JP2010105124A - 振動ペン用ｏリングおよびマーキング装置用振動ペン - Google Patents

Abstract

【課題】目視による摩耗状態の判別が容易な振動ペン用Ｏリングを提供する。
【解決手段】圧縮空気が供給されるシリンダ室と、シリンダ室に往復自在に設けられたピストンとの間の摺動部に設けられた０リング１０であって、Ｏリング１０の材質と異なる色彩を有する着色膜１０ｂによって被覆されている振動ペン用Ｏリング１０。
【選択図】図２

Description

本発明は、振動ペン用Ｏリングおよびマーキング装置用振動ペンの改良に関するものである。

自動車や建設機械などの自動化された工場においては、ロット番号等の英数字や合いマークの刻印を行うために、マーキング装置が使用されている。例えば下記特許文献１には、往復運動するピストンと、このピストンの往復運動に追従して先端部でワーク表面を打刻するスタイラスとを備えたマーキング装置用の振動ペンが開示されている。

この振動ペンのスタイラス先端を機械部品の被刻印部に押し当てて、例えば圧縮空気等の圧縮性流体を利用してスタイラス固定部およびスタイラスを振動させることにより、ワーク表面に刻印を打刻することができる。このスタイラスを振動ペンごと移動させることにより、機械部品の被刻印部の表面（被刻印面）に、スタイラスの軌跡に沿った溝を形成することができる。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。

図４は、従来のマーキング装置用振動ペンを示す断面模式図である。図４（ａ）に示すように、従来のマーキング装置用振動ペン１０１は、ペンホルダ１０２の内部のシリンダ室１０２Ａに往復自在に設けられたピストン１０３と、ピストン１０３に取り付けられた棒状のスタイラス１０４と、ペンホルダ１０２の内部空間１０２Ｂに設けられた筒状の軸受ホルダ１０５と、ピストン１０３の基端側に備えられてこのピストン１０３をスタイラス１０４の長手方向に振動させる振動手段１０６と、ピストン１０３を振動部よりに付勢させるコイルバネ１０７とを備えて概略構成されている。

軸受ホルダ１０５にはスタイラス１０４が貫通されており、基端及び先端にはスタイラス１０４を摺動可能に支持する一対の軸受１１１が備えられている。また、ペンホルダ１０２の基端部には圧縮空気の供給口１０９ｂを有するオリフィス（制限環）１０９が取り付けられ、ペンホルダ１０２の一部を構成している。そして、オリフィス１０９の内部空間であるシリンダ室１０２Ａとペンホルダ１０２の内部空間１０２Ｂとが連通されている。さらに、ペンホルダ１０２の内部空間１０２Ｂの先端側には、内部空間１０２Ｂの外側と連通する排気口１０８ｂが設けられている。

ピストン１０３は、シリンダ室１０２Ａに収納されている。また、ピストン１０３の周側部１０３ａにはゴム等の樹脂製のＯリング１１０が嵌め込まれている。このＯリング１１０の外周部１１０ａとシリンダ室１０２Ａの内壁面１０９ａとが周方向に亘って隙間なく密着されるとともに、摺動自在とされている。これにより、ピストン１０３はＯリング１１０を介してシリンダ室１０２Ａに対して摺動自在とされている。また、スタイラス１０４は、一対の軸受１１１に挿入され、往復自在に支持されている。

この構成によって、ピストン１０３がシリンダ室内１０２Ａに往復自在とされている。また、図４（ａ）に示すように、軸受ホルダ１０５とピストン１０３との間にコイルばね１０７が配置されており、このコイルばね１０７によってスタイラス１０４およびピストン１０３が供給口１０９ｂ側に付勢されている。
また、図示略の圧縮空気室から供給される圧縮空気は、供給口１０９ｂを介してシリンダ室１０２Ａおよび内部空間１０２Ｂに流通されている。このオリフィス（供給口）１０９、およびＯリング１１０、ピストン１０３並びにコイルばね１０７によって振動部（振動手段）１０６が構成されている。

