JPH0729515B2 - 硬質金属印材自動彫刻機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チタン等の硬質金属印
材に文字等を彫刻するための硬質金属印材自動彫刻機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、印鑑の製作には、象牙、柘植等の
印材へ手彫りで文字等が彫刻されていたが、その彫刻作
業を機械化して生産性をあげるため、印鑑彫刻機が一般
に提供されるようになった。ところで、象牙は印材とし
て最も適していると考えられていた為、我が国では、野
性動植物の保護のためのワシントン条約を批准した後も
象牙が輸入されてきたが、近年の世界的な自然保護運動
の高まりの中、象牙を輸入することが許されなくなっ
た。このため、代替材料の手当てが業界の急務となり、
有望な印材の一つとしてチタンが選択されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記チタン
は、象牙、柘植等と較べると遙かに硬質であるため、従
来の彫刻機では加工能力が不足することがわかった。

【０００４】そこで本発明では、硬質金属印材を自動的
に、かつ効率良く彫刻することができるとともにその加
工面を良好に仕上げることができる小形の自動彫刻機を
提供することを解決すべき技術的課題とするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の技術的手段は、硬質金属印材自動彫刻機を次のように
構成することである。すなわち、平面移動可能な移動テ
ーブルに取着されたチャック機構に硬質金属印材が掴持
される一方、前記平面に対して垂直方向に移動可能な主
軸台に設けられた主軸に印刻カッタが装着され、かつ、
前記移動テーブルと前記主軸台との各々を駆動し、前記
硬質金属印材を前記印刻カッタにより自動的に彫刻する
ように構成した硬質金属印材自動彫刻機であって、前記
硬質金属印材には、その彫刻面が油面から没入した状態
となるように切削油が満たされる皿部が形成されたキャ
ップを嵌装し、さらに、前記主軸台には角錐形状の先端
部を有する粗加工用印刻カッタを装着した第一主軸と、
前記角錐より多角の角錐形状の先端部を有する仕上加工
用印刻カッタを装着した第二主軸とを設けたことを特徴
とする。

【０００６】

【作用】本発明による自動彫刻機においては、チャック
機構に掴持された硬質金属印材が、第一主軸に装着され
ている粗加工用印刻カッタにより、予め設定された彫刻
形状に応じて粗加工され、さらに、第二主軸に装着され
ている仕上加工用印刻カッタにより仕上加工される。ま
た、その硬質金属印材に嵌装されたキャップに満たされ
ている切削油は彫刻面を浸すため、両印刻カッタの切削
性能を良好に保つことができる。

【０００７】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、印鑑自動彫刻装置の全体構成を示す斜
視図である。チタン等の硬質金属印材を彫刻するための
自動彫刻装置１は、彫刻機２と、その彫刻機２に設けら
れた駆動モータ等を制御するための制御装置３と、予め
記憶している所定の加工情報を制御装置３へ伝達するた
めのパソコン４とから構成されている。なお、パソコン
４は、ディスプレイ４ａと、キーボード４ｂと、パソコ
ン本体４ｃとからなっている。

【０００８】図２は、彫刻機２の部分破断斜視図であ
る。同図において、彫刻機２のフレーム５は、水平面上
に彫刻機２を支えるためのベース６と、そのベース６に
垂立して設けられたコラム１０とから形成されている。
コラム１０には、鉛直（Ｚ軸）方向にしゅう動可能なリ
ニアベアリング１１ａが装着されたリニアガイドバー１
１と、同じくＺ軸方向に移動可能なナット部１２ａが装
着されたボールネジ１２とが設けられていて、リニアベ
アリング１１ａとナット部１２ａとは後述する垂直移動
座１３ａに取着されている。また、ボールネジ１２はコ
ラム１０側に固定されたステップモータ１４の出力軸に
直結されている。主軸台１３は、アルミ合金製の垂直移
動座１３ａと、その垂直移動座１３ａに取着され、図示
Ｙ軸方向に凸設されたアルミ合金製のスピンドルステー
１３ｂとから構成され、スピンドルステー１３ｂの先端
部には、クランプヘッド１５，１５を介して２台のスピ
ンドルモータ１６，１７が軸（主軸ともいう）端部１６
ａ，１７ａを下向きにした状態で取着されている。前記
制御装置３に電気的に接続されているスピンドルモータ
１６，１７の軸端部１６ａ，１７ａには、粗加工用彫刻
針１８ａと仕上加工用彫刻針１８ｂとがスピンドルステ
ー１３ｂの下面から突出するように装着されている。従
って、主軸台１３は、前記制御装置３に電気的に接続さ
れているステップモータ１４の回動によりボールネジ１
２を介して移動されるため、彫刻針１８ａ，１８ｂのＺ
軸方向の移動（切込深さ）制御が可能とされている。

