JP2002187001A - 棒材加工装置 - Google Patents

棒材加工装置

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JP2002187001A
JP2002187001A JP2000385968A JP2000385968A JP2002187001A JP 2002187001 A JP2002187001 A JP 2002187001A JP 2000385968 A JP2000385968 A JP 2000385968A JP 2000385968 A JP2000385968 A JP 2000385968A JP 2002187001 A JP2002187001 A JP 2002187001A
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Akio Saiki
昭夫 斎木
Mitsuyoshi Yamaguchi
光義 山口
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Alps Tool Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 搬送ローラにより棒材をNC旋盤に供給する
棒材加工装置において、棒材の振動を低減する。 【解決手段】 棒材(5)の先端部を切削加工するNC
旋盤(4)と棒材(5)を所定量ずつNC旋盤(4)に
供給する棒材供給機(2)とで構成した棒材加工装置
(1)において、棒材供給機(2)が、棒材(5)をN
C旋盤(4)に所定量ずつ順次導入する搬送ローラ部
(6)と、棒材(5)の回転を支えるサポート部(9)
と、棒材(5)の後端部がNC旋盤(4)の主軸(11
a)内に挿入される前に残材(5a,5b)を検出し搬
送ローラ部(6)を逆転させ残材(5a,5b)をNC
旋盤(4)の機外に排出させる残材検出装置(7)とを
備える。加工中に回転する棒材(5)をサポート部
(9)が支えるので棒材(5)の振動が低減し、棒材
(5)の加工精度が高まる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は棒材加工装置に係
り、より詳しくは、被加工物となる棒材の先端部に切削
加工を施すNC旋盤と棒材を所定の移動設定量づつNC
旋盤に供給する棒材供給機とで構成する棒材加工装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】NC旋盤は予め設定された加工プログラ
ムに基づき棒材の先端部に切削加工を施すことができ
る。このNC旋盤には、棒材を高速回転させるスピンド
ル部が定位置に置かれる主軸固定型旋盤と、スピンドル
部が移動する主軸移動型旋盤とがある。棒材供給機は、
NC旋盤の主軸に棒材を一定量ずつ供給するようになっ
ており、通常、棒材をNC旋盤に自動的に供給する押し
棒と、押し棒を駆動する駆動モータ、チェーン等から構
成される駆動装置とを備える。押し棒の先端には棒材を
把持するフィンガーチャックが軸受部を介して取り付け
られる。
【0003】この棒材加工装置により棒材の加工を行う
にあたり、押し棒はそのフィンガーチャックによって棒
材の後端部を把持しながら、棒材をNC旋盤へ供給す
る。NC旋盤は押し棒により送られる棒材の先端部に製
品加工を施す。棒材供給機は、棒材に対し製品加工が繰
り返される結果棒材が短くなると、棒材が残材になった
として認識する。その後、押し棒のフィンガーチャック
が残材を把持したまま後退し、押し棒の後退端で残材排
出装置が残材をフィンガーチャックから抜き取り排出す
る。
【0004】この棒材加工装置において棒材供給機をN
C旋盤とともに使用する場合には、加工毎に押し棒が棒
材を押し出し、各加工時にはNC旋盤の主軸の回転にと
もなって回転する棒材を押し棒がフィンガーチャックを
介して受け止める。ところが、このように棒材の後端部
をフィンガーチャックで把持すると、加工時の棒材の回
転にともなって発生する振動が、フィンガーチャックに
伝わり押し棒全体を振動させる。このため、軸受部の破
