(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の対象物の表面を研削又は切削して加工痕を形成する第１加工具と、
外部電源により動作して、前記第１加工具を駆動するアクチュエータと、
前記第１加工具の先端部を露出させた状態で前記第１加工具を収容するとともに、前記アクチュエータを収容する第１筐体と、
前記アクチュエータと前記外部電源とを接続させるための接続部と、
を有する第１カートリッジと、
前記第１カートリッジを着脱可能に装着する装着部を有するキャリッジと、
前記対象物と前記キャリッジとを相対的に移動させる移動機構と、
前記第１加工具で前記対象物の表面に加工痕を形成するように前記移動機構の駆動を制御する制御部と、
前記接続部と接続可能な被接続部と、を備え、
前記接続部が前記被接続部に接続された場合に、前記外部電源から、前記アクチュエータに電力が供給されることを特徴とする加工装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記外部電源から前記アクチュエータに供給される電力を制御することを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
【請求項３】
前記被接続部は、前記第１カートリッジが前記装着部に装着されたときに前記接続部に接続される位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の加工装置。
【請求項４】
シート状の対象物の表面を研削又は切削して加工痕を形成する第１加工具と、
内部電源により動作して、前記第１加工具を駆動するアクチュエータと、
前記第１加工具の先端部を露出させた状態で前記第１加工具を収容するとともに、前記アクチュエータを収容する第１筐体と、
を有する第１カートリッジと、
前記第１カートリッジを着脱可能に装着する装着部を有するキャリッジと、
前記対象物と前記キャリッジとを相対的に移動させる移動機構と、
前記第１加工具で前記対象物の表面に加工痕を形成するように前記移動機構の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記内部電源は、前記第１筐体に収容され、前記アクチュエータに電力を供給するための電池であることを特徴とする加工装置。
【請求項５】
前記第１カートリッジは、前記アクチュエータの動作と停止とを切り替えるスイッチを有していることを特徴とする請求項４に記載の加工装置。
【請求項６】
シート状の対象物の表面を研削又は切削して加工痕を形成する第１加工具と、
外部又は内部電源により動作して、前記第１加工具を駆動するアクチュエータと、
前記第１加工具の先端部を露出させた状態で前記第１加工具を収容するとともに、前記アクチュエータを収容する第１筐体と、
を有する第１カートリッジと、
前記第１カートリッジを着脱可能に装着する装着部を有するキャリッジと、
前記対象物と前記キャリッジとを相対的に移動させる移動機構と、
前記第１加工具で前記対象物の表面に加工痕を形成するように前記移動機構の駆動を制御する制御部と、
前記第１カートリッジに対して前記制御部からの動作指令を無線通信により送信する送信部と、
前記第１カートリッジに設けられ、前記送信部から送信された動作指令を受信する受信部と、
を備えていることを特徴とする加工装置。
【請求項７】
シート状の対象物の表面を研削又は切削して加工痕を形成する第１加工具と、
外部又は内部電源により動作して、前記第１加工具を駆動するアクチュエータと、
前記第１加工具の先端部を露出させた状態で前記第１加工具を収容するとともに、前記アクチュエータを収容する第１筐体と、
前記アクチュエータの動作と停止とを切り替えるスイッチと、
を有する第１カートリッジと、
前記第１カートリッジを着脱可能に装着する装着部を有するキャリッジと、
前記対象物と前記キャリッジとを相対的に移動させる移動機構と、
前記第１加工具で前記対象物の表面に加工痕を形成するように前記移動機構の駆動を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする加工装置。
【請求項８】
前記対象物を切断する第２加工具と、
前記第２加工具の先端部を露出させた状態で前記第２加工具を収容する第２筐体と、
を有する第２カートリッジを更に備え、
前記装着部は、前記第１カートリッジ又は前記第２カートリッジを択一的に装着可能であり、
前記装着部に前記第２カートリッジが装着された場合、前記制御部は、前記第２加工具で前記対象物を切断するように前記移動機構の駆動を制御することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の加工装置。
【請求項９】
前記対象物の表面に描画するペンと、
前記ペンの先端部を露出させた状態で前記ペンを収容する第３筐体と、
を有する第３カートリッジを更に備え、
前記装着部は、前記第１カートリッジ又は前記第３カートリッジを択一的に装着可能であり、
前記装着部に前記第３カートリッジが装着された場合、前記制御部は、前記ペンで前記対象物の表面に描画するように前記移動機構の駆動を制御することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の加工装置。
【請求項１０】
シート状の対象物の表面を研削又は切削して加工痕を形成する第１加工具と、
