JP2004338024A - 環状体保持装置，環状体保持方法，環状体加工装置，環状体加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】環状体保持装置において，内周面と外周面の中心が異なる環状体の加工面の中心を回転機構の回転中心に合わせること。
【解決手段】環状体を載置するチャックテーブル１０２に，独立に移動可能な３本のチャックピンから構成されるチャックピン群１０３を設ける。さらに，チャックテーブル１０２の載置面に，チャックテーブル１０２の回転中心を円の中心とした同心円の複数の環状位置決めマーク１１４を配置する。内周面と外周面の中心が異なる環状体の加工面を位置決めマークに合わせてチャックテーブルに載置し，非加工面側からチャックピン群１０３で固定する。
【選択図】 図４
【解決手段】環状体を載置するチャックテーブル１０２に，独立に移動可能な３本のチャックピンから構成されるチャックピン群１０３を設ける。さらに，チャックテーブル１０２の載置面に，チャックテーブル１０２の回転中心を円の中心とした同心円の複数の環状位置決めマーク１１４を配置する。内周面と外周面の中心が異なる環状体の加工面を位置決めマークに合わせてチャックテーブルに載置し，非加工面側からチャックピン群１０３で固定する。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，環状体保持装置，環状体保持方法，環状体加工装置，および環状体加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来，例えば結婚指輪の内側に名前のイニシャルを彫るなど，指輪等の被加工環状体（以下，環状体とも称する。）の表面に文字等を彫刻することが一般的に行われている。環状体に，例えばレーザマーキング装置で文字，記号または図形等を彫刻する際は，環状体を保持する必要がある。そのために，環状体をレーザマーキング装置のレーザ焦点位置に保持する環状体保持装置が提供されている。
【０００３】
環状体に文字等を彫刻するためには，レーザ焦点を環状体表面の彫刻位置に合わせる必要がある。彫刻の手順は，環状体を環状体保持装置で保持し，彫刻面をレーザに対して垂直にし，レーザマーキング装置および環状体保持装置を操作して彫刻位置にレーザ焦点を合わせ，レーザで彫刻を開始する。
【０００４】
全体的に厚さや幅が同じである指輪等の環状体の場合は，環状体の内周面と外周面の中心が同じである。従って，上記の彫刻手順により，最初にレーザ焦点を合わせた後に環状体保持装置を回転して環状体の彫刻位置を変更しても，レーザマーキング装置のレーザ出射口と彫刻位置との距離は変わらない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，指輪等の環状体は，デザインによっては，部分的に厚さ，幅が異なることがある。部分的に厚さが異なる指輪等の場合は，環状体の内周面と外周面の中心が異なる。
【０００６】
ところで，環状体の内周面側に彫刻する場合は，環状体の外周面側から固定するのが便利である。従来の環状体保持装置の場合，内周面と外周面の中心が異なる環状体を外周面側から保持すると，外周面の中心は回転中心と一致するが，内周面の中心は回転中心から外れる。加工面がある内周面の中心が回転中心から外れた状態で環状体の内周面側に文字等を彫刻すると，環状体保持装置の回転に伴いレーザマーキング装置のレーザ出射口から環状体の彫刻位置との距離が変化してしまう。よって，新たな彫刻位置は最初に設定したレーザ焦点から外れてしまうという問題点があった。
【０００７】
同様に，環状体の外周面側に彫刻する場合は，環状体の内周面側から固定するのが便利である。従来の環状体保持装置の場合，内周面と外周面の中心が異なる環状体を環状体の内周面側から保持すると，内周面の中心は回転中心と一致するが，外周面の中心は回転中心から外れる。加工面がある外周面の中心が回転中心から外れた状態で環状体の外周面側に彫刻すると，環状体保持装置の回転に伴いレーザマーキング装置のレーザ出射口から環状体の彫刻位置との距離が変化してしまう。よって，新たな彫刻位置は最初に設定したレーザ焦点から外れるという問題点があった。
【０００８】
また，部分的に幅の異なる指輪や，外周面が曲面に形成されている指輪等の環状体の場合，チャックテーブルの載置面に対して環状体の加工面を所望の角度に安定した状態で固定できないという問題点があった。
【０００９】
本発明は，従来の環状体保持装置が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，内周面と外周面の中心が異なる環状体の加工面中心を，回転機構の回転中心に合わせることの可能な，新規かつ改良された環状体保持装置，および保持方法を提供することである。
【００１０】
さらに，本発明の別の目的は，部分的に幅の異なる環状体，または外周面が曲面に形成されている環状体を，載置手段の載置面に対して所望の角度で安定的に固定することの可能な，新規かつ改良された環状体保持装置，および保持方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明の第１の観点によれば，被加工環状体を載置する回転自在の載置手段と，
上記載置手段に上記被加工環状体を固定する固定手段と，
を備える環状体保持装置であって，
上記固定手段は２つ以上のチャックピンを備え，
上記チャックピンは，それぞれ独立に上記載置手段の載置面を半径方向に移動して，上記被加工環状体の内周面または外周面のうち非加工面側に係止して，上記被加工環状体の加工面の中心と上記載置手段の回転中心とが合致するように上記被加工環状体を固定することを特徴とする，環状体保持装置が提供される。
【００１２】
かかる構成により，内周面と外周面とで中心の異なる環状体を，加工面の中心が環状体保持装置の回転機構の回転中心と合致するようにチャックピンを調節して固定することができる。
【００１３】
また，上記載置手段は，傾斜自在または被加工環状体の一部を押し上げる押し上げ手段を備えるように構成してもよい。かかる構成により，環状体の彫刻位置をレーザ焦点に容易に合わせることができる。
【００１４】
また，上記載置手段の載置面には，上記載置手段の回転中心を中心とする同心円上に配置された複数の環状の位置決めマークを備えてもよい。かかる構成により，環状体の外周面または内周面を上記位置決めマークに合わせて配置することができる。このため，環状体の加工面の中心を環状体保持装置の回転機構の回転中心に容易に合わせることができる。
【００１５】
また，上記課題を解決するため，本発明の第２の観点によれば，被加工環状体を載置手段に載置する載置工程と，
上記載置手段の載置面を半径方向にそれぞれ独立に移動する２つ以上のチャックピンを上記被加工環状体の内周面または外周面のうち非加工面に係止させて，上記被加工環状体の加工面の中心と上記載置手段の回転中心とが合致するように上記被加工環状体を上記載置手段の加工位置に固定する固定工程と，
を含むことを特徴とする，環状体保持方法が提供される。
【００１６】
かかる構成により，内周面と外周面とで中心の異なる環状体を，加工面の中心が環状体保持装置の回転機構の回転中心と合致するようにチャックピンを調節して固定することができる。
【００１７】
また，上記課題を解決するため，本発明の第３の観点によれば，上記に記載の環状体保持装置であって，さらに，被加工環状体の表面に文字，記号または図形を彫刻する手段を備えることを特徴とする，環状体加工装置が提供される。
【００１８】
また，上記課題を解決するため，本発明の第４の観点によれば，上記に記載の環状体保持方法であって，さらに環状体の表面に文字，記号または図形を彫刻する工程を含むことを特徴とする，環状体加工方法が提供される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２０】
以下に，本発明の実施形態について説明する。以下では，本実施形態にかかる環状体保持装置を，指輪等の環状体を保持する指輪保持装置に適用して説明する。
