JPH08318568A - マーキング装置 - Google Patents

マーキング装置

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JPH08318568A
JPH08318568A JP12865695A JP12865695A JPH08318568A JP H08318568 A JPH08318568 A JP H08318568A JP 12865695 A JP12865695 A JP 12865695A JP 12865695 A JP12865695 A JP 12865695A JP H08318568 A JPH08318568 A JP H08318568A
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JP
Japan
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workpiece
vibration
stylus
processed
piezoelectric element
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Withdrawn
Application number
JP12865695A
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English (en)
Inventor
Yoshinori Mizuno
吉規 水野
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Ando Electric Co Ltd
Original Assignee
Ando Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08318568A publication Critical patent/JPH08318568A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/007Forming single grooves or ribs, e.g. tear lines, weak spots
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2791/00Shaping characteristics in general
    • B29C2791/004Shaping under special conditions
    • B29C2791/008Using vibrations during moulding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱可塑性樹脂の被加工物に対して安定した溝
加工法を備えることにより刻印品質を向上させる。 【構成】 刻印用のペン8は、振動発生源の圧電素子9
と、振動を伝搬させる部材の固体ホーン10と、被加工
物14に接触するスタイラス11とからなり、圧電素子
9は冷却装置12で冷却されている。スタイラス11と
被加工物14との間で発生した摩擦熱により、被加工物
14が溶融する。このとき、摩擦熱を放射温度計15が
測定し、温度情報をコントロールボックス13に送出す
る。コントロールボックス13は、この温度情報をもと
に前記圧電素子9に送出する駆動パルスの振幅を制御す
る事で圧電素子9の振動振幅を制御する。またスタイラ
ス11と被加工物14の接圧はエアシリンダ6で制御さ
れ、一定に保たれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は被加工物の被加工面に文
字、図形等を刻印加工するマーキング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、所望の形状に沿って加工用針で多
数の小さな窪みを形成することにより被加工物の被加工
面に文字、図形等を刻印するマーキング装置が案出され
ている。図2はこの種の装置の構成例を示す図である。
1は加工用針を所望の位置に移動させる二軸NC(数値
制御)装置であり、長手方向が図中X軸方向に平行な角
柱の部材1aと、長手方向が図中Y軸方向に平行な角柱
の部材1bとからなる。なお、二軸NC装置1は、固定
部(図示省略)に固定されている。2は中空の直方体の
形状を有する保持具であり、二軸NC装置1の部材1a
に取り付けられている。3は加工用針を振動させるエア
振動式ペンであり、円柱形の最下部が円錐台形の形状を
している。また、エア振動式ペン3は上部が前記保持具
2の下面に取り付けられている。4は被加工物に衝突