損や、押し棒の駆動用チェーンの騒音、振動が激しくな
るといった問題点が生じる。また、棒材が短くなりNC
旋盤の主軸内に押し棒が挿入されている状態において
は、主軸内で押し棒が主軸に接触することで押し棒に主
軸の回転力が作用し連れ回り振動が発生する。また、棒
材の後端部が棒材回転中自由に振れ回りするのをフィン
ガーチャックで規制しているために、材料自身の振動も
増大する。これらの振動は、工作機械側の加工精度に悪
影響を及ぼす。
【0005】また、棒材供給機を主軸台移動型のNC旋
盤と共に使用する場合には、主軸台の移動速度と、押し
棒の速度とが同期していなければならず、押し棒の速度
が速いと、棒材を押し曲げることとなり、押し棒の速度
が遅いと、フィンガーチャックより棒材が外れてしま
う。また、押し棒の動きを主軸台の動きに追従させる必
要があるため、材送時以外は常に押し棒に弱い前進トル
クを与えるようにしている。ところが、加工中に主軸台
が後退すると、棒材を介して押し棒も後退することとな
り、特に棒材が細物の時には曲がってしまい、押し棒も
破損するおそれがある。棒材が曲ったまま回転すると騒
音、振動を招来することとなる。このような不具合を防
止するために、主軸台の移動速度や回転数を低くすると
いった方法が考えられるが、それでは棒材加工装置が十
分な機能を発揮できず、加工精度も悪化する。
【0006】そこで、従来特開平7−60503号公報
が開示するように、押し棒に代え搬送ローラを用いて棒
材を送ることが試みられている。この棒材供給機は搬送
ローラで棒材を挟み、搬送ローラを駆動して棒材をNC
旋盤の主軸に供給することで押し棒やフィンガーチャッ
クを省略し、これにより押し棒の振動や棒材の曲がり等
を防止し、高速、高精度で加工を行なおうとする。ま
た、押し棒を省略することで棒材供給機の全長を短くし
ようとする。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】特開平7−60503
号公報の棒材供給機は、NC旋盤による棒材の加工が繰
り返され棒材が短くなって残材となった場合にこの残材
をNC旋盤の主軸から除去する装置として残材排出装置
を別途設けなければならず、棒材供給機の構造が複雑化
するという問題を有する。また、この残材排出装置はそ
のチャックをNC旋盤の主軸側に突出させるのでチャッ
クが主軸に接触するという問題がある。
【0008】本発明は上述のような諸問題点を解決する
ことができる手段を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、棒材(5)の先端部を切削加工
するNC旋盤(4)と棒材(5)を所定量ずつNC旋盤
(4)に供給する棒材供給機(2)とで構成した棒材加
工装置(1)において、棒材供給機(2)が、棒材
(5)をNC旋盤(4)に所定量ずつ順次導入する搬送
ローラ部(6)と、棒材(5)の回転を支えるサポート
部(9)と、棒材(5)の後端部がNC旋盤(4)の主
軸(11a)内に挿入される前に残材(5a,5b)を
検出し搬送ローラ部(6)を逆転させ残材(5a,5
b)をNC旋盤(4)の機外に排出させる残材検出装置
(7)とを備えた棒材加工装置を採用する。
【0010】この請求項1の発明によれば、加工中に回
転する棒材(5)をサポート部(9)が支えるので棒材
(5)の振動が低減され、棒材(5)の加工精度が高め
られる。また、残材検出装置(7)が、棒材(5)の後
端部がNC旋盤(4)の主軸(11a)内に入る前に棒
材(5)を残材(5a,5b)として検出し、この検出
に基づき搬送ローラ部(6)が逆転して残材(5a,5
b)をNC旋盤(4)の機外に排出することから、従来
のように残材排出装置のチャックにより主軸(11a)
が損傷を受けるようなこともない。
【0011】また、請求項2の発明は、残材(5a,5
b)の排出前にNC旋盤(4)が残材(5a,5b)の
先端部に継手加工を施すように構成された請求項1に記
載の棒材加工装置を採用する。
【0012】この請求項2の発明によれば、残材(5
a,5b)に継手加工が行われるので、排出された残材
(5a,5b)同士を棒状に接続することができる。従
って、残材(5a,5b)を再び棒材供給機(2)によ
