JP2006341329A - 棒状鋼材切断装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 長手方向に対して直角且つ平坦な切断端面で棒状鋼材を切断することができる切断砥石を用いた棒状鋼材切断装置を提供する。
【解決手段】 切断砥石36の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位をその切断砥石36の回転駆動状態で非接触にて検出する変位検出装置58が設けられ、交換判定手段68により、その変位検出装置58により検出された、切断砥石36の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位に基づいてその切断砥石36の交換判定が行われることから、交換判定された切断砥石36を新しい正常な切断砥石に交換することができるので、長手方向に対して直角且つ平坦な切断端面で棒状鋼材38を切断することができる。
【選択図】 図2
【解決手段】 切断砥石36の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位をその切断砥石36の回転駆動状態で非接触にて検出する変位検出装置58が設けられ、交換判定手段68により、その変位検出装置58により検出された、切断砥石36の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位に基づいてその切断砥石36の交換判定が行われることから、交換判定された切断砥石36を新しい正常な切断砥石に交換することができるので、長手方向に対して直角且つ平坦な切断端面で棒状鋼材38を切断することができる。
【選択図】 図2
Description
本発明は、比較的大径の棒状鋼材を切断砥石を用いて切断する装置に関するものである。
たとえば40mmφ〜100mmφ程度の径を有する比較的大径の棒状鋼材においては、予め定められた長さ寸法となるように切断して出荷される。この棒状鋼材の切断には、一般に、一対の切断刃(バイト)を用いたシャー切断法、円形の切断砥石や切断鋸を高速回転させて切断する回転工具切断法などが用いられる。
上記シャー切断法では、短時間にて切断できる利点があるが、一対の切断刃に挟まれて棒状鋼材の端面に圧縮変形が発生して断面寸法が変化するという問題がある。これに対し、回転工具切断法では、回転工具によって鋼材が切断されるので、切削される時間がある程度必要となるが、棒状鋼材の端面形状に変化がなく、切断端面の品質がよいという利点がある。
上記回転工具切断法を用いた棒状鋼材切断装置の一種に、たとえば特許文献1に記載された回転砥石を用いた材料切断装置が提案されている。
特開2002−69557号公報
ところで、上記特許文献1にて提案されている棒状鋼材切断装置では、切断中において切断砥石の反りが発生してする場合があるので、必ずしも切断端面が長手方向に対して直角且つ平坦面とならず、斜め切断や割損(寸法不足)による不良がある割合で発生し、棒状鋼材の製造過程における問題であった。
本発明は以上の事情を背景として為されたものであって、その目的とするところは、長手方向に対して直角且つ平坦な切断端面で棒状鋼材を切断することができる切断砥石を用いた棒状鋼材切断装置を提供することにある。
本発明者等は、以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、切断中において切断砥石の反りが発生する場合は、切断前において切断砥石の外周側部位であって円周方向の少なくとも1部位が回転軸心方向に変位しているという現象を見出した。本発明はそのような知見に基づいて為されたものである。
すなわち、請求項1に係る発明の要旨とするところは、回転駆動された円板状の切断砥石の外周縁を棒状鋼材の側面に押圧することによりその棒状鋼材を切断する棒状鋼材切断装置であって、(a) 前記切断砥石の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位をその切断砥石の回転駆動状態で非接触にて検出する変位検出装置と、(b) その変位検出装置により検出された、前記切断砥石の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位に基づいて、その切断砥石の交換判定を行う交換判定手段とを、含むことを特徴とする。
