(57)【要約】　　　（修正有）【課題】電磁石を用いたマーキング装置のマーキング速度を向上させる。【解決手段】マーキングされる物体に衝撃を加えるための尖端部材６と、尖端部材６を推進するための電磁石７と、電磁石７へ電力を供給するための電源回路９とを有する。電源回路９は電磁石７へ直列に接続された制御スイッチ１２と、電磁石７の公称電圧よりも高い電圧Ｕ７を電磁石７へ印加するための手段１０，１１と、電磁石７における電流Ｉ７の強度を所定の閾値未満に維持するように配置された電流制限器１３とを有する。【選択図】図２
2004001192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続衝撃によってマーキングするための装置であって、
マーキングされる物体（２）に衝撃を加えるための尖端部材（６）と、
尖端部材（６）を推進するための電磁石（７）と、
電磁石（７）へ電力を供給するための電源回路（９）と、
を有し、電源回路（９）は電磁石（７）へ直列に接続された制御スイッチ（１２）を有し、さらに、
電源回路（９）は電磁石（７）の公称電圧よりも高い電圧（Ｕ７）を電磁石（７）へ印加するための手段（１０，１１）と、電磁石（７）における電流（Ｉ７）の強度を所定の閾値（Ｉｍａｘ）未満に維持することによって電磁石（７）を保護するように配置された電流制限器（１３）とを有することを特徴とする装置。
【請求項２】
電圧を印加するための手段は、電圧源（１０）と、電圧源（１０）と電磁石（７）との間に配置された電圧昇圧器（１１）とを有し、電圧昇圧器（１１）は二つのコンデンサ（１９，２０）を有し、それらのコンデンサが電圧源（１０）から供給されるエネルギーを蓄積するとともにそのエネルギーを電磁石（７）へ戻すように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
電圧昇圧器（１１）はいわゆるラトゥール倍電圧器であり、電圧源（１０）は交流電圧の供給用の電圧源であり、コンデンサ（１９，２０）は電磁石（７）を介して放電するように接続されていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
制御スイッチ（１２）を制御するために配置された論理演算器（１８）と、フリーホイールダイオード（１４）と、電磁石に直列の抵抗器（１５）と、基準電圧（Ｕ１６）を発生する手段と、比較器（１７）とを有し、
電流制限器（１３）は制御スイッチ（１２）を有し、比較器（１７）は抵抗器（１５）の端子における電圧（Ｕ１５）を基準電圧（Ｕ１６）と比較し、抵抗器（１５）の端子における電圧（Ｕ１５）が基準電圧（Ｕ１６）未満のときに、制御スイッチ（１２）を閉じた状態に維持するための第１の指令を論理演算器（１８）へ送信するように配置され、論理演算器（１８）は、この第１の指令と、制御スイッチ（１２）を閉じた状態に維持するための第２の指令との両方を受信した場合にだけ、制御スイッチ（１２）を閉じるように作用し、さらに、フリーホイールダイオード（１４）は、制御スイッチ（１２）ではなく電磁石（７）を有するループ内に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
制御スイッチ（１２）へ送信される周期信号を発生する手段（２３）を有し、その周期信号は、期間（Ｔ）を有し、その期間を通して、制御スイッチ（１２）を閉止状態に維持する第１の指令と、そのスイッチを開放状態に維持する第２の指令とを連続的に有し、さらに、その期間（Ｔ）は８ｍｓと１００ｍｓとの間であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
安全タイマ（２５）を有し、そのタイマは周期信号を発生する手段（２３）の下流側に配置され、また、そのタイマは、所定の期間後において、制御スイッチ（１２）を閉止状態に維持する指令の送信を停止するように設定されていることを特徴とする請求項５による装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続衝撃によってマーキングするための装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