りNC旋盤(4)に送り、加工することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につき
図面を参照して説明する。
【0014】図1に示すように、この棒材加工装置1
は、棒材5の先端部を切削加工するNC旋盤4と、棒材
5を所定量ずつNC旋盤4に供給する棒材供給機2とで
構成される。
【0015】NC旋盤4は、図2に示すように、ベッド
10上に主軸台11を備える。NC旋盤4には主軸固定
型と主軸移動型とがあり、本発明はいずれのNC旋盤に
ついても適用可能であるが、この場合のNC旋盤4は主
軸移動型として説明する。この主軸移動型NC旋盤4の
主軸台11は加工中に主軸11aの軸方向すなわち矢印
a,bの方向に往復移動可能である。この主軸台11に
は主軸11aが回転可能に取り付けられ、主軸11aの
一端にはチャック12が設けられる。棒材供給機2から
供給される棒材5は主軸11a内に挿入され、チャック
12により把持され、主軸11aの回転と共に回転す
る。チャック12の前方には、棒材5の先端を受け止め
棒材5の送り量を設定するストッパ13が設けられる。
ストッパ13は棒材5の先端の位置決めを行った後は加
工中の主軸台11の往復移動を阻害しないよう他の箇所
に移動可能である。チャック12の近傍には、刃物14
がストッパ13に干渉しないように設けられる。このN
C旋盤4は予め設定された加工プログラムに基づきチャ
ック12が把持した棒材5の先端部に対し切削加工を行
う。
【0016】棒材供給機2は、図1に示すように、操作
盤2Aおよび制御ボックス2Bを備え、操作盤2A上で
設定された設定値に基づき制御ボックス2B内の制御装
置によりNC旋盤4の主軸11aに棒材5を一定量ずつ
自動的に供給するようになっている。また、棒材供給機
2の本体内には、図2に示すように、棒材5をNC旋盤
4に所定量ずつ順次導入する搬送ローラ部6と、棒材5
の回転を支えるサポート部9と、棒材5の後端部がNC
旋盤4の主軸11a内に挿入される前にこの棒材5が残
材5a,5b(図5参照)となったことを検出し搬送ロ
ーラ部6を逆転させ残材5a,5bをNC旋盤4の機外
に排出させる残材検出装置7,7とが設けられる。
【0017】搬送ローラ部6は、図2に示すように、棒
材供給機2におけるNC旋盤4寄りの箇所に配置され、
水平に置かれる棒材5を上下方向から挟む一対の搬送ロ
ーラ8a,8bを備える。搬送ローラ8a,8bは一対
のみならずそれ以上設けてもよく、また上下から棒材5
を挟むだけでなく水平方向から棒材5を挟むようにして
もよい。
【0018】図3に示すように、搬送ローラ8a,8b
は棒材5に対し接離可能であり棒材5に接する時に回転
駆動するように搬送ローラ部6に保持される。すなわ
ち、搬送ローラ部6の図示しないフレームに上下二本の
円筒状の支点軸31,21が回転可能に水平に支持さ
れ、各支点軸31,21に揺動レバー30,20が上下
方向に揺動可能に支持され、各揺動レバー30,20の
先端に回転軸35,26が水平に軸支され、各回転軸3
5,26に搬送ローラ8b,8aが固定される。揺動レ
バー30,20の各支点軸31,21に支持される箇所
には互いに噛み合う歯切り部33,23が形成され、一
方の揺動レバー20には図示しないフレームに保持され
る流体圧シリンダ40が連結軸42を介し連結される。
流体圧シリンダ40が伸縮動作すると上下の揺動レバー
30,20は上下対称形に揺動し、搬送ローラ8b,8
aは棒材5に対し接離する。流体圧シリンダ40として
はエアシリンダ、油圧シリンダのいずれであってもよ
く、また流体圧シリンダ40に代えモータ等他の手段に
より揺動レバー20を揺動させてもよい。
【0019】また、各支点軸21,31には駆動軸24
と回転軸34が夫々挿入される。駆動軸24は図示しな
いフレーム上に設置された駆動モータ43により駆動さ
れ、駆動軸24に固定された歯車27と回転軸26に固
定された歯車28との噛み合いにより搬送ローラ8aに
動力が伝達される。また、駆動軸24の歯車27には回
転軸34に固定される歯車36が噛み合い、この歯車3
6に回転軸35に固定される歯車37が噛み合うことに
