(57)【要約】【課題】刻印不良率を低減できる刻印装置、刻印方法及び刻印ホルダを提供する。【解決手段】１軸ＮＣマシン６０の主軸６４に円盤形状の刻印ヘッド１５を備える刻印ホルダ１０を取り付け、刻印方向の刻印ホルダ１０の移動と、刻印ヘッド１５の回転とを同期させて、ワークＷに刻印する刻印装置１００であって、ワークＷに刻印するときには、ワークＷに向けて刻印ホルダ１０を近接又は離間するサーボ機構５３を駆動するサーボモータへの供給電流を制限し、刻印ホルダ１０の刻印方向への移動と、刻印ヘッド１５の回転とは、所定の偏差範囲以下で同期させる。【選択図】図１
2013156838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１軸ＮＣマシンの主軸に円盤形状の刻印ヘッドを備える刻印ホルダを取り付け、刻印方向への前記刻印ホルダの移動と、前記刻印ヘッドの回転とを同期させて、ワークに刻印する刻印装置であって、
前記ワークに刻印するときには、
前記ワークに向けて前記刻印ホルダを近接又は離間するサーボ機構を駆動するサーボモータへの供給電流を制限し、
前記刻印ホルダの刻印方向の移動と、前記刻印ヘッドの回転とは、所定の偏差範囲以下で同期させる、
刻印装置。
【請求項２】
１軸ＮＣマシンの主軸に円盤形状の刻印ヘッドを備える刻印ホルダを取り付け、刻印方向への前記刻印ホルダの移動と、前記刻印ヘッドの回転とを同期させて、ワークに刻印する刻印方法であって、
前記ワークに刻印するときには、
前記ワークに向けて前記刻印ホルダを近接又は離間するサーボ機構を駆動するサーボモータへの供給電流を制限し、
前記刻印ホルダの刻印方向の移動と、前記刻印ヘッドの回転とは、所定の偏差範囲以下で同期させる、
刻印方法。
【請求項３】
請求項１記載の刻印装置又は請求項２記載の刻印方法に用いられる刻印ホルダであって、
前記主軸の回転に対する前記刻印ヘッドの回転の減速比を０．５以下とする減速機構を備え、
前記刻印ヘッドを略中央部に固設する軸の一側には、扇形ギアが固設され、
前記刻印ホルダを前記１軸ＮＣ機械の主軸から取り外したときには、前記刻印ヘッドの回転が規制される回転規制装置を備える、
刻印ホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに文字、数字又は記号を刻印する刻印装置、刻印方法及び刻印ホルダの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
刻印とは、何かの文字、数字又は記号等を記すために用いられるものである。例えば工業分野では、工業製品又は銘板に形式、製造番号又はシリアルＮＯ等を印字するために刻印が用いられる。刻印装置とは、工業製品又は銘板（以下、ワーク）の所定位置に所定の文字、数字又は記号を刻印する装置である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ＮＣマシンの刃物台に刻印工具を取り付けた刻印装置が開示されている。特許文献１に開示される刻印装置のように、円盤形状の刻印ヘッドを回転させて連続文字をローリング転写する場合には、刻印ヘッドの回転と刻印ヘッドの刻印方向（連続文字が印字される方向）の移動とを、同期して制御する必要がある。このとき、刻印方向の移動は、Ｘ軸（又はＹ軸）のサーボ機構によって制御され、刻印ヘッドの回転は、主軸で制御されることになる。
【０００４】
ここで、Ｘ軸（又はＹ軸）の移動は、サーボ機構とボールネジとによって構成されているため、低回転でもトルクが得られる構成である。一方、主軸の回転機構は、切削加工に適したスピンドルモータによって構成されているため、低回転でサーボ機構と同等のトルクが得られない。そのため、同期トリップが発生し、二重刻印、文字幅又はピッチ不良等の刻印不良が発生する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭５８−０９６８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は、刻印不良率を低減できる刻印装置、刻印方法及び刻印ホルダを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、１軸ＮＣマシンの主軸に円盤形状の刻印ヘッドを備える刻印ホルダを取り付け、刻印方向への前記刻印ホルダの移動と、前記刻印ヘッドの回転とを同期させて、ワークに刻印する刻印装置であって、前記ワークに刻印するときには、前記ワークに向けて前記刻印ホルダを近接又は離間するサーボ機構を駆動するサーボモータへの供給電流を制限し、前記刻印ホルダの刻印方向の移動と、前記刻印ヘッドの回転とは、所定の偏差範囲以下で同期させるものである。
