JPH079292A - 彫刻機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】設備費やランニングコストを削減し、しかも環
境破壊を起こすことなしに被彫刻物を一定温度に冷却す
ることを実現し、これにより被彫刻物を硬化させて安定
的に固定することができるようにして、被彫刻物の彫刻
加工時における変形を防止し、予め設定された形状の彫
刻加工を確実に行うことができるようにする。 【構成】ベース１２と、ベース１２より立設された本体
支柱部１４と、本体支柱部１４に上下動自在に装着され
た主軸ヘッド部１６と、ベース１２の上面に前後・左右
に移動できるように一体に設置した移動テーブル１８と
を有する彫刻機１０において、移動テーブル１８の上面
に、被彫刻物をペルチェ素子４４により冷却して硬化さ
せ、硬化させた状態で固定する冷却バイス２０を配設し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、彫刻機に関し、さらに
詳細には、ゴム、熱可塑性樹脂などの被彫刻物を彫刻加
工するための彫刻機に関するものであり、特に、ゴム印
などを彫刻加工する際に用いて好適な彫刻機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ゴム、熱可塑性樹脂などの軟性材
料よりなる被彫刻物を彫刻機に固定して、彫刻機により
被彫刻物を彫刻加工してゴム印などを作成する場合にお
いては、彫刻機の彫刻用カッターやドリルなどが被彫刻
物に当接した際に被彫刻物が変形してしまい、被彫刻物
を予め設定した形状に彫刻加工することができないとい
う問題点があった。

【０００３】このため、被彫刻物を冷却して硬化させる
ようにして彫刻機に固定し、彫刻機の彫刻用カッターや
ドリルなどが被彫刻物に当接しても、被彫刻物が変形す
ることがないようにすることが提案されていた。

【０００４】そして、被彫刻物を冷却して硬化させるよ
うにして彫刻機に固定するために、例えば、特公昭６２
−４０１３１号公報ならびに実開平１−７４０３４号公
報に開示されたような冷凍チャック法を用いたり、ある
いはワーク台上の被彫刻物に対して直接的にフロンガス
などの冷媒ガスを吹き付けたりするなどの手段が提案さ
れている。

【０００５】上記特公昭６２−４０１３１号公報に開示
された冷凍チャック方法では、固定すべきワーク（被彫
刻物）を冷凍枠のキャビティ内に収容し、これを液体の
凍結温度以下に冷却した後、上記キャビティ内に液体を
注入し、この液体を凝固させてワークを固定する手段が
採られている。

【０００６】また、上記実開平１−７４０３４号公報に
開示された冷凍チャックは、被彫刻物と液体とを収容す
る凹部を形成した冷凍チャックの内部に冷却媒体を通
し、凹部に収容された液体を凍結させて被彫刻物を固定
するようになされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
公昭６２−４０１３１号公報ならびに実開平１−７４０
３４号公報に示されたような冷凍チャック法にあって
は、冷凍枠のキャビティを冷却する大きな冷凍庫が必要
であったり、冷却媒体を循環させる冷凍装置や配管設備
などが必要であったりするため、設備費が高価にならざ
るを得ないという問題点があった。

【０００８】また、直接的にフロンガスなどの冷媒ガス
を被彫刻物に吹き付ける手段では、冷媒ガスを大量に消
費するためにランニングコストが高価なものとなり、ま
た、コスト節減のために一定のサイクルで冷媒ガスの吹
き付けを行う場合には、彫刻中に被彫刻物の温度が変化
する恐れがあって、温度管理が困難になるとともに、さ
らには、冷媒ガスとしてフロンガスを用いた場合には、
多量のフロンガスを大気中に放出するので環境破壊を引
き起こすなどの問題点が指摘されていた。

