JPS6047119B2 - 自動刻印機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属板やプラスチック板等に文字を刻印す
る刻印機における、刻印用の文字板（キャ ラクタホィ
ール）に対して被刻印物を押圧するための、文字板及び
被刻印物の駆動制御機構に関す るものである。

従来、金属板やプラスチック板に文字を刻印する自動
刻印機として、第１図に示すようなものが・あつた。

同図において、１は刻印台、２は刻印台に載せられた被
刻印物、３は刻印文字を周囲に形成したキヤラクタボイ
ール、４はキャラクタホィール３を駆動するパルスモー
タ、５はキャラクタホィール３の割り出された刻印文字
を検出するエフンコーダ、６は所望の刻印文字を入力す
るキーボード、７はキーボードより入力された文字デー
タを記憶しパルスモータ等の駆動系を制御して所望の刻
印動作を行なわせる制御装置、８は刻印台１を横方向及
び縦方向の任意の位置に移動させる刻印台送り機構、９
は刻印台送り機構８内の動力源となる誘導モータ、１０
は誘導モータ９の駆動力を刻印台１に与える歯車、ゼネ
バ、クラッチ等からなる伝達機構である。この装置はキ
ーボード６にて所望の刻印文字を打琴すると、その文字
データが制御装置７で記憶され、パルス演算されて、キ
ャラクタホィール３の、その刻印文字の位置を割り出し
て、パルスモータ４で、キャラクタホィール３をその位
置まで回転移動させる。

そして、被刻印物２を載せた刻印台１が下側から誘導モ
ータ９の駆動力を受けて伝達機構１０の内のカム１『に
より上昇してキャラクタホィール１の文字面に被刻印物
２を押圧させて刻印する。刻印が終ると、刻印台送り機
構８は、再び歯車、ゼネバ、クラッチ等の伝達機構１０
を介して誘導モータ９の駆動力で刻印台１を移動させて
、次の刻印動作の準備をする。この繰り返しを制御装置
７が行うことによつて、被刻印物２の任意の位置に所定
の文字を刻字することがてきる。しかし、この装置は大
きくわけて３つの欠点を持つている。

これを順次説明する。まず欠点の第１は、キャラクタホ
ィールの刻印一文字の割出しをパルスモータ４でするた
め、割出速度に限界があり、高速の刻印動作が困難で作
業能率が上らないことである。

すなわちパルスモータはパルスの発振周波数を上げるこ
とにより回転速度が大きくなるが、ある速度を越えると
、回転．−速度が追従しない、いわゆる脱調が発生し、
制御不能になるのである。また第２の欠点は刻印台１の
横送り及ひ縦送りには誘導モーター９を使用し、クラッ
チ、ブレーキ●ゼネバ●ベルト◆プーリ一◆ピニオン◆
ラン！ク等の多数の機械式の伝達要素を持つ伝達機構１
０を介して駆動力を伝達することに起因するものである
。

すなわち、第２の欠点の１として、動作する部分が多く
て、慣性モーメントが大きくなり高速送りができず、能
率が悪くなる。また第２のＺ欠点の２として、歯車、ク
ラッチ、ゼネバ等各部品間の間隙が総合されて大きなガ
タとなり、刻印台１に載せた被刻印物２の位置決めが不
安定となる。また第２の欠点の３として、歯車比又はプ
−リー径の比を変更しなければピッチを変えられないの
で、縦送り横送りのピッチを容易に変更できない。更に
、第２の欠点の４として、機械伝達部分が多いので摩耗
の発生による寿命低下の問題がある。次に第３の欠点は
刻印文字の刻印深さが文字の種類により不均一となるこ
とである。

これは、例えば刻印文字の種類には１、２、３、４、・
・・０、ＡｌＢｌ・・・Ｚ１−、／、，、・等があり、
仮りに文ノ字１と８を比較してみると刻印する面積が１
よりも８が大きいために、同じ押圧力では、１の刻印深
さが深く、８が浅いという現象が発生する。このように
刻印された文字の深さが文字の種類によつて異なり、深
さを均一に保てないことが問題に−なる。そこで本発明
は上記第１から第８までの欠点に鑑み、これを改良除去
したもので、上記欠点に対し次の内容の改良点を持つも
のである。