より、駆動モータ43の動力は搬送ローラ8bに伝達さ
れる。一対の搬送ローラ8a,8bは上記各歯車の噛み
合いにより互いに反対方向に同じ周速度で回転する。駆
動モータ43としては正逆転可能なリバーシブルモー
タ、トルクモータ、サーボモータ、パルスモータ等が使
用される。なお、一対の揺動レバー20,30は歯切り
部23,33を噛み合わせて連動させているが、歯切り
部23,33のかわりにレバー及びピンを用いて連動さ
せてもよいし、揺動レバー20,30にそれぞれ歯車を
取付けて連動させてもよい。また、駆動モータ43から
搬送ローラ8a,8bへの動力の伝達は歯車により行っ
ているが、ベルト及びプール等他の伝動手段によって動
力を伝達するようにしてもよい。
【0020】この搬送ローラ部6の搬送ローラ8a,8
bにより棒材5をNC旋盤4に搬送するには、まず、シ
リンダ40のロッド41を縮動作させ、一対の揺動レバ
ー20,30を支点軸21,31を支点に閉動作させて
一対の搬送ローラ8a,8bで棒材5を把持する。この
状態で駆動モータ43を矢印Bの方向に回転させると、
搬送ローラ8aは駆動軸24、歯車27、歯車28、回
転軸26により駆動モータ43から動力を伝達され矢印
Cの方向に回転する。同時に搬送ローラ8bは歯車2
7、歯車36、歯車37、回転軸35により駆動モータ
43から動力を伝達され矢印D方向に回転する。これに
より、棒材5はNC旋盤4の主軸11aの方に搬送され
る。NC旋盤4の主軸11aはこの搬送された棒材5を
チャック12で把持し回転させ、刃物14が棒材5の先
端部に対し切削を行う。
【0021】サポート部9は、この回転する棒材5を振
れ回りしないように支持する。サポート部9は、図4に
示すように、棒材5を包み水平に支持する筒体を備え
る。筒体は上サポート63と下サポート60とに二分割
可能であり、上下のサポート63,60内にはブッシュ
64,61が交換可能に取り付けられている。ブッシュ
61,64は、夫々所定間隔でサポート60,63の内
面に固定され、各ブッシュ61,64間には油溜まり6
2が形成される。油溜まり62にはオイルポンプ50に
よってオイル配管51からオイル52が供給されるよう
になっている。ブッシュ61,64は、必要に応じて1
個又は2個以上設けられ、油溜まり62を設けることな
く連続して配置してもよい。また、オイル52は必要に
応じて供給されるもので、供給不要とされる場合もあ
る。1個または連続して配置したブッシュ61,64に
オイル52を供給して棒材5の回転を支える場合は、油
溜まり62に相当する溝、穴等をブッシュ61,64に
予め設けておくことにより、オイル52をブッシュ6
1,64内に供給することができる。また、ブッシュ6
1,64は棒材5の回転に耐えられるものであれば、鉄
材、樹脂材等材質の如何は問わない。棒材5は高速で回
転するので、ブッシュ61,64はこの棒材5の振れ回
りを押さえるべく望ましくは棒材5の外径サイズに合わ
せた穴径のものに適宜交換される。
【0022】棒材5はその先端部から順次加工されるに
連れ短くなり残材5a,5bとなるが、棒材供給機2は
この棒材5が残材5a,5bとなった時点、位置を検出
するための残材検出装置7,7を備える。残材検出装置
7,7は、光電センサ、近接スイッチ、リミットスイッ
チ等により構成される。光電センサ等からなる残材検出
装置7,7は棒材5の後端部が搬送ローラ8a,8bを
通り過ぎない程度の位置に設置される。残材5a,5b
の検出は搬送ローラ8a,8bの回転をエンコーダでパ
ルス出力することによっても行うことができ、その場合
の残材検出装置の設置位置は搬送ローラ8a,8bの近
傍に制限されない。上記制御ボックス2B内の制御装置
は、残材検出装置7,7が残材5a,5bとなった棒材
5の後端部を検出することにより出力する信号を受けて
駆動モータ43を矢印Eの方向に逆転させる(図3参
照)。これにより、搬送ローラ8a,8bは夫々矢印
F,Gの方向に逆回転し、棒材5の残材5a,5bをN
C旋盤4の主軸11aから引き出して機外に排出する。
【0023】また、制御ボックス2B内の制御装置は、
残材検出装置7,7が残材5a,5bを検出するとNC