【０００９】本発明は、従来技術の有する上記したよう
な種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的
とするところは、設備費やランニングコストを増大する
ことなく、しかも環境破壊を招来することなしに、被彫
刻物を一定温度に冷却することを実現し、これにより被
彫刻物を硬化させて安定的に固定することができるよう
にして、被彫刻物の彫刻加工時における変形を防止し、
予め設定された形状の彫刻加工を確実に行うことができ
るようにした彫刻機を提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における彫刻機は、ベースと、上記ベースの
上面に配設されたテーブルと、上記ベースより立設され
た本体支柱部と、上記本体支柱部に装着された主軸ヘッ
ドとを有し、上記テーブルに対して上記主軸ヘッドが上
下前後左右方向に相対的に移動できるようにした彫刻機
において、上記移動テーブルの上面に、被彫刻物を熱電
子素子による冷却手段により硬化させ、硬化させた状態
で固定する冷却バイスを配設するようにしたものであ
る。

【００１１】

【作用】彫刻機の移動テーブルの上面に、ゴムや熱可塑
性樹脂などの被彫刻物を冷却手段により硬化させて固定
する冷却バイスを配設し、上記彫刻機の主軸ヘッド部に
取付けられた主軸ヘッドの彫刻用カッターまたはドリル
などにより、冷却バイスのワーク台に固定された被彫刻
物に所定の彫刻加工を行う。

【００１２】従って、変形しやすいゴム、熱可塑性樹脂
などの被彫刻物に彫刻加工する場合でも、冷却バイスの
ワーク台の上に被彫刻物を硬化させて固定することがで
きるので、彫刻用カッターまたはドリルなどが被彫刻物
に当接しても、被彫刻物が変形することが防止されるの
で、被彫刻物を予め設定された形状に確実に彫刻加工す
ることができる。

【００１３】即ち、冷却バイスのワーク台に載置された
被彫刻物が、材料に応じた適性温度で硬化され固定され
るので、彫刻用カッターまたはドリルなどにより、所望
の彫刻加工を確実に行うことできるようになる。

【００１４】

【実施例】以下、図面に基づいて、本発明による彫刻機
の一実施例を詳細に説明するものとする。

【００１５】図１は、本発明による彫刻機の外観を示す
全体斜視図であり、図２は、図１に示された彫刻機の側
面側の要部を示す断面図であり、図３は、図１に示され
た彫刻機の正面側の要部を示す断面図であり、図４は、
冷却バイスの分解斜視図である。

【００１６】彫刻機１０は、ベース１２と、ベース１２
より立設された本体支柱部１４と、本体支柱部１４に上
下動自在に装着された主軸ヘッド部１６と、ベース１２
の上面に彫刻機１０の前後左右に移動できるように一体
に設置されている移動テーブル１８とを有して構成され
ている。

【００１７】移動テーブル１８の上面には、被彫刻物Ａ
を熱電子素子による冷却手段で固定する冷却バイス２０
が固定され、主軸ヘッド部１６に取付けられた主軸ヘッ
ド２２の彫刻用カッター２２ａにより、冷却バイス２０
に固定されたゴムなどの被彫刻物Ａに所定の彫刻加工が
なされる。

【００１８】彫刻機１０の本体支柱部１４には、主軸ヘ
ッド部駆動モータ２４と、主軸ヘッド部駆動モータ２４
により回転駆動される垂直な主軸送りねじ２６が設置さ
れており、この主軸ヘッド部駆動モータ２４の回転によ
り、主軸送りねじ２６に係合している主軸ヘッド部１６
が上下に移動できるようになっている。

【００１９】主軸ヘッド部１６内に取付けられた主軸ヘ
ッド２２は、主軸駆動モータ２８により駆動ベルト３０
を介して回転駆動される。

【００２０】ベース１２内にはＹ軸送りねじ３２が設置
されており、このＹ軸送りねじ３２には、ベース１２の
上面に設置された移動テーブル１８が係合し、Ｙ軸送り
ねじ３２の端部には、テーブルＹ軸駆動モータ３６が接
続されている。そして、上記Ｙ軸送りねじ３２が、本体
支柱部１４に設置されたテーブルＹ軸駆動モータ３６に
より回転駆動されると、移動テーブル１８を彫刻機１０
の前後方向に移動させることができる。

