JPH10236083A - 振動ペンの取付機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動ペンが障害物に衝突して過負荷がかかっ
た場合でも、ホルダと振動ペンを保護することができ、
短時間で加工を再開して加工効率を向上させる振動ペン
の取付機構を提供する。 【解決手段】 振動ペンの取付機構は、ホルダ１１と振
動ペン１３の間に間座１２を介在させ、ホルダ１１と間
座１２を固定ねじ１４により、間座１２と振動ペン１３
を固定ねじ１５により、それぞれ結合し、前記間座１２
には、振動ペン１３がワーク２４の表面に接触した場合
のワーク２４からの反力ｆを受容する接触面１６、及び
固定ねじ１４がねじ込まれている剛体のホルダ１１に対
して十分薄肉に形成されたねじ受け座１７を設け、振動
ペン１３が障害物２５に衝突して過負荷Ｆが加わったと
きに、前記固定ねじ１４からの反力−Ｆによりねじ受け
座１７が破壊される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は振動ペンの取付機
構、特に金属のワーク表面に高速振動するスタイラスを
押し付けて文字等を彫刻する自動彫刻機に使用される振
動ペンの取付機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動彫刻機は、例えば図４に示す
構成を備え、同図において参照符号４１はワーク、４２
はエア供給ユニット、４３は振動ペン、４４はホルダ、
４５はボールねじ、４６はモータ、４７は制御装置であ
る。

【０００３】図４において、エア供給ユニット４２に連
通している振動ペン４３は、ホルダ４４に結合され、ホ
ルダ４４は内蔵されたナット（図示省略）を介してボー
ルねじ４５に螺合し、ボールねじ４５は制御装置４７に
より数値制御されるモータ４６に結合している。

【０００４】また、図４の振動ペンの構造は、例えば図
５に示され、この構造は、本願の出願人が平成５年１月
２９日に提出した特許願（特開平６−２２９４０３）に
開示されているものと同じである。

【０００５】図５において参照符号５０は保持具、５１
はケース、５２は流路、５３は加圧室、５４は密着部
材、５５は排気口、５６は弁、５７は圧縮コイルばね、
５８はスタイラス、５９はすべり軸受である。

【０００６】図４のエア供給ユニット４２より圧縮空気
が供給されると、圧縮空気は図４に示す流路５２を経由
して加圧室５３に入り、加圧室５３の圧力が圧縮コイル
ばね５７の弾性力より大きくなる。

【０００７】これにより、弁５６が密着部材５４から離
れスタイラス５８と共に降下し、スタイラス５８は、す
べり軸受５９に沿って図５に示す位置から更に下方に飛
び出す。

【０００８】弁５６が密着部材５４から離れると、加圧
室５３は開放され圧縮空気は排気口５５より排出される
ので、加圧室５３内は大気圧になる。

【０００９】従って、弁５６は圧縮コイルばね５７の弾
力により押し上げられることにより、スタイラス５８も
上昇して図５に示す元の位置に戻る。

【００１０】このようにして高速振動を繰り返すスタイ
ラス１８を、図４（Ａ）に示すワーク４１に接触させ、
制御装置４７により移動指令を受けたモータ４６でボー
ルねじ４５を回転させることによりホルダ１１と共に振
動ペン４３を移動させれば、ワーク４１の表面に彫刻す
ることができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】

【００１２】（１）ホルダ１１と振動ペン１３が破壊さ
れる場合がある。既述したように、従来は（図４
（Ａ））、制御装置４７によりモータ４６を数値制御す
ることにより、ボールねじ４５を回転させ振動ペン４３
を移動させている。

【００１３】しかし、制御装置４７による制御誤りによ
り、振動ペン４３がワーク４１の突起部等の障害物に衝
突することがある。

【００１４】この場合、従来はホルダ４４と振動ペン４
３は直接に結合されているので、ホルダ４４と振動ペン
４３の双方又はいずれか一方が破壊される場合がある。

【００１５】（２）加工を再開するのに長時間を要す
る。前記のように、ホルダ４４と振動ペン４３が破壊さ
れた場合には、新たに交換しなければならないが、交換
作業は極めて面倒で手間と時間ががかかる。

