JP7247043B2 - 刻印機 - Google Patents

Description

本発明は、刻印機に関する。

自動車や建設機械などの自動化された工場において、ロット番号等の英数字や合いマークなどの刻印を行うためにマーキング装置（刻印機）が使用されている。例えば下記の特許文献１には、往復運動するピストンと、このピストンの先端部に装着されてピストンの往復運動に追従して移動するスタイラスを備え、このスタイラスの先端部でワーク表面を打刻して刻印する刻印機が開示されている。

特許文献１には、ペンケースと、ペンケース内で往復運動するピストンと、ピストンを基端側に付勢する弾性部材と、このピストンの往復運動に追従して先端部でワークの表面を打刻するスタイラスを備えたマーキング装置が開示されている。
このマーキング装置を用いて金属やプラスチックからなるワークの表面に印字を行うには、ピストンおよびスタイラスを振動させてワーク表面の規定位置に点打刻を行い、このスタイラスを振動ペンごと移動させながらワークの必要な位置毎に打刻を繰り返す。
この操作により、ワーク表面の必要な位置に文字、数字、記号などをマーキングすることができる。また、スタイラスを一ヵ所で振動させるとその部分にドットが形成されるので、そのドットを所定のパターンになるよう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８は、従来の一般的な電磁式刻印機Ｄの一例を示す。刻印機Ｄにおいて、シリンダ状のペンケース１００の内周部に駆動用の筒型の電磁コイル１０１が設けられ、この電磁コイル１０１によって円柱状の鉄心１０２が往復駆動される。電磁コイル１０１の内側に筒状の軸受１０３が設置され、軸受１０３の内側に摺動自在に鉄心１０２が支持されている。
ペンケース先端側の筒状のスタイラスホルダー１０４に軸受け部材１０５が装着され、鉄心１０２の先端側にピン状のスタイラス１０６が取り付けられ、このスタイラス１０６の先端部が軸受け部材１０５の先方に突出されている。スタイラス１０６の先端部がワーク１０７の刻印面に対向され、スタイラス１０６の振動によってワーク１０７の刻印面に打刻できるようになっている。

電磁コイル１０１は駆動回路１０８に接続され、駆動回路１０８からの制御信号によって電磁コイル１０１への通電が制御される。
ペンケース１００の先端側のスタイラスホルダー１０４にはスタイラス１０６に戻り力を作用させるための圧縮ばね１１０が収容され、鉄心１０２に対し圧縮ばね１１０によってスタイラス１０６を従属動作させることでスタイラス１０６を往復駆動することができる。図８において符号１１２は空気抜き孔を示す。

図８に示す刻印機Ｄを数値制御可能なＸＹ軸移動機構上に設置し、スタイラス１０６による打刻位置を移動することにより、図１１に示すようにワーク１０７の刻印面に文字や図柄等を刻印することができる。

ところで、刻印機Ｄを長時間使用するとスタイラス１０６が損耗するので刻印機Ｄにおいてはスタイラス１０６を交換自在な構成とする必要がある。
図１２は、図８に示す刻印機Ｄを分解した状態の一例を示すが、ペンケース１００の上部にヘッド部１１５が着脱自在に取り付けられている。このヘッド部１１５をペンケース１００の上部から取り外すことで、鉄心１０２とクッション部材１１６を取り外すことができる。
また、ペンケース１００の先端側（下端側）にスタイラスホルダー１０４が螺合されており、スタイラスホルダー１０４をペンケース１００の先端部から分離するとスタイラス１０６と圧縮ばね１１０を取り出すことができるので、スタイラス１０６を交換することができる。

従来の刻印機Ｄは、ペンケース１００の内部に電磁コイル１０１と軸受１０３が固定され、これらが一体化され、ペンケース１００の先端部内周面にねじ部１１７が形成されている。
また、筒型のスタイラスホルダー１０４の基端側にフランジ部１０４ａが形成され、このフランジ部１０４ａの外周にねじ部１０４ｂが形成されている。このため、ペンケース１００側のねじ部１１７からねじ部１０４ｂを外すことでスタイラスホルダー１０４をペンケース１００から取り外すことができる。

特開平１１－９９７９８号公報

図８に示す従来の刻印機Ｄにあっては、鉄心１０２の上死点位置ストッパーとしてフッ素ゴムからなるリング状のクッション部材１１６がヘッド部１１５の内奥部に設置されている。
刻印機Ｄの内部は鉄心１０２の往復振動により１００～１１０℃程度の温度に上昇する可能性があり、耐熱性に優れたフッ素ゴムからなるクッション部材１１６を設けることでクッション部材１１６の熱劣化を防止している。

しかし、フッ素ゴムは、常温において優れた制振性を有するものの、１００℃程度の高温では制振性が低下する特徴を有している。このため、鉄心１０２が上死点に移動し、クッション部材１１６に鉄心１０２が衝突した場合、クッション部材１１６の反発力で鉄心１０２が元の位置に落ち着くまでに時間がかかり、高温での打刻動作に支障を来すおそれがあった。
具体的には、鉄心１０２が元の位置に落ち着く前に打刻動作した場合、鉄心１０２の上死点位置がばらつくことになり、刻印時の打刻力にばらつきを生じる問題がある。打刻力のばらつきを抑えるため、鉄心１０２が元の位置に落ち着く時間を考慮するように次の打刻点までの移動速度を制御すると、打刻時間が長くなるという問題が生じる。