【０００９】
請求項２においては、１軸ＮＣマシンの主軸に円盤形状の刻印ヘッドを備える刻印ホルダを取り付け、刻印方向への前記刻印ホルダの移動と、前記刻印ヘッドの回転とを同期させて、ワークに刻印する刻印方法であって、前記ワークに刻印するときには、前記ワークに向けて前記刻印ホルダを近接又は離間するサーボ機構を駆動するサーボモータへの供給電流を制限し、前記刻印ホルダの刻印方向の移動と、前記刻印ヘッドの回転とは、所定の偏差範囲以下で同期させるものである。
【００１０】
請求項３においては、請求項１記載の刻印装置又は請求項２記載の刻印方法に用いられる刻印ホルダであって、前記主軸の回転に対する前記刻印ヘッドの回転の減速比を０．５以下とする減速機構を備え、前記刻印ヘッドを略中央部に固設する軸の一側には、扇形ギアが固設され、前記刻印ホルダを前記１軸ＮＣ機械の主軸から取り外したときには、前記刻印ヘッドの回転が規制される回転規制装置を備えるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の刻印装置、刻印方法及び刻印ホルダによれば、刻印不良率を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る刻印装置の全体的な構成を示す模式図。
【図２】同じく刻印ホルダの構成を示す模式図。
【図３】本発明の実施形態に係る刻印制御の流れを示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１を用いて、刻印装置１００について説明する。
なお、図１に示す破線は、電気信号線を表している。また、以下の説明では、図１に示されるＸ軸方向、Ｙ軸方向又はＺ軸方向に従うものとする。
【００１４】
刻印装置１００は、本発明の刻印装置に係る実施形態である。刻印装置１００は、ワークＷにエンジン型式を刻印するものである。本実施形態のワークＷは、エンジンのシリンダブロックとしている。刻印装置１００は、大きくは、１軸ＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）マシン６０と、コントローラ５０と、刻印ホルダ１０と、から構成されている。
【００１５】
１軸ＮＣマシン６０は、ＮＣマシンの一つである。ＮＣマシンとは、工具の動作を座標値によって決定し、その情報に基づいてサーボ機構を作動し、工具又はワークを動作させ、ワークの加工を行う装置である。１軸ＮＣマシン６０は、１台の回転可能な主軸６４を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向又はＺ軸方向の３方向に移動可能な構成としたＮＣマシンである。
【００１６】
１軸ＮＣマシン６０は、ベース６５と、Ｘ軸方向支持部６１と、Ｙ軸方向支持部６２と、Ｚ軸方向支持部６３と、主軸６４と、サーボ機構５１・５２・５３・５４と、を具備している。
【００１７】
ベース６５は、ワークＷを載置するものである。Ｘ軸方向支持部６１は、Ｙ軸方向支持部６２上にて、Ｘ軸方向に移動可能に構成されている。Ｙ軸方向支持部６２は、ベース６５上にて、Ｙ軸方向に移動可能に構成されている。Ｚ軸方向支持部６３は、Ｘ軸方向支持部６１上にて、Ｚ軸方向に移動可能に構成されている。主軸６４は、Ｚ軸方向支持部６３の下方にて、刻印ホルダ１０が着脱可能に取り付けられるものである。
【００１８】
サーボ機構５１・５２・５３・５４は、位置又は回転角度を制御量として、コントローラ５０によって指令された目標値に追従するように作動するものである。それぞれのサーボ機構５１・５２・５３・５４は、駆動源であるサーボモータ（図示略）と、サーボアンプ（図示略）と、から構成されている。それぞれのサーボ機構５１・５２・５３・５４は、コントローラ５０に接続されている。
【００１９】
サーボ機構５１は、刻印ホルダ１０のＸ軸方向位置を制御量として、Ｘ軸方向支持部６１をＸ軸方向に移動させるものである。サーボ機構５２は、刻印ホルダ１０のＹ軸方向位置を制御量として、Ｙ軸方向支持部６２をＹ軸方向に移動させるものである。サーボ機構５３は、刻印ホルダ１０のＺ軸方向位置を制御量として、Ｚ軸方向支持部６３をＺ軸方向に移動させるものである。サーボ機構５４は、刻印ホルダ１０の回転角度を制御量として、主軸６４を回転させるものである。