外部電源により動作して、前記第１加工具を駆動するアクチュエータと、
前記第１加工具の先端部を露出させた状態で前記第１加工具を収容するとともに、前記アクチュエータを収容する筐体と、
前記アクチュエータと前記外部電源とを接続させるための接続部と、
を備え、
前記接続部が、加工装置に設けられた被接続部に接続された場合に、前記外部電源から、前記アクチュエータに電力が供給され、
前記加工装置が有するキャリッジの装着部に着脱可能に装着されて、前記アクチュエータが動作された状態で前記対象物と前記キャリッジとが相対的に移動されることで、前記第１加工具が前記対象物の表面に加工痕を形成することを特徴とするカートリッジ。
【請求項１１】
シート状の対象物の表面を研削又は切削して加工痕を形成する第１加工具と、
内部電源により動作して、前記第１加工具を駆動するアクチュエータと、
前記第１加工具の先端部を露出させた状態で前記第１加工具を収容するとともに、前記アクチュエータを収容する筐体と、を備え、
前記内部電源は、前記筐体に収容され、前記アクチュエータに電力を供給するための電池であり、
加工装置が有するキャリッジの装着部に着脱可能に装着されて、前記アクチュエータが動作された状態で前記対象物と前記キャリッジとが相対的に移動されることで、前記第１加工具が前記対象物の表面に加工痕を形成することを特徴とするカートリッジ。
【請求項１２】
前記アクチュエータの動作と停止とを切り替えるスイッチを備えていることを特徴とする請求項１１に記載のカートリッジ。
【請求項１３】
シート状の対象物の表面を研削又は切削して加工痕を形成する第１加工具と、
外部又は内部電源により動作して、前記第１加工具を駆動するアクチュエータと、
前記第１加工具の先端部を露出させた状態で前記第１加工具を収容するとともに、前記アクチュエータを収容する筐体と、
加工装置の送信部から無線通信により送信された動作指令を受信する受信部と、を備え、
前記加工装置が有するキャリッジの装着部に着脱可能に装着されて、前記アクチュエータが動作された状態で前記対象物と前記キャリッジとが相対的に移動されることで、前記第１加工具が前記対象物の表面に加工痕を形成することを特徴とするカートリッジ。
【請求項１４】
シート状の対象物の表面を研削又は切削して加工痕を形成する第１加工具と、
外部又は内部電源により動作して、前記第１加工具を駆動するアクチュエータと、
前記第１加工具の先端部を露出させた状態で前記第１加工具を収容するとともに、前記アクチュエータを収容する筐体と、
前記アクチュエータの動作と停止とを切り替えるスイッチと、を備え、
加工装置が有するキャリッジの装着部に着脱可能に装着されて、前記アクチュエータが動作された状態で前記対象物と前記キャリッジとが相対的に移動されることで、前記第１加工具が前記対象物の表面に加工痕を形成することを特徴とするカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工具を有するカートリッジを用いて対象物の表面に加工を施す加工装置、及びその加工装置に用いられるカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、紙などのシート状の対象物を所望の形状に切断する切断装置が公知である（例えば、引用文献１を参照）。前記切断装置は、対象物を切断するカッタカートリッジ以外に、ペンが内蔵されたペンカートリッジと、これらのカートリッジを択一的に装着可能なキャリッジを備える。これより、当該切断装置は、ペンカートリッジをキャリッジに装着して、対象物の表面に所望の模様や図柄を描画することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１２４７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記切断装置において、対象物に対して切断や描画以外の加工を施したいとの要望がある。例えば、対象物の表面を研削又は切削して加工痕を形成する加工である。
本発明の目的は、切断及び描画加工に加えて、対象物の表面を研削又は切削して加工痕を形成する加工を施すことができる加工装置、及びその加工装置に用いられるカートリッジを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る加工装置は、シート状の対象物の表面を研削又は切削して加工痕を形成する第１加工具と、外部電源により動作して、前記第１加工具を駆動するアクチュエータと、前記第１加工具の先端部を露出させた状態で前記第１加工具を収容するとともに、前記アクチュエータを収容する第１筐体と、前記アクチュエータと前記外部電源とを接続させるための接続部と、を有する第１カートリッジと、前記第１カートリッジを着脱可能に装着する装着部を有するキャリッジと、前記対象物と前記キャリッジとを相対的に移動させる移動機構と、前記第１加工具で前記対象物の表面に加工痕を形成するように前記移動機構の駆動を制御する制御部と、前記接続部と接続可能な被接続部と、を備え、前記接続部が前記被接続部に接続された場合に、前記外部電源から、前記アクチュエータに電力が供給されることを特徴とする。
【０００６】