まず上記第１の欠点を解消するためには、従来用いられ
ていたパルスモータに代えてＤＣサーボモータを使用し
てディジタル制御を行うようにした。

また上記第２の欠点を解消するためには、従来用いられ
ていた機械的な伝達部分、即ちギヤ、クラッチ、ゼネバ
、ベルト、プーリ、ラック、ピニオン等を廃止して、そ
の代りにボールスクリュのみを用い、ディジタル制御さ
れる前記ＤＣサーボモータの回転を、刻印台に直接伝達
することによつて、刻印台の横送り、縦送りをするよう
にした。さらに上記第３の欠点である刻印深さの不均一
を解消するために第３図に示すような刻印深さ調整装置
を用いるようにした。以下、本発明の実施例を図面につ
いて説明する。

第２図は装置全体の各部分の機能を示すブ殆ツク図であ
つて、キャラクタ−ホィールの駆動装置ａと、刻印台の
縦方向及び横方向の送り装置ｂと、刻印深さ調整装置ｃ
と、これら各装置Ａ，ｂ，ｃを制御する制御装置ｄと、
制御装置ｄに刻印データを入力する入力装置（ｅ）とか
ら構成されている。

まずキャラクタ−ホィールの駆動装置ａにおいて、１１
は円盤の外周面に刻印文字が彫刻されたキャラクタ−ホ
ィール、１２はキャラクタ−ホィール１１に連結された
エンコーダ板、１３はエンコータ１２の回転位置を検出
するインデックスセンサ、１４はキャラクタ−ホィール
１１を回転させるＤＣサーボモータ、１５はＤＣサーボ
モータ１４の回転速度を検出するタコジェネレータ、１
６はＤＣサーボモータ１４の回転量に応じてパルスを発
生するパルス発生器、１７はＤＣサーボモーータ１４に
直流電圧を供給するサーボアンプ、１８はＤＣ電源であ
る。

また刻印台の送り装置ｂにおいて、２１は刻印台、２２
は刻印台２１を移動させるホールスクリュ、２３はＤＣ
サーボモータ、２４はタコジェネレータ、２５はパルス
発生器、２６はＤＣサーボモータ２４に直流電圧を供給
するサーボアンプ、２７はＤＣ電源である。

なお第２図では簡略化して示したが、実際には送り装置
ｂは、刻印台２１１つに対して、縦方向用と横方向の二
組がある。すなわち、送り装置ｂを構成する他の一組と
して、ボールスクリュ２２″、ＤＣサーボモータ２３″
、タコジェネレータ２４″、パルス発生器２５″、サー
ボアンプ２６″ 直流電源２７″があ−る。また、刻印
深さ調整装置ｃにおいて、３１は深さの調整ブロック、
３２は調整ブロック３１に螺合するボールスクリュ、３
３はボールスクリュ３２を回転させるＤＣサーホモータ
、３４はＤＣサーボモータ３３の回転速度を検出するタ
コジェネレータ３３の回転速度を検出するタコジェネレ
ータ、３５はＤＣサーボモータ３３の回転に応じてパル
スを発生するパルス発生器、３６はＤＣサーボモータ３
３に直流電圧を供給するサーボアンプ、３７は直流電源
てある。

また、制御装置ｄにおいて、４０は印字データを記憶す
る記憶部であつて、キャラクタ−ホィールの駆動装置ａ
に対する制御機構ｄ１と、刻印台の送り装置ｂに対応す
る制御機構山と、刻印深さ調整装置ｃに対応する制御機
構Ｄ３とに制御データを送る。