【００２０】
コントローラ５０は、それぞれのサーボ機構５１・５２・５３・５４に目標値を与え、目標値に追従するようにそれぞれのサーボ機構５１・５２・５３・５４を作動させる機能を有している。
【００２１】
図２を用いて、刻印ホルダ１０について説明する。
なお、図２（Ａ）は、刻印ホルダ１０の正面視における一部断面図を表している。図２（Ｂ）は、刻印ホルダ１０を側面視にて表している。また、以下の説明では、図１と同様に図２に示されるＸ軸方向、Ｙ軸方向又はＺ軸方向に従うものとする。
【００２２】
刻印ホルダ１０は、本発明の刻印ホルダに係る実施形態である。刻印ホルダ１０は、１軸ＮＣマシン６０の主軸６４に対して着脱可能に取り付けられ、主軸６４の回転を後述する刻印ヘッド１５の回転に変換するものである。刻印ホルダ１０は、本体１１と、刻印ヘッド１５と、減速機構としてのベベルギア４１・４２と、減速機構としてのピニオンギヤ４３と、減速機構としての扇形ギア４４と、回転規制機構２０と、軸３１・３２・３３と、を具備している。
【００２３】
本体１１は、略円柱形上に構成され、上部には上部空間１１Ａが形成され、下部には下部空間１１Ｂが形成されている。上部空間１１Ａには、軸３１と、ベベルギア４１・４２と、軸３２と、が収容されている。下部空間１１Ｂには、軸３３と、刻印ヘッド１５と、が収納されている。
【００２４】
軸３１は、Ｚ軸方向と平行に配置されている。軸３１は、刻印ホルダ１０が１軸ＮＣマシン６０の主軸６４に取り付けられたときには、主軸６４に固設され、主軸６４の回転と同期して回転する軸である。軸３１の下端には、一体的回転可能にベベルギア４１が固設されている。ベベルギア４１・４２は、Ｚ軸方向と平行な軸３１の回転を、Ｙ軸方向と平行な軸３２へ伝達するものである。ベベルギア４２は、軸３２の中途部に一体的回転可能に固設されており、ベベルギア４１と噛合している。軸３２は、Ｙ軸方向と平行に配置されている。
【００２５】
軸３２の一端側には、ピニオンギヤ４３が一体的回転可能に固設されている。ピニオンギヤ４３は扇形ギア４４と噛合している。ピニオンギヤ４３及び扇形ギア４４は、本体１１の側面（外側）に配置されている。ピニオンギヤ４３及び扇形ギア４４は、Ｙ軸方向と平行な軸３２の回転を、Ｙ軸方向と平行な軸３３へ伝達するものである。扇形ギア４４は、歯が形成される側（円弧が形成される側）が上方に位置するように配置されている。扇形ギア４４は、軸３３の一端側に一体的回転可能に固設されている。
【００２６】
軸３３の略中央部には、刻印ヘッド１５が一体的回転可能に固設されている。刻印ヘッド１５は、円盤形状に形成され、円盤形状の側面には文字型１５Ａ・１５Ｂ・・・が形成されている。
【００２７】
このような構成とすることで、１軸ＮＣマシン６０の主軸６４の回転（軸３１の回転）は、所定の減速比によって減速され、刻印ヘッド１５の回転に変換される。本実施形態では、減速比を０．５以下としている。
【００２８】
回転規制機構２０は、刻印ホルダ１０が１軸ＮＣマシン６０の主軸６４から取り外されたときには、軸３１の回転を規制する機構である。回転規制機構２０は、ストッパ２１と、支持部材２２と、を具備している。
【００２９】
ストッパ２１は、Ｘ軸方向に摺動可能に構成され、軸３１の回転を規制する位置（規制位置）と、軸３１の規制を解除する位置（解除位置）と、の間を摺動するように構成されている。
【００３０】
支持部材２２は、Ｚ軸方向に摺動可能に構成され、ストッパ２１を規制位置で固定する位置と、ストッパ２１を解除位置で固定する位置と、の間を摺動するように構成されている。支持部材２２は、ばねによってストッパ２１を規制位置で固定する位置に付勢されている。支持部材２２の上端面は、刻印ホルダ１０が１軸ＮＣマシン６０の主軸６４に取り付けられたときに、主軸６４の当接部６４Ａに当接する。
【００３１】
このような構成とすることで、刻印ホルダ１０が１軸ＮＣマシン６０の主軸６４に取り付けられたときには、支持部材２２が主軸６４の当接部６４Ａに当接して、ストッパ２１を解除位置で固定する。一方、刻印ホルダ１０が１軸ＮＣマシン６０の主軸６４から取り外されたときには、支持部材２２がばねの付勢力によって、ストッパ２１を規制位置で固定する。
【００３２】
図３を用いて、刻印制御Ｓ１００について説明する。
刻印制御Ｓ１００は、本発明の刻印装置及び刻印方法に係る実施形態である。
【００３３】
ステップＳ１１０において、コントローラ５０は、サーボ機構５４によって主軸６４の回転角度を調整し、最初に刻印する文字が最下点に位置するように刻印ヘッド１５を回転させる。
