JP2005305475A - Vibration pen of marking device, and stylus for the same - Google Patents
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Description
本発明は、マーキング装置用振動ペンおよびマーキング装置用振動ペンのスタイラスに関するものであり、特に、高硬度の機械部品等に二次元コード、ロット番号等を刻印するために使用されるマーキング装置用振動ペンに関するものである。 The present invention relates to a vibration pen for a marking device and a stylus of a vibration pen for a marking device, and in particular, a vibration for a marking device used for imprinting a two-dimensional code, a lot number, etc. on a high-hardness machine part or the like. It is about a pen.
マーキング装置は、自動車や建設機械等の自動化された工場においてロット番号等の英数字や合いマークの刻印に使用されている。例えば下記特許文献1に示す従来のマーキング装置は、超硬合金からなる打刻部を先端に備えたスタイラスと、スタイラスを長手方向に振動させる超音波振動装置等の振動手段とから概略構成された打刻機と、この打刻機をXY方向に移動させる駆動装置に取り付けられている。このマーキング装置を用いて機械部品に印字を行なうには、まずスタイラス先端の打刻部を機械部品の被刻印部に押し当てて、次に振動手段によってスタイラスを振動させつつ、駆動装置によってスタイラスを打刻機ごと移動させる。この操作により、機械部品の被刻印部の表面に、スタイラスの軌跡に沿って溝が形成される。このようにして、機械部品の被刻印部に文字、数字、記号などをマーキングすることができる。また、スタイラスを一カ所で振動させるとその部分にドットが形成されるので、このドットを所定のパターンに複数形成することにより、いわゆる二次元コードを形成することができる。
Marking devices are used for marking alphanumeric characters such as lot numbers and countermarks in automated factories such as automobiles and construction machines. For example, a conventional marking device shown in
ところで最近では、コンピュータネットワーク上での機械部品の国際的な流通がますます盛んになり、これに伴って世界的に共通した機械部品の品質規格の制定が望まれている。そのため、国際標準化機構が中心となってISO9000やISO/TS16949等の規格が制定され、この国際的な規格を採用する企業が急速に増えてきている。特に自動車分野では、自動車部品の全てに、その部品の製造年月日や製造された工場などの製造履歴を記録することが求められている。このため、自動車部品に刻印する文字量等が飛躍的に増大しており、マーキング装置用振動ペンの長寿命化が望まれている。
従来のマーキング装置用振動ペンは、上述したようにスタイラス先端が超硬合金で構成されているので、アルミニウム部品や軟鉄部品等のような比較的低硬度の部品に対しては十分な寿命を示す。しかし、自動車部品には歯車等のように高硬度材料で構成された部品も存在し、このような高硬度の部品に従来のマーキンギ装置を用いて文字等を刻印するとスタイラス先端が急速に摩耗し、数文字から十数文字程度しか刻印できないという問題があった。
このため、従来の切削工具の技術分野におけるコーティング技術を応用して、スタイラス先端に各種のコーティングを施す手段が検討されているが、スタイラスを部品に打刻させたときの衝撃でコーティングがすぐに剥がれてしまい、マーキング装置用振動ペンの長寿命化が図れないという問題があった。
As described above, the conventional vibration pen for a marking device has a stylus tip made of a cemented carbide, so that it has a sufficient life for relatively low hardness parts such as aluminum parts and soft iron parts. . However, there are parts made of high-hardness materials, such as gears, in automobile parts, and when the letters or the like are engraved on such high-hardness parts using a conventional marking machine, the tip of the stylus wears rapidly. There was a problem that only a few to a dozen characters could be engraved.
For this reason, means for applying various coatings to the tip of the stylus by applying the coating technology in the technical field of conventional cutting tools has been studied, but the coating is immediately applied by the impact when the stylus is stamped on the part. There was a problem that the life of the vibration pen for the marking device could not be extended due to peeling.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、高硬度な部品に文字、数字、マーク等を高品位な書体で刻印することができ、しかも従来よりもはるかに長寿命なスタイラスを備えたマーキング装置用振動ペンを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of imprinting letters, numbers, marks, etc., on high-hardness parts with a high-quality typeface, and a stylus that has a much longer life than conventional ones. An object of the present invention is to provide a vibration pen for a marking device.
