線材の模様付け加工方法および装置
【課題】眼鏡枠用の線材などの長尺の線材に対してレーザ光によって連続的に自動運転で高精度の模様付け加工を行うための方法および装置を提供する。
【解決手段】長尺の線材３の曲がりを直線矯正部１１により直線状に矯正する手順と、前記線材を線材移動部１４により保持してその軸線方向に所定量だけ移動させる手順と、前記線材を前記線材移動部による保持位置よりも後方の位置で線材固定部１３により保持して固定する手順と、前記線材固定部および前記線材移動部によって保持された両保持位置の中間部分の前記線材の表面に対して、レーザ加工部１５によりレーザ光を照射して模様付け加工を行う手順と、前記線材固定部による前記線材の保持を解放する手順とを順次繰り返すことにより、前記線材に周期的な模様を形成するものである。
【解決手段】長尺の線材３の曲がりを直線矯正部１１により直線状に矯正する手順と、前記線材を線材移動部１４により保持してその軸線方向に所定量だけ移動させる手順と、前記線材を前記線材移動部による保持位置よりも後方の位置で線材固定部１３により保持して固定する手順と、前記線材固定部および前記線材移動部によって保持された両保持位置の中間部分の前記線材の表面に対して、レーザ加工部１５によりレーザ光を照射して模様付け加工を行う手順と、前記線材固定部による前記線材の保持を解放する手順とを順次繰り返すことにより、前記線材に周期的な模様を形成するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レンズ保持用溝が形成された眼鏡枠用の線材などに模様付け加工を行うための方法および装置に関し、詳しくは、長尺の線材に対してレーザ光によって連続的に模様付け加工を行うための方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
眼鏡フレームにおけるレンズ保持部は、レンズ保持用溝が形成された長尺の線材（溝線）から作成される。まず、長尺の溝線を所定の長さに切断する。その切断した溝線をレンズ保持用溝が内側になるようにして曲げ、レンズ外周形状に合致するように成形する。また、この眼鏡フレームのレンズ保持部には、外観の意匠性や消費者の嗜好などを考慮してその外周部などに模様が形成されることも多い。
【０００３】
従来は、眼鏡フレームのレンズ保持部に模様を形成するために、次のような方法が実施されていた。一般的に、長尺の溝線はロール型による圧延加工によって製造される。そのロール型には溝線の断面形状を成形するための凹凸形状が形成されている。そして、ロール型の、溝線の模様を形成する部分に対応する個所の表面に予め模様を形成しておく。このような模様を形成したロール型による圧延加工により溝線を製造すると、模様付きの溝線が製造できるのである。
【０００４】
また、製品の表面にレーザ光によりエッチングやマーキング等の加工を行うレーザ加工装置も知られている。このようなレーザ加工装置としては、下記の特許文献１のようなものがある。特許文献１には、複数の半透明ミラーを備え、短時間で精度よくエッチング加工等のレーザ加工を行うようにしたレーザ加工装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００１−０６２５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の溝線の模様付け加工方法、すなわち、予めロール型の表面に模様を形成しておき、そのロール型により圧延加工を行って溝線を製造する方法では、以下のような問題点があった。まず、ロール型の表面を削り取るか、転写などによって表面に凹部の模様を形成するため、このロール型によって製造された溝線の模様は逆に表面から突出した凸部となる。このような凸模様は、表面から突出しているために削り取られて消えやすい。実際、溝線の表面に研磨加工などを施すと、模様が薄れたり消えてしまったりする。
【０００６】
転写加工によってロール型に模様を形成するには、鋼材からなるロール型に模様を転写した後、焼き入れ処理によりロール型を硬化する必要がある。この焼き入れ処理の際にロール型に歪みが生じてしまうという問題点がある。また、転写加工によってロール型に模様を形成すると、ロール型が１周する位置での模様の繋ぎ目が不自然になってしまいやすい。
【０００７】
次に、１種類の模様ごとに異なるロール型を作成する必要があるため、ロール型の製造コストが上昇してしまい、ひいては溝線の製造コストも上昇してしまう。特に、多品種少量生産の場合に製造コストの増大が著しい。
【０００８】
また、ロール型は、耐久性を考慮して超硬合金などを使用することが望ましいが、そのような硬度の高い材料に模様を加工することは非常に困難であり加工コストが上昇してしまう。また、ロール型が破損した場合、そのロール型と全く同じ模様を新しいロール型に再現することが困難である。また、ロール型による圧延加工では微細な模様の加工が非常に難しい。
【０００９】
また、長尺の段階で溝線に模様付けを行うのでなく、溝線を所定長さに切断した後で、特許文献１のようなレーザ加工装置により模様付け加工を行うことも考えられる。しかし、その場合には、切断した短尺の溝線を正確に加工位置に位置決めして保持する機構や作業などが必要となり、自動加工が困難となってしまう。また、模様付け加工を施した短尺の溝線を眼鏡フレームに成形する工程では、ベンディングマシンによる自動加工が不可能になってしまう。このため、手巻きによって眼鏡フレームに成形することになるため、熟練作業者による成形作業が必要となる。これらの理由により、眼鏡フレームの製造コストが大幅に上昇してしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、眼鏡枠用の線材などの長尺の線材に対してレーザ光によって連続的に自動運転で高精度の模様付け加工を行うための方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の線材の模様付け加工方法は、長尺の線材の曲がりを直線状に矯正する手順と、前記線材を線材移動部により保持してその軸線方向に所定量だけ移動させる手順と、前記線材を前記線材移動部による保持位置よりも後方の位置で線材固定部により保持して固定する手順と、前記線材固定部および前記線材移動部によって保持された両保持位置の中間部分の前記線材の表面に対して、レーザ光を照射して模様付け加工を行う手順と、前記線材固定部による前記線材の保持を解放する手順とを順次繰り返すことにより、前記線材に周期的な模様を形成するものである。
【００１２】
また、上記の線材の模様付け加工方法において、前記線材は、レンズ保持用溝が形成された眼鏡枠用の線材とすることができる。
【００１３】
また、本発明の線材の模様付け加工装置は、長尺の線材が供給され、当該線材の曲がりを直線状に矯正するための直線矯正部と、前記線材を保持してその位置を固定するための線材固定部と、前記線材を保持してその軸線方向に所定量だけ移動させる線材移動部と、前記線材の軸線方向の移動量を検出するための検出部と、前記線材固定部および前記線材移動部によって保持された両保持位置の中間部分の前記線材の表面に対して、レーザ光を照射して模様付け加工を行うレーザ加工部と、前記線材固定部、前記線材移動部および前記レーザ加工部を制御して前記線材に周期的な模様を形成する制御部とを有するものである。
【００１４】
また、上記の線材の模様付け加工装置において、前記レーザ加工部は、前記線材との相対位置を調整可能に設けられているものであることが好ましい。
【００１５】
また、上記の線材の模様付け加工装置において、前記レーザ加工部は、前記線材までの距離を調整可能に設けられているものであることが好ましい。
【００１６】
また、上記の線材の模様付け加工装置において、前記レーザ加工部は、前記線材の加工位置と、それ以外の工作物の加工位置のそれぞれの位置に切り換え固定することが可能なものであることが好ましい。
【００１７】