また、請求項2に係る発明は、前記請求項1に係る発明において、(a) 前記切断砥石を前記棒状鋼材の長手方向に平行な軸心まわりに回転駆動する回転駆動装置と、(b) その回転駆動装置を前記棒状鋼材に対して接近離隔方向に移動させる移動装置と、(c) 前記棒状鋼材の切断待機状態ではその切断砥石の外周縁が予め設定された切断待機位置に位置させ、切断に際してはその切断砥石の外周縁がその切断待機位置から所定の移動ストロークだけ往復移動させる移動制御手段とを含み、(d) 前記変位検出装置は、前記待機位置における前記切断砥石の外周部位の回転軸心方向の変位を検出するものであることを特徴とする。
また、請求項3に係る発明は、前記請求項2に係る発明において、前記切断砥石の周速が予め設定された一定速度となるように前記回転駆動装置を制御する回転速度制御手段を含むことを特徴とする。
また、請求項4に係る発明は、前記請求項1乃至3のいずれかに係る発明において、前記交換判定手段は、前記切断砥石の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位のうちの少なくとも1部位の変位が予め設定された判定値を越えた場合に前記切断砥石の交換判定を行うものであることを特徴とする。
また、請求項5に係る発明は、前記請求項1乃至4のいずれかの発明において、前記変位検出装置は、前記切断砥石の回転周期よりも短い測定周期でその切断砥石の外周側部位の回転軸心方向の変位を検出するものであることを特徴とする。
また、請求項6に係る発明は、請求項5に係る発明において、前記変位検出装置は、前記切断砥石の回転周期の整数分の1の測定周期でその切断砥石の外周側部位の回転軸心方向の変位を検出するものであることを特徴とする。
請求項1に係る発明によれば、切断砥石の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位をその切断砥石の回転駆動状態で非接触にて検出する変位検出装置が設けられ、交換判定手段により、その変位検出装置により検出された、前記切断砥石の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位に基づいてその切断砥石の交換判定が行われることから、交換判定された切断砥石を新しい正常な切断砥石に交換することができるので、長手方向に対して直角且つ平坦な切断端面で棒状鋼材を切断することができる。
また、請求項2に係る発明によれば、(a) 前記切断砥石を前記棒状鋼材の長手方向に平行な軸心まわりに回転駆動する回転駆動装置と、(b) その回転駆動装置を前記棒状鋼材に対して接近離隔方向に移動させる移動装置と、(c) 前記棒状鋼材の切断待機状態ではその切断砥石の外周縁が予め設定された切断待機位置に位置させ、切断に際してはその切断砥石の外周縁がその切断待機位置から所定の移動ストロークだけ往動させた後復動させる移動制御手段とを含み、(d) 前記変位検出装置は、位置固定に設けられて、前記待機位置における前記切断砥石の外周部位の回転軸心方向の変位を検出するものであるので、切断砥石の摩耗によってその径が減少しても、位置固定の変位検出装置によって切断砥石の外周縁の回転軸心方向の変位が検出可能となる。
また、請求項3に係る発明によれば、回転速度制御手段によって前記切断砥石の周速が予め設定された一定速度となるように前記回転駆動装置が制御されるので、切断砥石の摩耗によってその径が減少しても、切断砥石の周縁部の速度が一定の状態で棒状鋼材が切断される利点がある。
また、請求項4に係る発明によれば、前記交換判定手段は、前記切断砥石の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位のうちの少なくとも1部位の変位が予め設定された判定値を越えた場合に前記切断砥石の交換判定を行うものであることから、従来では判定不能であった局部的な回転軸心方向の変位に起因する切断中の切断砥石の反りの発生が好適に防止される。
また、請求項5に係る発明によれば、前記変位検出装置は、前記切断砥石の回転周期よりも短い測定周期でその切断砥石の外周側部位の回転軸心方向の変位を検出するものであるので、切断砥石の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位が検出される。
また、請求項6に係る発明によれば、前記変位検出装置は、前記切断砥石の回転周期の整数分の1の測定周期でその切断砥石の外周側部位の回転軸心方向の変位を検出するものであるので、切断砥石の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位が等角度間隔で検出される。
以下において、本発明の1実施例である棒状鋼材切断装置10を図面に基づいて詳細に説明する。図1および図2は、棒状鋼材切断装置10の構成を説明するための正面図および平面図である。
