JP2013202763A - 工作機械用制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】高電圧が入力される部品から発生するノイズ又は不要輻射等が低電圧が入力される部品の動作に影響を与えることを回避する工作機械用制御装置を提供する
【解決手段】低電圧領域300と高電圧領域400とは十分に離隔している。低電圧部品を筐体の右側面に設け、高電圧部品を筐体の前面又は左側面に設けているので、高電圧部品と低電圧部品との間が確実に離隔し、高電圧部品から発生するノイズが又は不要輻射等が低電圧部品の動作に影響を与えることを回避することができる。
【選択図】図6

Description

本発明は工作機械の駆動を制御する制御基板を備える工作機械用制御装置に関する。
一般に工作機械はその背面に工作機械の駆動を制御する制御装置(工作機械用制御装置)を備える。制御装置は筐体を備えており、該筐体は、工作機械の主軸を前後、左右及び上下方向に移動させる各モータへの供給電力を調整するアンプ、複数の工具を保持するマガジンへの供給電力を調整するアンプ、工作機械の動作を制御する制御基板及び電力を供給又は遮断するブレーカ等を収容している(例えば特許文献1参照)。
特開2007−168031号公報
アンプは高電圧(例えば200V)で動作し、制御基板は低電圧(例えば20V、5V等)で動作する。またブレーカには電源から高電圧が入力してある。このように制御装置の筐体内には、アンプ又はブレーカのように高電圧が入力される部品及び制御基板のように低電圧が入力される部品が収容されており、それらが混在して配置してある。
近年、アンプ内のスイッチングが高速化しており、ノイズが発生しやすくなっている。アンプと制御基板とが近接している場合、アンプにて発生したノイズが制御基板の動作に影響を与えるおそれがある。またアンプには高電圧が入力されているので、アンプから発生する不要輻射によって制御基板の動作に影響を与えるおそれがある。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、高電圧が入力される部品から発生するノイズ又は不要輻射等が低電圧が入力される部品の動作に影響を与えることを回避する工作機械用制御装置を提供することを目的とする。
本発明に係る工作機械用制御装置は、異なる電圧が入力され、工作機械を駆動するための複数の部品と、該部品を収容する筐体とを備える工作機械用制御装置において、
複数の前記部品を入力電圧に応じて前記筐体内に離隔配置してあることを特徴とする。
本発明においては、異なる電圧(例えば高電圧及び低電圧)が入力される各部品は入力電圧に応じて互いに離隔している。そのため高電圧が入力される部品(高電圧部品)から発生するノイズ又は不要輻射等が低電圧が入力される部品(低電圧部品)の動作に影響を与えることを回避することができる。
本発明に係る工作機械用制御装置は、前記筐体は直方体状をなし、複数の前記部品を入力電圧に応じて前記筐体の異なる面に夫々設けてあることを特徴とする。
本発明においては、低電圧部品を筐体の一面に設け、高電圧部品を筐体の他面に設けるので、高電圧部品と低電圧部品との間が確実に離隔し、高電圧部品から発生するノイズ又は不要輻射等が低電圧部品の動作に影響を与えることを確実に回避することができる。
本発明に係る工作機械用制御装置は、複数の前記部品は、高電圧及び低電圧が入力される部品を含み、前記高電圧が入力される部品は工作機械への供給電圧を調整する電圧調整用部品を含み、前記低電圧が入力される部品は工作機械の駆動を制御する制御用部品を含むことを特徴とする。
本発明においては、電圧調整用部品(アンプ)と制御用部品とを離隔させることによって、電圧調整用部品から発生するノイズ又は不要輻射等が制御用部品の動作に影響を与えることを回避することができる。
本発明に係る工作機械用制御装置は、複数の前記部品は高電圧が入力される複数の部品を有し、前記筐体は導電性を有し、複数の前記高電圧が入力される部品は単一の導電部材を介して前記筐体に取り付けてあることを特徴とする。
アース線を使用して各高電圧部品を筐体に接続した場合、アース線は筐体に点接触するので接触面積が小さく、アース線のインピーダンスによって高周波のノイズが発生し易い。そのため高電圧部品同士を同電位にすることが難しい。本発明においては、複数の高電圧部品が単一の導電部材を介して筐体に連結しているので、筐体及び導電部材並びに導電部材及び高電圧部品の接触面積はアース線を使用する場合よりも大きく、高電圧部品同士を容易に同電位にすることができる。その結果、高電圧部品間で電位差が発生し、高電圧部品間で電流が流れることを防止することができる。