即ち夫々の演算部５０，６０，７０に制御データとして
、印字の種類、印字位置、印字深さを出力する。各制御
機構Ｄｌ，ｄ２，ｄ３は扱うデータの種類は異なるが、
各ＤＣサーボモータ１４，２３，２３″，３３に対して
、全てディジタル制御を行つている。すなわち、各制御
機構Ｄｌ，ｄ２，ｄ３において、５１，６１，６「，７
１は夫々演算部５０，６０，７０から制御データを受け
取り、それに対応したパルス数を発生するパルス発生器
、５２，６２，６２″，７２は夫々制御装置ｄ内のパル
ス発生器５１，６１，６「，７１の出力パルスを加算し
、ＤＣサーボモータ１４，２３，２３″，３３側のパル
ス発生器１６，２５，２５５，３５の出力パルスで減算
される偏差カウンタ、５３，６３，６３″，７３は夫々
偏差カウンタ５２，６２，６２″，７２のデジタル出力
をアナログ電圧に変換するＤＡ変換器てある。なお、演
算部５０にはインデックスセンサ１３の出力が入力され
ると共に、キャラクタ−ホィールの刻印文字の割出しが
異常であつた時に、刻印動作に禁止をかけて誤刻印を防
止する異常出力部５４が接続されている。また演算部６
０には送りピッチ設定器６４が接続され、演算部７０に
は文字深さ設定器７４が接続されている。次に入力装置
ｅは、キーボード８０、又はカードリーダインターフェ
ース８１を介して接続されるカードリーダ３２、或いは
メインコンピュータからの文字指令を受けるインターフ
ェース３３のいずれかによつて構成でき、記憶部４０に
印字データを入力するものである。

次に本発明装置の機械的構成例について説明する。

第３図は刻印深さ調整機構ｃてあつて、１１はキャラク
タホィール、２１は刻印台、２０は被刻印物、２『は位
置決め装置、９０はキャラクタホィール１１の文字割出
しが完了した時に回転するカム軸、９１はそのカム軸に
固着されたカム、９２はそのカム９１に接しているカム
ローラ、９３はこのカムローラを一端に持つリンク、９
４はリンク９３の他端を支持する支点、９５は揺動する
リンク９３に接したローラ、９６はこのローラ９５を下
端に持ち、上端で刻印台２１を上方に押・圧する押圧棒
、９７はその下面に傾斜面９７ａを持ち、リンク９３に
その支点９４で結合されたブロック、９３はブ七ツク９
７を滑合状態で嵌合させて左右方向を位置規制する案内
板、３１はフ狛ツク９７の傾斜面９７ａを載せる傾斜面
３１ａノと、その内部にボールスクリュナット３１ｂが
形成された調整ブ七ツク、３２は調整ブロック３１と螺
合するボールスクリュ、３３はボールスクリュ３２と継
手９９を介して、その出力軸３３ａが連結されたＤＣサ
ーボモータである。

この部分の動作は、キャラクタホィール１１の文字割出
しが完了した時、その信号でカム軸９０が回転し、カム
９１に接しているカムローラ９２が上昇し、リンク９３
が他端を支点９４として上方に揺動すると、このリンク
９３に接したローラ９５が押圧棒９６を押し上げ、その
上端で刻印台２１を押し上けて、その上にセットされた
被刻印物２０を上方のキャラクタホィール１１に押圧し
て刻印をするのである。各文字に対する文字深さの調整
は、上記支点９４を上下動することによつてなされる。

すなわち、第２図において、文字刻印指令が記憶部４０
から各演算部５０，６０，７０に出力されると、予め文
字深さ設定部７４に設定された、その文字の刻印面積に
対応して所定の深さになるように演算部７０か演算して
サーボモータ３３をデジタル制御により回転させ、ホー
ルスクリュ３２を左右に調整して、ブロック９７が所定
位置にくるように上下動させる。このようにして押圧棒
９６の上昇量を調整することにより、文字に合せて刻印
深さを調整することができるのである。次に本発明装置
の機械部分全体の構成を第４図について説明する。

同図において、８０はキーボード、８０ａはそのキース
イッチ、１４はキャラクタホィール駆動用のＤＣサーボ
モータ、１４″はその出力軸となるシャフト、１１はシ
ャフト１４″に固着されたキャラクタホィール、１２は
シャフト１４″に固着されたエンコーダ板、１３は光源
スイッチの集合体て構成されたインデックスセンサ、２
０は被刻．印板、２１は刻印台である、２「は刻印台２
１を上下動自在に保持する第１刻印字受部、２８，２８
は刻印台受部２「に取付けられたガイド、２９はガイド
２８，２８を縦方向（図面ては横方向）に案内するガイ
ドアーム、２８ａはカイト２８の１つに固設された縦送
り用のボールスクリュナット、２２はボールスクリュナ
ット２８ａに螺合するボールスクリュ、２３はボールス
クリュ２２に連結された縦送り用ＤＣサーボモータであ
る。