物体に対して尖端部材を繰返し推進作用させることによって物体上にマークを付けることが知られている。同時に、尖端部材を保持するヘッドは、生成されるパターンに従って移動される。作業の最後において、マークは衝撃による一連の凹状の痕跡によって構成され、ほとんどの部分が結合されている。
【０００３】
尖端部材の推進は空気圧式とすることができる。それによれば、現在のところ、二つの操作モードを利用できる。これらの二つのモードのうちの第１のモードは、不連続式すなわち「逐一式（ｐｏｉｎｔ　ｂｙ　ｐｏｉｎｔ）」として定義されるもので、それぞれの衝撃前にヘッドを停止する工程を有する。操作モードのうちの第２のモードにおいては、マーキング中、衝撃のリズムは所定の振動数における設計によって固定され、一方、ヘッドは停止することなく移動する。したがって、この第２の操作モードは連続式として定義できる。このモードに関しては、マーキングは第１のモードよりもかなり迅速にできるが、その品質は劣る。
【０００４】
マーキングのための尖端部材は電磁石を用いて推進させることもできる。その場合、逐一式として定義された上述のモードだけが利用可能である。その理由は、尖端部材を連続操作モードの場合のような十分に高い振動数で振動させて、その移動時間を短縮させることができないからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この場合においても、電磁石が適正なマーキングのための十分なエネルギーで尖端部材を推進するのに必要な時間は低減されなければならない。したがって、本発明の少なくとも一つの目的はそれを達成することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
その目的のために、本発明は、連続衝撃によってマーキングするための装置に関する。この装置は、マーキングされる物体に衝撃を加えるための尖端部材と、尖端部材を推進するための電磁石と、電磁石へ電力を供給するための電源回路とを有する。電源回路は電磁石へ直列に接続された制御スイッチを有する。さらに、電源回路は電磁石の公称電圧よりも高い電圧を電磁石へ印加するための手段と、電磁石における電流の強度を所定の閾値未満に維持することによって電磁石を保護するように配置された電流制限器とを有する。
以下に、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。これによって、本発明は一層容易に理解されるであろう。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図面を参照する。図１に示されたマーキング装置は、金属プレート２のような物体にマーキングするための機械１と、その機械１を操作するためのユニット３とを有する。機械１のボックス４には、機械１に保持された移動自在のマーキングヘッド５をＸ及びＹ方向に移動させる手段が収納されている。
【０００８】
ヘッド５は、非常に大雑把な概略図として、図２に示されている。このヘッド５はそれ自体は周知であり、移動自在の尖端部材６と、電磁石７とを有する。尖端部材６はプレート２に衝撃を加えて、その上に凹状の衝撃痕跡を残すためのものである。なお、電磁石７は図１では隠れている。電磁石７の鉄心８は移動自在であり、尖端部材６を形成するエレンメントに対して推進力を与えて、尖端部材６をプレート２の方向に推進されるようになっている。
【０００９】
図２に示される回路９によって、電磁石７へ電力が供給される。本発明によるこの回路９は、交流電圧ＵＥの電圧源１０と、ラトゥール倍電圧器（ラトゥール　ｄｏｕｂｌｅｒ）１１によって形成された電圧昇圧器とから構成されている。倍電圧器１１の入力部は電圧源１０の端子へ接続され、倍電圧器１１の出力部は主ループへ接続されている。そのループにおいては、特に、電磁石７と、トランジスタ１２によって形成された制御スイッチとが相互に直列で接続されている。
