JP4668385B2 - 打刻装置および打刻方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属や合成樹脂材の部品の表面に製造番号や品名などを打刻する打刻装置および打刻方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の打刻装置としては、例えば、特公平０３−２７３９７号広報に開示されているように、圧力レギュレータにより加圧棒に一定の空気圧を加えることにより、加工面の傾斜や曲面によらず、打刻深さが均一になる加圧力調整機構付き彫刻器が知られている。
【０００３】
また、打刻する線がつながっていない場合や、打刻する文字と文字との間を移動する場合などには、打刻部を往復機構部により加工面から遠ざけ、次の打刻位置へ二次元方向に移動させた後、往復機構部により打刻部を加工面側に移動させ、次の文字を打刻する打刻装置がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公平０３−２７３９７号広報に開示されている打刻装置では、加圧棒に加える圧力を一定にするため、圧力レギュレータの圧力設定を手作業で変更したり、供給管の圧縮空気の入口や出口に速度調節弁を設置するなどして、加圧棒の先端に取り付けられたペンの移動速度や押付け力を調整する必要があった。このため、被打刻物の材質、形状、硬さ等の特性に応じて加圧棒に加える圧力を調整する必要があり、手間や時間がかかっていた。
【０００５】
また、加圧調整を自動調整するためには、ペンの押付け力を検出する圧力センサを設け、供給管の圧縮空気の出入口の速度調節弁と圧力レギュレータを自動制御する必要があるが、装置構成の複雑化、大型化に伴って高価になる。さらに、空気は圧縮性流体であるため、空気圧制御は応答性の低さから自動制御の実現を困難としていた。
【０００６】
加えて、複数の文字等を打刻する際には、打刻する線がつながっていない場合や、打刻する文字と文字との間の移動する場合において、打刻部が加工面から遠ざけたり、また加工面へ接触するために近づける動作は、打刻時間全体に占める割合が大きいという問題があった。
【０００７】
本発明の課題は、被打刻物に対する加圧力の自動制御を安価かつ容易な構成により実現でき、また、打刻する線がつながっていない場合や、打刻する文字と文字との間を移動する場合にかかる時間を短縮し、打刻時間全体を短縮することができる打刻装置および打刻方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、
打刻部（例えば、図１のスタイラス１ｇ）を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻する打刻手段（例えば、図１の往復機構部１）と、
前記打刻部を前記加工面に対して二次元方向に移動させる打刻部移動手段（例えば、図１の二次元位置決め機構部３）と、
前記打刻部が前記加工面に対して一定の圧力を維持する加圧調整手段（例えば、図１の圧力制御回路）とをもつ打刻装置（例えば、図１の打刻装置１０）であって、
前記打刻手段は、駆動手段（例えば、図１のモータ１ａ）で回転するカムに従動することにより前記打刻部を直線往復運動させるカム装置と、
前記加工面への前記打刻部の接触を前記駆動手段に流れる電流値の変化により検知する接触検知手段（例えば、図４の電流量検出抵抗２８）と、を備え、
前記加圧調整手段（例えば、図１の圧力制御回路２）は、前記接触検知手段により前記打刻部の前記加工面への接触が検知された際に、この検知結果に基づいて前記加工面への圧力を調整することを特徴としている。
【０００９】
この請求項１記載の発明によれば、打刻手段は打刻部を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻し、打刻部移動手段は前記打刻部を前記加工面に対して二次元方向に移動させ、加圧調整手段は前記加工面に対して一定の圧力を維持するように加圧調整し、前記打刻手段は、打刻手段内部のカムが駆動手段により回転し、カムに従動することになり、前記打刻部を直線往復運動させるカム装置を備える。
【００１０】
したがって、打刻部からの反力を利用して被打刻物にかかっている押付け力を直接検出し、この押付け力を一定に保つことができるため、加圧調整が可能な打刻装置を容易かつ小型な構成で実現できる。
【００１２】
また、請求項１記載の発明によれば、接触検知手段は前記加工面への前記打刻部の接触を前記駆動手段に流れる電流の変化値により検出し、前記加圧調整手段は、前記接触検知手段により前記打刻部の前記加工面への接触が検知された際に、この検知結果に基づいて前記加工面に対する加圧力を調整する。
【００１３】
請求項５記載の発明の打刻方法は、
前記駆動手段により回転するカムに従動して打刻部を直線往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻する打刻工程と、
前記打刻部を前記加工面に対して二次元方向に移動させる打刻部移動工程と、前記加工面への前記打刻部の接触を前記駆動手段に流れる電流値の変化により検知する接触検知工程と、
前記接触検知工程にて前記打刻部の前記加工面への接触が検知された際に、この検知結果に基づいて、前記打刻部が前記加工面に対して一定の加圧力を維持する加圧調整工程と、
を含むことを特徴としている。
【００１４】
この請求項５記載の発明によれば、打刻工程にて駆動手段にカムを回転させることにより従動する打刻部を直線往復運動させ、打刻部移動工程にて前記打刻部を前記加工面に対して二次元方向に移動させ、接触検知工程にて前記加工面への前記打刻部の接触を前記駆動手段に流れる電流値の変化により検知し、加圧調整工程にて前記接触検知工程にて前記打刻部の前記加工面への接触が検知された際に、この検知結果に基づいて、前記打刻部が前記加工面に対して一定の加圧力を維持するように圧力を調整する。
【００１５】
したがって、打刻手段の重量の違いや加工面への接触位置に応じた最適な速度と押付け力とで被打刻物を打刻できる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、
打刻部（例えば、図１のスタイラス１ｇ）を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻する打刻手段（例えば、図１の往復機構部１）と、
前記打刻部を前記加工面に対して二次元方向に移動させる打刻部移動手段（例えば、図１の二次元位置決め機構部３）と、
前記打刻部が前記加工面に対して一定の圧力を維持する加圧調整手段（例えば、図１の圧力制御回路）とをもつ打刻装置（例えば、図１の打刻装置１０）であって、
前記打刻手段は、駆動手段（例えば、図１のモータ１ａ）で回転するカムに従動することにより前記打刻部を直線往復運動させるカム装置と、
前記打刻手段（例えば、図１の往復機構部１）による前記打刻部の往復運動の際に接触検知手段により前記打刻部が前記加工面に接触しなかったことが検知された場合、警告を出力する警告出力手段（例えば、図４の増幅器２９）と、を備えることを特徴としている。
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明の打刻装置において、
前記打刻手段（例えば、図１の往復機構部１）による前記打刻部の往復運動の際に接触検知手段により前記打刻部が前記加工面に接触しなかったことが検知された場合、警告を出力する警告出力手段（例えば、図４の増幅器２９）をさらに備えることを特徴としている。