また、従来の刻印機Ｄは、上述のようにスタイラスホルダー１０４をペンケース１００から取り外すことでスタイラス１０６の交換ができる構造となっている。刻印機Ｄにおいて、スタイラス以外に軸受１０３も損耗し易い部品であるので、軸受１０３も単独で交換できる構造となっていることが望ましい。
しかし、従来の刻印機Ｄにあっては、鉄心の軸受１０３がペンケース１００の内部に圧入または接着により固定されている。このため、軸受１０３を交換するために、ペンケース１００と電磁コイル１０１と軸受１０３を纏めて交換する必要があり、軸受１０３の交換のためのコストが高く、交換に時間もかかる問題があった。

本発明は前記事情に鑑みなされたものであり、鉄心の上死点位置を規定する部分に特別な構造を採用し、刻印機の内部が１００℃程度に温度上昇する環境下であっても鉄心の上死点位置のばらつきを抑制できるようにした刻印機の提供を目的とする。
また、本発明は分解が容易であり、スタイラスを含めて鉄心軸受の交換を容易にできるようにした刻印機の提供を目的とする。

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。
（１）本発明は、ペンケースと、該ペンケースの内部に収容された円筒状の電磁コイルと、この電磁コイルによって形成された磁界により電磁コイル内側の移動空間に沿って駆動される鉄心と、前記ペンケースの先端前方側に設けられたスタイラスホルダーと、該スタイラスホルダーによって支持された軸受部材と、前記鉄心の先端側に取り付けられて前記軸受部材を挿通したスタイラスを有する刻印機であって、前記ペンケースにおいて前記鉄心の後端側を収容する内奥部に、前記鉄心の上死点において前記鉄心の衝突を受けるダンパー部材が設置され、該ダンパー部材と前記ペンケースの最奥部との間にクッション部材が介挿されるとともに、前記ダンパー部材が、前記内奥部に挿入され、前記鉄心を受ける金属製のホルダー部材と、該ホルダー部材の周面と前記ペンケースの内奥部内周面との隙間に介挿される弾性体を備えたことを特徴とする。

ペンケースの内奥部に鉄心の上死点位置で鉄心を受けるダンパー部材を設け、このダンパー部材を金属製のホルダー部材とその外周に装着された弾性体とから構成し、ペンケースの最奥部とダンパー部材との間にクッション部材を配置した。
この構成により、鉄心が上死点位置に移動した場合にダンパー部材に衝突し、クッション部材を変形させるが、ダンパー部材がペンケース内壁との摩擦によってクッション部材へ伝達される運動エネルギーの一部を減衰する。また、クッション部材が変形された状態から元の状態に戻る際にも同様の作用が生じるため、クッション部材の反発力を低減できる。

結果として、鉄心の位置が元に戻る場合の復元時間を大幅に短縮できる。また、ペンケース内部の温度が常温より高くなった場合であっても鉄心位置が元に戻る復元時間を大幅に短縮できる。
このため、鉄心位置の復元時間を考慮し、次の打刻点への移動速度を低く抑える必要がなくなり、高速動作を維持したまま、ペンケース内を鉄心が移動する時の上死点位置のばらつきを抑制でき、打刻力のばらつきの無い、正確な打刻ができる打刻機を提供できる。
また、鉄心からの衝撃を、ダンパー部材を介しクッション部材に伝達するのでクッション部材の耐久性向上効果を得ることができる。

（２）本発明において、前記鉄心が円柱状であり、前記ペンケースの内奥部が丸穴状であり、前記ホルダー部材が円筒状であり、前記ホルダー部材の外周面と前記ペンケースの内奥部内周面との間に弾性体からなるＯリングが介挿された構成が好ましい。

上述の構造を採用し、Ｏリングを介挿したホルダー部材を設けることで、クッション部材の変形が元に戻る反発力を大幅に低減できる効果を得ることができ、鉄心が移動する場合の上死点位置のばらつきを抑制でき、打刻力のばらつきの無い、正確な打刻ができる打刻機を提供できる。

（３）本発明において、前記ホルダー部材の先端側外周と後端側外周にフランジ部が形成され、前記先端側外周のフランジ部と前記後端側外周のフランジ部との間の前記ホルダー部材外周面に前記Ｏリングを収容可能な周溝型の収容部を形成した構成を採用できる。

ホルダー部材の先端側と後端側のフランジ間の外周面にＯリングを介挿すると、鉄心の衝撃を受けたホルダー部材が移動する場合に抵抗が発生する。このため、鉄心からの衝撃を一部減衰させてクッション部材に伝達できる。またクッション部材が復元するときにもこの抵抗により反発力を抑えることができる。
このため、鉄心からの衝撃によりクッション部材に生成する変形量を削減することができ、クッション部材の変形が元に戻る反発力を大幅に低減できる効果を得ることができ、鉄心が移動する場合の上死点位置のばらつきを抑制でき、打刻力のばらつきの無い、正確な打刻ができる打刻機を提供できる。

（４）本発明において、前記ペンケースの先端部にスタイラスホルダーが装着され、前記ペンケースの先端側外周部に設けられたフックピンに係止するアングルフック部を備えた取付金具により、前記スタイラスホルダーを支持した構成が好ましい。