本発明に係る工作機械用制御装置は、前記導電部材は板状をなし、前記導電部材の一面に複数の前記高電圧が入力される部品を設けてあり、前記導電部材の他面を前記筐体に接続してあることを特徴とする。
本発明においては、板状の導電部材(導電板)の一面に複数の高電圧部品が設けてあり、他面を筐体に接続しているので、全ての高電圧部品を接地させて同電位とし、電位差の発生を確実に防止することができる。
本発明に係る工作機械用制御装置にあっては、異なる電圧が入力される各部品は入力電圧に応じて互いに離隔している。そのため高電圧部品から発生するノイズ又は不要輻射等が低電圧部品の動作に影響を与えることを回避することができる。
工作機械の略示斜視図である。 工作機械の略示正面図である。 工作機械の略示右側面図である。 工具交換装置及びガイドレールを覆うカバー等を省略した工作機械の略示斜視図である。 工作機械用カバーを略示する斜視図である。 蓋の記載を省略した制御装置の内部構成を略示する背面図である。 蓋による閉鎖を解除した制御装置を略示する外観斜視図である。 導電板に取り付けたX方向アンプ及びY方向アンプを略示する部分拡大斜視図である。 図8に示したIX−IX線における断面図である。
以下本発明を実施の形態に係る工作機械を示す図面に基づいて詳述する。以下の説明では図において矢印で示す上下、左右及び前後を使用する。尚正面及び背面は前面及び後面に夫々対応する。作業者は前方で工作機械を操作し、ワークの着脱を行う。図1は工作機械の略示斜視図であり、図2は工作機械の略示正面図であり、図3は工作機械の略示右側面図、図4は工具交換装置及びガイドレールを覆うカバー等を省略した工作機械の略示斜視図である。
工作機械100は機械本体を備える。該機械本体は金属等からなり、導電性を有する。機械本体は基台20、固定台21、Y方向移動装置22、X方向移動装置26、コラム28、Z方向移動装置30、主軸ヘッド32、工具交換装置10等を備える。基台20は床面上に固定してある。固定台21は前後方向に長い平面視矩形状の箱形をなし、基台20上に設けてある。固定台21は、Y方向移動装置22を固定している。
Y方向移動装置22上にはX方向移動装置26が設けてある。X方向移動装置26上にはコラム28が設けてある。X方向移動装置26及びY方向移動装置22は、コラム28をX方向(左右方向)及びY方向(前後方向)に移動可能に支持する。
コラム28は、Z方向移動装置30を介して主軸ヘッド32をZ方向(上下方向)に移動可能に支持する。工具交換装置10は、主軸ヘッド32に装着する工具を交換する。
図4に示すように、Y方向移動装置22は、互いに平行な1対のガイドレール22a、22a、複数のブロック22b、22b、・・・、22b及びY方向移動台22c等を備える。ガイドレール22a、22aは、左右方向に適当な間隔を空けて固定台21の上面に前後方向に延設してある。ブロック22b、22b、・・・、22bはガイドレール22a、22aの夫々に前後方向に移動可能に嵌合している。Y方向移動台22cはブロック22b、22b、・・・、22b上に固定してある。Y方向駆動モータ(図示略)がボール螺子機構(不図示)を駆動することでY方向移動台22cは前後方向に移動する。
X方向移動装置26は、互いに平行な1対のガイドレール26a、26a、複数のブロック26b、26b、・・・、26b、コラム台26c、及びX方向駆動モータ(図示略)を備える。ガイドレール26a、26aは前後方向に適当な間隔を空けて、Y方向移動台22cの上面に左右方向に延設してある。ブロック26b、26b、・・・、26bはガイドレール26a、26aの夫々に左右方向に移動可能に嵌合している。コラム台26cはブロック26b、26b、・・・、26b上に固定してある。X方向駆動モータがボール螺子機構(不図示)を駆動することで、コラム28は左右方向に移動する。コラム28は、コラム台26c上に固定してある。コラム28は、Y方向移動装置22及びX方向移動装置26によってY方向及びX方向に移動する。
Z方向移動装置30は、互いに平行な1対のガイドレール30a、30a、複数のブロック30b、30b、・・・、30b、主軸ヘッド台30c及びZ方向駆動モータ(図示略)を備える。ガイドレール30a、30aは、左右方向に適当な間隔を空けてコラム28の前面に上下方向に延設してある。複数のブロック30b、30b、・・・、30bはガイドレール30a、30aの夫々に上下方向に移動可能に嵌合している。主軸ヘッド台30cはブロック30b、30b、・・・、30bの前面に固定してある。Z方向駆動モータがボール螺子機構(不図示)を駆動することで主軸ヘッド台30cは上下方向に移動する。
主軸ヘッド32は主軸ヘッド台30cに固定してある。X方向駆動モータ、Y方向駆動モータ及びZ方向駆動モータを駆動制御することで、主軸ヘッド32は前後、左右及び上下に移動する。
