(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具交換式の数値制御工作機械に標準的に使用されている工具マガジン部に装備可能なように構成したドット・マーキング装置であって、
前記ドット・マーキング装置は、被加工物の表面を殴打してドット・マーキングを施すためのピンを電磁力で駆動する駆動手段と、該駆動手段を駆動するための電源と、前記数値制御工作機械よりの刻印データを記憶し前記駆動手段を制御し、かつ、前記数値制御工作機械よりの制御に必要なデータや信号を非接触状態で授受可能とした刻印制御手段と、前記駆動手段が刻印開始位置であることを前記刻印制御手段に出力する刻印開始位置検出手段とから構成されていることを特徴とするドット・マーキング装置。
【請求項２】
前記刻印開始位置検出手段は、前記駆動手段が刻印開始位置の所定の位置に移動し、かつ、前記ピンが被加工物に当接したことを検出するセンサであることを特徴とする請求項１記載のドット・マーキング装置。
【請求項３】
前記駆動手段による被加工物への刻印のための移動は、前記数値制御工作機械によって行われることを特徴とする請求項１記載のドット・マーキング装置。
【請求項４】
前記電源は２次電池であって、前記数値制御工作機械におけるドット・マーキングを開始する前の待機位置において充電を行う充電手段を数値制御工作機械側に備えていることを特徴とする請求項１記載のドット・マーキング装置。
【請求項５】
前記２次電池は、外部電源から誘導電力によって充電されることを特徴とする請求項４記載のドット・マーキング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具交換式の数値制御工作機械における各種の工具の１つとして組み込まれ、被加工物の加工工程の１つとして２次元バーコードや文字等のドット・マーキングを施すようにしたドット・マーキング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来における無人自動ドット式ピン刻印装置として米国テレシス社のホームページに開示されているものがある。その技術は独立した設置場所に大きな体積を有する専用刻印装置を被加工物を加工する数値制御加工機械の後工程に設置し、加工が終了した製品を前記専用刻印装置に移動し、かつ、固定した状態で刻印するものであった。
【０００３】
また、前記専用刻印装置におけるピン駆動機構は、限定平面上を二次元ピン動作可能とする複雑で大きな機構であり、かつ、前記数値制御工作機械とはデータ専用線で接続されると共に電源も数値制御工作機械とは別個の電力配線が先端部まで設けられていた。
【非特許文献１】http://www.Telesis.com/
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで前記した従来例において、数値制御工作機械で加工した加工物に必要なデータを刻印する場合、該数値制御加工機械の被加工物を固定するための治具から取り外し、全く別の場所に設置されたピン刻印装置の治具に固定し、数値制御工作機械より有線で送られてくるデータによってピン刻印装置のピンを駆動して刻印するために、加工物の移動、設置といった工程による作業性の悪さやピン刻印装置を設置する部分のスペースも必要となり、かつ、被加工物が変更されるとピン刻印装置の固定治具等の変更も必要となるため非効率であるといった問題があった。
【０００５】
また、ピン刻印装置を駆動させる駆動機構（刻印のために移動させる機構）も数値制御工作機械とは別個に必要となるためコストの上昇を招くと共に信号線や電源線が数値制御工作機械とは別にピン刻印装置先端まで必要であるため設置場所に制限が加えられるといった問題もあった。
【０００６】
本発明は前記した問題点を解決せんとするもので、その目的とするところは、工具交換式の数値制御工作機械における各種の工具の１つとして組み込み、被加工物の加工工程の１つとして２次元バーコードや文字等のドット・マーキングを施すようにしたので、ドット・マーキングのための専用機械が不要となりコストの低減が図れると共に設置スペースも必要がなく、また、被加工物の加工の１つとしてドット・マーキングが行われるので作業性の向上が図れるドット・マーキング装置を提供せんとするにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のドット・マーキング装置は前記した目的を達成せんとするもので、請求項１の手段は、工具交換式の数値制御工作機械に標準的に使用されている工具マガジン部に装備可能なように構成したドット・マーキング装置であって、前記ドット・マーキング装置は、被加工物の表面を殴打してドット・マーキングを施すためのピンを電磁力で駆動する駆動手段と、該駆動手段を駆動するための電源と、前記数値制御工作機械よりの刻印データを記憶し前記駆動手段を制御し、かつ、前記数値制御工作機械よりの制御に必要なデータや信号を非接触状態で授受可能とした刻印制御手段と、前記駆動手段が刻印開始位置であることを前記刻印制御手段に出力する刻印開始位置検出手段とから構成した。