この構造であれば、アングルフックをフックピンから取り外す操作によりスタイラスホルダーをペンケースの先端部から簡単に取り外すことができる。スタイラスホルダーをペンケースから取り外すことにより、スタイラスを交換できる。

（５）本発明において、前記スタイラスホルダーが弾性部材を介し前記取付金具によって前記ペンケースの先端部に押圧固定された構成を採用できる。

（６）本発明において、前記ペンケースの内部に電磁コイルが取り付けられ、該電磁コイルの内側に軸受ホルダーを介し鉄心軸受が着脱自在に取り付けられた構成を採用できる。

前述の如くスタイラスホルダーをペンケースの先端部から取り外すことにより、鉄心をペンケースの内部から取り出し可能となり、鉄心を取り出すことにより、ペンケースの内部から鉄心軸受を取り出し可能となる。
このため、鉄心軸受を交換する必要が生じた場合、スタイラスホルダーと鉄心の取り外しを行うことでペンケースから鉄心軸受を容易に取り出すことができ、従来構造ではできなかった鉄心軸受けの交換を可能とする。

（７）本発明において、前記ホルダー部材が筒型であり、その内周部に雌ねじ部が形成された構成を採用できる。

ホルダー部材をペンケースから取り外す場合、ホルダー部材の雌ねじ部に螺合可能な雄ねじ部を有するロッド部材をペンケースの内部に挿入し、雌ねじ部に雄ねじ部を螺合してペンケースからロッド部材を介してホルダー部材を簡単に引き出すことができる。
ホルダー部材の取り出しが簡単になることで、クッション部材、ホルダー部材、弾性体のいずれかの交換やメンテナンスのために作業を容易にできる。

本発明によれば、クッション部材へ伝達される鉄心からの衝撃エネルギーの一部をダンパー部材が減衰する。また、クッション部材が変形された状態から元の状態に戻る際にも同様の作用が生じるため、クッション部材からの反発力も低減できる。
結果として、鉄心の位置が元に戻る場合の復元時間を大幅に短縮でき、ペンケース内部の温度が高くなった場合であっても鉄心の位置が元に戻る場合の復元時間を大幅に短縮できる。
このため、ペンケース内を鉄心が移動する場合の上死点位置のばらつきを抑制でき、打刻力のばらつきの無い、正確な打刻ができる打刻機を提供できる。また、鉄心からの衝撃についてダンパー部材を介しクッション部材に伝達するのでクッション部材の耐久性も向上できる。

本発明の第１実施形態に係る刻印機を示す断面図である。 同刻印機の側面図である。 同刻印機においてペンケースの内奥部に設置されるダンパー部材の断面図である。 同刻印機の分解図である。 図５（Ａ）は従来の刻印機のペンケースに収容されているクッション部材と鉄心とスタイラスと圧縮ばねの一例を示す側面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）に示す構造を適用した刻印機において２０℃の場合にクッション部材が示すバウンド特性を示すグラフ、図５（Ｃ）は図５（Ａ）に示す構造を適用した刻印機において１００℃の場合にクッション部材が示すバウンド特性を示すグラフである。 図６（Ａ）は実施例１の刻印機のペンケースに収容されるクッション部材と鉄心とスタイラスと圧縮ばねの一例を示す側面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）に示す構造を適用した刻印機において２０℃の場合にクッション部材が示すバウンド特性を示すグラフ、図６（Ｃ）は図６（Ａ）に示す構造を適用した刻印機において１００℃の場合にクッション部材が示すバウンド特性を示すグラフである。 図７（Ａ）は実施例２の刻印機のペンケースに収容されるクッション部材と鉄心とスタイラスと圧縮ばねの一例を示す側面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）に示す構造を適用した刻印機において２０℃の場合にクッション部材が示すバウンド特性を示すグラフ、図７（Ｃ）は図７（Ａ）に示す構造を適用した刻印機において１００℃の場合にクッション部材が示すバウンド特性を示すグラフである。 従来の刻印機の一例を示す図であり、鉄心を上死点に位置させた状態を示す断面図である。 同従来の刻印機の一例を示す図であり、鉄心を打刻位置まで下降させた状態を示す断面図である。 同従来の刻印機の一例を示す図であり、鉄心を上死点位置まで上昇させた状態を示す断面図である。 同従来の刻印機の一例によりワークの刻印面に文字を打刻した状態を示す斜視図。 同従来の刻印機の一例における分解図である。

以下に、本発明に係る第１実施形態の刻印機について、図面を適宜参照しながら説明する。
図１、図２は第１実施形態の刻印機を示すもので、この実施形態の刻印機Ａは、図示略の３軸ステージ機構などの駆動機構により全体を水平方向のＸ軸方向とＹ軸方向に移動自在に、かつ、鉛直方向のＺ軸方向に沿って移動自在に支持されている。
３軸ステージ機構はＸ軸とＹ軸とＺ軸のそれぞれの軸に沿って移動自在にステージが設けられ、それらの各軸のステージを支持する支柱や支持体、アクチュエーターなどを備えて構成される公知の駆動機構である。
各軸をスクリュウ軸としてスクリュウ軸に沿ってステージが移動される機構、各軸に取り付けられたリニアアクチュエーターによってステージが移動される機構など公知の種々の機構があるが、本実施形態では刻印機ＡをＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向に３軸移動できる構造であれば、公知の範囲でいずれの構造の３軸ステージ機構を用いても良い。
ＸＹＺ軸に沿う方向に刻印機Ａを移動するステージ機構は、ＸＹＺ軸に沿う方向それぞれ設けられた案内レールに加工ヘッドを支持するステージ（架台）を備え、各ステージを案内レールに沿って移動自在に支持した一般的な３軸ステージ機構を広く採用することができる。

