(57)【要約】【課題】  ＡＴＣを利用してＮＣ加工機の主軸に自動装着し、加工対象とされたワークに部品番号や次加工用の罫線等の部品情報を直ちに効率よく刻設することができるＮＣ加工機用のマーキングツールを提供する。【解決手段】  ＮＣ加工機用のマーキンツーグルは、ＡＴＣのツールマガジンにストック可能な形式のミーリングチャック３０と、ミーリングチャック３０によって把持するマーキングユニット４０とからなり、マーキングユニット４０は、外筒５０と、先端部に罫線ニードル７０を備えるニードルシャンク６０とからなる。ニードルシャンク６０は、外筒５０に対して軸方向に摺動自在であって、かつ、相対回転不能に組み付けられる。外筒５０とニードルシャンク６０との間には、圧縮バネＳが介装され、ニードルシャンク６０の上下運動を弾性支持する。ＮＣ加工機用のマーキングツールは、回転駆動しながら使用することができる。【選択図】図２
2017019092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＣ加工機に付属するＡＴＣのツールマガジンにストックし工具交換アームを介して選択可能な形式のミーリングチャックと、該ミーリングチャックによって把持するマーキングユニットとを備え、
前記マーキングユニットは、前記ミーリングチャックによって締付け把持され前記ミーリングチャックに伴って回転する外筒と、先端部にワークと相互作用をする交換可能な罫線ニードルを備え、前記外筒に軸方向に摺動自在であって、かつ、相対回転不能に組み付けるニードルシャンクと、該ニードルシャンクと前記外筒との間に介装する圧縮ばねとからなり、
前記ミーリングチャックを介してＮＣ加工機の主軸に取り付けて使用する際の前記マーキングユニットにおける前記ニードルシャンクは、前記罫線ニードルにＮＣ加工機の主軸の回転運動を伝達可能に前記罫線ニードルを前記圧縮ばねを介して上下動自在に弾性支持することを特徴とするＮＣ加工機用のマーキングツール。
【請求項２】
前記罫線ニードルは、前記罫線ニードルの周囲を取り囲む態様のガイド筒を介して前記ニードルシャンクに取り付けられ、
前記ガイド筒は、前記罫線ニードルの基端部側を振れ不能に保持するとともに、前記罫線ニードルの先端部側を振れ可能に取り囲む段付き孔を有し、前記罫線ニードルの先端部側が前記ガイド筒に接触するに至るまでの範囲で前記罫線ニードルの先端部側の撓み動作を許容し、
前記罫線ニードルは、撓み動作によって前記ニードルシャンクに加わる水平方向からの変動性負荷を吸収することを特徴とする請求項１に記載のＮＣ加工機用のマーキングツール。
【請求項３】
前記罫線ニードルは、先端部が凸曲面状、円板状、環状のいずれかの形状に形成されるとともに、先端部に切削性粉末のコーティング処理がされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＮＣ加工機用のマーキングツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ＡＴＣ（自動工具交換装置）を備える各種のＮＣ加工機のＡＴＣツールマガジンにストックしておくことによって、ＮＣ加工に際して加工対象となるワークに、設計図面と照合するための部品番号や次工程用の罫線、仕上げ記号や材質表示等（以下、「部品情報」という。）をＮＣ加工機のプログラミング加工機能を利用して記入することができるように工夫したＮＣ加工機用のマーキングツールに関する。
【背景技術】
【０００２】  例えば、大型の複雑な機械装置においては、その装置を構成する構成部品は、千点を超えることも稀ではない。これらの構成部品の多くは、通常、数次の加工工程を経て完成される。これらの構成部品は、自社生産されることもあれば、外注生産されることもある。このいずれにしても、これらの構成部品は、共通の理解によって認識可能な所定の図法に従って図面に表示され、自社または外注先のクラフトマンによって図面に表示されたところに従って加工される。【０００３】  すなわち、加工を担当するクラフトマンにとって、自己がワークに対してどのような内容の作業を実行すべきであるかは、図面によってのみ認識することができる。加工の現場において、作業員の身近にセロテープ等で図面が貼り付けられている風景は、このことを端的に示している。【０００４】  図面の参照に際しては、自己の手元に届けられた部品に設計図面に示された部品番号が明確に記載されているならば、クラフトマンは、部品番号が記載された梱包箱を探す等の非生産的の時間を浪費することなく、速やかに図面を参照し、部品に対して要請されている加工内容を確信を持って施すことができる。さらに、例えば、図面に切削指示が記載されている場合に、部品に切削代を示す罫線が引かれているならば、クラフトマンは、煩雑な罫がき作業を省略して加工を進めることができるため、加工内容によっては作業効率を倍増することもできる。