JPH05208588A - ３次元加工機における作画方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ３次元加工機に作画機能を具備させる。 【構成】 ツール３８を装備するためのスピンドル２
６に筆記具６０を軸方向にスライド自在に挿着可能とす
る。スピンドル２６を保持するヘッド２８には、ピック
アップ４０が昇降自在に支持されている。作画を行なう
場合には、ツール３８の替わりに筆記具６０をスピンド
ルヘッド２６に挿着する。コントローラに予め、ワーク
１８にピックアップ４０が、当接したときの筆記具６０
先端とワーク１８との間の距離Ｄを入力しておく。作画
時、ヘッド１８を下降して、ピックアップ４０をワーク
１８に当接させ、更に、所定距離Ｄ＋筆圧ストローク分
Ａだけヘッド１８を下降し、筆記具６０を自重によって
ワーク１８に当接させる。該状態において、ヘッド１８
をＸＹ軸方向に移動して、ワーク１８上に作画を行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は３次元加工機における作
画方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の３次元加工機は、ツールを保持す
るヘッドをＸ，Ｙ軸及びＺ軸方向に移動制御して、ベー
ス上にセットしたワークに３次元加工を行なっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】３次元加工データに
よって、ワークに３次元加工をする前に、ワーク上に実
際にどのようにツールが移動するか確認したい場合があ
る。しかるに、従来の３次元加工機では、３次元加工デ
ータによって筆記具によってワーク上にツールの軌跡を
下書きする機能が在しない。本発明は、３次元加工機に
下書き機能を付与することを目的とするものである。

【０００４】

【問題点を解決する手段】上記目的を達成するため、本
発明は、回転駆動装置に連係するスピンドルヘッド２６
を備えたヘッド１８に、前記スピンドルヘッド２６の先
端より下方に位置させてピックアップ４０を昇降自在に
設け、前記ピックアップ４０が物体に接触したことを検
出するセンサ５４を設け、前記ヘッド１８をベース２面
に対してＸＹ軸方向に移動するとともに、前記ヘッド１
８を前記ベース２面に対して垂直なＺ軸方向に昇降制御
して、前記スピンドルヘッド２６にチャック３６を介し
て脱着可能に装着したツール３８により、前記ベース２
上のワーク１９に３次元加工を行なう３次元加工機にお
いて、前記スピンドル２６に前記ツール３８の替わり
に、筆記具６０をスライド自在に挿入配置し、予め、前
記ワーク１９に前記ピックアップ４０が当接したときの
ワーク１９と前記筆記具６０の先端との距離Ｄをコント
ローラに入力し、作画時、前記ヘッド１８を下降して前
記ピックアップ４０をワーク１９に当接させ、更にこの
当接状態から前記ヘッド１８を前記距離Ｄに所定ストロ
ーク分Ａを加算した量だけ下降して前記筆記具６０をそ
の自重により前記ワーク１９に当接し、該状態で前記ヘ
ッド１８をＸＹ軸方向に移動して前記ワーク１９に作画
を行なうようにしたものである。

【０００５】

【実施例】以下に本発明の構成を添付図面に示す実施例
を参照して詳細に説明する。図４は３次元加工機を示
し、ワーク１８を載置位置決めするワーク支持面が形成
されたベース２を備えている。

【０００６】４は、移動体であり、前記ベース２に対し
て平行な平面内で所望のＸ−Ｙ軸方向に並進移動可能に
ＸＹガイド機構によって支持されている。前記ＸＹガイ
ド機構は、ベース２に固設されたＹ軸レール６，８とこ
れに沿って移動自在なカーソル１０，１２に架設された
Ｘ軸レール１４，１６とから構成され、前記移動体４
は、前記Ｘ軸レール１４,１６に移動可能に連結してい
る。

【０００７】前記カーソル１０，１２に及び移動体４は
コントローラによって制御される２軸駆動装置に連結し
ている。前記移動体４には、ヘッド１８が昇降可能に取
り付けられている。前記移動体４の内部には、昇降体
（図示省略）が昇降可能に支持され、該昇降体に支持ア
ーム２０，２２（図４参照）が固設されている。

【０００８】前記ヘッド１８は、前記支持アーム２０，
２２に支持されている。前記昇降体は、移動体４内に配
置された昇降駆動装置に連結し、該昇降体の昇降運動
は、エンコ−ダによってパルス信号に変換され、コント
ローラにフィードバックされるように構成されている。

【０００９】コントローラは、前記エンコ−ダのパルス
信号をパルスカウンターによってカウントすることによ
って、昇降体、即ちヘッド１８の基準位置（カウントク
リア位置）からの昇降量を測定認識することが出来るよ
うに構成されている。前記ヘッド１８には、図２に示す
如く、管状のホルダー２４が固設され、このホルダー２
４に管状のスピンドル２６がボールベアリング２８，３
０を介して、軸方向にずれないように回転自在に嵌挿配
置されている。