図１に示す第１実施形態の構成において、刻印機Ａは下向きに円筒状のペンケース２を有し、その下端部にピン型のスタイラス３が着脱自在に取り付けられている。
ペンケース２は、筒状の本体部２Ａとその上端部に一体化されたヘッド部材２Ｂからなり、本体部２Ａの上部がヘッド部材２Ｂで閉じられている。本体部２Ａの下端部には筒状のスタイラスホルダー６が装着され、スタイラスホルダー６の先端側内部に厚肉筒型の軸受部材７が支持され、この軸受部材７の貫通孔７ａを通過して下方に突出するようにスタイラス３が設けられている。

本体部２Ａの内周部に筒型の電磁コイル８が取り付けられ、この電磁コイル８の内周面に軸受ホルダー４を介し円筒状の鉄心軸受９が装着され、鉄心軸受９の内側に円柱状の鉄心１３が配置されている。軸受ホルダー４は、金属製の円筒体からなり、その内側に鉄心軸受９が圧入されている。軸受ホルダー４と鉄心軸受９は一体化されているので、鉄心軸受９を後述する如く交換する場合は、軸受ホルダー４とともに交換することとなる。

ヘッド部材２Ｂの内径は本体部２Ａの内径と同等に形成され、ヘッド部材２Ｂの上端部には天井壁１０が形成されている。本体部２Ａの内部空間はヘッド部材２Ｂの内部空間と連続され、これら連続された空間の上部は天井壁１０により閉じられている。
鉄心１３はその上部をヘッド部材２Ｂの内部空間に到達させ、その下部を本体部２Ａの内上部に位置させるようにペンケース２の内部に収容されている。このため、ヘッド部材２Ｂの内部空間はペンケース２の内奥部に位置している。なお、鉄心１３にはその上面と下面に達する空気抜き孔１３ａが形成されている。

ヘッド部材２Ｂの内上部（内奥部）にはダンパー部材１２とリング状のクッション部材１５が収容されている。
ダンパー部材１２は、図３に拡大して示すように金属製の厚肉円筒状のホルダー部材１４と、ホルダー部材１４の上端部に形成されたフランジ部１４ｂと、ホルダー部材１４の下端部に形成されたフランジ部１４ｃから構成されている。ホルダー部材１４の外周部には、上下のフランジ部１４ｂ、１４ｃに挟まれるように周溝型の収容部１４ｄが形成され、この収容部１４ｄにゴム等の弾性材料からなるＯリング（弾性体）１７が上下に３列巻回されている。

ホルダー部材１４の中心部に形成されている貫通孔１４ｅの内底部側に雌ねじ部１４ｆが形成されている。ホルダー部材１４においてフランジ部１４ｂ、１４ｃの外径はヘッド部材２Ｂの内径と同一か若干小さい径とされ、ホルダー部材１４をヘッド部材２Ｂの内奥部に挿入できるように構成されている。また、ホルダー部材１４の収容部１４ｄに巻回されているＯリング１７は、それらの外周部を収容部１４ｄから若干外側に出すように巻回されている。すなわち、収容部１４ｄの深さよりＯリング１７の直径の方が若干大きく形成されているので、各Ｏリング１７の最も外側の部分はフランジ部１４ｂ、１４ｃ外周端よりも若干外側に突出されている。

以上の構成により、ヘッド部材２Ｂの内奥部にホルダー部材１４を挿入した状態において３つのＯリング１７はヘッド部材２Ｂの内周面に押圧されるので、ホルダー部材１４は、ヘッド部材２Ｂの内奥部において図１に示す位置に係止される。
クッション部材１５はシリコンゴム、例えば、制振型のシリコンゴム、あるいは、フッ素樹脂などの弾性を有する耐熱樹脂からなり、ヘッド部材２Ｂの内奥部の最も奥側に収容され、ホルダー部材１４によりヘッド部材２Ｂの内奥部の最も深い位置に係止されている。図１の例においてクッション部材１５は角形断面のリング状に形成されている。

鉄心１３の下端部には取付部２０を介しスタイラス３が取り付けられ、スタイラス３の周囲にコイル型の圧縮ばね２１が巻装されている。図１に示す状態において圧縮ばね２１の下端は軸受け部材７に支持され、圧縮ばね２１の上端は取付部２０に接触されているので、圧縮ばね２１を介し鉄心１３が図１に示す位置に支持されている。
圧縮ばね２１は、圧縮コイルばねからなり、鉄心１３が下降してスタイラス３を下方に所定長さ押し出した場合に軸受部材７に支持されて縮小し、鉄心１３に反力を与える。電磁コイル８からの電磁力により鉄心１３が下降し、次いで電磁コイル８からの電磁力が解消された場合、ばね部材２１の反発力により鉄心１３は上方に押し戻され元の位置に復帰する。
スタイラス３の先端部３ａは円錐形状に加工されている。スタイラス３は鉄心１３に対し取付部２０を介し着脱自在に取り付けられ、スタイラス３の先端部が摩耗した場合にスタイラス３を単独で交換できるように構成されている。

