JP3925957B2 - 彫刻機のｚ軸駆動機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プラスチックや木材からなる板状の被加工物の表面に文字や図柄等を彫る際に使用される彫刻機のＺ軸駆動機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、プラスチックや木材からなる板状の被加工物の表面に文字や図柄等を彫ることが行われており、このような場合、例えば、図５に示したような彫刻機１が用いられている。
【０００３】
この彫刻機１は、両側部２ａ，２ｂ内に設けられた固定レール（図では隠れて見えない）に沿ってＹ方向に移動自在に移動レール３ａ，３ｂが設けられ、この移動レール３ａ，３ｂに沿ってＸ方向に移動自在にキャリッジ４が設けられている。そして、このキャリッジ４に、Ｚ（上下）方向への移動が可能な刃取付部５が設けられている。
【０００４】
したがって、この刃取付部５の下端に切削用の刃部６を取り付け、キャリッジ４をＸ，Ｙ方向に移動させるとともに、刃取付部５を上下移動させることにより、台部７上に載置された被加工用の板状材料８に所定形状の文字や図柄を彫ることができるというものである。
【０００５】
上記のようなキャリッジ４の刃取付部５は、モーターの駆動によって上下移動するようになっており、刃部６が板状材料８を切削するのに適当な位置まで下降してもまだモーターの駆動によって下方に下降しようとする力が加わる場合、その余分な押圧力の負荷を排除できるＺ軸駆動機構が備わっている。
【０００６】
すなわち、このキャリッジ４は、図６に示すように、移動レール３ａ，３ｂに沿って摺動する本体部９と刃取付部５からなっており、上記本体部９の前端側は、二股状の支持部１０ａ，１０ｂに形成され、その支持部１０ａ，１０ｂの中心にそれぞれ挿通穴１１ａ，１１ｂが設けられている。
【０００７】
そして、刃取付部５は、支持部１０ａと１０ｂの間に胴部１２を位置させ、その胴部１２の上下に一定間隔を保って設けられた上片１３と下片１４の間にそれぞれ連結された２個の軸部１５ａ，１５ｂを上記挿通穴１１ａ，１１ｂに挿通させて本体部９に支持されている。
【０００８】
上記刃取付部５は、モーターの駆動によってねじ棒１６を回動させることによって、上下移動するようになっており、下降の際に、刃部６に一定値以上の抗力が加わるとねじ棒１６の両側に配設されたコイルばね１７ａ，１７ｂが収縮してそれ以上の押圧力が板状材料８に加わらないようになっている。
【０００９】
これは、ねじ棒１６と半円状の係合板１８がねじ同士の螺合であるのに対し、刃取付部５の胴部１２に固定された連結板１９とねじ棒１６の間が遊嵌状態になっているためである。また、コイルばね１７ａ，１７ｂの中には、連結板１９上面に固定された支持棒２０ａ，２０ｂが挿通しており、その上端部は、係合板１８に設けられた穴を挿通して係合板１８の上側に延びている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなＺ軸駆動機構は、刃取付部５を上下移動させるためのモーターとして駆動力の大きなものが必要であり、その結果、高価なモーターが必要になるという問題が生じていた。
【００１１】
また、刃取付部５をがたつくことなく正確に上下移動させるためには、ねじ棒１６や支持棒２０ａ，２０ｂの外に、これらが挿通する穴が穿設される係合板１８や連結板１９等の部品の精度を高精度にしなければならないという問題も生じていた。さらに、部品点数が多いという問題や、組立時の工数が増えるという問題も生じ、これらがコストアップの原因になっていた。
【００１２】
この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、刃部の被加工物に対する押圧力制御が簡単で、刃取付部を上下移動させるためのモーターを小型化でき、かつ、部品に高精度を要しないとともにその点数を減少でき、さらに、組立工数の減少を図れる彫刻機のＺ軸駆動機構の提供をその目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
すなわち、この発明にかかる彫刻機のＺ軸駆動機構は、キャリッジにおける刃取付部の近傍に、回動自在の回動板を配設し、この回動板の側面と刃取付部にそれぞれ係合ピンを平行に突設している。そして、Ｃ字状のばねで一端側が互いに圧接された洗濯ばさみ状のリンク部における２片のそれぞれの他端側に係合穴を穿設して、これに上記係合ピンを係合させて構成されている。
【００１４】
したがって、モーターを駆動させることにより、回動板を、係合ピンが刃取付部側で上方から下方に向かって回転するようにすると、まず、リンク部は、一端側の圧接状態を保ったまま、刃取付部を縦レールに沿って下降させる。ついで、刃取付部の刃先調整部が被加工物に当接したのち、さらに、回動板を回転させると、Ｃ字状のばねの弾性に抗してリンク部の一端側が互いに開き、２片の他端側の間隔が狭くなって余分な押圧力が逃げていくようになる。