【０００５】  従来、棒材および板材等の大寸法の素材における対する材質表示は、素材の端面や表面に手書きやスプレー塗装類似の手段によって簡単に為されることが多い。素材の場合は、通常、同種のものが大量に扱われ、置き場の検討からなされるために、取り違え事故の余地は少ない。しかし、このような材質表示は、その素材から加工された部品には、全く反映されない。したがって、部品に例えば、ＳＵＳ３０４等の材質表示をすることが必要な場合には、個々の部品に改めて表示し直す必要がある。【０００６】  従来、機械部品に機械的に部品番号や罫線等の部品情報を表示するには、加工ラインの適宜位置にＸ−Ｙプロッタ方式のマーキング装置を設置し、作業員が個々の部品ごとに、以後加工対象とされないような箇所を選択して付与する方法が知られている。【０００７】  なお、本発明は、上記Ｘ−Ｙプロッタ方式のマーキング装置を改良しようとするものではなく、ＮＣ加工機を使用した際に加工対象となった機械備品等に、いわば、本来の加工のついでに部品情報を表示することを可能とすることを目的とするものであるが、従来のＸ−Ｙプロッタ方式のマーキング装置が提出する技術課題を解決することなく本発明に至ることができないという事情があるため、以下、この方式のマーキング装置の問題について説明する。【０００８】  上記、Ｘ−Ｙプロッタ方式のマーキング装置を用いる従来のマーキング作業においては、次のような幾つかの問題が指摘されている。問題の一つは、この種のマーキング装置は、加工内容から算定される単価、つまり加工付加価値の割りには大きな設置スペースを要するという問題である。通常、マーキング装置のライン方向のサイズは、扱うことのあり得る最大のワーク寸法を想定して決定され、また、ライン幅方���のサイズは、ラインを跨ぐサイズに設定される。この結果、この種のマーキング装置は、往々にして大型加工機を上回るサイズになってしまうという問題がある。【０００９】  別の問題は、スループットの問題である。この種のマーキング装置は、ラインの上流に位置する加工機とは何ら機械的な連携関係を有しない独立の装置であり、したがって、マーキング作業に際しては、表示すべき部品情報の内容や表示位置等は、作業員が個々に判断する必要がある。また、装置が独立であるため、マーキング装置に対するワークの位置決め作業が独立に必要である。そして、これらのために、付随的な作業内容の割りに多くの作業時間を要する結果となるのである。【００１０】  なお、この種のマーキング装置であっても、上流の加工機と電気的な連携により情報を共有して表示すべき部品情報をプログラムしておくことは可能である。しかし、この場合においても、機械加工を目的としないマーキング装置の性格上、許容精度が一桁以上も違う堅固な構成の工作機械類と有意義な機械的な連携を持たせることは困難であるため、部品ごとにマーキング装置とワークとの相対位置決め作業を必要とするという煩雑な問題は、解決されない。【００１１】  従来のマーキング装置には、さらに、ワークに対する部品情報の表示品質が大きな設置スペースと相当の作業時間を要する機械装置を用いているにしては貧相であるとの問題が指摘される。すなわち、一般的なＸ−Ｙプロッタ方式のマーキング装置のメカニズムは、極端にいえば、人間が行っている作業内容をそのまま機械的によって実現するようなものであり、部品情報の表示品質自体は、手作業によるものと大差はないのである。これを罫線作業について具体的に説明すると、人間が定規に沿って罫がき針を移動させてワークの表面に線状の傷を付ける作業を、Ｘ−Ｙプロッタ方式のマーキング装置は、機械アームによって罫がき針を持って、これをガイド機構によって移動させることによって実施するに過ぎないのである。つまり、ワークの表面に罫線を刻設するメカニズムには何の変りもないのである。【００１２】  次いで、指摘される問題は、スループットと部品情報の表示品質の兼ね合いに関する困難な問題である。スループットを向上させるには、作業を高速化する必要がある。ところが、従来のＸ−Ｙプロッタ方式のマーキング装置では、作業の高速化に伴い、表示品質が急激に低下するという問題がある。このような負方向の相関現象は、大方の機械装置において見られる現象ではあるが、Ｘ−Ｙプロッタ方式のマーキング装置においては、特に顕著である。【００１３】  上記問題の原因がワーク表面のレベル変化や面粗度の変化に対する罫がき針の追従不良に起因することが、Ｘ−Ｙプロッタ方式のマーキング装置の原型とも言えるＸ−Ｙプロッタ式作図装置の段階において既に把握されている。