前記スタイラスホルダー６は、軸受部材７を支持した小径筒型の本体部６ａと、この本体部６ａの基端側（上端側）に形成されたフランジ部６ｂとからなり、フランジ部６ｂを本体部２Ａの先端部（下端部）に押し付けて本体部２Ａに一体化されている。
本体部２Ａの先端部（下端部）外周面に、その周回りに定間隔で２本の円柱状のフックピン１８が突設され、これらのフックピン１８に係止するように以下に説明する取付金具１９が設けられている。

取付金具１９は、スタイラスホルダー６を挿通可能なリング部１９Ａと、このリング部１９Ａの外周端２箇所からリング部１９Ａと直角方向に延出されたアングルフック部１９Ｂを有している。アングルフック部１９Ｂはリング部１９Ａの周方向に１８０゜間隔で２つ形成されている。アングルフック部１９Ｂの先端側には鉤爪状のフック爪１９ｃが形成され、このフック爪１９ｃがペンケース下部のフックピン１８に係止されている。

アングルフック部１９Ｂは、リング部１９Ａに対し直角に立設された支持片１９ｄを有し、この支持片１９ｄの先端側の側部に切欠部１９ｅを設けることで支持片１９ｄの先端にフック爪１９ｃが形成されている。フック爪１９ｃの先端部下面側にフック爪１９ｃの先端を先窄まり状とする傾斜面１９ｆが形成され、フック爪１９ｃの付け根の部分であって前記切欠部１９ｅの奥側にフックピン１８を受けるための半円形状の受部１９ｇが形成されている。
フックピン１８を切欠部１９ｅに挿入し、受部１９ｇにフックピン１８を収容させるようにフック爪１９ｃでフックピン１８を係止することで、スタイラスホルダー６をペンケース２の下端部に取付金具１９によって固定することができる。
なお、リング部１９Ａに２つ設けられているアングルフック部１９Ｂのフック爪１９ｃは、図１に示すようにペンケース２の周回り方向に同じ向きに形成されている。
取付金具１９のリング部１９Ａとスタイラスホルダー６のフランジ部６ｂとの間に、ゴムからなるＯリング２２が介挿されている。

取付金具１９は、スタイラスホルダー６の本体部６ａにリング部１９Ａを挿通し、フック爪１９ｃをフックピン１８に係止することで、Ｏリング２２をスタイラスホルダー６のフランジ部６ｂに押し付けている。従って、取付金具１９は、スタイラスホルダー６のフランジ部６ｂをペンケース２の下端部に押し付け固定している。

刻印機Ａにおいて電磁コイル８に対し配線２４を介し駆動用の制御回路２５が接続されている。駆動回路２５から電磁コイル８に通電することで磁界を発生させることができ、この磁界により鉄心１３を鉄心軸受９に沿って所定距離下降させることができる。
鉄心１３が下降することでスタイラス３も下降する。鉄心１３が下降するとばね部材２１を圧縮するので鉄心１３に反力が作用する。ここで制御回路２５から電磁コイル８への通電を停止すると、ばね部材２１の反力により鉄心１３は元の位置に戻り、スタイラス３も元の位置に戻る。制御回路２５から、例えば矩形波を印加するとスタイラス３は上下に所定距離間欠的に移動するので、スタイラス３を上下方向に振動させることができる。

なお、図１ではワークＷの刻印面を単純な平面形状として描いているが、ワークは機械部品であれば種々の形状の立体形であるので、平面に限らず、円周面や凹凸を有する立体面であるが、説明の簡略化のために図では平面状に描いている。例えば、ワークがコンロッドやピストンなどの機械部品であれば刻印面は円周面や曲面となる場合がある。

従って、刻印機Ａはスタイラス３の先端部３ａをその下方に設置されたワークＷの刻印面に打ち付けることによりドット形状をワークＷに打刻することができ、３軸ステージ機構によってワークの刻印面に対するドット形状の打刻位置を順次変更することで文字やバーコードなどの刻印ができるようになっている。一例として図１１に示すように打刻したドットの集合体としてアルファベット文字を刻印することができる。

図１に示す構成の刻印機Ａにおいては、鉄心１３が図１に示す上死点に位置している状態から下降して下死点まで鉄心１３が下降し、ワークＷに打刻することができる。
また、下死点から鉄心１３が上昇して上死点に戻る場合、鉄心１３の上方に位置するホルダー部材１４の底部に鉄心１３の上端部が衝突して停止する。
この衝突の際、ホルダー部材１４は若干上方に移動し、クッション部材１５を若干押圧して変形させる。クッション部材１５はシリコンゴムまたはフッ素ゴムからなるので、良好な制振性を発揮するとともに、変形後元の形状に戻り、ホルダー部材１４を若干下方に押し返す。クッション部材１５が元の形状に戻ると駆動回路２５の指令により電磁コイル８が発生させた磁界に応じて鉄心１３が再び下方に移動する。