【００２１】
まず，図１に基づいて，本実施形態にかかる環状体保持装置の一例として構成された指輪保持装置１００の全体構成について説明する。なお，図１は，本実施形態にかかる指輪保持装置１００を示す全体斜視図である。
【００２２】
図１に示すように，指輪保持装置１００は，指輪などを載置する載置手段であるチャックテーブル１０２と，チャックテーブル１０２上に指輪を固定する固定手段とを主に備える。固定手段は，３本のチャックピン群１０３と，チャックピンの位置を調節する調節手段であるチャックピン調節機構１０６と，指輪の一部をチャックテーブルから押し上げる押し上げ手段である押し上げピン１０８と，押し上げピンの位置および高さを調節する調節手段である押し上げピン調節機構１１０とから構成される。なお，チャックピン群１０３は３本に限定されない。２本以上であれば構わない。
【００２３】
指輪保持装置１００は，回転機構を備えており，チャックテーブル１０２の載置面を回転することができる。また，指輪保持装置１００は，チルト機構１１２を備えており，例えば水平位置から垂直位置まで，チャックテーブル１０２の載置面を傾斜することができる。さらに，チャックテーブル１０２の載置面には，チャックテーブル１０２の回転中心を中心とした同心円上に，複数の環状の位置決めマーク１１４を備える。指輪の加工面である内周面または外周面を位置決めマーク１１４に合わせてチャックテーブル１０２に載置し，チャックピン調節機構１０６，および押し上げピン調節機構１１０とを操作し，指輪をチャックテーブル１０２に固定することができる。
【００２４】
次に，図２および図３に基づいて，本実施形態にかかるチャックテーブル１０２，チャックピン調節機構１０６および押し上げピン調節機構１１０の構成について説明する。なお，図２は，本実施形態にかかるチャックテーブル１０２を示す一部透過平面図である。図３は，本実施形態にかかるチャックテーブル１０２を示す一部透過側面図である。
【００２５】
図２および図３は，チャックピン調節機構１０６および押し上げピン調節機構１１０の構成をわかりやすく説明するため，一部透過図とした。
【００２６】
図２に示すように，チャックピン調節機構１０６は，第１のクランク機構１２０と，第２のクランク機構１２１と，第３のクランク機構１２３とから構成される。３つのクランク機構は，チャックテーブル１０２の回転中心を基点として，１２０°おきに配置され，互いに独立して動作する。３つのクランク機構はそれぞれ，第１のチャックピン１０４，第２のチャックピン１０５，第３のチャックピン１０７と連結される。
【００２７】
３つのクランク機構の構成および作用は同一であるため，代表して第１のクランク機構１２０について説明する。
【００２８】
図２および図３に示すように，第１のクランク機構１２０は，半径方向に移動する移動部材１２４と，移動部材１２４の移動量を調節する調節部材１２２とから構成される。
【００２９】
移動部材１２４は，例えばアルミニウムやステンレスのような剛性金属から成り，内部にはネジ溝１６９を備える。移動部材１２４は，第１のチャックピン１０４と連結し，ともに移動する。移動部材１２４の移動によって，第１のチャックピン１０４を，チャックテーブル１０２の中心点付近から半径方向外側に例えば１２ｍｍ移動させることができる。なお移動部材１２４の移動量は，被加工体である環状体の寸法に応じて任意に設定することができる。
【００３０】
調節部材１２２は，ネジ頭１２８と，ネジ山が刻まれた軸部１２９とから構成される。軸部１２９のネジ山は，移動部材１２４に形成されたネジ溝１６９に合うように刻まれている。従って，軸部１２９の動きに移動部材１２４は連動する。ネジ頭１２８を回転させることによって軸部１２９が回転し，軸部１２９の回転に連動して，移動部材１２４がチャックテーブル１０２の半径方向に沿って進退する。
【００３１】
押し上げピン調節機構１１０は，チャックテーブル１０２の中心を基点にして，例えば第１のクランク機構１２０と対面配置されている。押し上げピン調節機構１１０は，水平移動クランク機構１２５と，垂直移動クランク機構１６０とから構成される。
【００３２】
水平移動クランク機構１２５は，半径方向に移動する水平方向移動部材１２７と，水平方向移動部材１２７の移動量を調節する水平方向調節部材１２６とから構成される。なお，水平方向移動部材１２７の移動量は，被加工体である環状体の寸法に応じて任意に設定することができる。
【００３３】
水平方向移動部材１２７は，例えばアルミニウムやステンレスのような剛性金属から成り，内部には第１のネジ溝１７０を備える。水平方向移動部材１２７は，押し上げピン１０８と連結し，ともに移動する。
【００３４】
水平方向調節部材１２６は，第１のネジ頭１６６と，ネジ山が刻まれた第１の軸部１６８とから構成される。第１の軸部１６８のネジ山は，水平方向移動部材１２７に形成された第１のネジ溝１７０に合うように刻まれている。従って，第１の軸部１６８の動きに水平方向移動部材１２７は連動する。第１のネジ頭１６６を回転させることによって第１の軸部１６８が回転し，第１の軸部１６８の回転に連動して，水平方向移動部材１２７がチャックテーブル１０２の半径方向に沿って進退する。
【００３５】
垂直移動クランク機構１６０は，水平移動クランク機構１２５に取り付けられ，チャックテーブル１０２の載置面に対して垂直方向に移動する第２の軸部１７６と，第２の軸部１７６の移動量を調節する垂直方向調節部材１６４とから構成される。なお，第２の軸部１７６の移動量は，被加工体である環状体の寸法に応じて任意に設定することができる。
【００３６】
第２の軸部１７６は，水平方向移動部材１２７と連結し，ともに移動する。水平方向移動部材１２７の移動によって，垂直移動クランク機構１６０を，チャックテーブル１０２の載置面に対して水平方向に移動させることができる。
【００３７】
垂直方向調節部材１６４は，第２のネジ頭１７４と，ネジ山が刻まれた第２の軸部１７６と，水平方向移動部材１２７の内部に，チャックテーブル１０２の載置面に対して垂直方向に備えられた第２のネジ溝１７２とから構成される。第２のネジ溝１７２は，第２の軸部１７６のネジ山に合うように刻まれている。第２の軸部１７６は，押し上げピン１０８と連結する。従って，第２の軸部１７６の動きに押し上げピン１０８は連動する。第２のネジ頭１７４を回転させることによって第２の軸部１７６が回転しながらチャックテーブル１０２の載置面に対して垂直方向に沿って進退する。第２の軸部１７６の進退に連動して，押し上げピン１０８がチャックテーブル１０２の載置面に対して垂直方向に沿って進退する。押し上げピン１０８の垂直移動によって，チャックテーブル１０２の載置面から押し上げピン１０８が突出する部分の長さが変化する。
【００３８】
次に，図４に基づいて，本実施形態にかかるチャックピン群１０３を用いて偏心指輪１４０をチャックテーブル１０２に固定する態様について説明する。なお，図４は，本実施形態にかかるチャックピン群１０３で内周面と外周面の中心が異なる環状体，例えば部分的に厚さの異なる偏心指輪１４０を，偏心指輪１４０の内周面側からチャックテーブル１０２に固定したところを示す説明図である。
【００３９】
図４に示すように，装飾用の指輪などには，部分的に厚さが異なるものがある。偏心指輪１４０は円周上の位置に応じて厚さが異なるため，内周面と外周面の中心が異なる。このような偏心指輪１４０の外周面に彫刻などの加工を施す場合には，外周面の中心をチャックテーブル１０２の回転中心に合わせる必要がある。その際には，加工の邪魔にならないように，非加工面である内周面側からチャックピン群１０３で固定する必要がある。以下にその手順について説明する。
【００４０】