本発明の請求項１０に係るカートリッジは、シート状の対象物の表面を研削又は切削して加工痕を形成する第１加工具と、外部電源により動作して、前記第１加工具を駆動するアクチュエータと、前記第１加工具の先端部を露出させた状態で前記第１加工具を収容するとともに、前記アクチュエータを収容する筐体と、前記アクチュエータと前記外部電源とを接続させるための接続部と、を備える。前記接続部が、加工装置に設けられた被接続部に接続された場合に、前記外部電源から、前記アクチュエータに電力が供給される。カートリッジは、加工装置が有するキャリッジの装着部に着脱可能に装着されて、前記アクチュエータが動作された状態で前記対象物と前記キャリッジとが相対的に移動されることで、前記第１加工具が前記対象物の表面に加工痕を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の加工装置によれば、対象物に対して、切断や描画以外の加工、つまり研削又は切削による加工痕によって模様や図柄を形成する加工を施すことができる。また、当該加工装置に、第１カートリッジではなく切断又は描画加工を施す為のカートリッジを装着すれば、従来の装置と同様に、対象物の切断加工又は対象物の表面への描画加工を施すことができる。
【０００８】
また、請求項１０のカートリッジによれば、当該カートリッジを加工装置のキャリッジに装着してアクチュエータを動作させ、対象物とキャリッジをと相対的に移動させることで、対象物に対して、研削又は切削による加工痕によって模様や図柄を形成する加工を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態による加工装置の一例を示す斜視図
【図２】本体カバーを取り外した状態の加工装置を示す正面図
【図３】加工装置の電気的構成を示すブロック図
【図４】第１カートリッジを装着部から取り外した状態のキャリッジ周辺の構成を示す斜視図
【図５】第１カートリッジを装着部に装着した状態のキャリッジ周辺の構成を示す斜視図
【図６】第１カートリッジを示す斜視図
【図７】第１カートリッジの一部分を断面にして示す側面図
【図８】第２カートリッジを示す側面図
【図９】第３カートリッジを示す側面図
【図１０】第２実施形態による第１カートリッジを示す斜視図
【図１１】加工装置の電気的構成を示すブロック図
【図１２】第３実施形態による第１カートリッジを示す斜視図
【図１３】加工装置の電気的構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の複数の実施形態による加工装置及びカートリッジについて、図面を参照して説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
まず、第１実施形態について、図１から図９を参照して説明する。
図１及び図２は、本発明の加工装置１０を示している。加工装置１０は、図１に示す保持部材９０に保持されたシート状の対象物９１に対して加工を施すものである。具体的には、加工装置１０は、対象物９１の表面を研削又は切削して加工痕を形成する。これにより、対象物９１の表面には、加工痕からなる所望の模様や図柄が形成される。
【００１２】
保持部材９０は、表面に粘着層（図示せず）を有する樹脂製の平板であり、紙や樹脂のシート状の対象物９１を粘着層に貼り付けて保持する。加工装置１０は、図１及び図２に示すように、本体カバー１１、装置本体１２、Ｘ軸移動機構１３、Ｙ軸移動機構１４、図示しないＺ軸移動機構、及びキャリッジ１５を備えている。また、加工装置１０は、図２に示すように、第１カートリッジ３０を備えている。第１カートリッジ３０は、詳細は後述するが、第１加工具３１を有し、キャリッジ１５に着脱可能に取り付けられる。第１カートリッジ３０は、対象物９１の表面に、研削又は切削による加工痕を形成するためのものである。
【００１３】
本体カバー１１は、全体として矩形の箱状に構成されており、装置本体１２、Ｘ軸移動機構１３、Ｙ軸移動機構１４、キャリッジ１５、及び第１カートリッジ３０の外側全体を覆っている。以下の説明において、本体カバー１１の長手方向を加工装置１０の左右方向とし、後述する開口部１１１が設けられる側を加工装置１０の前側とする。また、加工装置１０に対し、左右方向をＸ軸方向、前後方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向と定義する。
【００１４】
本体カバー１１の正面には、開口部１１１が形成されている。本体カバー１１の開口部１１１に対向する後面にも、保持部材９０が通過可能な開口部（図示せず）が形成されている。本体カバー１１には、前カバー１１２が回動可能に設けられている。前カバー１１２は、開口部１１１を開放する位置と開口部１１１を閉じる位置とに亘って回動する。操作パネル１１３は、本体カバー１１の上部に設けられている。操作パネル１１３は、液晶ディスプレイと透明タッチパネルで構成された入力表示部１１４と、複数のボタン１１５を有している。ユーザは、操作パネル１１３を操作することによって、各種の設定や動作状況の確認を行うことができる。
【００１５】
装置本体１２は、基台１２１、及び受け機構１２２を有している。基台１２１は、矩形の枠状に形成され、本体カバー１１の底部に設けられている。受け機構１２２は、略水平な平板状に形成されている。受け機構１２２には、対象物９１を保持した保持部材９０が載置される。受け機構１２２は、対象物９１に対して加工を施す際に、第１カートリッジ３０の下端部（後述の加工部３１２）が、対象物９１及び保持部材９０に与える押圧力を受ける。