刻印機Ａを用いて連続運転し、打刻を行うと、電磁コイル８の温度が徐々に上昇し、連続運転の時間が長い場合、１００～１１０℃程度の温度まで上昇することがある。
クッション部材１５は耐熱性に優れたシリコンゴムあるいはフッ素ゴムから構成されているので、上述の温度上昇に耐えることができ、長時間の運転にも支障はない。
ただし、シリコンゴムやフッ素ゴムは、１００℃程度の温度に加熱された場合、制振性が低下する傾向がある。ここで言及する制振性の低下とは、クッション部材１５が変形後、元の形状に戻る場合の反発力が、常温の場合の反発力より強くなることを意味する。

駆動回路１５は電磁コイル８に送る電力のタイミングを調節し、一定間隔で鉄心１３を上下動させているので、電磁コイル８の発熱に伴い、クッション部材１５の反発力が強くなると、鉄心１３の位置が元の位置に落ち着く前に鉄心１３を駆動するおそれが発生する。この場合、鉄心１３の上死点位置がばらつくこととなり、刻印時の打刻力がばらつくこととなる。

本実施形態の刻印機Ａにおいては、鉄心１３の上死点位置にホルダー部材１４を設けているので、鉄心１３がホルダー部材１４の底部に衝突すると、その衝撃力をホルダー部材１４が受けて移動する。ホルダー部材１４は、上下３列設けたＯリング１７により支持されてヘッド部材２Ｂの内奥部に支持されているので、ホルダー部材１４が受ける衝撃の一部をホルダー部材１４が移動することで吸収する。
ホルダー部材１４が移動することでクッション部材１５も変形されるが、その変形量は、ホルダー部材１４が無く、鉄心１３がクッション部材１５に直接衝突する場合よりも軽減される。このため、鉄心１３が元の位置に落ち着くまでの時間を大幅に短縮できる。
一例として、後述する実施例において示すように、従来構造に対し本実施形態の構造を採用することで、鉄心１３が元の位置に落ち着くまでの時間を半分程度またはそれ以下に削減できる。
従って、刻印機Ａの内部が１００℃程度に加熱された場合であっても、鉄心１３の移動に対するクッション部材１５からの影響が無くなり、スタイラス３を常温と同等の条件で駆動しても刻印時の打刻力がばらつくという問題を生じなくなる。

また、図１の構成では鉄心１３がホルダー部材１４に衝突した場合、ホルダー部材１４のフランジ部１４ｂがクッション部材１５を押圧する。フランジ部１４ｂの外径は鉄心１３の外径より大きいので、鉄心１３が直接クッション部材１５に衝突するよりもクッション部材１５に与える衝撃を軽減できる。このため、クッション部材１５の劣化を抑制することができ、クッション部材１５の交換時期を延ばすことができる。

本実施形態の刻印機Ａは、スタイラス３の交換を従来の刻印機よりも容易に実施することができる。
本実施形態の刻印機Ａは、取付金具１９によってスタイラスホルダー６をペンケース２に固定している。
図２に示すようにフック爪１９ｃがペンケース２のフックピン１８に係止されているので、ペンケース２を固定したまま、取付金具１９を図２に示す状態から左回りに所定角度回転させると、フックピン１８からフック爪１９ｃを外すことができる。
取付金具１９をフックピン１８から外すことで、スタイラスホルダー６の固定力を解除できるのでスタイラスホルダー６をペンケース２から簡単に取り外すことができる。
なお、図１２に示す従来構造のようにペンケース１００のねじ部１１７にスタイラスホルダー１０４のねじ部１０４ｂを螺合する構造では、打刻時の振動によりねじが緩まないようにねじ部１０４ｂのトルク管理を厳格に行う必要がある。この点、フック爪１９ｃをフックピン１８に係合する構造では上述のトルク管理は不要となり、フック爪１９ｃをフックピン１８に係合するのみの操作でスタイラスホルダー６の固定を完了できる。

スタイラスホルダー６を取り外すことで、鉄心１３をペンケース２から抜き出すことができ、スタイラス３が自由になるので、スタイラス３の交換ができる。
従来の刻印機Ｄでは図１２に示すようにスタイラスホルダー１０４を分離するためにスタイラスホルダー１０４を何周か回転させてねじ部１０４ｂの螺合を解除することが必要である。これに対し、本実施形態の刻印機Ａでは取付金具１９を数１０゜回転させてフックピン１８からフック爪１９ｃを取り外すという操作のみでスタイラスホルダー６を取り外すことができ、従来よりも簡単にスタイラス３の交換ができる。

本実施形態の刻印機Ａは、更に、従来の刻印機Ｄでは簡単ではなかった鉄心軸受９の交換を簡単に行うことができる。
上述のようにスタイラスホルダー６を外すと、スタイラス３と鉄心１３をペンケース２から簡単に抜き出すことができ、鉄心１３を外した後は、軸受ホルダー４から鉄心軸受９を簡単に外すことができるので、ペンケース２から鉄心軸受９のみを引き出して鉄心軸受９のみを簡単に単独交換できる。

