(57)【要約】【課題】カッターを三次元に移動して３次元彫刻を行える機能を備えた彫刻装置において、簡単なレバーの操作で追従機能の使用と解除の切り替えが可能な彫刻機を提供する。【解決手段】彫刻装置において、被切削物を加工するためのスピンドル２２を保持する保持部と、モーター３１の回転によって昇降する昇降部材３２と、前記昇降部材３２の中縁３５に係合するレバー３８の第一突起６０と、レバー３８の第一突起６０の他方の部位は、保持部材３７に回転および前後に押し引き可能に配置されている。【選択図】図２
2009012295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
刃物を三次元方向に移動して三次元加工を行う手段と二次元方向に移動する刃物の刃部が被彫刻物を切削する切削深さを一定の深さで加工する手段とを切り替えて加工を行うことができる彫刻装置において、被切削物を加工するためのスピンドルを保持する保持部と、モーターの回転によって昇降する昇降部材と、前記昇降部材の係止部に係合するレバー係合部と、前記レバー係合部の他方の部位は、保持部材に回転可能に配置されていることを特徴とする彫刻機における一定深さ加工機構の解除装置。
【請求項２】
請求項１に記載した彫刻機における一定深さ加工機構の解除装置において、前記保持部材は、ベースに配設されたシャフトに対して摺動可能に保持されている彫刻機における一定深さ加工機構の解除装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載した彫刻機における一定深さ加工機構の解除装置において、レバーを段階的に保持できる係合溝を有すると共に前記昇降部材とレバーの間にスプリングを設けたことを特徴とする彫刻機における一定深さ加工機構の解除装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料の表面に一定の深さに加工することができる彫刻装置において、三次元加工から二次元加工の追従機構すなわち深度一定深さ加工への切替を簡単に行える装置。
【背景技術】
【０００２】
従来より、外部コンピューターと、熱可塑性樹脂材料や軽金属材料などの被彫刻物を切削する刃物と、上記した外部コンピューターの制御によって上記した刃物を三次元方向に移動するモーターなどの駆動装置を備え、所定のプログラムに従ったマイクロ・コンピューターの制御によって当該駆動装置を用いて、刃物を三次元方向に移動させて、熱可塑性樹脂材料や軽金属材料などの被彫刻物に三次元彫刻を行う機能と、当該刃物を二次元方向に任意に移動させることにより、被彫刻物に任意の文字や図形などを彫り込んで、所望の名札や表示札などを制作する二次元彫刻とを行える機能を備えた彫刻装置が知られている。
【０００３】
電柱名盤等の曲面に彫刻する場合には，追従機能を利用した二次元彫刻機能を使用する。
この機能を使用すれば，彫刻面が曲面でも切込深さを表面に対してほぼ均一にすることができる。一方，印鑑のように精密な彫刻をする場合や三次元加工機能を利用する場合は、二次元彫刻における追従機構を一旦解除する必要がある。
【０００４】
図４には、上記したような二次元彫刻装置４００におけるカッター４０を支持する主軸ヘッド４１を有する一定深さ加工装置の断面構成説明図が示されている。
このような、彫刻装置においては、Ｘ軸方向に移動可能に取り付けられたベースプレート４２上に、直動レール４３と内部にベアリング４４を有する直動ブロック４５からなる直動ガイドを介して、スピンドルスティ４６が昇降可能に設けられている。このスピンドルステイ４６には、ノーズガード４９およびカッター４０を支持するスピンドル５８が固定されている。また、前記スピンドルスティ４６の左方には、クランク状に曲げられたスクリューガイド４８が固定されており、そのスクリューガイド４８には雌ネジ５１が切られている。
【０００５】
スクリューノブ５０の下方には、雄ネジ６８が切られており前記スクリューガイド４８の雌ネジ５１と回転可能に組み込まれている。さらにスクリューノブ５０の下方側面には、