【００１６】このため、破壊されたホルダ４４と振動ペ
ン４３を新たなものに交換することにより、自動彫刻機
（図４（Ａ））によるワーク２４の加工を再開するまで
に長時間を要し、加工効率が低下する。

【００１７】この発明の目的は、振動ペンが障害物に衝
突して過負荷がかかった場合でも、ホルダと振動ペンを
保護することができ、短時間で加工を再開して加工効率
を向上させる振動ペンの取付機構を提供する。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明は、図１に示すように、ホルダ１１と振動
ペン１３の間に間座１２を介在させ、ホルダ１１と間座
１２を固定ねじ１４により、間座１２と振動ペン１３を
固定ねじ１５により、それぞれ結合し、前記間座１２に
は、振動ペン１３がワーク２４の表面に接触した場合の
ワーク２４からの反力ｆを受容する接触面１６、及び固
定ねじ１４がねじ込まれているホルダ１１の剛性に対し
て十分薄肉に形成され固定ねじ１４が当接するねじ受け
座１７を設け、振動ペン１３が障害物２５に衝突して過
負荷Ｆが加わったときに、前記当接する固定ねじ１４か
らの反力−Ｆによりねじ受け座１７が破壊される。

【００１９】この発明の構成によれば、通常加工時に
は、ワーク２４からの反力ｆは、接触面１６で受けとめ
られ、固定ねじ１４が当接するねじ受け座１７には及ば
ない。

【００２０】しかし、振動ペン１３が障害物２５に衝突
した場合に加わる過負荷Ｆは、当接する固定ねじ１４か
らの反作用−Ｆとして（図１、図３）ねじ受け座１７に
及ぶ。

【００２１】従って、固定ねじ１５がねじ込まれている
ホルダ１１の剛性に対して十分薄肉のねじ受け座１７は
破壊される。

【００２２】これにより、ねじ受け座１７を備えた間座
１２のみが破壊されることにより、ホルダ１１と振動ペ
ン１３は保護され、また破壊された間座１２だけを新た
に交換すれば加工は再開できるので、短時間で加工を再
開して加工効率を向上させることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、この発明を実施形態により
添付図面を参照して説明する。

【００２４】図１は、この発明の実施形態を示す全体図
であり、図１（Ａ）は図１（Ｂ）の矢印ＡーＡから見た
断面図、図１（Ｂ）は側面図である。

【００２５】図１は、この発明を自動彫刻機に適用した
例であり、同図において、参照符号１１はホルダ、１２
は間座、１３は振動ペン、１４はホルダ１１と間座１２
を結合する固定ねじ、１５は間座１２と振動ペン１３を
結合する固定ねじ、１６はホルダ１１と間座１２との接
触面、１７は固定ねじ１４のねじ受け座、１８はスタイ
ラス、１９は固定ねじ１５のねじ受け座、２０はフラン
ジ、２４はワーク、２５は障害物、２６はボールねじ２
６である。

【００２６】ホルダ１１は、間座１２を介して振動ペン
１３を保持していると共に、内蔵されたナット（図示省
略）を介してボールねじ２６に螺着し、ボールねじ２６
は制御装置（図示省略）により数値制御されるモータ
（図示省略）に結合している。

【００２７】振動ペン１３は、従来と同様の構造（図
５）を備え、全体が円筒形状である。

【００２８】振動ペン１３の先端部には高速振動するス
タイラス１８が取り付けられていると共に、基端部の側
方にはフランジ２０が設けられ、フランジ２０には開口
部１３ａ（図２）が形成されている。

【００２９】間座１２は、ホルダ１１と振動ペン１３間
に挟むスペーサであって、例えば、偏平な立方体により
形成されている（図１（Ａ）、図１（Ｂ））。

【００３０】図１（Ａ）に示す斜線を施した部分は、間
座１２とホルダ１１との接触面１６であり、後述するよ
うに、振動ペン１３がワーク２４の表面に接触した場合
のワーク２４からの反力ｆ（図１（Ｂ））を、前記接触
面１６で受ける。