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明のマーキグ装置は、シリンダと、該シリンダに往復自在に取り付けられたピストンと、該ピストンの先端側に取り付けられたスタイラスと、前記ピストンの基端側に備えられて前記ピストンをその長手方向に振動させる振動手段とを具備してなり、前記スタイラスが、前記ピストンに接続されるスタイラス本体と、前記スタイラス本体の先端側に取り付けられて被加工体に打刻される多結晶ダイヤモンド焼結体または立方晶窒化ホウ素からなる打刻体とからなることを特徴とする。
また本発明のマーキング装置用振動ペンは、先に記載のマーキング装置用振動ペンであり、前記スタイラス本体の先端に座金が接合され、該座金に前記打刻体がろう付けされていることを特徴とする。
また本発明のマーキング装置用振動ペンは、先に記載のマーキング装置用振動ペンであり、前記打刻体が略円錐形状とされていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
The marking device according to the present invention includes a cylinder, a piston reciprocally attached to the cylinder, a stylus attached to a distal end side of the piston, a proximal end side of the piston, and the piston in a longitudinal direction thereof. And a stylus body connected to the piston, and a polycrystalline diamond sintered body that is attached to a tip side of the stylus body and stamped on a workpiece. Alternatively, it is characterized by comprising a stamped body made of cubic boron nitride.
The vibration pen for a marking device of the present invention is the vibration pen for a marking device described above, wherein a washer is joined to a tip of the stylus body, and the stamped body is brazed to the washer. And
In addition, the vibration pen for a marking device according to the present invention is the vibration pen for a marking device described above, wherein the stamped body has a substantially conical shape.
次に本発明のマーキング装置用振動ペンのスタイラスは、スタイラスを振動させながら被加工体にその先端を打刻させるマーキング装置用振動ペンに使用されるスタイラスであり、スタイラス本体と、前記スタイラス本体の先端側に取り付けられて被加工体に打刻される多結晶ダイヤモンド焼結体または立方晶窒化ホウ素からなる打刻体とからなることを特徴とする。 Next, a stylus of a vibration pen for a marking device according to the present invention is a stylus used for a vibration pen for a marking device that makes a tip of a workpiece to be engraved while vibrating the stylus. It is characterized by comprising a polycrystalline diamond sintered body or a stamped body made of cubic boron nitride which is attached to the front end side and stamped on a workpiece.
また本発明のマーキング装置用振動ペンのスタイラスは、先に記載のマーキング装置用振動ペンのスタイラスであり、前記スタイラス本体の先端に座金が接合され、該座金に前記打刻体がろう付けされていることを特徴とする。
また本発明のマーキング装置用振動ペンのスタイラスは、先に記載のマーキング装置用振動ペンのスタイラスであり、前記打刻体が略円錐形状とされていることを特徴とする。
Moreover, the stylus of the vibration pen for a marking device of the present invention is the stylus of the vibration pen for a marking device described above, wherein a washer is joined to the tip of the stylus body, and the stamped body is brazed to the washer. It is characterized by being.
Moreover, the stylus of the vibration pen for a marking device according to the present invention is the stylus of the vibration pen for a marking device described above, wherein the stamped body has a substantially conical shape.
上記の構成によれば、スタイラス先端に多結晶ダイヤモンド焼結体または立方晶窒化ホウ素からなる打刻体が備えられており、この打刻体は、超硬合金からなる従来のスタイラス先端部よりも耐摩耗性およびヌープ硬度に優れているので、従来のスタイラスの数千倍程度の打刻を行なうことができ、マーキング装置用振動ペンの長寿命化を図ることができる。 According to the above configuration, the stylus tip is provided with a stamped body made of polycrystalline diamond sintered body or cubic boron nitride, and this stamped body is more than the conventional stylus tip made of cemented carbide. Since it is excellent in wear resistance and Knoop hardness, it can be engraved several thousand times as much as a conventional stylus, and the life of a vibration pen for a marking device can be extended.
また、座金を介してスタイラス本体と打刻体とを接合することにより、座金が打刻時の緩衝材として機能するので、打刻体の破損を防止することができる。 Further, by joining the stylus body and the stamped body via the washer, the washer functions as a cushioning material at the time of stamping, so that the stamped body can be prevented from being damaged.
更に、打刻体が略円錐形状に成形されているので、スタイラスを被加工体に押し当てたままでどの方向に移動させても打刻体には均一な応力が加わるため、打刻体が破損するおそれがなく、マーキング装置用振動ペンの長寿命化を図ることができる。 Furthermore, since the stamped body is formed in a substantially conical shape, even if it is moved in any direction while the stylus is pressed against the workpiece, the stamped body is damaged, and the stamped body is damaged. There is no fear of this, and the life of the marking pen vibration pen can be extended.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1には本実施形態のマーキング装置用振動ペンの断面模式図を示し、図2にはマーキング装置用振動ペンに備えられたスタイラスの先端部分の拡大図を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a marking device vibration pen according to the present embodiment, and FIG. 2 is an enlarged view of a tip portion of a stylus provided in the marking device vibration pen.