し、被加工物に小さな窪みを形成するスタイラス(加工
用針)である。スタイラス4は円柱の下部を円錐形とし
た形状であり、図中Z軸方向に高速振動(振動数200
Hz〜600Hz、振幅約2mm)する。なお、スタイ
ラス4は前記エア振動式ペン3の最下部を構成している
部材であり、エア振動式ペン3の軸とスライラス4の軸
は同一である。5は金属製の被加工物である。なお、各
部材の動作はコンピュータ(図示省略)によって制御さ
れている。
【0003】上記の構成において、まず、操作者がコン
ピュータに刻印しようとする文字(ここでは「P」)の
形状データと刻印位置のデータを入力し、刻印を開始し
たとすると、コンピュータはエア振動式ペン3をZ軸方
向に振動させ、エア振動式ペン3に取り付けられている
スタイラス4を往復運動させる。次に、コンピュータは
入力された位置データに基づき、二軸NC装置1を制御
して、被加工物5の上面近傍にスタイラス4が位置する
ようにする。そして、この位置から刻印可能な位置まで
コンピュータはペン3を被加工物5に接近させて、スタ
イラス4が振動している状態のときに、その先端が被加
工物5に衝突するようにする。スライラス4が被加工物
5に衝突すると被加工物5には、周囲が盛り上がった円
錐状の窪みが形成される。この状況下において、二軸N
C装置1を操作し、被加工物5に対するスタイラス4の
XY面内位置を、入力された形状データに基づいて相対
的に移動させる。このときスタイラス4の振動は移動速
度に対して極めて速いため、過去に形成された窪みと新
規に形成された窪みは部分的に重なる。従って、過去に
形成された窪みの、スタイラス4の移動方向にある盛り
上がり部分が、新規の窪みが形成される時に潰れるため
に、連続的な窪みが形成される。このようにして、周囲
に盛り上がりを持つ「P」の形状をした溝が刻印され
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記装置に
よれば、被加工物5が金属である場合、ほぼ均一な窪み
が形成されるため、連続加工する際に窪みの重なり具合
が一定になり明瞭な溝の刻印が可能である。しかし、被
加工物が伸びの領域の広いプラスチック等の熱可塑性樹
脂である場合、スタイラス4の衝突で形成された窪みの
大きさは一定の大きさになりにくい。従って、連続して
形成される窪みの大きさや重なり具合が一定にならない
ため明瞭な溝を加工できず、刻印された文字等が認識し
ずらいものになるという問題があった。本発明は、上記
事情に鑑みてなされたもので、熱可塑性樹脂に対して安
定した溝加工法を備えることにより刻印品質を向上させ
ることができるマーキング装置を提供することを目的と
する。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
被加工物は熱可塑性樹脂であり、先端に前記加工用針が
取り付けられるとともに、振動源を内蔵し該振動源の振
動を該加工用針に伝えて該加工用針を振動させるペンを
備え、該被加工物と該加工用針との間に摩擦熱を発生さ
せて該被加工物を溶融させて文字あるいは図形を刻印す
ることを特徴とするものである。請求項2記載の発明
は、請求項1記載のマーキング装置において、前記加工
用針と被加工物との間で発生した摩擦熱を検出する熱検
出手段と、前記熱検出手段で検出された摩擦熱に基づい
て、該摩擦熱が一定となるよう前記振動源の振動振幅を
制御する振幅制御手段とを具備することを特徴とするも
のである。請求項3記載の発明は、請求項1又は請求項
2記載のマーキング装置において、前記ペンと前記被加
工物との接圧を一定に保つ接圧制御手段を具備すること
を特徴とするものである。請求項4記載の発明は、請求
項1ないし3いずれかに記載のマーキング装置におい
て、前記振動源は環境温度に対応して変化する振動特性
を有し、該振動源を冷却する冷却装置を具備することを
特徴とするものである。
【0006】
【作用】上記の構成において、振動源により振動してい
るペンは被加工物と接触し、摩擦熱で被加工物を溶融さ
せる(請求項1)。熱検出手段は、この摩擦熱を検出
し、検出信号を振幅制御手段に送出し振幅制御手段は、
この検出信号をもとに前記振動源の振動振幅を制御し、
摩擦熱が被加工物の最適加工温度になるようにする(請
求項2)。接圧制御装置は前記ペンの上下方向の位置を
変化させ被加工物に対する接圧を一定にする。これによ
り、被加工物の表面の形状に関わらず安定した加工条件
が保たれる(請求項3)。又冷却手段は前記振動源を冷
却する。これにより、発熱による振動源の特性変化を防
止することができ、加工条件が一定に保たれる(請求項
4)。
【0007】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例に