【００１５】
そして、さらに回動板が回転してその係合ピンが回動板の最下点に位置すると、それ以上は、刃取付部を下降させようとする力は働かなくなる。したがって、その状態で、刃取付部をＸ，Ｙ方向に移動させることにより、適度な一定の押圧力で被加工物の切削加工が行えるようになる。
【００１６】
なお、回動板および刃取付部に突設した係合ピンとリンク部に穿設した係合穴を逆にして、回動板および刃取付部に係合穴を穿設し、リンク部に係合ピンを突設することもできる。これによっても同様の効果が得られる。
つぎに、図を用いてこの発明を詳しく説明する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明にかかる彫刻機のＺ軸駆動機構の要部を示している。
すなわち、この図１はキャリッジの一部を示したものであり、３０は、縦方向に延びるレールである。
【００１８】
３１は、このレール３０に沿って上下移動が可能な刃取付部であり、下部に刃部３２が回転自在に取り付けられ、上部にその刃部３２を回転させるためのプーリー３３が取り付けられている。このプーリー３３は、ベルト３４を介してモーターの回転プーリー（図示せず）に連結され、モーターの作動により回転力を受け、刃部３２を回転させるようになっている。
【００１９】
また、３５は、刃部３２の下端側に刃３６の先端部を僅かに突出させた状態で取り付けられたデプスレギュレーターノーズであり、切削加工時に被加工物３７の表面に当接することにより、刃３６による被加工物３７への切削深さを一定に保たせるようになっている。このデプスレギュレーターノーズ３５は、ねじによって刃部３２に螺合しており、その高さ位置を変えることにより、刃３６の突出量を変化させることができるようになっている。
【００２０】
３８は、刃取付部３１の下端部に水平方向に向かって突設された突起であり、その側面に係合ピン３９が突設されている。
４０は、刃取付部３１の近傍に配設された円板状のギアクランクであり、中心軸４１を上記係合ピン３９と平行させて取り付けられている。
【００２１】
そして、その周囲に刻設されたギア部４２をモーターの回転ギア４３に歯合させ、そのモーターの作動により回転するようになっている。
４４は、ギアクランク４０の手前側の側面における刃取付部３１寄りの部分に突設された係合ピンであり、刃取付部３１の係合ピン３９と平行になっている。
【００２２】
また、４５は、一般的な洗濯ばさみと同様の形状からなるリンク部であり、中心軸部４６を挟んで互いに外側に向かって湾曲した片４７と４８の一端側短部４７ａと４８ａをＣ字状のばね４９で互いに圧接させて構成されている。
【００２３】
このばね４９は、片４７，４８の他端側長部４７ｂ，４８ｂの略中央部を挿通し、その両端部をそれぞれ一端側短部４７ａ，４８ａの上面または下面に当接させて、一端側短部４７ａ，４８ａを互いに圧接させている。そして、片４７，４８の他端側長部４７ｂ，４８ｂの端部側には、それぞれ係合穴５０，５１が穿設され、この係合穴５０，５１にそれぞれ係合ピン４４，３９が摺動自在に係合している。
【００２４】
この構成において、被加工物３７に切削加工を行う際には、まず、図１のように、係合ピン４４がギアクランク４０の中心軸４１と略等しい高さに位置しリンク部４５が水平方向に向いた状態から、ギアクランク４０が左周りに回転し係合ピン４４が下方に移動するようにモーターを作動させる。
【００２５】
その結果、係合ピン４４が、リンク部４５を介して係合ピン３９を下方に押圧するようになり、刃取付部３１はレール３０に沿って下降し、図２の状態になる。この状態では、刃３６が被加工物３７にくい込み、デプスレギュレーターノーズ３５の下端面が被加工物３７の表面に当接している。
【００２６】
ついで、図２の状態から、さらに、係合ピン４４を下降させると、デプスレギュレーターノーズ３５と被加工物３７の当接のため、刃取付部３１は下降できず、係合ピン４４だけが下降するようになる。このため、ばね４９の弾性に抗して片４７，４８の他端側長部４７ｂ，４８ｂが互いに接近し、一端側短部４７ａ，４８ａの圧接が解除されて、図３のように、一端側短部４７ａ，４８ａが互いに開いた状態になる。
【００２７】
この状態では、係合ピン４４がギアクランク４０の最下点（下死点）に位置しており、これ以上ギアクランク４０が回転しようとすると、係合ピン３９はレール３０から離れる方向に移動するようになる。しかしながら、刃取付部３１はレール３０に沿っての上下移動しかできないため、係合ピン４４は上記最下点を通り過ぎたのちはほんの僅かしか移動できない。
【００２８】
すなわち、上記機構においては、係合ピン３９と４４およびギアクランク４０の中心軸４１とで、スライダクランク機構が構成され、中心軸４１を中心とした係合ピン４４の回転によって係合ピン３９が上下運動するようになっている。
そして、デプスレギュレーターノーズ３５が被加工物３７に当接して、係合ピン３９の下降がそれ以上できなくなると、係合ピン３９と４４の間隔が狭くなって、係合ピン４４のみが回転移動し上記最下点に達する。