このため、従来のＸ−Ｙプロッタ方式のマーキング装置には、言うまでもなく、罫がき針を上下方向について弾性支持するためのサスペンション機構が組み込まれているのであるが、作業の高速化に伴い、このサスペンション機構に対して罫がき針を介して大きな側圧が加わることにより、サスペンション機構が円滑に機能しなくなるのである。この結果、ワーク表面の荒れ等に起因する罫がき針の振動による罫線のびびりや、ワーク表面レベルの変化に起因する罫がき針のジャンピング現象による罫線の途切れ等の表示不良が発生するのである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】  今日では、例えば、旋盤やフライス盤、ボール盤やプレーナ等の基本的な機械加工機の殆んどがＮＣ化されている。ＮＣ加工機は、プログラムに基づく量産的、反復的な自動加工を特徴とする。しかし、ＡＴＣを備えず、同一のツール（刃物）しか使用できないＮＣ加工機は、自動加工機ではあるが、応用加工性を欠く単能機に過ぎない。ＮＣ加工機は、作業内容に応じてツールを自動的の交換するＡＴＣを伴うことによって、多機能自動加工機として今日的な多様な加工要請に応えることができる。【００１５】  本発明は、ＡＴＣを備える各種のＮＣ加工機のＡＴＣツールマガジンにストックしておくことによって、ＮＣ加工に際して加工対象となるワークに、そのプログラミング機能を活かして、設計図面と照合するための部品番号や次工程用の罫線、仕上げ記号や材質表示等の部品情報を高品質かつ高速で刻設可能とすることし、例えば、Ｘ−Ｙプロッタ方式のマーキング装置等の専用のマーキング装置、およびその設置スペース、さらに、所用の運転作業を省略可能とし、もって、加工ライン全体の生産効率向上させることを目的とする。【００１６】  そして、上記本発明の目的を達成するためには、Ｘ−Ｙプロッタ方式のマーキング装置を引用して指摘した上記問題を含み、以下のような技術的課題を解決することが必要であった。【００１７】  前提的かつ基本的な課題としては、罫がき針と、その罫がき針を支持するサスペンション機構の複合体を、ＮＣ加工機に付属するＡＴＣのツールマガジンにストック可能とするために、所定規格のミーリングチャックによって把持可能なコンパクトな構成としなければならないということである。つまり、全体サイズを好ましくは、フライス刃物やドリル程度におさめる必要がある。【００１８】  機能上の基本的課題としては、罫がき針を支持するサスペンション機構が罫線作業等において罫がき針に加わる側圧の影響を受けることなく円滑な動作をするようにしなければならないという課題がある。上下方向の動作のみを許容し、水平方向の動作を許容しないタイプのサスペンション機構に共通する問題は、側圧に弱いということである。この問題は、例えば、車両のサスペンション機構においては、水平方向のスイングアーム等によってサスペンション機構の下端部を支持し、サスペンション機構に含まれる上下動用のガイド自体が直接的に側圧を受けないようにすることによって解決している。しかし、本発明においてはこのような解決策を採用することは困難である。側圧によって罫がき針の上下動作が円滑を欠くことになれば、罫がき針がワーク表面のレベル変化に追従することができなくなるため、サスペンション機構にさらに大きな側圧が加わるような悪循環を招く結果となる。【００１９】  また、応用的課題は、明確で耐久性のある部品情報を表示することである。鋭利な先端部を有する罫がき針によってワークの表面に、いわば引っかき傷を付ける方式の従来の罫線形成メカニズムによって形成される罫線は、ワークの表面に偶発的に生じた引っかき傷と相紛らわしく、照明が十分ではない作業現場においては、とても見難いものであることを現場経験者は熟知している。また、罫線付与後の他の作業によって簡単に失われてしまうこともある。特に、部品番号のように恒久的に残したい文字情報の表示には不向きである。なお、文字情報については、従来のＸ−Ｙプロッタ方式のマーキング装置によって、文字の輪郭内にハッチングを施す手法によって太線を描くことは可能であったが、これには、過分の作業時間を要するという問題があった。これに対し、本発明では、従来の罫線相当の細線から文字情報用の極太線までに至る任意の太さの線を効率よく明確に刻設可能とすることを課題とする。【００２０】  なお、本願に先立ち、簡単な先行技術調査を実地したところ、特許庁所蔵の公開データベースから、ＮＣ加工機に取り付けて使用するという点、および、けがき針に回転を与えることができるという点において、本発明と技術思想が一部重なるＮＣ加工機用のけがき装置を発見した（下記、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２００１−１６２５６７号公報