まず，チャックピン群１０３を，チャックテーブル１０２の中心付近に移動する。次いで，複数の位置決めマーク１１４の中で最も偏心指輪１４０の外周面の大きさに近いものを選択する。選択した位置決めマーク１１４の円周と指輪の外周面が沿うように偏心指輪１４０をチャックテーブル１０２に置く。この時点で，偏心指輪１４０の外周面の中心は，チャックテーブル１０２の回転中心と一致する。その後，チャックピン群１０３の位置を調節し，内周面側から偏心指輪１４０を固定する。本実施の形態によれば，チャックピン群１０３は，それぞれ個別に移動させることが可能なので，チャックピン群１０３の調節を各チャックピンごとに行う。チャックテーブル１０２の中心付近に予めセットされたチャックピンを，徐々に中心から離れるように移動する。偏心指輪１４０の内周面に達したところで移動をやめる。
【００４１】
この作業を全てのチャックピンについて行う。その結果，予めチャックテーブル１０２に載置した偏心指輪１４０の位置を変えないで偏心指輪１４０を固定できる。チャックピン群１０３には，ゴム等の保護膜をかぶせてあるため，偏心指輪１４０を傷つけることはない。また，偏心指輪１４０が滑り落ちることもない。
【００４２】
次に，図５に基づいて，本実施形態にかかるチャックピン群１０３を用いて偏心指輪１４０をチャックテーブル１０２に固定する別の態様について説明する。なお，図５は，本実施形態にかかるチャックピン群１０３で，内周面と外周面の中心が異なる環状体，例えば部分的に厚さの異なる偏心指輪１４０を，偏心指輪１４０の外周面側からチャックテーブル１０２に固定したところを示す説明図である。
【００４３】
図５に示すように，偏心指輪１４０は，円周上の位置に応じて厚さが異なるため，内周面と外周面の中心が異なる。このような偏心指輪１４０の内周面に彫刻などの加工を施す場合には，内周面の中心をチャックテーブル１０２の回転中心に合わせる必要がある。その際には，加工の邪魔にならないように，非加工面である外周面側からチャックピン群１０３で固定する必要がある。以下にその手順について説明する。
【００４４】
まず，チャックピン群１０３を，チャックテーブル１０２の中心から最も遠いところに移動する。次いで，複数の位置決めマーク１１４の中で最も偏心指輪１４０の内周面の大きさに近いものを選択する。選択した位置決めマーク１１４の円周と偏心指輪１４０の内周面が沿うように偏心指輪１４０をチャックテーブル１０２に置く。この時点で，偏心指輪１４０の内周面の中心は，チャックテーブル１０２の回転中心と一致する。その後，チャックピン群１０３の位置を調節し，外周面側から偏心指輪１４０を固定する。本実施の形態によれば，チャックピン群１０３は，それぞれ個別に移動させることが可能なので，チャックピン群１０３の調節を各チャックピンごとに行う。チャックテーブル１０２の中心から最も遠いところに予めセットされたチャックピンを，徐々に中心に近づくように移動する。偏心指輪１４０の外周面に達したところで移動をやめる。この作業を全てのチャックピンについて行う。その結果，予めチャックテーブル１０２に載置した偏心指輪１４０の位置を変えないで偏心指輪１４０を固定できる。
【００４５】
次に，図６に基づいて，本実施形態にかかる押し上げピン１０８を用いて，チャックテーブル１０２の載置面に対して，指輪１５０の加工面を所望の角度で安定的に固定する態様について説明する。なお，図６は，円周上の位置に応じて幅の異なる指輪１５０と，その指輪１５０をチャックピン群１０３と押し上げピン１０８を用いてチャックテーブル１０２に固定したところを示す説明図である。
【００４６】
図６に示すように，装飾用の指輪などには，デザインによって，部分的に幅の異なるものや，外周面が曲面に形成されているものがある。指輪１５０は，チャックテーブル１０２に置いた時に，チャックテーブル１０２の載置面に対して指輪１５０の加工面が傾き，所望の角度とならない場合がある。そのような指輪１５０を，押し上げピン１０８を用いて，指輪１５０の加工面がチャックテーブル１０２の載置面に対して所望の角度になるように固定する。以下にその手順について説明する。
【００４７】
まず，チャックテーブル１０２に指輪１５０を載置し，チャックピン群１０３を調節して指輪１５０を固定する。次いで，押し上げピン１０８がチャックテーブル１０２の載置面から突出しないように調節する。その後，押し上げピン１０８を，チャックテーブル１０２の載置面から突出させない状態のまま，指輪１５０の真下に移動する。次いで，押し上げピン１０８を調節して，指輪１５０の一部を徐々にチャックテーブル１０２の載置面から押し上げる。指輪１５０の加工面がチャックテーブル１０２の載置面に対して所望の角度になったところで押し上げピン１０８を固定する。
【００４８】
次に，図７に基づいて，本実施形態にかかる指輪保持装置１００を搭載した環状体加工装置の一例として構成された，レーザマーキング装置１３０の全体構成について説明する。なお，図７は，本実施形態にかかるレーザマーキング装置１３０を示す全体側面図である。
【００４９】
図７に示すように，本実施形態にかかるレーザマーキング装置１３０は，指輪保持装置１００と，レーザ発振器１３２と，ガルバノスキャナ１３４と，Ｚステージ１３６とを主に備える。
【００５０】
レーザ発振器１３２は，例えば，Ｎｄ：ＹＡＧレーザを，１０ｋＨｚで３Ｗの出力ができるもので構成する。その場合，例えば焦点距離が１６０ｍｍのｆθレンズで集光すると，指輪上に線幅１００μｍの彫刻ができる。また，レーザ発振器１３２は，赤色レーザダイオードを搭載している。上記赤色レーザダイオードを照射することにより，彫刻に先立ってレーザ焦点位置の確認ができる。
【００５１】
Ｚステージ１３６は電動であり，レーザ発振器１３２の下に搭載されている。Ｚステージ１３６の伸縮により，レーザ発振器１３２およびガルバノスキャナ１３４と，指輪保持装置１００との距離を調節し，レーザの焦点位置を設定できる。
【００５２】
指輪保持装置１００はガルバノスキャナ１３４に付属するレーザ出射口の下に配置される。指輪保持装置１００の構成部材であるチルト機構１１２，および回転機構を操作して，彫刻位置がレーザの焦点位置と合致するように調節することができる。
【００５３】
次に，図８に基づいて，本実施形態にかかるチャックピン群１０３で偏心指輪１４０を保持し，偏心指輪１４０に文字等を彫刻する態様について説明する。なお図８は，本実施形態にかかるチャックピン群１０３で偏心指輪１４０を保持し，偏心指輪１４０の内周面にレーザなどにより文字を彫刻しているところを示す説明図である。
【００５４】
図８が示すように，偏心指輪１４０の内周面に彫刻するためには，偏心指輪１４０を外周面側から固定する必要がある。本実施形態にかかるチャックピン群１０３によれば，偏心指輪１４０を外周面側から固定し，偏心指輪１４０の内周面にレーザで文字などを彫刻することができる。
【００５５】
次に，図９に基づいて，本実施形態にかかる指輪保持装置１００を搭載したレーザマーキング装置１３０で，内周面と外周面で中心の異なる偏心指輪１４０の外周面に文字等を彫刻する方法について説明する。なお，図９は，本実施形態にかかる指輪保持装置１００を用いた環状体加工方法を示すフローチャートである。
【００５６】
図９に示すように，まずステップＳ１００では，チャックテーブル１０２を水平にして，被加工環状体体である偏心指輪１４０が，指輪保持装置１００の構成部材であるチャックテーブル１０２に置かれる（ステップＳ１００）。ここで，偏心指輪１４０は内周面と外周面の中心が異なる偏心した指輪である。
【００５７】
次いで，ステップＳ１０２では，偏心指輪１４０の内周面の中心が，チャックテーブル１０２の回転中心と合致する（ステップＳ１０２）。チャックテーブル１０２の載置面に備えられた位置決めマーク１１４に偏心指輪１４０の内周面を合わせることによって，中心の位置を合致させる。
【００５８】
さらに，ステップＳ１０４では，偏心指輪１４０がチャックピン群１０３によってチャックテーブル１０２に固定される（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０２において，指輪１０４の内周面の中心がチャックテーブル１０２の回転中心と合致した状態で，チャックピン群１０３の位置をチャックピン調節機構１０６により調節し，偏心指輪１４０を外周面側から固定する。
【００５９】