【００１６】
Ｘ軸移動機構１３は、キャリッジ１５を左右方向つまりＸ軸方向へ移動させる。Ｘ軸移動機構１３は、上下一対のＸ軸ガイドレール１３１、１３２、Ｘ軸モータ１３３、Ｘ軸駆動ギヤ（図示せず）、Ｘ軸従動ギヤ１３５、一対のプーリ１３６、１３７、及びタイミングベルト１３８から構成されている。
【００１７】
上下一対のＸ軸ガイドレール１３１、１３２は、上下に水平に並んで設けられている。Ｘ軸モータ１３３は、例えばステッピングモータである。Ｘ軸モータ１３３の回転軸（図示せず）には、Ｘ軸駆動ギヤが固定されている。Ｘ軸駆動ギヤは、Ｘ軸従動ギヤ１３５と噛み合う。
【００１８】
左右一対のプーリ１３６、１３７のうち、左側プーリ１３６は、Ｘ軸従動ギヤ１３５の下側に設けられている。左側プーリ１３６は、Ｘ軸従動ギヤ１３５と一体的に回転する。タイミングベルト１３８は、左側プーリ１３６と右側プーリ１３７との間に亘って架けられている。詳しくは図示しないが、タイミングベルト１３８の一部が、キャリッジ１５に接続されている。
【００１９】
この構成において、Ｘ軸モータ１３３の回転軸が回転すると、これに伴いＸ軸駆動ギヤ、Ｘ軸従動ギヤ１３５、及び左側プーリ１３６が回転する。左側プーリ１３６が回転することによって、タイミングベルト１３８が移動する。これによりキャリッジ１５は、タイミングベルト１３８の移動に伴って左右方向つまりＸ軸方向へ移動する。
【００２０】
Ｙ軸移動機構１４は、保持部材９０に保持された対象物９１を前後方向つまりＹ軸方向へ移動させる。Ｙ軸移動機構１４は、駆動ローラ１４１、ピンチローラ１４２、Ｙ軸モータ１４３、Ｙ軸駆動ギヤ１４４、及びＹ軸従動ギヤ１４５から構成されている。駆動ローラ１４１及びピンチローラ１４２は、軸中心が左右方向すなわちＸ軸方向へ向くようにＸ軸ガイドレール１３１、１３２と平行に設けられている。駆動ローラ１４１とピンチローラ１４２との間に配置された保持部材９０は、ピンチローラ１４２によって駆動ローラ１４１に押し付けられる。
【００２１】
Ｙ軸モータ１４３は、例えばステッピングモータである。Ｙ軸モータ１４３の回転軸（図示せず）には、Ｙ軸駆動ギヤ１４４が固定されている。Ｙ軸従動ギヤ１４５は、駆動ローラ１４１の右端部に固定されている。Ｙ軸駆動ギヤ１４４は、Ｙ軸従動ギヤ１４５と噛み合っている。
【００２２】
この構成において、Ｙ軸モータ１４３の回転軸が回転すると、これに伴いＹ軸駆動ギヤ１４４、Ｙ軸従動ギヤ１４５、及び駆動ローラ１４１が回転する。そして、駆動ローラ１４１が回転することにより、駆動ローラ１４１とピンチローラ１４２との間に挟持された保持部材９０は、前後方向つまりＹ軸方向へ移動する。このように、Ｘ軸移動機構１３及びＹ軸移動機構１４は、対象物９１とキャリッジ１５とを相対的に移動させる。
【００２３】
キャリッジ１５は、装着部１５１と図示しないＺ軸移動機構とを有している。装着部１５１は、キャリッジ１５の前側に設けられ、第１カートリッジ３０を着脱可能に装着し保持する。第１カートリッジ３０は、図２、図５に示すように第１加工具３１の加工部３１２を露出させた状態で、装着部１５１に装着される。図示しないＺ軸移動機構は、キャリッジ１５の内部に設けられており、装着部１５１を第１カートリッジ３０とともに上下方向つまりＺ軸方向へ移動させる。
【００２４】
この構成において、Ｚ軸移動機構によって装着部１５１が下方へ移動されると、第１カートリッジ３０に取り付けられた第１加工具３１の加工部３１２は、シート状の保持部材９０に保持されている対象物９１の表面に接触する。このとき、詳しくは、加工部３１２が、対象物９１の表面を所定の押圧力で押圧している状態となっている。加工装置１０は、第１加工具３１の加工部３１２を対象物９１に接触させた状態で、Ｘ軸移動機構１３によってキャリッジ１５をＸ軸方向へ移動させるとともに、Ｙ軸移動機構１４によって対象物９１をＹ軸方向へ移動させる。これにより、加工装置１０は、対象物９１の表面を研削又は切削加工して加工痕を形成する。つまり、対象物９１の表面には、加工痕からなる所望の模様や図柄が形成される。
【００２５】
ここで、対象物９１の表面に形成される加工痕の深さは、例えば、０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍ程度である。但し、この数値に限定されるものではない。なお、加工痕の深さは、対象物９１の種類、及び加工部３１２が対象物９１の表面を押圧する押圧力により変化するので、対象物９１の種類に応じて押圧力を適宜変更することが好ましい。
【００２６】
次に、加工装置１０の電気的構成を説明する。加工装置１０は、図３に示すように、制御回路１７、移動機構用の駆動回路１８（以下、第１駆動回路１８と称する）、電源回路１９、及び被接続部２０を備えている。制御回路１７は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を含み、加工装置１０の全体の制御を司っている。この場合、制御回路１７は、Ｘ軸移動機構１３、Ｙ軸移動機構１４、及びＺ軸移動機構の駆動を制御する制御部として機能する。制御回路１７には、操作パネル１１３の入力表示部１１４及びボタン１１５、ＲＡＭ１７１、ＲＯＭ１７２、第１駆動回路１８、並びに電源回路１９が接続されている。
【００２７】