【００２２】  本願の発明者らが上記特許文献１に開示された先行技術の内容を検討した結果、同技術は、ワークに回転を与えることを前提としたＮＣ旋盤用途に特化した非常に特殊な構成を採用するものであって、ＡＴＣを利用して活用するということはできないものと考えられる、との結論に至った。したがって、ＡＴＣを利用して各種のＮＣ加工機の汎用に供するという目的を有する本願の発明とは、基本的に異なるものであると考えられる。【００２３】  上記特許文献１に開示される明細書や図面の記載は、多分に大雑把なものであり、不明点も多い。この点、推測も含めて上記先行発明が、ＡＴＣを利用することができないと結論する本願発明者らの主要な見解の根拠を簡単に記しておく。例えば、上記先行発明は、けがき針を回転駆動するためにエアモータが好ましいとする独立の駆動モータを使用しているが、仮にＡＴＣを利用するものとすれば、ＡＴＣのツール交換アームの動作において、図示はされていないものの、障害となるその空圧配管ないし電源コードをどのように扱うのかが新たな問題となる。また、どのような目的で、けがき針を回転駆動するのか自体も不明である。【００２４】  上記先行技術は、主軸の一側方に湾曲して大きく張り出す異形のアームを有する。このアームは、回転するワークをその内部に位置決め可能とするためのものと推測されるが、このようなアームの存在は、ＡＴＣＡＴＣツールマガジンの使用を著しく困難にする。高密度でストックされる他の交換用工具との干渉が懸念されるからである。また、このような異形アームの存在や上記空圧配管ないし電源コードの存在により、ＮＣ加工機の主軸に取り付けて使用されるにもかかわらず、先行装置においては、主軸の回転を伝達して利用できないものであると推測される。すなわち、ＮＣ加工機の主軸は、単なる先行装置の取付部材に過ぎないと言える。けがき針駆動用の独立のモータが使用されていることが、この推測の正しさを裏付けてくれる。
【課題を解決するための手段】
【００２５】  上記課題を解決し、本発明の目的を達成するために本発明が採用する手段は、以下のようである。
【００２６】  （解決手段１）
本発明のＮＣ加工機用のマーキングツールは、ＡＴＣのツールマガジンにストックし工具交換アームを介して選択可能な形式のミーリングチャックと、このミーリングチャックによって把持するマーキングユニットとを備える。このマーキングユニットは、ミーリングチャックによって締付け把持されてミーリングチャックに伴って回転する外筒と、先端部にワークと相互作用をする交換可能な罫線ニードルを備え、外筒に軸方向に摺動自在であって、かつ、相対回転不能に組み付けるニードルシャンクと、このニードルシャンクと外筒との間に介装する圧縮ばねとからなる。そして、ミーリングチャックを介してＮＣ加工機の主軸に取り付けて使用する際のマーキングユニットにおけるニードルシャンクは、罫線ニードルにＮＣ加工機の主軸の回転運動を伝達可能に罫線ニードルを圧縮ばねを介して上下動自在に弾性支持することを特徴とする。
【００２７】  上記解決手段１について説明する。ＮＣ加工機用のマーキングツールは、ミーリングチャックとマーキングユニットとからなる。ここで採用されるミーリングチャックは、ＡＴＣのツールマガジンにストック可能な統一された規格のものであり、また、マーキングユニットは、そのミーリングチャックによって把持可能な構成のものである。この結果、本発明のマーキングツールはＡＴＣによって自動選択可能であるという適性を獲得する。
【００２８】  ミーリングチャックに把持されてＮＣ加工機の主軸に取り付けられて使用されることとなるマーキングユニットは、外筒とニードルシャンクと、これら両者間に介装される圧縮ばねとからなる。外筒は、ニードルシャンクの外側に位置する筒状体であって、ニードルシャンクの保持部材である。この外筒は、ミーリングチャックによって直接把持される部材である。したがって、外筒は、ＮＣ加工機の主軸に伴って回転する。
【００２９】  ニードルシャンクは、その先端部に交換可能な罫線ニードルを備える。罫線ニードルは、ワークの表面と相互作用をするけがき針に相当する部品であり、消耗品である。ニードルシャンクは、外筒に組み付けられる。この際の組付け状態は、外筒に対して軸方向に摺動自在であって、かつ、相対回転不能の状態である。また、外筒とニードルシャンクとの間には圧縮ばねが介装される。この結果、ニードルシャンクは、罫線ニードルにＮＣ加工機主軸の回転運動を伝達することが可能である。また、ニードルは、ワーク表面のレベル変化に対しては、ニードルシャンクとともに弾性的に上下動するように応動することができる。すなわち、圧縮ばねとニードルシャンクは、罫線ニードルのサスペンション機構であると言える。