【０００９】一方、前記ベース６上には、図示Ｙ軸方向
に移動可能なＹ移動テーブル２１と、そのＹ移動テーブ
ル２１に載置されるとともに図示Ｘ軸方向に移動可能な
Ｘ移動テーブル２２とが二段構成に設けられている。Ｙ
移動テーブル２１とＸ移動テーブル２２の移動構成は、
Ｚ軸方向に移動可能な前記主軸台１３の構成と同様であ
る。すなわち、Ｙ移動テーブル２１には、ベース６に備
えられたリニアガイドバー２３に装着され、Ｙ軸方向に
しゅう動可能なリニアベアリング（図示されない）が取
着されている。さらに、ベース６には、図示されないボ
ールネジが設けられていて、Ｙ軸方向に移動可能なナッ
ト部がＹ移動テーブル２１に取着されるとともに、前記
ボールネジはベース６側に固定されたステップモータ
（図示されない）の出力軸に直結されている。従って、
そのステップモータの回動により、Ｙ移動テーブル２１
がＹ軸方向に移動される。

【００１０】Ｘ移動テーブル２２はＸＹ軸ボデー２２ａ
に載置されていて、ＸＹ軸ボデー２２ａには、Ｙ移動テ
ーブル２１に備えられたリニアガイドバー２４に装着さ
れ、Ｘ軸方向にしゅう動可能なリニアベアリング２４ａ
が取着されている。さらに、Ｙ移動テーブル２１には、
Ｘ軸方向に移動可能なナット部２５ａを有するボールネ
ジ２５が設けられ、そのナット部２５ａがＸＹ軸ボデー
２２ａに取着されるとともに、ボールネジ２５はＹ移動
テーブル２１側に固定されたステップモータ２６の出力
軸に直結されている。従って、前記制御装置３に電気的
に接続されているステップモータ２６の回動により、Ｘ
Ｙ軸ボデー２２ａがＹ移動テーブル２１上で、Ｘ軸方向
に移動制御される。つまり、Ｘ移動テーブル２２はＸＹ
軸ボデー２２ａに載置されているため、Ｘ軸とＹ軸とで
規定される平面の所定範囲内を移動制御可能に構成され
ている訳である。また、Ｘ移動テーブル２２上部中央に
は、後述するチャック機構３０が取着され、さらに、Ｘ
移動テーブル２２外周部には、切削油や切屑の飛散防止
のため保護用の樹脂カバー２７が取り付けられている。

【００１１】次に、図３はチャック機構３０の部分破断
斜視図である。同図に示すように、チャックベース３１
の中央部に取着されたマウント３２は円盤状の台部と丸
棒状の軸部とを有し、スプリング３２ａで上方へ付勢さ
れたプランジャ３２ｂが軸部を介して上下スライド可能
に支持されている。チャックベース３１の中央部に開口
されたセンタ孔３１ａ内には段付円筒状のホルダ３３が
プランジャ３２ｂと同心状に嵌着され、このホルダ３３
の上部にはガイド溝３３ａが直径方向に沿って凹設され
るとともに、ホルダ３３の中央部付近には上面にねじ部
３４ａを有するリング状のスクロール３４が水平回動操
作可能に外嵌されている。ホルダ３３のガイド溝３３ａ
内には、ホルダ３３の中心に対称位置に配置されて下面
にスクロール３４のねじ部３４ａに螺合されたねじ部３
５ａが形成された一対の可動爪３５がホルダ３３の半径
方向へのスライドが可能に嵌装され、スクロール３４を
正逆方向へ回動させることで両可動爪３５を同時に接近
方向もしくは離隔方向へ水平移動させることができる。
両可動爪３５の上面には、丸棒状の硬質金属印材（以下
「印材」という）Ｗを掴持し、ホルダ３３の中心部に鉛
直姿勢でクランプするために１対の方形板状のチャック
爪３６，３６がボルト３６ａによってそれぞれ締着され
ている。この両チャック爪３６はアルミ合金製で、その
対向面３６ｂ，３６ｂの中央部には印材Ｗの外径に対応
するＶ字形状の溝（図１参照）がそれぞれ凹設されてい
る。

【００１２】また、同図に示したように、ホルダ３３の
中心部に掴持された印材Ｗに上部から挿通されたキャッ
プ３７は、彫刻加工時に切削油を入れておくための受皿
となるもので、有孔筒形状に形成されていて、液面下に
彫刻面Ｗ１を僅かに没入させた状態でチャック爪３６上
に載置されている。

【００１３】彫刻針１８ａ，１８ｂの形状は、図４に示
すように、直径約２ｍｍの合金鋼棒の先端部が所定形状
に研磨されたものである。粗加工用彫刻針１８ａは、図
５イに示すように、先端部断面形状が３面（正三角形）
に研磨され、三角錐状に形成された先端の尖り角度は約
４．５°とされている。また、仕上加工用彫刻針１８ｂ
は、同図ロに示すように、先端部断面形状が４面（正四
角形）に研磨され、四角錐状に形成された先端の尖り角
度は約５°とされている。これらの形状は、実験の結果
から最適のものが選択され、さらに、研磨後の両彫刻針
１８ａ，１８ｂには、彫刻針の耐久性向上等を図るた
め、特殊ＴＩＮコーティングが施されている。