【００１７】
この請求項２、３記載の発明によれば、警告出力手段は前記打刻手段による前記打刻部の往復運動の際に接触検知手段により前記打刻部が前記加工面に接触しなかったことが検知された場合、警告を出力する。
また、請求項２記載の発明によれば、打刻手段は打刻部を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻し、打刻部移動手段は前記打刻部を前記加工面に対して二次元方向に移動させ、加圧調整手段は前記加工面に対して一定の圧力を維持するように加圧調整し、前記打刻手段は、打刻手段内部のカムが駆動手段により回転し、カムに従動することになり、前記打刻部を直線往復運動させるカム装置を備える。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明の打刻方法において、
前記打刻工程における前記打刻部の往復運動の際に前記接触検知工程にて前記打刻部が前記加工面に接触しなかったことが検知された場合、警告を出力する警告出力工程をさらに含むことを特徴としている。
【００１９】
この請求項６記載の発明によれば、警告出力工程にて前記打刻工程における前記打刻部の往復運動の際に前記接触検知工程にて前記打刻部が前記加工面に接触しなかったことが検知された場合、警告を出力する。
【００２０】
したがって、請求項２記載の発明によれば、打刻部からの反力を利用して被打刻物にかかっている押付け力を直接検出し、この押付け力を一定に保つことができるため、加圧調整が可能な打刻装置を容易かつ小型な構成で実現できる。さらに、使用者は打刻手段が被打刻物への打刻が不可能な位置にあることを素早く認識でき、時間や電力を節約できる。
また、請求項３または６記載の発明によれば、請求項１または５記載の発明の効果に加えて、使用者は打刻手段が被打刻物への打刻が不可能な位置にあることを素早く認識でき、時間や電力を節約できる。
【００２１】
請求項４記載の発明は、
打刻部（例えば、図１のスタイラス１ｇ）を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻する打刻手段（例えば、図１の往復機構部１）と、
前記打刻部を前記加工面に対して二次元方向に移動させる打刻部移動手段（例えば、図１の二次元位置決め機構部３）と、
前記打刻部が前記加工面に対して一定の圧力を維持する加圧調整手段（例えば、図１の圧力制御回路）とをもつ打刻装置（例えば、図１の打刻装置１０）であって、
前記打刻手段は、駆動手段（例えば、図１のモータ１ａ）で回転するカムに従動することにより前記打刻部を直線往復運動させるカム装置を備え、
前記打刻手段（例えば、図１の往復機構部１）は、前記打刻部の前記加工面への接触によって前記駆動手段にかかるトルクが前記加工面の接触位置によらず一定となるカム曲線を有するカムを備えることを特徴としている。
【００２２】
この請求項４記載の発明によれば、打刻手段は、前記打刻部の前記加工面への接触によって前記駆動手段にかかるトルクが前記加工面の接触位置によらず一定となるカム曲線を有するカムを備える。
また、請求項４記載の発明によれば、打刻手段は打刻部を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻し、打刻部移動手段は前記打刻部を前記加工面に対して二次元方向に移動させ、加圧調整手段は前記加工面に対して一定の圧力を維持するように加圧調整し、前記打刻手段は、打刻手段内部のカムが駆動手段により回転し、カムに従動することになり、前記打刻部を直線往復運動させるカム装置を備える。
【００２３】
したがって、請求項４記載の発明によれば、打刻部からの反力を利用して被打刻物にかかっている押付け力を直接検出し、この押付け力を一定に保つことができるため、加圧調整が可能な打刻装置を容易かつ小型な構成で実現できる。さらに、駆動手段にかかるトルクを一定に保つことにより、打刻部の加工面への接触位置によらず均一な深さで打刻できる。
【００２４】
請求項７記載の発明は、
先端が振動する打刻部（例えば、図１のスタイラス１ｇ）を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻する打刻手段（例えば、図１の往復機構部１）と、
前記打刻部を前記加工面に対して二次元方向に移動させる打刻部移動手段（例えば、図１の二次元位置決め機構部３）と、
前記打刻部が前記加工面に対して一定の圧力を維持する加圧力調整手段（例えば、図１の圧力制御回路２）とをもつ打刻装置（例えば、図１の打刻装置１０）であって、
前記加圧力調整手段は、打刻する線がつながっていない場合や打刻する文字と文字との間を移動する場合に、前記加工面に対しての加圧力を低下させるとともに前記打刻部先端の振動を停止させ、
前記打刻部移動手段は、当該打刻部を次の打刻位置まで二次元方向に移動させることを特徴としている。
【００２５】
この請求項７記載の発明によれば、打刻手段は先端が振動する打刻部を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻し、前記加圧力調整手段は、打刻する線がつながっていない場合や打刻する文字と文字との間を移動する場合に、前記加工面に対しての加圧力を低下させて一定の圧力を維持するように加圧力調整するとともに前記打刻部先端の振動を停止させ、前記打刻部移動手段は、当該打刻部を次の打刻位置まで二次元方向に移動させる。
【００２６】
請求項８記載の発明の打刻方法は、
先端が振動する打刻部を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻する打刻工程と、
打刻する線がつながっていない場合や打刻する文字と文字との間を移動する場合に、前記加工面に対しての加圧力を低下させて一定の圧力を維持する加圧力調整工程と、前記打刻部先端の振動を停止させる振動停止工程と、
当該打刻部を次の打刻位置まで二次元方向に移動させる打刻部移動工程と、
を含むことを特徴とする。
【００２７】
この請求項８記載の発明によれば、打刻工程にて、先端が振動する打刻部を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻させ、加圧力調整工程にて、打刻する線がつながっていない場合や打刻する文字と文字との間を移動する場合に、前記加工面に対しての加圧力を低下させて一定の圧力を維持するとともに前記打刻部先端の振動を停止させ、打刻部移動工程にて、当該打刻部を次の打刻位置まで二次元方向に移動させる。
【００２８】
したがって、打刻する線がつながっていない場合や、打刻する文字と文字との間を移動する場合において、打刻部の往復運動がほとんどなくなったため、打刻にかかる時間を大幅に短縮できる。また、往復機構部の動きが大幅に少なくなったことから、往復機構部の耐久性を向上させ、故障率を改善できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、図１〜図４を参照して、本発明を適用した第１の実施の形態における打刻装置について説明する。
【００３０】
まず構成を説明する。
図１は、本発明を適用した第１の実施の形態における打刻装置１０の概略構成を示す図である。
【００３１】
図１において、打刻装置１０は往復機構部１、圧力制御回路２、二次元位置決め機構部３、位置決め制御回路４、打刻振動発生回路５により概略構成されている。また、往復機構部１は、図２に示すようにモータ１ａ、カム１ｂ、カムフォロア１ｃ、ドグ１ｄ、保持部１ｅ、ペン１ｆ、スタイラス１ｇ、上昇端検出部１ｈ、下降端検出部１ｉ、シャフト１ｊ、コイルばね１ｋ、固定板１ｌ、ストッパ１ｍ、ベアリング１ｎ等から構成されている。
