JP2007229878A - ドット・マーキング装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 従来の刻印装置にあっては、ピン刻印装置を駆動させる駆動機構(刻印のために移動させる機構)も数値制御工作機械とは別個に必要となるためコストの上昇を招くと共に信号線や電源線が数値制御工作機械とは別に必要であるため数値制御工作機械に組み込むことが不可能で、ピン刻印装置の設置場所に制限が加えられるといった問題があった。
【解決手段】 工具交換式の数値制御工作機械に標準的に使用されている工具マガジン部に装備可能なように構成したドット・マーキング装置であって、被加工物15の表面を殴打してドット・マーキングを施すためのピン25bを電磁力あるいは空気圧力で駆動する駆動手段25と、該駆動手段を駆動するための電源22と、前記数値制御工作機械よりの刻印データを記憶し前記駆動手段を制御する刻印制御手段25aと、前記駆動手段が刻印開始位置であることを前記刻印制御手段に出力する刻印開始位置検出手段25cとから構成したドット・マーキング装置である。
【選択図】 図3

Description

本発明は、工具交換式の数値制御工作機械における各種の工具の1つとして組み込まれ、被加工物の加工工程の1つとして2次元バーコードや文字等のドット・マーキングを施すようにしたドット・マーキング装置に関する。
従来における無人自動ドット式ピン刻印装置として米国テレシス社のホームページに開示されているものがある。その技術は独立した設置場所に大きな体積を有する専用刻印装置を被加工物を加工する数値制御加工機械の後工程に設置し、加工が終了した製品を前記専用刻印装置に移動し、かつ、固定した状態で刻印するものであった。
また、前記専用刻印装置におけるピン駆動機構は、限定平面上を二次元ピン動作可能とする複雑で大きな機構であり、かつ、前記数値制御工作機械とはデータ専用線で接続されると共に電源も数値制御工作機械とは別個の電力配線が先端部まで設けられていた。
http://www.Telesis.com/
ところで前記した従来例において、数値制御工作機械で加工した加工物に必要なデータを刻印する場合、該数値制御加工機械の被加工物を固定するための治具から取り外し、全く別の場所に設置されたピン刻印装置の治具に固定し、数値制御工作機械より有線で送られてくるデータによってピン刻印装置のピンを駆動して刻印するために、加工物の移動、設置といった工程による作業性の悪さやピン刻印装置を設置する部分のスペースも必要となり、かつ、被加工物が変更されるとピン刻印装置の固定治具等の変更も必要となるため非効率であるといった問題があった。
また、ピン刻印装置を駆動させる駆動機構(刻印のために移動させる機構)も数値制御工作機械とは別個に必要となるためコストの上昇を招くと共に信号線や電源線が数値制御工作機械とは別にピン刻印装置先端まで必要であるため設置場所に制限が加えられるといった問題もあった。
本発明は前記した問題点を解決せんとするもので、その目的とするところは、工具交換式の数値制御工作機械における各種の工具の1つとして組み込み、被加工物の加工工程の1つとして2次元バーコードや文字等のドット・マーキングを施すようにしたので、ドット・マーキングのための専用機械が不要となりコストの低減が図れると共に設置スペースも必要がなく、また、被加工物の加工の1つとしてドット・マーキングが行われるので作業性の向上が図れるドット・マーキング装置を提供せんとするにある。
本発明のドット・マーキング装置は前記した目的を達成せんとするもので、請求項1の手段は、工具交換式の数値制御工作機械に標準的に使用されている工具マガジン部に装備可能なように構成したドット・マーキング装置であって、前記ドット・マーキング装置は、被加工物の表面を殴打してドット・マーキングを施すためのピンを電磁力あるいは空気圧力で駆動する駆動手段と、該駆動手段を駆動するための電源と、前記数値制御工作機械よりの刻印データを記憶し前記駆動手段を制御する刻印制御手段と、前記駆動手段が刻印開始位置であることを前記刻印制御手段に出力する刻印開始位置検出手段とから構成した。
請求項2の手段は、前記した請求項1において、前記制御手段は、前記数値制御工作機械よりの制御に必要なデータや信号を非接触状態で授受可能なようにしたことを特徴とする。
請求項3の手段は、前記した請求項1において、前記刻印開始位置検出手段は、前記駆動手段が刻印開始位置の所定の位置に移動し、かつ、前記ピンが被加工物に当接したことを検出するセンサであることを特徴とする。
請求項4の手段は、前記した請求項1において、前記駆動手段による被加工物への刻印のための移動は、前記数値制御工作機械によって行われることを特徴とする。
請求項5の手段は、前記した請求項1において、前記電源は2次電池であって、前記数値制御工作機械におけるドット・マーキングを開始する前の待機位置において充電を行う充電手段を数値制御工作機械側に備えていることを特徴とする。