【００３１】また、間座１２には、ねじ受け座１９が接
触面１６の内側に（図１（Ａ））例えば４つ形成されて
いる。

【００３２】前記ねじ受け座１９には、固定ねじ１５の
頭部１５ａ（図２）が当接し、軸部１５ｂが間座１２と
振動ペン１３にねじ込まれることにより、間座１２と振
動ペン１３が結合されている。

【００３３】更に、間座１２には、前記ねじ受け座１９
の外方に、例えば４つの（図１（Ａ））ねじ受け座１７
が形成されている。

【００３４】このねじ受け座１７には、既述した振動ペ
ン１３のフランジ２０に形成された開口部１３ａ（図
２）から挿入した固定ねじ１４の頭部１４ａが当接し、
軸部１４ｂはホルダ１１にねじ込まれることにより、ホ
ルダ１１と間座１２が結合されている。

【００３５】ねじ受け座１７は、ホルダ１１の剛性に対
し十分に薄肉に形成され、即ち、図２において、例えば
円筒状のねじ受け座１７の肉厚Ｔは極めて薄い。

【００３６】従って、後述するように振動ペン１３が障
害物２５（図３（Ｃ））に衝突した場合、当接する固定
ねじ１４からの反力−Ｆにより（図１、図３））ねじ受
け座１７の部分が破壊される。

【００３７】この構成により、振動ペン１３が障害物２
５に衝突して過負荷Ｆ（図３（Ｃ））がかかった場合で
も、前記ねじ受け座１７を備えた間座１２だけが破壊さ
れるので、ホルダ１１と振動ペン１３を保護することが
できる。

【００３８】以下、前記構成を備えたこの発明の作用を
説明する。先ず、従来（図５）と同様の動作により高速
振動するスタイラス１８をワーク２４の表面に接触させ
ると、ワーク２４からの反力ｆは（図１（Ｂ））、振動
ペン１３と間座１２を介して、接触面１６で受け止めら
れる。

【００３９】尚、この場合、スタイラス１８のワーク２
４の表面に対する打刻力は、３ｋｇ−ｗｔほどであり、
前記反力ｆも同程度である。

【００４０】この状態で、制御装置（図示省略）により
移動指令を受けたモータ（図示省略）でボールねじ２６
を回転させることによりホルダ１１と共に振動ペン１３
を移動させれば、ワーク２４の表面に彫刻することがで
きる。

【００４１】そして、図３（Ａ）に示すように、次の彫
刻位置までボールねじ２６を回転することにより振動ペ
ン１３を移動させる間に、途中に障害物２５がなけれ
は、振動ペン１３は間座１２を介してホルダ１１と一体
となって移動する。

【００４２】しかし、図３（Ｂ）に示すように、障害物
２５がある場合には、それに振動ペン１３が接触した瞬
間から、障害物２５からの横方向の力Ｆの反作用として
の力−Ｆが固定ねじ１４から薄肉のねじ受け座１７に加
わり、振動ペン１３はホルダ１１から分離し始める。

【００４３】従って、図３（Ｃ）に示すように、振動ペ
ン１３が障害物２５に衝突した場合には、前記固定ねじ
１４からの力−Ｆによりねじ受け座１７が破壊され、振
動ペン１３は間座１２と共にホルダ１１から分離され
る。

【００４４】即ち、横方向の力Ｆ（図１、図３）に対し
て剛体であるホルダ１１から見れば、振動ペン１３と間
座１２の一体物に加わった力Ｆは、間座１２のねじ受け
座１７から固定ねじ１４に及び（図１（Ａ））、固定ね
じ１４からの反作用としての力−Ｆにより（図１（Ａ）
ねじ受け座１７が破壊される。