次に、振動ペン１０１の動作を説明する。まず、図示略の圧縮空気室から供給口１０９ｂに圧縮空気を供給する。圧縮空気が供給されると、シリンダ室１０２Ａ内部の圧力が上昇する。圧力がある一定値を越えると、シリンダ室１０２Ａを閉塞しているピストン１０３に対してコイルばね１０７の付勢力よりも大きな圧力が加わる。これにより、図４（ａ）に示すように、コイルばね１０７によって付勢されているピストン１０３がペンホルダ１０２の内部空間１０２Ｂ側に押し下げられる。このとき、シリンダ室１０２Ａと内部空間１０２Ｂとが連通して「開」の状態となる。

続いて、シリンダ室１０２Ａ内部に供給された圧縮空気が、「開」となった内部空間１０２Ｂに流れて、内部空間１０２Ｂの先端側に設けられた排気口１０８ｂから外側へと排出される。すると、シリンダ室１０２Ａ内部の圧力が低下し、コイルばね１０７によってピストン１０３が再びオリフィス１０９側に付勢され、ピストン１０３によってシリンダ室１０２Ａと内部空間１０２Ｂとが「閉」の状態となる。これによりシリンダ室１０２Ａの圧力が再び上昇する。

以上の動作を繰り返すことにより、ピストン１０３およびスタイラス１０４が一定の周期で往復振動する。そして、機械部品等の被加工物表面上にスタイラス１０４を位置させることで、ロット番号等を刻印することができる。

ところで、上述したように振動ペン１０１では、供給口１０９ａから供給される圧縮空気によってピストン１０３及びスタイラス１０４を振動させる場合、ピストン１０３とシリンダ室１０２Ａとの間がＯリング１１０によって密閉される必要がある。

図４（ｂ）は、振動ペンに適用される従来のＯリングの未使用あるいは使用頻度が十分に少ない初期状態を示す断面模式図である。図４（ｂ）に示すように、従来のＯリング１１０の初期状態では、Ｏリング１１０の外周部１１０ａが摩耗しておらず、断面視円弧状とされている。これにより、Ｏリング１１０の外周部１１０ａとシリンダ室１０２Ａの内壁面１０９ａとが確実に密着される。

一方、図４（ｃ）は、振動ペンに適用される従来のＯリングの耐用期間相当の使用後を示す断面模式図である。図４（ｃ）に示すように、従来のＯリング２１０の耐用期間相当の使用後の断面形状は、Ｏリング２１０がピストン１０３とシリンダ室１０２Ａとの間で摺動を繰り返すため、外周部２１０ａが摩耗して磨り減り、円弧状から平坦形状に変形してしまう。これにより、Ｏリング２１０の外周部２１０ａとシリンダ室１０２Ａの内壁面１０９ａとの間に隙間が生じ、この隙間から圧縮空気が漏れるためにピストン１０３及びスタイラス１０４の動作不良が発生してしまう。

したがって、マーキング装置用振動ペン１０１のスタイラス１０４が動作不良となった場合、Ｏリングの摩耗に起因する動作不良かどうかを判断する必要があった。しかしながら、従来のＯリング１１０はゴム等の樹脂製であるため、振動ペン１０１の分解後に目視による磨耗状態の判別が困難であるという問題があった。また、Ｏリング１１０が磨耗する前に定期的に交換することが好ましいが、目視による磨耗状態の判別ができないため、交換時期の判断が困難であるという問題があった。
特開平１１−９９７９８号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、目視による摩耗状態の判別が容易な振動ペン用Ｏリング及びこれ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。

