(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
未加工の被加工物の複数をそれぞれ収納可能な複数の被加工物収納カラムと、
複数の開口部が設けられたアンビルと、
一の前記被加工物収納カラムから前記アンビルの対応する開口部へ前記被加工物の一つを移動させる複数のシャトルと、
前記アンビルの対応する開口部を通じて、対応するシャトルに保持された一つの前記被加工物を、締付で固定するように構成された少なくとも一つのピストンと、を備え、
選択された被加工物を保持したシャトルと係合した状態で移動することができ、前記選択された被加工物を、対応する前記アンビルの開口部に移動させる彫刻機を有する、ことを特徴とする彫刻装置。
【請求項２】
請求項１に記載の彫刻装置であって、
前記ピストンは、
前記アンビルの複数の開口部のうち、一つの開口部に嵌合する大きさの頭部を有することを特徴とする彫刻装置。
【請求項３】
請求項２に記載の彫刻装置であって、
前記各ピストンの頭部には、緩衝材からなり、前記被加工物が所定位置で締付固定されるときに、前記被加工物と接触することとなる突出面が設けられていることを特徴とする彫刻装置。
【請求項４】
請求項３に記載の彫刻装置であって、
前記各ピストンの頭部は開口部を有することを特徴とする彫刻装置。
【請求項５】
請求項１に記載の彫刻装置であって、
対応する前記シャトルに保持された一つの被加工物を締付固定するために、少なくとも一つのピストンを動作可能にするカムを、更に備えたことを特徴とする彫刻装置。
【請求項６】
請求項５に記載の彫刻装置であって、
前記カムは、
略Ｄ字形断面を有する長尺状ロッドからなり、
前記ロッドは、回転すると、前記略Ｄ字形状により前記ピストンを移動させるように配置されていることを特徴とする彫刻装置。
【請求項７】
請求項５に記載の彫刻装置であって、
前記カムは、
少なくとも一ヶ所の平坦部を備えたほぼ円形断面を有する長尺状ロッドからなり、
各平坦部は、
前記ロッドが回転すると前記ピストンが移動するように、前記ピストンの一つと接触することを特徴とする彫刻装置。
【請求項８】
請求項５に記載の彫刻装置であって、
前記シャトルには、前記カムが前記ピストンを移動させる際、彫刻される前記被加工物と前記ピストンが接触せず、前記ピストンが当該シャトルと接触しないような、リリーフ部が設けられていることを特徴とする彫刻装置。
【請求項９】
請求項１に記載の彫刻装置であって、
前記各被加工物収納カラムの外部に取りつけられ、それぞれ前記被加工物収納カラムに収納される前記被加工物に付勢力を加える複数のバネを更に備えたことを特徴とする彫刻装置。
【請求項１０】
未加工の被加工物の複数をそれぞれ収納可能な複数の被加工物収納カラムと、
それぞれ前記各被加工物収納カラムから彫刻位置へ前記被加工物の一つを移動させる複数のシャトルと、
彫刻作業中に被加工物を選択的に締め付け、前記被加工物をシャトルの孔部内で締め付ける締付位置と、前記シャトルまたは前記シャトルの孔部内で前記被加工物と接触しない解除位置との間で動作可能な選択的締付装置と、を備え、
選択された被加工物を保持したシャトルと係合した状態で移動することができ、前記選択された被加工物を前記彫刻位置に移動させる彫刻機を有する、
ことを特徴とする彫刻装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の彫刻装置であって、
前記選択的締付装置は、
少なくとも一つのピストンと、前記ピストンを前記締付位置と前記解除位置との間で移動させるカムと、を備えていることを特徴とする彫刻装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の彫刻装置であって、
前記シャトルには、装填位置、前記彫刻位置、排出位置が設定され、
前記彫刻機は、前記シャトルを前記装填位置、彫刻位置、排出位置の間で移動させることを特徴とする彫刻装置。
【請求項１３】
未加工の被加工物の複数を収納するように構成された少なくとも一つの被加工物収納カラムと、
前記各被加工物収納カラムから彫刻する被加工物を受け取り、前記被加工物を収容するように構成された凹部と、開口部とが設けられ、装填位置と彫刻位置との間で移動可能な少なくとも一つのシャトルと、を備え、
前記シャトルを前記装填位置から前記彫刻位置へ移動させる彫刻機を有する、
ことを特徴とする彫刻装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の彫刻装置であって、
前記シャトルは第一の孔部を備え、
前記彫刻機は、前記第一の孔部と係合・離脱するように移動可能であることを特徴とする彫刻装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の彫刻装置であって、
前記シャトルは第二の孔部を備え、
前記彫刻機は、