また２１″は第１刻印台受部２「を縦送りするる機構を
取付けた第２刻印台受部、２８″，２８″は第２刻印台
受部２１″に取付けられたガイド、２９５，２９″はガ
イド２８″，２『を横方向に案内するガイドレール、２
８ａ″は第２刻印台受部２１″に固設されたボールスク
リュナット、２２″はボールスクリュナット２８ａ″に
螺合するボールスクリュ、２３″はボールスクリュ２２
″を回転させる横送り用のＤＣサーボモータである。ま
た、９６は押圧棒、９５は押圧棒９６下端に取付けられ
たローラ、９３はリンク、９１はカム、９０はカム軸、
１００はカム軸９０に連結された刻印用モータである。
なお、この刻印用モータ１００は誘導モータ又はＤＣモ
ータのいずれを採用してもよい。この第４図装置におけ
る動作は次のようになる。同図左側のキーボード３０の
キースイッチ３０ａを打琴して刻印データを第２図に示
す記憶部４０に入力すると、記憶部４０から各演算部５
０，６０，７０に刻印データが一字分ずつ出力される。

まず演算部５０はその刻印文字に対するキャラクタ−ホ
ィール１１の位置を算出し、パルス発生器５１に必要な
パルス数を出力させる。即ち、演算部５０は任意の刻印
データが与えられると、ｌそのデータと、インデックス
センサ１３で検出したキャラクタ−ホィール１１の現在
位置との関係から必要なパルス数を演算する。例えばキ
ャラクタ−ホィール１１の現在位置は、エンコーダ板１
２の孔位置パターンをインデックスセンサ１３で検出し
、これを演算部５０でどの刻印文字に該当するかを判別
し、これによつて、刻印データとの関係位置の差を演算
する。このように演算されたパルス数は、パルス発生器
５１から出力されるが、このパルス数は、１つの刻印デ
ータの割り出しが完了するまで定数的に保持される。そ
して、偏差カウンタ５２はパルス発生器５１の出力パル
スとＤＣサーボモータ１４に取付けたパルス発生器１６
の出力パルスとで加減算を行い、その偏差をデジタル量
でＤＡ変換器５３に出力する。ＤＡ変換器５３はこれを
アナログ電圧に変換して、サーボアンプ１７に出力する
。サーボアンプ１７は、このアナログ電圧をＤＣサーボ
モータ１４に取付けられたタコジェネレータ１５からの
回転速度に比例した電圧とを比較し、この差に応じた直
流電圧をＤＣサーボモータ１４に供給する。そして、キ
ャラクタ−ホィール１１を演算部５０によつて計算され
た位置に回転させる。割り出しの動作が完了すると、エ
ンコーダ板１２の孔位置をインデックスセンサ１３で検
出して、演算部５０て確認させる。もし割り出しに異常
があれば異常出力部５４で刻印動作に禁止をかける。即
ち、割り出し動作が完了したときに、インデックスセン
サ１３で検出したエンコーダ板１２の孔位置パターンを
判別し、所定の刻印文字が割り出されていなければ、異
常として刻印動作を禁止させる。割り出しが正常に行な
われると、演算部６０が記憶部４０からの刻印位置デー
タ及び送りピッチ設定器６４の設定値に基づき、制御機
構４のパルス発生器６１，６「、偏差カウンタ６２，６
２″、ＤＡ変換器６３，６３″、サーボアンプ２６，２
６″ タコジェネレータ２４，２４″、パルス発生器２
５，２５″を用いて、ＤＣサーボモータ２３，２３″を
前記同様のＤＣデジタルサーボ制御により、刻印台２１
を所定位置に移動させる。すなわち、縦方向には縦送り
用ＤＣサーボモータ２３でボールスクリュ２２を回転さ
せ、横方向には、横送り用ＤＣサーボモータ２３″によ
りボールスクリュ２２″を回転させて刻印台２１の移動
を行う。この縦方向及び横方向の送り装置ｂによつて被
刻印板２０のどの位置にも刻印することができるのであ
る。また、上記刻印台２１の移動に併行して、文字深さ
の調整が、記憶部４０からの印字データの入力を受けた
演算部７０により行なわれる。すなわち、演算部７０は
文字深さ設定部７４による設定値に従つて、第３図で説
明した文字深さ調整装置ｃ（７）ＤＣサーボモータ３３
を、制御機構Ｄ３を用いて制御して、刻印文字に対応し
た深さ調整を行う。これら、制御機構Ｄｌ，ｄ２，ｄ３
の動作が全て終了すると、刻印用モータ１００が回転し
て、カム軸９０を通じて、カム９１を回転させ、リンク
９３、ローラ９５を通じて押圧棒９６を突き上げさせ、
刻印台２１を押上げ、刻印台２１上にセットされた被刻
印物２０をキャラクタ−ホィール１１の刻印文字に押圧
させて、１文字の刻印が終了する。刻印が終了すると、
再び記憶部４０から各演算部５０，６０，７０に刻印デ
ータが出力される。この後は前述の動作が繰り返し実行
されて、次々と被刻印物２０への刻印動作が実行されて
行く。本発明はキャラクタ−ホィールの割り出し、刻印
台の横送り及び縦送り、刻印深さ調整の各動作部分に、
パルスモータではなく、■サーボモータを使用したデジ
タル制御方式を採用したことに大きな特徴を有する。