ついて説明する。図1はこの発明の一実施例を示す構成
図である。図1において、1は加工用針を所望の位置に
移動させる二軸NC(数値制御)装置であり、長手方向
が図中X軸方向に平行な角柱の部材1aと、長手方向が
図中Y軸方向に平行な角柱の部材1bとからなる。な
お、二軸NC装置1は 、固定部(図示省略)に固定さ
れている。6はエアシリンダ(接圧制御手段)であり、
内径の異なる二つの円柱状の部材、即ちシリンダ本体6
aとロッド6bとからなる。エアシリンダ6のシリンダ
本体6aは、二軸NC装置1の部材1aに、その軸がZ
軸と平行になるように、固定して取り付けられている。
従って、ロッド6bがZ軸方向に伸縮可能となってい
る。
【0008】7は内部が中空となった角柱状のZ軸上下
ユニットであり、一側面上部に直方体状の突出部7aが
形成されており、底面の中心部には所定形の円形の孔が
設けられている。Z軸上下ユニット7は前記突出部7a
を介して、エアシリンダ6のロッド6bに、その軸がロ
ッド6bの軸と平行になるようにナット等で締結されて
いる。8は前記Z軸上下ユニット7の中空部に位置して
いるペンであり、大別すると上部、中部、及び下部の三
部材から構成されている。上部部材は上下ユニット7に
固着されている。また、9は振動を発生させるために用
いられる直径20mm程度の円柱形の圧電素子であり、
上記中部部材を構成している。なお、一般に、圧電素子
9は環境温度に依存した振動特性を有する。10は圧電
素子9の振動を加工用針へ伝えるジュラルミン製等の固
体ホーンであり、円柱形をしている。固体ホーン10は
上面が圧電素子9底面に接するよう取り付けられてい
る。11は被加工物に衝突し、小さな窪みを形成する加
工用針のスタイラスである。スタイラス11は円柱の下
部が円錐形の超硬ダイヤモンドで構成されており、固体
ホーン10底面に取り付けられ、固体ホーン10ととも
に上記下部部材を構成している。スタイラス11の超音
波振動振幅は約25μmである。尚、圧電素子9と、固
体ホーン10と、スタイラス11は中心軸が同一になる
ように取り付けられている。
【0009】12は前記圧電素子9の冷却用に設けられ
た水冷又は空冷式の冷却装置である。冷却装置12はZ
軸上下ユニット7の中空部分に接続されており、圧電素
子9を冷却して定温にするものである。13は圧電素子
9を振動させるためのパルス電圧(周波数約20kH
z)を供給するコントロールボックス(振幅制御手段)
であり、パルス電圧の振幅を被加工物の溶融温度に基づ
いて変化させ、圧電素子9の超音波振動振幅を制御す
る。14は熱可塑性樹脂で形成された被加工物である。
15は被加工物14の表面温度を測定する放射温度計
(熱検出手段)であり、Z軸上下ユニット7の側面下部
に取り付けられ、スタイラス11の先端部分と被加工物
14が接触する部分の温度を測定するように配置されて
いる。放射温度計15の出力はコントロールボックス1
3にフィードバックされる。
【0010】以上の構成において、まず、操作者は、ス
タイラス11が移動可能な範囲に被加工物14をセット
し、冷却装置12で圧電素子9を冷却する。次に操作者
はコンピュータに線状の形状データとその加工位置を入
力する。また、コンピュータはコントロールボックス1
3からパルス信号を圧電素子9に送り、超音波振動を発
生させる。この振動は固体ホーン10を介しスタイラス
11に伝えられスタイラス11の先端で収束される。コ
ンピュータは予め入力された加工位置のデータに基づい
て、スタイラス11の先端が加工開始位置の上部に位置
するように二軸NC装置1を制御する。次に、コンピュ
ータはエアシリンダ7を精密に制御し、ペン8を下降さ
せ、スタイラス11の先端が被加工物14の被加工面の
高さになるようにする。
【0011】被加工物14とスタイラス11が接触して
いる部分は、上記超音波振動に基づく摩擦によって、瞬
時に発熱する。これにより、被加工物14は溶融温度に
なる。このとき被加工物14とスタイラス11が接触し
ている部分には、円周が盛り上がった円錐形の窪みが形
成される。放射温度計15はスタイラス11先端の表面
温度を検出し、この温度の情報をコントロールボックス
13へ送出する。コントロールボックス13は放射温度
計15から送出されてきた温度情報に基づいて圧電素子
9へ送出するパルス信号の振幅を制御し、摩擦による発
熱が被加工物14に適した加工温度になるようにする。
なお、加工温度は予め設定されているものとする。次
に、コンピュータは入力された形状データに基づき二軸
NC装置1を制御し、入力された形状データに沿ってス
タイラス11がXY面内を移動するようにする。スタイ
ラス11がXY面内を移動している時、コンピュータ
は、ペン8と被加工物14との接圧が一定になるようエ