図1に示すように、本実施形態のマーキグ装置1は、シリンダ2と、このシリンダ2に往復自在に取り付けられたピストン3と、ピストン3の先端側に取り付けられたスタイラス4と、ピストン3の基端側に備えられてこのピストン3をその長手方向に振動させる振動部(振動手段)5と、ピストン3を振動部5寄りに付勢させる圧縮バネ6とを具備して概略構成されている。
As shown in FIG. 1, the
シリンダ2は先端側が先細りの中空円筒状の部材であり、その先端側にピストン3を案内するための先細り状のスリーブ2aが備えられ、一方シリンダ2の基端側には振動部5が備えられている。スリーブ2aにはシリンダ2の先端側から基端側に沿ってスリーブ孔2bが設けられ、このスリーブ孔2bにピストン3が挿入されている。また、シリンダ2の基端寄りに隔壁2cが形成され、シリンダ2にはこの隔壁2cによって先端寄りにシリンダ室2Aが、基端寄りに圧縮空気室2Bがそれぞれ区画形成されている。
The
ピストン3は、棒状のロッド3a部と、このロッド部3aの基端側に取り付けられた円板部3bと、円板部3bから突出する円板部3bよりも小径の円形凸部3cとから構成され、シリンダ2のシリンダ室2Aに収納されている。円板部3bの側面3b1はシリンダ室2Aの内壁面2A1に対向してこの内壁面2A1に対して慴動自在とされている。またロッド部3aの先端側はスリーブ2aのスリーブ孔2bに往復自在に挿入されている。この構成によって、ピストン3がシリンダ室2A内に往復自在に収納されている。また、シリンダ2のスリーブ2aとピストン3の円板部3bとの間に圧縮バネ6が配置されており、この圧縮バネ6が円板部3bを隔壁2c側に付勢することによってピストン3全体がシリンダ2の隔壁2c側に付勢されている。
The piston 3 includes a rod-
次に、ピストン3の円形凸部3bにはゴム製のOリング3dがはめ込まれ、このOリング3dは円板部3bによって係止されている。またピストン3の基端側にシリンダ2の隔壁2cが配置され、この隔壁には数カ所に貫通孔2c1が設けられている。そして、圧縮バネ6によってピストン3がシリンダ2の隔壁2c寄りに付勢されたときに、Oリング2dによって貫通孔2c1が閉塞されるように貫通孔2c1とOリング2dとが位置決めされている。また、上述したように隔壁2cとシリンダ基端壁2eとの間に圧縮空気室2Bが形成されている。この圧縮空気室2Bは、基端壁2eに設けられた接続孔2e1を介してシリンダ2の外部と流通され、また複数の貫通孔2c1を介してシリンダ2のシリンダ室2Aと流通されている。また圧縮空気室2Bには図示略の制御装置から接続孔2e1を介して圧縮空気が供給されるようになっている。この圧縮空気室2B、隔壁2c、貫通孔2c1、およびOリング2d、円板部2c並びに圧縮バネ6によって振動部5が構成されている。
Next, a rubber O-ring 3d is fitted into the
次に、ピストン3のロッド部3a先端側にはスタイラス4が取り付けられている。このスタイラス4は、図2に示すように、ピストン3のロッド部3aに接続されるスタイラス本体4aと、スタイラス本体4aの先端側に取り付けられて被加工体に打刻される打刻体4bとから概略構成されている。また、スタイラス本体4aの先端には座金4cが接合されており、この座金4cに打刻体4bがろう付けされている。また打刻体4bは略円錐状に成形されている。
Next, a stylus 4 is attached to the distal end side of the
スタイラス本体4aは例えば、超硬合金、鋼材、軟鉄材などで構成されている。また、座金4cは例えば、W:89質量%ないし92質量%、Co:3質量%ないし5質量%、C:5質量%ないし7質量%からなるG種1号の超硬合金から構成されている。更に、打刻体4bは、多結晶ダイヤモンド焼結体または立方晶窒化ホウ素から構成されている。また、座金4cと打刻体4bをろう付けするろう材は、たとえばAg:50質量%、Cu:30質量%、Zn:20質量%からなる銀ろう材が使用されている。なお、座金4cについては上記の材質に限定されるものではなく、超硬合金であればどのような材質でもよい。超硬合金からなる座金を使用することで、スタイラス本体4aを保護することができる。
The
次に、本実施形態のマーキング装置用振動ペン1の動作を説明する。まず、被加工体の加工面上にスタイラス4を位置させる。次に、図示略の制御部から圧縮空気室2Bに圧縮空気を供給する。圧縮空気が供給されると、圧縮空気室2B内部の圧力が上昇する。圧力がある一定値を越えると、貫通孔2e1を閉塞しているOリング2dに対して圧縮バネ6の付勢力よりも大きな圧力が加わる。これによりOリング2dが押し下げられ、これに伴って圧縮バネ6によって付勢されているピストン3がシリンダ2の先端側に押し下げられる。このとき、圧縮空気室2Bの貫通孔2c1が「開」の状態となる。
続いて、圧縮空気室2B内で圧縮された空気が、「開」となった貫通孔2c1を介してシリンダ室2Aに流れる。すると、圧縮空気室2B内の圧力が低下し、圧縮バネ6によってピストン3が再び隔壁2c側に付勢され、Oリング2dによって貫通孔2c1が「閉」の状態となる。これにより圧縮空気室2Bの圧力が再び上昇する。
Next, operation | movement of the
Subsequently, the air compressed in the
