JP2013248704A - 切断装置及び切断装置における上刃ホルダの取外し方法 - Google Patents

切断装置及び切断装置における上刃ホルダの取外し方法 Download PDF

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Abstract

【課題】安全且つ簡単に上刃を交換することが可能な切断装置を提供する。
【解決手段】上刃ホルダ42を上刃フレーム40に着脱自在に固定する固定装置102と、上刃フレーム40を回転可能に支持するハウジング30と、上刃フレーム40を回転させる回転駆動機構80とを備える。上刃ホルダ42の上面42aには固定装置102と係合する蟻溝52が形成される。この係合によって上刃ホルダ42が蟻溝の延伸方向に案内される。交換時には、蟻溝52の延伸方向が鉛直となるように上刃フレーム40を回転させ、固定装置102による上刃ホルダ42の固定を解除する。
【選択図】図3

Description

本発明は、上刃と下刃との間に挿入されたワーク(加工対象物)を、前記上刃と前記下刃の協働により切断する切断装置、及び前記上刃を保持する上刃ホルダの取外し方法に関する。
切断装置(シャー又はシャーリングマシン)は、上下方向に上刃と下刃を備え、これらのうちの一方が可動刃として、他方の固定刃に向かって移動することで剪断力を発生し、挿入されたワークを切断する。切断装置はワークの広範囲な箇所を一度に再現性良く切断できるため、大量生産等で迅速性が求められる加工等で多く使用されている。
切断装置の上刃と下刃は、ワークの切断時に発生する摩擦や応力によって劣化が進むために定期的な交換が必要である。また、ワークの切断面の形状は上刃と下刃の形状に依存するため、所望の切断面の形状に合わせるためにも交換が必要である。しかしながら、これらの刃は一般的に重量物であるため、交換作業に手間が掛かることが多い。
上刃と下刃の交換を容易にした切断装置が特許文献1に開示されている。この切断装置は、ワークを切断する上刃と下刃のユニットを複数保管する交換手段と、このユニットを着脱可能に保持する切断装置本体と、備えている。交換手段は切断装置本体の脇に配置され、ユニットがこれらの間で移動できるようにレールで連結されている。
特開2009−208191号公報
切断装置は大型であり床面等に恒久的に固定するのが一般的である。例えば、鋼板等の加工ラインに設置する場合、据え付け後の移動は非常に困難である。また、ワークの様々な仕様やサイズに対応するため、刃も極力長く形成されていることが多い。特許文献1に示すような交換手段を設けた場合、刃を収容する必要性からこの交換手段のサイズも切断装置と同程度になる。しかも、大型であるため切断装置の脇に常設しておく必要がある。したがって、交換手段を設置し、且つ、交換手段の周囲で作業できる空間を確保しなければならない。また、交換手段は刃の交換時のみに必要となるものなので、設備コストやランニングコストを増加させる要因でもある。
また、切断装置は、刃(上刃又は下刃)を保持する刃ホルダと、刃ホルダを保持する刃フレームとを備えている。刃は、ボルト等の固定部品で刃ホルダに固定されている。また、刃フレームは、当該刃が固定刃として機能する場合は刃ホルダの固定位置を規定し、当該刃が可動刃として機能する場合は、刃を刃ホルダと共に移動領域を規定するものである。
刃の交換等で切断装置から刃を取り出す場合、刃を刃ホルダから解放するか、刃を保持させたままの刃ホルダを刃フレームから解放する。その後、解放された刃または刃ホルダを切断領域(即ち、上刃と下刃によってワークを切断する領域)から退避させて、クレーン等で吊り出している。
しかしながら、刃フレームは、切断時の応力によって刃または刃ホルダが歪曲することを防止するために、ワークの挿入方向(搬送方向)に沿って肉厚に形成されている。一方、切断領域は上下の刃フレームの間にあるため、その領域は非常に狭い。従って、刃または刃ホルダを固定する部品を、手動で刃フレーム等から取外す場合、切断領域が狭いために作業性が悪く危険である。
上記の事情に鑑み、本発明は、安全且つ簡単に上刃を交換することが可能な切断装置及び切断装置における上刃ホルダの取外し方法の提供を目的とする。