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。すなわち、
本発明の振動ペン用Ｏリングは、圧縮空気が供給されるシリンダ室と、前記シリンダ室に往復自在に設けられたピストンと、前記ピストンに取り付けられたスタイラスとを少なくとも備え、被加工体の被刻印面に垂直な方向に前記スタイラスを振動させながら当該被刻印面に当該スタイラスの先端を打刻するマーキング装置用振動ペンの、前記ピストンと前記シリンダ室との間の摺動部に設けられるＯリングであって、当該Ｏリングの材質と異なる色彩を有する着色膜によって被覆されていることを特徴とする。

また、本発明の振動ペン用Ｏリングは、前記着色膜が固体潤滑剤に顔料を混合したものであることが好ましい。

本発明のマーキング装置用振動ペンは、圧縮空気が供給されるシリンダ室と、前記シリンダ室に往復自在に設けられたピストンと、前記ピストンに取り付けられたスタイラスとを少なくとも備え、被加工体の被刻印面に垂直な方向に前記スタイラスを振動させながら当該被刻印面に当該スタイラスの先端を打刻するマーキング装置用振動ペンであって、前記ピストンと前記シリンダ室との間の摺動部に請求項１又は請求項２に記載の振動ペン用Ｏリングが設けられていることを特徴とする。

上記の構成によれば、着色膜が摩耗するとＯリングが露出するため、着色膜の色彩中にＯリングの色彩が出現する。このコントラストにより、目視にて摩耗状態を容易に判別することができる。したがって、振動ペンの動作不良がＯリングの摩耗によるものかどうか容易に判断することができる。さらに、定期的なメンテナンス時において、Ｏリングの交換時期の判断が容易となる。
また、上記構成によれば、摺動部に設けられるＯリングの摩耗を低減することができるとともに、Ｏリングの材質の色彩に応じてコントラストが得やすい色彩の顔料を適宜選択することができる。
更に上記構成によれば、動作不良時にＯリングの摩耗起因かの判断が容易であり、定期メンテナンス時にＯリングの交換時期の判断が容易なマーキング装置用振動ペンを提供することができる。

以上説明したように、本発明の振動ペン用Ｏリングによれば、目視による摩耗状態の判別が容易な振動ペン用Ｏリングを提供することができる。また、本発明によれば、上記振動ペン用Ｏリングを備えたマーキング装置用振動ペンを提供することができる。

以下、本発明を適用した実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。また、本実施形態に係る振動ペン用Ｏリングについては、それを用いたマーキング装置用振動ペンとともに説明する。尚、以下の図１〜図３は本実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際のマーキング装置用振動ペン及び振動ペン用Ｏリングの寸法関係とは異なる場合がある。

図１は、本発明を適用した一実施形態のマーキング装置用振動ペンを示す断面模式図である。図１に示すように、本実施形態のマーキング装置用振動ペン１は、シリンダ室２Ａと内部空間２Ｂとを有するペンホルダ２と、シリンダ室２Ａに往復自在に設けられたピストン３と、このピストン３に取り付けられたスタイラス４と、内部空間２Ｂに設けられてスタイラス４が貫通する筒状の軸受ホルダ５と、ピストン３をスタイラス４の長手方向に振動させる振動部（振動手段）６と、ピストン３を振動部６寄りに付勢させるコイルばね７と、ピストン３とシリンダ室２Ａとの間に設けられる振動ペン用Ｏリング（以下、単にＯリングという）１０とを具備して概略構成されている。

ペンホルダ２は、ペンホルダ本体８とオリフィス９とが一体化されて構成されている。
ペンホルダ本体８は、中空円筒状の部材であり、内周面８ａにより区画されてなる内部空間２Ｂが内部に形成されている。この内部空間２Ｂの先端側には、棒状のスタイラス４を案内するための軸受ホルダ５が備えられている。また、内部空間２Ｂの先端側の周囲には排気口８ｂが設けられており、この排気口８ｂを介して内部空間２Ｂからペンホルダ２の外側に圧縮空気等の流体を排気できるようになっている。

