(57)【要約】【目的】被加工材料の大きさによらず、また、テーブル等に載置不可能な素材に対しても所望の切削，打刻画像を形成することができる打刻彫刻機を提供する。【構成】被加工材料の加工すべき面上に直接設置されるフレームと、第１の方向に摺動可能となるようフレームに支持されるＹバーと、加工工具を被加工材料の加工すべき面に対向するよう保持するとともに、この加工工具を被加工材料の加工すべき面に対して選択的に圧接離反させるホルダを、第１の方向と直交する第２の方向に摺動可能となるようＹバーに支持されるキャリッジとを有し、Ｙバーおよびキャリッジを移動制御して加工工具を被加工材料に対して２次元方向に移動させるとともに、ホルダを制御して加工工具を被加工材料の加工すべき面に選択的に圧接離反させることにより所望の形状の彫刻または打刻画像を形成するよう構成した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工材料の加工すべき面上に直接設置されるフレーム、
第１の方向に摺動可能となるよう上記フレームに支持されるＹバー、
加工工具を被加工材料の加工すべき面に対向するよう保持するとともに、この加工工具を被加工材料の加工すべき面に対して選択的に圧接離反させるホルダを有し、上記第１の方向と直交する第２の方向に摺動可能となるよう上記Ｙバーに支持されるキャリッジとを有し、
Ｙバーおよびキャリッジを移動制御して加工工具を被加工材料に対して２次元方向に移動させるとともに、ホルダを制御して加工工具を被加工材料の加工すべき面に選択的に圧接離反させることにより所望の形状の彫刻または打刻画像を形成するよう構成されたことを特徴とする打刻彫刻機。
【請求項２】
上記フレームには吸着手段が設けられ、当該吸着手段が被加工材料の加工すべき面に吸着することにより被加工材料に対して固定，設置されるよう構成されたことを特徴とする請求項１記載の打刻彫刻機。
【請求項３】
上記加工工具は、その先端部分に被加工材料表面を打刻する刃部が設けられる彫刻刃と、この彫刻刃の刃部の他端側に当接する繰出体と、この繰出体が螺合するプランジャとにより構成され、繰出体を回転することにより彫刻刃をプランジャに対して進退させて彫刻刃の刃先突出量を調整するよう設けられることを特徴とする請求項１記載の打刻彫刻機。
【請求項４】
上記キャリッジには選択的に突出格納可能に設けられるストッパ部材が設けられ、当該ストッパ部材が上記フレームに設けられた係合穴に挿入されることにより、上記Ｙバーならびにキャリッジの移動が規制されることを特徴とする請求項１記載の打刻彫刻機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平板材料等の表面に文字，画像等の彫刻或いは打刻を行う装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の打刻彫刻機においては、平板状の金属やプラスチック、樹脂、ガラス、石材等の被加工材料をテーブル上に載置，固定し、その表面に切削工具或いは加工工具等を接触，打刻するとともに、この切削，加工工具を被加工材料に対して相対的に移動させることにより、材料の表面上に写真，絵，文字など所望の切削或いは打刻画像を形成するよう設けられている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０９−９９６９８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の打刻彫刻機においては、装置内に設けられたテーブル上に被加工材料を載置，固定するよう設けられているため、加工可能な材料はその大きさや厚みがこのテーブルのサイズに制限されることとなり、装置よりサイズの大きい被加工材料や、例えば施工済みの石材やガラス或いは墓石等に対しては、切削，打刻画像を形成することができないといった不具合が生じていた。
【０００５】
