(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-13
(45)【発行日】2022-06-21
(54)【発明の名称】冷却機能付き刻印機
(51)【国際特許分類】
B41K 3/36 20060101AFI20220614BHJP
B21C 51/00 20060101ALI20220614BHJP
【ＦＩ】
B41K3/36 D
B21C51/00 A
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2018196835
(22)【出願日】2018-10-18
(65)【公開番号】P2020062835
(43)【公開日】2020-04-23
【審査請求日】2021-07-13
(73)【特許権者】
【識別番号】502134292
【氏名又は名称】ベクトル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100211122
【弁理士】
【氏名又は名称】白石 卓也
(72)【発明者】
【氏名】宮木 將介
(72)【発明者】
【氏名】瀧井 理人
【審査官】長田 守夫
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１２－１６６４８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２９７７７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－３１０２６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５７－０２２０７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０４７５９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２２９８７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６３－１７９７８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－１００５９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１９３１３７（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ４１Ｋ １／００－３／６８
Ｂ２１Ｃ ５１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
シリンダーと、該シリンダーの内部に収容された円筒状の電磁コイルと、この電磁コイルによって形成された磁界により電磁コイル内側の移動空間に沿って駆動される鉄心と、前記シリンダーの先端前方側に設けられた軸受部と、前記鉄心の先端部に取り付けられて前記軸受部を挿通したスタイラスを有し、前記軸受部の周壁に該周壁を厚さ方向に貫通する通気孔が設けられたことを特徴とする冷却機能付き刻印機。
【請求項2】
前記シリンダーに隣接する前記周壁の一部分に前記通気孔が形成され、前記通気孔の開口部が前記シリンダー側に向けられたことを特徴とする請求項１に記載の冷却機能付き刻印機。
【請求項3】
前記シリンダーの基端側に他の通気孔が形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷却機能付き刻印機。
【請求項4】
前記シリンダーの基端側に空気供給孔が形成されたことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の冷却機能付き刻印機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、冷却機能付き刻印機に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車や建設機械などの自動化された工場において、ロット番号等の英数字や合いマークの刻印を行うためにマーキング装置が使用されている。例えば下記の特許文献１には、往復運動するピストンと、このピストンの往復運動に追従して先端部でワーク表面を打刻するスタイラスを備えた刻印機が開示されている。
【0003】
特許文献１には、シリンダーと、シリンダー内で往復運動するピストンと、ピストンを基端側に付勢する弾性部材と、このピストンの往復運動に追従して先端部でワークの表面を打刻するスタイラスを備えたマーキング装置が開示されている。
このマーキング装置を用いて金属やプラスチックからなるワークの表面に印字を行うには、ピストンおよびスタイラスを振動させてワーク表面の規定位置に点打刻を行い、このスタイラスを振動ペンごと移動させながら必要な位置毎に打刻を繰り返す。この操作により、ワークの表面の必要な位置に文字、数字、記号などをマーキングすることができる。 また、スタイラスを一ヵ所で振動させるとその部分にドットが形成されるので、そのドットを所定のパターンになるように複数形成することにより、いわゆる二次元コードを形成することができる。