オリフィス９は、有底円筒状の部材であり、内周面９ａにより区画されてなるシリンダ室２Ａが内部に形成されている。そして、オリフィス９は、ペンホルダ本体８の基端側に装着されることにより、ペンホルダ本体８と一体化されてペンホルダ２を構成している。また、オリフィス９の底部には、図示略の圧縮空気室とシリンダ室２Ａとを連通する供給口９ｂが設けられており、この供給口９ｂを介して圧縮空気室からシリンダ室２Ａに圧縮空気を供給できるようになっている。

ピストン３は、円筒状の小径部３ａと、この小径部３ａの先端から突出する円板状の大径部３ｂとから構成され、ペンホルダ２のシリンダ室２Ａ内において往復自在に収納されている。また、小径部３ａの周側部３ｃには、Ｏリング１０がはめ込まれており、大径部３ｂによって内部空間２Ｂ側への脱落が防止されている。

Ｏリング１０は、上述のようにピストン３とシリンダ室２Ａとの間の摺動部に設けられている。より具体的には、Ｏリング１０の外周部１０Ｓとシリンダ室２Ａの内壁面９ａとが周方向に亘って隙間なく密着されるとともに、摺動自在とされている。これにより、ピストン３はＯリング１０を介してシリンダ室２Ａに対して摺動自在とされている。

図２は、本実施形態の振動ペン用Ｏリングを模式的に示す図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は側面図、図２（ｃ）は図２（ａ）に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図をそれぞれ示している。図２（ｃ）に示すように、Ｏリング１０は、Ｏリング本体１０ａと、Ｏリング本体１０ａを被覆する着色膜１０ｂとから概略構成されている。Ｏリング本体１０ａは、ゴム等の樹脂が素材として用いられている。一方、着色膜１０ｂは、市販されている固体潤滑剤等の機能性材料に顔料が混合されることによって着色されている。ここで、着色膜１０ｂに混合される顔料は、Ｏリング本体１０ａの材質と異なる色彩であって、このＯリング本体１０ａを視認しやすい色彩を有するものを選択することが好ましい。例えば、Ｏリング本体１０ａが一般的なゴム系の素材が用いられており、その色彩が黒又は黒系統の場合には、着色膜１０ｂに混合される顔料は、赤色や黄色等の下地の色（この場合、黒）が視認しやすく、注意を促すような色を用いることが好ましい。

着色膜１０ｂは、Ｏリング本体１０ａの少なくとも外周部１０ｂを被覆するように設けられていることが好ましく、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、Ｏリング本体１０ａの全面に亘って被覆されて設けられていることがより好ましい。これにより、後述する摩耗量の判別を容易にすることができる。また、着色膜１０ｂの膜厚は、Ｏリング１０の寿命摩耗量相当とすることが好ましい。ここで、Ｏリング１０の寿命摩耗量は、実際の摩耗量とスタイラス４の動作不良との相間関係から決定する。例えば、Ｏリング１０の摩耗量が０．１ｍｍのときにシール効果が得られなくなってスタイラス４の動作不良となる場合には、着色膜１０ｂの厚みを０．１ｍｍとする。そして、この着色膜１０ｂが摩耗してＯリング本体１０ａが視認できたときを交換目安時期とすることができる。なお、着色膜１０ｂの膜厚は、実際にスタイラス４の動作不良が起こる手前で交換時期とするように、寿命摩耗量よりも小さく設定することが好ましい。

また、図１に示すように、内部空間２Ｂ内において軸受ホルダ５とピストン３の大径部３ｂとの間にコイルばね７が配置されており、このコイルばね７が大径部３ｂをオリフィス９の供給口９ｂ側に付勢することによってスタイラス４およびピストン３全体がペンホルダ２の供給口９ｂ側に付勢されている。図１に示すようにピストン３が圧縮コイルバネ７に付勢されて後退位置にある場合において、ピストン３のＯリング１０がシリンダ室２Ａ内に配置されることにより、シリンダ室２Ａと内部空間２Ｂとがそれぞれ区画されている。一方、ピストン３が圧縮コイルバネ７に抗して前進位置にある場合に、シリンダ室２Ａと内部空間２Ｂとが連通するように構成されている。