ＲＡＭ１７１は、各モータ１３３、１４３、１５２を駆動させて対象物９１に加工を行うための加工データなどを記憶する。ＲＯＭ１７２は、ＲＡＭ１７１に記憶された加工データに基づいて各モータ１３３、１４３、１５２を駆動制御するための駆動制御プログラムなどを記憶する。第１駆動回路１８は、制御回路１７からの命令に基づいて、Ｘ軸モータ１３３、Ｙ軸モータ１４３、Ｚ軸モータ１５２を夫々駆動させる。電源回路１９は、例えば商用電源（ＡＣ電源）などの外部電源１０１に接続される。電源回路１９は、制御回路１７、第１駆動回路１８、及び後述する第２駆動回路３６に接続される。電源回路１９は、外部電源１０１から供給される電力を、制御回路１７、第１駆動回路１８、及び第２駆動回路３６に供給する。電源回路１９は、制御回路１７によって制御される。
【００２８】
被接続部２０は、図４に示すように、例えば雌型コネクタであって、キャリッジ１５の前面側において上方へ向けて設けられている。被接続部２０は、制御回路１７及び電源回路１９に電気的に接続されている。被接続部２０は、図４から図６に示すように、第１カートリッジ３０が装着部１５１に装着されたときに、第１カートリッジ３０の接続部３５に接続される位置に設けられている。
【００２９】
次に、第１カートリッジ３０の構成を説明する。第１カートリッジ３０は、図６及び図７に示すように、第１加工具３１、アクチュエータ３４、第１筐体３２、摘み部３３、接続部３５、及び図３に示すアクチュエータ用の駆動回路３６（以下、第２駆動回路３６と称する）を有している。第１加工具３１は、上下方向へ延びる円柱状の軸部３１１と、この軸部３１１の先端部つまり下端部に設けられた加工部３１２と、を有している。加工部３１２は、下方へ向かって先細る円錐状の砥石である。この場合、第１加工具３１は、対象物９１の表面を研削して加工痕を形成することができる。また、加工部３１２は、図示しないが、円柱状の軸部の先端に刃を設けたいわゆるエンドミルでもよい。この場合、第１加工具３１は、対象物９１の表面を切削して加工痕を形成することができる。
【００３０】
第１加工具３１の軸部３１１は、アクチュエータ３４に取り付けられている。アクチュエータ３４は、第１カートリッジ３０の外部電源又は内部電源により動作して、第１加工具３１を駆動するものである。内部電源については後述する。本実施形態の場合、アクチュエータ３４はモータであり、外部電源１０１からの電力が電源回路１９及び第２駆動回路３６を介して供給されて動作し、第１加工具３１を回転させる。なお、アクチュエータ３４の回転軸の先端に、加工部３１２を一体的に設ける構成にしてもよい。また、アクチュエータ３４は、モータに限られず、例えば超音波振動子であってもよい。この場合、アクチュエータ３４は、第１加工具３１を振動により駆動させることができる。
【００３１】
第１筐体３２は、第１カートリッジ３０の本体を構成するものである。第１筐体３２は、例えば樹脂製であって、全体として上下方向へ長い円筒状に形成され、内部に空間を有している。アクチュエータ３４、及び第１加工具３１の基端部つまり軸部３１１の一部は、第１筐体３２の内部に収容されている。すなわち、第１筐体３２は、第１加工具３１の先端部である加工部３１２を露出させた状態で第１加工具３１を収容するとともに、アクチュエータ３４を収容している。摘み部３３は、例えば樹脂製であって、第１筐体３２の上端部に設けられている。ユーザは、摘み部３３を摘まんで第１カートリッジ３０を取り扱うことができる。
【００３２】
接続部３５は、制御回路１７及び電源回路１９と、第２駆動回路３６を電気的に接続するためのものである。接続部３５は、被接続部２０である雌型コネクタに対応する雄型コネクタであって、第１筐体３２の上部後側、この場合摘み部３３の後側において下方へ向けて設けられている。接続部３５は、被接続部２０と嵌合可能に構成されている。接続部３５は、図３に示すように、第２駆動回路３６を介して、アクチュエータ３４に電気的に接続されている。具体的には、接続部３５と第２駆動回路３６、第２駆動回路３６とアクチュエータ３４は、リード線で夫々接続されているが、図７では、第２駆動回路３６及びリード線の図示は省略している。なお、被接続部２０及び接続部３５は、図示した形状のコネクタに限られず、装置本体１２側の制御回路１７及び電源回路１９と、第１カートリッジ３０側の第２駆動回路３６とを電気的に接続できるものであればよい。
【００３３】
接続部３５と被接続部２０とが接続された場合、外部電源１０１からの電力は、装置本体１２側の電源回路１９及び第１カートリッジ３０側の第２駆動回路３６を介してアクチュエータ３４に供給される。また、接続部３５と被接続部２０とが接続された場合、制御回路１７は、第２駆動回路３６に対して、アクチュエータ３４の動作指令を出力する。これにより、第２駆動回路３６は、装置本体１２側の制御回路１７からの動作指令を受けて、アクチュエータ３４を動作させる。
【００３４】
この場合、制御回路１７は、電源回路１９を制御する。すなわち、制御回路１７は、外部電源１０１からアクチュエータ３４に供給される電力を制御する。これより、アクチュエータ３４（この場合、モータ）の回転数（回転速度）が制御される。なお、第２駆動回路３６が、制御回路１７からの動作指令に基づいて、アクチュエータ３４（この場合、モータ）の回転数（回転速度）を制御してもよい。このように、制御回路１７は、アクチュエータ３４の動作の開始及び停止や、その回転数（回転速度）を制御することができる。また、第２駆動回路３６は、例えばスイッチングリレーであって、制御回路１７からの動作指令に基づいて、外部電源１０１からアクチュエータ３４へ供給する電力の通電と非通電とを切り換えるものであってもよい。