このマーキング装置を用いて金属やプラスチックからなるワークの表面に印字を行うには、ピストンおよびスタイラスを振動させてワーク表面の規定位置に点打刻を行い、このスタイラスを振動ペンごと移動させながら必要な位置毎に打刻を繰り返す。この操作により、ワークの表面の必要な位置に文字、数字、記号などをマーキングすることができる。 また、スタイラスを一ヵ所で振動させるとその部分にドットが形成されるので、そのドットを所定のパターンになるように複数形成することにより、いわゆる二次元コードを形成することができる。
【0004】
図１１は、従来の一般的な電磁式刻印機Ｄの一例を示すが、シリンダー１００の内周部に駆動用の電磁コイル１０１が設けられ、この電磁コイル１０１によって円柱状の鉄心１０２が駆動される。電磁コイル１０１の内側に筒状の軸受け１０３が設置され、軸受け１０３の内側に摺動自在に鉄心１０２が支持されている。
シリンダー１００の先端側に軸受け部材１０５が設けられ、鉄心１０２の先端側にロッド状のスタイラス１０６が取り付けられ、スタイラス１０６の先端部が軸受け部材１０５の先方に突出されている。このスタイラス１０６の先端部がワーク１０７に対向され、ワーク１０７の表面に打刻できるようになっている。
シリンダー１００の先端側に軸受け部材１０５が設けられ、鉄心１０２の先端側にロッド状のスタイラス１０６が取り付けられ、スタイラス１０６の先端部が軸受け部材１０５の先方に突出されている。このスタイラス１０６の先端部がワーク１０７に対向され、ワーク１０７の表面に打刻できるようになっている。
【0005】
鉄心１０２は駆動回路１０８に接続され、駆動回路１０８からの制御信号によって鉄心１０２への通電が制御される。
シリンダー１００の先端側にはスタイラス１０６に戻り力を作用させるための圧縮ばね１１０が収容され、圧縮ばね１１０により鉄心１０２に対しスタイラス１０６を従属動作させることでスタイラス１０６を往復駆動することができる。
シリンダー１００の先端側にはスタイラス１０６に戻り力を作用させるための圧縮ばね１１０が収容され、圧縮ばね１１０により鉄心１０２に対しスタイラス１０６を従属動作させることでスタイラス１０６を往復駆動することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開平１１－９９７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
図１１に示す刻印機Ｄにあっては、円柱状の鉄心１０２の外周部に鉄心上端部から下端部に達する空気抜き孔１１２を形成しておき、シリンダー１００の内部における鉄心１０２の上下運動に支障が出ないように空気圧の調整がなされている。
【0008】
図１１に示す構成の刻印機Ｄにあっては、図１２に示すように鉄心１０２を上死点より下方に移動させると、空気抜き孔１１２を介し矢印に示す如くシリンダー内下部側の空気をシリンダー内上部側に移動できる。また、図１３に示すように鉄心１０２を上方に移動させると空気抜き孔１１２を介しシリンダー内上部側の空気をシリンダー内下部側に移動することができる。以上説明の空気流れの調整により、シリンダー１００の内部において鉄心１０２をスムーズに上下往復移動させることができる。
【0009】
図１１に示す刻印機Ｄを数値制御可能なＸＹ軸移動機構上に構成し、スタイラス１０６による打刻位置を移動することにより、図１４に示すようにワーク１０７の表面に文字や図柄等を刻印することができる。
ところで、図１１に示す刻印機Ｄは連続的に多数の文字や図形などを刻印するので、長時間高速で連続運転できることが望ましい。しかし、刻印機Ｄを長時間、高速連続運転するとシリンダー内部に熱が篭もることとなり、電磁コイル１０１が過度に加熱されると刻印機Ｄの動作に支障を来すおそれがある。
このため、現状では電磁コイル１０１に送る駆動用矩形波の休止時間を長く取り、電磁コイル１０１の温度が過度に上昇しないように調整しているが、可能ならばスタイラス１０６の動作をより高速にして長時間連続運転できることが望ましい。
ところで、図１１に示す刻印機Ｄは連続的に多数の文字や図形などを刻印するので、長時間高速で連続運転できることが望ましい。しかし、刻印機Ｄを長時間、高速連続運転するとシリンダー内部に熱が篭もることとなり、電磁コイル１０１が過度に加熱されると刻印機Ｄの動作に支障を来すおそれがある。
このため、現状では電磁コイル１０１に送る駆動用矩形波の休止時間を長く取り、電磁コイル１０１の温度が過度に上昇しないように調整しているが、可能ならばスタイラス１０６の動作をより高速にして長時間連続運転できることが望ましい。
【0010】
本発明は前記事情に鑑みなされたものであり、冷却機能を備えることで長時間の高速連続運転を行うことができ、長時間高速連続運転しても装置の過熱を抑制できる冷却機能付き刻印機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明は、シリンダーと、該シリンダーの内部に収容された円筒状の電磁コイルと、この電磁コイルによって形成された磁界により電磁コイル内側の移動空間に沿って駆動される鉄心と、前記シリンダーの先端前方側に設けられた軸受部と、前記鉄心の先端部に取り付けられて前記軸受部を挿通したスタイラスを有し、前記軸受部の周壁に該周壁を厚さ方向に貫通する通気孔が設けられたことを特徴とする。