【０００９】
請求項２の手段は、前記した請求項１において、前記刻印開始位置検出手段は、前記駆動手段が刻印開始位置の所定の位置に移動し、かつ、前記ピンが被加工物に当接したことを検出するセンサであることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の手段は、前記した請求項１において、前記駆動手段による被加工物への刻印のための移動は、前記数値制御工作機械によって行われることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の手段は、前記した請求項１において、前記電源は２次電池であって、前記数値制御工作機械におけるドット・マーキングを開始する前の待機位置において充電を行う充電手段を数値制御工作機械側に備えていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５の手段は、前記した請求項４において、前記２次電池は、外部電源から誘導電力によって充電されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は前記したように、工具交換式の数値制御工作機械の工具の一つとして被加工物に２次元バーコードや文字等を刻印するための装置を採用し、工具による被加工物の加工の一環として刻印を行うようにしたので、被加工物の加工と刻印とを１つの数値制御工作機械において行うことが可能となり、刻印までの時間の短縮と刻印のためのスペースを必要としない。
【００１４】
また、数値制御工作機械よりの刻印データの授受を非接触によって取り込みメモリするようにしたので、データの取り込みを簡単、かつ、確実に行えると共にコネクターによる接続のような接触不良や故障の恐れもない。
【００１５】
さらに、刻印開始位置検出手段として刻印を行うピンの被加工物への当接を検出することで駆動手段が所定の時間の後に駆動開始するようにしたので、配線等を必要とせずに数値制御工作機械とのマッチングが採れて正確な刻印を打刻することができる。
【００１６】
また、駆動手段による被加工物への刻印のための移動を数値制御工作機械によって行うので、駆動手段側は刻印を行うだけの機構を組み込むだけでよくコストの低減を図ることができる。
【００１７】
さらに、駆動手段や刻印制御手段の電源として２次電池を採用すると共に２次電池への充電は刻印開始前の待機位置において行うようにしたので、駆動手段の電源および刻印制御手段への電力を確実に確保でき、また、充電を外部電源から誘導電力によって行うので、非接触状態で行えることから充電を簡単、かつ、確実に行えると共にコネクターによる接続のような接触不良や故障の恐がない等の効果を有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、工具交換式の数値制御工作機械における各種の工具の１つとして組み込み、被加工物の加工工程の１つとして２次元バーコードや文字等のドット・マーキングを施すようにした。
【実施例】
【００１９】
次に、本発明に係るドット・マーキング装置の一実施例を図面と共に説明する。
１は公知の工具交換式の数値制御工作装置にして、この装置１の工具の１つとして本発明のドット・マーキング装置を組み込んだものである。以下、この数値制御工作機械の概略を図１、図２と共に説明する。
【００２０】
工具交換式の数値制御工作機械１は、１１は複数種類の切削工具等の工具１２を収納するための工具マガジンにして、該工具マガジン１１から１つの工具１２を選択して次の工作を行うための待機位置ａに移動し、また、工作が終了した工具１２が前記待機位置ａに戻されると工具マガジン１１内に戻す機構が組み込まれている。なお、図１の待機位置ａには本発明のドット・マーキング装置２が移動している状態を示し、また、図２の工作機１３（後述する）には同じくドット・マーキング装置２が把持固定されている状態を示している。
【００２１】
１３はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動しながら工具１２を回転させて切削したり孔を開けたりするためのモータを含む工作機、１４は前記工具マガジン１１と前記工作機１３との間に位置する工具交換機にして、工作機１１に工作が終了するとモータ１４ａによって９０°回転し工作機１３に取付けられ工作の終わった具１２を把持すると共に工具マガジン１１の待機位置にある工具１２を把持し、その後に再び９０°回転して待機位置ａにある工具１２を工作機１３側に移動すると共に工作機１３の工具１２を待機位置ａに戻す動作を行う。なお、１５は被加工物である。
【００２２】
このように構成された公知の数値制御工作機械にあっては、被加工物１５をセットしスタートボタンを押すと予め数値制御コンピュータ１６に記憶されている数値制御によって工具交換機１４が駆動して工具マガジン１１から予め決められた工具１２が待機位置ａに移動しているので、この工具１２を把持して工作機１３側に移動して工作機１３に把持させ、数値制御コンピュータよりの指令によって工作機１３を制御して被加工物１５の切削等の工作を行う。以下、数値制御コンピュータよりの指令によって工具１２を交換して被加工物１５の加工を行うものである。