【００３５】
対象物９１の表面に研削による加工痕を形成する際、ユーザは、第１カートリッジ３０を、キャリッジ１５の装着部１５１に装着する。すると、第１カートリッジ３０の装着に伴って、第１カートリッジ３０側の接続部３５が、装置本体１２側の被接続部２０と接続される。これにより、第１カートリッジ３０と装置本体１２とが電気的に接続されて、第１カートリッジ３０のアクチュエータ３４が動作可能になる。
【００３６】
制御回路１７は、被接続部２０に、第１カートリッジ３０の接続部３５が接続されたことを検出することができる。例えば、制御回路１７は、電源回路１９と被接続部２０との間の電位を計測し、その電位に変化があった場合に、被接続部２０に接続部３５が接続されたことを検出する。また、装置本体１２は、上記の構成とは異なり、被接続部２０と接続部３５とが接続されたことを検出するセンサを備えた構成であってもよい。
【００３７】
制御回路１７は、加工用のプログラムを実行すると、アクチュエータ３４を動作させて第１加工具３１を回転させる。そして、制御回路１７は、第１加工具３１を回転させた状態で、加工データに基づいて、Ｘ軸移動機構１３、Ｙ軸移動機構１４、及びＺ軸移動機構を駆動させて、第１加工具３１の加工部３１２を対象物９１の表面に接触させながらキャリッジ１５と対象物９１とを相対的に移動させる。これにより、対象物９１の表面には、研削による加工痕が形成されて、その加工痕により対象物９１の表面に所望の模様や図柄が形成される。
【００３８】
また、加工装置１０は、図８に示す第２カートリッジ４０、及び図９に示す第３カートリッジ５０を更に備えている。第２カートリッジ４０は、対象物９１を所望の形状に切断するためのものである。第３カートリッジ５０は、対象物９１の表面に所望の模様や図柄を描画するためのものである。
【００３９】
図８に示すように、第２カートリッジ４０は、第２加工具４１、第２筐体４２、摘み部４３、及びキャップ４４を有している。第２加工具４１は、例えばカッタであり、上下方向へ延びる軸部４１１と、軸部４１１の先端部（下端部）に形成された刃部４１２とを一体に有している。なお、第２加工具４１はこの構成に限られず、例えば、軸部の先端に、平板状の刃部を固着させた構成でもよい。
【００４０】
第２筐体４２は、第２カートリッジ４０の本体を構成するものである。第２筐体４２は、第１筐体３２と同様に、例えば樹脂製であって、全体として上下方向へ長い円筒状に形成され、内部に第２加工具４１の軸部４１１を収容する空間を有している。第２加工具４１の基端部つまり軸部４１１は、第２筐体４２の内部に収容されている。すなわち、第２筐体４２は、第２加工具４１の先端部である刃部４１２を露出させた状態で第２加工具４１を収容している。摘み部４３は、第１カートリッジ３０の摘み部３３と同様の構成である。また、キャップ４４は、第２筐体４２の下部に対して回転可能に螺合して設けられている。詳細な説明は省略するが、キャップ４４を回転させることで、刃部４１２の突出量を変更することができる。
【００４１】
第３カートリッジ５０は、ペン５１、第３筐体５２、摘み部５３、及びキャップ５４を有している。ペン５１は、例えば上下方向へ長い棒状に構成されている。第３カートリッジ５０の第３筐体５２、摘み部５３、及びキャップ５４は、第２カートリッジ４０の第２筐体４２、摘み部４３、及びキャップ４４と同様の構成である。すなわち、第３筐体５２は、ペン５１の先端部を露出させた状態でペン５１を収容している。第２カートリッジ４０及び第３カートリッジ５０は、キャリッジ１５の装着部１５１に装着可能である。すなわち、装着部１５１は、第１カートリッジ３０、第２カートリッジ４０、及び第３カートリッジ５０を択一的に装着することができる。
【００４２】
なお、本実施形態において、第２カートリッジ４０及び第３カートリッジ５０は、第１カートリッジ３０の接続部３５に相当する構成を有していない。しかし、第２カートリッジ４０及び第３カートリッジ５０は、ダミーの接続部つまり接続部３５に類似する構成を有していてもよい。この場合、例えば、ダミーの接続部が被接続部２０に接続された場合と、第１カートリッジ３０の接続部３５が被接続部２０に接続された場合とで、電源回路１９の出力側に生じる電位差を異ならせるようにする。これにより、制御回路１７は、第１カートリッジ３０、第２カートリッジ４０、又は第３カートリッジ５０の何れかが装着部１５１に装着されたことを検出する。
【００４３】
制御回路１７は、装着部１５１に第１カートリッジ３０が装着されたことを検出した場合には、第１加工具３１で対象物９１の表面に研削による加工痕を形成するように、前述した各移動機構の駆動を制御する。また、制御回路１７は、装着部１５１に第２カートリッジ４０が装着されたことを検出した場合には、第２加工具４１で対象物９１を切断するように、各移動機構の駆動を制御する。また、制御回路１７は、装着部１５１に第３カートリッジ５０が装着されたことを検出した場合には、ペン５１で対象物９１の表面に模様等を描画するように、各移動機構の駆動を制御する。
【００４４】