図1および図2において、棒状鋼材切断装置10は、基台12と、その基台12の上において水平に固設された一対の案内レール14と、その案内レール14によって1直線方向に案内される長手状の移動台16と、その移動台16を往復方向に駆動する駆動装置である油圧シリンダ18とを備えている。この移動台16上には、駆動モータ20と、移動台16からその長手方向に突き出すように固定された突出フレーム22と、その突出フレーム22の先端部に固定され、連結軸24を介して駆動モータ20と連結された入力軸26とその入力軸26に対して軸心が直交する出力軸28とを備えたギヤボックス30とが設けられている。上記基台12には、移動台16に固定されたラック31と噛み合うピニオン32を備えたロータリエンコーダ34が設けられており、移動台16の移動位置が検出されるようになっている。それらロータリエンコーダ34等は移動位置検出装置として機能している。
上記ギヤボックス30の出力軸28には、700乃至1300mmφ程度の切断砥石36が固定され、油圧シリンダ18によって移動台16および突出フレーム22とともにこの切断砥石36が、後退位置と前進位置との間で水平方向に往復移動させられるようになっている。図1および図2は、前進位置に位置している状態を示している。
本実施例では、前記駆動モータ20およびギヤボックス30は、切断砥石36を棒状鋼材38の長手方向に平行な軸心まわりに回転駆動する回転駆動装置として機能し、前記油圧シリンダ18は、その回転駆動装置を棒状鋼材38に対して接近離隔方向に移動させる移動装置として機能している。
前進位置における突出フレーム22の下側には、上記移動台16の移動方向と直交する方向すなわち切断砥石36の回転軸心に平行な方向に並列する断面円形の複数本の棒状鋼材38を搬送するための搬送装置40が設けられている。この棒状鋼材38は、熱間材であるが冷間材であってもよい。上記搬送装置40は、棒状鋼材38を支持し、搬送用電動モータ42によって回転駆動される複数本の搬送ローラ44と、搬送ローラ44上の棒状鋼材38を所定の切断位置に位置決めするための位置決め装置46とを備えている。
図1に示すように、上記後退位置と前進位置との間の待機位置における切断砥石36の外周部までの回転軸心方向の距離Aを検出するための変位センサ50が基台12から突設されたブラケット52に設けられている。この変位センサ50は、図3に詳しく示すように、電源ユニット53から電源を受けて、たとえばレーザ光を照射し且つそのレーザ光の反射光をCCDセンサにより検出することにより切断砥石36の外周部までの距離Aに対応する信号を出力する。信号増幅器54は変位センサ50からの出力信号を増幅し、モニタ装置56は増幅された変位センサ54からの出力信号に基づいて切断砥石36の外周部までの回転軸心方向の距離Aを逐次決定し、その距離Aの変化に基づいて回転軸心方向の変位ΔAを算出し、その変位ΔAを表示するとともに、変位ΔAを表す信号を出力する。本実施例では、上記変位センサ50、電源ユニット53、信号増幅器54、モニタ装置56が、非接触で切断砥石36の外周部の回転軸心方向の変位を検出する変位検出装置を構成している。本実施例の変位検出装置58では、たとえば500μs乃至1ms以下のサンプリング周期すなわち切断砥石36の回転周期よりも検出周期以下たとえば整数分の1の短い検出周期を備えており、回転中の切断砥石36であってもその外周部の複数箇所たとえば10箇所以上の変位ΔAが測定され得るようになっている。
上記の棒状鋼材切断装置10には電子制御装置60が備えられている。電子制御装置60は、たとえばRAM、ROM、CPU、インターフェースを備えたマイクロコンピュータなどから構成されたものであり、RAMの一時記憶機能を利用しつつROMに予め記憶されたプログラムに従って、ロータリエンコーダ34からの信号や変位検出装置58からの信号を処理し、油圧シリンダ18、駆動モータ20、搬送用電動モータ42、位置決め装置46等を制御する。
図4は、上記予め記憶されたプログラムに従って作動することにより電子制御装置60に備えられた制御機能の要部を説明するブロック線図である。図4に示すように、電子制御装置60には、回転速度制御手段62、移動制御手段64、搬送制御手段66、交換判定手段68等が機能的に設けられている。
回転速度制御手段62は、切断砥石36の周速が予め設定された一定の目標速度たとえば80m/secとなるように駆動モータ20を制御する。たとえば、予め記憶された関係から切断砥石36の切断開始時の移動台16の位置に基づいて切断砥石36の直径を算出し、周速が目標速度となるようにその直径に基づいて切断砥石36の回転速度を制御する。上記切断砥石36の切断開始時期は、たとえば駆動モータ20の駆動電流の増加開始時点に基づいて判定される。