【００３０】  ＮＣ加工機の主軸は、取り付けられた本願のマーキングツールに対し、プログラムされたところに従い、回転運動を付与することもできれば、付与しないこともできる。ＮＣ加工機の制御部には、例えば、恒久的な深い罫線を刻設する場合にマーキングツールに回転運動を付与し、加工後短期間に消失してもよいような浅い罫線を刻設する場合には、マーキングツールに回転運動を付与しないこととする制御内容をプログラムすることができる。
【００３１】  上記プログラムの内容を換言すれば、ニードルシャンクに大きな側圧が加わる作業内容である場合には、マーキングツールに回転運動を付与し、大きな側圧が加わらない作業内容である場合には、マーキングツールを回転駆動しないという内容である。このような内容のプログラムが意図するところは、ニードルシャンクに加わる大きな側圧によってワークの表面レベル変化に追従するためのニードルシャンクの上下運動の円滑性が損なわれるのを防止することにある。外筒とニードルシャンクとの組合せのような構造物に回転運動を付与すると、なぜニードルシャンクの上下運動が円滑になるのかということの理由は、経験則的な理解にゆだねた方がよい問題かも知らないが、ここでは、簡単に、ニードルシャンクが回転しているとニードルシャンクに加わる側圧の方向が、相対的な意味において連続的に変化し、一箇所に集中しないためであると説明しておく。本発明において、マーキングツールに回転運動を付与することには、２つの意図があるが、このように、側圧にかかわらすニードルシャンクの円滑な上下動を確保することがその一つである。
【００３２】  （解決手段２）
本発明のＮＣ加工機用のマーキングツールは、上記解決手段１に記載の発明を基本発明とし、その罫線ニードルが、罫線ニードルの周囲を取り囲む態様のガイド筒を介してニードルシャンクに取り付けられ、この際のガイド筒は、罫線ニードルの基端部側を振れ不能に保持するとともに、罫線ニードルの先端部側を振れ可能に取り囲む段付き孔を有し、罫線ニードルの先端部側がガイド筒に接触するに至るまでの範囲で罫線ニードルの先端部側の撓み動作を許容し、罫線ニードルは、この撓み動作によってニードルシャンクに加わる水平方向からの変動性負荷吸収することを特徴とする。
【００３３】  上記解決手段２について説明する。上記解決手段は、マーキングツールに回転運動を付与することなく、ニードルシャンクに大きな側圧が加わるマーキング作業時におけるニードルシャンクの円滑な上下運動を確保することを意図している。そのために採用された手段が、罫線ニードルが側圧を受けた場合に一定範囲で撓み動作をすることを許容するように取り付けた構成である。
【００３４】  具体的には、罫線ニードルは、段付き孔を形成したガイド筒を介してニードルシャンクに取り付けられる。段付き孔は、罫線ニードルの基端部側を振れ不能に保持するとともに、罫線ニードルの先端部側がガイド筒に接触するに至るまでの範囲で振れることができる内径サイズに形成されている。つまり、段付き孔は、罫線ニードルの先端部側において拡大しており、罫線ニードルの先端部側とガイド筒との間には、一定幅の間隙が設定されているということである。なお、この間隙は、罫線ニードルを疲労させないため、罫線ニードルのリニアな弾性変形範囲に対して十分に小さく設定される。
【００３５】  罫線作業等に際して、罫線ニードルにワークの肌荒れ等に起因するパルシブな変動性側圧が加わる場合、先ず、罫線ニードルが側圧方向に撓んで瞬時に逃げることができる。このためニードルシャンクに対する側圧の増加が緩和され、ニードルシャンクは、この間にもワークのレベル変化に追従して円滑に上下動することができる。撓んだ罫線ニードルは、側圧の減少により、または、ニードルシャンクの上昇により元の形状に復帰する。すなわち、本発明のマーキングツールは、回転運動を付与しなくても、ニードルシャンクの円滑な上下運動を確保することができるのである。ただし、これによって、マーキングツールに回転運動を付与することが禁止されるものではない。本発明は、小寸の罫線ニードル１本を駆動するのに、大出力の主軸用モータを運転するのは、いかにも大袈裟に失するという問題に応える構成でもある。
【００３６】  （解決手段３）
本発明のＮＣ加工機用のマーキングツールは、上記解決手段１または解決手段２に記載の発明を基本発明として、その罫線ニードルの先端部が、凸曲面状、円板状、環状のいずれかの形状に形成されるとともに、先端部に切削性粉末のコーティング処理がされていることを特徴とする。
【００３７】  上記解決手段３は、マーキングツールを回転駆動することができるという構成に依存してはじめて使用することが可能となる罫線ニードルの態様を示している。上記先端形状を有する罫線ニードルは、回転させて使用する限り、罫線ニードルに大きな側圧を生じさせることなく、ワーク表面に部品番号等を太文字で効率よく表示することが可能である。罫線ニードルの先端部にコーティング処理された切削性粉末は、切削方向性を持たないため文字の表示に極めて好都合であるとともに、ヘアライン仕上げのような特有の輝度感のある表現力を発揮する。