本発明の第1の態様は、上刃と下刃との間に挿入されたワークを、前記上刃と前記下刃の協働により切断する切断装置であって、前記上刃を保持し、第1の側面および前記第2の側面を有する上刃ホルダと、前記第1の側面に当接する第1の当接面および前記第2の側面に当接する第2の当接面からなる溝部を有する上刃フレームと、前記上刃ホルダを前記上刃フレームの前記第1の当接面に着脱自在に固定する第1の固定装置と、前記上刃フレームの長手方向に平行な軸を中心軸として、前記上刃フレームを回転可能に支持するハウジングと、前記上刃フレームを回転させる回転駆動機構とを備え、前記第1の側面には、前記上刃ホルダの長手方向及び前記第1の固定装置の固定方向に対して直交する方向に延伸し、その端部が前記第2の側面で開口すると共に、前記第1の固定装置との係合によって前記上刃ホルダの移動方向をその延伸方向に案内する蟻溝が形成され、前記駆動機構は、前記上刃を前記下刃に対向させた位置から離すと共に、前記第2の側面における前記蟻溝の開口を下向きとして前記蟻溝の延伸方向が鉛直となるように前記上刃フレームを回転させることを要旨とする。
上刃ホルダは、その側面に形成された蟻溝が固定装置と係合した状態で、当該固定装置によって上刃フレームに固定される。この蟻溝と固定装置との係合によって上刃ホルダの移動方向は、固定装置の固定方向に対して直交する方向に案内される。本発明では、この移動方向が鉛直となるように上刃フレームを回転させ、上刃フレームに対する上刃ホルダの固定を解除する。従って、下刃から離れた作業性の良い場所で、上刃ホルダを上方に、上刃フレームに対してスライドさせながら取外すことが出来る。また、上述の移動方向を鉛直に向けた状態で上刃ホルダを固定装置に係合させ、更に、この固定装置で上刃ホルダを上刃フレームに固定することが出来る。
前記第1の固定装置は、前記第1の当接面への前記上刃フレームの固定方向に伸縮自在、且つ、前記蟻溝の延伸方向から前記蟻溝に嵌合する駆動部を有することが好ましい。
前記切断装置は、前記上刃フレームの前記第2の当接面に、前記上刃ホルダを着脱自在に固定する第2の固定装置を更に備えてもよい。
前記第2の固定装置は、前記上刃フレームの固定方向に伸縮自在で、且つ、その周りに回転自在な駆動部を有し、前記第2の側面には、前記第2の固定装置の駆動部と係合する係合部が形成されていることが好ましい。
前記第2の固定装置の駆動部は、棒状の首部と、前記首部の先端に固定され、前記係合部に係合する頭部とを有することが好ましい。
本発明の第2の態様は、上刃と下刃の間に挿入されたワークを、前記上刃と前記下刃の協働により切断し、前記上刃を保持する上刃ホルダと、前記上刃ホルダに当接する上刃フレームと、前記上刃フレームに前記上刃ホルダを着脱自在に固定する固定装置とを備える切断装置における上刃ホルダの取外し方法である。即ち、この方法は、前記上刃ホルダと前記固定装置との係合によって、前記上刃ホルダの移動方向を、前記固定装置による前記上刃フレームへの固定方向に対して直交する方向に案内し、前記上刃を前記下刃に対向させた位置から離すと共に、前記上刃ホルダの前記移動方向が鉛直となるように、前記上刃ホルダの長手方向に平行な軸を中心軸として前記フレームを前記上刃及び前記上刃ホルダと共に回転させ、前記上刃ホルダが前記移動方向に移動自在となるように、前記固定装置による前記上刃ホルダの固定を解除することを要旨とする。
本発明は、安全且つ簡単に、上刃を保持するホルダを交換することが可能な切断装置及び切断装置における上刃ホルダの取外し方法を提供できる。
本発明の一実施形態に係る切断装置の平面図である。 本発明の一実施形態に係る切断装置の正面図である。 図2に示す切断装置の上刃ホルダと下刃ホルダの位置関係を示す側面図である。 図2に示す下刃フレームの正面図である。 斜め後方から見た下刃フレーム、下刃ホルダ、下刃の分解斜視図である。 下刃ホルダに形成される蟻溝の拡大斜視図である。 直線シリンダの側面図である。 図2に示す上刃フレームの背面図である。 斜め後方から見た上刃フレーム、上刃ホルダ、上刃の分解斜視図である。 図8における10−10断面図である。 上刃ホルダに形成される蟻溝の拡大斜視図である。 