請求項6の手段は、前記した請求項5において、前記2次電池は、外部電源から誘導電力によって充電されることを特徴とする。
本発明は前記したように、工具交換式の数値制御工作機械の工具の一つとして被加工物に2次元バーコードや文字等を刻印するための装置を採用し、工具による被加工物の加工の一環として刻印を行うようにしたので、被加工物の加工と刻印とを1つの数値制御工作機械において行うことが可能となり、刻印までの時間の短縮と刻印のためのスペースを必要としない。
また、数値制御工作機械よりの刻印データの授受を非接触によって取り込みメモリするようにしたので、データの取り込みを簡単、かつ、確実に行えると共にコネクターによる接続のような接触不良や故障の恐れもない。
さらに、刻印開始位置検出手段として刻印を行うピンの被加工物への当接を検出することで駆動手段が所定の時間の後に駆動開始するようにしたので、配線等を必要とせずに数値制御工作機械とのマッチングが採れて正確な刻印を打刻することができる。
また、駆動手段による被加工物への刻印のための移動を数値制御工作機械によって行うので、駆動手段側は刻印を行うだけの機構を組み込むだけでよくコストの低減を図ることができる。
さらに、駆動手段や刻印制御手段の電源として2次電池を採用すると共に2次電池への充電は刻印開始前の待機位置において行うようにしたので、駆動手段の電源および刻印制御手段への電力を確実に確保でき、また、充電を外部電源から誘導電力によって行うので、非接触状態で行えることから充電を簡単、かつ、確実に行えると共にコネクターによる接続のような接触不良や故障の恐がない等の効果を有するものである。
本発明は、工具交換式の数値制御工作機械における各種の工具の1つとして組み込み、被加工物の加工工程の1つとして2次元バーコードや文字等のドット・マーキングを施すようにした。
次に、本発明に係るドット・マーキング装置の一実施例を図面と共に説明する。
1は公知の工具交換式の数値制御工作装置にして、この装置1の工具の1つとして本発明のドット・マーキング装置を組み込んだものである。以下、この数値制御工作機械の概略を図1、図2と共に説明する。
工具交換式の数値制御工作機械1は、11は複数種類の切削工具等の工具12を収納するための工具マガジンにして、該工具マガジン11から1つの工具12を選択して次の工作を行うための待機位置aに移動し、また、工作が終了した工具12が前記待機位置aに戻されると工具マガジン11内に戻す機構が組み込まれている。なお、図1の待機位置aには本発明のドット・マーキング装置2が移動している状態を示し、また、図2の工作機13(後述する)には同じくドット・マーキング装置2が把持固定されている状態を示している。
13はX軸、Y軸、Z軸方向に移動しながら工具12を回転させて切削したり孔を開けたりするためのモータを含む工作機、14は前記工具マガジン11と前記工作機13との間に位置する工具交換機にして、工作機11に工作が終了するとモータ14aによって90°回転し工作機13に取付けられ工作の終わった具12を把持すると共に工具マガジン11の待機位置にある工具12を把持し、その後に再び90°回転して待機位置aにある工具12を工作機13側に移動すると共に工作機13の工具12を待機位置aに戻す動作を行う。なお、15は被加工物である。
このように構成された公知の数値制御工作機械にあっては、被加工物15をセットしスタートボタンを押すと予め数値制御コンピュータ16に記憶されている数値制御によって工具交換機14が駆動して工具マガジン11から予め決められた工具12が待機位置aに移動しているので、この工具12を把持して工作機13側に移動して工作機13に把持させ、数値制御コンピュータよりの指令によって工作機13を制御して被加工物15の切削等の工作を行う。以下、数値制御コンピュータよりの指令によって工具12を交換して被加工物15の加工を行うものである。
本発明のドット・マーキング装置はこのような交換式の数値制御工作機械の工具の1つとして工具マガジン11にセットし、被加工物の加工が終了した後にドット・マーキングを施すことを特徴とする。以下、具体的な構成について説明する。
2は本発明に係る刻印工具を示し、筐体21には前記工具交換機14によって把持される把持部21aと、工作機13に取付けるための取付部21bが取付けられている。前記筐体21内には2次電池22と、後述するドット刻印機25を駆動するための駆動基板23および前記した数値制御コンピュータ16よりの制御信号を授受して記憶する制御基板24とが収容されている。
ドット刻印機25は、コイル25aと、該コイル25aの中空内を移動可能に挿入された磁性体で構成された刻印ピン25bと、前記コイル25aの上端に固定され前記刻印ピン25bが移動したことを検出する光センサや近接スイッチ等の刻印検知センサ25cとから構成されている。