【発明の効果】
【００３８】  解決手段毎に区分して説明した上記本発明のＮＣ加工機用のマーキングツールは、いずれも、ＮＣ加工機に付属するＡＴＣツールマガジンにストックすることができる規格化されたミーリングチャックによって把持可能な構成を有することによって、ドリルやフライスカッタ等の他の汎用ツールと同様の扱いによって、ＡＴＣツールマガジンにストックすることが可能であり、したがって、ＮＣ加工機の制御部に対する事前のプログラムに従ってＡＴＣを利用してＮＣ加工機の主軸に自動装着し、ＮＣ加工機の機能を利用してマーキング作業を実施することができるので、例えば、Ｘ−Ｙプロッタ方式の専用のマーキング装置を不要とすることができるという共通の利点を有する。
【００３９】  マーキングツールの使用に関しては、独立の駆動モータを必要とすることなく、ニードルシャンクに対してＮＣ加工機の主軸の回転運動を付与し、ニードルシャンクを上下動自在に支持するリニアガイドに対する側圧の負荷位置を連続的に変化させておくことができるので、リニアガイドに対する側圧の一点集中に起因するニードルシャンクのサスペンション機能障害が有効に防止され、る。また、罫線ニードルにＮＣ加工機の主軸の回転運動を伝達することができるので、回転駆動しなければ使用できないような、例えば、フライスカッタや回転砥石タイプの罫線ニードルの使用が可能になり、ワークに対して太線で部品番号等を短時間で表示することが可能とされた。
【００４０】  制限された一定の範囲で罫線ニードルの先端部側の撓み動作を許容するように構成された本発明のＮＣ加工機用のマーキングツールは、罫線ニードルの弾性的な撓み動作によって罫線ニードルを介してニードルシャンクに加わる変動性の側圧を吸収して平準化することができる。したがって、ニードルシャンクに、その上下運動を阻害するような衝撃的な側圧が加わることが有効に防止され、この結果、ニードルシャンクのサスペンション機能が健全な状態に維持されるので、マーキングツールを回転駆動しないで使用する場合においても、ワークのレベル変動に対する罫線ニードルの良好な追従性が確保される。この結果、高速で罫線作業を実施する場合に発生する罫線の途切れ現象が解消された。
【００４１】  また、罫線ニードルの先端部側の撓み動作を許容するように構成された本発明のＮＣ加工機用のマーキングツールを回転させて使用する場合には、罫線ニードルの撓みがもたらす効果と、マーキングツールを回転させることによってもたらされる効果とが相乗的に発揮されるので、表示品質を低下させることなく、マーキング作業の大幅な高速化が達成された。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のＮＣ加工機用のマーキングツールの実施の形態を示す側面図である。
【図２】上記ＮＣ加工機用のマーキングツールの縦断面図である。
【図３】上記ＮＣ加工機用のマーキングツールの斜視図である。
【図４】上記ＮＣ加工機用のマーキングツールの縦断面斜視図である。
【図５】上記ＮＣ加工機用のマーキングツールの動作説明図である。
【図６】上記ＮＣ加工機用のマーキングツールに使用する罫線ニードルの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】  以下、図面を引用しながら本発明のＮＣ加工機用のマーキングツールの実施の形態例を説明する。
【００４４】  ＮＣ加工機用のマーキングツールは、ミーリングチャック３０と、ミーリングチャック３０によって把持するマーキングユニット４０とからなる（図１ないし図４）。
【００４５】  図示のミーリングチャック３０は、ＨＳＫタイプと称される市販のスタンダード製品であり、各種のＮＣ加工機のＡＴＣツールマガジンに対する適合性が保証されている。使用されるミーリングチャック３０が本実施の形態のようにＨＳＫタイプである場合、マーキングユニット４０は、ストレートタイプの把持口Ｈ１に適合する外形に形成される。また、ＨＳＫタイプ以外のテーパタイプの把持口Ｈ１を有するミーリングチャック３０を使用する場合には、マーキングユニット４０はテーパ付きの外形に形成される。
【００４６】  ミーリングチャック３０は、いずれのタイプのものであっても工具に対する締付け方式が異なるのみで基本的な構成は、同じである。すなわち、ミーリングチャック３０は、ＮＣ加工機の主軸に差し入れるシャンク部３１と、各種の工具を受け入れるソケット胴部３３とからなり、シャンク部３１とソケット胴部３３の間に、機械運搬用の溝リング部３２を備える。また、ソケット胴部３３の先端部寄りには、把持口Ｈ１内に受け入れた工具を締付けるためのロックリング３４を備える。