以上の動作を繰り返すことにより、ピストン3およびスタイラス4が一定の周期で往復振動する。この往復振動するスタイラス4を被加工体の被加工面に押し付けることにより、被加工面上にドットが形成される。このドットを複数形成することで、被加工面上に2次元バーコードがマーキングされる。また振動するスタイラス4を被加工面に押し当てながら移動させると、その移動の軌跡に沿って溝が形成される。スタイラス4の移動方向を任意に制御することで、被加工面上に数字や文字や記号等をマーキングすることができる。 By repeating the above operation, the piston 3 and the stylus 4 reciprocate at a constant cycle. By pressing the stylus 4 that reciprocally vibrates against the work surface of the work piece, dots are formed on the work surface. By forming a plurality of dots, a two-dimensional barcode is marked on the surface to be processed. Further, when the vibrating stylus 4 is moved while being pressed against the surface to be processed, a groove is formed along the movement locus. By arbitrarily controlling the moving direction of the stylus 4, it is possible to mark numbers, characters, symbols, and the like on the surface to be processed.
打刻体4bの材質として、耐摩耗性およびヌープ硬度に優れた多結晶ダイヤモンド焼結体または立方晶窒化ホウ素を採用することで、例えばHRC硬度が50ないし60程度の硬質材料に対しても打刻を行なうことができ、しかも打刻体自体の摩耗量が少なく、これによりスタイラスの長寿命化を図ることが可能になる。特に、従来の超硬合金からなるスタイラスに比べて、数千倍程度の打刻数を確保することができる。また、全ての方向に対して強度が高い多結晶ダイヤモンド焼結体を使用することで、単結晶ダイヤモンドの場合よりも欠けや割れの少ない、長寿命なスタイラスを実現できる。
By adopting a polycrystalline diamond sintered body or cubic boron nitride excellent in wear resistance and Knoop hardness as the material of the stamped
また、座金4cを介してスタイラス本体4aと打刻体4bとを接合するので、座金4cが打刻時の緩衝材として機能し、打刻体4aの破損を防止することができる。
Further, since the
更に、打刻体4bが略円錐形状に成形されているので、スタイラス4を被加工体に押し当てたままでどの方向に移動させても打刻体4bには均一な応力が加わるため、打刻体4bが破損するおそれがなく、マーキング装置用振動ペンの長寿命化を図ることができる。また、打刻体4bが略円錐形状なので、打刻時の衝撃が打刻体4bと座金4cの接合面全面に均等に加わり、衝撃が特定の箇所に偏って集中することがなく、打刻体4bの破損を防止できる。
Further, since the stamped
なお、本発明の技術的範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記の振動部5に代えて、超音波振動装置を取り付けてもよい。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, instead of the
直径3mmのスタイラス本体に、直径2mm、厚み1mmの座金を接合させ、更にこの座金にろう材を介して直径1mm高さ0.5mmの円錐状の打刻体を接合させた。なお、スタイラス本体の材質はステンレスまたは超硬材とし、座金の材質はG種1種の超硬合金とし、打刻体の材質は多結晶ダイヤモンド焼結体とした。多結晶ダイヤモンド焼結体は、ダイヤモンド粒をコバルト等の焼結材で焼結させたものとした。このようにして、実施例1のスタイラスを製造した。
A washer having a diameter of 2 mm and a thickness of 1 mm was joined to a stylus main body having a diameter of 3 mm, and a conical stamping body having a diameter of 1 mm and a height of 0.5 mm was joined to the washer via a brazing material. The material of the stylus body was stainless steel or cemented carbide, the material of the washer was
スタイラス全体の材質をステンレス股は超硬材としたこと以外は、上記実施例1と同様にして比較例1のスタイラスを製造した。尚、この比較例1のスタイラスの寸法形状は、スタイラス本体、座金、打刻体を含めた実施例1のスタイラスの全体形状と同一形状とした。 A stylus of Comparative Example 1 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the material of the entire stylus was a super hard material made of stainless crotch. The dimension and shape of the stylus of Comparative Example 1 were the same as the overall shape of the stylus of Example 1 including the stylus body, washer, and stamped body.