本発明は、シリンダーと、該シリンダーの内部に収容された円筒状の電磁コイルと、この電磁コイルによって形成された磁界により電磁コイル内側の移動空間に沿って駆動される鉄心と、前記シリンダーの先端前方側に設けられた軸受部と、前記鉄心の先端部に取り付けられて前記軸受部を挿通したスタイラスを有し、前記軸受部の周壁に該周壁を厚さ方向に貫通する通気孔が設けられたことを特徴とする。
【0012】
軸受部の周壁に通気孔を設けることでシリンダー内部の空気を外部に排出できる。このため、シリンダーの内部に熱が篭もる現象を緩和できる。
従って、刻印機を従来よりも高速連続運転できるようになり、仮に高速連続運転を長時間行ったとして、従来構造よりも電磁コイルを低い温度に保持できるようになる。このため、従来の刻印機と比較し、高速連続運転が可能となる。
従って、刻印機を従来よりも高速連続運転できるようになり、仮に高速連続運転を長時間行ったとして、従来構造よりも電磁コイルを低い温度に保持できるようになる。このため、従来の刻印機と比較し、高速連続運転が可能となる。
【0013】
本発明において、前記シリンダーに隣接する前記周壁の一部分に前記通気孔が形成され、前記通気孔の開口部が前記シリンダー側に向けられたことが好ましい。
通気孔の開口部から排出された空気を直接シリンダー側に吹き出すことができると、シリンダーを外部から効率良く空冷できる。
通気孔の開口部から排出された空気を直接シリンダー側に吹き出すことができると、シリンダーを外部から効率良く空冷できる。
【0014】
本発明において、前記シリンダーの基端側に他の通気孔が形成されたことが好ましい。
シリンダー先端側の通気孔に加えてシリンダーの基端側にも他の通気孔を設けることでシリンダー内部の空気をよりよりスムーズに外部に排出できるようになり、電磁コイルの過熱を抑制できる。このため、従来の刻印機と比較し、高速連続運転が可能となる。
シリンダー先端側の通気孔に加えてシリンダーの基端側にも他の通気孔を設けることでシリンダー内部の空気をよりよりスムーズに外部に排出できるようになり、電磁コイルの過熱を抑制できる。このため、従来の刻印機と比較し、高速連続運転が可能となる。
【0015】
本発明において、前記シリンダーの基端側に空気供給孔が形成されたことが好ましい。
空気供給口をシリンダーの基端側に設けることで、圧縮空気をシリンダーの内部に流して強制冷却できるようになる。また、圧縮空気に潤滑油を含ませておくと、刻印機を分解しなくともシリンダーの内部に潤滑油を供給出来るようになり、より高頻度動作可能な刻印機を提供できる。
空気供給口をシリンダーの基端側に設けることで、圧縮空気をシリンダーの内部に流して強制冷却できるようになる。また、圧縮空気に潤滑油を含ませておくと、刻印機を分解しなくともシリンダーの内部に潤滑油を供給出来るようになり、より高頻度動作可能な刻印機を提供できる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、軸受部の周壁に通気孔を設けることでシリンダー内部の空気を通気孔を介し外部に排出でき、シリンダーの内部に熱が篭もる現象を緩和できる。
従って、刻印機を従来よりも高速連続運転できるようになり、仮に高速連続運転を長時間行ったとして、従来構造よりも電磁コイルを低い温度に保持しつつ運転できるようになる。このため、従来の刻印機と比較し、高速連続運転が可能となる。
従って、刻印機を従来よりも高速連続運転できるようになり、仮に高速連続運転を長時間行ったとして、従来構造よりも電磁コイルを低い温度に保持しつつ運転できるようになる。このため、従来の刻印機と比較し、高速連続運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の第１実施形態に係る冷却機能付き刻印機を示す図であり、鉄心を上死点に位置させた状態を示す断面図。
【図2】同刻印機の一例を示す図であり、鉄心を打刻位置まで下降させた状態を示す断面図。
【図3】同刻印機の一例を示す図であり、鉄心を上死点位置まで上昇させた状態を示す断面図。
【図4】本発明の第２実施形態に係る冷却機能付き刻印機を示す図であり、鉄心を上死点に位置させた状態を示す断面図。
【図5】同刻印機の一例を示す図であり、鉄心を打刻位置まで下降させた状態を示す断面図。
【図6】同刻印機の一例を示す図であり、鉄心を上死点位置まで上昇させた状態を示す断面図。
【図7】本発明の第３実施形態に係る冷却機能付き刻印機を示す断面図。
【図8】同刻印機を示す部分断面斜視図。
【図9】同刻印機のヘッド部分を示す斜視図。
【図10】従来の刻印機と本発明に係る刻印機を用いて連続刻印試験を行った場合のコイル温度変化を示すグラフ。
【図11】従来の刻印機の一例を示す図であり、鉄心を上死点に位置させた状態を示す断面図。
【図12】同従来の刻印機を示す図であり、鉄心を打刻位置まで下降させた状態を示す断面図。
【図13】同従来の刻印機を示す図であり、鉄心を上死点位置まで上昇させた状態を示す断面図。
【図14】同従来の刻印機により文字を刻印した状態を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下に、本発明に係る第１実施形態の刻印機について、図面を適宜参照しながら説明する。
図１～図３は第１実施形態の冷却機能付き刻印機を示すもので、この実施形態の刻印機Ａは、図示略の３軸ステージ機構などの駆動機構により全体を水平方向のＸ軸方向とＹ軸方向に移動自在に、かつ、鉛直方向のＺ軸方向に沿って移動自在に支持されている。