移動制御手段64は、棒状鋼材38の切断前の待機状態ではその切断砥石36の外周縁が予め設定された切断待機位置に位置させ、切断に際してはその切断砥石36の外周縁がその切断待機位置から並列する複数本の棒状鋼材38を切断するために必要な所定の移動ストロークだけ移動させて前進位置へ往動させた後、上記切断待機位置へ復動させる。上記切断待機位置は、たとえば切断砥石36が棒状鋼材38を切断する直前の位置である。
搬送制御手段66は、切断砥石36が切断待機位置へ位置させられている間に、搬送装置40の搬送ローラ44上の棒状鋼材38をその長手方向に所定寸法移動させ、次の切断位置が切断砥石36と同じ平面内に位置するように位置決め装置46により位置決めさせる。
交換判定手段68は、変位検出装置58により検出された、切断砥石36の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位に基づいて、その切断砥石36の交換判定を行う。たとえば、交換判定手段68は、切断砥石36の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位変位ΔAのうちの少なくとも1部位の変位ΔA(回転軸心方向の変形量)が予め設定された判定値Jたとえば1mmを越えた場合に切断砥石36の交換判定を行い、その交換判定結果を表示し、且つ信号にて出力する。
上述のように、本実施例によれば、切断砥石36の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位をその切断砥石36の回転駆動状態で非接触にて検出する変位検出装置58が設けられ、交換判定手段68により、その変位検出装置58により検出された、切断砥石36の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位に基づいてその切断砥石36の交換判定が行われることから、交換判定された切断砥石36を新しい正常な切断砥石に交換することができるので、長手方向に対して直角且つ平坦な切断端面で棒状鋼材を切断することができる。このため、棒状鋼材38の端面品質が向上し、切断砥石36の反りに起因する棒状鋼材38の斜め切りをオフラインにより手直しするための工数が大幅に減少するとともに、交換判定に基づく切断砥石36の事前の交換によって棒状鋼材切断装置10の稼働率が向上するという優れた効果が得られた。
また、本実施例によれば、(a) 切断砥石36を棒状鋼材38の長手方向に平行な軸心まわりに回転駆動する駆動モータ(回転駆動装置)20と、(b) その駆動モータ20を棒状鋼材38に対して接近離隔方向に移動させる油圧シリンダ(移動装置)18と、(c) 棒状鋼材38の切断待機状態では切断砥石36の外周縁が予め設定された切断待機位置に位置させ、切断に際しては切断砥石36の外周縁がその切断待機位置から所定の移動ストロークだけ往動した後復動させる移動制御手段64とを含み、(d) 前記変位検出装置58は、位置固定に設けられて、前記待機位置における切断砥石36の外周部位の回転軸心方向の変位を検出するものであるので、切断砥石36の摩耗によってその径が減少しても、位置固定の変位検出装置58によって切断砥石36の外周縁の回転軸心方向の変位が検出可能となる。
また、本実施例によれば、回転速度制御手段62によって切断砥石36の周速が予め設定された一定速度となるように駆動モータ(回転駆動装置)20が制御されるので、切断砥石36の摩耗によってその径が減少しても、切断砥石36の周縁部の速度が一定の状態で棒状鋼材38が切断される利点がある。
また、本実施例によれば、交換判定手段68は、切断砥石36の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位のうちの少なくとも1部位の変位が予め設定された判定値を越えた場合に切断砥石36の交換判定を行うものであることから、従来では判定不能であった局部的な回転軸心方向の変位に起因する切断中の切断砥石36の反りの発生が好適に防止される。
また、本実施例によれば、変位検出装置58は、切断砥石36の回転周期よりも短い測定周期でその切断砥石36の外周側部位の回転軸心方向の変位を検出するものであるので、切断砥石36の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位ΔAが検出される。
また、本実施例によれば、変位検出装置58は、切断砥石36の回転周期の整数分の1の測定周期でその切断砥石の外周側部位の回転軸心方向の変位を検出するものであるので、切断砥石36の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位ΔAが等角度間隔で検出される。