上述のように鉄心軸受９を外した後、ホルダー部材１４を取り外すことができる。ホルダー部材１４を取り外す際、ホルダー部材１４に形成した雌ねじ部１４ｆに螺合可能なねじ軸を備えたロッド状の工具などを用いることができる。この工具をペンケース２の先端部から挿入して雌ねじ部１４ｆにねじ軸を螺合し、ねじ軸とともに引き抜くことでホルダー部材１４を簡単に引き抜くことができる。
図４に本実施形態の刻印機Ａを分解した状態を示す。図４に示すように分解することにより、スタイラス３の交換の他に、ホルダー部材１４やＯリング１７の交換、鉄心軸受９の交換なども容易に行うことができる。
以上説明したように図１に示す刻印機Ａであるならば、フックピン１８からフック爪１９ｃを取り外すことによりスタイラスホルダー６を外すことができ、これにより軸受ホルダー４と鉄心軸受９、ホルダー部材１４、クッション部材１５を順次取り外すことができる。
よって、本実施形態の刻印機Ａは、分解が容易であり、軸受ホルダー４と鉄心軸受９、ホルダー部材１４、クッション部材１５の交換を容易にできる特徴を有する。

図５（Ａ）は従来の刻印機Ｄのペンケース１００に収容したフッ素ゴムのクッション部材１１６と鉄心１０２とスタイラス１０６と圧縮ばね１１０を備えた構造を示す。
そして、この構造を採用した場合に２０℃において鉄心１０２が振動し、クッション部材１１６に衝突することによって生じるバウンド特性について図５（Ｂ）に示し、１０５℃の場合に得られる同バウンド特性について図５（Ｃ）に示す。

試験に用いた刻印機は、ＪＩＳ規定ＳＵＭ２３からなる円柱状の鉄心（直径１６ｍｍ、長さ３７ｍｍ、外周面の一部に幅１４ｍｍの空気移動用の平面部を設けた構造）を用い、ペンケースの内部で上下方向に８～９ｍｍ振動させた刻印機による測定結果を示す。
この刻印機には、ペンケースの内壁部に２７４回巻きコイルを有する電磁コイルを適用した。駆動条件は、２４．５Ａ／４．３ｍｓ通電ＯＮ、１３０ｍｓ通電ＯＦＦの条件を採用した。
駆動部の電圧：８０Ｖ（コンデンサ充放電回路）、ペン部＝鉄心（スタイラス振幅）：１０ｍｍ、コイル巻き数：２７４、コイル線径：０．８ｍｍ、スタイラス軸径：５ｍｍに設定している。
図５（Ｂ）に示すように２０℃の場合は、フッ素ゴムのクッション部材１１６が良好な制振性を発揮するので、スタイラス３の変位のピーク値が８ｍｍであり、打刻を示す最初のピーク幅は１８ｍＳとなり、その他のピークは生じていない。

これに対し図５（Ｃ）に示すように、１０５℃の場合は、クッション部材１１６の制振性が低下するので、打刻を示す第１のピーク以外に、第２～第５のピークが出現し、第１のピーク～第５のピークが終了するまでに要する時間は１１４ｍＳとなった。即ち、１０５℃の場合は、クッション部材１１６の制振性の低下から、スタイラスの位置が安定するまで、２０℃の場合よりも６．３倍も長い時間を要することとなった。

図６（Ａ）は実施例１の刻印機のペンケース２に収容したシリコンゴム（制振型シリコンゴム）のクッション部材１５とホルダー部材１４と鉄心１３とスタイラス３と圧縮ばね２１を備えた構造を示す。なお、実施例１では先の実施形態で用いたホルダー部材と構造は類似であるが、その外周に１本のＯリング（弾性体）のみを巻回したホルダー部材を適用した。その他、刻印機の構成と駆動条件は、先の例と同等である。
図６（Ａ）に示す構造を採用した場合に２０℃において鉄心１３が振動し、ホルダー部材に衝突することによって生じるバウンド特性について図６（Ｂ）に示し、１０５℃の場合に得られるバウンド特性について図６（Ｃ）に示す。

図６（Ｂ）に示すように２０℃の場合は、フッ素ゴムのクッション部材１１６ほどではないが制振型シリコンゴムのクッション部材１５が制振性を発揮し、更にホルダー部材１４が鉄心１３の衝突による衝撃の一部を吸収するので、打刻を示す第１のピーク以外に第２のピークも生じたが、第１の変位のピーク幅と第２の変位のピーク幅を合計した値は３２ｍＳとなった。

これに対し図６（Ｃ）に示すように、１０５℃の場合は、クッション部材の制振性が低下し、打刻を示す第１のピーク以外に、第２～第３のピークが出現し、第１のピーク～第３のピークが終了するまでに要する時間は５７ｍＳとなった。即ち、１０５℃の環境下では、クッション部材１１６の制振性の低下から、スタイラス先端の位置が安定するまで、２０℃の場合よりも２倍弱の時間を要することとなった。
しかし、ホルダー部材を設けていない場合を示す図５（Ｃ）のバウンド特性の時間（１１４ｍｓ）よりも短い時間（５７ｍｓ）でスタイラスの変位を安定化することができたので、ホルダー部材を設けた効果を得ることができた。

図６（Ｂ）に示すように２０℃においてスタイラスが安定するまでに３２ｍｓを要しているので、図５（Ｂ）に示す従来装置の２０℃の場合の戻り時間より、図６（Ｂ）の戻り時間の方が長くなっている。
しかし、スタイラスが安定するまでに３２ｍｓを要することは刻印機において許容範囲の時間であり、図６（Ｃ）に示すように１０５℃の場合にスタイラスが安定するまでに５７ｍｓの戻り時間を要しているので、図６（Ａ）の構造であってもダンパー部材を設置することの効果は確認できた。