主軸34は、主軸ヘッド32の上端に設けられた主軸モータ35に接続されている。主軸34は、主軸モータ35の駆動により軸心回りに回転する。主軸34は、工具を保持した工具ホルダをその下端に装着した状態で軸心回りに回転することで、ワーク保持部120に固定されたワークに対して回転加工を行うことができる。尚、冷却ファン(不図示)は主軸モータ35の上端に固定している。
図1に示すように、工具交換装置10は、工具マガジン11及びマガジンモータ12を備える。工具交換装置10は複数の工具ホルダを搬送し、主軸34の下端部に工具ホルダを着脱する。尚工具ホルダは工具を保持している。
図5は工作機械用カバーを略示する斜視図である。図5に示すように、工作機械100は機械本体を囲繞する工作機械用カバーを備える。工作機械用カバーは金属等からなり、導電性を有する。工作機械用カバーは基台20の上側に設けてある。工作機械用カバーは、上下方向に延設してあり、工作機械100の機械本体の前後左右を夫々覆う矩形の前壁50、左壁60、右壁70及び後壁80を備える。また工作機械100の上側を覆っており、左右方向及び前後方向に平行な矩形の天井90を備える。
右壁70は、その中央部に取り外し可能な二つのパネル71、71を備える。パネル71、71は右壁70の中央部に設けた開口内に配置してある。作業者は必要に応じてパネル71、71を取り外し、開口から手を入れるか又は開口から工作機械用カバー内に入って工作機械100の保守管理を行う。尚左壁60にも右壁70と同様にその中央部に開口が設けてあり、該開口内に取り外し可能な二つのパネルを配置してある。後壁80には、工作機械100の動作を制御する制御基板及び前記各モータへの供給電力を調整するアンプ等を有する制御装置81(工作機械用制御装置)が設けてある。天井90の中央部分は、前記主軸ヘッド32及びコラム28等との接触を回避するために、上方に突出している。
前壁50の中央部には縦長矩形の開口51が設けてあり、該開口51の右隣には、作業者が指令を入力するための操作盤54が設けてある。開口51には、縦長矩形の右扉52及び左扉53が左右方向に移動可能に並設してある。
右扉52は左扉53よりも後方に配置してある。右扉52の前面には取手52aが設けてある。作業者が取手52aを把持し、左側へ引っ張った場合、右扉52及び左扉53は順に左側に移動して開く。
図6は蓋83の記載を省略した制御装置81の内部構成を略示する背面図、図7は蓋83による閉鎖を解除した制御装置81を略示する外観斜視図である。図6及び図7に示すように、制御装置81(工作機械用制御装置)は、後側に開口82bを備える縦長直方体の筐体82と、前記開口82bを開閉する蓋83とを備える。筐体82は金属からなり、導電性を有する。開口82bの縁部分は内側に延出している。筐体82の下面は水平状に配置してある。筐体82の下面には電源ケーブル111が挿通する挿通孔82aを設けてある。筐体82の下部左側に、電源ケーブル111及び電力線の接続を切断可能なブレーカ84が設けてある。ブレーカ84は挿通孔82aの近傍に位置する。ブレーカ84は上下に長い直方体状をなし、その上下に入力部84b及び出力部84cを夫々有する。入力部84b及び出力部84cには夫々樹脂ケース184が設けてある。樹脂ケース184には電源ケーブル111又は電力線が挿通する貫通孔184aが設けてある。上側の樹脂ケース184の貫通孔184aには電源110からの電源ケーブル111が挿入され、ブレーカ84の入力部84bに接続してある。下側の樹脂ケース184の貫通孔184aには、アンプ等の電力を供給する電力線(不図示)が挿入され、ブレーカ84の出力部84cに接続してある。
電源ケーブル111が挿通孔82aを通り、ブレーカ84の入力部84bと200V系の電源110とを接続している。ブレーカ84の後面には、スイッチ部84aが設けてある。該スイッチ部84aは、蓋83を閉じた場合に、蓋83の表面に設けてある回転式のレバー85に連結する。蓋83が閉じた状態でレバー85が一方向へ回動した場合、スイッチ部84aは一方向へ移動して電源ケーブル111及び電力線の接続を解除し、電力の供給が強制的に停止する。蓋83が閉じた状態でレバー85が他方向へ回動した場合、スイッチ部84aは他方向へ移動して電源ケーブル111及び電力線を再接続し、電力の供給が再開される。尚レバー85が一方向に回動し、電力線が切断された後で、蓋83が開くようにしてある。筐体82の左外側面には制御装置81を冷却するファン112が設けてある。
