JP3727314B2 - Surface processing equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工物に表面加工する対象領域を決定する表面加工領域形成部と、前記表面加工領域形成部からの指令により、前記被加工物の表面に沿って移動可能な走行部とを備え、前記走行部には、前記被加工物に対して昇降移動自在な昇降部と、前記被加工物を表面加工する加工具とを備えてある表面加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の表面加工装置としては、例えば、彫刻装置や箔転写装置等が知られていた。
【0003】
このうち、箔転写装置の一例を挙げれば、刻印すべき文字等の画像をコンピュータ画像上で作成し、作成された画像の画像信号を加熱刻印する加工具に供給するものがある。この加工具は、X−Y方向に移動する走行部に設けられており、供給された画像信号に応答して前記作成された画像を刻印加工する。加工に際しては、刻印すべき箔を刻印されるべき材料(被加工物)に重ね、加熱した前記加工具によって、重ねた箔を押圧して前記画像信号に応じた模様を被加工物上に転写していた(特許文献1参照)。
【0004】
図9に示したように、この箔転写装置Xは、刻印すべき画像を作成して画像信号を出力する画像形成部B、及び、箔81を被加工物82に所定の圧力及び温度で加熱刻印する加熱刻印部A等で構成される。前記加熱刻印部Aの走行部110には、所定の温度で加熱し且つ所定の圧力(刻印圧力)で刻印加工できる刻印ヘッド(加工具)11を設けてある。
【0005】
箔転写に際しては、前記箔81を前記被加工物82の上に重ね、その状態で前記加熱刻印部Aに設けたテーブル83上に配置される。
【0006】
図10に示したように、前記加工具11は、先端部が尖ったペン形状をしているため画像の細かい形状を忠実に再現でき、また、コイルばね84,85等の弾性体で支持することにより常に一定の刻印圧力となるように構成してある。刻印圧力は、例えば、前記加工具11を支持するコイルばね84,85の強さ又は応力を変化させることによって設定することができる。
【0007】
このように構成される箔転写装置Xは、前記加工具11の自重とコイルばね84,85の弾性支持力とによりバランスが保たれ、被加工物82に対して前記被加工物82の材料に応じた適正な圧力をかけることができるとされていた。これにより、画像形成部Bにおいて形成された画像と同一の模様が、前記加工具11によって前記被加工物82上に正確に刻印されていた。
【0008】
また、前記加工具の突出量を調節可能で、前記被加工物に当接可能な被加工物当接面を有する表面倣い部材を設けたものが知られていた。この表面倣い部材が設けてあることにより、前記被加工物表面に凹凸があったとしても、この表面倣い部材が前記凹凸に倣って昇降するため、前記加工具11の刻印の深さを安定させることが可能となっていた。
【0009】
また、別の表面加工装置として、加工しようとする立体形状物(被加工物)の表面を接触、或は非接触のセンサーで予め計測したのちに、その計測データを基にしてCAD/CAMの形状データを作成し、コンピュータ制御によって被加工物表面又は内面に接触、或は非接触で、文字、模様等を施すものがあった(例えば、特許文献2参照)。
【0010】
【特許文献1】
特開平11−216998号公報(段落0007〜0012、図1〜2)
【特許文献2】
特開2001−265414(段落0014、0036)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献1の箔転写装置によれば、前記刻印ヘッドを含んだ加工具の重量とコイルばねの弾性支持力とによりバランスが保たれ、前記刻印ヘッドに一定の刻印圧力を発生させる構成となっている。
【0012】
前記コイルばねは、前記箔及び前記被加工物を確実に押圧し、前記箔を前記被加工物に確実に転写するために適切な強さを有するばねを用いることが望ましく、このコイルばねの強さは前記被加工物の材料に応じて最適な圧力に変更できることが望ましい。
しかし、強力な応力を有するコイルばねを用いると、刻印圧力が高すぎるために前記被加工物に損傷を与えたりする虞があった。
【0013】
また、前記表面倣い部材を設けたものでは、前記加工具と表面倣い部材とは一体的に構成してあり、前記被加工物に加工具を押し付ける力と、前記表面倣い部材が前記被加工物を押し付ける力とは、同じコイルばねによって発揮されるものであった。この場合に、前記被加工物に対して確実に刻印を施すためには、ある程度強力な押圧力を生じさせる必要がある。しかし、上述のごとく、加工のための押圧力と倣いのための押圧力とは、同じばねを兼用していたため、前記被加工物に対しては常に強力な押し付け力を作用させることとなっていた。この結果、刻印加工処理の最中に前記被加工物が傾く場合があった。刻印加工処理中に、前記被加工物が傾いて前記被加工物と前記表面倣い部材との当り具体が変化すると、表面加工が彫刻処理の場合は彫刻深度が一定せず、前記被加工物の加工精度が低下するという問題点があった。
【0014】
特許文献2に記載の表面加工装置は、彫刻或いは刻印前に、センサによって被加工物の加工表面全体をセンシングして、当該加工表面の凹凸を計測しておき、その計測データを基に彫刻ヘッド或いは刻印ヘッドの被加工物に対する高さを決定していた。
しかし、当該加工表面全体をセンシングして計測データを得るのに時間を要するため、被加工物の加工処理効率が悪いという問題点があるうえに、加工開始後に前記被加工物が動いてしまうと、センシングの計測データが無駄になるという不都合があった。
【0015】
従って、本発明の目的は、被加工物の加工精度及び加工処理効率に優れた表面加工装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
〔構成1〕
この目的を達成するための本発明の特徴構成は、 被加工物の表面に沿って移動可能な走行部と、前記被加工物に対して昇降移動自在となるよう前記走行部に保持した昇降部とを備え、
前記昇降部には、前記被加工物を表面加工する加工具と、当該加工具を保持する表面倣い部材と、当該表面倣い部材を前記被加工物の側に付勢する弾性部材とを設けてあり、
さらに、前記被加工物に表面加工する対象領域を決定する表面加工領域形成部と、前記昇降部の昇降移動を制御する昇降制御部とを備えた表面加工装置であって、 前記表面倣い部材の先端側には、前記被加工物の表面と当接摺動可能な当接部材を前記表面倣い部材に対して上下移動自在に設けてあり、前記表面倣い部材に対する前記当接部材の高さ位置を検出可能なセンサを前記表面倣い部材と前記当接部材とに亘って備え、
所定ブロックを加工処理する際に、前記当接部材が下方へ移動したことを前記センサが検出したとき、当該下方への移動を解消するよう前記昇降制御部が前記昇降部を下降制御する点にあり、その作用効果は以下の通りである。
【0017】