ワッシャー５６を有するストッパー５２が、スピンドルステイ４６上に配置されたスプリング５７によって常に上方へ押し上げ、スクリューノブ５０の底面を押圧するように構成されている。
また、ストッパー５２の軸線上にネジ５９が切られている。そのネジ５９には、モーター５３に取り付けられたスクリュー５４が回転可能に配設されている。前記モーター５３は、モーターステイ５５を介してベースプレート４２に取り付けられている。
【０００６】
このようにスピンドルスティ４６に設けられたスピンドル５８は、被切削物の表面形状に沿って上昇できるので追従機能を利用した加工が行える。すなわちノーズガード４９から突出した刃先の長さ分の加工深さを均一に行うことが可能となる。また、精密な彫刻をする場合や三次元加工機能を利用する場合は、追従機構を一旦解除する必要がある。この場合第５図に示すように、スクリューノブ５０を回転させるとストッパー５２が降下して、スピンドルステイ４６に当接する。これによりスプリング５７を圧縮することによるスピンドル５８の昇降が阻止されるので、モーター５３の回転によってのみスピンドル５８の上昇が可能となる。
しかし、このような彫刻装置においては、追従機能を解除して精密な彫刻をする場合や三次元加工機能に切り替える際に、スクリューノブ５０を回転させなければならないため手間がかかる問題点がある。
【発明の開示】
【０００７】
本発明は、上記問題に対処するなされたもので、その目的は、熱可塑性樹脂材料や軽金属材料などの被彫刻物に任意の形状を三次元加工して三次元造形物を製作する機能を備えた彫刻手段と、熱可塑性樹脂材料や軽金属材料などの被彫刻物に任意の文字や図形などを彫り込んで、所望の名札や表示札などを制作する二次元彫刻手段を有する彫刻装置において、簡単なレバーの操作で三次元彫刻と二次元彫刻を行える機能の切り替えが可能な彫刻機を提供することにある。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の特徴は、二次元および三次元方向に移動する刃物の刃部が被彫刻物を切削する切削深さを一定の深さで加工する彫刻装置において、被切削物を加工するためのスピンドルを保持する保持部と、前記保持部をシャフトを介して昇降可能にキャリッジベースに配置すると共に、キャリッジベースに配置されたモーターの回転によって昇降する昇降部材と、前記保持部に回転可能に支持されたレバーは、そのレバーの中央部分に設けられた突出部が前記昇降部材の係止部に係合するレバー係合部を有し、レバー上端部を押圧するバネを昇降部材の間に配置した手段を設けたことにある。
この場合、前記保持部材は、ベースに配設されたシャフトに対して摺動可能に保持されていてもよい。またこの場合、レバーを段階的に保持できる係合溝を有すると共に前記昇降部材とレバーの間にスプリングを設けてもよい。
【０００９】
このように構成された本発明の特徴によれば、スピンドルが取付けられた保持部に回転可能に支持されたレバーは、そのレバーの中央部分に設けられた突出部が前記昇降部材の係止部に係合するような構造にしている。したがってレバーを後方に押して突出部の係合を昇降部材の係止部から解くことによって、簡単に追従機能の使用と解除の切り替えが行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る彫刻機における一定深さ加工機構の解除装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る彫刻機のヘッド部の一部を断面とした正面図である。また図２は、図１に示したＡ―Ａ線における彫刻機のヘッド部の断面を模式的に示した概略断面図である。また図３は、Ａ―Ａ線における彫刻機のヘッド部においてレバーを後方に移動させて追従機能を利用して加工をする状態の断面を模式的に示した概略断面図である。
【００１１】
この彫刻機は、被彫刻物（ＷＫ）を搭載したテーブル２０をＹ方向に移動し、刃物２１を有するスピンドル２２をＸ方向およびＺ方向に移動させることで被彫刻物（ＷＫ）を三次元加工させる構造において、Ｘレール２３に水平に取り付けられた直動レール２４上にベアリング２５を介して直動ブロック２６が取付けられている。その直動ブロック２６には、キャリッジベース２７が取付けられている。このキャリッジベース２７は、上辺部２８と底辺部２９を繋ぐ側辺部３０から構成されている。前記キャリッジベース２７の上辺部２８上方には、スクリューシャフト６７が固定されたモーター３１が、ビスにて固定されている。