【００２１】また、上記移動テーブル１８内にはＸ軸送
りねじ３８が設置されており、このＸ軸送りねじ３６の
端部には、テーブルＸ軸駆動モータ４０が設置されてお
り、このテーブルＸ軸駆動モータ４０が回転駆動される
と、移動テーブル１８を彫刻機１０の左右方向に移動さ
せることができる。

【００２２】さらに、上記移動テーブル１８の上面に
は、底面が広くなっている蟻溝状の凹溝３４が、移動テ
ーブル１８の長手方向中央部に形成されており、この凹
溝３４に嵌合された図示しないボルトにより、冷却バイ
ス２０が移動テーブル１８の所定位置に固定されるよう
になっている。

【００２３】上記主軸ヘッド部駆動モータ２４、主軸駆
動モータ２８、テーブルＹ軸駆動モータ３６およびテー
ブルＸ軸駆動モータ４０の回転駆動制御は、それぞれ図
示しないＣＰＵからのプログラムに基づいた信号により
コントロールされる。また、主軸ヘッド２２の彫刻用カ
ッター２２ａが、被彫刻物Ａに接触した状態を検出する
センサー（図示せず）が設けられており、センサーによ
る検出信号がＣＰＵに送られ、各駆動モータによる移動
テーブル１８の移動方向がコントロールされることにな
る。

【００２４】一方、上記移動テーブル１８の上面に固定
されている冷却バイス２０は、図４の分解斜視図に示す
ように構成されている。

【００２５】冷却バイス２０は、例えば、ワーク台４２
の上面に、ゴム、熱可塑性樹脂などの被彫刻物Ａを冷却
して硬化させて固定するものであり、この冷却バイス２
０が彫刻機１０の移動テーブル１８上に設置され、主軸
ヘッド部１６に設置された彫刻用カッター２２ａによ
り、被彫刻物Ａの彫刻が行われることになる。

【００２６】冷却バイス２０は、上記した被彫刻物Ａが
載置されるワーク台４２と、ワーク台４２の下面に密着
してワーク台４２を冷却するペルチェ効果を利用した熱
電子素子（以下、ペルチェ素子と称す。）４４と、ペル
チェ素子４４の周囲を保持する断熱保持板４６と、ペル
チェ素子４４の下面に発生する熱を外部に放出させる放
熱支持板４８と、放熱支持板４８の下面に設置して放熱
支持板４８の熱を外部に放出させる放熱ボックス５０
と、放熱ボックス５０の左右側に設置され、外部から放
熱ボックス５０内に冷気を流入する吸気用ファン５２お
よび放熱ボックス５０内から暖気を外部へ排出する排気
用ファン５４とを有して構成されている。

【００２７】ワーク台４２は、熱伝導性の良好なアルミ
板により成形されており、上面に被彫刻物Ａが載置され
る凹部４２ａが形成されている。この凹部４２ａの上面
および下面は、ペルチェ素子４４ならびに被彫刻物Ａと
の密着性を良好にするために平滑に彫刻されている。な
お、凹部４２ａの被彫刻物Ａが固定される上面は、被彫
刻物Ａの位置ズレを防止するために、格子状の溝や、あ
るいは高さの低い格子状の突条を設けてもよい。

【００２８】ペルチェ素子４４は、上面側の吸熱板５６
と下面側の放熱板５８との間に、導電体により上下が挟
持された多数の半導体素子６０を組み付け、この半導体
素子６０にリード線６２を介して電流を流すことによ
り、吸熱板５６と放熱板５８との間に温度差を生じさせ
る。