前記シャトルの第一の孔部と係合して前記シャトルを前記装填位置と前記彫刻位置との間で移動させ、また前記第二の孔部と係合して前記シャトルを前記彫刻位置と排出位置との間で移動させることを特徴とする彫刻装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載の彫刻装置であって、
前記シャトルには、第一の溝部が、前記シャトルを移動させるために係合し得るように前記シャトル上に配設されていることを特徴とする彫刻装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の彫刻装置であって、
前記シャトルには、第二の溝部が設けられ、
前記彫刻機は、前記第二の溝部と係合して前記シャトルを排出位置から前記彫刻位置へ移動させ、また前記第一の溝部と係合して前記シャトルを前記彫刻位置から前記装填位置へ移動させることを特徴とする彫刻装置。
【請求項１８】
請求項１３に記載の彫刻装置であって、
前記各シャトルの凹部は、対応する被加工物収納カラムに収納された前記被加工物とほぼ同じ形状を有するものであることを特徴とする彫刻装置。
【請求項１９】
請求項１３に記載の彫刻装置であって、
当該彫刻装置は複数のバネを更に備え、
前記バネの一つは、前記被加工物収納カラム内の前記複数の被加工物に力が加わるように、前記各被加工物収納カラムの外部に取りつけられ、前記被加工物をその一方の端部へ押し付けていることを特徴とする彫刻装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の彫刻装置であって、
前記バネは、正勾配の可変圧力バネであることを特徴とする彫刻装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の彫刻装置であって、
前記各被加工物収納カラム内で、積み重ねられた前記被加工物の下に配置された上昇プラグと、
前記各被加工物収納カラムの外部に配設され、対応する前記上昇プラグと動作可能に連結し、対応するバネにより付勢されて、前記上昇プラグと前記被加工物を前記シャトルの前記装填位置付近で前記収納カラムの端部に押し付ける摺動体と、
を更に備えたことを特徴とする彫刻装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の彫刻装置であって、
前記上昇プラグは、前記被加工物収納カラムに形成された長孔内を摺動する、横方向に配設されたロッドを備え、
前記摺動体は、その移動と同時に前記上昇プラグが移動するように、前記ロッドに連結されていることを特徴とする彫刻装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広くは彫刻分野に関するものであり、詳しくは自動彫刻装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
彫刻分野での問題は、彫刻作業を行う熟練した彫刻師が不足していることである。自動彫刻装置の導入より前に、彫刻師には、被加工物の選択、切断スピード、及び被加工物の固定についての知識が必要であった。また、彫刻師は、被加工物を物理的に彫刻するため、ある程度の手先の器用さが要求されていた。これら多くの問題が自動彫刻装置により解決され、また操作者に要求される技術力が低減される。操作者の入力に基づいて、自動彫刻装置は、収納場所から適切な被加工物を取り出し、この被加工物を適切な位置に配して締め付けた後、彫刻し、払い出す。全て、操作者側のわずかな動作で行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般に現在利用可能な自動彫刻装置は、必要な部品数や必要なメインテナンスに対して必要以上に複雑である。ゴールドマン氏の米国特許第５５６９００３号には、自動彫刻装置の一例が記載されている。この従来の彫刻装置は、その所期の目的には適しているが、装置の設計は不必要なほど複雑である。特に、この設計は、被加工物を適切な位置に配置し彫刻するために複数のモータが必要であるという点で複雑となる。これは、ある程度、被加工物を搬送する複数のシャトルと、彫刻作業中に被加工物を締め付けるクランプ機構との間の構造的配置のせいと言える。理想的には、シャトルは、クランプ機構との接触による摩擦が生じることなく、様々な各位置間を円滑に移動されなければならない。
【０００４】
従来装置に対する改良可能な他の点は、装置の設置面積を減らすことにある。これら自動販売機は、専門店や百貨店内に設置することが可能で、彫刻作業を行うために操作者の協力を必要とすることなく、顧客が自分で彫刻した製品を購入することができる。しかしながら、できる限りの可能性を得るためには、装置が店の運営に邪魔にならずに顧客が該装置を利用できるように、かかる装置は店内の売り場の通路にはめ込めるように十分に小さくなければならない。現在知られている装置は非常に大きな床面積を必要とし、また店内の多くの場所に配置するには大きくて重く扱いにくい。