また、図示略の圧縮空気室は圧縮空気を供給可能とされており、オリフィス９の供給口９ｂを介してペンホルダ２のシリンダ室２Ａと連通されている。以上説明したように、オリフィス９、シリンダ３、Ｏリング１０およびコイルばね７によって振動部（振動手段）６が構成されている。

スタイラス４は、円柱状の部材であり、その基端がピストン３に設けられた図示略の孔部に挿入されて固定されている。スタイラス４は、たとえば、超硬合金を用いて形成されているが、打刻を行うことができる硬質材料であればどのような材料でもよく、鋼材、軟鉄材などを用いることもできる。さらにまた、スタイラス４の先端に座金を介して多結晶ダイヤモンド焼結体または立方晶窒化ホウ素などを用いることもできる。

軸受ホルダ５は、円筒状の部材であり、内部空間２Ｂ内にペンホルダ本体８の先端を閉塞するように、この内部空間２Ｂの内側から外側に亘って設けられている。また、軸受ホルダ５にはスタイラス４が貫通されており、基端及び先端にはスタイラス４を摺動可能に支持する一対の軸受１１，１１が備えられている。この軸受１１，１１にはそれぞれ軸受孔１１ａが設けられ、この軸受孔１１ａに棒状のスタイラス４が挿入されている。

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。図１に示すように、初期状態において、ピストン３が圧縮コイルバネ７により供給口９ｂ側に付勢されている。この状態において、図示略の圧縮空気室から供給口９ｂに圧縮空気を供給すると、圧縮空気はペンホルダ２のシリンダ室２Ａ内に送られる。更に圧縮空気を供給すると、シリンダ３に対して圧縮コイルバネ７の付勢力よりも大きな圧力が加わる。これにより、圧縮コイルバネ７によって付勢されているピストン３がシリンダ室２Ａから内部空間２Ｂ側に押し下げられる。

ピストン３が内部空間２Ｂ側に前進されると、Ｏリング１０の位置がシリンダ室２Ａの内周面９ａよりも先端側に移動する。すると、Ｏリング１０と内周面９ａとの密着状態が解消されて、Ｏリング１０と内部空間２Ｂの内周面８ａとの間に隙間が生じる。これにより、シリンダ室２Ａと内部空間２Ｂとが連通されて、ピストン３を押していた圧縮空気がこの隙間からシリンダ室２Ａの先端側に流れる。そして、この圧縮空気は、排気口８ｂを経てペンホルダ２の内部空間２Ｂの外側に放出される。これにより、ピストン３を押していた圧縮空気の圧力が低下し、圧縮コイルバネ７の付勢力がこの低下した圧力に打ち勝ってピストン３を再び供給口９ｂ側に付勢させる。

ピストン３が後退位置に戻ると、再度、圧縮空気によりピストン３が押されて前進する。この動作を繰り返すことで、ピストン３を介してスタイラス４を往復振動させることができる。

この往復振動するスタイラス４の先端を被加工体の被加工面に押し付けることにより、被加工面上に窪みが形成される。この窪みを複数形成することで、被加工面上に２次元バーコードをマーキングすることができる。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。

ところで、上述したように振動ペン１において、ピストン３及びスタイラス４を振動させると、Ｏリング１０の外周部１０Ｓが摩耗して磨り減る。ここで、図３は、本実施形態の振動ペン用Ｏリングの耐用期間使用後を模式的に示す図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は側面図、図３（ｃ）は図３（ａ）に示すＢ−Ｂ’線に沿った断面図をそれぞれ示している。図３（ｃ）に示すように、耐用期間使用後のＯリング２０は、外周部２０Ｓの着色膜２０ｂが摩耗して磨り減り、Ｏリング本体２０ａが露出する。そして、図３（ｂ）に示すように、着色された着色膜２０ｂとＯリング２０本体２０ａとの色彩のコントラストが出現するため、目視にてＯリング２０の摩耗状態を容易に判別することができる。