また、上記の線材の模様付け加工装置において、前記線材は、レンズ保持用溝が形成された眼鏡枠用の線材とすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、以上のように構成されているので、以下のような効果を奏する。
【００１９】
ロール型を使用せずに、レーザ加工によって溝線に連続模様を加工するため、時間やコストのかかるロール型への模様形成が不要となり、模様付け加工のコストを大幅に低減することができる。また、レーザ加工によって形成される模様は凸部にならないため消えにくい。また、模様の図柄も正確に加工することができる。連続模様とした場合にも、繋ぎ目に不連続が現れず自然な模様が形成できる。さらに、任意の図柄の模様を短時間で加工することができ、図柄の変更も即座に行えるため、多品種少量生産にも適している。
【００２０】
模様付け加工を行う線材としては、レンズ保持用溝が形成された眼鏡枠用の線材の場合に特に効果的である。模様の図柄は微細模様も含めて正確に美しく加工でき、図柄の種類も多種類の変化に富んだバリエーションが可能となる。図柄の変更にも即応でき、短時間で多種類の模様付け加工を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１および図２は、本発明の模様付け加工装置１の主要部の構成を示す概略図である。図１は模様付け加工装置１の正面図であり、図２は平面図である。模様付け加工装置１によって模様付け加工を行う工作物としては、具体的には、眼鏡フレームを形成するための溝線がある。溝線とはレンズ保持用溝が形成された長尺の線材であり、この溝線から眼鏡フレームのレンズ保持部を形成するのである。
【００２２】
眼鏡フレームのレンズ保持部には、外観の意匠性や消費者の嗜好などを配慮した模様が施されることも多い。模様付きのレンズ保持部を形成するために、模様付けされた溝線が使用されるのである。なお、本発明の模様付け加工装置１は、溝線の模様付け加工を行うには最適なものであるが、もちろん、その他の線材の模様付け加工を行うこともできる。ここでは、溝線に模様付け加工を行う場合について説明する。
【００２３】
模様付け加工装置１によって、実際に長尺の溝線に模様付け加工を行う際には、連続的に溝線を供給するための線材供給装置２１と、加工済みの溝線を巻き取るための線材巻取装置２２を模様付け加工装置１に組み合わせて使用する。線材供給装置２１には、長尺の未加工の溝線がドラムに巻き取られた状態にあり、このドラムから溝線３が模様付け加工装置１に連続的に供給される。また、線材巻取装置２２は、模様付け加工を行った加工済みの溝線３を巻き取るための装置であり、逐次、加工済みの溝線３をドラムに巻き取って行くものである。
【００２４】
模様付け加工装置１は、ベースとしての基台１０上に各部が設置されている。模様付け加工装置１の基台１０の上面は水平な天板となっており、その天板上に模様付け加工装置１の各部が設置されている。基台１０の天板下方も各種機器の収納空間として利用できるようになっており、この収納空間にレーザ制御部１８や制御コンピュータ１９などを収納することができる。なお、レーザ制御部１８などは収納空間に収納せずに設置施設の床面上に直接載置するようにしてもよい。
【００２５】
基台１０最下部には、キャスター１０１が設けられており、模様付け加工装置１を容易に移動することができる。また、実際に模様付け加工を行う場合は、固定足部１０２を突出させて、模様付け加工装置１を床面上に固定する。
【００２６】
基台１０上に設置された直線矯正部１１は、線材供給装置２１から供給された溝線の曲がりを矯正して直線状にするためのものである。溝線３はドラムに巻かれた状態で線材供給装置２１にセットされ模様付け加工装置１に供給されるので、溝線３には巻きぐせによる曲がりが生じてしまっている。直線矯正部１１には複数の矯正ローラが設けられており、溝線３がこれらの矯正ローラに押圧されながらこれらの間を通過する間に、溝線３の曲がりが矯正される。
【００２７】
検出部１２には、溝線３が所定の走行位置に存在しているか否かを検出する線材検出センサと溝線の移動距離を検出するためのロータリーエンコーダが設けられている。この検出部１２により、溝線が所定の走行位置にセットされているかどうかを検出でき、所定位置にセットされていない場合には加工が開始できないように安全対策がなされている。また、検出部１２により溝線の移動量も正確に検出することができる。なお、溝線３は図の矢印方向に移動される。
【００２８】
線材固定部１３は、模様付け加工を行うために溝線３を固定する台である。線材移動部１４は、溝線３を所定のピッチで間欠的に移動させるための機構である。これらの線材固定部１３および線材移動部１４の構成に関しては後に詳しく説明する。溝線３は、線材固定部１３に固定されて、所定長さ分の模様付け加工がなされる。次に、溝線３は、模様付け加工を行った所定長さ分だけ、線材移動部１４によって移動される。このような動作を繰り返して、溝線３に連続的な模様付け加工がなされるのである。
【００２９】
レーザ加工部１５は、線材固定部１３に固定された溝線３の表面に、レーザ光により模様付け加工を行うものである。レーザ加工部１５は、内部のガルバノミラーによってレーザ光を２次元走査し、溝線３の表面に任意の形状の模様を加工することができる。水平位置調整部１６は、レーザ加工部１５を溝線３の加工位置に調整するためのものである。水平位置調整部１６により、レーザ加工部１５を水平面内の直交する２直線方向（Ｘ，Ｙ軸方向）に移動させて水平面内の位置調整を行う。
【００３０】
垂直位置調整部１７は、レーザ加工部１５を水平面と直交する垂直方向（Ｚ軸方向）に移動させて垂直方向の位置調整を行うものである。垂直位置調整部１７により垂直方向の位置調整を行い、レーザ光の焦点位置が溝線３の表面に一致するように調整する。レーザ加工部１５、水平位置調整部１６および垂直位置調整部１７付近の構成に関しては後に詳しく説明する。
【００３１】
基台１０の収納空間に置かれているレーザ制御部１８は、レーザ加工部１５に電源および制御信号を供給して、レーザ加工部１５を直接的に制御する部分である。また、制御コンピュータ１９は、以上の各部分と信号ケーブル等で接続され、各部からの検出信号を参照しながら、各部の制御を総合的に行うためのコンピュータである。制御コンピュータ１９には、表示操作部１９１が接続されており、操作者は表示操作部１９１によって模様付け加工装置１の操作を行う。
【００３２】
表示操作部１９１には、液晶表示パネル等の表示画面に透明な平面位置検出器（いわゆるタッチパネル）が重ね合わされたものであり、各種情報の表示とともに入力操作が可能である。表示画面に種々の情報や操作ボタン等が表示され、その表示画面上でタッチペンや指によって操作ボタン等の操作や入力操作を行うことにより、模様付け加工装置１の各種操作や情報の入力を行うことができる。
【００３３】
なお、図２に示すように、レーザ加工部１５は、突出板１５１の上面に固定されている。この突出板１５１は垂直位置調整部１７の上部に対して回動可能に設けられている。突出板１５１は回動軸１５２を中心として水平面内で回動させることができ、また、図示のような所定位置で固定することもできる。図２の実線で示す、レーザ加工部１５が正面側に突出した状態（正面位置）は、溝線３の模様付け加工を行うための位置である。
【００３４】
その他に、突出板１５１を正面位置から左右に９０度回動させた位置にも、突出板１５１を固定することができる。二点鎖線で示すレーザ加工部１５ａ，１５ｂがこれらの９０度回動させた状態を表している。これらの２位置では、溝線３以外の単品製品に模様付け加工を行うことができる。例えば、眼鏡フレームの他の部品（例えば、テンプルなど）に対して単品ごとに模様付け加工を行ったり、指輪などの単品製品に模様付け加工を行うためにこれらの２位置を使用することができる。
【００３５】
図３から図５は、線材固定部１３の構成を示す図である。図３は線材固定部１３を正面側（図１と同方向）から拡大して見た正面図である。また、図４は線材固定部１３を上方から見た平面図であり、図５は線材固定部１３を左側面方向から見た側面図である。
【００３６】