３軸ステージ機構はＸ軸とＹ軸とＺ軸のそれぞれの軸に沿って移動自在にステージが設けられ、それらの各軸のステージを支持する支柱や支持体、アクチュエーターなどを備えて構成される公知の駆動機構である。
各軸をスクリュウ軸としてスクリュウ軸に沿ってステージが移動される機構、各軸に取り付けられたリニアアクチュエーターによってステージが移動される機構など公知の種々の機構があるが、本実施形態では刻印機ＡをＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向に３軸移動できる構造であれば、公知の範囲でいずれの構造の３軸ステージ機構を用いても良い。
ＸＹＺ軸に沿う方向に刻印機Ａを移動するステージ機構は、ＸＹＺ軸に沿う方向それぞれ設けられた案内レールに加工ヘッドを支持するステージ（架台）を備え、各ステージを案内レールに沿って移動自在に支持した一般的な３軸ステージ機構を広く採用することができる。
図１～図３は第１実施形態の冷却機能付き刻印機を示すもので、この実施形態の刻印機Ａは、図示略の３軸ステージ機構などの駆動機構により全体を水平方向のＸ軸方向とＹ軸方向に移動自在に、かつ、鉛直方向のＺ軸方向に沿って移動自在に支持されている。
３軸ステージ機構はＸ軸とＹ軸とＺ軸のそれぞれの軸に沿って移動自在にステージが設けられ、それらの各軸のステージを支持する支柱や支持体、アクチュエーターなどを備えて構成される公知の駆動機構である。
各軸をスクリュウ軸としてスクリュウ軸に沿ってステージが移動される機構、各軸に取り付けられたリニアアクチュエーターによってステージが移動される機構など公知の種々の機構があるが、本実施形態では刻印機ＡをＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向に３軸移動できる構造であれば、公知の範囲でいずれの構造の３軸ステージ機構を用いても良い。
ＸＹＺ軸に沿う方向に刻印機Ａを移動するステージ機構は、ＸＹＺ軸に沿う方向それぞれ設けられた案内レールに加工ヘッドを支持するステージ（架台）を備え、各ステージを案内レールに沿って移動自在に支持した一般的な３軸ステージ機構を広く採用することができる。
【0019】
図１に示す第１実施形態の構成において、刻印機Ａは下向きに円筒状のシリンダー２を有し、その下端部にピン型のスタイラス３が着脱自在に取り付けられている。
シリンダー２の上端部にケース部材５が装着され、シリンダー２の上部側が閉じられるとともに、下端部には小径部からなる軸受部６が形成されている。軸受部６の内部に厚肉筒型の軸受け部材７が設けられ、この軸受け部材７の貫通孔７ａを通過して下方に突出するようにスタイラス３が設けられている。
シリンダー２の上端部にケース部材５が装着され、シリンダー２の上部側が閉じられるとともに、下端部には小径部からなる軸受部６が形成されている。軸受部６の内部に厚肉筒型の軸受け部材７が設けられ、この軸受け部材７の貫通孔７ａを通過して下方に突出するようにスタイラス３が設けられている。
【0020】
シリンダー２の内周部に筒型の電磁コイル８が設置され、この電磁コイル８の内周面に軸受筒９が装着されている。シリンダー２の上端部には天井壁１０が形成されているが、天井壁１０には電磁コイル８の内径と同一径の透孔１０ａが形成されていて、この透孔１０ａの位置まで軸受筒９の上端部が延在されている。
【0021】
天井壁１０の上方に矩形ブロック状のケース部材５が装着されている。このケース部材５の底部側に電磁コイル８の内径と同一程度の内径を有する凹部１２が形成され、軸受筒９に挿通された円柱状の鉄心１３がこの凹部１２に達するように収容されている。凹部１２の内上部にはＯリングなどの弾性を有するクッション部材１５が収容されている。
ケース部材５には、凹部１２の内側面に開口部１６を有し、ケース部材１５の周縁部下面に開口部１７を有する上部通気孔１８が形成されている。この上部通気孔１８は凹部１２の周囲を囲むようにケース部材１５の底部側に複数、例えば４つ形成されている。上部通気孔１８の開口部１７は、ケース部材５の周縁部下面に開口されているが、この開口位置はシリンダー２の周壁より外側に位置されている。
ケース部材５には、凹部１２の内側面に開口部１６を有し、ケース部材１５の周縁部下面に開口部１７を有する上部通気孔１８が形成されている。この上部通気孔１８は凹部１２の周囲を囲むようにケース部材１５の底部側に複数、例えば４つ形成されている。上部通気孔１８の開口部１７は、ケース部材５の周縁部下面に開口されているが、この開口位置はシリンダー２の周壁より外側に位置されている。
【0022】
鉄心１３の下端部には取付部２０を介しスタイラス３が取り付けられ、スタイラス３の周囲にコイル型のばね部材２１が巻装されている。このばね部材２１は、圧縮コイルばねからなり、鉄心１３が下降してスタイラス３を下方に所定長さ押し出した場合に軸受部６に当接して縮小し、鉄心１３に反力を与える。電磁コイル８からの電磁力により鉄心１３が下降し、次いで電磁コイル８からの電磁力が解消された場合、ばね部材２１の反発力により鉄心１３は上方に押し戻され元の位置に復帰する。
スタイラス３の先端部３ａは円錐形状に加工されている。スタイラス３は鉄心１３に対し取付部２０を介し着脱自在に取り付けられ、スタイラス３の先端部が摩耗した場合にスタイラス３を単独で交換できるように構成されている。スタイラス３は取付部２０を介しばね部材２１により取付部２０を鉄心１３に押し当てられ、必要に応じて交換できるようになっている。