上刃フレームの回転動作を示す説明図であり、(a)は上刃フレームが「切断実行位置」にある状態、(c)は上刃クレームが「上刃整備位置」にある状態を示し、(b)は(a)と(c)の中間状態を示す。 上刃ホルダに形成される係合部の一例及び当該係合部にスイングシリンダの駆動部が挿入される様子を示す説明図である。 スイングシリンダの動作を説明するための平面図及び側面図であり、(a)は駆動部の収縮状態、(b)は(a)と同じ方向から見た駆動部の伸長状態を示す。 係合部が形勢された場合における図8の15−15断面図である。 上刃ホルダを上刃フレームから取外す時の上刃ホルダとその周辺の位置関係を段階的に示す概略図である。
本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図1及び図2は、それぞれ本実施形態に係る切断装置の平面図及び正面図である。図3は、図2に示す切断装置の上刃ホルダと下刃ホルダの位置関係を示す側面図である。
以下、説明の便宜上、方向を次のように定義する。図2に示す切断装置20において紙面の手前方向(即ち、図1及び図3における切断装置20の右方)を「前」、紙面よりも奥方向(即ち、図1及び図3における切断装置20の左方)を「後」と定義する。また、図2に示す切断装置20において左方を「左」、右方を「右」と定義し、床面Fに向かう鉛直方向を「下」、その反対方向を「上」と定義する。
図1に示すように、本実施形態の切断装置20は、鋼板等のワークWを搬送する搬送ラインDLに設置される。なお、ワークWは図1の右側から左側に搬送されるものとする。搬送ラインDLの上流側からみて切断装置20の右脇には下刃64(下刃フレーム60)を駆動するため動力部22が設置されている。この動力部22は、モータ24と、モータ24に接続された減速機26とから構成されており、モータ24からの動力(回転力)は、減速機26によってトルクを高めた上で切断装置20内のクランクシャフト28に伝達されている。
図2に示すように、切断装置20は、ハウジング30と、上刃ホルダ42を介して上刃44を保持する上刃フレーム40と、下刃ホルダ62を介して下刃64を保持する下刃フレーム60と、上述の動力部22と、上刃フレーム40を回転させる回転駆動機構80とを備える。本実施形態において、上刃44は固定刃であり、下刃64は可動刃である。即ち、ワークWの切断時において、上刃44の位置は固定され、下刃64の位置は動力部22によって上下動する。つまり、本実施形態の切断装置20は、固定された上刃44と上下動する下刃64との協働によって、ワークWを切断する。
ハウジング30は、支柱32、32と、ビーム34と、ビーム35と備える。支柱32、32は、搬送ラインDLの位置を中央として、その左右の床面Fに立設されている。ビーム34は、各支柱32、32の上部を連結している。一方、ビーム35は、各支柱32、32の下部を連結している。
各支柱32の上部には、取付穴36形成され、この取付穴36にベアリング37が装着されている。このベアリングには、後述する、上刃フレーム40の支持部48が挿入される。
一方、各支柱32、32の下部で互いに対向する面には、ガイドレール33が取り付けられている。ガイドレール33は、後述する下刃フレーム60を上下方向に摺動可能に支持している。さらに、各支柱32、32においてガイドレール33が設置された箇所よりも下側の部分には取付穴38が形成され、この取付穴38にベアリング39が装着されている。このベアリングには、下刃フレーム60の上下動を担うクランクシャフト28が挿入されている。なお、クランクシャフト28と下刃フレーム60とは、連結部材29によって接続されている。
ハウジング30の前方には、搬送ラインから搬送されたワークWを載置するためのテーブル90が設けられている。テーブル90は、左右方向に延伸する板材96を介して支柱32、32に固定されている。また、テーブル90の上面91はワークWの載置面90aより僅かに下方に形成され、載置面90aは上流側の搬送ラインDLの載置面から、上刃44と下刃64による切断面(切断領域)の近傍まで水平に延在している。即ち、上下方向における上面91の位置(高さ)は、搬送ラインDLの載置面の位置より僅かに下方にある。