【００３２】
モータ１ａは、固定板１ｌに取り付けられ、モータ１ａが駆動してカム１ｂが回転すると、カムフォロア１ｃを介して保持部１ｅが直線運動する。保持部１ｅは、２本のシャフト１ｊに固定されており、コイルばね１ｋにより常にカム１ｂ側に押し付けられている。このため、カム１ｂの回転に伴って保持部１ｅが被打刻物６側に押し下げられる場合でも、保持部１ｅが被打刻物６側から遠ざけられる場合でも、保持部１ｅはカム１ｂに追従して可動する。
【００３３】
また、カム１ｂは可動範囲内において、その回転位置によらずモータ１ａからの一定のトルクによりペン１ｆの先端部に取り付けられたスタイラス１ｇを被打刻物６に一定の圧力で押し付けることが可能な形状をしている。スタイラス１ｇは、被打刻物６より硬度の高い物質より成り、高速で上下方向に振動することにより被打刻物６に点打刻を繰り返す。
【００３４】
固定板１ｌにはベアリング１ｎが内蔵されており、シャフト１ｊはベアリング１ｎに案内されることにより直線運動する。また、保持部１ｅにはカムフォロア１ｃとペン１ｆが装着されており、上昇端検出器１ｈは、保持部１ｅの底面に取り付けられたペン１ｆの先端が上昇端の位置であるときドグ１ｄを検出し、下降端検出器１ｉは、下降端の位置でドグ１ｄを検出する。
【００３５】
圧力制御回路２は、後述するようにモータ１ａの回転速度を制御することによりペン１ｆの往復運動の速度を制御する。また、ペン１ｆの往復運動中に被打刻物６に接触した際に被打刻物６への到達を検出し、ペン１ｆの被打刻物６への接触後、スタイラス１ｇが被打刻物６に加える圧力が一定値になるように制御する。また、スタイラス１ｇが被打刻物６に接触せずに下降端に達した際には、モータ１ａを逆回転させ、上昇端に達した際には、モータ１ａを停止させ警告を出力する。
【００３６】
二次元位置決め機構部３は、位置決め制御回路から出力される位置決め信号に基づいて、打刻軸と直交方向に文字や数字等の二次元パターンを位置決めする。これにより、往復機構部１はペン１ｆを振動させた状態で被打刻物６に圧接させ、被打刻物６に文字や数字を打刻する。打刻振動発生回路５は、ペン１ｆに振動を発生させる。
【００３７】
次に動作を説明する。
【００３８】
まず、図３を参照してカム装置の力学的関係について説明する。図３において、支点はモータ１ａの回転軸となるカム１ｂの支点を表し、接点はカム１ｂとカムフォロア１ｃとの接点を表す。また、「Ｒ」は支点と接点間の距離を表し、「Ｆ」は被打刻物６からの反力、「Ｔ」は「Ｆ」が支点に発生させるトルクを表す。さらに、「α」は反力「Ｆ」の方向とカムフォロア１ｃのカム１ｂに対する反力方向とのなす角度、「β」は「Ｆ」と「Ｒ」の方向のなす角度、「γ」は「Ｆ」と「Ｆ／ｃｏｓα」の方向のなす角度をそれぞれ表す。
【００３９】
この時、被打刻物６からの反力「Ｆ」が支点に発生させるトルク「Ｔ」は、カムフォロア１ｃの中心軸を直線運動に規制する機構部からの反力「Ｆ」との合力「Ｆ／ｃｏｓα」と支点から前記直線までの垂直距離「Ｒｃｏｓγ」により決定し、これらの間には次式の関係がある。
Ｔ＝（Ｆ／ｃｏｓα）＊Ｒｓｉｎγ ……（１）
γ＝α＋β ……（２）
【００４０】
これらの式において、「Ｆ」、「Ｔ」を所与としてペン１ｆの可動範囲内の適当な位置で部品配置等を勘案した「Ｒ」、「α」、「β」の初期値が定まる。この時、この時、可動範囲内程度の位置変化では「α」はほとんど変化しないため、式（１）により「Ｒ」と「β」の関係が求められる。これにより、「Ｆ」、「Ｔ」が一定となるようなカム曲線が得られる。
【００４１】
したがって、カム１ｂを上記式を満たす曲線形状とし、カム１ｂの回転に伴って支点と接点間の距離を適宜変化させることにより、モータ１ａから一定のトルクを加えた時の被打刻物６に加わる圧力を一定に保つことができる。なお、厳密にはコイルばね１ｋの長さの変化に伴って「Ｆ」が変化するが、「Ｆ」の変化は被打刻物６に加わる圧力に比べて極めて小さいため、これを無視できる。
【００４２】
次に、図４を参照して圧力制御回路２の動作について説明する。まず、ペン１ｆの速度制御方法について説明する。
【００４３】
まず、モータ１ａにタコメータ１ａ’を取り付けることにより、モータ１ａの回転速度を検出し、減算器２２ａおよび加算器２３ａにより、検出結果とパルス・デューティ設定部２１ａに記憶されたパルス・デューティ設定値との差をその設定値に加えた信号を生成する。
【００４４】
次に、スイッチ２５は、この信号をＰＷＭパルス発生回路２６において三角波発生回路２６‘から出力される三角波との比較信号とするため、コンパレータ２４ｂに入力する。これにより、タコメータ１ａ’の出力信号がパルス・デューティ設定部２１ａにあらかじめ設定された値を維持するようにモータ１ａの回転速度が制御される。上述の動作により、圧力制御回路２はペン１ｆの往復運動を任意の速度に制御することができる。
【００４５】
次に、ペン１ｆの到達検知方法について説明する。
モータ１ａとしてＤＣサーボモータを利用すれば、その電流値はトルクに比例するが、スタイラス１ｇが被打刻物６に接触したときに運動が制止されるためにモータ１ａのトルクは一時的に過大となる。そこで、電流量検出抵抗２８の両端の電圧を増幅器２９に入力することによって電圧を検出し、コンパレータ２４ａによりあらかじめ記憶されたトルク設定部２１ｃのトルク設定値と比較して、被打刻物６への到達を検出する。そして、被打刻物６への到達が検出されなかった場合、増幅器２９はモータ１ａを停止させ警告を出力する。上述の動作により、圧力制御回路２はペン１ｆの往復運動の移動中における被打刻物６への接触を検知することができる。
【００４６】
次に、ペン１ｆの加圧制御方法について説明する。
最初に、減算器２２ｂおよび加算器２３ｂは、上記「Ｔ」に比例する信号となる増幅器２９の出力値とパルス・デューティ設定部２１ｂに記憶されたパルス・デューティ設定値とを比較し、その差をパルス・デューティ設定値に加えた信号を生成する。
【００４７】
次に、スイッチ２５は、この信号をＰＷＭパルス発生回路２６において三角波発生回路２６’から出力される三角波との比較信号とするため、コンパレータ２４ｂに入力する。このため、増幅器２９の出力信号がパルス・デューティ設定部２１ｂのパルス・デューティ設定値にあらかじめ設定された値になるようにモータ１ａのトルクは制御される。上述の動作により、圧力制御回路２はペン１ｆが被打刻物６に加える圧力を一定値に制御することができる。
【００４８】
以上のように、圧力制御回路２は、被打刻物６への到達を検知する信号に基づいてスイッチ２５を制御することにより、ペン１ｆの重量の差異が被打刻物６への衝突の強さに影響を与えないため、多様な種類のペンを使用できる。また、スタイラス１ｇの押付け力が最適な値になるようにペン１ｆを速度制御、および加圧制御することが可能となり、被打刻物６の材質や形状を問わず加工面に対して均質な打刻を行う打刻装置を安価かつ容易に構成できる。
【００４９】
（第２の実施の形態）
以下、図を参照して、本発明を適用した第２の実施の形態における打刻装置について説明する。
【００５０】
まず構成を説明する。
本発明を適用した第２の実施の形態における打刻装置の概略構成は、第１の実施の形態における打刻装置１０（図１参照）と同様の概略構成であるため、その図示および説明は省略する。
【００５１】