【００２３】
本発明のドット・マーキング装置はこのような交換式の数値制御工作機械の工具の１つとして工具マガジン１１にセットし、被加工物の加工が終了した後にドット・マーキングを施すことを特徴とする。以下、具体的な構成について説明する。
【００２４】
２は本発明に係る刻印工具を示し、筐体２１には前記工具交換機１４によって把持される把持部２１ａと、工作機１３に取付けるための取付部２１ｂが取付けられている。前記筐体２１内には２次電池２２と、後述するドット刻印機２５を駆動するための駆動基板２３および前記した数値制御コンピュータ１６よりの制御信号を授受して記憶する制御基板２４とが収容されている。
【００２５】
ドット刻印機２５は、コイル２５ａと、該コイル２５ａの中空内を移動可能に挿入された磁性体で構成された刻印ピン２５ｂと、前記コイル２５ａの上端に固定され前記刻印ピン２５ｂが移動したことを検出する光センサや近接スイッチ等の刻印検知センサ２５ｃとから構成されている。
【００２６】
なお、刻印検知センサ２５ｃは、刻印開始を行う待機位置に達して刻印ピン２５ｂがコイル２５ａにより前方に突出した状態から工作機１３により刻印工具２が移動され、刻印ピン２５ｂがコイル２５ａ内に一定量押し込まれたことを検出するためのものであり、この刻印検知センサ２５ｃの出力より所定時間経過後に刻印動作が開始される。
【００２７】
また、前記した筐体２１の側面には前記２次電池２２に誘導電力を利用した非接触により充電を行うための電力用２次コイル２６と、数値制御コンピュータ１６よりの刻印データを非接触により授受するデータ用送受信機２７が筐体２１の側面から露出した状態で取付けられている。そして、電力用２次コイル２６は前記駆動基板２３を介して２次電池２２に接続され、データ用送受信機２７は制御基板２４に接続され、該制御基板２４のメモリに記憶される。なお、データ用送受信機２７としては、１次コイルと２次コイルとの組み合わせ（図３参照）や赤外線を発光する発光素子と赤外線を受光する受光器との組み合わせなどが考えられる。
【００２８】
３は前記した刻印工具２の近傍における数値制御工作機械に取付けられ、前記２次電池２２に充電を行うと共に刻印データを制御基板２４に記憶させるための電力・データ供給装置にして、ガイドレール３１にスライド自在に取付けられ数値制御コンピュータ１６よりの指令により刻印工具２に対して近接あるいは離開する移動体３２と、該移動体３２の先端に取付けられ刻印工具２側に近接した時に前記電力用２次コイル２６に誘導電力を供給する電力用１次コイル３３と、前記データ用送受信機２７にデータを供給するデータ用送受信機３４が取付けられている。
【００２９】
また、前記移動体３２に筐体３５が固定され、この筐体３５内には前記移動体３２の移動および前記２次電池２２に前記コイル３３，２６を介して充電するための電源装置３６と、数値制御コンピュータ１６に接続され前記電源装置３５の駆動制御と充電制御および前記データの送信の開始等を制御するための制御基板３７が収容されている。
【００３０】
次に、前記した構成に基づいて動作説明を図４、図５のフローチャートと共に説明する。
先ず、数値制御コンピュータ１６は予め記録されているプログラムによって、次の工程として本発明のドット・マーキング装置を使用して被加工物１５に２次元バーコードや製品番号を刻印すると判断すると、刻印動作の開始を指令する（ステップＳ１）。
【００３１】
指令が行われると刻印工具２が収容されている工具マガジン１１から刻印工具２を選択し（ステップＳ２）、該刻印工具２が収容されている工具マガジン１１の１つを待機位置に移動させる（ステップＳ３）。そして、移動が終了すると数値制御コンピュータ１６は電力・データ供給装置３に指令を送出して移動体３２を図３において左方向に移動させ、電力用１次コイル３３を電源用２次コイル２６に、また、データ用送受信機３４をデータ用送受信機２７に近接させる（ステップＳ４）と共に電力用１次コイル３３に電源装置３５より電力を供給して充電を開始する（ステップＳ５）。
【００３２】
充電が開始されると刻印工具２における制御基板２４の回路が動作を開始し（ステップＳ６）、２次電池への充電の程度を開始（ステップＳ７）して満充電になったか否かの監視（ステップＳ８）すると共にデータ用送受信機３４からデータ用送受信機２７を介しての刻印データのメモリへの授受が可能な状態となる（ステップＳ９）。一方、前記したステップＳ３において刻印工具２が待機位置ａにセットされたと判断されると数値制御コンピュータ１６よりの刻印データの送出可能な状態に待機（ステップＳ１０）しているので、刻印データは制御基板２４のメモリへの記憶が開始され（ステップＳ１１）、該刻印データがメモリへの記憶が完了したか否かの監視が行われる（ステップＳ１２）。
【００３３】