一方で，ステップＳ１０６では，偏心指輪１４０の外周面の中心が，チャックテーブル１０２の回転中心と合致する（ステップＳ１０６）。チャックテーブル１０２の載置面に備えられた位置決めマーク１１４に偏心指輪１４０の外周面を合わせることによって，中心の位置を合致させる。
【００６０】
さらに，ステップＳ１０８では，偏心指輪１４０がチャックピン群１０３によってチャックテーブル１０２に固定される（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０６において，偏心指輪１４０の外周面の中心がチャックテーブル１０２の回転中心と合致した状態で，チャックピン群１０３の位置をチャックピン調節機構１０６により調節し，偏心指輪１４０を内周面側から固定する。
【００６１】
その後，ステップＳ１１０では，本実施形態にかかる指輪保持装置１００を搭載したレーザマーキング装置１３０の照射位置，レーザ焦点が，偏心指輪１４０の彫刻位置に設定される（Ｓステップ１１０）。まず，指輪保持装置１００の構成部材であるチルト機構１１２によって，偏心指輪１４０を保持したチャックテーブル１０２の載置面を傾斜させる。さらに，回転機構によってチャックテーブル１０２を回転させ加工面がレーザ光軸に対して垂直になるようにする。次に，レーザマーキング装置１３０およびＺステージ１３６を操作して，レーザマーキング装置１３０に備えられている赤色レーザダイオードにより照射位置，焦点位置を調整する。以上の操作によって，レーザマーキング装置１３０のレーザ照射位置，焦点位置を偏心指輪１４０の彫刻位置に合わせることができる。
【００６２】
次いで，ステップＳ１１２では，偏心指輪１４０の外周面または内周面に文字または図形などが彫刻される（ステップＳ１１２）。
【００６３】
以上，本発明の一実施形態にかかる指輪保持装置１００およびこれを用いた環状体加工方法について説明した。かかる指輪保持装置１００を用いて指輪を加工する場合には，以下のような利点がある。
【００６４】
まず，かかる加工作業では，指輪の内周面に彫刻する場合は指輪の外周面側から，また，指輪の外周面に彫刻する場合は指輪の内周面側から指輪を固定することができる。このため，彫刻する加工面に障害物が無いので，加工を途中で妨げられることがなく，容易かつ迅速に彫刻を行うことができる。
【００６５】
また，指輪の加工面の中心を指輪保持装置の回転機構の回転中心に合わせることができる。このため，レーザマーキング装置のレーザ焦点を合わせた後に，回転機構を操作して指輪の彫刻位置を回転移動した場合でも，レーザの出射口から指輪の彫刻位置までの距離が大幅に変化することはなく，再度レーザの焦点を合わせる必要がない。
【００６６】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６７】
例えば，上記実施形態にかかる指輪保持装置１００では，保持対象を指輪にし，チャックピン群１０３および押し上げピン１０８の移動量を，指輪を保持するのに適切な範囲に設定したが，本発明はかかる例に限定されない。例えば，腕輪などのような指輪以外の装飾用環状体，または工業用の部品などの環状体を保持対象とし，チャックピン群１０３および押し上げピン１０８の移動量を大きく，または小さくなるように構成してもよい。
【００６８】
また，上記実施形態では，チャックピン群１０３を３本として構成したが，本発明はかかる例に限定されない。チャックピンは２本以上であれば環状体を固定することができるので，例えば２本，４本，５本，・・・，のチャックピンで構成してもよい。
【００６９】
また，上記実施形態では，チャックピン調節機構１０６を，３つのクランク機構から構成したが，本発明はかかる例に限定されない。クランク機構の代わりに，カム機構，他の機械的な機構など，チャックピンをチャックテーブル１０２の半径方向に移動させることができるものであれば適用できる。
【００７０】
また，上記実施形態では，チャックピン群１０３にゴムをかぶせたが，本発明はかかる例に限定されない。ゴムの代わりに，例えばフェルト生地のように柔らかく，かつ表面に凹凸を持つ布等を用いてもよい。ゴムや布だけではなく，指輪等の被加工環状体の表面を傷つけないように保護し，かつ環状体がチャックピン群１０３から滑り落ちないようにできるものであれば適用できる。
【００７１】
また，上記実施形態では，レーザ発振器１３２を，Ｎｄ：ＹＡＧレーザで，１０ｋＨｚで３Ｗの出力として構成したが，本発明はかかる例に限定されない。指輪のような硬質の金属に彫刻できるものであれば適用できる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明にかかる環状体保持装置は，内周面と外周面とで中心の異なる環状体を保持する際に，加工面の中心を環状体保持装置の回転機構の中心と合致させることができる。このため，かかる環状体保持装置を搭載した環状体加工装置では，環状体への加工作業が迅速かつ正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は，一実施形態にかかる指輪保持装置を示す全体斜視図である。
【図２】図２は，一実施形態にかかるチャックテーブルを示す一部透過平面図である。
【図３】図３は，一実施形態にかかるチャックテーブルを示す一部透過側面図である。
【図４】図４は，一実施形態にかかるチャックピンで，内周面と外周面の中心が異なる指輪を，指輪の内周面側からチャックテーブルに固定した態様を示す説明図である。
【図５】図５は，一実施形態にかかるチャックピンで，内周面と外周面の中心が異なる指輪を，指輪の外周面側からチャックテーブルに固定した態様を示す説明図である。
【図６】図６は，一実施形態にかかるチャックピンと押し上げピンによって，円周上の位置に応じて幅の異なる指輪を，チャックテーブルに対して指輪の加工面を所望の角度にして固定した態様を示した説明図である。
【図７】図７は，一実施形態にかかる指輪保持装置を搭載したレーザマーキング装置を示す側面図である。
【図８】図８は，一実施形態にかかるチャックピンで指輪を固定し，レーザによって指輪の表面に文字などを彫刻する態様を示す説明図である。
【図９】図９は，一実施形態にかかる指輪保持装置を用いた環状体加工方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００ ： 指輪保持装置
１０２ ： チャックテーブル
１０３ ： チャックピン群
１０４ ： 第１のチャックピン
１０５ ： 第２のチャックピン
１０６ ： チャックピン調節機構
１０７ ： 第３のチャックピン
１０８ ： 押し上げピン
１１０ ： 押し上げピン調節機構
１１２ ： チルト機構
１１４ ： 位置決めマーク
１２０ ： 第１のクランク機構
１２１ ： 第２のクランク機構
１２２ ： 調節部材
１２３ ： 第３のクランク機構
１２４ ： 移動部材
１２５ ： 水平移動クランク機構
１２６ ： 水平方向調節部材
１２７ ： 水平方向移動部材
１２８ ： ネジ頭
１２９ ： 軸部
１３０ ： レーザマーキング装置
１３２ ： レーザ発振器
１３４ ： ガルバノスキャナ
１３６ ： Ｚステージ
１４０ ： 偏心指輪
１５０ ： 指輪
１６０ ： 垂直方向クランク機構
１６４ ： 垂直方向調節部材
１６６ ： 第１のネジ頭
１６８ ： 第１の軸部
１６９ ： ネジ溝
１７０ ： 第１のネジ溝
１７２ ： 第２のネジ溝
１７４ ： 第２のネジ頭
１７６ ： 第２の軸部
【発明の属する技術分野】
本発明は，環状体保持装置，環状体保持方法，環状体加工装置，および環状体加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来，例えば結婚指輪の内側に名前のイニシャルを彫るなど，指輪等の被加工環状体（以下，環状体とも称する。）の表面に文字等を彫刻することが一般的に行われている。環状体に，例えばレーザマーキング装置で文字，記号または図形等を彫刻する際は，環状体を保持する必要がある。そのために，環状体をレーザマーキング装置のレーザ焦点位置に保持する環状体保持装置が提供されている。