本実施形態のテーブル90は、例えば図2及び図3に示すように、左右方向に所定の間隔で配列した複数の棒状部材94で構成される。各棒状部材94は、前後方向に延伸し、上面91が形成されており、棒状部材94を支える板材96とによって一体的に構成されており、下刃フレーム60との干渉を避けるために、左右方向から見てT字状または逆L字状の断面を有する。
次に、本実施形態の下刃、下刃ホルダ、下刃フレーム等について説明する。
図4は下刃フレーム60の正面図であり、図5は斜め後方から見た下刃フレーム60、下刃ホルダ62、下刃64の分解斜視図である。また、図6は下刃ホルダ62に形成される蟻溝70の拡大斜視図、図7は直線シリンダ100の側面図である。なお、図5において下刃フレーム60の下部の図示は省略している。
下刃フレーム60は下刃ホルダ62を介して下刃64を保持する。具体的には下刃ホルダ62が下刃64を保持し、下刃フレーム60はこの下刃ホルダ62を保持する。
図4に示すように、下刃フレーム60は、左右方向に延伸し、略矩形の断面を有する筒状に形成されている。下刃フレーム60は、下刃ホルダ62を保持してワークWの切断する位置を規定する共に、ワークWの切断時に発生する下刃64への応力を受け止め、下刃64や下刃ホルダ62の変形を防止する。
図5に示すように、下刃フレーム60の上部には、左右方向に亘って上方に突出する突部60aが形成されている。この突部60aには、下刃ホルダ62を保持するための溝部66が左右方向に亘って形成されている。溝部66は下刃ホルダ62の形状に合わせて形成され、下刃ホルダ62が装着可能とするために、前方及び上方は開口している。即ち、この溝部66の内面は、左右方向から見て略L字状に形成されている。具体的には、溝部66の前面66aは前後方向に対して直交している。また、溝部66が形成された突部60aには、直線シリンダ100(図7参照)が、その駆動軸線106を前後方向と平行にして装着されており、駆動部104のみが溝部66の前面66aから伸縮可能に突出している。
また、下刃フレーム60の底面60bにはジョイント部61が設けられている。ジョイント部61は、下刃フレーム60と連結部材29を揺動自在に接続する。図2に示すように、この連結部材29は、更に、クランクシャフト28とも揺動自在に接続している。従って、連結部材29は、クランクシャフト28の回転によって揺動しながら上下動し、これに合わせて下刃フレーム60もガイドレール33に支持されながら上下動する。
図5に示すように、下刃64は、前後方向に短く、且つ上下方向に長い矩形の断面を有する帯板状に形成される。下刃64は、その長手方向が左右方向に平行となるように下刃ホルダ62に固定される。即ち、下刃64の長手方向は、ワークWの挿入方向に対して水平に直交する。また、下刃64は、固定刃である上刃44よりも所定の間隙を置いて後方に位置する(図3参照)。さらに、通常はテーブル90の上面91(載置面90a)に載置されたワークWとの干渉を避けるために、上面91よりも下方の位置で待機している。なお、下刃64の前面64aから背面64bに向けて、左右方向に所定の間隔を置いて、ボルト等が挿通される取付穴64cが形成されている。
下刃ホルダ62は、左右方向に延伸し、略矩形の断面を有する角柱状に形成され、下刃フレーム60に装着された後述の直線シリンダ100を用いて下刃フレーム60の溝部66に着脱可能に保持される。また、下刃ホルダ62にも、下刃64を保持するための溝部68が形成されている。溝部68は、下刃の背面64bが当接する内壁68aと、下刃の底面64dが当接する内壁68bとを有し、前方及び上方は開口している。また、溝部68は、下刃64がほぼ隙間無く嵌まるように、下刃64の形状に合わせて形成されている。下刃ホルダ62の背面62aは、前後方向に略直交し、左右方向に延伸するように形成される。また下刃ホルダ62の底面62bは左右方向に延伸するように水平に形成される。従って、下刃ホルダ62は、左方向又は右方向から見て、L字状の断面を有するように形成されている。なお、下刃64の背面64bが当接する内壁68aには、下刃64に形成された取付穴64cの位置に合わせて、固定用のボルト等が挿通する貫通孔62cが形成されている。