なお、圧力制御回路２は、図２に示す圧力制御回路２に、パルス・デューティ設定部３０、減算器３１ａ、加算器３１ｂ、加圧力切換信号３２、およびスイッチ３３を追加して、図５に示すように構成される。
【００５２】
この図５を参照して、圧力制御回路２の動作について、第１の実施の形態における動作と異なる部分について説明する。
【００５３】
同図において、減算器３１ａおよび加算器２３ｂは、増幅器２９の出力値とパルス・デューティ設定部３０にあらかじめ設定されたパルス・デューティ値とを比較し、その差をパルス・デューティ設定値に加えた信号を生成する。
【００５４】
そして、スイッチ３３は、この信号をＰＷＭパルス発生回路２６において三角波発生回路２６’から出力される三角波との比較信号とするため、コンパレータ２４ｂに入力する。これにより、出力信号は、パルス・デューティ設定部３０にあらかじめ設定された値を維持するように制御される。
【００５５】
なお、パルス・デューティ設定部３０には、ペン１ｆが被打刻物６にほとんど力を加えないトルクに相当するパルス・デューティ値があらかじめ設定されている。
【００５６】
このため、圧力制御回路２は、加圧力切換信号３２に基づいてスイッチ３３を制御することにより、ペン１ｆが被打刻物６にほとんど力を加えないトルクになるようにモータ１ａのトルクを制御する。そのため、打刻する線がつながっていない場合や、打刻する文字と文字の間を移動する場合に、ペンを加工面に力をかけずに次の打刻位置に移動させることができ、その移動にかかる時間を短縮することができる。
【００５７】
図６に、本第２の実施の形態における打刻装置１０による、１〜５の文字の打刻例を示す。同図において、文字の書き終わりから次の文字の書き始めまでの細い線が、加圧力を低下させ、打刻部先端の振動を停止させて二次元方向に移動させた線を示している。
【００５８】
なお、この時、被打刻物表面に対して、打刻先端部は力をかけないが引きずることになるため、その表面には若干の薄い線が残る。この表面が鏡面のようなきれいな被打刻物でなければ、この薄い線は識別は困難であるため、文字品質を低下させることにはならない。
【００５９】
【発明の効果】
請求項１、５記載の発明によれば、打刻部からの反力を利用して被打刻物にかかっている押付け力を直接検出し、この押付け力を一定に保つことができるため、加圧調整が可能な打刻装置を容易かつ小型な構成で実現できる。
【００６０】
また、請求項１または５記載の発明によれば、打刻手段の重量の違いや加工面への接触位置に応じた最適な速度と加圧力で被打刻物を打刻できる。
【００６１】
請求項２記載の発明によれば、打刻部からの反力を利用して被打刻物にかかっている押付け力を直接検出し、この押付け力を一定に保つことができるため、加圧調整が可能な打刻装置を容易かつ小型な構成で実現できる。さらに、使用者は打刻手段が被打刻物への打刻が不可能な位置にあることを素早く認識でき、時間や電力を節約できる。
請求項３または６記載の発明によれば、請求項１または５記載の発明の効果に加えて、使用者は打刻手段が被打刻物への打刻が不可能な位置にあることを素早く認識でき、時間や電力を節約できる。
【００６２】
請求項４記載の発明によれば、打刻部からの反力を利用して被打刻物にかかっている押付け力を直接検出し、この押付け力を一定に保つことができるため、加圧調整が可能な打刻装置を容易かつ小型な構成で実現できる。さらに、駆動手段にかかるトルクを一定に保つことにより、打刻部の加工面への接触位置によらず均一な深さで打刻できる。
【００６３】
請求項７または８記載の発明によれば、打刻する線がつながっていない場合や、打刻する文字と文字との間を移動する場合において、打刻部の往復運動がほとんどなくなったため、打刻にかかる時間を大幅に短縮できる。また、往復機構部の動きが大幅に少なくなったことから、往復機構部の耐久性を向上させ、故障率を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した第１の実施の形態における打刻装置１０の概略構成を示す図である。
【図２】図１の往復機構部１の概観斜視図である。
【図３】図１のカム１ｂ、カムフォロア１ｃの力学的関係を示す図である。
【図４】第１の実施の形態における図１の圧力制御回路２の回路構成図である。
【図５】第２の実施の形態における図１の圧力制御回路２の回路構成図である。
【図６】第２の実施例における打刻装置１０の打刻実施例である。
【符号の説明】
１０ 打刻装置
１ 往復機構部
１ａ モータ
１ａ’タコメータ
１ｂ カム
１ｃ カムフォロア
１ｄ ドグ
１ｅ 保持部
１ｆ ペン
１ｇ スタイラス
１ｈ 上昇端検出部
１ｉ 下降端検出部
１ｊ シャフト
１ｋ コイルばね
１ｌ 固定板
１ｍ ストッパ
１ｎ ベアリング
２ 圧力制御回路
２１ａ、２１ｂ、３０ パルス・デューティ設定部
２１ｃ トルク設定部
２２ａ、２２ｂ、３１ａ 減算器
２３ａ、２３ｂ、３１ｂ 加算器
２４ａ、２４ｂ 比較器
２５、３３ スイッチ
２６ ＰＷＭパルス発生回路
２６’三角波発生回路
２７ モータドライバ
２８ 電流量検出抵抗
２９ 増幅器
３２ 加圧力切換信号
３ 二次元位置決め機構部
４ 位置決め制御回路
５ 打刻振動発生回路
６ 被打刻物
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属や合成樹脂材の部品の表面に製造番号や品名などを打刻する打刻装置および打刻方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の打刻装置としては、例えば、特公平０３−２７３９７号広報に開示されているように、圧力レギュレータにより加圧棒に一定の空気圧を加えることにより、加工面の傾斜や曲面によらず、打刻深さが均一になる加圧力調整機構付き彫刻器が知られている。
【０００３】
また、打刻する線がつながっていない場合や、打刻する文字と文字との間を移動する場合などには、打刻部を往復機構部により加工面から遠ざけ、次の打刻位置へ二次元方向に移動させた後、往復機構部により打刻部を加工面側に移動させ、次の文字を打刻する打刻装置がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公平０３−２７３９７号広報に開示されている打刻装置では、加圧棒に加える圧力を一定にするため、圧力レギュレータの圧力設定を手作業で変更したり、供給管の圧縮空気の入口や出口に速度調節弁を設置するなどして、加圧棒の先端に取り付けられたペンの移動速度や押付け力を調整する必要があった。このため、被打刻物の材質、形状、硬さ等の特性に応じて加圧棒に加える圧力を調整する必要があり、手間や時間がかかっていた。
【０００５】
また、加圧調整を自動調整するためには、ペンの押付け力を検出する圧力センサを設け、供給管の圧縮空気の出入口の速度調節弁と圧力レギュレータを自動制御する必要があるが、装置構成の複雑化、大型化に伴って高価になる。さらに、空気は圧縮性流体であるため、空気圧制御は応答性の低さから自動制御の実現を困難としていた。
【０００６】
加えて、複数の文字等を打刻する際には、打刻する線がつながっていない場合や、打刻する文字と文字との間の移動する場合において、打刻部が加工面から遠ざけたり、また加工面へ接触するために近づける動作は、打刻時間全体に占める割合が大きいという問題があった。
【０００７】