【００１０】
電圧源１０及び倍電圧器１１は、倍電圧器１１の出力部における電圧ＵＳが電磁石７の公称電圧よりも十分に大きいように選択される。この出力電圧ＵＳは、例えば、電磁石７の公称電圧の数倍のオーダーである。
【００１１】
電磁石７の公称電圧は、電磁石７を劣化させることなく電磁石７に対して持続的に印加できる最大電圧を意味するものと理解される。実際には、この公称電圧は電磁石７の設計基準である。この公称電圧は十分に長い試験によって求めることもできる。
【００１２】
トランジスタ１２は電流制限器１３の一部分を形成する。電流制限器１３は電磁石７における電流Ｉ７の強度を制限するために設けられるものである。この電流制限器１３は、主ループ内において、フリーホイールダイオード１４と、抵抗器１５とをさらに有する。フリーホイールダイオード１４は電磁石７と並列である。抵抗器１５は、それ自体が電磁石７と直列に取り付けられている。さらに、基準電圧Ｕ１６を発生させるための手段１６及び比較器１７が電流制限器１３内に設けられている。手段１６及び比較器１７は、比較器１７が基準電圧Ｕ１６を抵抗器１５の端子における電圧Ｕ１５と比較するように接続される。比較器１７の出力部は、トランジスタ１２の制御電極すなわちゲートへ間接的に接続されている。正確には、比較器１７の出力部は論理演算器１８の二つの入力部の一つへ接続され、その演算器１８の出力部がトランジスタ１２の制御電極へ接続されている。
【００１３】
基準電圧Ｕ１６は、最大強度Ｉｍａｘを有する電流が抵抗器１５に流れたときに、抵抗器１５の端子で測定される電圧Ｕ１５に等しいように選択される。最大強度Ｉｍａｘの電流とは、電流制限器１３によって制限された電流であり、主ループにおける最大電流である。電磁石７における電流Ｉ７がＩｍａｘ未満の場合、抵抗器１５の端子における電圧Ｕ１５は基準電圧Ｕ１６未満であり、比較器１７はトランジスタ１２を閉止状態に維持する指令を送信する。逆の場合、比較器１７はトランジスタ１２を開放状態に維持する指令を送信する。
【００１４】
抵抗器１５（測定分流器）は、電磁石７における電流Ｉ７の強度を測定できるようにするだけであるが、その存在によって回路の全体機能が僅かしか乱されないことが好ましい。特に、その値は、抵抗器１５の端子における電圧Ｕ１５が倍電圧器１１の出力部における電圧Ｕｓに関して無視できるか又は低いように選択される。
【００１５】
ラトゥール倍電圧器１１は、既知のものであり、二つのコンデンサ１９及び２０と、二つの整流器ダイオード２１及び２２とを有する。電圧源１０は並列の二つの別々の分岐部へ給電する。第１の分岐部はダイオード２１とコンデンサ２０とを直列に配置することによって構成され、第２の分岐部はダイオード２２とコンデンサ１９とを直列に配置することによって構成される。その場合において、コンデンサ１９の端子はコンデンサ２０の端子へ接続される。倍電圧器１１の出力電圧Ｕｓは二つのコンデンサ１９及び２０によって形成された回路の端子において集電される。それはトランジスタ１２と電磁石７とを有する主ループへ供給される。ラトゥール倍電圧器１１の機能については、それ自体周知である。
【００１６】
マイクロコントローラ２３が、電磁石７の機能を制御するために設けられている。その目的のために、コントローラの出力部の一つ（参照番号２４で示されている）が、タイマ２５を介して、論理演算器１８の他の入力部へ接続されている。論理演算器１８は、「ＡＮＤ」形のもの、すなわち、二つの条件の組合せを確認できるようなものである。詳しくは、論理演算器１８は、比較器１７及びタイマ２５の両方から指令を受信した場合にだけ、トランジスタ１２を閉止状態に維持する指令を発する。
【００１７】