以上、本発明を図面に基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
たとえば、前述の実施例において、変位センサ50はブラケット52を介して基台12に固定されることにより位置固定とされていたが、移動台16或いはそれに固定された突出フレーム22などに固定されてもよい。
また、前述の実施例において、変位検出装置58は、切断砥石36の回転周期よりも数分の1以下の短い検出周期を備えており、回転中の切断砥石36であってもその外周部の複数箇所たとえば10箇所以上の変位ΔAが測定され得るようになっていたが、必ずしもそのような短い回転周期でなくてもよい。
また、前述の変位センサ50はレーザ光を照射したときの切断砥石36からの反射光に基づいて距離Aおよび変位ΔAを検出するものであったが、超音波を用いるなど他の原理によって検出するものであってもよい。
また、前述の棒状鋼材38は断面円形であったが、断面矩形であっても差し支えない。
その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
10:棒状鋼材切断装置
18:油圧シリンダ(移動装置)
20:駆動モータ(回転駆動装置)
36:切断砥石
38:棒状鋼材
58:変位検出装置
62:回転速度制御手段
64:移動制御手段
68:交換判定手段
18:油圧シリンダ(移動装置)
20:駆動モータ(回転駆動装置)
36:切断砥石
38:棒状鋼材
58:変位検出装置
62:回転速度制御手段
64:移動制御手段
68:交換判定手段
Claims (6)
- 回転駆動された円板状の切断砥石の外周縁を棒状鋼材の側面に押圧することにより該棒状鋼材を切断する棒状鋼材切断装置であって、
前記切断砥石の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位を該切断砥石の回転駆動状態で非接触にて検出する変位検出装置と、
該変位検出装置により検出された、前記切断砥石の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位に基づいて、該切断砥石の交換判定を行う交換判定手段と
を、含むことを特徴とする棒状鋼材切断装置。 - 前記切断砥石を前記棒状鋼材の長手方向に平行な軸心まわりに回転駆動する回転駆動装置と、
該回転駆動装置を前記棒状鋼材に対して接近離隔方向に移動させる移動装置と、
前記棒状鋼材の切断待機状態では該切断砥石の外周縁が予め設定された切断待機位置に位置させ、切断に際しては該切断砥石の外周縁が該切断待機位置から所定の移動ストロークだけ往復移動させる移動制御手段とを含み、
前記変位検出装置は、前記待機位置における前記切断砥石の外周部位の回転軸心方向の変位を検出するものであることを特徴とする請求項1の棒状鋼材切断装置。 - 前記切断砥石の周速が予め設定された一定速度となるように前記回転駆動装置を制御する回転速度制御手段を含むことを特徴とする請求項2の棒状鋼材切断装置。
- 前記交換判定手段は、前記切断砥石の外周側部位であって円周方向の複数部位における回転軸心方向の変位のうちの少なくとも1部位の変位が予め設定された判定値を越えた場合に前記切断砥石の交換判定を行うものである請求項1乃至3のいずれかの棒状鋼材切断装置。
- 前記変位検出装置は、前記切断砥石の回転周期よりも短い測定周期で該切断砥石の外周側部位の回転軸心方向の変位を検出するものである請求項1乃至4のいずれかの棒状鋼材切断装置。
- 前記変位検出装置は、前記切断砥石の回転周期の整数分の1の測定周期でその切断砥石の外周側部位の回転軸心方向の変位を検出するものである請求項5の棒状鋼材切断装置。
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
CN113504041A (zh) * | 2021-07-15 | 2021-10-15 | 中国建材检验认证集团枣庄有限公司 | 一种建筑工程中钢结构的质量检测装置 |
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2005
- 2005-06-08 JP JP2005168142A patent/JP2006341329A/ja active Pending
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CN113504041B (zh) * | 2021-07-15 | 2023-10-13 | 中国建材检验认证集团枣庄有限公司 | 一种建筑工程中钢结构的质量检测装置 |
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