スタイラス３の先端部３ａは円錐形状に加工されている。スタイラス３は鉄心１３に対し取付部２０を介し着脱自在に取り付けられ、スタイラス３の先端部が摩耗した場合にスタイラス３を単独で交換できるように構成されている。スタイラス３は取付部２０を介しばね部材２１により取付部２０を鉄心１３に押し当てられ、必要に応じて交換できるようになっている。
【0023】
前記軸受部６の周壁においてその周回りの複数位置に下部通気孔２２が形成されている。本実施形態において、下部通気孔２２は周壁の周回りに等間隔で４つ設けられている。軸受部６において下部通気孔２２はシリンダー２に近い部分に形成されている。
下部通気孔２２において、軸受部６の内部側の開口部２２ａの形成位置が低く、軸受部６の外部側の開口部２２ｂの形成位置が高く形成されている。即ち、下部通気孔２２は斜め上向きに、換言すると、外側開口部２２ｂはその上方のシリンダー２に向くように形成されている。
下部通気孔２２において、軸受部６の内部側の開口部２２ａの形成位置が低く、軸受部６の外部側の開口部２２ｂの形成位置が高く形成されている。即ち、下部通気孔２２は斜め上向きに、換言すると、外側開口部２２ｂはその上方のシリンダー２に向くように形成されている。
【0024】
刻印機Ａにおいて電磁コイル８に対し配線２４を介し駆動用の制御回路２５が接続されている。駆動回路２５から電磁コイル８に通電することで磁界を発生させることができ、この磁界発生により鉄心１３を軸受筒９に沿って所定距離下降させることができる。
鉄心１３が下降することでスタイラス３も下降する。鉄心１３が下降するとばね部材２１を圧縮するので鉄心１３に反力が作用する。ここで制御回路２５から電磁コイル８への通電を停止すると、ばね部材２１の反力により鉄心１３は元の位置に戻り、スタイラス３も元の位置に戻る。制御回路２５から、例えば矩形波を印加するとスタイラス３は上下に所定距離間欠的に移動するので、スタイラス３を上下方向に振動させることができる。
鉄心１３が下降することでスタイラス３も下降する。鉄心１３が下降するとばね部材２１を圧縮するので鉄心１３に反力が作用する。ここで制御回路２５から電磁コイル８への通電を停止すると、ばね部材２１の反力により鉄心１３は元の位置に戻り、スタイラス３も元の位置に戻る。制御回路２５から、例えば矩形波を印加するとスタイラス３は上下に所定距離間欠的に移動するので、スタイラス３を上下方向に振動させることができる。
【0025】
なお、図１ではワークＷの被刻印面が単純な平面形状として描かれているが、ワークは機械部品であれば種々の形状の立体形であるので、平面に限らず、円周面や凹凸を有する立体面であるが、説明の簡略化のために図では平面状に描いている。例えば、ワークがコンロッドやピストンなどの機械部品であれば被刻印面は円周面や曲面となる場合がある。
【0026】
従って、刻印機Ａはスタイラス３の先端部３ａをその下方に設置されたワークＷの被刻印面に打ち付けることによりドット形状をワークＷに打刻することができ、３軸ステージ機構によってワークの被刻印面に対するドット形状の打刻位置を順次変更することで文字やバーコードなどの刻印ができるようになっている。一例として図１４などに示すように打刻したドットの集合体としてアルファベット文字を刻印することができる。
【0027】
刻印機Ａを用いて連続運転し、打刻を行うと、電磁コイル８の温度が上昇する。
図１に示す構成の刻印機Ａでは、鉄心１３が図１に示す上死点に位置している状態から、図２に示すように下降して下死点まで鉄心１３が下降する。すると、鉄心１３の下方であってシリンダー２の底部側に存在している空気は下部通気孔２２から外部に排出される。また、鉄心１３の上方であってシリンダー２の内上部側には上部通気孔１８から外気が吸引される。
また、図２に示す下死点の位置から鉄心１３が上昇して図３に示す上死点まで戻る場合、下部通気孔２２から矢印に示すようにシリンダー２の底部側に外気が吸引され、シリンダー２の内上部側の空気が上部通気孔１８から外部に放出される。
図１に示す構成の刻印機Ａでは、鉄心１３が図１に示す上死点に位置している状態から、図２に示すように下降して下死点まで鉄心１３が下降する。すると、鉄心１３の下方であってシリンダー２の底部側に存在している空気は下部通気孔２２から外部に排出される。また、鉄心１３の上方であってシリンダー２の内上部側には上部通気孔１８から外気が吸引される。
また、図２に示す下死点の位置から鉄心１３が上昇して図３に示す上死点まで戻る場合、下部通気孔２２から矢印に示すようにシリンダー２の底部側に外気が吸引され、シリンダー２の内上部側の空気が上部通気孔１８から外部に放出される。
【0028】
鉄心１３はシリンダー２の内部で上述の動作を行うため、鉄心１３はスムーズに上下往復移動することができる。
上述の動作を連続的に繰り返すことにより、シリンダー２の内部空気を逐次間欠的に排出し、シリンダー２の内部に外気を逐次間欠的に取り込むことができる。このため、従来の刻印機Ｄよりシリンダー２の内部に熱が篭もり難く、電磁コイル８の温度を従来よりも低い温度に維持できる刻印機Ａを提供できる。