なお、刻印検知センサ25cは、刻印開始を行う待機位置に達して刻印ピン25bがコイル25aにより前方に突出した状態から工作機13により刻印工具2が移動され、刻印ピン25bがコイル25a内に一定量押し込まれたことを検出するためのものであり、この刻印検知センサ25cの出力より所定時間経過後に刻印動作が開始される。
また、前記した筐体21の側面には前記2次電池22に誘導電力を利用した非接触により充電を行うための電力用2次コイル26と、数値制御コンピュータ16よりの刻印データを非接触により授受するデータ用送受信機27が筐体21の側面から露出した状態で取付けられている。そして、電力用2次コイル26は前記駆動基板23を介して2次電池22に接続され、データ用送受信機27は制御基板24に接続され、該制御基板24のメモリに記憶される。なお、データ用送受信機27としては、1次コイルと2次コイルとの組み合わせ(図3参照)や赤外線を発光する発光素子と赤外線を受光する受光器との組み合わせなどが考えられる。
3は前記した刻印工具2の近傍における数値制御工作機械に取付けられ、前記2次電池22に充電を行うと共に刻印データを制御基板24に記憶させるための電力・データ供給装置にして、ガイドレール31にスライド自在に取付けられ数値制御コンピュータ16よりの指令により刻印工具2に対して近接あるいは離開する移動体32と、該移動体32の先端に取付けられ刻印工具2側に近接した時に前記電力用2次コイル26に誘導電力を供給する電力用1次コイル33と、前記データ用送受信機27にデータを供給するデータ用送受信機34が取付けられている。
また、前記移動体32に筐体35が固定され、この筐体35内には前記移動体32の移動および前記2次電池22に前記コイル33,26を介して充電するための電源装置36と、数値制御コンピュータ16に接続され前記電源装置35の駆動制御と充電制御および前記データの送信の開始等を制御するための制御基板37が収容されている。
次に、前記した構成に基づいて動作説明を図4、図5のフローチャートと共に説明する。
先ず、数値制御コンピュータ16は予め記録されているプログラムによって、次の工程として本発明のドット・マーキング装置を使用して被加工物15に2次元バーコードや製品番号を刻印すると判断すると、刻印動作の開始を指令する(ステップS1)。
指令が行われると刻印工具2が収容されている工具マガジン11から刻印工具2を選択し(ステップS2)、該刻印工具2が収容されている工具マガジン11の1つを待機位置に移動させる(ステップS3)。そして、移動が終了すると数値制御コンピュータ16は電力・データ供給装置3に指令を送出して移動体32を図3において左方向に移動させ、電力用1次コイル33を電源用2次コイル26に、また、データ用送受信機34をデータ用送受信機27に近接させる(ステップS4)と共に電力用1次コイル33に電源装置35より電力を供給して充電を開始する(ステップS5)。
充電が開始されると刻印工具2における制御基板24の回路が動作を開始し(ステップS6)、2次電池への充電の程度を開始(ステップS7)して満充電になったか否かの監視(ステップS8)すると共にデータ用送受信機34からデータ用送受信機27を介しての刻印データのメモリへの授受が可能な状態となる(ステップS9)。一方、前記したステップS3において刻印工具2が待機位置aにセットされたと判断されると数値制御コンピュータ16よりの刻印データの送出可能な状態に待機(ステップS10)しているので、刻印データは制御基板24のメモリへの記憶が開始され(ステップS11)、該刻印データがメモリへの記憶が完了したか否かの監視が行われる(ステップS12)。
そして、前記したステップS8における充電が満充電となったことと刻印データのメモリへの記憶が完了したことが確認されると、制御基板37に終了した旨の信号が送出され移動体32を元の待機位置に戻し電源用1次コイル33とデータ用送受信機34を刻印工具2の電源用2次コイル26とデータ用送受信機27より離開させる(ステップS13)。
前記したステップS13における移動体32が元の待機位置に戻されると数値制御コンピュータ16は工具交換機14によって今まで工作機13に取付けられ工作を行っていた工具12と待機位置aにある刻印工具2との交換を開始する(ステップS14)。そして、刻印工具2が工作機13に装着されたか否かを監視し(ステップS15)、刻印工具2が工作機13に装着されたと判断すると、工具交換機14を元の位置に戻し(ステップS16)た後に数値制御コンピュータ16は工作機13を被加工物15における刻印基準位置に移動させる(ステップS17)。