線材固定部１３の本体には段部が形成されその上面が溝線３を固定するための固定面１３１とされている。固定面１３１の上方には保持部材１３３が上下方向に移動可能に設けられており、保持部材１３３は固定駆動部１３４によって上下方向に駆動される。なお、保持部材１３３の駆動には電磁力や流体圧力などを利用した任意のアクチュエータを使用できる。
【００３７】
保持部材１３３を下方に駆動して溝線３を把持することにより、溝線３を固定面１３１に固定することができる。保持部材１３３を上方に駆動すれば、溝線３は解放されて長さ方向（Ｘ軸方向）に移動可能となる。また、線材固定部１３本体の段部は、保持部材１３３より右側が幅広に形成されており、その幅広段部の上面にガイド板１３２が設けられている。ガイド板１３２の上面は固定面１３１よりわずかに上方に突出するように配置されている。
【００３８】
ガイド板１３２の上面は基準面として機能する。溝線３はガイド板１３２の上面に押し付けられ、上下方向（Ｚ軸方向）の位置を正確に基準位置に位置決めされる。また、ガイド板１３２の上面は高精度の平面に形成されているので、溝線３がガイド板１３２の上面に倣って直線状態となる。ガイド板１３２の上面に位置する溝線３部分に対して、レーザ加工部１５による模様付け加工を行う。
【００３９】
溝線３は、２つの押圧ローラ１３５によって下方に押圧されてガイド板１３２の上面に押し付けられる。それぞれの押圧ローラ１３５は、上下方向に移動可能に設けられており、調整ダイヤル１３６によって上下方向の位置を調整することができる。この調整ダイヤル１３６により押圧ローラ１３５の押圧位置および押圧力を調整することができる。
【００４０】
図６および図７は、線材移動部１４の構成を示す図である。図６は線材移動部１４を正面側（図１と同方向）から拡大して見た正面図であり、図７は線材移動部１４を左側面方向から見た側面図である。線材移動部１４のベース１４１の上面には移動ガイド１４２が設けられており、移動ガイド１４２上には移動台１４３がＸ軸方向に移動可能に設けられている。
【００４１】
移動台１４３には、上保持部材１４４と下保持部材１４５がそれぞれ上下方向に移動可能に設けられている。これらの上保持部材１４４および下保持部材１４５は、移動台１４３内部の駆動部によって接近方向または離反方向に駆動され、溝線３を両保持部材によって把持したり、把持した溝線３を解放することが可能である。
【００４２】
また、移動台１４３を移動ガイド１４２方向（Ｘ軸方向）に移動させる駆動機構がベース１４１内に設けられている。駆動機構は高精度の送りねじ機構等を使用し、移動台１４３の移動量を高精度に設定することができる。移動台１４３の上保持部材１４４と下保持部材１４５によって溝線３を把持した状態で、移動台１４３をＸ軸方向に移動させることにより、溝線３を正確な移動量だけ前方（右方向）に送ることができる。溝線３の移動量は０．０１ｍｍ単位で高精度に設定することができる。
【００４３】
次に、レーザ加工部１５のレーザ照射位置および焦点位置を調整するための水平位置調整部１６および垂直位置調整部１７について説明する。図８は、水平位置調整部１６および垂直位置調整部１７の構成を示す正面図である。図９は、水平位置調整部１６および垂直位置調整部１７の構成を示す側面図である。
【００４４】
水平位置調整部１６は、基台１０の上面に固定されたベースに対してＹ軸方向に移動可能に設けられたＹ軸移動台と、そのＹ軸移動台に対してＸ軸方向に移動可能に設けられたＸ軸移動台とから構成される。Ｘ軸移動台のＸ軸方向の位置はＸ軸調整ハンドル１６１によって調整され、Ｙ軸移動台のＹ軸方向の位置はＹ軸調整ハンドル１６２によって調整される。なお、Ｘ軸移動台およびＹ軸移動台はそれぞれの調整ハンドルによって回転される送りねじによって移動される。
【００４５】
また、Ｘ軸調整ハンドル１６１およびＹ軸調整ハンドル１６２には、図示しないロック機構が設けられている。レーザ加工部１５のＸ，Ｙ軸方向の位置調整が完了したら、これらのロック機構によりＸ軸調整ハンドル１６１およびＹ軸調整ハンドル１６２が回転しないようにロックされる。
【００４６】
垂直位置調整部１７は、水平位置調整部１６のＸ軸移動台の上面に設置されている。垂直位置調整部１７の上部板は、パンタグラフ状のリンク機構と駆動ねじ機構によって上下位置の調整が可能となっている。この位置調整機構は、乗用車などに車載で備えられる小型ジャッキ（いわゆるパンタグラフジャッキ）と同様の駆動機構である。垂直位置調整部１７の上部板のＺ軸方向の位置（レーザ光焦点位置）はＺ軸調整ハンドル１７１によって調整される。
【００４７】
また、Ｚ軸調整ハンドル１７１にも図示しないロック機構が設けられている。レーザ加工部１５のＺ軸方向の位置調整が完了したら、このロック機構によりＺ軸調整ハンドル１７１が回転しないようにロックされる。なお、レーザ加工部１５からのレーザ光は、図８および図９の点線で示す範囲を中心としてその近傍に照射される。Ｘ軸方向には溝線３の所定長さ（例えば、１００ｍｍ）にわたってレーザ光が走査され模様付けが行われる。
【００４８】
前述のように、レーザ加工部１５および突出板１５１は回動軸１５２を中心として回動させることができ、図示の位置から９０度回動させた位置でも単品製品などの模様付け加工を行うことができる。
【００４９】
次に、模様付け加工装置１を使用して、溝線３の模様付け加工を行う手順を説明する。まず、模様付け加工装置１の電源をオンにして、レーザ制御部１８、レーザ加工部１５などの各部に電源電圧を供給する。次に制御コンピュータ１９の電源を投入して、模様付け加工装置１の制御プログラムを起動する。
【００５０】
制御プログラムにおいて、最初に、模様付け加工装置１の初期化動作を行う。初期化動作により、線材固定部１３の保持部材１３３は上昇して解放状態となり、線材移動部１４は移動台１４３がＸ軸方向の原点位置（図６のストローク左端位置）に復帰するとともに上保持部材１４４と下保持部材１４５が離反方向に移動して解放状態となる。
【００５１】
その後、模様付け加工装置１に溝線３をセットして模様付け加工を行う。図１０は、溝線３に連続的に模様付け加工を行う手順を示すフローチャートである。まず、手順２０１において、模様付け加工装置１に溝線３を挿通し、溝線３が所定の走行経路を通るようにセットする。
【００５２】
次に、手順２０２において、線材移動部１４の上保持部材１４４および下保持部材１４５を接近方向に駆動して、溝線３を把持する。溝線３を把持後、線材巻取装置２２を動作させる。線材巻取装置２２は、溝線３を一定の張力によって巻き取る動作を行うが、溝線３が線材移動部１４によって把持され動きが止められているので、溝線３に一定の張力を加えるだけに止まっている。
【００５３】
次に、手順２０３において、線材固定部１３の溝線３の把持を解放する。すでに解放状態にある場合にはそのままである。そして、手順２０４において、線材移動部１４の移動台１４３をＸ軸正方向（図６の右方向）に移動させる。線材移動部１４は溝線３を把持した状態なので、溝線３もＸ軸正方向に移動する。そして、線材巻取装置２２は移動した分の溝線３を巻き取る。
【００５４】
このとき、溝線３の移動量は検出部１２のロータリーエンコーダによって正確に検出される。溝線３の移動量が予め設定されている所定値に一致したら、移動台１４３の移動を停止し溝線３も停止させる。また、この手順２０４で溝線３が移動される際に、溝線３が直線矯正部１１を通過して曲がりが矯正され直線状になる。
【００５５】
次に、手順２０５において、線材固定部１３の保持部材１３３を下降させ溝線３を把持して固定する。このとき溝線３の加工部は、２つの押圧ローラ１３５によってガイド板１３２の基準面に押し付けられており、溝線３の加工面がレーザ加工部１５の焦点位置になるように調整されている。
【００５６】
次に、手順２０６において、レーザ加工部１５により、溝線３の加工面（上面）にレーザ光が照射され、そのレーザ光の走査により溝線３に所定の模様が加工される。この模様は、例えば、唐草模様やチェック模様などの任意の模様を描くことができる。また、この模様は、溝線３の所定の長さ（例えば、１００ｍｍ）にわたって描かれ、この所定の長さを周期（ピッチ）とする繰り返し模様が設定される。手順２０４における溝線３の移動量は、このこの所定の長さと等しくなるようにされている。したがって、溝線３にはこの繰り返し模様が切れ目なく連続的に描かれる。