〔作用効果1〕
つまり、表面倣い部材に対して上下移動自在な当接部材と、昇降部の昇降移動を制御する昇降制御部と、当接部材を検出可能なセンサとを備えることにより、センサは当接部材の下方移動を検出し、その移動に応じて昇降制御部が昇降部の移動を制御可能な構成とすることができる。
【0018】
例えば、前記当接部材が上下移動しない場合に、前記センサは前記当接部材が同じ高さであると認識する。そして、前記当接部材が上下移動した場合には、前記センサは前記当接部材が異なる高さであると認識する。この時、前記当接部材の下降や押し込みが生じたものと判断される。
【0019】
そして、前記センサが、前記当接部材が同じ高さであると認識しているときには前記昇降部は昇降移動せず、前記センサが、前記当接部材が異なる高さであると認識するとき(つまり、前記当接部材が下降する等して閾位置から外れた場合)には、前記センサが前記当接部材を検出するまで前記昇降部を下降移動するように制御する。
【0020】
これにより、前記当接部材が下降したときには、前記当接部材から突出している前記加工具の突出長さを前の状態に戻すことができる。このようにして、表面加工深度は、前記当接部材が下方に移動する前の表面加工深度と同等の深度になるように即座に補正される。
【0021】
本構成であれば、被加工物の表面に凹凸があって表面状態が一様でない場合でも、表面加工深度がほぼ一様となって前記被加工物の加工精度が向上する。また、加工処理中等において、前記被加工物が多少傾いたとしても、前記当接部材から突出している前記加工具の突出長さを一定にすることができ、表面加工深度がほぼ一様となって加工精度が向上する。
【0022】
このように本構成の表面加工装置では、表面加工しながら加工深度を補正できるため、表面加工処理前に長時間かけて加工表面全体をセンシングして計測データを得る必要がない。従って、前記被加工物の加工処理効率が向上する。
【0023】
また、本構成では、前記被加工物の表面の凹凸をセンシングする当接部材に対して、強力なコイルばねを用いないため、加工処理中に前記被加工物が動いたり、前記被加工物に損傷を与えたりする虞が殆どない。
【0024】
〔構成2〕
この目的を達成するための本発明の特徴構成は、上記構成1において、
前記当接部材が前記加工具を囲繞すると共に表面加工残渣を吸引する吸引手段を前記当接部材に連通してある点にあり、その作用効果は以下の通りである。
【0025】
〔作用効果2〕
つまり、前記当接部材が前記加工具を囲繞すると、前記加工具が前記被加工物を表面加工して発生した表面加工残渣は、前記加工具を囲繞する当接部材の内部に留まって周囲に散らばるのを防止することができる。
【0026】
さらに、表面加工残渣を吸引する吸引手段を前記当接部材に連通してあると、前記当接部材の内部に留まっている表面加工残渣を前記吸引手段が吸引することができる。従って、表面加工処理により発生した表面加工残渣が、直ちに前記吸引手段で除去できるため、表面加工残渣の上に前記当接部材が乗り上げる等して表面加工処理が障害を受けるのを防止することができる。これにより、前記被加工物の品質がさらに向上する。そして、表面加工処理後、直ちに前記吸引手段で表面加工残渣を除去すると、表面加工処理後の清掃の労力を軽減することができる。
【0027】
この目的を達成するための本発明の特徴構成は、上記構成1又は2において、前記当接部材が、前記センサをオン−オフ制御する基準となる閾位置を有しており、
前記被加工物に表面加工する対象領域が複数のブロックに分割されている場合、所定ブロックを加工処理した後、前記昇降制御部は、前記昇降部を上昇させることにより、前記当接部材を閾位置より下降させて前記当接部材及び前記加工具を前記被加工物から離間させ、
前記所定ブロックとは異なる他のブロック上に前記走行部を移動させた後、前記昇降制御部は、前記昇降部を下降させ、かつ、前記当接部材が閾位置まで押し込まれたときに前記昇降部の下降を停止するように構成してある点にあり、その作用効果は以下の通りである。
【0028】
〔作用効果3〕
前記当接部材が、前記センサをオン−オフ制御する基準となる閾位置を有すると、例えば、前記当接部材が、予め設定した閾位置を下方に外れた場合に前記センサをオフする等のように、簡単な構成でありながら、前記当接部材の突出状態、即ち、前記昇降部の上下位置を正確に認識することができる。
【0029】
そして、加工対象となる表面加工領域が複数のブロックに分割されている場合は、所定ブロックを加工処理した後に、前記昇降制御部は前記昇降部を上昇させることにより、前記当接部材を閾位置より下降させて前記当接部材及び前記加工具を前記被加工物から離間させ、前記所定ブロックとは異なる他のブロックにて、前記昇降制御部は前記昇降部を下降させ、かつ、前記当接部材が閾位置まで押し込まれたときに前記昇降部の下降を停止するように構成すると、前記所定ブロックと、前記所定ブロックとは異なる他のブロックとで、前記被加工物の表面に対する前記昇降部の高さをほぼ等しくすることができる。このように、ブロック毎に頻繁に前記昇降部の高さを補正することになるため、表面加工処理中に前記被加工物が傾く等して、ブロック毎に表面加工する高さが微妙に変化する場合であっても、表面加工深度が全てのブロックでほぼ一様となり、加工精度が向上する。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、図面において従来例と同一の符号で表示した部分は同一又は相当の部分を示している。
【0031】
本発明の表面加工装置は、例えば、木版等の被加工物の表面を彫刻加工する場合や、刻印加工する場合に使用するのが好適である。この場合、後述の加工具を種々交換することにより実施可能となる。
【0032】
前記被加工物は、上述したように前記木版が好適であり、例えば、位牌、ネームプレート等に加工できる。
【0033】
図1に、本発明の表面加工装置の実施形態を示す。表面加工装置Xは、主に、被加工物82に表面加工する対象領域を決定する表面加工領域形成部Bと、前記表面加工領域形成部Bからの指令により、前記被加工物82に表面加工する加工部Aとから構成してある。以下、各構成について詳述する。
【0034】
(1)表面加工領域形成部
この表面加工領域形成部Bは、前記被加工物82に表面加工する対象領域を決定するため、例えば、パソコン等の端末101によって表面加工する文字や図形等の画像を形成する。被加工物82に表面加工する文字等や図形等の画像はCAD/CAM等のシステムを使用して作成する。
この表面加工領域形成部Bで形成された画像に対応する画像信号は、ケーブル102等によって後述の加工部Aに転送される。
【0035】
(2)加工部
加工部Aは、前記表面加工領域形成部Bからの指令により、前記被加工物82に表面加工する。この加工部Aは、例えば、前記表面加工領域形成部Bからの指令により、前記被加工物82の表面に沿って移動可能な走行部110、当該走行部110に備えた昇降部120、前記走行部110を駆動させる駆動機構88、前記被加工物82等の載置物80を載置するテーブル83、前記駆動機構88の制御を行う操作部89等を有している。