本発明の課題は、被打刻物に対する加圧力の自動制御を安価かつ容易な構成により実現でき、また、打刻する線がつながっていない場合や、打刻する文字と文字との間を移動する場合にかかる時間を短縮し、打刻時間全体を短縮することができる打刻装置および打刻方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、
打刻部（例えば、図１のスタイラス１ｇ）を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻する打刻手段（例えば、図１の往復機構部１）と、
前記打刻部を前記加工面に対して二次元方向に移動させる打刻部移動手段（例えば、図１の二次元位置決め機構部３）と、
前記打刻部が前記加工面に対して一定の圧力を維持する加圧調整手段（例えば、図１の圧力制御回路）とをもつ打刻装置（例えば、図１の打刻装置１０）であって、
前記打刻手段は、駆動手段（例えば、図１のモータ１ａ）で回転するカムに従動することにより前記打刻部を直線往復運動させるカム装置と、
前記加工面への前記打刻部の接触を前記駆動手段に流れる電流値の変化により検知する接触検知手段（例えば、図４の電流量検出抵抗２８）と、を備え、
前記加圧調整手段（例えば、図１の圧力制御回路２）は、前記接触検知手段により前記打刻部の前記加工面への接触が検知された際に、この検知結果に基づいて前記加工面への圧力を調整することを特徴としている。
【０００９】
この請求項１記載の発明によれば、打刻手段は打刻部を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻し、打刻部移動手段は前記打刻部を前記加工面に対して二次元方向に移動させ、加圧調整手段は前記加工面に対して一定の圧力を維持するように加圧調整し、前記打刻手段は、打刻手段内部のカムが駆動手段により回転し、カムに従動することになり、前記打刻部を直線往復運動させるカム装置を備える。
【００１０】
したがって、打刻部からの反力を利用して被打刻物にかかっている押付け力を直接検出し、この押付け力を一定に保つことができるため、加圧調整が可能な打刻装置を容易かつ小型な構成で実現できる。
【００１２】
また、請求項１記載の発明によれば、接触検知手段は前記加工面への前記打刻部の接触を前記駆動手段に流れる電流の変化値により検出し、前記加圧調整手段は、前記接触検知手段により前記打刻部の前記加工面への接触が検知された際に、この検知結果に基づいて前記加工面に対する加圧力を調整する。
【００１３】
請求項５記載の発明の打刻方法は、
前記駆動手段により回転するカムに従動して打刻部を直線往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻する打刻工程と、
前記打刻部を前記加工面に対して二次元方向に移動させる打刻部移動工程と、前記加工面への前記打刻部の接触を前記駆動手段に流れる電流値の変化により検知する接触検知工程と、
前記接触検知工程にて前記打刻部の前記加工面への接触が検知された際に、この検知結果に基づいて、前記打刻部が前記加工面に対して一定の加圧力を維持する加圧調整工程と、
を含むことを特徴としている。
【００１４】
この請求項５記載の発明によれば、打刻工程にて駆動手段にカムを回転させることにより従動する打刻部を直線往復運動させ、打刻部移動工程にて前記打刻部を前記加工面に対して二次元方向に移動させ、接触検知工程にて前記加工面への前記打刻部の接触を前記駆動手段に流れる電流値の変化により検知し、加圧調整工程にて前記接触検知工程にて前記打刻部の前記加工面への接触が検知された際に、この検知結果に基づいて、前記打刻部が前記加工面に対して一定の加圧力を維持するように圧力を調整する。
【００１５】
したがって、打刻手段の重量の違いや加工面への接触位置に応じた最適な速度と押付け力とで被打刻物を打刻できる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、
打刻部（例えば、図１のスタイラス１ｇ）を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻する打刻手段（例えば、図１の往復機構部１）と、
前記打刻部を前記加工面に対して二次元方向に移動させる打刻部移動手段（例えば、図１の二次元位置決め機構部３）と、
前記打刻部が前記加工面に対して一定の圧力を維持する加圧調整手段（例えば、図１の圧力制御回路）とをもつ打刻装置（例えば、図１の打刻装置１０）であって、
前記打刻手段は、駆動手段（例えば、図１のモータ１ａ）で回転するカムに従動することにより前記打刻部を直線往復運動させるカム装置と、
前記打刻手段（例えば、図１の往復機構部１）による前記打刻部の往復運動の際に接触検知手段により前記打刻部が前記加工面に接触しなかったことが検知された場合、警告を出力する警告出力手段（例えば、図４の増幅器２９）と、を備えることを特徴としている。
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明の打刻装置において、
前記打刻手段（例えば、図１の往復機構部１）による前記打刻部の往復運動の際に接触検知手段により前記打刻部が前記加工面に接触しなかったことが検知された場合、警告を出力する警告出力手段（例えば、図４の増幅器２９）をさらに備えることを特徴としている。
【００１７】
この請求項２、３記載の発明によれば、警告出力手段は前記打刻手段による前記打刻部の往復運動の際に接触検知手段により前記打刻部が前記加工面に接触しなかったことが検知された場合、警告を出力する。
また、請求項２記載の発明によれば、打刻手段は打刻部を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻し、打刻部移動手段は前記打刻部を前記加工面に対して二次元方向に移動させ、加圧調整手段は前記加工面に対して一定の圧力を維持するように加圧調整し、前記打刻手段は、打刻手段内部のカムが駆動手段により回転し、カムに従動することになり、前記打刻部を直線往復運動させるカム装置を備える。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明の打刻方法において、
前記打刻工程における前記打刻部の往復運動の際に前記接触検知工程にて前記打刻部が前記加工面に接触しなかったことが検知された場合、警告を出力する警告出力工程をさらに含むことを特徴としている。
【００１９】
この請求項６記載の発明によれば、警告出力工程にて前記打刻工程における前記打刻部の往復運動の際に前記接触検知工程にて前記打刻部が前記加工面に接触しなかったことが検知された場合、警告を出力する。
【００２０】
したがって、請求項２記載の発明によれば、打刻部からの反力を利用して被打刻物にかかっている押付け力を直接検出し、この押付け力を一定に保つことができるため、加圧調整が可能な打刻装置を容易かつ小型な構成で実現できる。さらに、使用者は打刻手段が被打刻物への打刻が不可能な位置にあることを素早く認識でき、時間や電力を節約できる。
また、請求項３または６記載の発明によれば、請求項１または５記載の発明の効果に加えて、使用者は打刻手段が被打刻物への打刻が不可能な位置にあることを素早く認識でき、時間や電力を節約できる。
【００２１】
請求項４記載の発明は、
打刻部（例えば、図１のスタイラス１ｇ）を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻する打刻手段（例えば、図１の往復機構部１）と、
前記打刻部を前記加工面に対して二次元方向に移動させる打刻部移動手段（例えば、図１の二次元位置決め機構部３）と、