前述の点を考慮して、構造が簡単で、保守し易く、また小型の自動彫刻装置が必要とされている。
【０００５】
従って、本発明は、従来の彫刻装置の弱点や不利な点を一つ以上実質的に解消する彫刻装置を目的とする。本発明の利点及び目的は、一部は以下の記述で明らかにされ、また一部は該記述から理解されるものであり、又は本発明の実施により理解されるであろう。本発明の利点及び目的は、請求項において特に指摘する要素やその組み合わせにより実現され達成されることとなる。
【０００６】
本発明は、前記目的に従って前述の利点を実現するためになされたものであり、以下に具体的に広く詳述するように、本発明に係る彫刻装置は、未加工の被加工物の複数をそれぞれ収納可能な複数の被加工物収納カラムと、被加工物収納カラムから取り出した被加工物に彫刻する彫刻機とを備えた彫刻装置において、複数の開口部が設けられたアンビルと、一の前記被加工物収納カラムから前記アンビルの対応する開口部へ前記被加工物の一つを移動させる複数のシャトルと、前記アンビルの対応する開口部を通じて、対応する前記シャトルに保持された一つの前記被加工物を、締付で固定するように構成された少なくとも一つのピストンと、を備え、前記彫刻機は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能に構成され、選択された前記被加工物を保持した前記シャトルと係合した状態で移動することができ、前記選択された被加工物を、対応する前記アンビルの開口部に移動させることを特徴とする。
【０００７】
他の態様によれば、本発明に係る彫刻装置は、未加工の被加工物の複数をそれぞれ収納可能な複数の被加工物収納カラムと、被加工物収納カラムから取り出した被加工物に彫刻する彫刻機とを備えた彫刻装置において、それぞれ前記各被加工物収納カラムから彫刻位置へ前記被加工物の一つを移動させる複数のシャトルと、彫刻作業中に前記被加工物を選択的に締め付け、前記被加工物をシャトルの孔部内で締め付ける締付位置と、前記シャトルまたは前記シャトルの孔部内で前記被加工物と接触しない解除位置との間で動作可能な選択的締付装置と、を備え、前記彫刻機は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能に構成され、選択された前記被加工物を保持した前記シャトルと係合した状態で移動することができ、前記選択された被加工物を前記彫刻位置に移動させることを特徴とする。
【０００８】
更に他の態様によれば、本発明に係る彫刻装置は、未加工の被加工物の複数を収納するように構成された少なくとも一つの被加工物収納カラムと、被加工物収納カラムから取り出した被加工物に彫刻する彫刻機とを備えた彫刻装置において、前記各被加工物収納カラムから彫刻する前記被加工物を受け取り、前記被加工物を収容するように構成された凹部と、開口部とが設けられ、前記装填位置と前記彫刻位置との間で移動可能な少なくとも一つのシャトルと、を備え、前記彫刻機は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能に構成され、前記シャトルを前記装填位置から前記彫刻位置へ移動させることを特徴とする。
なお、前記した一般的記述と下記詳細な記述は共に代表的な説明であり、請求項に記載の通り、本発明を制限するものではないことは理解されるべきである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施の形態の詳細を図面を参照して説明するものとする。なお、全ての図面を通じて同一或いは類似する部品については極力同一の符号を付した。
本発明に従って、彫刻装置を被加工物を彫刻するために構成する本発明の彫刻装置は、特にセルフサービス式自動販売装置に有用であるが、操作者の補助による彫刻装置もまた本発明を利用することが可能である。本発明を利用可能なセルフサービス式彫刻装置の一例が米国特許第５５６９００３号に示されており、ここに参照する。セルフサービス式彫刻装置の全体構造及び動作は米国特許第５５６９００３号に開示されているので、その記述、特にかかる装置のソフトウェアシステム及び要部構造部品については繰り返して記述しないこととする。
彫刻装置に用いられる彫刻工具としては、従来よく知られたものでよい。例として罫書き（scribe）彫刻機を開示する。使用可能な他の彫刻工具としては、切削機やレーザ彫刻機がある。
【００１０】
本発明に係る彫刻装置の実施形態を図１に示し、符号２０で示す。ここに図１を参照しつつ具体的に説明するように、彫刻装置２０は彫刻機(engraver)２２を備え、かかる彫刻機２２はＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に移動可能である。支持体２４は、リードスクリュ２８及びステップモータ３０によりブリッジ２６に沿ってＸ方向に移動する。
【００１１】