【0036】
前記走行部110は、図1に示したように、駆動機構88の側面に設けられた走行溝部91に沿って水平方向(A’方向)に、或いは、前記走行溝部91から出退する方向(B’方向)に移動自在に前記駆動機構88に取付けられている。
【0037】
当該走行部110には昇降部120が取り付けられており、テーブル83上に載置された前記載置物80表面のいかなる位置にも移動可能である。
【0038】
前記テーブル83は、高さの微調整ができるように前記駆動機構88に取付けられている。
【0039】
前記走行部110は、前記表面加工領域形成部Bからの指令に応答して移動する。これにより、前記走行部110は、前記表面加工領域形成部Bにおいて決定された画像と同一の模様を、前記被加工物82の表面に正確に加工することができる。
【0040】
前記操作部89は、前記走行部110の動作を制御し、例えば、スタートや後述のキャリブレーション等の際に使用する。
【0041】
図2〜4に示したように、前記走行部110は、前記被加工物82に対して垂直方向に昇降自在な昇降部120や、前記被加工物82を表面加工する加工具13等を有している。以下に、前記加工具13及び昇降部120について順に詳述する。
【0042】
(2−1)加工具
前記加工具13は、前記被加工物82を表面加工する。表面加工とは、上述したように彫刻加工や刻印加工等が該当し、これら処理を行う公知の器具が適用可能である。
【0043】
例えば、前記被加工物82を彫刻加工する器具として、カッター状、ドリル状、針状等の加工ヘッド部13aを備えたものが好ましく、前記被加工物82を刻印加工する器具として、ボールペンの先端のボール部材等の加工ヘッド部13aを備えたものが好ましい。
【0044】
前記加工具13は、表面加工処理前に前記昇降部120に対して高さ調節を行う。高さ調節は、前記昇降部120に設けた筒部材14に対する上下位置を変更することで行い、その際には、係止部13bを用いる。
【0045】
前記筒部材14は、前記昇降部120の後述のスピンドル31に対し、ベアリング部材18を介して支持してある。
【0046】
前記筒部材14には、モーター(図外)の回転を伝達するベルト17により回転可能なプーリ16を取り付けてある。これにより、前記加工具13がモータ駆動により回転し、前記被加工物82の表面を加工する。
【0047】
(2−2)昇降部
前記昇降部120は、前記被加工物82に対して垂直方向に昇降自在になるように前記走行部110に付設されている。前記昇降部120は、前記走行部110に設けられている昇降制御部111により昇降制御される。そのため、前記昇降制御部111は、後述のセンサ140からの信号を受信可能に前記センサ140とケーブル103にて接続されている(図5参照)。
前記昇降制御部111は、例えば、ギヤにより前記昇降部120を昇降制御する。
【0048】
図4に示したように、前記昇降部120は、加工具収容部材15、スピンドル31、圧力調節手段92、表面倣い部材61等が設けられており、前記表面倣い部材61には、本発明の特徴構成である当接部材130及びセンサ140を取り付けてある。以下に各部材について詳述する(図2〜4参照)。
【0049】
(a)加工具収容部材及びスピンドル
前記加工具収容部材15及びスピンドル31は中空状であり、この内部に前記筒部材14及び前記加工具13を収容している。この加工具収容部材15の上端の外周には係止部15aが設けられており(図4参照)、この係止部15aが前記スピンドル31の内周に設けられている係止部31aと係合可能に構成されている。前記加工具収容部材15の下端は、前記表面倣い部材61と接続可能に構成されている。
【0050】
前記加工具収容部材15及び前記スピンドル31の内側には、前記ベアリング部材18を介して前記筒部材14を回転自在に支持している(図4参照)。
【0051】
(b)圧力調節手段
前記昇降部120には、載置物である前記被加工物82に表面倣い部材61が接触した場合において、前記表面倣い部材61が前記被加工物82を押圧する圧力を緩和させるための圧力調節手段92が設けられている。
【0052】
この圧力調節手段92は、例えば、前記昇降部120の昇降方向に沿って位置調節可能な螺合部材51を、前記スピンドル31にネジ溝54において螺合装着させて構成してある。そのため、前記螺合部材51を前記スピンドル31に対して回転させてそれらの軸線方向位置を変えることにより、前記螺合部材51と前記加工具収容部材15とに亘って作用する弾性部材41の押圧力を調節する。前記弾性部材41は、例えば、直径1.6mmの線材からなるコイルばね等により形成される。
【0053】
前記弾性部材41の下端は、例えば、前記加工具収容部材15の外周に装着されているワッシャ21により係止されており、前記弾性部材41の上端は、前記弾性部材41の一部を収容する加圧手段収容部52の係止部53により係止されている。
【0054】
前記弾性部材41の加圧力は、前記被加工物82の材料等に応じて変更可能である。つまり、前記螺合部材51を前記昇降部120の昇降方向に沿って位置調節することにより、前記弾性部材41の上端から下端の幅を変更でき、これにより前記弾性部材41の加圧力を調節することができる。
【0055】
このように構成することにより、前記被加工物82に表面倣い部材61が接触した場合、前記弾性部材41が縮んで前記加工具収容部材15が上方に押し上げられることにより、前記表面倣い部材61が被加工物82を押圧する圧力を緩和できる。
【0056】
(c)表面倣い部材
前記昇降部120の下部には、当接部材130及びセンサ140を有する表面倣い部材61が設けられている。
【0057】
この表面倣い部材61は、例えば、図4に示したように、倣い本体64が、前記加工具収容部材15に対し、ネジ溝62で螺合装着される。さらに、スカート部65が前記倣い本体64に、例えばネジ溝63において螺合装着される。
【0058】
また、前記スカート部65の下端には、前記加工ヘッド部13aの先端部分及び前記当接部材130が突出する突出孔66が設けられている。以下に、前記当接部材130及びセンサ140について説明する。
【0059】
〔当接部材〕
前記当接部材130は、前記昇降部120の先端になるように、好ましくは前記スカート部65の内側に、前記被加工物82の表面と当接可能に設けられている。そして、前記当接部材130は、前記昇降部120に対して上下移動自在に設けてある。
【0060】
具体的には、図5に示したように、前記当接部材130の外周には係止部131が設けられ、前記スカート部65の内周には前記係止部131と係止可能に係止部67が設けられる。つまり、前記当接部材130は、前記係止部67と前記係止部131とが係止した位置を最下位置として、前記被加工物82に対して上下移動自在となる。