旋盤4が残材5aの先端部に継手加工を施し、その後で
棒材供給機2がこの継手加工された残材5a,5bを搬
送ローラ部6によりNC旋盤4の機外に排出するように
プログラムすることも可能である。この継手加工により
残材5a,5bの先端部には図5(a)に示すような凹
形継手片70又は図5(b)に示すような凸形継手片7
1が形成される。凹形継手片70の継手加工と凸形継手
片71の継手加工を例えば交互に繰り返すようにプログ
ラムすることにより、図5(c)に示すように凸形継手
片71を凹形継手片70に挿入することで二本の残材5
a,5bを一本の棒材に結合することができる。凸形継
手片71と凹形継手片70は、オスネジとメスネジとし
てもよい。また、凸形継手片71または凹形継手片70
のいずれか一方の形状だけを加工してもよく、この場合
は残材5a,5bの先端部に加工される継手片70,7
1と結合することができる形状の先端部を有する予備材
をあらかじめ用意しておき、この予備材と結合すること
で一本の棒材とすることができる。結合方法は圧入、焼
きバメ、ネジ結合等によって行なうことができる。さら
に、図5(d)のように円筒状の接続具80や、図5
(e)のような棒状の接続具81を用いて結合すること
ができ、それぞれを組み合わせて結合することもでき
る。接続具80,81としては金属のほか樹脂等で製作
してもよいし、ゴム、ウレタン、スプリング等の弾性体
で製作してもよい。
【0024】次に、上記構成の棒材加工装置の作用につ
いて、図6及び図7に基づき説明する。
【0025】まず、1本の新材の棒材5が棒材供給機2
内に図示しない棒材ストック棚より主軸11aの中心線
の延長線上に搬出される(図6(a))。この新材の棒
材5は搬送ローラ8a,8bによって把持され、搬送ロ
ーラ8a,8bが駆動用モータ43(図3参照)により
正転させられることにより、図2中矢印a方向に送ら
れ、NC旋盤4の主軸11a内に挿入される。棒材5は
その先端がストッパ13に突き当たるまで搬送される。
ストッパ13は操作盤2Aの操作により予めセットされ
た棒材5の送り量に対応する位置に設定される。棒材5
の先端部がストッパ13に突き当たると、主軸11aの
チャック12が棒材5を把持する(図6(b))。
【0026】主軸11aのチャック12が棒材5を把持
すると、搬送ローラ8a,8bが開いて棒材5から離
れ、棒材5は搬送ローラ8a,8bによる拘束を解かれ
自由状態となる。また、棒材5の先端を止めているスト
ッパ13も棒材5から離れ、NC旋盤4の加工が可能な
状態となる(図6(c))。その後、NC旋盤4は主軸
台11内のモータ(図示せず)により棒材5を回転さ
せ、棒材5の先端部を図示しない刃物で切り落として先
端部を整える(図6(d))。
【0027】棒材5の先端部が切り落とされると、NC
旋盤4はストッパ13を製品加工に要する棒材5の送り
量を設置する位置へと移動させ、チャック12を開く
(図6(e))。続いて棒材供給機の搬送ローラ8a,
8bが棒材5を把持し、棒材5をその先端がストッパ1
3に突き当たるまで図2中矢印aの方向に搬送する。主
軸11aのチャック12はこのストッパ13に当たった
棒材5を把持する(図6(b))。その後、NC旋盤4
は主軸台11内の図示しないモータにより棒材5を回転
させ、棒材5の先端部に刃物14(図2参照)で加工
し、製品を切り落とす。NC旋盤4による棒材5の加工
中は、搬送ローラ8a,8bは開き棒材5から離れてい
る。そのため、棒材5は振動することなく円滑に回転す
る。また、棒材5はその加工中棒材供給機2側のサポー
ト部9に支持され、振れ回りすることなく円滑に回転す
る。
【0028】上記製品の加工が一本の棒材5に対して繰
り返され、この棒材5が短くなって残材5a,5bとな
ると、棒材5の搬送中又は加工中(図7(a))に残材
検出部7,7が残材5a,5bを検出する(図5
(b))。すなわち、残材検出部7,7が光電センサで
ある場合は投光器側から受光器側へと光が届き、残材5
a,5bを認識した旨の信号が棒材供給機2の制御装置
に入力される。この棒材供給機2の制御装置は、この残
材5a,5bの検出信号に基づきNC旋盤4側に残材処