前記打刻部が前記加工面に対して一定の圧力を維持する加圧調整手段（例えば、図１の圧力制御回路）とをもつ打刻装置（例えば、図１の打刻装置１０）であって、
前記打刻手段は、駆動手段（例えば、図１のモータ１ａ）で回転するカムに従動することにより前記打刻部を直線往復運動させるカム装置を備え、
前記打刻手段（例えば、図１の往復機構部１）は、前記打刻部の前記加工面への接触によって前記駆動手段にかかるトルクが前記加工面の接触位置によらず一定となるカム曲線を有するカムを備えることを特徴としている。
【００２２】
この請求項４記載の発明によれば、打刻手段は、前記打刻部の前記加工面への接触によって前記駆動手段にかかるトルクが前記加工面の接触位置によらず一定となるカム曲線を有するカムを備える。
また、請求項４記載の発明によれば、打刻手段は打刻部を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻し、打刻部移動手段は前記打刻部を前記加工面に対して二次元方向に移動させ、加圧調整手段は前記加工面に対して一定の圧力を維持するように加圧調整し、前記打刻手段は、打刻手段内部のカムが駆動手段により回転し、カムに従動することになり、前記打刻部を直線往復運動させるカム装置を備える。
【００２３】
したがって、請求項４記載の発明によれば、打刻部からの反力を利用して被打刻物にかかっている押付け力を直接検出し、この押付け力を一定に保つことができるため、加圧調整が可能な打刻装置を容易かつ小型な構成で実現できる。さらに、駆動手段にかかるトルクを一定に保つことにより、打刻部の加工面への接触位置によらず均一な深さで打刻できる。
【００２４】
請求項７記載の発明は、
先端が振動する打刻部（例えば、図１のスタイラス１ｇ）を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻する打刻手段（例えば、図１の往復機構部１）と、
前記打刻部を前記加工面に対して二次元方向に移動させる打刻部移動手段（例えば、図１の二次元位置決め機構部３）と、
前記打刻部が前記加工面に対して一定の圧力を維持する加圧力調整手段（例えば、図１の圧力制御回路２）とをもつ打刻装置（例えば、図１の打刻装置１０）であって、
前記加圧力調整手段は、打刻する線がつながっていない場合や打刻する文字と文字との間を移動する場合に、前記加工面に対しての加圧力を低下させるとともに前記打刻部先端の振動を停止させ、
前記打刻部移動手段は、当該打刻部を次の打刻位置まで二次元方向に移動させることを特徴としている。
【００２５】
この請求項７記載の発明によれば、打刻手段は先端が振動する打刻部を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻し、前記加圧力調整手段は、打刻する線がつながっていない場合や打刻する文字と文字との間を移動する場合に、前記加工面に対しての加圧力を低下させて一定の圧力を維持するように加圧力調整するとともに前記打刻部先端の振動を停止させ、前記打刻部移動手段は、当該打刻部を次の打刻位置まで二次元方向に移動させる。
【００２６】
請求項８記載の発明の打刻方法は、
先端が振動する打刻部を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻する打刻工程と、
打刻する線がつながっていない場合や打刻する文字と文字との間を移動する場合に、前記加工面に対しての加圧力を低下させて一定の圧力を維持する加圧力調整工程と、前記打刻部先端の振動を停止させる振動停止工程と、
当該打刻部を次の打刻位置まで二次元方向に移動させる打刻部移動工程と、
を含むことを特徴とする。
【００２７】
この請求項８記載の発明によれば、打刻工程にて、先端が振動する打刻部を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻させ、加圧力調整工程にて、打刻する線がつながっていない場合や打刻する文字と文字との間を移動する場合に、前記加工面に対しての加圧力を低下させて一定の圧力を維持するとともに前記打刻部先端の振動を停止させ、打刻部移動工程にて、当該打刻部を次の打刻位置まで二次元方向に移動させる。
【００２８】
したがって、打刻する線がつながっていない場合や、打刻する文字と文字との間を移動する場合において、打刻部の往復運動がほとんどなくなったため、打刻にかかる時間を大幅に短縮できる。また、往復機構部の動きが大幅に少なくなったことから、往復機構部の耐久性を向上させ、故障率を改善できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、図１〜図４を参照して、本発明を適用した第１の実施の形態における打刻装置について説明する。
【００３０】
まず構成を説明する。
図１は、本発明を適用した第１の実施の形態における打刻装置１０の概略構成を示す図である。
【００３１】
図１において、打刻装置１０は往復機構部１、圧力制御回路２、二次元位置決め機構部３、位置決め制御回路４、打刻振動発生回路５により概略構成されている。また、往復機構部１は、図２に示すようにモータ１ａ、カム１ｂ、カムフォロア１ｃ、ドグ１ｄ、保持部１ｅ、ペン１ｆ、スタイラス１ｇ、上昇端検出部１ｈ、下降端検出部１ｉ、シャフト１ｊ、コイルばね１ｋ、固定板１ｌ、ストッパ１ｍ、ベアリング１ｎ等から構成されている。
【００３２】
モータ１ａは、固定板１ｌに取り付けられ、モータ１ａが駆動してカム１ｂが回転すると、カムフォロア１ｃを介して保持部１ｅが直線運動する。保持部１ｅは、２本のシャフト１ｊに固定されており、コイルばね１ｋにより常にカム１ｂ側に押し付けられている。このため、カム１ｂの回転に伴って保持部１ｅが被打刻物６側に押し下げられる場合でも、保持部１ｅが被打刻物６側から遠ざけられる場合でも、保持部１ｅはカム１ｂに追従して可動する。
【００３３】
また、カム１ｂは可動範囲内において、その回転位置によらずモータ１ａからの一定のトルクによりペン１ｆの先端部に取り付けられたスタイラス１ｇを被打刻物６に一定の圧力で押し付けることが可能な形状をしている。スタイラス１ｇは、被打刻物６より硬度の高い物質より成り、高速で上下方向に振動することにより被打刻物６に点打刻を繰り返す。
【００３４】
固定板１ｌにはベアリング１ｎが内蔵されており、シャフト１ｊはベアリング１ｎに案内されることにより直線運動する。また、保持部１ｅにはカムフォロア１ｃとペン１ｆが装着されており、上昇端検出器１ｈは、保持部１ｅの底面に取り付けられたペン１ｆの先端が上昇端の位置であるときドグ１ｄを検出し、下降端検出器１ｉは、下降端の位置でドグ１ｄを検出する。
【００３５】
圧力制御回路２は、後述するようにモータ１ａの回転速度を制御することによりペン１ｆの往復運動の速度を制御する。また、ペン１ｆの往復運動中に被打刻物６に接触した際に被打刻物６への到達を検出し、ペン１ｆの被打刻物６への接触後、スタイラス１ｇが被打刻物６に加える圧力が一定値になるように制御する。また、スタイラス１ｇが被打刻物６に接触せずに下降端に達した際には、モータ１ａを逆回転させ、上昇端に達した際には、モータ１ａを停止させ警告を出力する。
【００３６】
二次元位置決め機構部３は、位置決め制御回路から出力される位置決め信号に基づいて、打刻軸と直交方向に文字や数字等の二次元パターンを位置決めする。これにより、往復機構部１はペン１ｆを振動させた状態で被打刻物６に圧接させ、被打刻物６に文字や数字を打刻する。打刻振動発生回路５は、ペン１ｆに振動を発生させる。