筐体82前面の右側中央部には、前記Z方向駆動モータへの電力供給を調整するZ方向アンプ86が設けてある。Z方向アンプ86の左側であって、ブレーカ84の上方に主軸モータ35への電力供給を調整する主軸アンプ87が設けてある。筐体82前面の左側上部には、前記X方向駆動モータ及びY方向駆動モータへの電力供給を調整するX方向アンプ88及びY方向アンプ89が左右に並設してある。
筐体82前面の上側中央部には、200V系の電圧を24V系又は12V系に変換するAVR91(Automatic Voltage Regulator)が設けてある。AVR91の下方には、前記冷却ファン(不図示)を保護/継電するファン保護装置92と、後述する入出力基板93及びNCユニットを過電流から保護するための保護装置95とが左右に並設してある。ファン保護装置92の下側には、必要に応じてオプションアンプ97が設けられる。オプションアンプ97としては、例えばワーク保持部120にワークを取り付けるロボットアームを工作機械が備える場合、該ロボットアームの駆動モータへの供給電力を調整するアンプが挙げられる。
筐体82の右内側面には、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等を備え、前述した各モータの駆動を制御する制御基板94(制御用部品)と、該制御基板94及び筐体82内の各種装置間の信号の入出力を行うための入出力基板93とが上下に並設してある。制御基板94は入出力基板93よりも上側に位置する。制御基板94及び入出力基板93は、24V系又は12V系の電圧をAVR91から入力し、5V系、10V系又は25V系に変換して使用する。入出力基板93及びファン保護装置92は、ファン保護装置92に入力された電圧を検出するための検出ケーブル96によって接続されており、入出力基板93はファン保護装置92に入力された電圧を監視するようにしてある。
前記ブレーカ84の出力部84cはX〜Z方向アンプ88,89,86、主軸アンプ87、ファン保護装置92、保護装置95、オプションアンプ97に接続してある。電源電圧(200V系)はX〜Z方向アンプ88,89,86、主軸アンプ87、ファン保護装置92、保護装置95、オプションアンプ97に供給される。また保護装置95はAVR91に接続してあり、AVR91に電源電圧(200V系)が入力される。AVR91は入力電圧を24V系又は12V系に変換する。AVR91は制御基板94及び入出力基板93に接続してあり、24V系又は12V系の電圧が制御基板94及び入出力基板93に入力される。制御基板94及び入出力基板93は、24V系又は12V系の電圧を例えば5V系、10V系又は25V系に変換して使用する。
上述したように、制御基板94及び入出力基板93(低電圧部品)には24V系又は12V系の電圧(低電圧)が入力されており、制御基板94及び入出力基板93は筐体82の右側面(一面)に集中している(以下制御基板94及び入出力基板93を配置した領域を低電圧領域300という)。またX〜Z方向アンプ88,89,86、主軸アンプ87、ファン保護装置92、保護装置95、オプションアンプ97及びブレーカ84(高電圧部品)には、200V系の電圧(高電圧)が入力されており、前記各部品は筐体82の前面及び左側面(他面)に集中している(以下X〜Z方向アンプ88,89,86、主軸アンプ87、ファン保護装置92、保護装置95、オプションアンプ97及びブレーカ84を配置した領域を高電圧領域400という)。
X〜Z方向アンプ88,89,86、又は主軸アンプ87にて高速でスイッチングが行われた場合、アンプからノイズが発生する。また高電圧部品は不要輻射を発生することがある。しかし高電圧部品を配置してある高電圧領域400と、低電圧部品を配置してある低電圧領域300とは、筐体82の異なる面に位置しており、低電圧部品がノイズ又は不要輻射等の影響を受けない程度に、十分離隔している。そのため低電圧部品が、高電圧部品からのノイズ又は不要輻射等の影響を受けることを回避することができる。尚高電圧領域400と低電圧領域300との離隔距離(低電圧部品がノイズ又は不要輻射等の影響を受けない距離)は、入力される電圧によって決定される。尚高電圧が入力される上記各部品は、制御基板94及び入出力基板93(低電圧部品)にノイズの影響を与えないように筐体に設けてあればよい。例えば左側面、下面又は上面に設けてもよい。
図8は導電板180に取り付けたX方向アンプ88及びY方向アンプ89を略示する部分拡大斜視図、図9は図8に示したIX−IX線における断面図である。
X方向アンプ88及びY方向アンプ89は、導電板180を介して筐体82の前面に連結している。導電板180は金属板からなり、例えば鋼鈑、アルミニウム板又は亜鉛メッキ鋼鈑等からなる。導電板180は高い導電性を有していればよく、前述した金属板に限定されない。導電板180は、取付板181と、ベース板182と、突出部183とを備える。取付板181は左右に長い矩形状をなす。ベース板182は左右に長い矩形状をなす。上下方向に沿って切断したベース板182の断面形状は、前側が窪んだコの字状をなす。突出部183は、ベース板182の上縁部から上方に突出した板状をなす。