【0061】
前記当接部材130の上端には、前記当接部材130と前記倣い本体64とに亘って作用する弾性部材133を設けてある。この弾性部材133は、例えば、直径0.3〜0.35mmの線材からなるコイルばね等により形成されている。このコイルばねは、前記当接部材130を前記被加工物82に接触させるのに十分な押圧力を有し、さらに、前記被加工物82を動かさない程度に前記当接部材130を加圧する。この場合、強力な応力を有するコイルばねを用いないため、前記被加工物に損傷を与えたりする虞が殆どない。
【0062】
さらに、前記当接部材130の側面には、前記センサ140により検出可能となるセンサ検出部132を備えている。前記センサ検出部132は、前記当接部材130が上下移動した時に、前記センサ140が一定位置で前記センサ検出部132を検出するように構成する。そして、前記センサ検出部132は、例えば、棒状或いは板状等の形態であれば好ましい。
【0063】
〔センサ〕
センサ140は、当接部材130を検出可能に構成してある。
図5には、前記スカート部65の内側に前記センサ140の一端が貫通するように設けた場合を例示している。
【0064】
図6に前記センサ140の構成を示す。
前記センサ140は、前記当接部材130に設けられるセンサ検出部132を検出するセンシング部141を備えている。これは、例えば、コの字状で形成することが可能であるがこれに限られるものではない。
前記センシング部141には、発光素子142と受光素子143を対向配置して設け、コの字状で囲まれた検出空間を通過した前記センサ検出部132を非接触で検知するように構成してある。このセンシング部141では、前記発光素子142から前記受光素子143へと放射された光が、前記当接部材130が上下位置変更した時に前記センサ検出部132によって遮られるか否かにより前記センサ検出部132の有無を検出する。
【0065】
このように構成すると、前記センサ140は、前記当接部材130の上下移動が検出可能となる。
【0066】
そして、前記昇降部120は、例えば以下のように昇降制御される。
前記センシング部141が前記センサ検出部132を検出しているときには、前記センサ140は前記当接部材130が同じ高さであると認識する。即ち、前記当接部材130の押し込み状態は適切であると判断できるため、前記昇降部120は昇降制御しない。そして、前記センシング部141が前記センサ検出部132を検出しないとき(例えば、前記昇降部120と前記被加工物82との距離が広がったとき)には、前記当接部材130が前記昇降部120から過度に突出した状態になったと判断し、前記昇降制御部111に信号を送信して、前記センシング部141が前記センサ検出部132を検出するまで前記昇降部120を下降制御する。
【0067】
ここで、前記被加工物82に凹凸がある場合、前記当接部材130が前記被加工物82の凹凸部分を通過すると、前記当接部材130(センサ検出部132)が上下移動する。この時、前記当接部材130から突出している前記加工ヘッド部13aの突出長さが変化するが、前記走行部110及び昇降部120の高さは変化しないため、前記加工具13が前記被加工物82を表面加工する加工深さは凹凸の分だけ変化する。
【0068】
しかし、本願の構成のように、前記センサ検出部132が上下移動した際に、特に、前記センサ検出部132が下方へ突出移動する前の状態に戻すように前記昇降部120を下降制御すると、前記当接部材130から突出している前記加工ヘッド部13aの突出長さを、前記センサ検出部132が下降移動する前の状態に戻すことができる。そのため、表面加工深度は、前記センサ検出部132の上下位置が変化する前の表面加工深度と同等の深度になるように即座に補正できる。従って、表面状態が一様でない前記被加工物82であっても、凹凸がある場所で表面加工深度が一定になるような加工処理が可能となる。
【0069】
また、加工処理中等において、前記被加工物82が多少傾いたとしても、前記当接部材130から突出している前記加工ヘッド部13aの突出長さを一定にすることができるため、この場合も、表面加工深度がほぼ一様となって加工精度が向上する。
さらに、表面加工しながら加工深度を補正できるため、表面加工処理前に加工表面全体をセンシングして計測データを得る必要がない。従って、前記被加工物82の加工処理効率が向上する。
【0070】
図5〜6に示したように、前記当接部材130が前記加工具13を囲繞する形態とすることが可能である。例えば、円柱状やこれに準じた形態が適用できる。そして、表面加工残渣を吸引する吸引手段150を前記当接部材130に連通するように構成することが可能である。
【0071】
このような形態の具体例として、前記当接部材130の側面に複数の孔部134を設け、さらに、表面加工残渣を吸引する吸引手段150を前記孔部134の少なくとも1つに連通するように構成する場合を例示する。
【0072】
前記吸引手段150は、前記スカート部65の側面を貫通して前記スカート部65の内側と連通することにより前記孔部134と連通する。
【0073】
このように構成すると、前記加工ヘッド部13aが前記被加工物82を表面加工して発生した表面加工残渣は、前記加工具13を囲繞する当接部材130の内部に留まって周囲に散らばるのを防止することができる。さらに、複数(本実施例では2つ)の孔部134の少なくとも1つに前記吸引手段150が連通するため、前記当接部材130の内部に留まっている表面加工残渣を前記吸引手段150が吸引することができる。前記吸引手段150が連通している孔部134以外の孔部134からは、前記吸引手段150を稼動している場合には、空気が前記当接部材130の内部に流入する。
【0074】
従って、表面加工処理により発生した表面加工残渣が、直ちに前記吸引手段150で除去できるため、表面加工残渣が表面加工処理の障害になるのを防止することができる。これにより、前記被加工物82の品質がさらに向上する。
【0075】
【実施例】
上述した本発明の表面加工装置Xの実施例を図面に基づいて説明する。
本実施例では、前記被加工物82にとして木版である位牌に文字を彫刻加工する場合を例示する。
【0076】
まず、前記表面加工領域形成部Bの端末101において、位牌に彫刻する文字等の画像を作成する。そして、この表面加工領域形成部Bで形成された画像に対応する画像信号は、ケーブル102経由で加工部Aに転送される。
【0077】
次に、前記被加工物82である位牌を加工部Aのテーブル83に載置する。前記位牌82を固定後、前記テーブル83の高さを微調整し、前記操作部89により前記加工具13を彫刻開始位置にセットする。
【0078】
彫刻開始前に、前記位牌82の表面における彫刻深さを決定して加工具13をセッティングする。このセッティングは、例えば、以下のように行う。この時、前記センサ140はオフラインとなっている。
【0079】