【００４７】  マーキングユニット４０は、ミーリングチャック３０によって直接把持される部材である外筒５０と、外筒５０によって上下動自在に支持される部材であるニードルシャンク６０とからなる。
【００４８】  外筒５０は、ミーリングチャック３０の把持口Ｈ１の内径相当の外径を有する筒状に形成され、外筒５０の上端部は、中心部に調節ネジ５１を螺入した上端キャップ５２によって塞がれている（図２，図４）。外筒５０の内周面の下半部には、リニアガイド５４が嵌め込まれ、リニアガイド５４は、外筒５０の下端面に取り付ける下端キャップ５５によって位置決めされている。
【００４９】  なお、外筒５０の外周面には、ミーリングチャック３０対するマーキングユニット４０の位置決めをするための位置決め段Ｄ１が形成されるとともに、外筒５０の内周面には、ニードルシャンク６０の脱落を防止するための抜け止め段Ｄ２が形成されている。
【００５０】  ニードルシャンク６０は、先端部に小型のコレットチャック６３を備える筒状のスライドロッド６１と、スライドロッド６１の上端に螺入する鍔付きのプラグ６２とからなる。プラグ６２には、バネ座Ｓ２が一体成形されている。バネ座Ｓ２は、外筒５０の上端キャップ５２の裏面側に装填する独立のバネ座Ｓ１とペアで用いられる。
【００５１】  ニードルシャンク６０は、リニアガイド５４を介してスライドロッド６１の上端部側からを外筒５０内に差し入れた後、スライドロッド６１の上端にプラグ６２をねじ込む手順によって外筒５０に組み付けられる。この際、プラグ６２の鍔部分が外筒５０内周面に形成された抜け止め段Ｄ２とが干渉することによってニードルシャンク６０の抜け取れが防止される。次いで、プラグ６２上に圧縮バネＳと独立のバネ座Ｓ１が装填され、外筒５０に上端キャップ５２が取り付けられる。スライドロッド６１上に装填された圧縮バネＳは、上端キャップ５２の調節ネジ５１を操作することによりバネ座Ｓ１を介してニードルシャンク６０に加える予圧を適正値に調節することができる。
【００５２】  なお、図示を省略しているが、ニードルシャンク６０のスライドロッド６１には、軸方向に沿ってキー溝が刻設され、スライドロッド６１を上下動自在に抱持しているリニアガイド５４には、キー溝に対応するキーが突設されている。つまり、ニードルシャンク６０は、外筒５０に対して上下運動することができるが、相対回転することはできない構造であり、両者は伴って回転する。
【００５３】  罫線ニードル７０は、けがき針と同様に、ワークの表面に直接に作用する部材であり、ニードルシャンク６０先端部に設けた小型のコレットチャック６３を利用して交換自在に取り付けられる。なお、本実施の形態例においては、ガイド筒７１を介して罫線ニードル７０を取り付ける例を示しているが、コレット６４を交換することによって直接罫線ニードル７０を取り付けることもできる。コレット６４には、小径工具に対しても強力な把持機能を発揮する２面拘束タイプのものを使用している。
【００５４】  ガイド筒７１は、小さい部材ではあるが、本発明において重要な機能を発揮する工夫が凝らされている。ガイド筒７１は、罫線ニードル７０を収納するパイプ状に形成された部材である。ガイド筒７１は、技術者の視点からは一見、小径の罫線ニードル７０を補強するための部材のように見える。しかし、実際には逆であって、マーキング作業時の側圧による罫線ニードル７０の撓み動作を一定限度で許容するための部材である（図５）。
【００５５】  罫線ニードル７０は、小径の軸部７Ｂと先端チップ７Ｃとからなる。軸部７Ｂの上端部は、雄ネジが切られたネジ棒状体である。罫線ニードル７０には、ロックナット７Ｎが付属する。ガイド筒７１は、罫線ニードル７０を挿通することができる中心孔Ｈ２を有する。この中心孔Ｈ２は、先端部において内径が拡大する段付きに形成され、その小径部分は罫線ニードル７０の軸部７Ｂと同径である。また、小径部分の一部には、雌ネジが切られている。一方、大径部分は、罫線ニードル７０の軸部７Ｂおよび先端チップ７Ｃとの間に軸部７Ｂの曲げ強度に応じた間隙Ｇを設定することができる内径に設定されている。
【００５６】  罫線ニードル７０は、軸部７Ｂをガイド筒７１の大径部分から中心孔Ｈ２に差し入れて、軸部７Ｂの上端部の雄ネジ部分を中心孔Ｈ２の雌ネジ部分に螺合させ、中心孔Ｈ２を抜けてガイド筒７１の上端から突出した雄ネジ部分にロックナット７Ｎをかけて締付けることによってガイド筒７１に固定される。この結果、罫線ニードル７０の基端部側は、ガイド筒７１によって振れ不能に保持される一方。罫線ニードル７０の先端部側は、ガイド筒７１に接触するに至るまでの範囲で罫線ニードル７０の先端部側の撓みを許容することができる。なお、ガイド筒７１の下端部からの先端チップ７Ｃの突出量は、ロックナット７Ｎの締め込み位置によって調節可能である（図５）。