図２に示すように、支持体２４は、前方支持部材５４と後方支持部材５５とに連結する基板５８を備えている。ローラ５６は、基板５８の上に設けられてブリッジ２６と係合する。図３に示すように、ローラ５６はブリッジ２６の両側部にそれぞれ設けられた溝７０内に係合し移動する。従って、ステップモータ３０及びリードスクリュ２８が支持体２４をＸ方向に移動するように作動すると、支持体２４はブリッジ２６に沿って摺動する。これは好ましい実施形態における彫刻を行う方法であり、彫刻機２２を適当な被加工物収納カラムへ向けて移動する方法でもある。しかしながら、本発明は、彫刻工具ではなく、被加工物をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる装置に利用可能である。
【００１２】
図４に示すように、彫刻機ハウジング７２は一対のロッド５０に対して取り付けられ、ロッド５０は支持部材５４、５５と摺動可能に連結している。ロッド５０は、一方の端部がエンドプレート６０に接続されている。エンドプレート６０はリードスクリュ６２と連結し、リードスクリュ６２は、後方支持体５５に取りつけられたステップモータ５２と連結している。ステップモータ５２によりリードスクリュ６２が回転し、それによってエンドプレート６０と、取り付けたロッド５０と、彫刻機ハウジング７２とをＹ方向に移動させる。これは彫刻を行う方法であり、シャトル３２を移動して収納カラム４０から被加工物を搬送する方法でもある。
【００１３】
図５に示すように、ステップモータ６４により、ラック８２と係合するピニオン８０が回転し、彫刻機２２をＺ方向に移動する。かかるラック８２とピニオン８０は、彫刻機ハウジング７２内に収納されている。ラック８２が下方向へ移動すると、シャフト８６の開口部９２内に保持されるバネ８４が圧縮される。ラック８２はピン８８によりシャフト８６内に保持される。シャフト８６は止めネジ９０で彫刻機２２を保持する。従って、ピニオン８０の作動により、ラック８２、シャフト８６、彫刻機２２がＺ方向に移動する。このようにして、前記彫刻機は、被加工物を彫刻するために該被加工物と接触し、またシャトル３２を移動するためにシャトル３２と係合する。
【００１４】
本発明に係る彫刻装置は、複数の被加工物カラムを備えている。各収納カラムは、複数の被加工物を収納することができる。被加工物収納カラムの数や各カラムの最大収納量は、所望の在庫数や被加工物の選択肢の所望の数を得るように選択可能である。
【００１５】
ここに具体的に図１及び図６に示すように、全体に４０として示す被加工物収納カラムが設けられている。各カラム４０は、上端部１００及び下端部１０２を有する。かかる上端部と下端部との間には長孔１０４が設けられている。カラム４０の他方の側には、第二の長孔（図示せず）が設けられている。
前記被加工物収納カラムは、好ましくは、プラスチック材から形成されている。該カラムの内部は、複数の被加工物を一つずつ積み重ねて収納するオープンキャビティとなっている。各カラムのキャビティは、特定被加工物の形状に合うように構成された断面形状を有する。
【００１６】
被加工物収納カラム４０は、ブーツ形の下部１０６を有する。図６に示すように、かかるブーツ形状１０６には溝部１１２が設けられ、かかる溝部１１２はＬ字形支持ブラケット１０８の突起部と係合している。支持ブラケット１０８は、被加工物収納カラム４０を支持する可撓性支持部材として機能する。図７に示すように、該カラムの上端部１００はアンビル１２２のリリーフ部１２０と係合される。
本発明に係る彫刻システムは複数のバネを備え、該バネの一つは前記各収納カラムの外部に取り付けられている。該バネは収納カラム内にある被加工物に力を加え、それによって該カラムの一方の端部に被加工物を付勢する。バネを被加工物収納カラムの外部に取り付けることにより、カラムのキャビティ内部に取り付けるよりも、各カラム内の被加工物収納量が増え、また該バネの交換も容易となる。
【００１７】
本実施形態によれば、収納された被加工物を付勢する機構として、正勾配の可変圧力バネ（a positive gradient variable force spring）が被加工物収納カラムの外部に取り付けられる。このバネは、収納カラム内の被加工物の数に拘わらず、一定の力を加えるように設計されている。図７に示すように、バネ１２４はスパイラル形状のバネであり、ピン１２６の周囲に巻かれており、ピン１２６は、各被加工物収納カラムの背後に取り付けられている。バネ１２４は、被加工物収納カラム内に収納されている被加工物１２８全体を移動させるのに十分な力を及ぼすことが出来なければならない。前記収納カラムに異なる大きさ及び重さの被加工物が入っている場合、異なる力を加えることが可能なバネが必要となる。該バネを外側に取り付けることにより、バネの交換が容易となる。
【００１８】