本発明はこれらの不具合を解決するためになされたもので、被加工材料の大きさによらず、また、テーブル等に載置不可能な素材に対しても所望の切削，打刻画像を形成することができる打刻彫刻機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の打刻彫刻機は、被加工材料の加工すべき面上に直接設置されるフレームと、第１の方向に摺動可能となるようフレームに支持されるＹバーと、加工工具を被加工材料の加工すべき面に対向するよう保持するとともに、この加工工具を被加工材料の加工すべき面に対して選択的に圧接離反させるホルダを、第１の方向と直交する第２の方向に摺動可能となるようＹバーに支持されるキャリッジとを有し、Ｙバーおよびキャリッジを移動制御して加工工具を被加工材料に対して２次元方向に移動させるとともに、ホルダを制御して加工工具を被加工材料の加工すべき面に選択的に圧接離反させることにより所望の形状の彫刻または打刻画像を形成するよう構成した。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて、本発明の打刻彫刻機を説明する。
図１乃至図４は本発明の打刻彫刻機の構成を示す図であり、図において１は装置本体であるフレーム、２はＹバー、３はキャリッジ、４はホルダ、５は加工工具である打刻ツール、６はストッパ、７は吸着手段、９は被加工材料である石材である。
【０００８】
フレーム１は、Ｙバー２の両端部分を摺動可能に支持する一対のレール材１１を有し、このレール材に挟まれ、Ｙバー２が移動可能な領域が開口部となるよう設けられている。即ち、図のＹ軸方向と一致するよう形成されたＹバー２の両端部分にそれぞれ摺動子２１が設けられており、この摺動子２１がフレーム１に図のＸ軸方向と一致するよう形成された一対のレール材１１に摺動可能に取り付けられている。これによりＹバー２はＸ軸方向に移動可能となるよう構成されている。また、装置本体（フレーム１）には、駆動モータ１２と、この駆動モータ１２の駆動力を伝達する歯車機構１３、この歯車機構１３に対して図のＸ軸方向他端側に設けられるプーリ１４、このプーリ１４と歯車機構１３との間に架渡される伝達ベルト１５がレール材１１に沿うよう設けられており、駆動モータ１２を回転駆動することにより、伝達ベルト１５に固定したＹバー２の摺動子２１が図のＸ軸方向に移動し、これによりＹバー２のＸ軸方向の移動制御を行うよう構成されている。
キャリッジ３の摺動子３１は、Ｙバー２に沿って図のＹ軸方向に摺動するよう設けられており、また、Ｙバー２には、そのＹ軸方向一端側に固定された駆動モータ３４と、これに係合する歯車機構３３、およびＹバー２のＹ軸方向他端側に設けられたプーリ３２間に架渡された伝達ベルト３５が設けられている。この伝達ベルト３５にキャリッジ３の摺動子３１が取り付けられており、駆動モータ３４を回転駆動させてキャリッジ３をＹ軸方向に移動制御するよう構成されている。これにより、Ｙバー２およびキャリッジ３を制御部８により駆動制御することにより、キャリッジ３のホルダ４に保持された加工工具５を、レール材１１に挟まれる領域である開口部内を移動可能とするとともに、フレーム１を設置した被加工材料９の加工すべき面に対して所望の軌跡で２次元方向に移動させることができるよう設けられている。
フレーム１の下端、即ち被加工材料９と対向する面には吸着手段７が設けられている。この吸着手段７は、吸着すべき面に相対する吸着部分が凹状の曲面で形成される弾性部材により構成された吸盤であり、この吸着部分を被加工材料９の表面に押し当て、この吸着部分と被加工材料９の表面とで覆われる密閉空間内を負圧にすることにより、フレーム１を被加工材料９に対して吸着，固定するよう構成されている。
【０００９】
ホルダ４およびこれに保持される加工工具５は、キャリッジ３に対して昇降可能となるよう構成されている。図４右側の構成図に示されるとおり、キャリッジ３の摺動子３１に固定される基台３０に取り付けられたムービングコイル４１、スライド軸４２、このスライド軸４２に摺動するとともにムービングコイル４１により上下動されるホルダアーム４３、このホルダアーム４３に取り付けられるホルダ４０とを有している。加工工具である打刻ツール５は、このホルダ４０に保持されている。また、ホルダアーム４３と基台３０の間にはホルダアーム４３の高さ、即ち打刻ツール５の高さを検出するための高さ検出器８５が設けられている。