【００５７】  本実施の形態例に示す罫線ニードル７０は、その先端部、つまり先端チップ７Ｃの先端部が、凸曲面状に形成されたものであり、厳密な意味では、ワークの表面と点で接触するタイプである。先端チップ７Ｃの表面には、ダイヤモンド、アルミナ、コランダム、サーメット等の切削性粉末がコーティング処理されている。
【００５８】  マーキング作業に際し、罫線ニードル７０には、大なり小なり避けられない側圧Ｆが加わる（図５）。ここで、罫線ニードル７０とガイド筒７１との間に、間隙Ｇが存在しないと仮定した場合、この側圧Ｆは、ワーク表面の荒れやレベル変動によって、時には衝撃的に、時には緩慢に変動する。罫線ニードル７０に加わる側圧Ｆは、スライドロッド６１を倒す向きの荷重、つまり、スライドロッド６１の長さに応じたモーメント負荷としてスライドロッド６１の姿勢を維持しているリニアガイド５４に加わり、両者間の摩擦を側圧Ｆの変化に応じて増大させる。この結果、外筒５０に対するニードルシャンク６０の上下方向の摺動動作が円滑を欠き、罫線にビビリや途切れが発生する。
【００５９】  しかし、本発明においては、罫線ニードル７０の先端部側とガイド筒７１との間に、間隙Ｇが設定されていることにより、側圧Ｆに対して罫線ニードル７０は間隙Ｇの範囲で撓むことにより、側圧Ｆを吸収し、スライドロッド６１は、この間に上方に摺動する予定されたサスペンション動作をすることができる。これにより、マーキング作業における表示不良が有効に防止される。ここで、ガイド筒７１がないとすれば、罫線ニードル７０の折損事故が防止されず、罫線ニードル７０の軸部７Ｂの剛性を高めれば、リニアガイド５４に加わるモーメント負荷は、何ら軽減されないことになる。すなわち、撓み動作可能な細い軸部７Ｂの罫線ニードル７０とガイド筒７１との組合せに大きな利点があるのである。
【００６０】  なお、本発明のＮＣ加工機用のマーキンツーグルは、罫線ニードル７０を回転駆動することができるため、使用可能な罫線ニードル７０の先端チップ７Ｃの形状は、実に多様である。ここで、従来の罫線作業において使用されなかった形態を例示すると、極太線用として、環状のものや（図６（Ａ））、バフ掛け円板状のものを挙げることができる（図６（Ｂ））。
【００６１】  マーキング作業内容に応じて、幾種類かの罫線ニードル７０を使い分ける必要がある場合には、罫線ニードル７０を交換する方法と、本発明のＮＣ加工機用のマーキンツーグルそのものを交換する方法とのいずれかの方法よって対応することができる。
【００６２】  罫線ニードル７０は、ニードルシャンク６０の先端部に備えられた小型のコレットチャック６３を利用して簡単に交換できる（図２，図５）。この際、交換した罫線ニードル７０に付与すべき最適な予圧（プレロード）は、ミーリングチャック３０からマーキングユニット４０を取り外し、外筒５０の上端キャップ５２に付属する調節ネジ５１を加減して設定することができる。さらに、調節ネジ５１による調節範囲を上回る調節が必要な場合には、外筒５０内の圧縮バネＳを交換することもできる。しかし、これらの作業は、自動的にはできないため人手が必要になるという難点がある。人手の介入は、結果的に、全自動ＮＣ加工機の無人加工のメリットを大きく減殺してしまう。
【００６３】  そこで、罫線ニードル７０の交換の必要性に対しては、本発明のＮＣ加工機用のマーキンツーグルそのものを交換する方法が推奨できる。ＮＣ加工機に対する加工需要の多様化に伴い、今日のＡＴＣツールマガジンにおけるストック可能ツール数は、５０ツールを超えることも珍しくはない。ストック可能ツール数には余裕が見込まれている。すなわち、推奨する方法は、特定のマーキング作業用の罫線ニードル７０と、その罫線ニードル７０に最適な予圧等を予め設定した複数個のマーキングツールをＡＴＣツールマガジンにストックしておき、加工内容の一種として、ＮＣ加工機に設定されたプログラムに従って、自動的にマーキングツールを選択使用する方法である。複数個のマーキングツールに対する僅かな投資が、ＮＣ加工機の特性を阻害することなく、独立のマーキング作業に要する人手、場所、時間を一切不要とする大きな便益をもたらす。
【符号の説明】
【００６４】  Ｓ      圧縮バネ
Ｈ２    段付き孔
３０    ミーリングチャック
４０    マーキングユニット
５０    外筒
６０    ニードルシャンク
７０    罫線ニードル
７１    ガイド筒
【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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【図６】
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