従来の自動彫刻装置では、収納カラム内にコイル状圧縮バネを備えて、被加工物に対して上向きの圧力を加えていた。この方法は幾つかの問題を生じる。該圧縮バネの位置や長さにより必要以上にスペースが取られる。また、異なる形状及び大きさの被加工物を収納する別の収納カラムが必要な場合、前記圧縮バネにより収納カラムの交換が複雑となる。そして、収納カラムに被加工物を追加して補充するためには、圧縮バネを後退させ、別部材で保持する必要があり、そのためカラムへの加工物の補充を困難にしている。
【００１９】
本実施形態例によれば、バネ１２４は、被加工物収納カラムの外部に取りつけられた摺動体や各カラム内に設けられた上昇プラグを介して付勢力を加える。図７に示すように、上昇プラグ１３０が収納カラム４０内に配置されている。上昇プラグ１３０は未加工の被加工物１２８を積み重ねた状態で持ち上げている。上昇プラグ１３０は、ロッド１３４により、動作可能に摺動体１３２と連結している。ロッド１３４は、収納カラム４０の両側に設けられた長孔１０４を介して収納カラム４０を横切っている。摺動体１３２はバネ１２４と接続され、バネ１２４は、摺動体１３２に対して上向きの力を及ぼすように作用している。
摺動体１３２の移動は、ローラ１３６及びガイド部材１１０によって案内される。ガイド部材１１０の両側にローラ１３６が配され、摺動体１３２を垂直方向に確実に移動させる。そして、バネ１２４の上向きの付勢力は、摺動体１３２と上昇プラグ１３０を介して、収納カラム４０に収納される被加工物１２８に伝達される。
【００２０】
本発明により、収納カラムの補充が容易に行われる。図８に示すように、摺動体１３２は、摺動体壁部１４６を繋ぐハンドル部１４４を備えている。ガイド部材１１０には、摺動体壁部１４６間に留め金１４０が設けられている。図９に示すように、前記摺動体が最も下側に位置する場合、下側ローラ１３６は留め金１４０と係合し、それによって摺動体１３２が所定位置に保持される。摺動体１３２がその最下端で固定されると、収納カラムを下方に引っ張ってアンビル１２２から離すことができる。このようにして、被加工物収納カラムを素早くしかも容易に交換することが可能である。留め金の先端部１４２を下方へ押し下げることにより、摺動体１３２を外すことが出来る。
【００２１】
本発明の他の具体例として、被加工物収納カラムがシャトルの上方に位置する上下が逆の装置が提供される。この装置では、前記バネ構造体を省略することが可能となり、また収納カラムから所望のシャトルへの被加工物の移動に重力を利用することができる。
【００２２】
本発明に係る彫刻システムは、複数の開口部を有するアンビルを備えている。本実施形態においては、被加工物収納カラム一個に対して一つのアンビルが連続して設けられている。ここに具体的に図１０に示すように、アンビル１２２は、各被加工物収納カラム４０の上端部１００と隣接して彫刻装置内に横方向に延びている。アンビル１２２は支持部１５６上に載置されている。
【００２３】
各アンビル１２２は、被加工物収納カラム４０に対応する二つの開口部１５０、１５２を有する。装填用開口部（loading bore）１５２は、隣接する被加工物収納カラム４０に収納される被加工物と実質的に同様な形状とされている。装填開口部１５２により装填位置が決定される。締付用開口部１５０は一般的な円形状が好ましく、彫刻位置が決定される。
【００２４】
本発明に係るアンビルは、被加工物に対する支持面やシャトルをガイドする摺動面として機能したり、収納カラムのような他の部材が取りつけられる支持構造体を形成したり、また前記ピストンの位置を決定するなど、１つ以上の機能を果たすことが出来る。本実施形態では複数のアンビルを用いているが、単一の長いアンビルも使用可能であると考えられる。
【００２５】
本発明に従う彫刻システムは、被加工物を収納カラム（装填位置）から彫刻位置へ移動させるために、複数のシャトルを供えている。かかるシャトルは、前記アンビルと隣接して位置し、収納カラムから被加工物を受け取って装置内の所望の場所に搬送するように構成された可動板からなる。好ましい実施形態においては、前記彫刻機は、前記シャトルの孔部または溝と係合し、前記装填位置、彫刻位置、排出位置の間でシャトルを移動させる。このようにすれば各シャトルを移動させるための別体のモータは不要である。
【００２６】
ここに具体的に図１１〜図１３に示すように、シャトル３２は、上面部１６０、下面部１６２、開口部１６４を有する。シャトル３２は、上面部１６０に孔部１６６と溝部１６８とを有し、また下面部１６２に、開口部１６４を囲む凹部（recess）１７０、ガイド溝１７２、リリーフ部１７４を有する。開口部１６４を囲む凹部１７０は、そこに保持される被加工物とほぼ同じ形状である。図１４に示すように、他の例として、シャトル３２に、シャトルと係合して移動する彫刻機に対する第二の孔部１７６と第二の溝１７８を設けてもよい。図１０に見られるように、シャトル３２はアンビル１２２上の保持部材１５４間を摺動する。
【００２７】