下刃ホルダ62が下刃フレーム60に装着されるとき、下刃ホルダ62の背面62aと底面62bは、下刃フレーム60に形成される溝部66の前面66a及び底面66bに、それぞれ当接する。
図5及び図6に示すように、下刃ホルダ62の背面62aには、上下方向に延伸する蟻溝70が、左右方向に所定の間隔をおいて複数形成されている。各蟻溝70は、上下方向に略T字状の断面を有するように形成されている。また、各蟻溝70の2つの端部のうちの一方は、下刃フレーム60に設置される直線シリンダ100の駆動部104(図7参照)が挿入可能なように、底面62bで開口している。具体的には、蟻溝70は、背面62aで所定の間隔G1を置きながら、上下方向に沿って互いに平行に延伸する一対の鍔部70a、70aと、この一対の鍔部70a、70aよりも下刃ホルダ62の内部に位置し、所定の間隔G2を置きながら上下方向に沿って互いに平行に延伸する内壁70b、70bとを有する。
図7に示すように、蟻溝70に係合する直線シリンダ100は例えば周知の油圧シリンダであり、駆動軸線106に沿って伸縮する駆動部104と、駆動部104を摺動可能に収容する円筒部108とを有する。
駆動部104は、駆動軸線106に沿って伸縮する棒状の首部110と、首部の先端に固定された頭部112とを有する。駆動軸線106に直交する方向における首部110の長さ(即ち幅、或いは、首部が丸棒である場合は直径)D1は、下刃ホルダ62の蟻溝70を構成する鍔部70a、70aの間隔G1よりも小さい。また、頭部112は、駆動軸線106に対して直交する円盤等の板材であり、その直径(幅)D2は蟻溝70の鍔部70a、70aの間隔G1よりも大きく、且つ、蟻溝70の内壁70b、70b間の間隔G2よりも小さい。従って、頭部112は、蟻溝70内でその延伸方向に移動可能であるものの、当該延伸方向に直交する方向には、鍔部70a、70aが干渉し、抜け出せないようになっている。
従って、直線シリンダ100を用いて下刃ホルダ62を下刃フレーム60へ固定する際には、直線シリンダ100の駆動部104を伸長させた状態で、下刃ホルダ62の底面62bに形成された蟻溝70の開口から駆動部104の頭部112を挿入する。さらに、頭部112が蟻溝70内に置かれた状態で駆動部104を収縮させる。その結果、頭部112は蟻溝70と係合し、蟻溝70の鍔部70a、70aを下刃フレーム60に押圧する。従って、下刃ホルダ62は、下刃フレーム60に対して安定に保持される。逆に、この駆動部104が蟻溝内で伸長した場合、蟻溝70との係合が解除される。しかしながら、駆動部104は下刃ホルダ62の背面62aからは直接抜け出せない構造を有する。そのため、蟻溝70との係合が解除された状態では、下刃ホルダ62の移動可能な方向は上下方向のみに制限されている。
なお、この直線シリンダ100は、直線シリンダ102として、上刃ホルダ42を上刃フレーム40に固定する際にも使用される。上刃ホルダ42には蟻溝52が形成され、この蟻溝に頭部112が係合する。直線シリンダ102を用いて上刃ホルダ42を上刃フレーム40に固定する手順は上述と同様である。
次に、本実施形態の上刃44、上刃ホルダ42、上刃フレーム40、について説明する。図8は、上刃フレーム40の背面図である。図9は斜め後方から見た上刃フレーム40、上刃ホルダ42、上刃44の分解斜視図である。図10は、図8における10−10断面図である。図11は、上刃ホルダ42に形成される蟻溝52の拡大斜視図である。
図8に示すように、上刃44は、前後方向に短く、且つ上下方向に長い矩形の断面を有する帯板状に形成されている。また、上刃44は、その長手方向が左右方向に略平行で、且つ、背面44aが鉛直となるように上刃ホルダ42に固定される。即ち、上刃44の長手方向は、ワークWの挿入方向に対して水平に直交する。また、上刃44は、可動刃である下刃64よりも前方に位置する。なお、上刃44の背面44aから前面44bに向けて、左右方向に所定の間隔を置いて、ボルト等が挿通される貫通孔44cが形成されている。また、上刃44は、切断を容易にするために左右方向に沿って水平面に対して所定のレーキ角(例えば2°程度)だけ傾斜している。