【００１０】前記スピンドルヘッド２６の上部にベルト
プーリ３２が固設されている。前記移動体４に配設され
た前記昇降体にモータ（図示省略）が固設され、該モー
タの出力軸に固着されたベルトプーリ（図示省略）と前
記プーリ３２との間に無端状のベルト３４が掛け渡され
ている。

【００１１】前記スピンドル２６の下部には、コレット
チャック３６が嵌合配置され、スピンドル２６の下部に
螺合する締付部材３７によって、スピンドル２６に支持
されている。前記締付部材３７をスピンドル２６のねじ
部に締付方向にねじ込むと、コレットチャック３６が閉
じ、スピンドル２６に嵌挿されたツール３８が、コレッ
トチャック３６を介してスピンドル２６に固定されるよ
うに構成されている。

【００１２】締付部材３７を逆方向に回し、コレットチ
ャック３６に対する押し上げ力を解除すると、コレット
チャック３６が開き、ツール３８のスピンドル２６に対
する固定が解除されるように構成されている。４０は、
環状のピックアップであり、アーム４２に固定され、該
ピックアップ４０は、前記スピンドル２６の下方に配置
されている。

【００１３】前記アーム４２は、ブロック４４に固定さ
れ、該ブロック４４に２本のスライド軸４６，４８が固
定されている。前記スライド軸４６，４８は、前記ヘッ
ド１８に、ベース２に対して垂直な方向にスライド自在
に支持されている。

【００１４】前記、スライド軸４６，４８の上部に固定
された取付部材５０に、スリット板５２が固定され、該
スリット板５２は、前記ヘッド１８のブラケットに固設
されたセンサ５４の読取凹部に遊嵌配置されている。

【００１５】前記スリット板５２とセンサ５４とはリニ
アエンコーダを構成し、センサ５４はコントローラに接
続している。前記スライド軸４６，４８は、所定の最下
降位置において下方向の移動が、前記ヘッド１８のスト
ッパー面に係止されるように構成されている。５６はヘ
ッドカバーである。５８は前記ベース２の絶縁体平面上
に載置固定されたワーク検出センサであり、図５に示す
ように、これに電圧が印加されている。

【００１６】前記ワーク検出センサ５８にツール３８あ
るいは金属性チップ筆記具６０などの導電体が触れ、該
センサ５８が導電体を通じてアースされると、物体検出
信号をライン６２からコントローラに出力するように構
成されている。前記３次元加工機の操作パネルには、前
記移動体４のＸＹ軸方向の駆動装置及び昇降体の昇降駆
動装置を制御する手操作用のスイッチが設けられてい
る。

【００１７】６０は、通電可能な金属性チップから成る
筆記具であり、スピンドル２６にスライド自在に挿入可
能な形状に設定され、コレットチャック３６を開いた状
態で、スピンドル２６内に挿入すると、上部に固定され
た座金６４がプーリ３２の上面に自重により載置され、
且つ先端部６０ａがスピンドル２６の下端から所定長さ
突出するように構成されている。

【００１８】次に本実施例の作用について説明する。ベ
ース２上にセットしたワーク１９の表面に、ツール３８
の加工軌跡を下書きする場合には、スピンドル２６にツ
ール３８の替わりに、コレットチャック３６を開いた状
態で筆記具６０を挿入する。この場合、予め、ワーク１
９に対するピックアップ４０当接時の、筆記具６０先端
とワーク１９上面との間の距離Ｄを測定しておき、この
値Ｄをコントローラに入力しておく。

【００１９】作画時、コントローラは、ヘッド１８を下
降して、ワーク１９の上面にピックアップ４０を当接す
る。ワーク１９にピックアップ４０が当接すると、ピッ
クアップ４０が上方向に微動し、この微動はセンサ５４
によって検出される。

【００２０】コントローラは、ピックアップ４０がワー
ク１９に当接した後、更に、ヘッド１８を距離Ｄ＋Ａ
程、下降させる。このＡは、ワーク１９に筆圧がかかる
ためのわずかな距離（２乃至３ミリメートル）である。
上記ヘッド１８の下降によって、筆記具６０の先端は、
自重によって、ワーク１９に当接する。

【００２１】次に、コントローラは、スピンドル２６回
転用のモータを停止させた状態で、ツールの加工軌跡デ
ータに基いて、移動体４をＸＹ軸方向に移動制御し、ワ
ーク１９上に作図を行なう。上記距離Ｄは、次のような
方法によっても求めることが出来る。

【００２２】上記距離Ｄを求める方法を図６に示すフロ
ーチャートを参照して以下に説明する。導電性の筆記具
６０をスピンドル２６に装着した状態で、ヘッド１８を
ワーク検出用センサ５８の上方に移動し、該位置でヘッ
ド１８を下降する（ステップ１）。