【０００３】
環状体に文字等を彫刻するためには，レーザ焦点を環状体表面の彫刻位置に合わせる必要がある。彫刻の手順は，環状体を環状体保持装置で保持し，彫刻面をレーザに対して垂直にし，レーザマーキング装置および環状体保持装置を操作して彫刻位置にレーザ焦点を合わせ，レーザで彫刻を開始する。
【０００４】
全体的に厚さや幅が同じである指輪等の環状体の場合は，環状体の内周面と外周面の中心が同じである。従って，上記の彫刻手順により，最初にレーザ焦点を合わせた後に環状体保持装置を回転して環状体の彫刻位置を変更しても，レーザマーキング装置のレーザ出射口と彫刻位置との距離は変わらない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，指輪等の環状体は，デザインによっては，部分的に厚さ，幅が異なることがある。部分的に厚さが異なる指輪等の場合は，環状体の内周面と外周面の中心が異なる。
【０００６】
ところで，環状体の内周面側に彫刻する場合は，環状体の外周面側から固定するのが便利である。従来の環状体保持装置の場合，内周面と外周面の中心が異なる環状体を外周面側から保持すると，外周面の中心は回転中心と一致するが，内周面の中心は回転中心から外れる。加工面がある内周面の中心が回転中心から外れた状態で環状体の内周面側に文字等を彫刻すると，環状体保持装置の回転に伴いレーザマーキング装置のレーザ出射口から環状体の彫刻位置との距離が変化してしまう。よって，新たな彫刻位置は最初に設定したレーザ焦点から外れてしまうという問題点があった。
【０００７】
同様に，環状体の外周面側に彫刻する場合は，環状体の内周面側から固定するのが便利である。従来の環状体保持装置の場合，内周面と外周面の中心が異なる環状体を環状体の内周面側から保持すると，内周面の中心は回転中心と一致するが，外周面の中心は回転中心から外れる。加工面がある外周面の中心が回転中心から外れた状態で環状体の外周面側に彫刻すると，環状体保持装置の回転に伴いレーザマーキング装置のレーザ出射口から環状体の彫刻位置との距離が変化してしまう。よって，新たな彫刻位置は最初に設定したレーザ焦点から外れるという問題点があった。
【０００８】
また，部分的に幅の異なる指輪や，外周面が曲面に形成されている指輪等の環状体の場合，チャックテーブルの載置面に対して環状体の加工面を所望の角度に安定した状態で固定できないという問題点があった。
【０００９】
本発明は，従来の環状体保持装置が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，内周面と外周面の中心が異なる環状体の加工面中心を，回転機構の回転中心に合わせることの可能な，新規かつ改良された環状体保持装置，および保持方法を提供することである。
【００１０】
さらに，本発明の別の目的は，部分的に幅の異なる環状体，または外周面が曲面に形成されている環状体を，載置手段の載置面に対して所望の角度で安定的に固定することの可能な，新規かつ改良された環状体保持装置，および保持方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明の第１の観点によれば，被加工環状体を載置する回転自在の載置手段と，
上記載置手段に上記被加工環状体を固定する固定手段と，
を備える環状体保持装置であって，
上記固定手段は２つ以上のチャックピンを備え，
上記チャックピンは，それぞれ独立に上記載置手段の載置面を半径方向に移動して，上記被加工環状体の内周面または外周面のうち非加工面側に係止して，上記被加工環状体の加工面の中心と上記載置手段の回転中心とが合致するように上記被加工環状体を固定することを特徴とする，環状体保持装置が提供される。
【００１２】
かかる構成により，内周面と外周面とで中心の異なる環状体を，加工面の中心が環状体保持装置の回転機構の回転中心と合致するようにチャックピンを調節して固定することができる。
【００１３】
また，上記載置手段は，傾斜自在または被加工環状体の一部を押し上げる押し上げ手段を備えるように構成してもよい。かかる構成により，環状体の彫刻位置をレーザ焦点に容易に合わせることができる。
【００１４】
また，上記載置手段の載置面には，上記載置手段の回転中心を中心とする同心円上に配置された複数の環状の位置決めマークを備えてもよい。かかる構成により，環状体の外周面または内周面を上記位置決めマークに合わせて配置することができる。このため，環状体の加工面の中心を環状体保持装置の回転機構の回転中心に容易に合わせることができる。
【００１５】
また，上記課題を解決するため，本発明の第２の観点によれば，被加工環状体を載置手段に載置する載置工程と，
上記載置手段の載置面を半径方向にそれぞれ独立に移動する２つ以上のチャックピンを上記被加工環状体の内周面または外周面のうち非加工面に係止させて，上記被加工環状体の加工面の中心と上記載置手段の回転中心とが合致するように上記被加工環状体を上記載置手段の加工位置に固定する固定工程と，
を含むことを特徴とする，環状体保持方法が提供される。
【００１６】
かかる構成により，内周面と外周面とで中心の異なる環状体を，加工面の中心が環状体保持装置の回転機構の回転中心と合致するようにチャックピンを調節して固定することができる。
【００１７】
また，上記課題を解決するため，本発明の第３の観点によれば，上記に記載の環状体保持装置であって，さらに，被加工環状体の表面に文字，記号または図形を彫刻する手段を備えることを特徴とする，環状体加工装置が提供される。
【００１８】
また，上記課題を解決するため，本発明の第４の観点によれば，上記に記載の環状体保持方法であって，さらに環状体の表面に文字，記号または図形を彫刻する工程を含むことを特徴とする，環状体加工方法が提供される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２０】
以下に，本発明の実施形態について説明する。以下では，本実施形態にかかる環状体保持装置を，指輪等の環状体を保持する指輪保持装置に適用して説明する。
【００２１】
まず，図１に基づいて，本実施形態にかかる環状体保持装置の一例として構成された指輪保持装置１００の全体構成について説明する。なお，図１は，本実施形態にかかる指輪保持装置１００を示す全体斜視図である。
【００２２】
図１に示すように，指輪保持装置１００は，指輪などを載置する載置手段であるチャックテーブル１０２と，チャックテーブル１０２上に指輪を固定する固定手段とを主に備える。固定手段は，３本のチャックピン群１０３と，チャックピンの位置を調節する調節手段であるチャックピン調節機構１０６と，指輪の一部をチャックテーブルから押し上げる押し上げ手段である押し上げピン１０８と，押し上げピンの位置および高さを調節する調節手段である押し上げピン調節機構１１０とから構成される。なお，チャックピン群１０３は３本に限定されない。２本以上であれば構わない。
【００２３】
指輪保持装置１００は，回転機構を備えており，チャックテーブル１０２の載置面を回転することができる。また，指輪保持装置１００は，チルト機構１１２を備えており，例えば水平位置から垂直位置まで，チャックテーブル１０２の載置面を傾斜することができる。さらに，チャックテーブル１０２の載置面には，チャックテーブル１０２の回転中心を中心とした同心円上に，複数の環状の位置決めマーク１１４を備える。指輪の加工面である内周面または外周面を位置決めマーク１１４に合わせてチャックテーブル１０２に載置し，チャックピン調節機構１０６，および押し上げピン調節機構１１０とを操作し，指輪をチャックテーブル１０２に固定することができる。
【００２４】
次に，図２および図３に基づいて，本実施形態にかかるチャックテーブル１０２，チャックピン調節機構１０６および押し上げピン調節機構１１０の構成について説明する。なお，図２は，本実施形態にかかるチャックテーブル１０２を示す一部透過平面図である。図３は，本実施形態にかかるチャックテーブル１０２を示す一部透過側面図である。