すなわちＤＣサーボモータは、その駆動がパルスモータ
と異り連続的なアナログ駆動となつて、高速回転が得ら
れ、作業能率を高めると共に、駆動・停止時もショック
が少い円滑な回転が得られる。因にパルスモータでの回
転速度の上限は１００ｒｐｍであるのに対し、ＤＣサー
ボモータでは３００ｒ′Ｐｍの回転速度が得られること
が実験的に確認されている。また指冷はパルスで行なわ
れるのでコンピュータ等による刻印文字指冷が容易に行
なえる。すなわち、刻印台の送り量はデジタルスイッチ
又はキーボード等により数値設定でき、所望の位置に位
置決めして、その位置に刻印するので刻印作業が容易で
ある。また、機械的伝達部をボールスクリュのみにした
ため、摩耗が少く長期間安定した動作が保証されるし、
機械部分の慣性モーメントが少くなり高速動作が可能と
なり、刻印台の移動が短時間に行われて、作業能率良く
刻印ができる。

また同様の理由で機械的伝達部のガタがなくなり、位置
決め精度が高く、被刻印板に文字を整然と刻印きる。さ
らに、この装置は刻印深さ調整装置ｃにつて上述の文字
面積による刻印深さの不均一を解消したのみならず、キ
ャラクタ−ホィールの中心から刻印文字までの距離、即
ちキャラクタ−ホィールの半径の誤差も予め設定するこ
とができ、その誤差をも刻印深さに影響させないように
することもできる。なお、本発明は第２図に示したよう
に、制御部ｄの大部分をマイクロコンピュータにより制
御す・ることが、信頼性、高速性、小型化、低価格化、
プログラム変更のためにも適当であるが、ロジックＩＣ
等を用いた一般的な論理回路でも制御可能なことは勿論
である。

また、本発明は前述の如く、刻印したい文字の・指令を
手動によりキーボード３０から打琴してもよいが、カー
ドリーダ３２によりデータカードから刻印文字データを
読取らせてもよい。