【００１２】
前記スクリューシャフト６７は、中央部に貫通孔を有する昇降部材３２の上方に固定されたスクリューナット３３と嵌まり合っている。そのスクリューナット３３が固定された昇降部材３２は、筒状の形状を成し、上縁３４と中縁３５と下縁３６から構成されている。その昇降部材３２の下縁３６に対して、保持部材３７の下面を、後述するバネ６６によって押し当てる状態で配置される。
【００１３】
次に図1および図２を参照して、レバー３８の端部を保持部材３７の左方側に軸支し、レバー３８の回転支点３９を設けて上下および前後へ移動可能に配置されている。レバー３８を前後左右に移動可能にするためには、２軸を有するユニバーサルジョイント（図示せず）を設けている。このレバー３８中央部には、第一突起６０が形成されており、前記昇降部材３２の中縁３５の下方に嵌合している。またこのレバー３８には、レバー３８自体の移動経路を規制するための第二突起６１があり、保持部材３７の後方には、その第二突起６１を案内するためのガイド溝６４が切られたガイド溝部６５が形成されている。図2の状態においては、第二突起６１は、ガイド溝６４の左方に位置されており、レバー３８の第一突起６０は、昇降部材３２の中縁３５の下方に配置されている。
【００１４】
昇降部材３２の上縁３４と中縁３５の間に、バネ座６２が軸部４５を中心に回転可能に保持部３７に対して軸支されている。そのバネ座６２と上縁部３４の間に、バネ６６が組み込まれている。このバネ座４５の下面は、レバー３８の第三突起４７と当接しており、さらに中縁３５と第一突起６０が係合しているので、昇降部材３２の対して保持部材３７は、固定された状態で保たれている。
【００１５】
またこの保持部材３７は、キャリッジベース２７の上辺部２８および底辺部２９に固定されたシャフト６３を介して、Ｚ方向に昇降可能に配置されている。したがってモーター３１の回転によって、昇降部材３２はシャフトスクリュー６７とスクリューナット３３からなる昇降手段によってＺ方向に変移する。さらに昇降部材３２の下縁３６に対して、保持部材３７の下面が押圧される状態で配置されているため、昇降部材３２と共に保持部材３７も同様にＺ方向に変移する。したがって保持部材３７の前方に保持したスピンドル２２は、このモーター３１の回転によってＺ方向に昇降されることになる。
【００１６】
また、このスピンドル２２には、被彫刻物を加工する刃物２１と前記刃物２１からの削り量を調整させるためのノーズガード４９が取り外し可能（図示せず）に組み込まれている。このノーズガード４９は、被彫刻物に当接させるノーズガード４９底面から刃先までの距離を一定にさせるためのものである。
【００１７】
したがって、図３に示すように、このレバー３８を後方に移動させることによって、第一突起６０が前記昇降部材３２の中縁３５との係合を解かれ、保持部材３７に固定されたスピンドル２２は、昇降部材３２に対して、バネ６６の力に抗して上下昇降可能となる。
すなわち、ノーズガード４９の先端部が被彫刻物に当接可能状態であり、被彫刻物に平面が膨らんだ状態の形状でも、被彫刻物の形状に合わせてノーズガード４９が追従するためその追従機能によって一定深さの加工が可能となる。さらにその状態からレバー３８を後方にクランク状に移動させることで、（図示せず）バネ座６２の位置が下方に移動するためバネ６６の加重が減少して、ノーズガード４９が被彫刻物に圧接する加重が減少することになる。
【００１８】
次に上記のように構成した彫刻機の動作について図２および図３を参照して説明する。
まず  作業者は外部コンピュータ装置と彫刻機とをインターファースを介して接続する。
外部コンピュータ装置より、図示しない所定のプログラムを実行することによって、三次元加工データを彫刻機に送信する。
【００１９】