【００１０】
図４において、８は各種制御を行う制御部であり、コンピュータ等の上位装置から送信される打刻画像データに基づいて、打刻ツール５の移動軌跡データならびに打刻位置データを作成する制御装置８０、制御装置８０から送信されるデータに基づいて、Ｙレール２，キャリッジ３，ホルダ４を各々駆動制御する駆動制御部８１により構成されている。Ｘ軸駆動制御手段８２は、Ｙバー２のＸ軸方向の位置を検出するとともに、これを所望の位置に移動制御する駆動モータ１２を駆動制御し、またＹ軸駆動制御手段８３は、キャリッジ３のＹ軸方向の位置を検出するとともに、これを所望の位置に移動制御する駆動モータ３４を駆動制御し、さらにＺ軸駆動制御手段８４は、打刻ツール５を石材９に圧接離反させる、即ち打刻彫刻するムービングコイル４１を駆動制御する。打刻ツール５の打刻制御は、ムービングコイル４１に付与する電圧（或いは電流）を制御することにより行われる。
【００１１】
図５は、本発明の打刻彫刻機に用いる加工工具としての打刻ツール５の構成を示す図であり、ホルダ４に支持される筐体であるプランジャ５１、プランジャ５１と螺合して回転されることによりプランジャ５１に対して進退する繰出体５２、この繰出体５２に当接してプランジャ５１に対して進退する先端部が尖状に形成された超硬刃である彫刻刃５３により構成されている。
この種の打刻彫刻機においては、打刻作業を繰り返し行うことにより彫刻刃５３の先端が摩耗して変形し、これにより打刻ツール５が石材９に圧接する時のホルダ４の高さが変化して、一定の打刻（圧接）力を付与することができなくなるとともに、彫刻刃の先端形状が変化することによる打刻画像の品質低下（即ち、石材表面上に形成される凹部の形状が変化する）を招くといった不具合が生じることになる。本発明の打刻彫刻機に用いる打刻ツール５は、これらの不具合に鑑みてプランジャ５１に対して彫刻刃５３を進退可能に構成したので、彫刻刃５３の打刻位置を適宜調整することができ、これにより打刻位置を常に一定とすることができ、彫刻刃５３の先端形状を良好に保つために摩耗により変形した先端部分を研磨しても、この研磨により彫刻刃５３が短くなった分、繰出体５２を回転して彫刻刃５３の突出量を調整することができ、打刻画像の品質を良好に保つことが可能となる。
【００１２】
本発明の打刻彫刻機により石材の表面に打刻画像を形成する場合、先ず操作者により、装置本体を石材９の打刻すべき平面の直上にフレーム１の開口部が一致するように位置づけ、この状態で吸着手段７を石材９の表面に押し当てて吸着させ、フレーム１を石材９の打刻すべき面に対して固定する。
次に、コンピュータ等の上位装置より送信される打刻画像データに基づいて、制御装置８０は駆動モータ１２を回転駆動させてＹバー２を図のＸ軸方向に移動させるとともに、駆動モータ３２を回転駆動させてキャリッジ３をＹ軸方向に移動させることにより、キャリッジ３に設けたホルダ４（これが保持する打刻ツール５）を移動させ、同時にムービングコイル４１を選択的に上昇，下降させることにより打刻ツール５を石材９の表面に圧接して打刻し、これにより石材９の表面に凹部を形成する。このように、制御装置８０は打刻画像データに基づいてＹバー２，キャリッジ３，打刻ツール５（を保持したホルダ４）を駆動制御し、この打刻動作を石材９の表面上の任意の位置で行うことにより、石材９上に打刻画像を形成するよう設けられる。
【００１３】
図６は、本発明の打刻彫刻機におけるストッパ６を示す図であり、ストッパ本体はキャリッジ３のＹバー２を挟んでホルダ４（図には現れず）の反対側に設けられており、キャリッジ３の下端より選択的に突出可能に設けられ、図示しないバネ等の弾性部材により上方に常時付勢される円筒状部材よりなるストッパピン６１、このストッパピン６１に固定されるレバー６２、このレバー６２に係合してその位置に応じてストッパピン６１をキャリッジ３の下端より突出・格納する側面視Ｌ字状に形成された溝部、ならびにキャリッジ３の下端より突出するストッパピン６１と係合するフレーム１に設けられた係合穴６３により構成されている。