実施例1および比較例1のスタイラスをそれぞれ、図1に示すマーキング装置用振動ペンに取り付けて、マーキング試験を行い、打刻体(スタイラス先端)の摩耗量を調査した。マーキング試験の条件は、被加工体をHRC硬度58〜60の高硬度材とし、マーキンングする文字は「0123456789」の数字を繰り返し円弧状にマーキングすることとし、数字の高さは5mmとし、数字の送りピッチ角度は2.8°とし、マーキング速度は2000mm/分とし、供給する圧縮空気の圧力は0.4MPaとし、スタイラスの振動周波数は200Hzとした。スタイラス先端の摩耗量と、マーキングした文字数との関係を図3に示す。 The styluses of Example 1 and Comparative Example 1 were each attached to the vibration pen for a marking device shown in FIG. 1, and a marking test was performed to investigate the wear amount of the stamped body (stylus tip). The conditions of the marking test are as follows: the workpiece is made of a high hardness material having an HRC hardness of 58-60, and the marking character is to mark the number “01234456789” repeatedly in an arc shape, the height of the number is 5 mm, The feed pitch angle was 2.8 °, the marking speed was 2000 mm / min, the pressure of the supplied compressed air was 0.4 MPa, and the vibration frequency of the stylus was 200 Hz. FIG. 3 shows the relationship between the amount of wear at the stylus tip and the number of marked characters.
図3に示すように、実施例1のスタイラスは、マーキングした文字数が1万4千字を越えてもスタイラス先端の摩耗量が13μm程度にとどまっており、マーキングされた数字自体も極めて明確であり、良好な打刻性を示している。
一方、比較例1のスタイラスは、14文字程度マーキングしただけで摩耗量が20μmを越えていることがわかる。
このように、実施例1のスタイラスは、比較例1のスタイラスに対して1000倍以上の寿命を有していることがわかる。
As shown in FIG. 3, in the stylus of Example 1, the amount of wear at the stylus tip is only about 13 μm even if the number of marked characters exceeds 14,000, and the marked number itself is very clear. It shows good punchability.
On the other hand, the stylus of Comparative Example 1 shows that the wear amount exceeds 20 μm just by marking about 14 characters.
Thus, it can be seen that the stylus of Example 1 has a life of 1000 times or more that of the stylus of Comparative Example 1.
1…マーキング装置用振動ペン、2…シリンダ、3…ピストン、4…スタイラス、4a…スタイラス本体、4b…打刻体、4c…座金、5…振動部(振動手段)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記スタイラスが、前記ピストンに接続されるスタイラス本体と、前記スタイラス本体の先端側に取り付けられて被加工体に打刻される多結晶ダイヤモンド焼結体または立方晶窒化ホウ素からなる打刻体とからなることを特徴とするマーキング装置用振動ペン。 A cylinder, a piston reciprocally attached to the cylinder, a stylus attached to the distal end side of the piston, and vibration means provided on the proximal end side of the piston to vibrate the piston in its longitudinal direction. Comprising
The stylus includes a stylus body connected to the piston, and a stamped body made of a polycrystalline diamond sintered body or cubic boron nitride that is attached to the distal end side of the stylus body and stamped on a workpiece. A vibration pen for a marking device.
スタイラス本体と、前記スタイラス本体の先端側に取り付けられて被加工体に打刻される多結晶ダイヤモンド焼結体または立方晶窒化ホウ素からなる打刻体とからなることを特徴とするマーキング装置用振動ペンのスタイラス。 It is a stylus used in a vibration pen for a marking device that stamps the tip of a workpiece while vibrating the stylus.
A vibration for a marking device comprising: a stylus main body; and a stamped body made of a polycrystalline diamond sintered body or cubic boron nitride that is attached to the tip side of the stylus main body and stamped on a workpiece. Pen stylus.
The stylus of the vibration pen for a marking device according to claim 4, wherein the stamped body has a substantially conical shape.
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