工作機13が刻印基準位置に達すると間に刻印ピン25bに図示しないスプリングによってコイル内に収容されていた刻印ピン25bをコイル25aに弱い電流を流して突出させておく。その後、突出していた刻印ピン25bの先端が被加工物15に当接してソレノイド吸引力に抗して移動するので、刻印検知センサ25cは刻印ピン25bがコイル25a内に収容されたとの信号を出力し(ステップS18)、制御基板24のメモリに記憶されている刻印データに基づき、下記に記載する所定の設定時間後にコイル25aへのパルス信号による刻印動作を開始する(ステップS19)。
一方、数値制御工作機械1は刻印工具2による刻印動作が開始されるまでの時間が記憶されているので、刻印動作が開始される前に工作機13を動作させて刻印工具2を被加工物15の刻印開始位置に当接させた後(ステップS20)、直ちに数値制御コンピュータ16がプログラムに従い工作機13をX―Y方向に移動させる定速反復移動動作させる(ステップS21)。
この時、反復動作両端での加減速時間後に前記刻印工具2による刻印動作を開始させるために、制御基板24には工作機13が刻印動作に必要な一定速度に加速され、あるいは、減速停止後折り返すまでに必要なそれぞれの時間が記憶されている。
このように、刻印工具2側のメモリに記憶されている刻印のための刻印ピン25bの刻印動作と、数値制御コンピュータ16に記憶されている工作機13を介しての刻印工具2の移動動作とによって被加工物15の表面に2次元バーコードや製造番号等が刻印される。そして、刻印工具2の制御基板24の制御回路は予めメモリに記憶されている刻印動作が終了したか否かを監視し(ステップS22)、また、数値制御コンピュータ16は予め記憶されている反復移動動作が終了したか否かを監視する(ステップS23)。
前記したステップS22において刻印が完了したと判断するとコイル25aへの駆動パルス信号の出力を停止し刻印工具2の動作は終了する(ステップS24)。また、前記したステップS23において反復移動が完了したと判断すると工作機13を初期位置である工具交換位置に戻し(ステップS25)、その後、工具交換機14を駆動して工作機13に取付けられている刻印工具2と、次の工程あるいは次の被加工物15を加工するために使用する工具12とを把持する位置にセットされたか否かを監視する(ステップS26)。
そして、セットされた判断すると、刻印工具2を待機位置aに戻すと同時に次の工程で使用する工具12を工作機13にセットして全ての動作は終了する(ステップS27)。
本発明のドット・マーキング装置を交換式の数値制御工作機械に組み込んだ状態の側面図である。 同上の平面図である。 本発明の要部を示す側面図である。 本発明の動作を説明するためのフローチャートである。 同上の続きを示すフローチャートである。
符号の説明
1 数値制御工作装置
11 工具マガジン
12 工具
13 工作機
14 工具交換機
15 被加工物
2 刻印工具
21 筐体
22 2次電池
23 駆動基板
24 制御基板
25 ドット刻印機
25a コイル
25b 刻印ピン
25c 刻印検知センサ
26 電力用2次コイル
27 データ用送受信機
3 電力・データ供給装置
31 ガイドレール
32 移動体
33 電力用1次コイル
34 データ用送受信機
35 筐体
36 電源装置
37 制御基板

Claims (6)

  1. 工具交換式の数値制御工作機械に標準的に使用されている
    工具マガジン部に装備可能なように構成したドット・マーキング装置であって、 前記ドット・マーキング装置は、被加工物の表面を殴打してドット・マーキングを施すためのピンを電磁力あるいは空気圧力で駆動する駆動手段と、該駆動手段を駆動するための電源と、前記数値制御工作機械よりの刻印データを記憶し前記駆動手段を制御する刻印制御手段と、前記駆動手段が刻印開始位置であることを前記刻印制御手段に出力する刻印開始位置検出手段とから構成されていることを特徴とするドット・マーキング装置。
  2. 前記制御手段は、前記数値制御工作機械よりの制御に必要なデータや信号を非接触状態で授受可能なようにしたことを特徴とする請求項1記載のドット・マーキング装置。
  3. 前記刻印開始位置検出手段は、前記駆動手段が刻印開始位置の所定の位置に移動し、かつ、前記ピンが被加工物に当接したことを検出するセンサであることを特徴とする請求項1記載のドット・マーキング装置。
  4. 前記駆動手段による被加工物への刻印のための移動は、前記数値制御工作機械によって行われることを特徴とする請求項1記載のドット・マーキング装置。
  5. 前記電源は2次電池であって、前記数値制御工作機械におけるドット・マーキングを開始する前の待機位置において充電を行う充電手段を数値制御工作機械側に備えていることを特徴とする請求項1記載のドット・マーキング装置。
  6. 前記2次電池は、外部電源から誘導電力によって充電されることを特徴とする請求項5記載のドット・マーキング装置。
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