打刻彫刻機が使用状態にある、即ちフレーム１を被加工材料９上に設置してこれに打刻を行う際には、図６上図に示すように、レバー６２を溝部６４の垂直方向の溝部に係合させ、これによりストッパピン６１は図示しない弾性部材により上方に付勢されて、キャリッジ３の下端からはストッパピン６１が突出しない、つまり格納される。
打刻彫刻機を被加工材料９上に設置する、或いは搬送，移動する場合、Ｙバー２ならびにキャリッジ３が移動可能な状態にあると、搬送中これらの部材に手などが当たったり挟んだりするといった事故が起こりうる。そこで本発明の打刻彫刻機においては、操作者は搬送前にＹバー２およびキャリッジ３を移動させて、ストッパピン６１がフレーム１に設けられた係合穴６３の直上に来るようこれを位置づけ、弾性部材の付勢力に抗してレバー６２を押し下げてストッパピン６１をキャリッジ３から突出させて、これを係合穴６３に嵌合し、さらにレバー６２を倒して溝部６４の水平方向の溝部に係止させる（図６下図）。キャリッジ３ならびにＹバー２は、この状態でフレーム１に固定されるので、これにより搬送時などにおいて不意にＹバー２，キャリッジ３が移動することによる事故を防ぐことができる。
【００１４】
上述の実施例においては、吸着手段７を吸着すべき面に相対する吸着部分が凹状の曲面で形成される弾性部材により構成された吸盤としたが、さらにこの吸着部分と被加工材料９の表面とで覆われる密閉空間内より空気を積極的に吸引する手段を設けることにより、フレーム１が被加工材料９に対して吸着，固定される力を大きくするよう構成してもよい。
【００１５】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明の打刻彫刻機は、被加工材料の加工すべき面上に直接設置されるフレームと、第１の方向に摺動可能となるようフレームに支持されるＹバーと、加工工具を被加工材料の加工すべき面に対向するよう保持するとともに、この加工工具を被加工材料の加工すべき面に対して選択的に圧接離反させるホルダを、第１の方向と直交する第２の方向に摺動可能となるようＹバーに支持されるキャリッジとを有し、Ｙバーおよびキャリッジを移動制御して加工工具を被加工材料に対して２次元方向に移動させるとともに、ホルダを制御して加工工具を被加工材料の加工すべき面に選択的に圧接離反させることにより所望の形状の彫刻または打刻画像を形成するよう構成したので、被加工材料の大きさや厚さによらず、また、テーブル等に載置不可能な素材に対しても所望の切削，打刻画像を形成することができ、被加工材料として平板な材料に限定されることがなく、例えば墓石や施工済みの壁面といった材料に対しても彫刻または打刻画像を形成することが可能となり、また、形成する打刻画像をフレームの開口部の大きさ以下の複数の画像データに分割し、打刻彫刻機の設置場所をそれぞれ変更しながら打刻画像の形成を行うことにより、大判の被加工材料に対しても打刻画像の形成が行えるといった効果を奏する。さらに、Ｙバーおよびキャリッジをフレームに固定することができるので、装置本体の搬送等を安全に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の打刻彫刻機の構成を示す図である。
【図２】本発明の打刻彫刻機の構成を示す平面図である。
【図３】本発明の打刻彫刻機の構成を示す側面図である。
【図４】本発明の打刻彫刻機の構成を示す図である。
【図５】本発明の打刻彫刻機に用いられる加工工具の構成を示す図である。
【図６】本発明の打刻彫刻機のストッパ機構を示す図である。
【符号の説明】
１      フレーム
２      Ｙバー
３      キャリッジ
４      ホルダ
５      加工工具
６      ストッパ
７      吸着手段
８      制御部
９      石材（被加工材料）
【図１】
2004338344.tif 000003
【図２】
2004338344.tif 000004
【図３】
2004338344.tif 000005
【図４】
2004338344.tif 000006
【図５】
2004338344.tif 000007
【図６】
2004338344.tif 000008