【００５７】
次に、手順２０７において、線材移動部１４の上保持部材１４４および下保持部材１４５を離反方向に移動して、溝線３の把持を解放する。そして、手順２０８において、線材移動部１４の移動台１４３をＸ軸方向の原点位置に復帰させる。このとき、溝線３は線材固定部１３により把持され固定されているので静止したままである。
【００５８】
次に、手順２０９において、線材移動部１４の上保持部材１４４および下保持部材１４５を接近方向に駆動して溝線３を把持する。ここで、溝線３の模様付け加工の１サイクルが完了する。この模様付け加工のサイクルを連続的に繰り返せば、繰り返し模様を切れ目なく連続的に描くことができる。また、この模様付け加工のサイクルは、１回、２回のように回数を指定して実行させることもできる。
【００５９】
次の手順２１０は、模様付け加工のサイクルの終了条件を判定するものである。例えば、回数が指定されて実行された場合には、指定回数に達したか否かが判定される。または、溝線３の模様付け長さを指定して終了条件を設定することもできる。手順２１０において、終了条件に達していなければ、手順２０３に戻って、手順２０３から手順２１０を繰り返し実行する。手順２１０で終了条件に達していると判定された場合には、模様付け加工の動作を終了する。
【００６０】
このように、模様付け加工装置１によって、溝線３に連続的な模様を切れ目なく加工することができる。なお、図１０の各手順のうち、手順２０１は操作者が行うものであるが、手順２０２から手順２１０は制御コンピュータ１９内の制御プログラムが自動的に行うものであり、溝線３の連続模様加工を自動運転によって行うことができる。模様の図柄も種々のデータを制御コンピュータ１９内に記録しておくことができるので、いつでも任意の図柄の模様を加工することができる。
【００６１】
なお、図１０に示すような手順によって、溝線３に連続模様を加工する際には、予め、線材移動部１４による溝線３の移動量を模様のピッチと正確に一致させておく必要がある。そのためには、まず、テスト加工として、模様付け加工のサイクルを２回に回数指定して実行する。そして、模様のピッチ接続部を観察し、切れ目や不連続があるようなら、溝線３の移動量を調節する。溝線３の移動量は０．０１ｍｍ単位で調整可能である。模様が連続するように溝線３の移動量を調節できたら、本加工を実行する。
【００６２】
また、ここでは模様のピッチおよび溝線３の移動量として１００ｍｍの例を挙げたが、１００ｍｍに限らず任意の値に設定することができる。ただし、その設定値はレーザ加工部１５によるレーザ光の走査可能な距離の範囲内とする必要がある。
【００６３】
以上のように、本発明では、ロール型を使用せずに、レーザ加工によって溝線に連続模様を加工するため、時間やコストのかかるロール型への模様形成が不要となり、模様付け加工のコストを大幅に低減することができる。また、レーザ加工によって形成される模様は凸部にならないため消えにくい。また、模様の図柄も正確に加工することができる。連続模様とした場合にも、繋ぎ目に不連続が現れず自然な模様が形成できる。さらに、任意の図柄の模様を短時間で加工することができ、図柄の変更も即座に行えるため、多品種少量生産にも適している。
【００６４】
なお、以上の説明では、線材として眼鏡枠に使用するための溝線を例にとって説明したが、本発明の模様付け加工方法および装置は、溝線以外の任意の線材の模様付け加工にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明によれば、眼鏡枠用の線材などの長尺の線材に対してレーザ光によって高精度の連続模様を加工することができ、その模様付け加工を自動運転で行うことができる。そして、模様付け加工のコストを大幅に低減することができる。図柄の変更にも即応できるため多品種少量生産にも適している。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の模様付け加工装置１の主要部の構成を示す正面図である。
【図２】模様付け加工装置１の主要部の構成を示す平面図である。
【図３】線材固定部１３のみを拡大した正面図である。
【図４】線材固定部１３を上方から見た平面図である。
【図５】線材固定部１３を左側面方向から見た側面図である。
【図６】線材移動部１４のみを拡大した正面図である。
【図７】線材移動部１４を左側面方向から見た側面図である。
【図８】水平位置調整部１６および垂直位置調整部１７の構成を示す正面図である。
【図９】水平位置調整部１６および垂直位置調整部１７の構成を示す側面図である。
【図１０】溝線３に連続的に模様付け加工を行う手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６７】
１ 模様付け加工装置
３ 溝線
１０ 基台
１１ 直線矯正部
１２ 検出部
１３ 線材固定部
１４ 線材移動部
１５ レーザ加工部
１６ 水平位置調整部
１７ 垂直位置調整部
１８ レーザ制御部
１９ 制御コンピュータ
２１ 線材供給装置
２２ 線材巻取装置
１０１ キャスター
１０２ 固定足部
１３１ 固定面
１３２ ガイド板
１３３ 保持部材
１３４ 固定駆動部
１３５ 押圧ローラ
１３６ 調整ダイヤル
１４１ ベース
１４２ 移動ガイド
１４３ 移動台
１４４ 上保持部材
１４５ 下保持部材
１５１ 突出板
１５２ 回動軸
１６１ Ｘ軸調整ハンドル
１６２ Ｙ軸調整ハンドル
１７１ Ｚ軸調整ハンドル
１９１ 表示操作部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レンズ保持用溝が形成された眼鏡枠用の線材などに模様付け加工を行うための方法および装置に関し、詳しくは、長尺の線材に対してレーザ光によって連続的に模様付け加工を行うための方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
眼鏡フレームにおけるレンズ保持部は、レンズ保持用溝が形成された長尺の線材（溝線）から作成される。まず、長尺の溝線を所定の長さに切断する。その切断した溝線をレンズ保持用溝が内側になるようにして曲げ、レンズ外周形状に合致するように成形する。また、この眼鏡フレームのレンズ保持部には、外観の意匠性や消費者の嗜好などを考慮してその外周部などに模様が形成されることも多い。
【０００３】
従来は、眼鏡フレームのレンズ保持部に模様を形成するために、次のような方法が実施されていた。一般的に、長尺の溝線はロール型による圧延加工によって製造される。そのロール型には溝線の断面形状を成形するための凹凸形状が形成されている。そして、ロール型の、溝線の模様を形成する部分に対応する個所の表面に予め模様を形成しておく。このような模様を形成したロール型による圧延加工により溝線を製造すると、模様付きの溝線が製造できるのである。
【０００４】
また、製品の表面にレーザ光によりエッチングやマーキング等の加工を行うレーザ加工装置も知られている。このようなレーザ加工装置としては、下記の特許文献１のようなものがある。特許文献１には、複数の半透明ミラーを備え、短時間で精度よくエッチング加工等のレーザ加工を行うようにしたレーザ加工装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００１−０６２５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の溝線の模様付け加工方法、すなわち、予めロール型の表面に模様を形成しておき、そのロール型により圧延加工を行って溝線を製造する方法では、以下のような問題点があった。まず、ロール型の表面を削り取るか、転写などによって表面に凹部の模様を形成するため、このロール型によって製造された溝線の模様は逆に表面から突出した凸部となる。このような凸模様は、表面から突出しているために削り取られて消えやすい。実際、溝線の表面に研磨加工などを施すと、模様が薄れたり消えてしまったりする。