上述の動作を連続的に繰り返すことにより、シリンダー２の内部空気を逐次間欠的に排出し、シリンダー２の内部に外気を逐次間欠的に取り込むことができる。このため、従来の刻印機Ｄよりシリンダー２の内部に熱が篭もり難く、電磁コイル８の温度を従来よりも低い温度に維持できる刻印機Ａを提供できる。
【0029】
刻印機Ａは、下部通気孔２２から排出される空気を図２に示すように斜め上方に向けてシリンダー２の底部側に送風できるため、シリンダー２の底部を強制冷却できる。また、上部通気孔１８の開口部１７からシリンダー２の周壁に沿って下向きに空気を流すことによりシリンダー２の周壁を強制冷却できる。これらが相俟って、シリンダー２の内部に設けられている電磁コイル８の温度上昇を抑制することができる。
【0030】
例えば、従来の刻印機Ｄを用い、１３０ｍｓの条件でＯＦＦ、４．３ｍｓの条件でＯＮする条件の矩形波を電磁コイル１０１に駆動回路１０８から印加して駆動制御すると、後述する試験例で明らかなように１時間程度の連続運転により電磁コイル１０１の温度が７０℃程度まで上昇する。
電磁コイル１０１を構成する通常の電線の耐熱温度は１２０℃程度であるため、この駆動条件で動作に問題は無いが、電磁コイル１０１の温度をより低い温度に維持できるなら望ましい。また、より高速な運転条件として、４５ｍｓ程度の休止時間とするならば、電磁コイル１０１の温度は更に高温に上昇する。
電磁コイル１０１を構成する通常の電線の耐熱温度は１２０℃程度であるため、この駆動条件で動作に問題は無いが、電磁コイル１０１の温度をより低い温度に維持できるなら望ましい。また、より高速な運転条件として、４５ｍｓ程度の休止時間とするならば、電磁コイル１０１の温度は更に高温に上昇する。
【0031】
これに対し、本発明に係る刻印機Ａでは、シリンダー２内の空気を逐次入れ替えできるので上述の１３０ｍｓの休止条件を駆動条件とした場合であっても、後述する試験例で示すように電磁コイル８の温度を６７℃程度に維持することができる。
このため、本実施形態の刻印機Ａは、従来の刻印機Ｄより電磁コイル８の温度を７℃程度低く保つことができる。また、このため、駆動する場合の休止時間を１３０ｍｓより短い時間、例えば、４５ｍｓ程度として駆動しても、電磁コイル８の温度上昇をできるだけ低く保つことができる。
従って、本実施形態の刻印機Ａであるならば、従来構造よりも電磁コイル８を低い温度に保持しつつ運転できるようになる。また、刻印機Ａであるならば、従来構造よりも休止時間を短くして高速運転したとしても電磁コイル８の過熱を抑制できる。
このため、本実施形態の刻印機Ａは、従来の刻印機Ｄより電磁コイル８の温度を７℃程度低く保つことができる。また、このため、駆動する場合の休止時間を１３０ｍｓより短い時間、例えば、４５ｍｓ程度として駆動しても、電磁コイル８の温度上昇をできるだけ低く保つことができる。
従って、本実施形態の刻印機Ａであるならば、従来構造よりも電磁コイル８を低い温度に保持しつつ運転できるようになる。また、刻印機Ａであるならば、従来構造よりも休止時間を短くして高速運転したとしても電磁コイル８の過熱を抑制できる。
【0032】
図４～図６は、本発明に係る刻印機の第２実施形態を示すもので、第２実施形態の刻印機Ｂは、第１実施形態の刻印機Ａの構成を全て備えた上に、ケース部材５の中央部に圧縮空気などの空気供給孔３０を設けた点に特徴を有する。
空気供給孔３０の上部はケース部材５の上面中央部に開口され、下部は凹部１２の頂面中央に開口されている。また、鉄心１３の上面に空気流動用の溝部１３ａを設け、シリンダー内上部における空気の流れをスムーズにすることができる。
空気供給孔３０を空気供給源３１にエア配管を介し接続して第２実施形態の刻印機Ｂが構成されている。その他の構成は第１実施形態の刻印機Ａと同等であるため、その他の構成について説明を略する。
空気供給孔３０の上部はケース部材５の上面中央部に開口され、下部は凹部１２の頂面中央に開口されている。また、鉄心１３の上面に空気流動用の溝部１３ａを設け、シリンダー内上部における空気の流れをスムーズにすることができる。
空気供給孔３０を空気供給源３１にエア配管を介し接続して第２実施形態の刻印機Ｂが構成されている。その他の構成は第１実施形態の刻印機Ａと同等であるため、その他の構成について説明を略する。
【0033】
刻印機Ｂの動作は、刻印機Ａと同様である。鉄心１３を上下方向に振動させてスタイラス３によりワークＷに対し打刻を行うことができる。
刻印機Ｂは、空気供給源３１から空気供給孔３０を介し圧縮空気をシリンダー２の内部に強制的に送り込むことができる。このため、シリンダー２の内部に設置されている電磁コイル８を強制冷却することができる。凹部１２の頂面中央に形成されている空気供給孔３０の開口部から、シリンダー内に空気を供給する際、鉄心１３の上面中央に溝部１３ａを形成しておくことで空気供給孔３０の開口部からシリンダー側に流動しようとする空気の流れを振動中の鉄心１３が阻止することがない。
刻印機Ｂは、空気供給源３１から空気供給孔３０を介し圧縮空気をシリンダー２の内部に強制的に送り込むことができる。このため、シリンダー２の内部に設置されている電磁コイル８を強制冷却することができる。凹部１２の頂面中央に形成されている空気供給孔３０の開口部から、シリンダー内に空気を供給する際、鉄心１３の上面中央に溝部１３ａを形成しておくことで空気供給孔３０の開口部からシリンダー側に流動しようとする空気の流れを振動中の鉄心１３が阻止することがない。