図8に示すように、上刃ホルダ42は、左右方向に延伸する、略矩形の断面を有した角柱状に形成されている。また、上刃ホルダ42は、平坦に形成された上面(第1の側面)42a及び前面(第2の側面)42bとを有する。さらに、上刃ホルダ42には、上刃44を保持するための溝部43が形成されている。この溝部43は、上刃フレーム40に上刃ホルダ42が取り付けられた状態で、下刃64に対向する位置に形成される。図9に示すように、溝部43は、上刃44がほぼ隙間無く嵌まるように、上刃44の形状に合わせて左右方向に延伸し、且つ、左右方向からみてL字状の内壁を有するように形成される。即ち、溝部43は、上刃44の前面44bに当接する内壁43aと、上刃44の上面44dに当接する内壁43bとを有し、上刃44を装着するために後方及び下方は開口している。なお、内壁43aには、上刃44に形成された貫通孔44cの位置に合わせて、固定用のボルト等が挿通する(又は螺合する)貫通孔(ねじ穴)43cが形成されている。
図9に示すように、上刃ホルダ42は、上刃フレーム40の溝部50に装着される。このとき、上刃ホルダ42の上面42a及び前面42bは、溝部50の当接面50a及び当接面50bに、それぞれ当接する。一方、上刃フレーム40には、第1の固定装置としての直線シリンダ102が複数装着されている。直線シリンダ102は、溝部50に装着された上刃ホルダ42を、上刃フレーム40に固定する。この直線シリンダ102は、図7に示す下刃ホルダ62固定用の直線シリンダ100と同一のものを使用できる。直線シリンダ102は、その駆動部104を上刃ホルダ42側に向けた状態で上刃フレーム40に設置されている。
具体的には、上刃ホルダ42の上面42aに、直線シリンダ102の駆動部104が係合する蟻溝52が、左右方向に沿って所定の間隔で形成されている。この蟻溝52は、上刃ホルダ42の長手方向(左右方向)及び直線シリンダ102の固定方向、即ち、駆動部104が収縮する方向に対して直交する方向に延伸する。つまり、図10に示す例では、直線シリンダ102の固定方向は上下方向であるため、蟻溝52は、前後方向(図10における左右方向)に延伸する。
図11に示すように、蟻溝52は、上面42aで所定の間隔G3を置きながら、前後方向方向に沿って互いに平行に延伸する一対の鍔部52a、52aと、この一対の鍔部52a、52aよりも上刃ホルダ42の内部に位置し、所定の間隔G4を置きながら前後方向に沿って互いに平行に延伸する内壁52b、52bとを有する。間隔G3は、直線シリンダ102の首部110の長さD1よりも大きく、且つ、直線シリンダ102の首部110の直径D2よりも小さい。また、間隔G4は、首部110の直径D2よりも大きい。
また、蟻溝52は、前後方向に延伸し、直線シリンダ102の頭部112が挿入可能なように、前面42bで開口している。つまり、上刃ホルダ42は、蟻溝52と直線シリンダ102の係合によって、蟻溝52の延伸方向に沿って案内される。
上刃ホルダ42を上刃フレーム40の当接面50bへ固定するには、まず、直線シリンダ102の駆動部104を伸長させた状態で、上刃ホルダの前面42bに形成された蟻溝52の開口から駆動部104の頭部112を挿入する。その後、駆動部104を収縮させて、駆動部104の頭部112を蟻溝52の鍔部52a、52aに押圧する。これにより、上刃ホルダ42の上面42aが上刃フレーム40の当接面50bに密着した状態になり、図10に示すように、上刃ホルダ42は上刃フレーム40の溝部50に保持される。
なお、蟻溝52の延伸方向と、直線シリンダ102の固定方向は、それぞれ、前後方向及び上下方向に限定されない。即ち、蟻溝52の延伸方向と直線シリンダ102の固定方向は、左右方向に直交する平面上で互いに直交する限り、図9に示す方向以外の方向でもよい。
上刃フレーム40について詳述する。
上述したように、上刃フレーム40は上刃ホルダ42を介して上刃44を保持する。具体的には上刃ホルダ42が上刃44を保持し、上刃フレーム40はこの上刃ホルダ42を保持する。
図8に示すように、上刃フレーム40は、左右方向に延伸する筒状に形成されている。また、上刃フレーム40の下部には、上刃ホルダ42を保持するための溝部50を有する突部40aが、左右方向に亘って下方に突出するように形成されている。上刃フレーム40は、上刃ホルダ42を保持してワークWを切断する位置を規定すると共に、切断時に発生する上刃44への反力を受け止め、当該上刃44や上刃ホルダ42の変形を防止する。