【００２５】
図２および図３は，チャックピン調節機構１０６および押し上げピン調節機構１１０の構成をわかりやすく説明するため，一部透過図とした。
【００２６】
図２に示すように，チャックピン調節機構１０６は，第１のクランク機構１２０と，第２のクランク機構１２１と，第３のクランク機構１２３とから構成される。３つのクランク機構は，チャックテーブル１０２の回転中心を基点として，１２０°おきに配置され，互いに独立して動作する。３つのクランク機構はそれぞれ，第１のチャックピン１０４，第２のチャックピン１０５，第３のチャックピン１０７と連結される。
【００２７】
３つのクランク機構の構成および作用は同一であるため，代表して第１のクランク機構１２０について説明する。
【００２８】
図２および図３に示すように，第１のクランク機構１２０は，半径方向に移動する移動部材１２４と，移動部材１２４の移動量を調節する調節部材１２２とから構成される。
【００２９】
移動部材１２４は，例えばアルミニウムやステンレスのような剛性金属から成り，内部にはネジ溝１６９を備える。移動部材１２４は，第１のチャックピン１０４と連結し，ともに移動する。移動部材１２４の移動によって，第１のチャックピン１０４を，チャックテーブル１０２の中心点付近から半径方向外側に例えば１２ｍｍ移動させることができる。なお移動部材１２４の移動量は，被加工体である環状体の寸法に応じて任意に設定することができる。
【００３０】
調節部材１２２は，ネジ頭１２８と，ネジ山が刻まれた軸部１２９とから構成される。軸部１２９のネジ山は，移動部材１２４に形成されたネジ溝１６９に合うように刻まれている。従って，軸部１２９の動きに移動部材１２４は連動する。ネジ頭１２８を回転させることによって軸部１２９が回転し，軸部１２９の回転に連動して，移動部材１２４がチャックテーブル１０２の半径方向に沿って進退する。
【００３１】
押し上げピン調節機構１１０は，チャックテーブル１０２の中心を基点にして，例えば第１のクランク機構１２０と対面配置されている。押し上げピン調節機構１１０は，水平移動クランク機構１２５と，垂直移動クランク機構１６０とから構成される。
【００３２】
水平移動クランク機構１２５は，半径方向に移動する水平方向移動部材１２７と，水平方向移動部材１２７の移動量を調節する水平方向調節部材１２６とから構成される。なお，水平方向移動部材１２７の移動量は，被加工体である環状体の寸法に応じて任意に設定することができる。
【００３３】
水平方向移動部材１２７は，例えばアルミニウムやステンレスのような剛性金属から成り，内部には第１のネジ溝１７０を備える。水平方向移動部材１２７は，押し上げピン１０８と連結し，ともに移動する。
【００３４】
水平方向調節部材１２６は，第１のネジ頭１６６と，ネジ山が刻まれた第１の軸部１６８とから構成される。第１の軸部１６８のネジ山は，水平方向移動部材１２７に形成された第１のネジ溝１７０に合うように刻まれている。従って，第１の軸部１６８の動きに水平方向移動部材１２７は連動する。第１のネジ頭１６６を回転させることによって第１の軸部１６８が回転し，第１の軸部１６８の回転に連動して，水平方向移動部材１２７がチャックテーブル１０２の半径方向に沿って進退する。
【００３５】
垂直移動クランク機構１６０は，水平移動クランク機構１２５に取り付けられ，チャックテーブル１０２の載置面に対して垂直方向に移動する第２の軸部１７６と，第２の軸部１７６の移動量を調節する垂直方向調節部材１６４とから構成される。なお，第２の軸部１７６の移動量は，被加工体である環状体の寸法に応じて任意に設定することができる。
【００３６】
第２の軸部１７６は，水平方向移動部材１２７と連結し，ともに移動する。水平方向移動部材１２７の移動によって，垂直移動クランク機構１６０を，チャックテーブル１０２の載置面に対して水平方向に移動させることができる。
【００３７】
垂直方向調節部材１６４は，第２のネジ頭１７４と，ネジ山が刻まれた第２の軸部１７６と，水平方向移動部材１２７の内部に，チャックテーブル１０２の載置面に対して垂直方向に備えられた第２のネジ溝１７２とから構成される。第２のネジ溝１７２は，第２の軸部１７６のネジ山に合うように刻まれている。第２の軸部１７６は，押し上げピン１０８と連結する。従って，第２の軸部１７６の動きに押し上げピン１０８は連動する。第２のネジ頭１７４を回転させることによって第２の軸部１７６が回転しながらチャックテーブル１０２の載置面に対して垂直方向に沿って進退する。第２の軸部１７６の進退に連動して，押し上げピン１０８がチャックテーブル１０２の載置面に対して垂直方向に沿って進退する。押し上げピン１０８の垂直移動によって，チャックテーブル１０２の載置面から押し上げピン１０８が突出する部分の長さが変化する。
【００３８】
次に，図４に基づいて，本実施形態にかかるチャックピン群１０３を用いて偏心指輪１４０をチャックテーブル１０２に固定する態様について説明する。なお，図４は，本実施形態にかかるチャックピン群１０３で内周面と外周面の中心が異なる環状体，例えば部分的に厚さの異なる偏心指輪１４０を，偏心指輪１４０の内周面側からチャックテーブル１０２に固定したところを示す説明図である。
【００３９】
図４に示すように，装飾用の指輪などには，部分的に厚さが異なるものがある。偏心指輪１４０は円周上の位置に応じて厚さが異なるため，内周面と外周面の中心が異なる。このような偏心指輪１４０の外周面に彫刻などの加工を施す場合には，外周面の中心をチャックテーブル１０２の回転中心に合わせる必要がある。その際には，加工の邪魔にならないように，非加工面である内周面側からチャックピン群１０３で固定する必要がある。以下にその手順について説明する。
【００４０】
まず，チャックピン群１０３を，チャックテーブル１０２の中心付近に移動する。次いで，複数の位置決めマーク１１４の中で最も偏心指輪１４０の外周面の大きさに近いものを選択する。選択した位置決めマーク１１４の円周と指輪の外周面が沿うように偏心指輪１４０をチャックテーブル１０２に置く。この時点で，偏心指輪１４０の外周面の中心は，チャックテーブル１０２の回転中心と一致する。その後，チャックピン群１０３の位置を調節し，内周面側から偏心指輪１４０を固定する。本実施の形態によれば，チャックピン群１０３は，それぞれ個別に移動させることが可能なので，チャックピン群１０３の調節を各チャックピンごとに行う。チャックテーブル１０２の中心付近に予めセットされたチャックピンを，徐々に中心から離れるように移動する。偏心指輪１４０の内周面に達したところで移動をやめる。
【００４１】
この作業を全てのチャックピンについて行う。その結果，予めチャックテーブル１０２に載置した偏心指輪１４０の位置を変えないで偏心指輪１４０を固定できる。チャックピン群１０３には，ゴム等の保護膜をかぶせてあるため，偏心指輪１４０を傷つけることはない。また，偏心指輪１４０が滑り落ちることもない。
【００４２】
次に，図５に基づいて，本実施形態にかかるチャックピン群１０３を用いて偏心指輪１４０をチャックテーブル１０２に固定する別の態様について説明する。なお，図５は，本実施形態にかかるチャックピン群１０３で，内周面と外周面の中心が異なる環状体，例えば部分的に厚さの異なる偏心指輪１４０を，偏心指輪１４０の外周面側からチャックテーブル１０２に固定したところを示す説明図である。
【００４３】
図５に示すように，偏心指輪１４０は，円周上の位置に応じて厚さが異なるため，内周面と外周面の中心が異なる。このような偏心指輪１４０の内周面に彫刻などの加工を施す場合には，内周面の中心をチャックテーブル１０２の回転中心に合わせる必要がある。その際には，加工の邪魔にならないように，非加工面である外周面側からチャックピン群１０３で固定する必要がある。以下にその手順について説明する。
【００４４】