取付板181はベース板182の後面にねじ止めしてある。取付板181の前面全体はベース板182の後面に面接触している。取付板181の後面に、X方向アンプ88及びY方向アンプ89が左右に並設してある。X方向アンプ88及びY方向アンプ89は直方体状をなし、夫々の前面全体が取付板181の後面に面接触している。X方向アンプ88及びY方向アンプ89は取付板181を介してベース板182に連結している。突出部183はベース板182に連なる。突出部183は筐体82の前面にねじ止めしてあり、筐体82の前面に面接触している。またベース板182の下端部も筐体82の前面に線又は面接触している。X方向アンプ88及びY方向アンプ89は導電板180を介して筐体82の前面に接触し、筐体82、工作機械用カバー及び機械本体を介して接地している。尚他の複数の高電圧部品も単一の導電板を介して筐体82に連結し、接地してもよい。
実施の形態に係る工作機械用制御装置にあっては、低電圧領域300と高電圧領域400とは十分に離隔している。低電圧部品を筐体の右側面に設け、高電圧部品を筐体の前面又は左側面に設けているので、高電圧部品と低電圧部品との間が確実に離隔し、高電圧部品から発生するノイズが又は不要輻射等が低電圧部品の動作に影響を与えることを回避することができる。
また各アンプ86〜89と制御基板94とを離隔させることによって、各アンプ86〜89から発生するノイズ又は不要輻射等が制御基板94の動作に影響を与えることを回避することができる。
またアース線を使用してX方向アンプ88及びY方向アンプ89を筐体82に接続した場合、アース線は筐体82に点接触するので接触面積が小さく、アース線のインピーダンスによって高周波のノイズが発生し易い。そのためX方向アンプ88及びY方向アンプ89を同電位にすることが難しい。実施の形態に係る工作機械用制御装置は、X方向アンプ88及びY方向アンプ89が単一の導電板180を介して筐体82に線接触又は面接触している。そのため筐体82、導電板180、X方向アンプ88及びY方向アンプ89の接触面積はアース線を使用する場合よりも大きく、X方向アンプ88及びY方向アンプ89を容易に同電位にすることができる。その結果、X方向アンプ88及びY方向アンプ89間で電位差が発生し、X方向アンプ88及びY方向アンプ89間で電流が流れることを防止することができる。
81 制御装置(工作機械用制御装置)
82 筐体
84 ブレーカ
86 Z方向アンプ(電圧調整用部品)
87 主軸アンプ(電圧調整用部品)
88 X方向アンプ(電圧調整用部品)
89 Y方向アンプ(電圧調整用部品)
92 ファン保護装置
93 入出力基板
94 制御基板(制御用部品)
95 保護装置
97 オプションアンプ(電圧調整用部品)
112 ファン
180 導電板

Claims (5)

  1. 異なる電圧が入力され、工作機械を駆動するための複数の部品と、該部品を収容する筐体とを備える工作機械用制御装置において、
    複数の前記部品を入力電圧に応じて前記筐体内に離隔配置してあること
    を特徴とする工作機械用制御装置。
  2. 前記筐体は直方体状をなし、
    複数の前記部品を入力電圧に応じて前記筐体の異なる面に夫々設けてあること
    を特徴とする請求項1に記載の工作機械用制御装置。
  3. 複数の前記部品は、高電圧及び低電圧が入力される部品を含み、
    前記高電圧が入力される部品は工作機械への供給電圧を調整する電圧調整用部品を含み、
    前記低電圧が入力される部品は工作機械の駆動を制御する制御用部品を含むこと
    を特徴とする請求項1又は2に記載の工作機械用制御装置。
  4. 複数の前記部品は高電圧が入力される複数の部品を有し、
    前記筐体は導電性を有し、
    複数の前記高電圧が入力される部品は単一の導電部材を介して前記筐体に取り付けてあること
    を特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の工作機械用制御装置。
  5. 前記導電部材は板状をなし、
    前記導電部材の一面に複数の前記高電圧が入力される部品を設けてあり、
    前記導電部材の他面を前記筐体に接続してあること
    を特徴とする請求項4に記載の工作機械用制御装置。
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