【0034】
また、空気供給源３１からシリンダー２に送る圧縮空気に必要に応じ潤滑油を混入しておくことができる。圧縮空気とともに潤滑油をシリンダー内に供給することで潤滑油の一部を鉄心１３と軸受筒９の間に供給することができる。また、潤滑油の一部をスタイラス３の周囲と軸受け部材７の貫通孔７ａまで到達させることができる。このため、装置を分解することなく潤滑油の供給が可能となり、鉄心１３の上下振動とスタイラス３の上下移動を円滑に行うことができる。これにより、スタイラス３を従来よりも高頻度で動作可能な刻印機Ｂを提供できる。
【0035】
図７～図９は、本発明に係る第３実施形態の刻印機を示すもので、この第３実施形態は先の第２実施形態の刻印機Ｂの一部構造を変更し、製品実機に近い構造を採用した刻印機Ｃを示す。
この実施形態の刻印機Ｃは、シリンダー２、スタイラス３、ケース部材５、軸受け部材７、電磁コイル８、軸受筒９、鉄心１３、クッション部材１５、下部通気孔３６（第１、第２実施形態では下部通気孔２２に相当）、空気供給孔３０等が設けられている点については第２実施形態の刻印機Ｂと同等構造である。
この実施形態の刻印機Ｃは、シリンダー２、スタイラス３、ケース部材５、軸受け部材７、電磁コイル８、軸受筒９、鉄心１３、クッション部材１５、下部通気孔３６（第１、第２実施形態では下部通気孔２２に相当）、空気供給孔３０等が設けられている点については第２実施形態の刻印機Ｂと同等構造である。
【0036】
スタイラス３は取付部３３を介し鉄心１３の底部に対峙され、ばね部材２１により鉄１心の底部に押し付けられている。
シリンダー２の下部に小径部２Ａが形成され、この小径部２Ａの外周部に形成されたねじ部を介し筒型のスタイラスホルダ（軸受部）３５が螺合されている。このスタイラスホルダ３５の基端側に下部通気孔３６が形成されている。下部通気孔３６において、スタイラスホルダ３５の内部側の開口部３６ａよりスタイラスホルダ３５の外周側の開口部３６ｂの方が上方に形成されている。ただし、この形態では、下部通気孔３６は開口部３６ａ側が水平に形成され、開口部３６ｂ側が上向きに傾斜されている。
スタイラスホルダ３５の基端側に鍔部３５ａが形成され、この鍔部３５ａの下面側に先の開口部３６ｂの傾斜方向に沿う傾斜面３５ｂが形成されている。
シリンダー２の下部に小径部２Ａが形成され、この小径部２Ａの外周部に形成されたねじ部を介し筒型のスタイラスホルダ（軸受部）３５が螺合されている。このスタイラスホルダ３５の基端側に下部通気孔３６が形成されている。下部通気孔３６において、スタイラスホルダ３５の内部側の開口部３６ａよりスタイラスホルダ３５の外周側の開口部３６ｂの方が上方に形成されている。ただし、この形態では、下部通気孔３６は開口部３６ａ側が水平に形成され、開口部３６ｂ側が上向きに傾斜されている。
スタイラスホルダ３５の基端側に鍔部３５ａが形成され、この鍔部３５ａの下面側に先の開口部３６ｂの傾斜方向に沿う傾斜面３５ｂが形成されている。
【0037】
第３実施形態において、ケース部材５は、図８、図９に示すように直方体ブロック型に形成されているが、シリンダー２の上部を嵌合する凹部３４を有し、凹部３４の中央に鉄心１３を挿入可能な大きさの凹部型の収容部３７が形成され、収容部３７の奥側にＯリングからなるクッション部材１５が設けられている。
凹部３４の内部側には、収容部３７の内周面から凹部３４の頂面を経由して凹部３４の開口部に至る通気溝３８が凹部３４の周回りに４つ形成されている。また、凹部３４にシリンダー２の上部を嵌合することでシリンダー２の上部周りに通気溝３８に沿う４つの上部通気孔３９が形成される。
なお、図９に示す符号４０は凹部３４の頂面に形成されたシリンダー２の周り止めピンである。
凹部３４の内部側には、収容部３７の内周面から凹部３４の頂面を経由して凹部３４の開口部に至る通気溝３８が凹部３４の周回りに４つ形成されている。また、凹部３４にシリンダー２の上部を嵌合することでシリンダー２の上部周りに通気溝３８に沿う４つの上部通気孔３９が形成される。
なお、図９に示す符号４０は凹部３４の頂面に形成されたシリンダー２の周り止めピンである。
【0038】
図７～図９に示す第３実施形態の刻印機Ｃも先の第２実施形態の刻印機Ｂと同様に、スタイラス３の先端部３ａをその下方に設置されたワークＷの被刻印面に打ち付けることによりドット形状をワークＷに打刻することができ、３軸ステージ機構によってワークの被刻印面に対するドット形状の打刻位置を順次変更することで文字やバーコードなどの刻印ができる。
【0039】
刻印機Ｃは、第１実施形態の刻印機Ａと第２実施形態の刻印機Ｂと同様、シリンダー内部の空気を開口部３６ｂから排出することができ、下部通気孔３６の開口部３６ａから外気をシリンダー内に吸引することができる。シリンダー内部の空気を開口部３６ｂから排出する場合、開口部３６ｂの先方に鍔部３５ａの斜面３５ｂが形成されているので、排気された空気をシリンダー２の底部に沿って吹き出すことができ、効率良く電磁コイル８を強制冷却できる。
刻印機Ｃは、空気供給源３１から空気供給孔３０を介し圧縮空気をシリンダー２の内部に強制的に送り込むことができる。このため、シリンダー２の内部に設置されている電磁コイル８を強制冷却することができる。また、シリンダー２に送る圧縮空気に必要に応じ潤滑油を混入しておくことで、シリンダー２の内部の必要箇所を分解せずに潤滑油を供給出来る点についても刻印機Ｂと同等の作用効果を奏する。