まず，チャックピン群１０３を，チャックテーブル１０２の中心から最も遠いところに移動する。次いで，複数の位置決めマーク１１４の中で最も偏心指輪１４０の内周面の大きさに近いものを選択する。選択した位置決めマーク１１４の円周と偏心指輪１４０の内周面が沿うように偏心指輪１４０をチャックテーブル１０２に置く。この時点で，偏心指輪１４０の内周面の中心は，チャックテーブル１０２の回転中心と一致する。その後，チャックピン群１０３の位置を調節し，外周面側から偏心指輪１４０を固定する。本実施の形態によれば，チャックピン群１０３は，それぞれ個別に移動させることが可能なので，チャックピン群１０３の調節を各チャックピンごとに行う。チャックテーブル１０２の中心から最も遠いところに予めセットされたチャックピンを，徐々に中心に近づくように移動する。偏心指輪１４０の外周面に達したところで移動をやめる。この作業を全てのチャックピンについて行う。その結果，予めチャックテーブル１０２に載置した偏心指輪１４０の位置を変えないで偏心指輪１４０を固定できる。
【００４５】
次に，図６に基づいて，本実施形態にかかる押し上げピン１０８を用いて，チャックテーブル１０２の載置面に対して，指輪１５０の加工面を所望の角度で安定的に固定する態様について説明する。なお，図６は，円周上の位置に応じて幅の異なる指輪１５０と，その指輪１５０をチャックピン群１０３と押し上げピン１０８を用いてチャックテーブル１０２に固定したところを示す説明図である。
【００４６】
図６に示すように，装飾用の指輪などには，デザインによって，部分的に幅の異なるものや，外周面が曲面に形成されているものがある。指輪１５０は，チャックテーブル１０２に置いた時に，チャックテーブル１０２の載置面に対して指輪１５０の加工面が傾き，所望の角度とならない場合がある。そのような指輪１５０を，押し上げピン１０８を用いて，指輪１５０の加工面がチャックテーブル１０２の載置面に対して所望の角度になるように固定する。以下にその手順について説明する。
【００４７】
まず，チャックテーブル１０２に指輪１５０を載置し，チャックピン群１０３を調節して指輪１５０を固定する。次いで，押し上げピン１０８がチャックテーブル１０２の載置面から突出しないように調節する。その後，押し上げピン１０８を，チャックテーブル１０２の載置面から突出させない状態のまま，指輪１５０の真下に移動する。次いで，押し上げピン１０８を調節して，指輪１５０の一部を徐々にチャックテーブル１０２の載置面から押し上げる。指輪１５０の加工面がチャックテーブル１０２の載置面に対して所望の角度になったところで押し上げピン１０８を固定する。
【００４８】
次に，図７に基づいて，本実施形態にかかる指輪保持装置１００を搭載した環状体加工装置の一例として構成された，レーザマーキング装置１３０の全体構成について説明する。なお，図７は，本実施形態にかかるレーザマーキング装置１３０を示す全体側面図である。
【００４９】
図７に示すように，本実施形態にかかるレーザマーキング装置１３０は，指輪保持装置１００と，レーザ発振器１３２と，ガルバノスキャナ１３４と，Ｚステージ１３６とを主に備える。
【００５０】
レーザ発振器１３２は，例えば，Ｎｄ：ＹＡＧレーザを，１０ｋＨｚで３Ｗの出力ができるもので構成する。その場合，例えば焦点距離が１６０ｍｍのｆθレンズで集光すると，指輪上に線幅１００μｍの彫刻ができる。また，レーザ発振器１３２は，赤色レーザダイオードを搭載している。上記赤色レーザダイオードを照射することにより，彫刻に先立ってレーザ焦点位置の確認ができる。
【００５１】
Ｚステージ１３６は電動であり，レーザ発振器１３２の下に搭載されている。Ｚステージ１３６の伸縮により，レーザ発振器１３２およびガルバノスキャナ１３４と，指輪保持装置１００との距離を調節し，レーザの焦点位置を設定できる。
【００５２】
指輪保持装置１００はガルバノスキャナ１３４に付属するレーザ出射口の下に配置される。指輪保持装置１００の構成部材であるチルト機構１１２，および回転機構を操作して，彫刻位置がレーザの焦点位置と合致するように調節することができる。
【００５３】
次に，図８に基づいて，本実施形態にかかるチャックピン群１０３で偏心指輪１４０を保持し，偏心指輪１４０に文字等を彫刻する態様について説明する。なお図８は，本実施形態にかかるチャックピン群１０３で偏心指輪１４０を保持し，偏心指輪１４０の内周面にレーザなどにより文字を彫刻しているところを示す説明図である。
【００５４】
図８が示すように，偏心指輪１４０の内周面に彫刻するためには，偏心指輪１４０を外周面側から固定する必要がある。本実施形態にかかるチャックピン群１０３によれば，偏心指輪１４０を外周面側から固定し，偏心指輪１４０の内周面にレーザで文字などを彫刻することができる。
【００５５】
次に，図９に基づいて，本実施形態にかかる指輪保持装置１００を搭載したレーザマーキング装置１３０で，内周面と外周面で中心の異なる偏心指輪１４０の外周面に文字等を彫刻する方法について説明する。なお，図９は，本実施形態にかかる指輪保持装置１００を用いた環状体加工方法を示すフローチャートである。
【００５６】
図９に示すように，まずステップＳ１００では，チャックテーブル１０２を水平にして，被加工環状体体である偏心指輪１４０が，指輪保持装置１００の構成部材であるチャックテーブル１０２に置かれる（ステップＳ１００）。ここで，偏心指輪１４０は内周面と外周面の中心が異なる偏心した指輪である。
【００５７】
次いで，ステップＳ１０２では，偏心指輪１４０の内周面の中心が，チャックテーブル１０２の回転中心と合致する（ステップＳ１０２）。チャックテーブル１０２の載置面に備えられた位置決めマーク１１４に偏心指輪１４０の内周面を合わせることによって，中心の位置を合致させる。
【００５８】
さらに，ステップＳ１０４では，偏心指輪１４０がチャックピン群１０３によってチャックテーブル１０２に固定される（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０２において，指輪１０４の内周面の中心がチャックテーブル１０２の回転中心と合致した状態で，チャックピン群１０３の位置をチャックピン調節機構１０６により調節し，偏心指輪１４０を外周面側から固定する。
【００５９】
一方で，ステップＳ１０６では，偏心指輪１４０の外周面の中心が，チャックテーブル１０２の回転中心と合致する（ステップＳ１０６）。チャックテーブル１０２の載置面に備えられた位置決めマーク１１４に偏心指輪１４０の外周面を合わせることによって，中心の位置を合致させる。
【００６０】
さらに，ステップＳ１０８では，偏心指輪１４０がチャックピン群１０３によってチャックテーブル１０２に固定される（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０６において，偏心指輪１４０の外周面の中心がチャックテーブル１０２の回転中心と合致した状態で，チャックピン群１０３の位置をチャックピン調節機構１０６により調節し，偏心指輪１４０を内周面側から固定する。
【００６１】
その後，ステップＳ１１０では，本実施形態にかかる指輪保持装置１００を搭載したレーザマーキング装置１３０の照射位置，レーザ焦点が，偏心指輪１４０の彫刻位置に設定される（Ｓステップ１１０）。まず，指輪保持装置１００の構成部材であるチルト機構１１２によって，偏心指輪１４０を保持したチャックテーブル１０２の載置面を傾斜させる。さらに，回転機構によってチャックテーブル１０２を回転させ加工面がレーザ光軸に対して垂直になるようにする。次に，レーザマーキング装置１３０およびＺステージ１３６を操作して，レーザマーキング装置１３０に備えられている赤色レーザダイオードにより照射位置，焦点位置を調整する。以上の操作によって，レーザマーキング装置１３０のレーザ照射位置，焦点位置を偏心指輪１４０の彫刻位置に合わせることができる。
【００６２】
次いで，ステップＳ１１２では，偏心指輪１４０の外周面または内周面に文字または図形などが彫刻される（ステップＳ１１２）。
【００６３】
以上，本発明の一実施形態にかかる指輪保持装置１００およびこれを用いた環状体加工方法について説明した。かかる指輪保持装置１００を用いて指輪を加工する場合には，以下のような利点がある。