上刃フレーム40の左側面40L及び右側面40Rには、左右方向に延伸する円筒状の支持部48が設けられている。この支持部48は、各支柱32の取付穴36にベアリング37を介して取り付けられる。これにより、上刃フレーム40は支持部48の回転対称軸を回転中心軸48aとして支柱32、32に回転可能に支持される。
図12は、上刃フレームの回転動作を示す説明図である。上刃フレーム40は、切断を実行するために上刃44を下刃64に対向させる「切断実行位置」(図12(a)参照)、又は、上刃44の取り外し作業や取り付け作業を行うために上刃44を下刃64との対向位置から離れた位置に置く「上刃整備位置」(図12(c)参照)との間で回転する。「上刃整備位置」に上刃フレーム40が置かれた場合、上刃ホルダ42を上方に向かって垂直に(延直に)取り外すことが可能である。
本実施形態では、「切断実行位置」から「上刃整備位置」に上刃フレーム40の位置を変更する場合、上刃44を後方に且つ上方に移動するように上刃フレーム40を90°回転させる。換言すると、図3に示すようにハウジングを左側からみた場合、上刃フレーム40を時計回りに90°回転させる。
上述の回転は回転駆動機構80が行う。即ち、回転駆動機構80は上刃フレーム40を回転中心軸48aの周りで回転させて、その位置(姿勢)を上記「切断実行位置」、「上刃整備位置」の何れかに固定する。
図12(a)に示すように、回転駆動機構80は、直線シリンダ82と、支点部83と、ジョイント部85とから構成され、ハウジング30の上部左側及び上部右側と上刃フレーム40を連結している。直線シリンダ82は、例えば周知の油圧シリンダである。この直線シリンダ82は、駆動軸線87に沿って伸縮する駆動部84と、駆動部84を摺動可能に収容する円筒部88とを有する。駆動部84のストローク長Lは、ジョイント部85の支持点85aから上刃フレーム40の回転中心軸48aまでの距離Rの少なくとも√2倍である。
支点部83は、ハウジング30の上部左側及び上部右側で、且つ、前後方向において、上刃フレーム40の回転中心軸よりも前方の部分に固定される。支点部83は、左右方向に直交する平面上で直線シリンダ82(円筒部88)が揺動するように、且つ、駆動部84が円筒部88の下側で伸縮するように、直線シリンダ82の円筒部88を支持する。
ジョイント部85は、上刃フレーム40の上部左側及び上部右側で、且つ、前後方向において、上刃フレーム40の回転中心よりも前方の部分に固定される。ジョイント部85は、直線シリンダ82が揺動する平面と同一の平面上で直線シリンダ82(駆動部84)が揺動するように、駆動部84の先端を支持する。この支持点85aは、上刃フレーム40が図12(a)に示す「切断実行位置」にある場合、回転中心軸48aから前方(図12(a)〜(c)において右方)に向かう角度を0°として、回転中心軸48aから上向き45°の角度に位置する。換言すれば、支持点85aは、図12(a)〜(c)において、回転中心軸48aを含む水平面を基準として回転中心軸48aの周りで反時計回りに45°回転した線上に位置する。
上刃フレーム40を図12(a)に示す「切断実行位置」から図12(c)に示す「上刃整備位置」に回転させるには、直線シリンダ82の駆動部84をストローク長Lだけ伸長させる。即ち、ジョイント部85の支持点85aが図12(a)に示す位置に置かれた状態で駆動部84が伸長すると、円筒部88は支点部83によってハウジング30に固定されているので、ジョイント部85が下方に向かって押圧される。これにより、上刃フレーム40には図12(a)〜(c)において時計回りに回転するトルクが発生し、図12(b)に示すように上刃フレーム40は、時計回りに回転する。なお、この回転により、直線シリンダ82は支点部83の支持点83aを中心に反時計回りに回転する。その後、駆動部84がストローク長Lまで伸長すると、直線シリンダ82の回転は時計回りに反転し、最終的には図12(c)に示すように、上刃フレーム40は90°回転し、「上刃整備位置」に至る。この時、支持点85aは下向き45°の角度に位置することになる。