【００２９】そして、これら吸熱板５６と放熱板５８と
の温度差を利用して、上面の吸熱板５６側をワーク台４
２の下面に密着させるとともに、放熱板５８の下面に放
熱支持板４８を密着させ、放熱支持板４８側の熱を強制
的に外部に放出させることにより、ワーク台４２の表面
を安定した冷却温度に保持することができるものであ
る。

【００３０】上記ペルチェ素子４４の周囲を保持する断
熱保持板４６は、ペルチェ素子４４と同一厚さのセラミ
ック材などにより成形されており、この断熱保持板４６
の中央部にはペルチェ素子４４が嵌込まれる開口窓部６
４が形成されている。さらに、上記断熱保持板４６の側
壁面には、ペルチェ素子４４に通電するためのリード線
６２が挿入されるリード線穴６６が穿設されているとと
もに、断熱保持板４６の四隅には、下面の放熱支持板４
８の上に固定するためのボルトを挿通するボルト穴６８
が穿設けられている。

【００３１】放熱支持板４８は、熱伝導性の良好なアル
ミ材により成形されており、下側に取り付けられる放熱
ボックス５０の上蓋を兼ねている。そして、断熱保持板
４６のボルト穴６８に挿通されたボルトが固着されるこ
とになるネジ穴８０と、下側の放熱ボックス５０に固定
するためのボルトを挿通するためのボルト穴８２とが穿
設されている。

【００３２】放熱ボックス５０は、上蓋を兼ねた放熱支
持板４８と、熱伝導性の良好なアルミ材により成形され
た左右一対の側面板８４とからなり、この側面板８４の
対向する内側には、多数の放熱フィン８６が一体に形成
されている。

【００３３】吸気用ファン５２および排気用ファン５４
は、それぞれ軸流ファンからなり、放熱ボックス５０の
左右の開口端部に設置される。

【００３４】次に、冷却バイス２０の組み付け方法の一
例に関して説明する。まず、左右一対の側面板８４の上
面に放熱支持板４８を固定して、放熱ボックス５０を組
み立てる。それから、この放熱ボックス５０の左右に、
吸気用ファン５２および排気用ファン５４を設置する。
それから、放熱支持板４８の上面に、ペルチェ素子４４
を組み付けた断熱保持板４６を固定し、さらに断熱保持
板４６の上面にワーク台４２を固定することにより冷却
バイス２０の組み付けが行われる。

【００３５】ここで、上記各構成部材の接触面の間に、
熱伝導性の良好なシリコーン・グリスを塗布するか、あ
るいはシリコーン・シートを挟持するようにして、各構
成部材を締結することにより、各構成部材の密着性を高
めるとともに、各構成部材間の熱伝導性を向上させてい
る。

【００３６】以上の構成において、冷却バイス２０を用
いてワーク台４２に被彫刻物Ａを固定する場合について
説明する。

【００３７】まず、ワーク台４２の凹部４２ａの上面に
被彫刻物Ａを載置した後に、ペルチェ素子４４に通電を
開始すると、上面の吸熱板５６と下面の放熱板５８との
間に温度差が生じ、吸熱板５６側が急速冷却されるとと
もに、放熱板５８側が高温になる。

【００３８】従って、吸熱板５６の上面に密着している
ワーク台４２が冷却されることになるので、ワーク台４
２の凹部４２ａ上の被彫刻物Ａが冷凍硬化されるととも
に、大気中の水蒸気が凍結されることになる。このた
め、被彫刻物Ａの周囲が氷結されることになって、被彫
刻物Ａがワーク台４２に一体的に固定されるようになる
ものである。なお、凹部４２ａに予め水を注入しておく
と、この注入された水が凍結して被彫刻物Ａの周囲を氷
結させるので、被彫刻物Ａを一層強固にワーク台１２に
固定することができる。