【０００６】
転写加工によってロール型に模様を形成するには、鋼材からなるロール型に模様を転写した後、焼き入れ処理によりロール型を硬化する必要がある。この焼き入れ処理の際にロール型に歪みが生じてしまうという問題点がある。また、転写加工によってロール型に模様を形成すると、ロール型が１周する位置での模様の繋ぎ目が不自然になってしまいやすい。
【０００７】
次に、１種類の模様ごとに異なるロール型を作成する必要があるため、ロール型の製造コストが上昇してしまい、ひいては溝線の製造コストも上昇してしまう。特に、多品種少量生産の場合に製造コストの増大が著しい。
【０００８】
また、ロール型は、耐久性を考慮して超硬合金などを使用することが望ましいが、そのような硬度の高い材料に模様を加工することは非常に困難であり加工コストが上昇してしまう。また、ロール型が破損した場合、そのロール型と全く同じ模様を新しいロール型に再現することが困難である。また、ロール型による圧延加工では微細な模様の加工が非常に難しい。
【０００９】
また、長尺の段階で溝線に模様付けを行うのでなく、溝線を所定長さに切断した後で、特許文献１のようなレーザ加工装置により模様付け加工を行うことも考えられる。しかし、その場合には、切断した短尺の溝線を正確に加工位置に位置決めして保持する機構や作業などが必要となり、自動加工が困難となってしまう。また、模様付け加工を施した短尺の溝線を眼鏡フレームに成形する工程では、ベンディングマシンによる自動加工が不可能になってしまう。このため、手巻きによって眼鏡フレームに成形することになるため、熟練作業者による成形作業が必要となる。これらの理由により、眼鏡フレームの製造コストが大幅に上昇してしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、眼鏡枠用の線材などの長尺の線材に対してレーザ光によって連続的に自動運転で高精度の模様付け加工を行うための方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の線材の模様付け加工方法は、長尺の線材の曲がりを直線状に矯正する手順と、前記線材を線材移動部により保持してその軸線方向に所定量だけ移動させる手順と、前記線材を前記線材移動部による保持位置よりも後方の位置で線材固定部により保持して固定する手順と、前記線材固定部および前記線材移動部によって保持された両保持位置の中間部分の前記線材の表面に対して、レーザ光を照射して模様付け加工を行う手順と、前記線材固定部による前記線材の保持を解放する手順とを順次繰り返すことにより、前記線材に周期的な模様を形成するものである。
【００１２】
また、上記の線材の模様付け加工方法において、前記線材は、レンズ保持用溝が形成された眼鏡枠用の線材とすることができる。
【００１３】
また、本発明の線材の模様付け加工装置は、長尺の線材が供給され、当該線材の曲がりを直線状に矯正するための直線矯正部と、前記線材を保持してその位置を固定するための線材固定部と、前記線材を保持してその軸線方向に所定量だけ移動させる線材移動部と、前記線材の軸線方向の移動量を検出するための検出部と、前記線材固定部および前記線材移動部によって保持された両保持位置の中間部分の前記線材の表面に対して、レーザ光を照射して模様付け加工を行うレーザ加工部と、前記線材固定部、前記線材移動部および前記レーザ加工部を制御して前記線材に周期的な模様を形成する制御部とを有するものである。
【００１４】
また、上記の線材の模様付け加工装置において、前記レーザ加工部は、前記線材との相対位置を調整可能に設けられているものであることが好ましい。
【００１５】
また、上記の線材の模様付け加工装置において、前記レーザ加工部は、前記線材までの距離を調整可能に設けられているものであることが好ましい。
【００１６】
また、上記の線材の模様付け加工装置において、前記レーザ加工部は、前記線材の加工位置と、それ以外の工作物の加工位置のそれぞれの位置に切り換え固定することが可能なものであることが好ましい。
【００１７】
また、上記の線材の模様付け加工装置において、前記線材は、レンズ保持用溝が形成された眼鏡枠用の線材とすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、以上のように構成されているので、以下のような効果を奏する。
【００１９】
ロール型を使用せずに、レーザ加工によって溝線に連続模様を加工するため、時間やコストのかかるロール型への模様形成が不要となり、模様付け加工のコストを大幅に低減することができる。また、レーザ加工によって形成される模様は凸部にならないため消えにくい。また、模様の図柄も正確に加工することができる。連続模様とした場合にも、繋ぎ目に不連続が現れず自然な模様が形成できる。さらに、任意の図柄の模様を短時間で加工することができ、図柄の変更も即座に行えるため、多品種少量生産にも適している。
【００２０】
模様付け加工を行う線材としては、レンズ保持用溝が形成された眼鏡枠用の線材の場合に特に効果的である。模様の図柄は微細模様も含めて正確に美しく加工でき、図柄の種類も多種類の変化に富んだバリエーションが可能となる。図柄の変更にも即応でき、短時間で多種類の模様付け加工を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１および図２は、本発明の模様付け加工装置１の主要部の構成を示す概略図である。図１は模様付け加工装置１の正面図であり、図２は平面図である。模様付け加工装置１によって模様付け加工を行う工作物としては、具体的には、眼鏡フレームを形成するための溝線がある。溝線とはレンズ保持用溝が形成された長尺の線材であり、この溝線から眼鏡フレームのレンズ保持部を形成するのである。
【００２２】
眼鏡フレームのレンズ保持部には、外観の意匠性や消費者の嗜好などを配慮した模様が施されることも多い。模様付きのレンズ保持部を形成するために、模様付けされた溝線が使用されるのである。なお、本発明の模様付け加工装置１は、溝線の模様付け加工を行うには最適なものであるが、もちろん、その他の線材の模様付け加工を行うこともできる。ここでは、溝線に模様付け加工を行う場合について説明する。
【００２３】
模様付け加工装置１によって、実際に長尺の溝線に模様付け加工を行う際には、連続的に溝線を供給するための線材供給装置２１と、加工済みの溝線を巻き取るための線材巻取装置２２を模様付け加工装置１に組み合わせて使用する。線材供給装置２１には、長尺の未加工の溝線がドラムに巻き取られた状態にあり、このドラムから溝線３が模様付け加工装置１に連続的に供給される。また、線材巻取装置２２は、模様付け加工を行った加工済みの溝線３を巻き取るための装置であり、逐次、加工済みの溝線３をドラムに巻き取って行くものである。
【００２４】
模様付け加工装置１は、ベースとしての基台１０上に各部が設置されている。模様付け加工装置１の基台１０の上面は水平な天板となっており、その天板上に模様付け加工装置１の各部が設置されている。基台１０の天板下方も各種機器の収納空間として利用できるようになっており、この収納空間にレーザ制御部１８や制御コンピュータ１９などを収納することができる。なお、レーザ制御部１８などは収納空間に収納せずに設置施設の床面上に直接載置するようにしてもよい。
【００２５】
基台１０最下部には、キャスター１０１が設けられており、模様付け加工装置１を容易に移動することができる。また、実際に模様付け加工を行う場合は、固定足部１０２を突出させて、模様付け加工装置１を床面上に固定する。
【００２６】
基台１０上に設置された直線矯正部１１は、線材供給装置２１から供給された溝線の曲がりを矯正して直線状にするためのものである。溝線３はドラムに巻かれた状態で線材供給装置２１にセットされ模様付け加工装置１に供給されるので、溝線３には巻きぐせによる曲がりが生じてしまっている。直線矯正部１１には複数の矯正ローラが設けられており、溝線３がこれらの矯正ローラに押圧されながらこれらの間を通過する間に、溝線３の曲がりが矯正される。