図７（Ａ）は実施例２の刻印機のペンケース２に収容したシリコンゴム（制振型シリコンゴム）のクッション部材１５とホルダー部材１４と鉄心１３とスタイラス３と圧縮ばね２１を示す。なお、実施例２は先の実施形態で用いたホルダー部材１４と同等の構造（Ｏリングを３つ設けた構造）を採用した。
この構造を採用した場合に２０℃において鉄心１３が振動し、ホルダー部材１４に衝突することによって生じるバウンド特性について図７（Ｂ）に示し、１０５℃の場合に得られるバウンド特性について図７（Ｃ）に示す。

図７（Ｂ）に示すように２０℃の場合は、フッ素ゴムのクッション材と同じように、制振型シリコンゴムのクッション部材が制振性を発揮し、更にホルダー部材１４が鉄心１３の衝突による衝撃の一部を吸収するので、スタイラスが安定するまでのピーク幅は１５ｍＳとなった。

更に、図７（Ｃ）に示すように、１０５℃の場合は、クッション部材の制振性が低下し、第２のピークが出現するが、第１のピーク、第２のピークが終了してスタイラスが安定するまでに要する時間は４５ｍＳとなった。
即ち、図７（Ａ）に示す構造を採用すると、図５（Ｂ）に示す従来の刻印機Ｄの２０℃の場合の戻り時間よりも短く、かつ、１０５℃の場合は図５（Ｃ）に示す従来の刻印機Ｄの１０５℃の場合の戻り時間に対し、半分以下の時間でスタイラスが安定した。

このことは、先の実施形態で説明した構造を採用すると、２０℃の場合と１０５℃の場合のいずれにおいてもスタイラス３が安定するまでのピークを短い時間で安定化できたこととなる。
このことから、先に説明したダンパー部材１２を設けた実施形態の構造であれば、クッション部材１５の変形が戻ってスタイラス３が安定するまでの戻り時間を２０℃の場合も１０５℃の場合も従来の刻印機Ｄよりも短縮できたことがわかる。特に、１０５℃の場合は、本発明者が最も好ましい目標値と考える５０ｍｓ以下に短縮することができた。

Ａ…刻印機、２…ペンケース、３…スタイラス、５…ケース部材、
６…スタイラスホルダー、７…軸受部材、８…電磁コイル、９…鉄心軸受、
１２…ダンパー部材、１３…鉄心、１４…ホルダー部材、１４ｂ、１４ｃ…フランジ部、１４ｄ…収容部、１４ｆ…雌ねじ部、１５…クッション部材、
１７…弾性体（Ｏリング）、１８…フックピン、１９…取付金具、
１９ｃ…アングルフック部、２１…圧縮ばね、２５…駆動回路、Ｗ…ワーク。

Claims (7)

1. ペンケースと、該ペンケースの内部に収容された円筒状の電磁コイルと、この電磁コイルによって形成された磁界により電磁コイル内側の移動空間に沿って駆動される鉄心と、前記ペンケースの先端前方側に設けられたスタイラスホルダーと、該スタイラスホルダーによって支持された軸受部材と、前記鉄心の先端側に取り付けられて前記軸受部材を挿通したスタイラスを有する刻印機であって、
   前記ペンケースにおいて前記鉄心の後端側を収容する内奥部に、前記鉄心の上死点において前記鉄心の衝突を受けるダンパー部材が設置され、該ダンパー部材と前記ペンケースの最奥部との間にクッション部材が介挿されるとともに、
   前記ダンパー部材が、前記内奥部に挿入され、前記鉄心を受ける金属製のホルダー部材と、該ホルダー部材の周面と前記ペンケースの内奥部内周面との隙間に介挿される弾性体を備えたことを特徴とする刻印機。
2. 前記鉄心が円柱状であり、前記ペンケースの内奥部が丸穴状であり、前記ホルダー部材が円筒状であり、前記ホルダー部材の外周面と前記ペンケースの内奥部内周面との間に弾性体からなるＯリングが介挿されたことを特徴とする請求項１に記載の刻印機。
3. 前記ホルダー部材の先端側外周と後端側外周にフランジ部が形成され、前記先端側外周のフランジ部と前記後端側外周のフランジ部の間の前記ホルダー部材外周面に前記Ｏリングを収容可能な周溝型の収容部が形成されたことを特徴とする請求項２に記載の刻印機。
4. 前記ペンケースの先端部にスタイラスホルダーが装着され、前記ペンケースの先端側外周部に設けられたフックピンに係止するアングルフック部を備えた取付金具により、前記スタイラスホルダーが支持されたことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の刻印機。
5. 前記スタイラスホルダーが弾性部材を介し前記取付金具によって前記ペンケースの先端部に押圧固定されたことを特徴とする請求項４に記載の刻印機。
6. 前記ペンケースの内部に電磁コイルが取り付けられ、該電磁コイルの内側に軸受ホルダーを介し鉄芯軸受が着脱自在に取り付けられたことを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の刻印機。
7. 前記ホルダー部材が筒型であり、その内周部に雌ねじ部が形成されたことを特徴とする請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の刻印機。

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