図7(a)に示したように、加工深度と同じ厚さのスペーサ86を、前記当接部材130と前記位牌82との間に挟む。前記加工具13は、筒部材14に固定されていないため上下移動自在となっており、この状態で、前記加工ヘッド部13aの先端部12を前記位牌82の表面に載置する(加工深度キャリブレーション工程)。この時、前記当接部材130下端より下に前記スペーサ86の厚さの分だけ前記加工ヘッド部13aの先端が突出している。つまり、この前記加工ヘッド部13aの突出分が加工深度となる。
【0080】
この状態で、前記加工具13を前記係止部13bにて前記筒部材14に固定する(固定工程)。
【0081】
そして、前記スペーサ86を除去して前記センサ140をオン操作し、図7(b)に示したように、前記当接部材130が前記センサ140の前記センシング部141に検知されるまで前記昇降部120を下降させる(高さ調節工程)。この時、前記加工ヘッド部13aの突出分が前記位牌82にめり込んだ状態となる。
【0082】
そして、前記操作部89に設けられたスタートボタンを押して彫刻を開始する。
【0083】
前記位牌82の彫刻処理中において、木版の表面に凹凸があることが考えられる。この時、本発明の表面加工装置Xであれば、前記当接部材130(センサ検出部132)が前記凹凸を通過して、前記当接部材130の上下移動に伴い前記当接部材130から突出している前記加工ヘッド部13aの突出長さが変化したとき(特に、前記昇降部120と前記被加工物82とが離れて前記当接部材130が前記昇降部120から過度に突出した状態になったとき)、前記加工ヘッド部13aの突出長さを、前記センサ検出部132が変位する前の状態に戻すように前記昇降部120を下降制御することができる。そのため、前記位牌82の彫刻深度は、前記センサ検出部132が上下移動する前の彫刻深度と同等の深度になるように即座に補正できる。
【0084】
つまり、本発明の表面加工装置Xは、前記位牌82の表面に凹凸があれば、その都度、前記当接部材130の昇降移動に応じて、前記昇降部120の昇降移動を前記センサ140で制御し、表面加工深度を一定に保つセンシング工程を行う。
【0085】
一方、前記当接部材130が、前記センサをオン−オフ制御する基準となる閾位置を有するように構成できる。このように構成すると、前記当接部材130が、予め設定した閾位置を下方に外れた場合に前記センサ140をオフする等のように、簡単な構成でありながら、前記当接部材130の突出状態、即ち、前記昇降部120の上下位置を正確に認識することができる。
【0086】
また、木版等の前記被加工物82の表面に文字を彫刻加工する場合は、通常、彫刻領域が複数のブロックに分割されている。
【0087】
例えば、「熱」という漢字を彫刻加工する場合を例示する。この場合、彫刻領域は、図8に示したように、ブロック161〜166に分割されている。
【0088】
これらブロックを彫刻する場合、まず、任意のブロック(例えばブロック161)から彫刻加工を行う。彫刻加工は、上述した加工深度キャリブレーション工程、固定工程、高さ調節工程を行った後、彫刻を開始する。この時、前記センサ140は、前記加工具13が所望の表面加工深度を保持する高さ位置(閾位置)にある。
そして、彫刻処理中に前記被加工物82の表面に凹凸があれば、センシング工程を行う。
【0089】
そして、前記ブロック161の彫刻加工が終了すれば、前記ブロック161から前記昇降部120を上昇させ、前記当接部材120を閾位置より下降させて前記当接部材130及び前記加工具13を前記被加工物82から離間させる。この時、前記センサ140はオフ制御される。
【0090】
そして、前記ブロック161とは異なる他のブロック(例えばブロック162)上に前記走行部110を移動させた後、前記昇降部120を下降させる。
【0091】
さらに、前記当接部材130が閾位置まで押し込まれたときに前記昇降部120の下降を停止させる高さ調節工程を行う。この時、前記センサ140はオン制御される。
【0092】
以後、ブロック163〜166まで同様の操作を繰り返し、「熱」という漢字の彫刻加工を終了し、次の文字等の彫刻に移行する。
【0093】
従って、前記ブロック161と前記ブロック162とでは、ブロック毎に前記昇降部120の高さを補正しているため、前記ブロック161とは異なるブロック162とで、前記被加工物の表面に対する前記昇降部120の高さ、即ち、前記加工具13による彫刻深さは、ほぼ等しい。このように、ブロック毎に頻繁に前記昇降部の高さを補正すると、前記被加工物82が傾く等して、ブロック毎に表面加工する高さが微妙に変化する場合であっても、表面加工深度が全てのこれらブロックでほぼ一様となるため、加工精度が向上する。
【0094】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、同様の作用効果を奏するものであれば、各部構成を適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の表面加工装置の概略図
【図2】昇降部の要部概略図
【図3】走行部及び昇降部の要部概略図
【図4】昇降部の要部概略図
【図5】表面倣い部材の概略図
【図6】当接部材及びセンサの概略図
【図7】本発明の表面加工装置の実施形態概略図
【図8】被加工物の彫刻加工領域を示した図
【図9】従来の表面加工装置の概略図
【図10】従来の加工具の概略図
【符号の説明】
13 加工具
82 被加工物
110 走行部
120 昇降部
130 当接部材
140 センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes a surface processing region forming unit that determines a target region to be surface processed on a workpiece, and a traveling unit that is movable along the surface of the workpiece in response to a command from the surface processing region forming unit. And a traveling unit that includes a lifting unit that is movable up and down with respect to the workpiece and a processing tool that processes the surface of the workpiece.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of surface processing apparatus, for example, an engraving apparatus, a foil transfer apparatus, and the like have been known.