そして、前記したステップＳ８における充電が満充電となったことと刻印データのメモリへの記憶が完了したことが確認されると、制御基板３７に終了した旨の信号が送出され移動体３２を元の待機位置に戻し電源用１次コイル３３とデータ用送受信機３４を刻印工具２の電源用２次コイル２６とデータ用送受信機２７より離開させる（ステップＳ１３）。
【００３４】
前記したステップＳ１３における移動体３２が元の待機位置に戻されると数値制御コンピュータ１６は工具交換機１４によって今まで工作機１３に取付けられ工作を行っていた工具１２と待機位置ａにある刻印工具２との交換を開始する（ステップＳ１４）。そして、刻印工具２が工作機１３に装着されたか否かを監視し（ステップＳ１５）、刻印工具２が工作機１３に装着されたと判断すると、工具交換機１４を元の位置に戻し（ステップＳ１６）た後に数値制御コンピュータ１６は工作機１３を被加工物１５における刻印基準位置に移動させる（ステップＳ１７）。
【００３５】
工作機１３が刻印基準位置に達すると間に刻印ピン２５ｂに図示しないスプリングによってコイル内に収容されていた刻印ピン２５ｂをコイル２５ａに弱い電流を流して突出させておく。その後、突出していた刻印ピン２５ｂの先端が被加工物１５に当接してソレノイド吸引力に抗して移動するので、刻印検知センサ２５ｃは刻印ピン２５ｂがコイル２５ａ内に収容されたとの信号を出力し（ステップＳ１８）、制御基板２４のメモリに記憶されている刻印データに基づき、下記に記載する所定の設定時間後にコイル２５ａへのパルス信号による刻印動作を開始する（ステップＳ１９）。
【００３６】
一方、数値制御工作機械１は刻印工具２による刻印動作が開始されるまでの時間が記憶されているので、刻印動作が開始される前に工作機１３を動作させて刻印工具２を被加工物１５の刻印開始位置に当接させた後（ステップＳ２０）、直ちに数値制御コンピュータ１６がプログラムに従い工作機１３をＸ―Ｙ方向に移動させる定速反復移動動作させる（ステップＳ２１）。
【００３７】
この時、反復動作両端での加減速時間後に前記刻印工具２による刻印動作を開始させるために、制御基板２４には工作機１３が刻印動作に必要な一定速度に加速され、あるいは、減速停止後折り返すまでに必要なそれぞれの時間が記憶されている。
【００３８】
このように、刻印工具２側のメモリに記憶されている刻印のための刻印ピン２５ｂの刻印動作と、数値制御コンピュータ１６に記憶されている工作機１３を介しての刻印工具２の移動動作とによって被加工物１５の表面に２次元バーコードや製造番号等が刻印される。そして、刻印工具２の制御基板２４の制御回路は予めメモリに記憶されている刻印動作が終了したか否かを監視し（ステップＳ２２）、また、数値制御コンピュータ１６は予め記憶されている反復移動動作が終了したか否かを監視する（ステップＳ２３）。
【００３９】
前記したステップＳ２２において刻印が完了したと判断するとコイル２５ａへの駆動パルス信号の出力を停止し刻印工具２の動作は終了する（ステップＳ２４）。また、前記したステップＳ２３において反復移動が完了したと判断すると工作機１３を初期位置である工具交換位置に戻し（ステップＳ２５）、その後、工具交換機１４を駆動して工作機１３に取付けられている刻印工具２と、次の工程あるいは次の被加工物１５を加工するために使用する工具１２とを把持する位置にセットされたか否かを監視する（ステップＳ２６）。
【００４０】
そして、セットされた判断すると、刻印工具２を待機位置ａに戻すと同時に次の工程で使用する工具１２を工作機１３にセットして全ての動作は終了する（ステップＳ２７）。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明のドット・マーキング装置を交換式の数値制御工作機械に組み込んだ状態の側面図である。
【図２】同上の平面図である。
【図３】本発明の要部を示す側面図である。
【図４】本発明の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】同上の続きを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１        数値制御工作装置
１１      工具マガジン
１２      工具
１３      工作機
１４      工具交換機
１５      被加工物
２        刻印工具
２１      筐体
２２      ２次電池
２３      駆動基板
２４      制御基板
２５      ドット刻印機
２５ａ    コイル
２５ｂ    刻印ピン
２５ｃ    刻印検知センサ
２６      電力用２次コイル
２７      データ用送受信機
３        電力・データ供給装置
３１      ガイドレール
３２      移動体
３３      電力用１次コイル
３４      データ用送受信機
３５      筐体
３６      電源装置
３７      制御基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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