本発明に従う彫刻システムは、彫刻作業中に被加工物を選択的に締め付ける装置を備えている。かかる選択可能締付装置は、シャトルの孔部内で被加工物を締め付ける締付位置と、締付装置がシャトルまたはシャトルの孔部内の被加工物と接触しない解除位置との間で動作可能である。具体的には、前記選択可能締付装置は、少なくとも一つのピストンと、該ピストンを前記締付位置と解除位置との間で移動させ得るカムとを備えている。該選択可能締付装置の他の例として、水圧式モータ、空圧式モータ、又は専用モータを備えてもよい。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態では、ピストン・カム機構を備え、ピストンは、アンビル１２２の各締付開口部１５０と位置合せされている。該ピストンの頭部は、締付開口１５０内に位置し、カムにより移動されると被加工物と接触する。図１５及び１６に示すように、ピストン頭部１８０には突出面１８２が設けられている。かかる突出面１８２は、彫刻工程中に被加工物と接触するので、好ましくはゴムから形成されるものであるが、当業者にとって代わりの材質を想到するのは容易である。更に、好ましくは、各ピストン頭部に開口部１８４を設け、ピストン頭部１８０の突出面１８２が被加工物に対して押し付けられた時に真空状態が生じるのを防いでいる。
【００２９】
また図１６に示すように、前記ピストン頭部にはリリーフ部１８６が設けられ、そこにピストン上昇軸１８８が嵌合される。かかるピストン頭部１８０のリリーフ部１８６によって、軸１８８が確実に平坦面と接触する。本発明では、装置の複数の部品により積み重なった許容誤差を調整するために、長さが可変の軸１８８が設けられている。これにより、被加工物を締め付けるのに必要な力が確実に一定に維持される。
【００３０】
前記カム及びピストンにより、シャトル３２に対して被加工物を締め付ける装置が構成される。かかるカムは、シャトル３２がアンビル１２２の締付用開口部１５０の上に被加工物を位置させると、該被加工物がピストンの一つによりシャトル３２に対して締め付けられるように、前記ピストンを移動する。好ましくは、全てのピストンを同時に移動する。彫刻される被加工物を保持するシャトルと連結した前記ピストンにより、シャトルの凹部１７０に保持される被加工物には上向きの力が加えられることとなるのを除いて、各シャトルの底面部に形成されたリリーフ部１７４により、上昇される全てのピストンがシャトルに力を加えることがないように余裕が取られている。このように一つの制御部、一つのモータ、一つのカムが考慮されている。
【００３１】
ここに具体的に図１７に示すように、カム３６は、平坦部４４が続いて形成された長尺状ロッドからなる。各平坦部４４は、前記ロッドの回転により前記ピストン頭部が移動するように、ピストン軸の下に配置されている。或いは、カム３６は、Ｄ字形断面を持つ長尺状ロッドからなるものでもよい。
【００３２】
前記彫刻装置のステップモータは、全て中央制御装置により制御される。この制御装置は、使用者からの入力を受け取り、彫刻工程の機能を全て制御するために用いられる。前記彫刻装置には、使用者が様々な異なる形状の被加工物の中から特定の被加工物を選択することが可能で、また選択された被加工物に彫刻する図柄やメッセージを選択することが可能な装置が設けられている。この機能を果たすための多くの装置は、何れも当業者にとっては容易に明らかなものである。好ましい実施形態においては、タッチスクリーンにより駆動される前置ソフトウェアシステムが用いられ、使用者による入力を受け付けたり、彫刻機の移動を制御したりする。使用者は、先ず、多くの異なる形状の被加工物から彫刻すべき被加工物を選択し、該被加工物に彫刻する文字及び／又は図柄を入力する。前記ソフトウェアシステムは、彫刻機の移動を調整して、使用者の希望通りに被加工物を彫刻する。
【００３３】
本発明の彫刻装置の動作を図面を参照しつつ説明することとする。図１に示すように、制御装置によりＸ方向ステップモータ３０を駆動し、選択された形状の被加工物を収納する収納カラム４０に対応する位置へ彫刻機２２を移動させる。前記シャトルが最後方位置（図１８に示す装填位置に対応する）にない場合もあり得るので、彫刻機２２は、自動的にＹ方向に最前方位置（シャトルの排出位置）まで伸び出された後、溝１６８（図１２参照）の水平面まで下げられ、後退する。シャトル３２が装填位置にない場合には、彫刻機２２が溝１６８と係合し、シャトル３２を装填位置まで戻す。シャトル３２に溝１６８が設けられておらず、またシャトル３２が正しい位置になくて彫刻機が下げられた場合には、該彫刻機の先端部がシャトルと接触し、彫刻機が損害を受けるかもしれない。この操作により、確実に、シャトルを正しい装填位置に置いて動作が始まる。
【００３４】
