式刻印装置の点打刻１回の刻印
動作（被打刻物がある場合）を説明するためのタイミン
グチャートである。

【図８】 従来の点打刻式刻印装置の点打刻１回の刻印
動作（被打刻物がある場合）の流れを示すタイミングチ
ャートである。

【符号の説明】

１：ＣＰＵ（中央演算処理装置） ２：位置決め制御回路 ３：二次元位置決め機構 ４：打刻機構 ４１：電磁弁 ４２：空圧アクチュエータ ４２Ａ：出力軸 ４３：センサ ４４：ドグ ４５：スタイラス

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮空気の切り替えにより押し出し引き
   込み動作を行う出力軸をもつ空圧アクチュエータ（４
   ２）と該空圧アクチュエータに前記圧縮空気を送る電磁
   弁（４１）と前記空圧アクチュエータの出力軸に結合し
   て前記出力軸の位置を示すドグ（４４）と前記出力軸が
   上死点にあることを検知する位置に配置されて該位置に
   前記ドグがあるときに検出信号を出力するセンサ（４
   ３）と前記出力軸に追随して往復運動して被打刻物に点
   打刻するスタイラス（４５）とから構成された打刻機構
   （４）と、 前記打刻機構を指令された位置へ移動する位置決め機構
   （３）と、 前記位置決め機構を駆動する位置決め制御回路（２）
   と、 前記電磁弁と前記位置決め制御回路へ制御信号を出力
   し、前記電磁弁の開閉を制御すると共に前記打刻機構を
   移動させるための指令を発するＣＰＵ（１）と、を備え
   たことを特徴とする点打刻式刻印装置。
2. 【請求項２】 被打刻物に向けて出力軸を押し出して該
   被打刻物に点打刻を行う打刻機構と、 前記被打刻物に対する前記打刻機構の位置を決める位置
   決め機構と、 前記出力軸が上死点にあることを検出する検出系と、 前記出力軸の押し出し動作を制御すると共に、前記検出
   系の検出結果に基づき前記位置決め機構を駆動して前記
   打刻機構を移動させる制御系と、 を備えたことを特徴とする点打刻式刻印装置。
3. 【請求項３】 前記打刻機構は、 圧縮空気の切り替えにより前記出力軸の押し出し引き込
   み動作を行う空圧アクチュエータ（４２）と、 前記出力軸の先端に取り付けられたスタイラス（４５）
   と、 前記制御系の制御の下に、前記空気アクチュエータに対
   し前記圧縮空気を供給するための電磁弁（４１）と、 を備えて構成されたことを特徴とする請求項２に記載さ
   れた点打刻式刻印装置。
4. 【請求項４】 前記位置決め機構は、 二次元平面上で前記打刻機構を移動させることを特徴と
   する請求項２または３の何れかに記載された点打刻式自
   動刻印装置。
5. 【請求項５】 前記検出系は、 前記出力軸に結合して該出力軸の位置を示すドグ（４
   ４）と、 前記出力軸が上死点にある場合に前記ドグを検出して前
   記制御系に検出信号を出力するセンサ（４３）と、 を備えて構成されたことを特徴とする請求項２ないし４
   の何れかに記載された点打刻式刻印装置。
6. 【請求項６】 前記制御系は、 前記出力軸が上死点から移動して再び該上死点に戻った
   時に前記打刻機構を次の位置に移動させることを特徴と
   する請求項２ないし５の何れかに記載された点打刻式刻
   印装置。
7. 【請求項７】 前記スタイラスは、 前記出力軸に追随して往復運動して前記被打刻物に点打
   刻を行うことを特徴とする請求項２ないし６の何れかに
   記載された点打刻式刻印装置。
8. 【請求項８】 前記空圧アクチュエータは、 前記出力軸を引き込むための圧縮バネを内蔵したことを
   特徴とする請求項１ないし７に記載された点打刻式刻印
   装置。