刻印機Ｃは、空気供給源３１から空気供給孔３０を介し圧縮空気をシリンダー２の内部に強制的に送り込むことができる。このため、シリンダー２の内部に設置されている電磁コイル８を強制冷却することができる。また、シリンダー２に送る圧縮空気に必要に応じ潤滑油を混入しておくことで、シリンダー２の内部の必要箇所を分解せずに潤滑油を供給出来る点についても刻印機Ｂと同等の作用効果を奏する。
【0040】
刻印機Ｃはケース部材５の凹部３４においてシリンダー２の上部を嵌合した部分周りであって、凹部３４の開口部に上部通気孔３９の開口部が存在するので、ここから吹き出す空気の流れによってシリンダー２の外周を強制冷却できる。
その他の作用効果について、先の刻印機Ｂと同等の作用効果を得ることができる。
その他の作用効果について、先の刻印機Ｂと同等の作用効果を得ることができる。
【実施例】
【0041】
図１０は、ＪＩＳ規定ＳＵＭ２３からなる円柱状の鉄心（直径１６ｍｍ、長さ３７ｍｍ、外周面の一部に幅１４ｍｍの空気移動用の平面部を設けた構造）を用い、シリンダーの内部で上下方向に５ｍｍ振動させた従来の刻印機による電磁コイルの温度測定結果を示す。
この刻印機には、シリンダーの内壁部に２７４回巻きコイルを有する電磁コイルを適用した。図１０に電磁コイルの温度変化を経過時間とともに計測した結果を示す。駆動条件は、２４．５Ａ／４．３ｍｓ通電ＯＮ、１３０ｍｓ通電ＯＦＦの条件とした。
この刻印機には、シリンダーの内壁部に２７４回巻きコイルを有する電磁コイルを適用した。図１０に電磁コイルの温度変化を経過時間とともに計測した結果を示す。駆動条件は、２４．５Ａ／４．３ｍｓ通電ＯＮ、１３０ｍｓ通電ＯＦＦの条件とした。
【0042】
また、ＪＩＳ規定ＳＵＭ２３からなる円柱状の鉄心（直径１６ｍｍ、長さ３７ｍｍ）を用い、シリンダーの内部で上下方向に５ｍｍ上下方向に振動させた本発明に係る刻印機による試験結果を図１０に併記した。
本発明に係る刻印機は、図７～図９に示す構成であり、従来の刻印機と電磁コイルは共通、駆動条件も共通である。
本発明の刻印機は、シリンダー下部の軸受部の周壁に直径１．２ｍｍの下部通気孔を６個形成した。また、シリンダー上部のケース部材に直径２ｍｍの上部通気孔を２個形成した。
駆動回路による電磁コイルの駆動条件は、２４．５Ａ／４．３ｍｓ通電ＯＮ、１３０ｍｓ通電ＯＦＦを繰り返す矩形波を電磁コイルに印加し、駆動した。駆動部の電圧：８０Ｖ（コンデンサ充放電回路）、ペン部＝鉄心（スタイラス振幅）：１０ｍｍ、コイル巻き数：２７４、コイル線径：０．８ｍｍ、スタイラス軸径：５ｍｍに設定している。
本発明に係る刻印機は、図７～図９に示す構成であり、従来の刻印機と電磁コイルは共通、駆動条件も共通である。
本発明の刻印機は、シリンダー下部の軸受部の周壁に直径１．２ｍｍの下部通気孔を６個形成した。また、シリンダー上部のケース部材に直径２ｍｍの上部通気孔を２個形成した。
駆動回路による電磁コイルの駆動条件は、２４．５Ａ／４．３ｍｓ通電ＯＮ、１３０ｍｓ通電ＯＦＦを繰り返す矩形波を電磁コイルに印加し、駆動した。駆動部の電圧：８０Ｖ（コンデンサ充放電回路）、ペン部＝鉄心（スタイラス振幅）：１０ｍｍ、コイル巻き数：２７４、コイル線径：０．８ｍｍ、スタイラス軸径：５ｍｍに設定している。
【0043】
図１０に示す結果が示すように、従来の刻印機は１時間経過後、７０～７４℃で安定駆動できたが、本発明に係る通気孔を設けた刻印機は、１時間経過後、６５～６７．３℃で安定駆動できた。本発明に係る刻印機は、従来の刻印機に対し約６．７℃低い温度で安定駆動することができた。
このため、本発明に係る構造を採用することで、電磁コイルの過熱を抑制することができることが分かった。
このため、本発明に係る構造を採用することで、電磁コイルの過熱を抑制することができることが分かった。
【0044】
また、従来構造の刻印機より電磁コイルを低温に保持できることは、駆動条件として、２４．５Ａ／４．３ｍｓ通電ＯＮ、１３０ｍｓ通電ＯＦＦを繰り返す矩形波に代えて、２４．５Ａ／４．３ｍｓ通電ＯＮ、４５ｍｓ通電ＯＦＦを繰り返す矩形波などにより駆動が可能となる。
このため、高速駆動に耐える刻印機を提供できることがわかる。
このため、高速駆動に耐える刻印機を提供できることがわかる。
【符号の説明】
【0045】
Ａ…刻印機、２…シリンダー、３…スタイラス、５…ケース部材、
６…軸受部、７…軸受部材、８…電磁コイル、９…軸受筒、１２…凹部、
１３…鉄心、１５…クッション部材、１６、１７…開口部、１８…上部通気孔、
２１…ばね部材、２２…下部通気孔、２５…駆動回路、３０…空気供給孔、
３１…空気供給源、３４…凹部、３５…スタイラスホルダ、３６…下部通気孔、
３６ａ、３６ｂ…開口部、３８…通気溝、３９…上部通気孔、Ｗ…ワーク。
６…軸受部、７…軸受部材、８…電磁コイル、９…軸受筒、１２…凹部、
１３…鉄心、１５…クッション部材、１６、１７…開口部、１８…上部通気孔、
２１…ばね部材、２２…下部通気孔、２５…駆動回路、３０…空気供給孔、
３１…空気供給源、３４…凹部、３５…スタイラスホルダ、３６…下部通気孔、
３６ａ、３６ｂ…開口部、３８…通気溝、３９…上部通気孔、Ｗ…ワーク。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】