このときの彫刻機の状態としては、第２図に示すように、ノーズガード４９は、スピンドル２２のチャック部から脱着された状態になっており、刃長が露出された状態であるため、深さ方向すなわちＺ方向に切削可能な状態である。保持部材３７の後方のガイド溝６４には、保持部材３７に軸支されたレバー３８の第二突起６１が、左方上方にセットされている。
この状態では、レバーの第一突起６０が昇降部材の中縁３５と係合しているため、昇降部材３２に対して保持部材３７が上昇移動することがない。したがってモーター３１の回転によってスクリューシャフト６７が回転して、スクリューナット３３が昇降するためこれに伴って昇降部材３２、保持部材３７、スピンドル２２がＺ方向に移動して三次元加工が可能な状態となっている。
【００２０】
また、被彫刻物（ＷＫ）を搭載したテーブル２０は、モーターの駆動（図示せず）によって、Ｙ方向へ移動し、スピンドル２２は、ＸおよびＺ方向に移動することにより、被彫刻物に対して相対的に移動して３次元彫刻を行う。
上記の加工が終了して、この状態から追従加工を行うため動作としては、レバー切り替えの動作としては、作業者は、被彫刻物（ＷＫ）が無い状態および刃先が被彫刻物（ＷＫ）から外れた状態を確認したうえで、スピンドル２２下部にノーズガード４９を取り付ける。
【００２１】
そしてレバー３８をガイド溝６４にそって後方に移動させ、これによって昇降部材３２の中縁３５とレバー３８の第一突起６１の係合が解除される。これによってスピンドル２２を組み込んだ保持部材３７は、昇降部材３２に対してバネ６６の力に抗して上下昇降可能となる。したがってノーズガード４９の底面部が被彫刻物に凹凸に追従して一定深さの加工が行える。外部コンピュータ装置より、図示しない所定のプログラムを実行することによって、彫刻用加工データを彫刻機に送信し、彫刻機は被彫刻物の表面にノーズガード４９が押し当てられて、その表面の一定深さの加工が行える。
上記作動説明からの理解できるように、上記実施形態によれば、レバーの操作によって追従機能の使用と解除の切り替えを簡単な動作で行える。
【００２２】
また、上記実施形態においては、被彫刻物を搭載したテーブル２０をＹ方向に移動し、刃物を２１を有するスピンドル２２をＸ方向およびＺ方向に移動させることで被彫刻物を加工する彫刻機に本発明を適用した。
しかし、本発明は、適宜変更ができる。例えば、被彫刻物を搭載したテーブル、スピンドルを搭載したヘッドユニットをＸ，Ｙ，Ｚ方法に移動可能に設けてもよい。
また、上記実施形態においては、Ｙレール２３に水平に取り付けられた直動レール２４上にベアリング２５を介して直動ブロック２６が取付けられている彫刻機に本発明を適用したが、駆動装置としてボールブッシュとシャフトの組合せであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る彫刻機のヘッド部の一部を断面とした正面図である。
【図２】図１に示したＡ―Ａ線における彫刻機のヘッド部の断面を模式的に示した概略断面図である。
【図３】図１に示したＡ―Ａ線における彫刻機のヘッド部においてレバーを後方に移動させて追従機能を利用して加工をする状態の断面を模式的に示した概略断面図である。
【図４】従来の彫刻装置におけるカッターを支持するヘッド部において追従機能を作動させた状態の概略断面図である。
【図５】従来の彫刻装置におけるカッターを支持するヘッド部において三次元加工に時の概略断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
被彫刻物（ＷＫ）、    ２２…スピンドル、  ２０…テーブル、  ２３…Ｘレール、２４…直動レール、２６…直動ブロック、
６７…スクリューシャフト、３２…昇降部材、３７…保持部材、  ３４…上縁、３５…中縁、  ３６…下縁、  ３８…レバー、  ６０…第一突起、  ６１…第二突起。
【図１】
2009012295.tif 000003
【図２】
2009012295.tif 000004
【図３】
2009012295.tif 000005
【図４】
2009012295.tif 000006
【図５】
2009012295.tif 000007