【００２７】
検出部１２には、溝線３が所定の走行位置に存在しているか否かを検出する線材検出センサと溝線の移動距離を検出するためのロータリーエンコーダが設けられている。この検出部１２により、溝線が所定の走行位置にセットされているかどうかを検出でき、所定位置にセットされていない場合には加工が開始できないように安全対策がなされている。また、検出部１２により溝線の移動量も正確に検出することができる。なお、溝線３は図の矢印方向に移動される。
【００２８】
線材固定部１３は、模様付け加工を行うために溝線３を固定する台である。線材移動部１４は、溝線３を所定のピッチで間欠的に移動させるための機構である。これらの線材固定部１３および線材移動部１４の構成に関しては後に詳しく説明する。溝線３は、線材固定部１３に固定されて、所定長さ分の模様付け加工がなされる。次に、溝線３は、模様付け加工を行った所定長さ分だけ、線材移動部１４によって移動される。このような動作を繰り返して、溝線３に連続的な模様付け加工がなされるのである。
【００２９】
レーザ加工部１５は、線材固定部１３に固定された溝線３の表面に、レーザ光により模様付け加工を行うものである。レーザ加工部１５は、内部のガルバノミラーによってレーザ光を２次元走査し、溝線３の表面に任意の形状の模様を加工することができる。水平位置調整部１６は、レーザ加工部１５を溝線３の加工位置に調整するためのものである。水平位置調整部１６により、レーザ加工部１５を水平面内の直交する２直線方向（Ｘ，Ｙ軸方向）に移動させて水平面内の位置調整を行う。
【００３０】
垂直位置調整部１７は、レーザ加工部１５を水平面と直交する垂直方向（Ｚ軸方向）に移動させて垂直方向の位置調整を行うものである。垂直位置調整部１７により垂直方向の位置調整を行い、レーザ光の焦点位置が溝線３の表面に一致するように調整する。レーザ加工部１５、水平位置調整部１６および垂直位置調整部１７付近の構成に関しては後に詳しく説明する。
【００３１】
基台１０の収納空間に置かれているレーザ制御部１８は、レーザ加工部１５に電源および制御信号を供給して、レーザ加工部１５を直接的に制御する部分である。また、制御コンピュータ１９は、以上の各部分と信号ケーブル等で接続され、各部からの検出信号を参照しながら、各部の制御を総合的に行うためのコンピュータである。制御コンピュータ１９には、表示操作部１９１が接続されており、操作者は表示操作部１９１によって模様付け加工装置１の操作を行う。
【００３２】
表示操作部１９１には、液晶表示パネル等の表示画面に透明な平面位置検出器（いわゆるタッチパネル）が重ね合わされたものであり、各種情報の表示とともに入力操作が可能である。表示画面に種々の情報や操作ボタン等が表示され、その表示画面上でタッチペンや指によって操作ボタン等の操作や入力操作を行うことにより、模様付け加工装置１の各種操作や情報の入力を行うことができる。
【００３３】
なお、図２に示すように、レーザ加工部１５は、突出板１５１の上面に固定されている。この突出板１５１は垂直位置調整部１７の上部に対して回動可能に設けられている。突出板１５１は回動軸１５２を中心として水平面内で回動させることができ、また、図示のような所定位置で固定することもできる。図２の実線で示す、レーザ加工部１５が正面側に突出した状態（正面位置）は、溝線３の模様付け加工を行うための位置である。
【００３４】
その他に、突出板１５１を正面位置から左右に９０度回動させた位置にも、突出板１５１を固定することができる。二点鎖線で示すレーザ加工部１５ａ，１５ｂがこれらの９０度回動させた状態を表している。これらの２位置では、溝線３以外の単品製品に模様付け加工を行うことができる。例えば、眼鏡フレームの他の部品（例えば、テンプルなど）に対して単品ごとに模様付け加工を行ったり、指輪などの単品製品に模様付け加工を行うためにこれらの２位置を使用することができる。
【００３５】
図３から図５は、線材固定部１３の構成を示す図である。図３は線材固定部１３を正面側（図１と同方向）から拡大して見た正面図である。また、図４は線材固定部１３を上方から見た平面図であり、図５は線材固定部１３を左側面方向から見た側面図である。
【００３６】
線材固定部１３の本体には段部が形成されその上面が溝線３を固定するための固定面１３１とされている。固定面１３１の上方には保持部材１３３が上下方向に移動可能に設けられており、保持部材１３３は固定駆動部１３４によって上下方向に駆動される。なお、保持部材１３３の駆動には電磁力や流体圧力などを利用した任意のアクチュエータを使用できる。
【００３７】
保持部材１３３を下方に駆動して溝線３を把持することにより、溝線３を固定面１３１に固定することができる。保持部材１３３を上方に駆動すれば、溝線３は解放されて長さ方向（Ｘ軸方向）に移動可能となる。また、線材固定部１３本体の段部は、保持部材１３３より右側が幅広に形成されており、その幅広段部の上面にガイド板１３２が設けられている。ガイド板１３２の上面は固定面１３１よりわずかに上方に突出するように配置されている。
【００３８】
ガイド板１３２の上面は基準面として機能する。溝線３はガイド板１３２の上面に押し付けられ、上下方向（Ｚ軸方向）の位置を正確に基準位置に位置決めされる。また、ガイド板１３２の上面は高精度の平面に形成されているので、溝線３がガイド板１３２の上面に倣って直線状態となる。ガイド板１３２の上面に位置する溝線３部分に対して、レーザ加工部１５による模様付け加工を行う。
【００３９】
溝線３は、２つの押圧ローラ１３５によって下方に押圧されてガイド板１３２の上面に押し付けられる。それぞれの押圧ローラ１３５は、上下方向に移動可能に設けられており、調整ダイヤル１３６によって上下方向の位置を調整することができる。この調整ダイヤル１３６により押圧ローラ１３５の押圧位置および押圧力を調整することができる。
【００４０】
図６および図７は、線材移動部１４の構成を示す図である。図６は線材移動部１４を正面側（図１と同方向）から拡大して見た正面図であり、図７は線材移動部１４を左側面方向から見た側面図である。線材移動部１４のベース１４１の上面には移動ガイド１４２が設けられており、移動ガイド１４２上には移動台１４３がＸ軸方向に移動可能に設けられている。
【００４１】
移動台１４３には、上保持部材１４４と下保持部材１４５がそれぞれ上下方向に移動可能に設けられている。これらの上保持部材１４４および下保持部材１４５は、移動台１４３内部の駆動部によって接近方向または離反方向に駆動され、溝線３を両保持部材によって把持したり、把持した溝線３を解放することが可能である。
【００４２】
また、移動台１４３を移動ガイド１４２方向（Ｘ軸方向）に移動させる駆動機構がベース１４１内に設けられている。駆動機構は高精度の送りねじ機構等を使用し、移動台１４３の移動量を高精度に設定することができる。移動台１４３の上保持部材１４４と下保持部材１４５によって溝線３を把持した状態で、移動台１４３をＸ軸方向に移動させることにより、溝線３を正確な移動量だけ前方（右方向）に送ることができる。溝線３の移動量は０．０１ｍｍ単位で高精度に設定することができる。
【００４３】
次に、レーザ加工部１５のレーザ照射位置および焦点位置を調整するための水平位置調整部１６および垂直位置調整部１７について説明する。図８は、水平位置調整部１６および垂直位置調整部１７の構成を示す正面図である。図９は、水平位置調整部１６および垂直位置調整部１７の構成を示す側面図である。
【００４４】
水平位置調整部１６は、基台１０の上面に固定されたベースに対してＹ軸方向に移動可能に設けられたＹ軸移動台と、そのＹ軸移動台に対してＸ軸方向に移動可能に設けられたＸ軸移動台とから構成される。Ｘ軸移動台のＸ軸方向の位置はＸ軸調整ハンドル１６１によって調整され、Ｙ軸移動台のＹ軸方向の位置はＹ軸調整ハンドル１６２によって調整される。なお、Ｘ軸移動台およびＹ軸移動台はそれぞれの調整ハンドルによって回転される送りねじによって移動される。
【００４５】