【００１４】以上のように構成された自動彫刻装置１の
作用を説明する。図１において、予めパソコン４に記憶
されている加工条件データと文字形状データとは、ディ
スプレー４ａとキーボード４ｂとを用い、対話形式で適
宜修正等されたうえで加工データとされ、加工開始命令
の入力により、その加工データが順次パソコン４から制
御装置３に転送される。そして、制御装置３がその加工
データに対応して彫刻機２の電気的制御を開始する。先
ず、彫刻機２では、スピンドルモータ１６が回転し、粗
加工用彫刻針１８ａが所要の回転数（約３０００ｒｐ
ｍ）で回転するとともに、ステップモータ１４の回動に
よりＺ軸方向の移動（切込深さ）制御がされる。さら
に、彫刻機２のＹ移動テーブル２１と、Ｘ移動テーブル
２２とがＸＹ平面内で移動制御され、チャック機構３０
に掴持された印材Ｗが所定の位置（加工原点位置）にセ
ットされた後、予め設定された彫刻形状に応じて移動
（送り）制御され、相対的に粗加工用彫刻針１８ａが所
要の軌跡を描くことになることから彫刻面Ｗ１が自動的
に粗加工される。粗加工が終われば粗加工用彫刻針１８
ａは彫刻面Ｗ１から離れるとともにスピンドルモータ１
６が停止する。引き続いて、上記粗加工と同様手順の制
御がされ、仕上加工用彫刻針１８ｂにより自動的に仕上
加工がされる。また、その印材Ｗに嵌装されたキャップ
３７に満たされている切削油が彫刻面Ｗ１を浸すため、
彫刻針１８ａ，１８ｂの加工性を良好にする。

【００１５】本発明に係る自動彫刻装置１の彫刻機２は
上記のように、主軸が２軸構成とされていることから、
粗加工用彫刻針１８ａによる粗加工が終われば自動的に
仕上加工用彫刻針１８ｂによる仕上加工がなされ、連続
的に印材Ｗの加工が行えるため、従来の１軸構成の彫刻
機と較べ加工時間を削減することができる。さらに、チ
タン等の硬質金属印材用として最適な三角錐形状の先端
部を有する粗加工用彫刻針１８ａと四角錐形状の先端部
を有する仕上加工用彫刻針１８ｂとを装着したことか
ら、加工能率を増進させるとともに加工面を良好に仕上
げることができる。また、彫刻面Ｗ１が油面から没入し
た状態となるように切削油が満たされたキャップ３７が
印材Ｗに嵌装されていることから、大がかりな切削油供
給装置を必要とせず、彫刻機２の構成を簡素化すること
ができる。なお、ＸＹＺ各軸方向に配設されたボールネ
ジ１２，２５，（図示されないもの含む）には精密研削
により高精度に加工されるとともに高剛性を有して構成
されたものが用いられているため、彫刻機２は印材Ｗを
高精度に加工することができる。

【００１６】

【発明の効果】以上のように本発明による硬質金属印材
自動彫刻機は、２軸構成とされた主軸に角錐形状の先端
部を有する硬質金属印材粗加工用印刻カッタと、前記角
錐より多角の角錐形状の先端部を有する硬質金属印材仕
上加工用印刻カッタとが装着され、さらに、印材には彫
刻面を切削油に浸すためのキャップが嵌装されているこ
とから、粗加工から仕上加工まで効率良く自動的に印材
を彫刻することができるとともに、加工面を良好に仕上
げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る印鑑自動彫刻機の構成を
示す斜視図である。

【図２】本発明の実施例に係る彫刻機の部分破断斜視図
である。

【図３】本発明の実施例に係るチャック機構の部分破断
斜視図である。

【図４】本発明の実施例に係る彫刻針の正面図である。

【図５】図４のＡＡ部の断面図である。

【符号の説明】

２ 彫刻機 １３ 主軸台 １６，１７ スピンドルモータ １６ａ，１７ａ 軸端部 １８ａ 粗加工用彫刻針 １８ｂ 仕上加工用彫刻針 ２１ Ｙ移動テーブル ２２ Ｘ移動テーブル ３０ チャック機構 ３７ キャップ Ｗ 印材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平面移動可能な移動テーブルに取着され
   たチャック機構に硬質金属印材が掴持される一方、前記
   平面に対して垂直方向に移動可能な主軸台に設けられた
   主軸に印刻カッタが装着され、かつ、前記移動テーブル
   と前記主軸台との各々を駆動し、前記硬質金属印材を前
   記印刻カッタにより自動的に彫刻するように構成した硬
   質金属印材自動彫刻機であって、前記硬質金属印材に
   は、その彫刻面が油面から没入した状態となるように切
   削油が満たされる皿部が形成されたキャップを嵌装し、
   さらに、前記主軸台には角錐形状の先端部を有する粗加
   工用印刻カッタを装着した第一主軸と、前記角錐より多
   角の角錐形状の先端部を有する仕上加工用印刻カッタを
   装着した第二主軸とを設けたことを特徴とする硬質金属
   印材自動彫刻機。