アシリンダ6を制御する。このようにして明瞭な線状の
溝が形成される。なお、いくつかの溝を作成して文字あ
るいは図形を刻印する処理については、従来と同様であ
るので、その説明を省略する。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、加工用針を振動させて、被加工物の熱可塑
性樹脂との間で摩擦熱を発生させ、該被加工物を溶融す
ることにより文字あるいは図形を刻印しているので、該
被加工物に明瞭な溝を刻印できるという効果が得られ
る。また、請求項2記載の発明によれば加工用針と被加
工物と間で発生した摩擦熱を検出し、この摩擦熱が一定
になるように振動源の振動振幅を制御しているので、被
加工物に安定した溝が刻印できるという効果が得られ
る。また、請求項3記載の発明によれば、ペンと被加工
物の接圧を一定に保つ接圧制御手段を具備したので、被
加工物の表面形状によらず明瞭な溝の刻印が可能となる
という効果が得られる。また、請求項4記載の発明によ
れば、振動源は環境温度に対応して変化する振動特性を
有し、振動源を冷却する冷却装置を具備したので、振動
源の特性を一定にすることができ、振動源の安定制御が
可能となるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による超音波振動を用いたマ
ーキング装置の構成を示す斜視図である。
【図2】従来のエア振動を用いたマーキング装置の構成
例を示す斜視図である。
【符号の説明】
6 エアシリンダ 8 ペン 9 圧電素子 10 固体ホーン 11 スタイラス 12 冷却装置 13 コントロールボックス 14 被加工物 15 放射温度計

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被加工物の被加工面に平行な面内で、加
    工用針を移動させる手段を具備し、該被加工物に該加工
    用針を衝突させて窪みを形成し、該被加工面に文字ある
    いは図形を刻印するマーキング装置において、 前記被加工物は熱可塑性樹脂であり、先端に前記加工用
    針が取り付けられるとともに、振動源を内蔵し該振動源
    の振動を該加工用針に伝えて該加工用針を振動させるペ
    ンを備え、該被加工物と該加工用針との間に摩擦熱を発
    生させて該被加工物を溶融させて文字あるいは図形を刻
    印することを特徴とするマーキング装置。
  2. 【請求項2】 前記加工用針と被加工物との間で発生し
    た摩擦熱を検出する熱検出手段と、 前記熱検出手段で検出された摩擦熱に基づいて、該摩擦
    熱が一定となるよう前記振動源の振動振幅を制御する振
    幅制御手段とを具備することを特徴とする請求項1記載
    のマーキング装置。
  3. 【請求項3】 前記ペンと前記被加工物との接圧を一定
    に保つ接圧制御手段を具備することを特徴とする請求項
    1又は請求項2記載のマーキング装置。
  4. 【請求項4】 前記振動源は環境温度に対応して変化す
    る振動特性を有し、該振動源を冷却する冷却装置を具備
    することを特徴とする請求項1ないし3いずれかに記載
    のマーキング装置。
JP12865695A 1995-05-26 1995-05-26 マーキング装置 Withdrawn JPH08318568A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1106387A3 (en) * 1999-11-30 2004-03-03 Ando Electric Co., Ltd. Marking apparatus with oscillation control system
EP1162054A4 (en) * 1999-11-17 2007-01-17 Pearl Kogyo Co Ltd METHODS OF FORMING A LINEAR GROOVE IN THE COATING OF A CAR AND MEASURING / RECORDING A RESIDUAL WALL THICKNESS AND DEVICE THEREFOR
EP1177878A4 (en) * 1999-11-17 2007-01-17 Pearl Kogyo Co Ltd METHOD AND DEVICE FOR FORMING A LINEAR GROOVE IN A CAR AIRBAG COATING
CN103522535A (zh) * 2013-10-10 2014-01-22 无锡鑫宏业特塑线缆有限公司 手动热压痕标识设备

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