更に生産管理用のメインコンピュータからオンラインで
文字データを指令させて動作させることもできる。ノ
以上説明したように、本発明は被刻印物を載置する刻印
台と、被刻印物に対向し、周面に刻印文字を有するキャ
ラクタ−ホィールと、上記刻印台を挾んで上記キャラク
タ−ホィールと対向する押圧棒と、上記刻印台をボール
スクリューにより刻印面内で縦及び横方向に移動させる
ＤＣサーボモータと、上記キャラクタ−ホィールを回転
させるＤＣサーボモータと、刻印用モータで駆動させる
カムによソー端を支点として揺動するリンクにより上記
押圧棒を上記刻印台に対して突き上げさせて、被刻印物
を上記キャラクタ−ホィールに押圧する押圧棒駆動機構
と、ＤＣサーボモータによりボールスクリューを介して
上記リンクの支点を上記押圧棒の突き上げ方向に移動調
整させる刻印深さ調整機構と、前記各ＤＣサーボモータ
に夫々取付けられたタコジェネレータ及びパルス発生器
と、刻印ゼータを入力する入力装置と、入力されたデー
タを記憶し、前記タコジェネレータ及びパルス発生器の
出力データによつて、前記各ＤＣサーボモータをデジタ
ル制御する制御装置とを具備し、入力された刻印データ
に従つてデジタル制御して、刻印台を所定の位置に移動
させ、かつ、キャラクタ−ホィールの刻印文字の割り出
しを行い、この割り出された刻印文字に対応して予め設
定された刻印深さになるよう前記押圧棒のリンクーの支
点を移動調整させて被刻印物の所定位置に所定の文字を
刻印させるようになしたから、パルスモータで駆動した
場合に比べ、連続的なアナログ駆動の利点である高速動
作による作業速度が向上でき、円滑な駆動・停止が行な
える。また、ボー；ルスクリユを機械的伝達部に採用し
たことにより、機械部分の長寿命化及び位置決め精度の
向上が計れる。更に慣性モーメントが少くなるので高速
動作が可能となつて、■サーボモータの高速回転による
利点が生かせる。また、刻印深さ調整装置を持つている
ので、刻字する文字の面積による印字深さのむらがなく
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の自動印字装置の一例を示す構成図、第２
図は本発明一実施例の各部分の構成を示すブロック図、
第３図は刻印深さ調整機構の側断面図、第４図は本発明
一実施例の機械構成部全体を示す側断面図である。 ａ・・・キャラクタ−ホィールの駆動装置、ｂ・・・刻
印台送り装置、ｃ・・・刻印深さ調整装置、ｄ・・・制
御装置、Ｄｌ，ｄ２，ｄ３・・・制御機構、ｅ・・・入
力装置、１１・・・キャラクタ−ホィール、１２・・・
エンコーダ板、１３・・・インデックスセンサ、１４，
２３，２３″，３３・・・■サーボモータ、１５，２４
，２４″，３４・・・タコジェネレータ、１６，２５，
２５″，３５・・・パルス発生器、２０・・・被刻印物
、２１・・・刻印台、２「・・・第１刻印台受部、２１
″・・・第２刻印台受部、２２，２２″，３２・・・ボ
ールスクリュ、２８，２『・・・ガイド、２９・・・ガ
イドアーム、２９″・・・ガイドレール、２８ａ，２８
ａ″，３１ｂ・・・ボールスクリューナット、３１・・
・調整ブロック、４０・・・記憶部、５０，６０，７０
・・・演算部、８０・・・キーボード、９６・・・押圧
棒、１００・・刻印用モータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被刻印物を載置する刻印台と、被刻印物に対向し、
   周面に刻印文字を有するキャラクターホィールと、上記
   刻印台を挾んで上記キャラクターホィールと対向する押
   圧棒と、上記刻印台をボールスクリューにより刻印面内
   で縦及び横方向に移動させるＤＣサーボモータと、上記
   キャラクターホィールを回転させるＤＣサーボモータと
   、刻印用モータで駆動されるカムにより一端を支点とし
   て揺動するリンクにより上記押圧棒を上記刻印台に対し
   て突き上げさせて、被刻印物を上記キャラクターホィー
   ルに押圧する押圧棒駆動機構と、ＤＣサーボモータによ
   りボールスクリューを介して上記リンクの支点を上記押
   圧捧の突き上げ方向に移動調整させる刻印深さ調整機構
   と、前記各ＤＣサーボモータに夫々取付けられたタコジ
   ェネレータ及びパルス発生器と、刻印データを入力する
   入力装置と、入力されたデータを記憶し、前記タコジェ
   ネレータ及びパルス発生器の出力データによつて、前記
   各ＤＣサーボモータをデジタル制御する制御装置とを具
   備し、入力された刻印データに従つてデジタル制御して
   、刻印台を所定の位置に移動させ、かつ、キャラクター
   ホィールの刻印文字の割り出しを行い、この割り出され
   た刻印文字に対応して予め設定された刻印深さになるよ
   う前記押圧棒のリンクの支点を移動調整させて被刻印物
   の所定位置に所定の文字を刻印させるようになしたこと
   を特徴とする自動刻印機。