マイクロコントローラ２３は、ファン２６、エレクトロルミネセンスダイオード２７及びトランジスタ２８を制御するためのものでもある。この制御は、尖端部材６の中央部付近における温度を測定するための手段としてのサーミスタ２９によって送信される信号に基づいて実行される。詳細には、この温度が第１の所定の閾値を超えると、コントローラー２３が直ちにファン２６を作動状態にし、そのファンが空気を尖端部材６へ送ってそれを冷却する。そして、サーミスタ２９によって測定された温度が第１の閾値よりも低い第２の閾値未満になると、コントローラー２３はファン２６を停止状態へと切換える。仮に、この温度が第３の閾値を超えてしまった場合、マイクロコントローラ２３はエレクトロルミネセンスダイオード２７を切換え、トランジスタ２８を閉じて、故障の存在を指示する。なお、第３の閾値とは、それを超えたときには、尖端部材６が急速に劣化する危険性のある値である。
【００１８】
マイクロコントローラ２３は、そのプログラム用の入力部３０と、操作ユニット３から送信される指令用の三つの入力部３１を有する。
電圧源１０を除き、論理演算器１８、タイマ２５及びマイクロコントローラ２３を含む電源回路９を構成するエレンメントはカード３２に形成されている。このカードは、ボックス４内、すなわち、ヘッド５の付近に取り付けられる。
【００１９】
図２に示された電気回路９の機能を図３に基づいて説明する。ただし、上述の主ループにおける抵抗器１５の影響は無視する。図３には、時間ｔの間に電磁石７を循環する電流Ｉ７の変化が示されている。
【００２０】
マイクロコントローラ２３が、トランジスタ１２を開放状態に維持する指令を送信するとき、この指令は、タイマ２５によって、次いで、論理演算器１８によって系統的に送信され、このトランジスタ１２へと達する。これは、図３のグラフの部分Ｃ１で生じる。コンデンサ１９及び２０はそれらの端子における電圧ＵＳが交流電圧ＵＥの振幅の二倍に等しくなるまで充電される。主ループにおける電流がゼロであるので、比較器１７は、トランジスタ１２を閉止状態に維持する指令を発信する。この指令は、しばらくの間は、論理演算器１８によって送信されない。
【００２１】
その後，マイクロコントローラ２３が、トランジスタ１２を閉止状態にする指令を送信するとき、タイマ２５が起動して、この指令を論理演算器１８へ送信する。この演算器１８はタイマ２５及び比較器１７の両方からトランジスタ１２を閉止する指令を受信すると、このトランジスタ１２を閉止状態にする。電圧ＵＳが電磁石７の端子へ印加され、そこにおいてコンデンサ１９及び２０が放電される。これは、図３に示された曲線の部分Ｃ２において生じる。
【００２２】
電圧ＵＳは電磁石７の公称電圧よりも明らかに大きいので、この電磁石７へ供給される電力、ひいては、移動自在の鉄心８の加速度は、この電磁石７へ印加された電圧がその公称電圧のオーダーの場合に予想されるものよりも明らかに大きい。結果的に、本発明の目的によれば、尖端部材６を推進するのに必要な時間は短く、特に、先に述べたような電磁石を有する従来の装置を使用して得られるものと比較して短縮される。
【００２３】
その結果、先に連続式として定義されたモードによってマーキングを実行することが関心がもたれるようになっている。このことは、特に、マイクロコントローラ２３がトランジスタ１２へ送信される周期信号を発信することを意味する。期間Ｔを通して、この信号は、トランジスタを閉止状態に維持する指令及びトランジスタを開放状態に維持する指令を連続的に有する。図３において、トランジスタ１２を閉止状態に維持する指令の期間及びその反対の指令の期間はそれぞれαＴ及び（１−αＴ）として示される。
【００２４】
図３に示された曲線の部分Ｃ２上にある限り、電流Ｉ７はその閾値すなわち最大値Ｉｍａｘに達するまで急速に増加する。この瞬間から、そして、論理演算器１８がトランジスタ１２を閉止状態に維持する指令をタイマ２５から受信する限り、電流制限器１３は電流Ｉ７の強度を最大値Ｉｍａｘ（図３に示された曲線の部分Ｃ３）に制限する。このようにして、電磁石７がそれを劣化させる過大な電流強度に対して保護される。