また、Ｘ軸調整ハンドル１６１およびＹ軸調整ハンドル１６２には、図示しないロック機構が設けられている。レーザ加工部１５のＸ，Ｙ軸方向の位置調整が完了したら、これらのロック機構によりＸ軸調整ハンドル１６１およびＹ軸調整ハンドル１６２が回転しないようにロックされる。
【００４６】
垂直位置調整部１７は、水平位置調整部１６のＸ軸移動台の上面に設置されている。垂直位置調整部１７の上部板は、パンタグラフ状のリンク機構と駆動ねじ機構によって上下位置の調整が可能となっている。この位置調整機構は、乗用車などに車載で備えられる小型ジャッキ（いわゆるパンタグラフジャッキ）と同様の駆動機構である。垂直位置調整部１７の上部板のＺ軸方向の位置（レーザ光焦点位置）はＺ軸調整ハンドル１７１によって調整される。
【００４７】
また、Ｚ軸調整ハンドル１７１にも図示しないロック機構が設けられている。レーザ加工部１５のＺ軸方向の位置調整が完了したら、このロック機構によりＺ軸調整ハンドル１７１が回転しないようにロックされる。なお、レーザ加工部１５からのレーザ光は、図８および図９の点線で示す範囲を中心としてその近傍に照射される。Ｘ軸方向には溝線３の所定長さ（例えば、１００ｍｍ）にわたってレーザ光が走査され模様付けが行われる。
【００４８】
前述のように、レーザ加工部１５および突出板１５１は回動軸１５２を中心として回動させることができ、図示の位置から９０度回動させた位置でも単品製品などの模様付け加工を行うことができる。
【００４９】
次に、模様付け加工装置１を使用して、溝線３の模様付け加工を行う手順を説明する。まず、模様付け加工装置１の電源をオンにして、レーザ制御部１８、レーザ加工部１５などの各部に電源電圧を供給する。次に制御コンピュータ１９の電源を投入して、模様付け加工装置１の制御プログラムを起動する。
【００５０】
制御プログラムにおいて、最初に、模様付け加工装置１の初期化動作を行う。初期化動作により、線材固定部１３の保持部材１３３は上昇して解放状態となり、線材移動部１４は移動台１４３がＸ軸方向の原点位置（図６のストローク左端位置）に復帰するとともに上保持部材１４４と下保持部材１４５が離反方向に移動して解放状態となる。
【００５１】
その後、模様付け加工装置１に溝線３をセットして模様付け加工を行う。図１０は、溝線３に連続的に模様付け加工を行う手順を示すフローチャートである。まず、手順２０１において、模様付け加工装置１に溝線３を挿通し、溝線３が所定の走行経路を通るようにセットする。
【００５２】
次に、手順２０２において、線材移動部１４の上保持部材１４４および下保持部材１４５を接近方向に駆動して、溝線３を把持する。溝線３を把持後、線材巻取装置２２を動作させる。線材巻取装置２２は、溝線３を一定の張力によって巻き取る動作を行うが、溝線３が線材移動部１４によって把持され動きが止められているので、溝線３に一定の張力を加えるだけに止まっている。
【００５３】
次に、手順２０３において、線材固定部１３の溝線３の把持を解放する。すでに解放状態にある場合にはそのままである。そして、手順２０４において、線材移動部１４の移動台１４３をＸ軸正方向（図６の右方向）に移動させる。線材移動部１４は溝線３を把持した状態なので、溝線３もＸ軸正方向に移動する。そして、線材巻取装置２２は移動した分の溝線３を巻き取る。
【００５４】
このとき、溝線３の移動量は検出部１２のロータリーエンコーダによって正確に検出される。溝線３の移動量が予め設定されている所定値に一致したら、移動台１４３の移動を停止し溝線３も停止させる。また、この手順２０４で溝線３が移動される際に、溝線３が直線矯正部１１を通過して曲がりが矯正され直線状になる。
【００５５】
次に、手順２０５において、線材固定部１３の保持部材１３３を下降させ溝線３を把持して固定する。このとき溝線３の加工部は、２つの押圧ローラ１３５によってガイド板１３２の基準面に押し付けられており、溝線３の加工面がレーザ加工部１５の焦点位置になるように調整されている。
【００５６】
次に、手順２０６において、レーザ加工部１５により、溝線３の加工面（上面）にレーザ光が照射され、そのレーザ光の走査により溝線３に所定の模様が加工される。この模様は、例えば、唐草模様やチェック模様などの任意の模様を描くことができる。また、この模様は、溝線３の所定の長さ（例えば、１００ｍｍ）にわたって描かれ、この所定の長さを周期（ピッチ）とする繰り返し模様が設定される。手順２０４における溝線３の移動量は、このこの所定の長さと等しくなるようにされている。したがって、溝線３にはこの繰り返し模様が切れ目なく連続的に描かれる。
【００５７】
次に、手順２０７において、線材移動部１４の上保持部材１４４および下保持部材１４５を離反方向に移動して、溝線３の把持を解放する。そして、手順２０８において、線材移動部１４の移動台１４３をＸ軸方向の原点位置に復帰させる。このとき、溝線３は線材固定部１３により把持され固定されているので静止したままである。
【００５８】
次に、手順２０９において、線材移動部１４の上保持部材１４４および下保持部材１４５を接近方向に駆動して溝線３を把持する。ここで、溝線３の模様付け加工の１サイクルが完了する。この模様付け加工のサイクルを連続的に繰り返せば、繰り返し模様を切れ目なく連続的に描くことができる。また、この模様付け加工のサイクルは、１回、２回のように回数を指定して実行させることもできる。
【００５９】
次の手順２１０は、模様付け加工のサイクルの終了条件を判定するものである。例えば、回数が指定されて実行された場合には、指定回数に達したか否かが判定される。または、溝線３の模様付け長さを指定して終了条件を設定することもできる。手順２１０において、終了条件に達していなければ、手順２０３に戻って、手順２０３から手順２１０を繰り返し実行する。手順２１０で終了条件に達していると判定された場合には、模様付け加工の動作を終了する。
【００６０】
このように、模様付け加工装置１によって、溝線３に連続的な模様を切れ目なく加工することができる。なお、図１０の各手順のうち、手順２０１は操作者が行うものであるが、手順２０２から手順２１０は制御コンピュータ１９内の制御プログラムが自動的に行うものであり、溝線３の連続模様加工を自動運転によって行うことができる。模様の図柄も種々のデータを制御コンピュータ１９内に記録しておくことができるので、いつでも任意の図柄の模様を加工することができる。
【００６１】
なお、図１０に示すような手順によって、溝線３に連続模様を加工する際には、予め、線材移動部１４による溝線３の移動量を模様のピッチと正確に一致させておく必要がある。そのためには、まず、テスト加工として、模様付け加工のサイクルを２回に回数指定して実行する。そして、模様のピッチ接続部を観察し、切れ目や不連続があるようなら、溝線３の移動量を調節する。溝線３の移動量は０．０１ｍｍ単位で調整可能である。模様が連続するように溝線３の移動量を調節できたら、本加工を実行する。
【００６２】
また、ここでは模様のピッチおよび溝線３の移動量として１００ｍｍの例を挙げたが、１００ｍｍに限らず任意の値に設定することができる。ただし、その設定値はレーザ加工部１５によるレーザ光の走査可能な距離の範囲内とする必要がある。
【００６３】
以上のように、本発明では、ロール型を使用せずに、レーザ加工によって溝線に連続模様を加工するため、時間やコストのかかるロール型への模様形成が不要となり、模様付け加工のコストを大幅に低減することができる。また、レーザ加工によって形成される模様は凸部にならないため消えにくい。また、模様の図柄も正確に加工することができる。連続模様とした場合にも、繋ぎ目に不連続が現れず自然な模様が形成できる。さらに、任意の図柄の模様を短時間で加工することができ、図柄の変更も即座に行えるため、多品種少量生産にも適している。
【００６４】
なお、以上の説明では、線材として眼鏡枠に使用するための溝線を例にとって説明したが、本発明の模様付け加工方法および装置は、溝線以外の任意の線材の模様付け加工にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明によれば、眼鏡枠用の線材などの長尺の線材に対してレーザ光によって高精度の連続模様を加工することができ、その模様付け加工を自動運転で行うことができる。そして、模様付け加工のコストを大幅に低減することができる。図柄の変更にも即応できるため多品種少量生産にも適している。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の模様付け加工装置１の主要部の構成を示す正面図である。