【００３９】また、ペルチェ素子４４への通電時には、
放熱板５８側が高温になり、この熱が放熱支持板４８を
介して放熱ボックス５０に熱伝導される。この際に、放
熱ボックス５０の左右の端部に設置された吸気用ファン
５２および排気用ファン５４により、放熱ボックス５０
内に冷却風が導入され、内部の熱風が強制的に外部に放
出されているので、効率良く放熱板２８の熱を放熱でき
る。

【００４０】従って、上記ペルチェ素子４４の吸熱板５
６と放熱板５８との間に常に安定した温度差が維持され
ることになり、ワーク台４２上の被彫刻物Ａの冷却温度
が常時一定の状態で被彫刻物Ａを硬化することができる
とともに、ワーク台４２に固定することができるので、
変形しやすいゴムや熱可塑性樹脂などの被彫刻物Ａを、
主軸ヘッド２２の彫刻用カッター２２ａにより予め設定
された形状に確実に彫刻加工することができる。

【００４１】なお、ワーク台４２の所定位置に温度セン
サを設置しておき、温度センサからの信号によりペルチ
ェ素子４４の電流を制御して、ワーク台４２上の被彫刻
物Ａを適正な設定温度にコントロールすることができ
る。上記ペルチェ素子４４は、被彫刻物Ａを「−４０°
Ｃ」程度にまで冷却することが可能であり、吸熱板５６
と放熱板５８との温度差は、最大で「８０°Ｃ」程度に
なる。

【００４２】また、上記実施例においては、主軸ヘッド
２２が上下に移動するとともに、移動テーブル１８が前
後左右に移動する彫刻機に関して説明したが、これに限
られることなく、移動テーブルが上下前後左右の三次元
で移動するようにしてもよいし、またそれとは逆に、主
軸ヘッド２２が上下前後左右の三次元で移動するように
してもよい。要するに、彫刻用カッター２２ａと被彫刻
物Ａとが、三次元方向に相対的に移動できればよいもの
であり、これを実現する構成はいずれのものであっても
よい。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００４４】ベースと、上記ベースの上面に配設された
テーブルと、上記ベースより立設された本体支柱部と、
上記本体支柱部に装着された主軸ヘッドとを有し、上記
テーブルに対して上記主軸ヘッドが上下前後左右方向に
相対的に移動できるようにした彫刻機において、上記移
動テーブルの上面に、被彫刻物を熱電子素子による冷却
手段により硬化させ、硬化させた状態で固定する冷却バ
イスを配設するようにしたため、被彫刻物を冷却して硬
化させてた状態で彫刻加工を行うことができるようにな
るので、彫刻加工中に被彫刻物が変形することがなく、
予め設定された形状に確実に彫刻加工を行うことができ
る。

【００４５】従って、本発明の彫刻機によれば、設備費
やランニングコストを増大することなく、しかも環境破
壊を招来することなしに被彫刻物の一定温度の冷却を実
現し、被彫刻物を硬化させて安定的に固定することがで
きるようになり、被彫刻物の彫刻加工時における変形を
防止することができるので、彫刻加工を確実かつ安定し
て行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による彫刻機の外観を示す全
体斜視図である。

【図２】図１の彫刻機の側面側の要部を示す断面図であ
る。

【図３】図１の彫刻機の正面側の要部を示す断面図であ
る。

【図４】冷却バイスの分解斜視図である。

【符号の説明】

１０ 彫刻機 １２ ベース １４ 本体支柱部 １６ 主軸ヘッド部 １８ 移動テーブル ２０ 冷却バイス ２２ 主軸ヘッド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースと、前記ベースの上面に配設され
   たテーブルと、前記ベースより立設された本体支柱部
   と、前記本体支柱部に装着された主軸ヘッドとを有し、
   前記テーブルに対して前記主軸ヘッドが上下前後左右方
   向に相対的に移動できるようにした彫刻機において、 前記移動テーブルの上面に、被彫刻物を熱電子素子によ
   る冷却手段により硬化させ、硬化させた状態で固定する
   冷却バイスを配設したことを特徴とする彫刻機。