これによれば、加工装置１０は、対象物９１に対して、切断や描画以外の加工、つまり研削による加工痕によって模様や図柄を形成する加工を施すことができる。換言すれば、本実施形態の加工装置１０及び第１カートリッジ３０によれば、対象物９１に対して切断及び描画以外の加工も施すことができる。その結果、ユーザの加工の選択の幅が広がり、利便性の向上が図られる。また、第１カートリッジ３０の第１加工具３１の加工部３１２が砥石ではなくエンドミルである場合、加工装置１０は、対象物９１に対して、切削による加工痕によって模様や図柄を形成する加工を施すことができる。
【００４５】
第１カートリッジ３０側の接続部３５が、装置本体１２側の被接続部２０に接続された場合、外部電源１０１からの電力は、装置本体１２側の電源回路１９及び第１カートリッジ３０側の第２駆動回路３６を介してアクチュエータ３４に供給される。これによれば、アクチュエータ３４を動作させるための電源を、第１カートリッジ３０に設ける必要は無い。そのため、第１カートリッジ３０を構成する部品点数を削減することができ、ひいては第１カートリッジ３０の軽量化、小型化、及び部品コストの削減を図ることができる。
【００４６】
制御回路１７は、電源回路１９を制御することで、外部電源１０１からアクチュエータ３４に供給される電力を制御することができる。すなわち、制御回路１７は、各移動機構の移動、及びアクチュエータ３４の動作及び回転数（回転速度）を制御する。したがって、制御回路１７は、加工データに基づいて、対象物９１の種類に適した加工制御を行うことができる。
【００４７】
装置本体１２側の被接続部２０は、第１カートリッジ３０が装着部１５１に装着されたときに接続部３５に接続される位置に設けられている。これによれば、第１カートリッジ３０が装着部１５１に装着されると、第１カートリッジ３０側の接続部３５は、必然的に装置本体１２側の被接続部２０に接続される。すると、装置本体１２側の制御回路１７及び電源回路１９と、第１カートリッジ３０側の第２駆動回路３６とが、電気的に接続される。この場合、ユーザは、装置本体１２側の制御回路１７及び電源回路１９と、第１カートリッジ３０側の第２駆動回路３６とを接続するために、第１カートリッジ３０を装着部１５１に装着する作業とは別の作業を行う必要がない。したがって、ユーザの手間を省くことができるとともに、装置本体１２側の制御回路１７及び電源回路１９と、第１カートリッジ３０側の第２駆動回路３６との接続の忘れやミスを抑制することができる。
【００４８】
加工装置１０は、第１加工具３１を有する第１カートリッジ３０に加えて、第２加工具４１を有する第２カートリッジ４０と、ペン５１を有する第３カートリッジ５０と、を備えている。装着部１５１は、第１カートリッジ３０、第２カートリッジ４０、又は第３カートリッジ５０を択一的に装着可能である。これによれば、加工装置１０は、第１加工具３１による加工痕の形成に加えて、第２加工具４１による切断、及びペン５１による描画も行うことができる。したがって、ユーザの加工の選択の幅が広がり、更なる利便性の向上が図られる。
【００４９】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図１０及び図１１を参照して説明する。主に、第１実施形態とは異なる構成について説明する。
第２実施形態において、加工装置１０は、送信回路２１及び第１カートリッジ６０を備えている。送信回路２１は、装置本体１２側に設けられて、制御回路１７に接続されている。送信回路２１は、第１カートリッジ６０に対して、制御回路１７からの動作指令を無線通信により送信するものであり、送信部として機能する。
【００５０】
第１カートリッジ６０は、制御回路１７からの無線通信による動作指令を受けるとともに、内部電源によってアクチュエータ３４を動作させるように構成されている。具体的には、第２実施形態における第１カートリッジ６０は、第１加工具３１、摘み部３３、アクチュエータ３４、第２駆動回路３６、第１筐体６１、電池６２、及び受信回路６３を有している。
【００５１】
第１筐体６１は、第１実施形態の第１筐体３２よりも上下方向に長く構成されている。電池６２は、図１０に示すように、第１筐体６１内に収容されており、例えば普通の乾電池である一次電池であるが、充電池などの二次電池であってもよい。電池６２は、図１１に示すように、第２駆動回路３６を介してアクチュエータ３４に電力を供給する。すなわち、電池６２は、アクチュエータ３４を動作させるための内部電源である。
【００５２】
受信回路６３は、図１０に示すように、第１筐体６１内に収容されている。受信回路６３は、図１１に示すように、第２駆動回路３６に電気的に接続されており、送信回路２１から送信された動作指令を受信して、その動作指令を第２駆動回路３６へ伝える。この場合、受信回路６３は、送信回路２１から送信された動作指令を受信する受信部として機能する。
【００５３】
第２実施形態において、加工装置１０は、被接続部２０及び接続部３５を備えていない。すなわち、装置本体１２側の被接続部２０、及び第１カートリッジ６０側の接続部３５は設けられていない。しかし、加工装置１０は、詳しく図示しないが、装着部１５１に装着されたカートリッジの種類を判別することができる構成であるとする。また、送信回路２１と受信回路６３とは、第１カートリッジ６０が装着部１５１に装着された状態で、送信回路２１と受信回路６３とが通信可能となるいわゆる近距離無線通信を行う構成としてもよい。これによれば、制御回路１７は、受信回路６３と送信回路２１とが無線通信可能な状態を検出することで、第１カートリッジ６０が装着部１５１に装着されたことを検出する。
【００５４】