【００４５】更に、詳述すれば、横方向の力Ｆは、図１
（Ａ）に示すように、４つのねじ受け座１７に対応して
４つの力ｆ₁ 、ｆ₂ 、ｆ₃ 、 ｆ₄ に分解することがで
き（Ｆ＝ｆ₁ ＋ｆ₂ ＋ｆ₃ ＋ｆ₄ ）、これらの力ｆ₁ 〜
ｆ₄ がねじ受け座１７から固定ねじ１４へそれぞれ作用
する。

【００４６】従って、固定ねじ１４からは、その反作用
としての等大・反方向の力−ｆ₁ 〜−ｆ₄ が、図１
（Ａ）に示すように、ねじ受け座１７へ作用し、薄肉の
ねじ受け座１７が破壊される。

【００４７】これにより、振動ペン１３に過負荷Ｆが加
わると、ねじ受け座１７を備えた間座１２のみが破壊さ
れ（図３（Ｃ））、ホルダ１１及び振動ペン１３は保護
される。

【００４８】また、間座１２が破壊された時点で、制御
装置（図示省略）からモータ（図示省略）に停止命令を
出すことによりボールねじ２６に螺着したホルダ１１と
共に振動ペン１３の移動を停止させる。

【００４９】そして、停止後に、前記破壊された間座１
２を破棄処分にして新しい間座１２と交換するだけで、
間座１２を介して振動ペン１３をホルダ１１に取り付け
れば、直ちに加工を再開できる。

【００５０】従って、短時間で加工を再開でき、加工効
率が向上する。

【発明の効果】この発明によれば、振動ペンの取付機構
を、ホルダと振動ペンを間座を介して結合し、間座に
は、通常加工におけるワークからの反力を受容する接触
面と、剛体のホルダに対して十分薄肉に形成されたねじ
受け座を設けるように、構成したことにより、振動ペン
が障害物に衝突して過負荷が加わったときに、前記ねじ
受け座を備えた間座のみが破壊されるので、ホルダと振
動ペンを保護することができ、更に、間座だけを交換す
れば短時間で加工を再開して加工効率を向上させること
ができるという効果がある。

【００５１】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態を示す全体図である。

【図２】この発明の実施形態を示す詳細図である。

【図３】この発明の作用説明図である。

【図４】従来技術による振動ペンを用いた自動彫刻機の
説明図である。

【図５】従来技術による振動ペンの説明図である。

【符号の説明】

１１ ホルダ １２ 間座 １３ 振動ペン １４ ホルダ１１と間座１２を結合する固定ねじ １５ 間座１２と振動ペン１３を結合する固定ねじ １６ ホルダ１１と間座１２の接触面 １７ 固定ねじ１４のねじ受け座 １８ スタイラス １９ 固定ねじ１５のねじ受け座 ２０ 振動ペン１３のフランジ ２４ ワーク ２５ 障害物 ２６ ボールねじ １３ａ 振動ペン１３の開口部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホルダ（１１）と振動ペン（１３）の間
   に間座（１２）を介在させ、ホルダ（１１）と間座（１
   ２）を固定ねじ（１４）により、間座（１２）と振動ペ
   ン（１３）を固定ねじ（１５）により、それぞれ結合
   し、 前記間座（１２）には、振動ペン（１３）がワーク（２
   ４）の表面に接触した場合のワーク（２４）からの反力
   （ｆ）を受容する接触面（１６）、及び固定ねじ（１
   ４）がねじ込まれているホルダ（１１）の剛性に対して
   十分薄肉に形成され固定ねじ（１４）が当接するねじ受
   け座（１７）を設け、 振動ペン（１３）が障害物（２５）に衝突して過負荷
   （Ｆ）が加わったときに、前記当接する固定ねじ（１
   ４）からの反力（−Ｆ）によりねじ受け座（１７）が破
   壊されることを特徴とする振動ペンの取付機構。
2. 【請求項２】 前記固定ねじ（１４）のねじ受け座（１
   ７）が固定ねじ（１５）のねじ受け座（１９）より外側
   に配置されている請求項１記載の振動ペンの取付機構。