【００３７】
次に動作を説明する。
【００３８】
まず、図３を参照してカム装置の力学的関係について説明する。図３において、支点はモータ１ａの回転軸となるカム１ｂの支点を表し、接点はカム１ｂとカムフォロア１ｃとの接点を表す。また、「Ｒ」は支点と接点間の距離を表し、「Ｆ」は被打刻物６からの反力、「Ｔ」は「Ｆ」が支点に発生させるトルクを表す。さらに、「α」は反力「Ｆ」の方向とカムフォロア１ｃのカム１ｂに対する反力方向とのなす角度、「β」は「Ｆ」と「Ｒ」の方向のなす角度、「γ」は「Ｆ」と「Ｆ／ｃｏｓα」の方向のなす角度をそれぞれ表す。
【００３９】
この時、被打刻物６からの反力「Ｆ」が支点に発生させるトルク「Ｔ」は、カムフォロア１ｃの中心軸を直線運動に規制する機構部からの反力「Ｆ」との合力「Ｆ／ｃｏｓα」と支点から前記直線までの垂直距離「Ｒｃｏｓγ」により決定し、これらの間には次式の関係がある。
Ｔ＝（Ｆ／ｃｏｓα）＊Ｒｓｉｎγ ……（１）
γ＝α＋β ……（２）
【００４０】
これらの式において、「Ｆ」、「Ｔ」を所与としてペン１ｆの可動範囲内の適当な位置で部品配置等を勘案した「Ｒ」、「α」、「β」の初期値が定まる。この時、この時、可動範囲内程度の位置変化では「α」はほとんど変化しないため、式（１）により「Ｒ」と「β」の関係が求められる。これにより、「Ｆ」、「Ｔ」が一定となるようなカム曲線が得られる。
【００４１】
したがって、カム１ｂを上記式を満たす曲線形状とし、カム１ｂの回転に伴って支点と接点間の距離を適宜変化させることにより、モータ１ａから一定のトルクを加えた時の被打刻物６に加わる圧力を一定に保つことができる。なお、厳密にはコイルばね１ｋの長さの変化に伴って「Ｆ」が変化するが、「Ｆ」の変化は被打刻物６に加わる圧力に比べて極めて小さいため、これを無視できる。
【００４２】
次に、図４を参照して圧力制御回路２の動作について説明する。まず、ペン１ｆの速度制御方法について説明する。
【００４３】
まず、モータ１ａにタコメータ１ａ’を取り付けることにより、モータ１ａの回転速度を検出し、減算器２２ａおよび加算器２３ａにより、検出結果とパルス・デューティ設定部２１ａに記憶されたパルス・デューティ設定値との差をその設定値に加えた信号を生成する。
【００４４】
次に、スイッチ２５は、この信号をＰＷＭパルス発生回路２６において三角波発生回路２６‘から出力される三角波との比較信号とするため、コンパレータ２４ｂに入力する。これにより、タコメータ１ａ’の出力信号がパルス・デューティ設定部２１ａにあらかじめ設定された値を維持するようにモータ１ａの回転速度が制御される。上述の動作により、圧力制御回路２はペン１ｆの往復運動を任意の速度に制御することができる。
【００４５】
次に、ペン１ｆの到達検知方法について説明する。
モータ１ａとしてＤＣサーボモータを利用すれば、その電流値はトルクに比例するが、スタイラス１ｇが被打刻物６に接触したときに運動が制止されるためにモータ１ａのトルクは一時的に過大となる。そこで、電流量検出抵抗２８の両端の電圧を増幅器２９に入力することによって電圧を検出し、コンパレータ２４ａによりあらかじめ記憶されたトルク設定部２１ｃのトルク設定値と比較して、被打刻物６への到達を検出する。そして、被打刻物６への到達が検出されなかった場合、増幅器２９はモータ１ａを停止させ警告を出力する。上述の動作により、圧力制御回路２はペン１ｆの往復運動の移動中における被打刻物６への接触を検知することができる。
【００４６】
次に、ペン１ｆの加圧制御方法について説明する。
最初に、減算器２２ｂおよび加算器２３ｂは、上記「Ｔ」に比例する信号となる増幅器２９の出力値とパルス・デューティ設定部２１ｂに記憶されたパルス・デューティ設定値とを比較し、その差をパルス・デューティ設定値に加えた信号を生成する。
【００４７】
次に、スイッチ２５は、この信号をＰＷＭパルス発生回路２６において三角波発生回路２６’から出力される三角波との比較信号とするため、コンパレータ２４ｂに入力する。このため、増幅器２９の出力信号がパルス・デューティ設定部２１ｂのパルス・デューティ設定値にあらかじめ設定された値になるようにモータ１ａのトルクは制御される。上述の動作により、圧力制御回路２はペン１ｆが被打刻物６に加える圧力を一定値に制御することができる。
【００４８】
以上のように、圧力制御回路２は、被打刻物６への到達を検知する信号に基づいてスイッチ２５を制御することにより、ペン１ｆの重量の差異が被打刻物６への衝突の強さに影響を与えないため、多様な種類のペンを使用できる。また、スタイラス１ｇの押付け力が最適な値になるようにペン１ｆを速度制御、および加圧制御することが可能となり、被打刻物６の材質や形状を問わず加工面に対して均質な打刻を行う打刻装置を安価かつ容易に構成できる。
【００４９】
（第２の実施の形態）
以下、図を参照して、本発明を適用した第２の実施の形態における打刻装置について説明する。
【００５０】
まず構成を説明する。
本発明を適用した第２の実施の形態における打刻装置の概略構成は、第１の実施の形態における打刻装置１０（図１参照）と同様の概略構成であるため、その図示および説明は省略する。
【００５１】
なお、圧力制御回路２は、図２に示す圧力制御回路２に、パルス・デューティ設定部３０、減算器３１ａ、加算器３１ｂ、加圧力切換信号３２、およびスイッチ３３を追加して、図５に示すように構成される。
【００５２】
この図５を参照して、圧力制御回路２の動作について、第１の実施の形態における動作と異なる部分について説明する。
【００５３】
同図において、減算器３１ａおよび加算器２３ｂは、増幅器２９の出力値とパルス・デューティ設定部３０にあらかじめ設定されたパルス・デューティ値とを比較し、その差をパルス・デューティ設定値に加えた信号を生成する。
【００５４】
そして、スイッチ３３は、この信号をＰＷＭパルス発生回路２６において三角波発生回路２６’から出力される三角波との比較信号とするため、コンパレータ２４ｂに入力する。これにより、出力信号は、パルス・デューティ設定部３０にあらかじめ設定された値を維持するように制御される。
【００５５】
なお、パルス・デューティ設定部３０には、ペン１ｆが被打刻物６にほとんど力を加えないトルクに相当するパルス・デューティ値があらかじめ設定されている。
【００５６】
このため、圧力制御回路２は、加圧力切換信号３２に基づいてスイッチ３３を制御することにより、ペン１ｆが被打刻物６にほとんど力を加えないトルクになるようにモータ１ａのトルクを制御する。そのため、打刻する線がつながっていない場合や、打刻する文字と文字の間を移動する場合に、ペンを加工面に力をかけずに次の打刻位置に移動させることができ、その移動にかかる時間を短縮することができる。
【００５７】
図６に、本第２の実施の形態における打刻装置１０による、１〜５の文字の打刻例を示す。同図において、文字の書き終わりから次の文字の書き始めまでの細い線が、加圧力を低下させ、打刻部先端の振動を停止させて二次元方向に移動させた線を示している。
【００５８】
なお、この時、被打刻物表面に対して、打刻先端部は力をかけないが引きずることになるため、その表面には若干の薄い線が残る。この表面が鏡面のようなきれいな被打刻物でなければ、この薄い線は識別は困難であるため、文字品質を低下させることにはならない。
【００５９】
【発明の効果】
請求項１、５記載の発明によれば、打刻部からの反力を利用して被打刻物にかかっている押付け力を直接検出し、この押付け力を一定に保つことができるため、加圧調整が可能な打刻装置を容易かつ小型な構成で実現できる。