この構成において、被接続部２０に第１カートリッジ６０が装着された場合、制御回路１７は、送信回路２１からアクチュエータ３４の動作指令を送信する。受信回路６３は、送信回路２１から動作指令を受信すると、その動作指令を第２駆動回路３６に伝えて、第２駆動回路３６が、アクチュエータ３４を動作させる。
【００５５】
これによれば、第１カートリッジ６０と装置本体１２とを、コネクタによって電気的に接続する必要がない。即ち、コネクタが不要となる分、部品点数及び部品コストを低減することができる。また、ユーザによる第１カートリッジ６０の取り扱いが容易になり、利便性が更に向上される。
【００５６】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、図１２及び図１３を参照して説明する。主に、第１及び第２実施形態とは異なる構成について説明する。
第３実施形態の第１カートリッジ７０についても、装置本体１２を介して外部電源１０１からの電力供給を受けること無く、内部電源によってアクチュエータ３４を動作させるように構成されている。また、第３実施形態のアクチュエータ３４は、制御回路１７から有線又は無線による動作指令を受けること無く、制御回路１７の制御とは独立して動作するように構成される。つまり、第３実施形態の第１カートリッジ７０は、装置本体１２に対して完全に独立した構成となっている。
【００５７】
具体的には、第３実施形態における第１カートリッジ７０は、第１加工具３１、摘み部３３、アクチュエータ３４、第１筐体６１、電池６２、及びスイッチ７１を有している。スイッチ７１は、図１２に示すように、第１筐体６１の側面に設けられている。スイッチ７１は、電池６２からアクチュエータ３４に供給される電力の通電と非通電を切り換える。即ち、スイッチ７１がオン状態では、電池６２からアクチュエータ３４へ電力が供給されて、アクチュエータ３４が動作する。一方、スイッチ７１がオフ状態では、電池６２からアクチュエータ３４への電力が遮断されて、アクチュエータ３４が停止する。これにより、ユーザは、スイッチ７１をオン−オフ操作することで、アクチュエータ３４を動作又は停止させることができる。
【００５８】
この場合、第３実施形態の装置本体１２は、第１実施形態の被接続部２０、及び第２実施形態の送信回路２１を有していない。また、第３実施形態の第１カートリッジ７０は、第１実施形態の接続部３５、及び第２実施形態の受信回路６３を有していない。
【００５９】
これによれば、第３実施形態の加工装置１０は、第１実施形態の被接続部２０及び接続部３５、又は第２実施形態の送信回路２１及び受信回路６３を備えること無く、第１カートリッジ７０を使用することができる。すなわち、例えばカッタカートリッジとペンカートリッジとを備える従来の切断装置であっても、第１カートリッジ７０を装着することで、対象物に対して、研削による加工痕によって模様や図柄を形成する加工を施すことができるようになる。
【００６０】
（その他の実施形態）
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な拡張、変更が可能である。
例えば、加工装置１０及び第１カートリッジ３０，６０の電気的構成は、適宜変更が可能である。また、第１カートリッジ３０，６０，７０に収容されるアクチュエータであるモータの種類と、その制御方法についても適宜変更が可能である。
また、第１実施形態において、第１加工具３１の加工部３１２の形状は、円錐状に限定されず、例えば、円盤状、円柱状、角柱状、又は半球状であってもよい。
また、第３実施形態において、第１カートリッジ７０は、アクチュエータ３４を動作させるための駆動回路を有していてもよい。
また、上記各実施形態の構成を適宜組み合わせることもできる。
【符号の説明】
【００６１】
１０    加工装置
１３    Ｘ軸移動機構（移動機構）
１４    Ｙ軸移動機構（移動機構）
１５    キャリッジ
１５１  装着部
１７    制御回路（制御部）
２０    被接続部
２１    送信回路（送信部）
３０    第１カートリッジ
３１    第１加工具
３２    第１筐体
３４    アクチュエータ
３５    接続部
４０    第２カートリッジ
４１    第２加工具
４２    第２筐体
５０    第３カートリッジ
５１    ペン
５２    第３筐体
６０    第１カートリッジ
６１    第１筐体
６２    電池（内部電源）
６３    受信回路（受信部）
７０    第１カートリッジ
７１    スイッチ
９１    対象物
１０１  外部電源
【図１】
0006439458.tif 000002
【図２】
0006439458.tif 000003
【図３】
0006439458.tif 000004
【図４】
0006439458.tif 000005
【図５】
0006439458.tif 000006
【図６】
0006439458.tif 000007
【図７】
0006439458.tif 000008
【図８】
0006439458.tif 000009
【図９】
0006439458.tif 000010
【図１０】
0006439458.tif 000011
【図１１】
0006439458.tif 000012
【図１２】
0006439458.tif 000013
【図１３】
0006439458.tif 000014