【図２】模様付け加工装置１の主要部の構成を示す平面図である。
【図３】線材固定部１３のみを拡大した正面図である。
【図４】線材固定部１３を上方から見た平面図である。
【図５】線材固定部１３を左側面方向から見た側面図である。
【図６】線材移動部１４のみを拡大した正面図である。
【図７】線材移動部１４を左側面方向から見た側面図である。
【図８】水平位置調整部１６および垂直位置調整部１７の構成を示す正面図である。
【図９】水平位置調整部１６および垂直位置調整部１７の構成を示す側面図である。
【図１０】溝線３に連続的に模様付け加工を行う手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６７】
１ 模様付け加工装置
３ 溝線
１０ 基台
１１ 直線矯正部
１２ 検出部
１３ 線材固定部
１４ 線材移動部
１５ レーザ加工部
１６ 水平位置調整部
１７ 垂直位置調整部
１８ レーザ制御部
１９ 制御コンピュータ
２１ 線材供給装置
２２ 線材巻取装置
１０１ キャスター
１０２ 固定足部
１３１ 固定面
１３２ ガイド板
１３３ 保持部材
１３４ 固定駆動部
１３５ 押圧ローラ
１３６ 調整ダイヤル
１４１ ベース
１４２ 移動ガイド
１４３ 移動台
１４４ 上保持部材
１４５ 下保持部材
１５１ 突出板
１５２ 回動軸
１６１ Ｘ軸調整ハンドル
１６２ Ｙ軸調整ハンドル
１７１ Ｚ軸調整ハンドル
１９１ 表示操作部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺の線材（３）の曲がりを直線状に矯正する手順と、
前記線材（３）を線材移動部（１４）により保持してその軸線方向に所定量だけ移動させる手順と、
前記線材（３）を前記線材移動部（１４）による保持位置よりも後方の位置で線材固定部（１３）により保持して固定する手順と、
前記線材固定部（１３）および前記線材移動部（１４）によって保持された両保持位置の中間部分の前記線材（３）の表面に対して、レーザ光を照射して模様付け加工を行う手順と、
前記線材固定部（１３）による前記線材（３）の保持を解放する手順とを
順次繰り返すことにより、前記線材（３）に周期的な模様を形成する線材の模様付け加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載した線材の模様付け加工方法であって、
前記線材（３）は、レンズ保持用溝が形成された眼鏡枠用の線材である線材の模様付け加工方法。
【請求項３】
長尺の線材（３）が供給され、当該線材（３）の曲がりを直線状に矯正するための直線矯正部（１１）と、
前記線材（３）を保持してその位置を固定するための線材固定部（１３）と、
前記線材（３）を保持してその軸線方向に所定量だけ移動させる線材移動部（１４）と、
前記線材（３）の軸線方向の移動量を検出するための検出部（１２）と、
前記線材固定部（１３）および前記線材移動部（１４）によって保持された両保持位置の中間部分の前記線材（３）の表面に対して、レーザ光を照射して模様付け加工を行うレーザ加工部（１５）と、
前記線材固定部（１３）、前記線材移動部（１４）および前記レーザ加工部（１５）を制御して前記線材（３）に周期的な模様を形成する制御部（１８，１９）とを有する線材の模様付け加工装置。
【請求項４】
請求項３に記載した線材の模様付け加工装置であって、
前記レーザ加工部（１５）は、前記線材（３）との相対位置を調整可能に設けられているものである線材の模様付け加工装置。
【請求項５】
請求項４に記載した線材の模様付け加工装置であって、
前記レーザ加工部（１５）は、前記線材（３）までの距離を調整可能に設けられているものである線材の模様付け加工装置。
【請求項６】
請求項５に記載した線材の模様付け加工装置であって、
前記レーザ加工部（１５）は、前記線材（３）の加工位置と、それ以外の工作物の加工位置のそれぞれの位置に切り換え固定することが可能なものである線材の模様付け加工装置。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか１項に記載した線材の模様付け加工装置であって、
前記線材（３）は、レンズ保持用溝が形成された眼鏡枠用の線材である線材の模様付け加工装置。
【請求項１】
長尺の線材（３）の曲がりを直線状に矯正する手順と、
前記線材（３）を線材移動部（１４）により保持してその軸線方向に所定量だけ移動させる手順と、
前記線材（３）を前記線材移動部（１４）による保持位置よりも後方の位置で線材固定部（１３）により保持して固定する手順と、
前記線材固定部（１３）および前記線材移動部（１４）によって保持された両保持位置の中間部分の前記線材（３）の表面に対して、レーザ光を照射して模様付け加工を行う手順と、
前記線材固定部（１３）による前記線材（３）の保持を解放する手順とを
順次繰り返すことにより、前記線材（３）に周期的な模様を形成する線材の模様付け加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載した線材の模様付け加工方法であって、
前記線材（３）は、レンズ保持用溝が形成された眼鏡枠用の線材である線材の模様付け加工方法。
【請求項３】
長尺の線材（３）が供給され、当該線材（３）の曲がりを直線状に矯正するための直線矯正部（１１）と、
前記線材（３）を保持してその位置を固定するための線材固定部（１３）と、
前記線材（３）を保持してその軸線方向に所定量だけ移動させる線材移動部（１４）と、
前記線材（３）の軸線方向の移動量を検出するための検出部（１２）と、
前記線材固定部（１３）および前記線材移動部（１４）によって保持された両保持位置の中間部分の前記線材（３）の表面に対して、レーザ光を照射して模様付け加工を行うレーザ加工部（１５）と、
前記線材固定部（１３）、前記線材移動部（１４）および前記レーザ加工部（１５）を制御して前記線材（３）に周期的な模様を形成する制御部（１８，１９）とを有する線材の模様付け加工装置。
【請求項４】
請求項３に記載した線材の模様付け加工装置であって、
前記レーザ加工部（１５）は、前記線材（３）との相対位置を調整可能に設けられているものである線材の模様付け加工装置。
【請求項５】
請求項４に記載した線材の模様付け加工装置であって、
前記レーザ加工部（１５）は、前記線材（３）までの距離を調整可能に設けられているものである線材の模様付け加工装置。
【請求項６】
請求項５に記載した線材の模様付け加工装置であって、
前記レーザ加工部（１５）は、前記線材（３）の加工位置と、それ以外の工作物の加工位置のそれぞれの位置に切り換え固定することが可能なものである線材の模様付け加工装置。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか１項に記載した線材の模様付け加工装置であって、
前記線材（３）は、レンズ保持用溝が形成された眼鏡枠用の線材である線材の模様付け加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１７２９１８（Ｐ２０１０−１７２９１８Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６７６５（Ｐ２００９−１６７６５）
【出願日】平成２１年１月２８日（２００９．１．２８）
【出願人】（５０９０２９２０９）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２８日（２００９．１．２８）
【出願人】（５０９０２９２０９）
【Ｆターム（参考）】
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