シャトル３２が、開口部１６４を収納カラム４０の上方に来るように移動すると、シャトル３２の凹部１７０（図１１参照）によって隙間が生じる。バネ１２４（図７参照）の上向きの付勢力により、シャトルの凹部１７０内へ次の被加工物が押し付けられる。凹部１７０の深さは、被加工物１２８が一度に一個だけ該凹部にはめ込まれるような大きさとされている。その後、前記彫刻機はＺ方向に下げられてシャトルの孔部１６６と係合し、被加工物と共にシャトル３２をアンビル１２２の締付用開口部１５０上の彫刻位置までＹ方向に移動させる。前記彫刻機を使用してシャトルを移動させることによって、本発明は、シャトルを移動させるために従来の自動彫刻装置に必要であった別体のステップモータを設ける必要がない。このモータを取り除くことにより、装置の複雑さが軽減され、装置の構成が簡単になった。
【００３５】
被加工物が彫刻位置へ移動されると、図１９に示すように、制御装置がモータ４６（図１参照）を駆動してカム３６によりピストンを上昇させる。ピストン頭部１８０が被加工物と接触して、該被加工物をシャトル３２の凹部１７０に対して締付固定する。該ピストン頭部にはリングが設けられ、該リングは前記被加工物と接触することとなる緩衝材から形成されている。かかるリングは、ゴム若しくは他の同様な材質から形成され得るものであり、固定される被加工物がピストンによって傷つかないように保護するものである。該緩衝リングと被加工物との間に真空状態が生じるのを防ぐために、本発明ではピストン頭部１８０を貫通する開口部１８４が設けられている（図１６参照）。
【００３６】
被加工物が締付開口部１５０上に移動すると、ピストンはＤ字形カム３６の平坦部上に停止する。カム３６が回転すると、ピストン軸１８８とカム３６との接触個所が前記Ｄ字形の平坦部から円形部へと移動し、ピストンを上方に移動する。ピストンの移動量は、カムのＤ字形状を変形させることにより変更可能である。或いは、図１７に示すように、カム３６は、全体的に円形断面を有する長尺状ロッドからなり、該ロッドに連続して平坦部４４を切り込んで形成してもよく、そのため各ピストンの下になる部分はほぼＤ字形断面を有する。
【００３７】
図１８、図１１及び図１３に示すように、シャトル３２の底面部には、リリーフ部１７４が設けられている。リリーフ部１７４は、シャトルが後方位置にある時に、締付開口部１５０上にあるように配置されている。カム３６により全てのピストンが同時に移動させられるので、シャトル３２のリリーフ部１７４により、ピストンがその内部へ移動可能な開放場所が形成される。従って、被加工物のない場合、上方へ移動するピストンがシャトル３２と接触することはない。これにより、ピストンを移動するのに必要な力が小さくて済むので、カム３６を駆動するために小さいモータを用いればよく、有利である。
【００３８】
シャトル３２に対して被加工物が締付固定されると、制御システムが彫刻機を移動して使用者が選択したメッセージを該被加工物に彫刻する。この彫刻が終了すると、彫刻機は再びシャトルの孔部１６６と係合し、シャトル３２を排出位置へ移動させる。図２０に示すように、該排出位置では、シャトル３２はアンビル１２２の端部を超えて移動し、それため被加工物１２８に重力が働いてシャトル３２から落下する。用心のため、前記システムは、被加工物が確実に抜け出るように彫刻機先端部が彫刻開口部へ押し込まれるように設計されている。
【００３９】
被加工物１２８がシャトル３２から排出された後、彫刻機は好ましくはシャトルの溝１６８と係合し、シャトル３２を装填位置へ後退させる。シャトル３２が完全に後退すると、彫刻作業が完了し、制御システムは他の被加工物を彫刻する次の指示を待つ。
【００４０】
第二の実施の形態を以下に説明する。同様の部材には図面全体を通じて同じ参照番号を付す。
本実施の形態において、図１４に示すように、シャトル３２には更に開口部１７６と溝部１７８が設けられている。彫刻機は、第一の孔部１６６と係合してシャトル３２を収納位置から彫刻位置へ移動し、第二の孔部１７６と係合してシャトルを彫刻位置から排出位置へ移動する。同様に、彫刻機は、第二の溝部１７８と係合してシャトル３２を排出位置から彫刻位置へ移動し、また第一の溝部１６８と係合してシャトル３２を彫刻位置から収納位置へ移動する。彫刻機は、収納位置と彫刻位置との間でシャトル３２を移動させるための動作範囲を、彫刻位置と排出位置との間でシャトル３２を移動させるための動作範囲と同じ範囲を利用することが出来るため、この構成により短いＹ方向リードスクリュ６２（図４参照）が考慮される。短いリードスクリュ６２を使用することで、彫刻装置全体の奥行きが小さくなる。装置の奥行きにより装置の設置場所が制限されるので、奥行きを小さくすることで装置を設置可能な店内の場所が増える。
【００４１】
図７に示すように、被加工物１２８は収納カラム４０内に垂直方向に積載されている。それら被加工物は、彫刻機の向きが被加工物に対して正しく合うように安定した位置関係で取り出せるように収納する必要がある。このため、収納カラム４０は、そこに収納する被加工物とほぼ同じ形状である必要がある。収納カラムの中で被加工物が密接していることにより、確実に各被加工物を整列させ、彫刻時に被加工物を位置合せするために余分な位置調整を必要としないようにしている。従って、使用者が入手可能な異なる形状の被加工物のそれぞれに対して、少なくとも一つの収納カラムがなければならない。但し、或る特定形状の被加工物に対する需要次第で、いくつかの収納カラムを特定形状の被加工物専用にしてもよい。