【００２９】
この場合、トグル機構として働き、係合ピン３９の位置は安定した状態に保たれる。したがって、この状態で、キャリッジをＸ，Ｙ方向に移動させることにより、切削深さが一定の安定した切削加工が行えるようになる。
【００３０】
なお、係合ピン３９と４４の間隔が変わることがなければ、係合ピン４４が最下点に達した場合、刃取付部３１は、図４に示すように、デプスレギュレーターノーズ３５が被加工物３７に全部埋まってしまうような位置まで下降することになる。
【００３１】
このように、このＺ軸駆動機構は、洗濯ばさみ状のリンク部４５を用いてスライダクランク機構を構成しているため、構造が簡単で部品点数も少なくてすむ。また、各部品は高精度を要しないため、その製造も簡単になる。さらに、係合ピン４４が最下点に達する際、トグル機構としての作用が働くため、モーターの力を小さくすることができる。その結果、モーターの小型化も可能になる。
【００３２】
また、上記リンク部４５は、係合ピン３９，４４に摺動可能な状態で係合させているため、取り外しが可能である。したがって、被加工物３７の厚みや硬さに応じてばね係数の異なるリンク部４５を用いることにより、種々の材料に対応できるようになる。さらに、片４７，４８はそのまま使用し、ばね４９だけを交換することもできる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る彫刻機のＺ軸駆動機構は、回動板と刃取付部にそれぞれ係合ピンまたは係合穴を設け、洗濯ばさみ状のリンク部における２片のそれぞれの他端側を上記係合ピンまたは係合穴に係合させて構成されている。
したがって、回動板を、回転させると、まず、刃取付部は、縦レールに沿って下降し、ついで、刃取付部の刃先調整部が被加工物に当接すると、リンク部の一端側が互いに開き、被加工物に加わる余分な押圧力が逃げていくようになる。
【００３４】
そして、係合ピンが回動板の最下点に位置すると、それ以上は、刃取付部を下降させようとする力は働かなくなるため、その状態で、刃取付部をＸ，Ｙ方向に移動させることにより、適度な一定の押圧力で被加工物の切削加工が行えるようになる。
【００３５】
また、この機構は、構造の単純な洗濯ばさみ状のリンク部を用いてスライダクランク機構を構成するものであるため、従来例と比較して、全体構造が簡単で部品点数も減少できる。さらに、各部品に高精度を要しない。また、刃取付部を上下移動させるためのモーターの小型化も図れるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる彫刻機のＺ軸駆動機構の要部を示す説明図である。
【図２】刃取付部が下降した状態を示す説明図である。
【図３】リンク部が開いた状態を示す説明図である。
【図４】リンク部が開かないまま係合ピンが最下点に達した場合の状態を示す説明図である。
【図５】従来のＺ軸駆動機構を備えた彫刻機を示す斜視図である。
【図６】従来のＺ軸駆動機構を示す斜視図である。
【符号の説明】
３０ レール
３１ 刃取付部
３２ 刃部
３５ デプスレギュレーターノーズ
３６ 刃
３７ 被加工物
３８ 突起
３９，４４ 係合ピン
４０ ギアクランク
４１ 中心軸
４３ 回転ギア
４５ リンク部
４６ 中心軸部
４７，４８ 片
４７ａ，４８ａ 一端側短部
４７ｂ，４８ｂ 他端側長部
４９ ばね
５０，５１ 係合穴

Claims (2)

1. 刃取付部の下端に取り付けられた刃先調整部から刃先を突出させた状態で、上記刃先調整部を被加工物に当接させながら上記刃取付部を移動させることにより切削加工を行う彫刻機のＺ軸駆動機構であって、
   縦レールに沿って上下移動可能な刃取付部の近傍にモーターの駆動により回動する回動板を軸を水平にして配設し、
   この回動板の側面における刃取付部寄りの部分に係合ピンを突設するとともに、
   上記刃取付部における所定部分に上記係合ピンと平行に係合ピンを突設し、
   軸部を挟んで互いに外側に反った２片のそれぞれの一端側を略Ｃ字状のばねで互いに圧接して構成される洗濯ばさみ状のリンク部における上記２片のそれぞれ他端側に係合穴を穿設してこの係合穴に上記２個の係合ピンをそれぞれ回動自在に係合させ、
   上記モーターを駆動させることにより、回動板の係合ピンが刃取付部側で上方から下方に移動するようにすると、
   回動板の回転に追従して刃取付部が下降し刃取付部の刃先調整部が被加工物に当接したのちは、
   上記略Ｃ字状のばねの弾性に抗して上記２片の一端側が互いに開くとともに、他端側が互いに接近し上記被加工物に余分な押圧力が加わることを防止するようにしたことを特徴とする彫刻機のＺ軸駆動機構。
2. 回動板および刃取付部に係合穴を設け、リンク部における両他端側にそれぞれ係合ピンを穿設した請求項１にかかる彫刻機のＺ軸駆動機構。

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