【００６０】
また、請求項１または５記載の発明によれば、打刻手段の重量の違いや加工面への接触位置に応じた最適な速度と加圧力で被打刻物を打刻できる。
【００６１】
請求項２記載の発明によれば、打刻部からの反力を利用して被打刻物にかかっている押付け力を直接検出し、この押付け力を一定に保つことができるため、加圧調整が可能な打刻装置を容易かつ小型な構成で実現できる。さらに、使用者は打刻手段が被打刻物への打刻が不可能な位置にあることを素早く認識でき、時間や電力を節約できる。
請求項３または６記載の発明によれば、請求項１または５記載の発明の効果に加えて、使用者は打刻手段が被打刻物への打刻が不可能な位置にあることを素早く認識でき、時間や電力を節約できる。
【００６２】
請求項４記載の発明によれば、打刻部からの反力を利用して被打刻物にかかっている押付け力を直接検出し、この押付け力を一定に保つことができるため、加圧調整が可能な打刻装置を容易かつ小型な構成で実現できる。さらに、駆動手段にかかるトルクを一定に保つことにより、打刻部の加工面への接触位置によらず均一な深さで打刻できる。
【００６３】
請求項７または８記載の発明によれば、打刻する線がつながっていない場合や、打刻する文字と文字との間を移動する場合において、打刻部の往復運動がほとんどなくなったため、打刻にかかる時間を大幅に短縮できる。また、往復機構部の動きが大幅に少なくなったことから、往復機構部の耐久性を向上させ、故障率を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した第１の実施の形態における打刻装置１０の概略構成を示す図である。
【図２】図１の往復機構部１の概観斜視図である。
【図３】図１のカム１ｂ、カムフォロア１ｃの力学的関係を示す図である。
【図４】第１の実施の形態における図１の圧力制御回路２の回路構成図である。
【図５】第２の実施の形態における図１の圧力制御回路２の回路構成図である。
【図６】第２の実施例における打刻装置１０の打刻実施例である。
【符号の説明】
１０ 打刻装置
１ 往復機構部
１ａ モータ
１ａ’タコメータ
１ｂ カム
１ｃ カムフォロア
１ｄ ドグ
１ｅ 保持部
１ｆ ペン
１ｇ スタイラス
１ｈ 上昇端検出部
１ｉ 下降端検出部
１ｊ シャフト
１ｋ コイルばね
１ｌ 固定板
１ｍ ストッパ
１ｎ ベアリング
２ 圧力制御回路
２１ａ、２１ｂ、３０ パルス・デューティ設定部
２１ｃ トルク設定部
２２ａ、２２ｂ、３１ａ 減算器
２３ａ、２３ｂ、３１ｂ 加算器
２４ａ、２４ｂ 比較器
２５、３３ スイッチ
２６ ＰＷＭパルス発生回路
２６’三角波発生回路
２７ モータドライバ
２８ 電流量検出抵抗
２９ 増幅器
３２ 加圧力切換信号
３ 二次元位置決め機構部
４ 位置決め制御回路
５ 打刻振動発生回路
６ 被打刻物
Claims (8)
- 打刻部を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻する打刻手段と、
前記打刻部を前記加工面に対して二次元方向に移動させる打刻部移動手段と、
前記打刻部が前記加工面に対して一定の圧力を維持する加圧調整手段とをもつ打刻装置であって、
前記打刻手段は、駆動手段で回転するカムに従動することにより前記打刻部を直線往復運動させるカム装置と、
前記加工面への前記打刻部の接触を前記駆動手段に流れる電流値の変化により検知する接触検知手段と、を備え、
前記加圧調整手段は、前記接触検知手段により前記打刻部の前記加工面への接触が検知された際に、この検知結果に基づいて前記加工面への圧力を調整することを特徴とする打刻装置。 - 打刻部を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻する打刻手段と、
前記打刻部を前記加工面に対して二次元方向に移動させる打刻部移動手段と、
前記打刻部が前記加工面に対して一定の圧力を維持する加圧調整手段とをもつ打刻装置であって、
前記打刻手段は、駆動手段で回転するカムに従動することにより前記打刻部を直線往復運動させるカム装置と、
前記打刻手段による前記打刻部の往復運動の際に接触検知手段により前記打刻部が前記加工面に接触しなかったことが検知された場合、警告を出力する警告出力手段と、を備えることを特徴とする打刻装置。 - 前記打刻手段による前記打刻部の往復運動の際に接触検知手段により前記打刻部が前記加工面に接触しなかったことが検知された場合、警告を出力する警告出力手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の打刻装置。
- 打刻部を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻する打刻手段と、
前記打刻部を前記加工面に対して二次元方向に移動させる打刻部移動手段と、
前記打刻部が前記加工面に対して一定の圧力を維持する加圧調整手段とをもつ打刻装置であって、
前記打刻手段は、駆動手段で回転するカムに従動することにより前記打刻部を直線往復運動させるカム装置を備え、
前記打刻手段は、前記打刻部の前記加工面への接触によって前記駆動手段にかかるトルクが前記加工面の接触位置によらず一定となるカム曲線を有するカムを備えることを特徴とする打刻装置。 - 前記駆動手段により回転するカムに従動して打刻部を直線往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻する打刻工程と、
前記打刻部を前記加工面に対して二次元方向に移動させる打刻部移動工程と、
前記加工面への前記打刻部の接触を前記駆動手段に流れる電流値の変化により検知する接触検知工程と、
前記接触検知工程にて前記打刻部の前記加工面への接触が検知された際に、この検知結果に基づいて、前記打刻部が前記加工面に対して一定の加圧力を維持する加圧調整工程と、
を含むことを特徴とする打刻方法。 - 前記打刻工程における前記打刻部の往復運動の際に前記接触検知工程にて前記打刻部が前記加工面に接触しなかったことが検知された場合、警告を出力する警告出力工程をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の打刻方法。
- 先端が振動する打刻部を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻する打刻手段と、
前記打刻部を前記加工面に対して二次元方向に移動させる打刻部移動手段と、
前記打刻部が前記加工面に対して一定の圧力を維持する加圧力調整手段とをもつ打刻装置であって、
前記加圧力調整手段は、打刻する線がつながっていない場合や打刻する文字と文字との間を移動する場合に、前記加工面に対しての加圧力を低下させるとともに前記打刻部先端の振動を停止させ、
前記打刻部移動手段は、当該打刻部を次の打刻位置まで二次元方向に移動させることを特徴とする打刻装置。 - 先端が振動する打刻部を往復運動させることにより被打刻物の加工面を打刻する打刻工程と、
打刻する線がつながっていない場合や打刻する文字と文字との間を移動する場合に、前記加工面に対しての加圧力を低下させて一定の圧力を維持する加圧力調整工程と、前記打刻部先端の振動を停止させる振動停止工程と、
当該打刻部を次の打刻位置まで二次元方向に移動させる打刻部移動工程と、
を含むことを特徴とする打刻方法。
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