【００３４】
ステップＳ１２０において、コントローラ５０は、サーボ機構５１・５２・５３によって刻印ホルダ１０の位置を制御して、刻印が開始されるワークＷの目標位置まで移動させる。このとき、サーボ機構５１（Ｘ軸方向）、サーボ機構５２（Ｙ軸方向）、サーボ機構５３（Ｚ軸方向）の順で刻印ホルダ１０を移動させる。
【００３５】
ステップＳ１３０において、コントローラ５０は、サーボ機構５３によって刻印ホルダ１０のＺ軸方向の位置を制御して、ワークＷに刻印ヘッド１５を接触させる（初期接触）。このとき、サーボ機構５３のサーボモータに供給する電流は、サーボモータの定格電流の所定割合以下に制御される。本実施形態では、サーボモータの定格電流の７％以下に制御している。
【００３６】
ステップＳ１４０において、コントローラ５０は、サーボ機構５１とサーボ機構５４とを同期させて、Ｘ軸方向の位置を制御して刻印ホルダ１０をＸ軸方向に移動させ、かつ、刻印ヘッド１５を回転させる。すなわち、コントローラ５０は、サーボ機構５１とサーボ機構５４とによって、刻印ホルダ１０のＸ軸方向の移動と、刻印ヘッド１５の回転とを同期させる。なお、本実施形態では、印字方向（連続文字が印字される方向）がＸ軸方向となる構成としている。
【００３７】
ステップＳ１４０において、刻印ホルダ１０のＸ軸方向の移動と、刻印ヘッド１５の回転とを同期させるときには、刻印ホルダ１０のＸ軸方向の移動の偏差範囲と、刻印ヘッド１５の回転位置の偏差範囲とを所定値以下に設定する。なお、偏差範囲とは、コントローラ５０に指令された指令位置と、刻印ホルダ１０が実際に移動した位置との差が許容される範囲のことである。
【００３８】
本実施形態では、刻印ホルダ１０のＺ軸方向の移動の偏差範囲（サーボ機構５１の偏差範囲）を０．２ｍｍ以下に設定し、刻印ヘッド１５の回転位置の偏差範囲（サーボ機構５４の偏差範囲）を０．２３ｍｍ以下に設定している。
【００３９】
ステップＳ１４０において、コントローラ５０は、サーボ機構５３によって刻印ホルダ１０をＺ軸方向に移動させ、ワークＷに対して刻印ヘッド１５を押し付けている。このとき、サーボ機構５４のサーボモータに供給する電流は、サーボモータの定格電流の所定割合以下に制御される。本実施形態では、サーボモータの定格電流の１３．７％以下に制御している。
【００４０】
刻印装置１００、刻印制御Ｓ１００及び刻印ホルダ１０の効果について説明する。
刻印装置１００及び刻印制御Ｓ１００によれば、刻印不良率を低減できる。すなわち、刻印ホルダ１０のＸ軸方向の移動と、刻印ヘッド１５の回転とを同期させるときには、それぞれの偏差範囲を所定値以下に設定することで、同期トリップの発生を防止できる。
【００４１】
刻印装置１００及び刻印制御Ｓ１００によれば、刻印ヘッド１５のワークＷへの初期接触時及び刻印時に、サーボ機構５４のサーボモータの電流値を定格電流に対する所定割合以下に制限することで、必要以上の力で刻印ヘッド１５がワークＷに押し付けられることを防止できる。
【００４２】
刻印ホルダ１０によれば、略中央部に刻印ヘッド１５が固設されている軸３３の一側に扇形ギア４４を固設することで、扇形ギア４４を大径のギアとしても、ワークＷに干渉することがない構成とすることができる。
【００４３】
刻印ホルダ１０によれば、刻印ホルダ１０が１軸ＮＣマシン６０の主軸６４から取り外されたときには、支持部材２２がばねの付勢力によって、ストッパ２１を規制位置で固定するため、軸３１の回転が規制され、ひいては刻印ヘッド１５の回転が規制される。そのため、刻印ホルダ１０単体で刻印ヘッド１５が回転することなく、次回の使用時に最初の文字から刻印できる。
【００４４】
本実施形態では、円盤形状の刻印ヘッド１５の構成としたが、これに限定されない。例えば、多角形盤の刻印ヘッドとしても、同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００４５】
１０      刻印ホルダ
１５      刻印ヘッド
５１      サーボ機構
５２      サーボ機構
５３      サーボ機構
５４      サーボ機構
６０      １軸ＮＣマシン
６４      主軸
１００    刻印装置
Ｓ１００  刻印制御
Ｗ        ワーク
【図１】
2013156838.tif 000003
【図２】
2013156838.tif 000004
【図３】
2013156838.tif 000005