【００４２】
また、前記アンビルの装填用開口部１５２とシャトル３２の開口部１６４を囲む凹部１７０は、被加工物が収納カラムから出る時の向きを維持するために、彫刻される被加工物とほぼ同じ形状とする必要がある。そのため、被加工物の形状に応じて、収納カラム４０の形状、装填用開口部１５２の形状、及びシャトル３２の凹部１７０の形状が決められる。
【００４３】
本発明の趣旨を逸脱することなく、種々の修正、変更を本彫刻装置の構成に為すことは当業者にとって明らかである。ここに開示した本発明の明細書及び実施形態を考慮すれば、本発明の他の実施形態は当業者にとって明らかである。本明細書及び実施形態は、請求項に示す本発明の本来の範囲や意図を備えた単なる例示とみなされるものである。
【００４４】
【発明の効果】
以上の通り、本発明に係る彫刻装置によれば、所望の被加工物を収納カラムから取り出し、所定の位置で締め付けて彫刻し、彫刻した被加工物を払い出すに際して、複数の被加工物を収納する被加工物カラムから取り出した所望の被加工物を、シャトルによりアンビルの対応開口部へ移動させ、前記アンビルの開口部に頭部が嵌合するピストンとそれを移動させるカムとにより、前記被加工物をシャトルに対して締付固定するようにしたことにより、従来の彫刻装置で必要とされた複数のモータを設けることなく、簡単な構造でシャトルを円滑に移動させることが可能であり、またそれによって彫刻装置の小型化を図って設置面積を低減することが可能な自動彫刻装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の彫刻装置の正面図である。
【図２】  図２は、図１の彫刻装置の側面図である。
【図３】  図３は、彫刻機の支持体の分解図である。
【図４】図４は図３の支持体の平面図である。
【図５】  図５は、本発明のラック及びピニオンの分解図である。
【図６】  図６は、本発明の被加工物収納カラムとガイド部材を示す図である。
【図７】  図７は、本発明の被加工物収納カラム及びスプリング式機構の側面図である。
【図８】  図８は、本発明のハンドル・ロック装置を備えた上昇プラグ受台を示す図である。
【図９】  図９は、図８の側断面図である。
【図１０】  図１０は、アンビル体と被加工物収納カラムの分解図である。
【図１１】図１１は、本発明のシャトルの中心線に沿った側断面図である。
【図１２】図１２は、該シャトルの平面図である。
【図１３】図１３は、該シャトルの底面図である。
【図１４】図１４は、前記シャトルの他の実施形態を示す平面図である。
【図１５】図１５は、本発明のピストン・クランプの平面図である。
【図１６】図１６は、本発明のピストン・クランプ及び上昇ピンの分解断面図である。
【図１７】図１７は、本発明のピストン・クランプ駆動カムを示す図である。
【図１８】図１８は、シャトルが被加工物装填位置にある状態を示す彫刻装置の一部側断面図である。
【図１９】図１９は、被加工物が該彫刻位置にある状態を示す彫刻装置の一部側断面図である。
【図２０】図２０は、該被加工物が彫刻後に排出される状態を示す彫刻装置の一部側断面である。
【符号の説明】
２０  彫刻装置
２２  彫刻機
２４  支持体
３２  シャトル
３６  カム
４０  被加工物収納カラム
１２２  アンビル
１２４  バネ
１３０  上昇プラグ
１３２  摺動体
１４０  留め金
１５０  締付用開口部
１５２  装填用開口部
１６４  開口部
１６６  孔部
１６８  溝部
１７０  凹部
１７４  リリーフ部
１８０  ピストン頭部
【図１】
0004440365.tif 000002
【図２】
0004440365.tif 000003
【図３】
0004440365.tif 000004
【図４】
0004440365.tif 000005
【図５】
0004440365.tif 000006
【図６】
0004440365.tif 000007
【図７】
0004440365.tif 000008
【図８】
0004440365.tif 000009
【図９】
0004440365.tif 000010
【図１０】
0004440365.tif 000011
【図１１】
0004440365.tif 000012
【図１２】
0004440365.tif 000013
【図１３】
0004440365.tif 000014
【図１４】
0004440365.tif 000015
【図１５】
0004440365.tif 000016
【図１６】
0004440365.tif 000017
【図１７】
0004440365.tif 000018
【図１８】
0004440365.tif 000019
【図１９】
0004440365.tif 000020
【図２０】
0004440365.tif 000021