以上説明したように、本実施形態の振動ペン用Ｏリング１０（２０）によれば、振動ペン１の動作不良がＯリング１０（２０）の摩耗によるものかどうか容易に判断することができる。また、定期的なメンテナンス時において、着色膜１０ｂ（２０ｂ）から露出したＯリング本体１０ａ（２０ａ）がスリップサインとなるため、Ｏリングの交換時期の判断が容易となる。

また、本実施形態の振動ペン用Ｏリング１０によれば、Ｏリング本体１０ａが固体潤滑剤からなる着色膜１０ｂによって被覆されているため、摺動部に設けられたＯリング１０の摩耗を低減することができる。さらに、Ｏリングの材質の色彩に応じてコントラストが得やすい色彩の顔料を適宜選択することができる。
本実施形態のマーキング装置用振動ペン１によれば、スタイラス４の動作不良時にＯリング１０の摩耗起因かの判断が容易であり、定期メンテナンス時にＯリング１０の交換時期の判断が容易なマーキング装置用振動ペン１を提供することができる。

図１は、本発明を適用した一実施形態のマーキング装置用振動ペンを示す断面模式図である。 図２は、本実施形態の振動ペン用Ｏリングを模式的に示す図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は側面図、図２（ｃ）は図２（ａ）に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図をそれぞれ示している。 図３は、本実施形態の振動ペン用Ｏリングの耐用期間使用後を模式的に示す図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は側面図、図３（ｃ）は図３（ａ）に示すＢ−Ｂ’線に沿った断面図をそれぞれ示している。 図４は、従来のマーキング装置用振動ペンを示す断面模式図である。

符号の説明

１…マーキング装置用振動ペン、２…ペンホルダ、２Ａ…シリンダ室、２Ｂ…内部空間、３…ピストン、３ｃ…周側部、４…スタイラス、４ｂ…打刻部、５…軸受ホルダ、６…振動部（振動手段）、７…コイルばね、８…ペンホルダ本体、９…オリフィス、９ｂ…供給口、１０，２０…Ｏリング、１０ａ，２０ａ…Ｏリング本体、１０ｂ，２０ｂ…着色膜、１０Ｓ，２０Ｓ…外周部、１１…軸受

Claims (3)

1. 圧縮空気が供給されるシリンダ室と、前記シリンダ室に往復自在に設けられたピストンと、前記ピストンに取り付けられたスタイラスとを少なくとも備え、被加工体の被刻印面に垂直な方向に前記スタイラスを振動させながら当該被刻印面に当該スタイラスの先端を打刻するマーキング装置用振動ペンの、
   前記ピストンと前記シリンダ室との間の摺動部に設けられるＯリングであって、
   当該Ｏリングの材質と異なる色彩を有する着色膜によって被覆されていることを特徴とする振動ペン用Ｏリング。
2. 前記着色膜が固体潤滑剤に顔料を混合したものであることを特徴とする請求項１に記載の振動ペン用Ｏリング。
3. 圧縮空気が供給されるシリンダ室と、前記シリンダ室に往復自在に設けられたピストンと、前記ピストンに取り付けられたスタイラスとを少なくとも備え、被加工体の被刻印面に垂直な方向に前記スタイラスを振動させながら当該被刻印面に当該スタイラスの先端を打刻するマーキング装置用振動ペンであって、
   前記ピストンと前記シリンダ室との間の摺動部に請求項１又は請求項２に記載の振動ペン用Ｏリングが設けられていることを特徴とするマーキング装置用振動ペン。

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