【００２５】
論理演算器１８がトランジスタ１２を開放する指令をタイマ２５を通じてマイクロコントローラ２３から受信すると、トランジスタ１２が直ちに開放され、電磁石７が消磁され、電流Ｉ７が発生する。この電流Ｉ７はフリーホイールダイオード１４内を通過し、急速に減衰する電流である。これは、図３に示された曲線の部分Ｃ４に対応する。
【００２６】
期間Ｔは所定の衝撃振動数を有するように選択される。その期間は、好ましくは、８ｍｓ（ミリ秒）と１００ｍｓとの間であり、より好ましくは、１２ｍｓと４０ｍｓとの間である。周期比αによって、移動自在の鉄心８が加速される期間が決まる。したがって、マーキングされるプレート２に対して尖端部材６が衝撃を加えるエネルギーを調節することができる。
【００２７】
もちろん、マーキングは逐一式のモードでも同様に十分に操作できる。その場合、マイクロコントローラ２３は、ヘッド５が停止した後にだけ、トランジスタ１２を閉止状態に維持する指令の送信を開始する。
タイマ２５は、マイクロコントローラ２３が故障した場合には、所定の期間を超えてトランジスタ１２を閉止状態に維持する指令をもはや送信しなくなることによって、安全装置として作用する。
【００２８】
倍電圧器１１の形成部分は別として、コンデンサ１９及び２０は十分な量のエネルギーを蓄える機能も有し、マイクロコントローラ２３がトランジスタ１２を閉止する指令を発信した後に、所定の期間にわたって、所定の電力を放出できる。留意されるべき点は、倍電圧器１１の助けによる電圧上昇によって、少ない容量のコンデンサ１９及び２０によるこのような量のエネルギーの蓄積が可能になるため、カード３２の寸法を縮小できる利点がもたらされることである。
【００２９】
さらに、倍電圧器１１の使用によって、使用者に危険をもたらさない程度まで低い電圧Ｕｓ（安全電圧）を送出する電圧源１０を使用できる。これは、この電圧源１０が機械１の外側、例えば、操作ユニット３内に位置決めされた場合に、一層有効である。
【００３０】
本発明の利点のうち、注目されるべき点は、先に述べたような電磁石を有する従来の装置をと比較した場合において、本発明は、電力、すなわち、移動自在の鉄心８と尖端部材６へ供給される全エネルギーを増加できるという点である。これは、マーキングを操作するために逐一式モードが使用される場合にも適用できるし、同じく連続式モードが使用される場合にも適用できる。この利点によって、例えば、衝撃による凹状の痕跡の深さを増加させることができる。
【００３１】
本発明は上述の実施形態に限定されない。特に、トランジスタ１２は論理演算器１８の助けによって二つの機能を発揮する。すなわち、トランジスタ１２は、一方において、電流制限器１３の一部分を形成し、他方において、電磁石７の電源を制御する回路の一部分を形成する。その結果、このトランジスタ１２及び論理演算器１８の代わりに、トランジスタなどの二つの制御スイッチを使用することができる。その場合、これら二つのスイッチは、主ループにおいて、電磁石７と直列に接続され、一方のスイッチがタイマ２５によって直接制御され、他方のスイッチが比較器１７によって制御される。
【図面の簡単な説明】
【図１】マーキングされる物体に衝撃を加えるための尖端部材を駆動する電磁石を有する本発明によるマーキング装置の斜視図である。
【図２】図１のマーキング装置が有する電気回路の概略図である。
【図３】電磁石における電流の強度を時間の関数として表したグラフである。
【符号の説明】
２　プレート
６　尖端部材
７　電磁石
９　回路
１０　電圧源
１１　倍電圧器
１２　トランジスタ
１３　電流制限器
１４　フリーホイールダイオード
１５　抵抗器
１８　論理演算器
１９，２０　コンデンサ
２３　マイクロコントローラ
２４　コントローラ
【図１】
2004001192.tif 000003
【図２】
2004001192.tif 000004
【図３】
2004001192.tif 000005