[0003]
Among these, as an example of the foil transfer device, there is an apparatus that creates an image of a character or the like to be imprinted on a computer image and supplies an image signal of the created image to a processing tool that performs heat engraving. This processing tool is provided in a traveling unit that moves in the X-Y direction, and stamps the created image in response to the supplied image signal. During processing, the foil to be stamped is superimposed on the material to be stamped (workpiece), and the heated foil is pressed by the heated processing tool to transfer the pattern corresponding to the image signal onto the workpiece. (See Patent Document 1).
[0004]
As shown in FIG. 9, this foil transfer apparatus X heats the workpiece 81 at a predetermined pressure and temperature, and an image forming unit B that creates an image to be engraved and outputs an image signal. It consists of a heat stamping part A or the like for marking. The
[0005]
When transferring the foil, the foil 81 is overlaid on the
[0006]
As shown in FIG. 10, since the
[0007]
The foil transfer device X configured as described above is balanced by the weight of the
[0008]
Further, it has been known to provide a surface copying member having a workpiece contact surface capable of adjusting the protrusion amount of the processing tool and capable of contacting the workpiece. By providing the surface copying member, even if the surface of the workpiece has irregularities, the surface copying member moves up and down following the irregularities, so that the marking depth of the
[0009]
As another surface processing device, the surface of a three-dimensional object (workpiece) to be processed is measured in advance with a contact or non-contact sensor, and then CAD / CAM based on the measurement data. Some have created shape data, and applied characters, patterns, etc. in contact or non-contact with the surface or inner surface of the workpiece by computer control (for example, see Patent Document 2).
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-11-216998 (paragraphs 0007 to 0012, FIGS. 1 and 2)
[Patent Document 2]
JP 2001-265414 (paragraphs 0014 and 0036)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
According to the above-described foil transfer device of Patent Document 1, a balance is maintained by the weight of the processing tool including the marking head and the elastic support force of the coil spring, and a constant marking pressure is generated in the marking head. It has become.
[0012]
Preferably, the coil spring uses a spring having an appropriate strength for reliably pressing the foil and the workpiece and transferring the foil to the workpiece reliably. It is desirable that the pressure can be changed to an optimum pressure according to the material of the workpiece.
However, if a coil spring having a strong stress is used, the workpiece may be damaged because the stamping pressure is too high.
[0013]
Further, in the case where the surface copying member is provided, the processing tool and the surface copying member are integrally configured, and the force for pressing the processing tool against the workpiece and the surface copying member are the workpiece. The force for pressing was exerted by the same coil spring. In this case, it is necessary to generate a strong pressing force to some extent in order to reliably mark the workpiece. However, as described above, since the pressing force for machining and the pressing force for copying use the same spring, a strong pressing force is always applied to the workpiece. It was. As a result, the workpiece may be tilted during the engraving process. During the engraving process, when the workpiece is tilted and the contact between the workpiece and the surface copying member changes, the engraving depth is not constant when the surface processing is an engraving process, and the workpiece There was a problem that processing accuracy was lowered.
[0014]
Prior to engraving or engraving, the surface processing apparatus described in Patent Document 2 senses the entire processing surface of a workpiece with a sensor, measures the unevenness of the processing surface, and engraving the head based on the measurement data. Alternatively, the height of the marking head relative to the workpiece is determined.
However, since it takes time to sense the entire processing surface and obtain measurement data, there is a problem that the processing efficiency of the workpiece is poor, and the workpiece moves after the processing starts. Sensing measurement data was wasted.
[0015]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a surface processing apparatus excellent in processing accuracy and processing efficiency of a workpiece.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
[Configuration 1]
The characteristic configuration of the present invention for achieving this object is as follows:A traveling unit movable along the surface of the workpiece, and a lifting unit held by the traveling unit so as to be movable up and down with respect to the workpiece,
In the lifting part,A processing tool for surface processing the workpiece;A surface copying member that holds the processing tool, and an elastic member that urges the surface copying member toward the workpiece;
In addition,A surface processing region forming unit for determining a target region to be surface processed on the workpiece;A lifting control unit for controlling the lifting movement of the lifting unit.A surface processing apparatus, comprising:Of the surface copying memberOn the tip side, the surface of the workpiece andContact slidingPossible contact memberThe surface copying memberIt can be moved up and down with respect toA sensor capable of detecting the height position of the contact member with respect to the surface copying member is provided across the surface copying member and the contact member,
When processing the predetermined block, when the sensor detects that the contact member has moved downward, the lift control unit controls the lift to lower the downward movement so as to eliminate the downward movement.The operational effects are as follows.