理プログラムに移行するよう信号を出力する。
【0029】NC旋盤4の図示しない制御装置は、この
棒材供給機2からの信号を入力すると、製品加工プログ
ラムの終了後または残材処理可能なプログラム位置にお
いて、残材処理プログラムに移行する。残材処理プログ
ラムに従い、残材5a,5bの先端部に継手加工を行
い、図5(a)又は(b)に示すような継手片70,7
1を形成する。この継手片70,71の加工終了後、残
材処理のプログラムが終了し、チャック12を開動作さ
せる(図7(c))。
【0030】棒材供給機2は、搬送ローラ8a,8bを
閉じて残材5a,5bに接触させ、駆動モータ43を図
3中矢印Eの方向に逆転させる。これにより、搬送ロー
ラ8a,8bは図3中矢印F,Gの方向に夫々逆転し、
残材5a,5bを図2中矢印b方向に送り、NC旋盤4
の機外に排出する(図7(d))。
【0031】この排出された残材5a,5bは、その後
凸形継手片71または凹形継手片70を利用して図5
(c)(d)又は(e)に示すように結合され、再び棒
材として棒材供給機2によりNC旋盤4へと搬送され製
品の加工に供される。
【0032】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、棒材の先端部
を切削加工するNC旋盤と棒材を所定量ずつNC旋盤に
供給する棒材供給機とで構成した棒材加工装置におい
て、棒材供給機が、棒材をNC旋盤に所定量ずつ順次導
入する搬送ローラ部と、棒材の回転を支えるサポート部
と、棒材の後端部がNC旋盤の主軸内に挿入される前に
残材を検出し搬送ローラ部を逆転させ残材をNC旋盤の
機外に排出させる残材検出装置とを備えた棒材加工装置
であり、加工中に回転する棒材をサポート部が支えるの
で棒材の振動が低減され、棒材の加工精度が高められ
る。また、残材検出装置が、棒材の後端部がNC旋盤の
主軸内に入る前に棒材を残材として検出し、この検出に
基づき搬送ローラ部が逆転して残材をNC旋盤の機外に
排出することから、従来のように残材排出装置のチャッ
クにより主軸が損傷を受けるようなこともない。
【0033】請求項2の発明によれば、残材の排出前に
NC旋盤が残材の先端部に継手加工を施すように構成さ
れた請求項1に記載の棒材加工装置であり、残材が継手
加工された後機外に排出されるので、排出された残材同
士を棒状に接続することができる。従って、残材を再び
棒材供給機によりNC旋盤に送り新たな棒材として加工
することで残材を有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る棒材加工装置を示す正面図であ
る。
【図2】本発明に係る棒材加工装置を示す概念図であ
る。
【図3】棒材供給機の搬送ローラ部を示す斜視図であ
る。
【図4】棒材供給機のサポート部を示す斜視図である。
【図5】残材の先端に形成される継手片と継手片を利用
した残材の結合状態を説明する図である。
【図6】棒材加工装置の作用を説明する図である。
【図7】残材排出の作用を説明する図である。
【符号の説明】 1…棒材加工装置 2…棒材供給機 4…NC旋盤 5…棒材 5a,5b…残材 6…搬送ローラ部 7…残材検出装置 8a,8b…搬送ローラ 9…サポート部 11a…主軸

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 棒材の先端部を切削加工するNC旋盤と
    棒材を所定量ずつNC旋盤に供給する棒材供給機とで構
    成した棒材加工装置において、棒材供給機が、棒材をN
    C旋盤に所定量ずつ順次導入する搬送ローラ部と、棒材
    の回転を支えるサポート部と、棒材の後端部がNC旋盤
    の主軸内に挿入される前に残材を検出し搬送ローラ部を
    逆転させ残材をNC旋盤の機外に排出させる残材検出装
    置とを備えたことを特徴とする棒材加工装置。
  2. 【請求項2】 残材の排出前にNC旋盤が残材の先端部
    に継手加工を施すように構成されたことを特徴とする請
    求項1に記載の棒材加工装置。
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