【００２３】コントローラは、ステップ２でピックアッ
プ４０がセンサ５８の上面に接触したか否か判断し、接
触をセンサ５４の出力によって確認すると、パルスカウ
ンターをリセットして、該位置からのヘッド１８の下降
量に伴うパルスのカウントを開始する（ステップ３）。
次に、筆記具６０の先端が、ワーク検出センサ４２に当
接したか否か判断し（ステップ４）、肯定を判断すると
ヘッド１８の下降を停止する（ステップ５）。且つ、ヘ
ッド１８の下降量のカウントを停止し（ステップ６）、
カウンターのカウント値Ｄをコントローラの記憶装置に
メモリする。更に、カウンターをリセットする（ステッ
プ８）。

【００２４】スピンドル２６から筆記具６０を外し、ス
ピンドル２６にツール３８を挿着して、ワーク１９に加
工を行なう場合、コントローラは、移動体４内のモータ
を駆動して、スピンドル２６を高速回転する。スピンド
ル２６の高速回転に伴って、ツール３８が高速回転す
る。

【００２５】一方コントローラーは、ワーク１９に対し
て、ヘッド１８を昇降制御するとともに、ヘッド１８を
Ｘ−Ｙ軸方向に移動して、ツール３８によってワーク１
９を３次元加工する。

【００２６】

【効果】本発明は上述の如く、筆記具が自重でワークに
当接され、筆記具がヘッドに対してスライド自在なた
め、ワークの加工面に多少凸凹があっても、一定の筆圧
で作画をすることが出来る効果が在する。

【図面の簡単な説明】

【図１】外観図である。

【図２】断面図である。

【図３】断面図である。

【図４】平面図である。

【図５】説明図である。

【図６】フローチャートである。

【符号の説明】

２ ベース ４ 移動体 ６ Ｙ軸レール ８ Ｙ軸レール １０ カーソル １２ カーソル １４ Ｘ軸レール １６ Ｘ軸レール １８ ヘッド ２０ 支持アーム ２２ 支持アーム ２４ ホルダー ２６ スピンドル ２８ ボールベアリング ３０ ボールベアリング ３２ ベルトプーリ ３４ ベルト ３６ コレットチャック ３７ 締付部材 ３８ ツール ４０ ピックアップ ４２ アーム ４４ ブロック ４６ スライド軸 ４８ スライド軸 ５０ 取付部材 ５２ スリット板 ５４ センサ ５６ ヘッドカバー ５８ ワーク検出センサ ６０ 筆記具 ６４ 座金

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動装置に連係するスピンドルヘッ
   ド２６を備えたヘッド１８に、前記スピンドルヘッド２
   ６の先端より下方に位置させてピックアップ４０を昇降
   自在に設け、前記ピックアップ４０が物体に接触したこ
   とを検出するセンサ５４を設け、前記ヘッド１８をベー
   ス２面に対してＸＹ軸方向に移動するとともに、前記ヘ
   ッド１８を前記ベース２面に対して垂直なＺ軸方向に昇
   降制御して、前記スピンドルヘッド２６にチャック３６
   を介して脱着可能に装着したツール３８により、前記ベ
   ース２上のワーク１９に３次元加工を行なう３次元加工
   機において、前記スピンドル２６に前記ツール３８の替
   わりに、筆記具６０をスライド自在に挿入配置し、予
   め、前記ワーク１９に前記ピックアップ４０が当接した
   ときのワーク１９と前記筆記具６０の先端との距離Ｄを
   コントローラに入力し、作画時、前記ヘッド１８を下降
   して前記ピックアップ４０をワーク１９に当接させ、更
   にこの当接状態から前記ヘッド１８を前記距離Ｄに所定
   ストローク分Ａを加算した量だけ下降して前記筆記具６
   ０をその自重により前記ワーク１９に当接し、該状態で
   前記ヘッド１８をＸＹ軸方向に移動して前記ワーク１９
   に作画を行なうようにしたことを特徴とする作画方法。
2. 【請求項２】 前記筆記具６０を導電材と成し、前記ベ
   ース２にワーク検出センサ５８をセットし、該ワーク検
   出センサ５８上に前記スピンドル２６を移動し、前記ヘ
   ッド１８の下降によって、前記ピックアップ４０が前記
   ワーク検出センサ５８に当接したとき該当接状態を検出
   し、該検出時から更に前記筆記具６０の先端が前記ワー
   ク検出センサ５８に当接するまでの前記ヘッド１８の下
   降量を測定し、該下降量を前記距離Ｄとして前記コント
   ローラに入力するようにしたことを特徴とする請求項１
   に記載の３次元加工機における作画方法。