[0017]
[Operation effect 1]
That meansThe sensor includes a contact member that can move up and down with respect to the surface copying member, a lift control unit that controls the lift movement of the lift unit, and a sensor that can detect the contact member. The elevator controller moves the elevator according to the movement.Can be controlled.
[0018]
For example, when the contact member does not move up and down, the sensor recognizes that the contact member has the same height. When the contact member moves up and down, the sensor recognizes that the contact member has a different height. At this time, it is determined that the contact member has been lowered or pushed.
[0019]
When the sensor recognizes that the contact member has the same height, the lift does not move up and down, and when the sensor recognizes that the contact member has a different height ( That is, when the abutting member is deviated from the threshold position, for example, when the abutting member is lowered, the elevating unit is controlled to move downward until the sensor detects the abutting member.
[0020]
Thereby, when the contact member descends, the protruding length of the processing tool protruding from the contact member can be returned to the previous state. In this way, the surface processing depth is immediately corrected so as to be the same depth as the surface processing depth before the contact member moves downward.
[0021]
With this configuration, even when the surface of the workpiece has irregularities and the surface state is not uniform, the surface processing depth is substantially uniform, and the processing accuracy of the workpiece is improved. In addition, even if the workpiece is slightly inclined during processing, the protruding length of the processing tool protruding from the contact member can be made constant, and the surface processing depth becomes substantially uniform. Machining accuracy is improved.
[0022]
Thus, in the surface processing apparatus of this configuration, since the processing depth can be corrected while performing the surface processing, it is not necessary to obtain measurement data by sensing the entire processing surface for a long time before the surface processing. Therefore, the processing efficiency of the workpiece is improved.
[0023]
Further, in this configuration, since a strong coil spring is not used for the contact member that senses the unevenness of the surface of the workpiece, the workpiece moves during the processing, or the workpiece There is almost no risk of damage.
[0024]
[Configuration 2]
The characteristic configuration of the present invention for achieving this object is the above-described configuration 1,
The contact member surrounds the processing tool and suction means for sucking a surface processing residue is communicated with the contact member. The operation and effect are as follows.
[0025]
[Operation effect 2]
That is, when the contact member surrounds the processing tool, the surface processing residue generated by surface processing of the workpiece by the processing tool remains inside the contact member that surrounds the processing tool. Scattering can be prevented.
[0026]
Furthermore, when the suction means for sucking the surface processing residue is communicated with the contact member, the suction means can suck the surface processing residue remaining inside the contact member. Accordingly, since the surface processing residue generated by the surface processing can be immediately removed by the suction means, it is possible to prevent the surface processing from being disturbed by the contact member climbing on the surface processing residue. it can. Thereby, the quality of the workpiece is further improved. Then, if the surface processing residue is removed immediately after the surface processing by the suction means, the cleaning effort after the surface processing can be reduced.
[0027]
In order to achieve this object, the characteristic configuration of the present invention is the above configuration 1 or 2, wherein the contact member has a threshold position serving as a reference for on-off control of the sensor,
When the target area to be surface processed on the workpiece is divided into a plurality of blocks,After processing a given block,The elevation controller isRaise the lifting partByThe contact member is lowered from a threshold position to separate the contact member and the processing tool from the workpiece;
After moving the traveling unit on another block different from the predetermined block,The elevation controller isLowering the elevating part,AndWhen the contact member is pushed to the threshold position, the lowering of the elevating part is stopped. The operation and effect are as follows.
[0028]
[Operation effect 3]
When the contact member has a threshold position that serves as a reference for on-off control of the sensor, for example, the sensor is turned off when the contact member deviates from a preset threshold position. Thus, although it is simple structure, the protrusion state of the said contact member, ie, the up-and-down position of the said raising / lowering part, can be recognized correctly.
[0029]
And when the surface processing area to be processed is divided into a plurality of blocks, after processing the predetermined block,The lifting control unitRaise the lifting partByThe contact member is lowered from a threshold position to separate the contact member and the processing tool from the workpiece, and in another block different from the predetermined block,The elevating control unit lowers the elevating unit; andWhen the abutting member is pushed down to the threshold position, the lowering of the elevating part is stopped, and the surface of the workpiece is formed by the predetermined block and another block different from the predetermined block. The height of the elevating part with respect to can be made substantially equal. Thus, since the height of the elevating part is frequently corrected for each block, the height of the surface processing for each block slightly changes, for example, the workpiece is inclined during the surface processing. Even in this case, the surface processing depth is almost uniform in all blocks, and the processing accuracy is improved.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the parts denoted by the same reference numerals as in the conventional example indicate the same or corresponding parts.
[0031]
The surface processing apparatus of the present invention is preferably used, for example, when engraving or engraving the surface of a workpiece such as a wood block. In this case, it becomes feasible by exchanging various processing tools described later.
[0032]
As described above, the wood block is suitable as the workpiece, and can be processed into a scale, a name plate, and the like, for example.