【００６４】
まず，かかる加工作業では，指輪の内周面に彫刻する場合は指輪の外周面側から，また，指輪の外周面に彫刻する場合は指輪の内周面側から指輪を固定することができる。このため，彫刻する加工面に障害物が無いので，加工を途中で妨げられることがなく，容易かつ迅速に彫刻を行うことができる。
【００６５】
また，指輪の加工面の中心を指輪保持装置の回転機構の回転中心に合わせることができる。このため，レーザマーキング装置のレーザ焦点を合わせた後に，回転機構を操作して指輪の彫刻位置を回転移動した場合でも，レーザの出射口から指輪の彫刻位置までの距離が大幅に変化することはなく，再度レーザの焦点を合わせる必要がない。
【００６６】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６７】
例えば，上記実施形態にかかる指輪保持装置１００では，保持対象を指輪にし，チャックピン群１０３および押し上げピン１０８の移動量を，指輪を保持するのに適切な範囲に設定したが，本発明はかかる例に限定されない。例えば，腕輪などのような指輪以外の装飾用環状体，または工業用の部品などの環状体を保持対象とし，チャックピン群１０３および押し上げピン１０８の移動量を大きく，または小さくなるように構成してもよい。
【００６８】
また，上記実施形態では，チャックピン群１０３を３本として構成したが，本発明はかかる例に限定されない。チャックピンは２本以上であれば環状体を固定することができるので，例えば２本，４本，５本，・・・，のチャックピンで構成してもよい。
【００６９】
また，上記実施形態では，チャックピン調節機構１０６を，３つのクランク機構から構成したが，本発明はかかる例に限定されない。クランク機構の代わりに，カム機構，他の機械的な機構など，チャックピンをチャックテーブル１０２の半径方向に移動させることができるものであれば適用できる。
【００７０】
また，上記実施形態では，チャックピン群１０３にゴムをかぶせたが，本発明はかかる例に限定されない。ゴムの代わりに，例えばフェルト生地のように柔らかく，かつ表面に凹凸を持つ布等を用いてもよい。ゴムや布だけではなく，指輪等の被加工環状体の表面を傷つけないように保護し，かつ環状体がチャックピン群１０３から滑り落ちないようにできるものであれば適用できる。
【００７１】
また，上記実施形態では，レーザ発振器１３２を，Ｎｄ：ＹＡＧレーザで，１０ｋＨｚで３Ｗの出力として構成したが，本発明はかかる例に限定されない。指輪のような硬質の金属に彫刻できるものであれば適用できる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明にかかる環状体保持装置は，内周面と外周面とで中心の異なる環状体を保持する際に，加工面の中心を環状体保持装置の回転機構の中心と合致させることができる。このため，かかる環状体保持装置を搭載した環状体加工装置では，環状体への加工作業が迅速かつ正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は，一実施形態にかかる指輪保持装置を示す全体斜視図である。
【図２】図２は，一実施形態にかかるチャックテーブルを示す一部透過平面図である。
【図３】図３は，一実施形態にかかるチャックテーブルを示す一部透過側面図である。
【図４】図４は，一実施形態にかかるチャックピンで，内周面と外周面の中心が異なる指輪を，指輪の内周面側からチャックテーブルに固定した態様を示す説明図である。
【図５】図５は，一実施形態にかかるチャックピンで，内周面と外周面の中心が異なる指輪を，指輪の外周面側からチャックテーブルに固定した態様を示す説明図である。
【図６】図６は，一実施形態にかかるチャックピンと押し上げピンによって，円周上の位置に応じて幅の異なる指輪を，チャックテーブルに対して指輪の加工面を所望の角度にして固定した態様を示した説明図である。
【図７】図７は，一実施形態にかかる指輪保持装置を搭載したレーザマーキング装置を示す側面図である。
【図８】図８は，一実施形態にかかるチャックピンで指輪を固定し，レーザによって指輪の表面に文字などを彫刻する態様を示す説明図である。
【図９】図９は，一実施形態にかかる指輪保持装置を用いた環状体加工方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００ ： 指輪保持装置
１０２ ： チャックテーブル
１０３ ： チャックピン群
１０４ ： 第１のチャックピン
１０５ ： 第２のチャックピン
１０６ ： チャックピン調節機構
１０７ ： 第３のチャックピン
１０８ ： 押し上げピン
１１０ ： 押し上げピン調節機構
１１２ ： チルト機構
１１４ ： 位置決めマーク
１２０ ： 第１のクランク機構
１２１ ： 第２のクランク機構
１２２ ： 調節部材
１２３ ： 第３のクランク機構
１２４ ： 移動部材
１２５ ： 水平移動クランク機構
１２６ ： 水平方向調節部材
１２７ ： 水平方向移動部材
１２８ ： ネジ頭
１２９ ： 軸部
１３０ ： レーザマーキング装置
１３２ ： レーザ発振器
１３４ ： ガルバノスキャナ
１３６ ： Ｚステージ
１４０ ： 偏心指輪
１５０ ： 指輪
１６０ ： 垂直方向クランク機構
１６４ ： 垂直方向調節部材
１６６ ： 第１のネジ頭
１６８ ： 第１の軸部
１６９ ： ネジ溝
１７０ ： 第１のネジ溝
１７２ ： 第２のネジ溝
１７４ ： 第２のネジ頭
１７６ ： 第２の軸部
Claims (9)
- 被加工環状体を載置する回転自在の載置手段と，
前記載置手段に前記被加工環状体を固定する固定手段と，
を備える環状体保持装置であって，
前記固定手段は２つ以上のチャックピンを備え，
前記チャックピンは，それぞれ独立に前記載置手段の載置面を半径方向に移動して，前記被加工環状体の内周面または外周面のうち非加工面側に係止して，前記被加工環状体の加工面の曲率中心と前記載置手段の回転中心とが合致するように前記被加工環状体を固定することを特徴とする，環状体保持装置。 - 前記載置手段は，傾斜自在であることを特徴とする，請求項１に記載の環状体保持装置。
- 前記載置手段は，被加工環状体の一部分を押し上げる押し上げ手段を備えることを特徴とする，請求項１または２に記載の環状体保持装置。
- 前記載置手段の載置面には，前記載置手段の回転中心を中心とする同心円上に配置された複数の環状の位置決めマークを備えることを特徴とする，請求項１，２，または３のいずれかに記載の環状体保持装置。
- 被加工環状体を載置手段に載置する載置工程と，
前記載置手段の載置面を半径方向にそれぞれ独立に移動する２つ以上のチャックピンを前記被加工環状体の内周面または外周面のうち非加工面に係止させて，前記被加工環状体の加工面の曲率中心と前記載置手段の回転中心とが合致するように前記被加工環状体を前記載置手段の加工位置に固定する固定工程と，を含むことを特徴とする，環状体保持方法。 - 前記載置手段を傾斜する工程を含むことを特徴とする，請求項５に記載の環状体保持方法。
- 被加工環状体の一部分を前記載置手段から押し上げる工程を含むことを特徴とする，請求項５または６に記載の環状体保持方法。
- 請求項１から４のいずれかに記載の環状体保持装置であって，さらに，被加工環状体の表面に文字，記号または図形を彫刻する手段を備えることを特徴とする，環状体加工装置。
- 請求項５から７のいずれかに記載の環状体保持方法であって，さらに被加工環状体の表面に文字，記号または図形を彫刻する工程を含むことを特徴とする，環状体加工方法。
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| JP2003136476A JP2004338024A (ja) | 2003-05-14 | 2003-05-14 | 環状体保持装置，環状体保持方法，環状体加工装置，環状体加工方法 |
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