[0033]
FIG. 1 shows an embodiment of the surface processing apparatus of the present invention. The surface processing apparatus X mainly performs surface processing on the
[0034]
(1) Surface processed region forming part
In order to determine a target region to be surface-processed on the
An image signal corresponding to the image formed by the surface processing region forming part B is transferred to the processing part A described later by the
[0035]
(2) Processing part
The processing unit A performs surface processing on the
[0036]
As shown in FIG. 1, the traveling
[0037]
A
[0038]
The table 83 is attached to the
[0039]
The traveling
[0040]
The
[0041]
As shown in FIGS. 2 to 4, the traveling
[0042]
(2-1) Processing tool
The
[0043]
For example, an instrument for engraving the
[0044]
The said
[0045]
The
[0046]
A
[0047]
(2-2) Lifting unit
The elevating
The elevating
[0048]
As shown in FIG. 4, the elevating
[0049]
(A) Processing tool housing member and spindle
The processing
[0050]
The
[0051]
(B) Pressure adjusting means
When the
[0052]
The pressure adjusting means 92 is configured, for example, by screwing and attaching a screwing
[0053]
The lower end of the
[0054]
The pressing force of the
[0055]
With this configuration, when the
[0056]
(C) Surface copying member
A
[0057]
In the
[0058]
In addition, the lower end of the
[0059]
(Contact member)
The abutting
[0060]
Specifically, as shown in FIG. 5, a locking
[0061]
At the upper end of the
[0062]
Further, a
[0063]
[Sensor]
The
FIG. 5 illustrates a case where one end of the
[0064]
FIG. 6 shows the configuration of the
The
The
[0065]
With this configuration, the
[0066]
The elevating
When the
[0067]
Here, when the
[0068]
However, as in the configuration of the present application, when the
[0069]
Further, even when the
Furthermore, since the processing depth can be corrected while performing the surface processing, it is not necessary to sense the entire processing surface and obtain measurement data before the surface processing. Therefore, the processing efficiency of the
[0070]
As shown in FIGS. 5 to 6, the
[0071]
As a specific example of such a configuration, a plurality of
[0072]
The suction means 150 communicates with the
[0073]
With this configuration, the surface processing residue generated by processing the surface of the
[0074]
Therefore, since the surface processing residue generated by the surface processing can be immediately removed by the suction means 150, the surface processing residue can be prevented from becoming an obstacle to the surface processing. Thereby, the quality of the
[0075]
【Example】
An embodiment of the surface processing apparatus X of the present invention described above will be described with reference to the drawings.
In this embodiment, a case where a character is engraved on the
[0076]
First, in the
[0077]
Next, the position which is the
[0078]
Prior to the start of engraving, the
[0079]
As shown in FIG. 7A, the
[0080]
In this state, the
[0081]
Then, the
[0082]
Then, a start button provided on the
[0083]
During the engraving process of the
[0084]
That is, the surface processing apparatus X according to the present invention controls the lifting / lowering movement of the lifting / lowering
[0085]
Meanwhile, the
[0086]
In the case of engraving characters on the surface of the
[0087]
For example, a case where a Chinese character “heat” is engraved is illustrated. In this case, the engraving area is divided into
[0088]
When engraving these blocks, first, engraving is performed from an arbitrary block (for example, block 161). In the engraving process, engraving is started after performing the above-described processing depth calibration process, fixing process, and height adjusting process. At this time, the
If the surface of the
[0089]
When the engraving process of the
[0090]
Then, after moving the traveling
[0091]
Further, a height adjusting process is performed to stop the descent of the elevating
[0092]
Thereafter, the same operation is repeated from
[0093]
Therefore, since the height of the elevating
[0094]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, As long as there exists the same effect, the structure of each part can be changed suitably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a surface processing apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of the main part of the lifting part
FIG. 3 is a schematic diagram of a main part of a traveling unit and a lifting unit.
FIG. 4 is a schematic diagram of the main part of an elevating part.
FIG. 5 is a schematic view of a surface copying member.
FIG. 6 is a schematic view of a contact member and a sensor.
FIG. 7 is a schematic view of an embodiment of a surface processing apparatus of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing an engraving area of a workpiece
FIG. 9 is a schematic view of a conventional surface processing apparatus.
FIG. 10 is a schematic view of a conventional processing tool.
[Explanation of symbols]
13 Processing tools
82 Workpiece
110 Traveling part
120 Lifting part
130 Contact member
140 sensors
Claims (3)
前記昇降部には、前記被加工物を表面加工する加工具と、当該加工具を保持する表面倣い部材と、当該表面倣い部材を前記被加工物の側に付勢する弾性部材とを設けてあり、
さらに、前記被加工物に表面加工する対象領域を決定する表面加工領域形成部と、前記昇降部の昇降移動を制御する昇降制御部とを備えた表面加工装置であって、 前記表面倣い部材の先端側には、前記被加工物の表面と当接摺動可能な当接部材を前記表面倣い部材に対して上下移動自在に設けてあり、前記表面倣い部材に対する前記当接部材の高さ位置を検出可能なセンサを前記表面倣い部材と前記当接部材とに亘って備え、
所定ブロックを加工処理する際に、前記当接部材が下方へ移動したことを前記センサが検出したとき、当該下方への移動を解消するよう前記昇降制御部が前記昇降部を下降制御する表面加工装置。 A traveling unit movable along the surface of the workpiece, and a lifting unit held by the traveling unit so as to be movable up and down with respect to the workpiece,
The lifting unit includes a processing tool for surface processing the workpiece, a surface copying member for holding the processing tool, and an elastic member for biasing the surface copying member toward the workpiece. Yes,
The surface processing apparatus further includes a surface processing region forming unit that determines a target region to be surface-processed on the workpiece, and a lifting control unit that controls the lifting and lowering movement of the lifting unit . On the front end side, a contact member capable of contacting and sliding with the surface of the workpiece is provided to be movable up and down with respect to the surface copying member , and the height position of the contact member with respect to the surface copying member Including a sensor capable of detecting the surface over the surface copying member and the contact member,
When the predetermined block is processed, when the sensor detects that the abutting member has moved downward, the lifting control unit controls the lifting unit to lower the lifting unit so as to eliminate the downward movement. apparatus.
前記被加工物に表面加工する対象領域が複数のブロックに分割されている場合、所定ブロックを加工処理した後、前記昇降制御部は、前記昇降部を上昇させることにより、前記当接部材を閾位置より下降させて前記当接部材及び前記加工具を前記被加工物から離間させ、
前記所定ブロックとは異なる他のブロック上に前記走行部を移動させた後、前記昇降制御部は、前記昇降部を下降させ、かつ、前記当接部材が閾位置まで押し込まれたときに前記昇降部の下降を停止するように構成してある請求項1又は2に記載の表面加工装置。The contact member has a threshold position serving as a reference for on-off control of the sensor;
If the target area for surface processing on the workpiece is divided into a plurality of blocks, after processing a predetermined block, wherein the elevation controller is by Rukoto raising the lifting portion, said abutment member Lowering from the threshold position to separate the contact member and the processing tool from the workpiece;
After moving the traveling part on different other blocks from the predetermined block, the lift control unit lowers the elevating unit and the lift when the abutting member is pushed to the threshold position The surface processing apparatus of Claim 1 or 2 comprised so that the fall of a part might be stopped.
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