上刃フレーム40が「切断実行位置」から「上刃整備位置」に90°回転したとき、上刃ホルダ42の蟻溝52は、この回転によって、開口を下向きにして鉛直方向に延伸するようになる。従って、「上刃整備位置」で直線シリンダ102の固定を解除すると、上刃ホルダ42は上下方向のみに移動自在になる。更に、「上刃整備位置」では、上刃44は下刃64から十分に離れている。即ち、上刃44は交換作業等が容易な環境に移動している。従って、上刃ホルダ42をクレーン等によって容易に且つ安全に吊り上げることが可能になる。
なお、上刃ホルダ42に対する上刃フレーム40の保持をより強固にするため、図13に示す係合部47を上刃ホルダ42の前面42bに形成し、図14に示すスイングシリンダ120を上刃フレームに設置して、この係合部47に係合させてもよい。
図13に示すように、係合部47は、例えば、上下方向に延伸し、略T字状の断面を有する蟻溝状に形成される。即ち、係合部47は、前面42bで所定の間隔G5を置きながら、上下方向に沿って互いに平行に延伸する一対の鍔部47a、47aと、この一対の鍔部47a、47aよりも上刃ホルダ42の内部に位置し、所定の間隔G6を置きながら上下方向に沿って互いに平行に延伸する内壁47b、47bとを有する。また、蟻溝として形成されるように、鍔部47a、47aの間隔G5は、内壁47b、47bの間隔G6よりも狭い。なお、この係合部47を蟻溝状に形成するため、延伸方向における2つの端部のうちの一方は、上刃ホルダ42の底面42dで開口している。
一方、上刃フレーム40には、上刃ホルダ42を上刃フレーム40に着脱自在に固定する第2の固定装置としてのスイングシリンダ120が設置される。図14に示すように、スイングシリンダ120は、駆動軸線126に沿って伸縮すると共に、伸長状態において、駆動軸線126の周りで90°回転する駆動部124と、駆動部124を摺動可能に収容する円筒部125とを有する。即ち、図14(a)、(b)に示すように、収縮状態にある駆動部124(図14(a)の実線で示す)が、駆動軸線126に沿って伸長した状態(図14(a)の点線で示す)に至る過程で、駆動軸線126の周りで90°回転する(図14(b)の上図を参照)。また、スイングシリンダ120はこの逆の動作も行う。即ち、駆動部124が収縮する方向が、スイングシリンダ120による上刃ホルダ42の固定方向である。
駆動部124は、駆動軸線126に沿って伸縮する棒状の首部127と、首部の先端に固定された頭部128とを有する。駆動軸線126に直交する方向における首部127の長さ(即ち幅、或いは、首部が丸棒である場合は直径)D3は、係合部47の鍔部47a、47aの間隔G5よりも小さい。頭部128は、駆動軸線126に対して直交する平板であり、駆動軸線126から見て互いに直交する長辺(長軸)128aと短辺(短軸)128bとを有する略楕円状に形成されている。頭部128は、首部127の回転状態及び伸縮状態に応じて係合部47と係合するような寸法を有する。即ち、頭部128の短辺128bの長さLSは、鍔部47a、47aの間隔G5よりも小さい。また、頭部128の長辺128aの長さLLは、鍔部17a、47aの間隔G5よりも大きく、且つ、内壁47b、47bの間隔G6よりも小さい。
従って、スイングシリンダ120を用いて、上刃ホルダ42を上刃フレーム40に固定する場合、駆動部124を図14(b)に示す伸長状態に保ったまま、鍔部47a、47aの間を通過するように頭部128の長辺128aが鍔部47aの延伸方向が平行にした体勢で、頭部128を係合部47に挿入する。その後、駆動部124を駆動軸線126の周りで90°回転させ、収縮させる。その結果、長辺128aの延伸方向に延在した伸頭部128の一部が、鍔部47a、47aを上刃フレーム40に押圧し、その結果、図15に示すように、上刃ホルダ42が上刃フレーム40に固定される。
図16は、上刃ホルダ42を上刃フレーム40から取外す時の上刃ホルダ42とその周辺の位置関係を段階的に示す概略図である。図16(a)〜(d)の各図において、右図は左側方からみた上刃フレーム40を、左図は後方からみた上刃フレーム40を示している。また、これら図では、係合部47が形成された形態の上刃ホルダ42と、スイングシリンダ120が装着された形態の上刃フレーム40を例に挙げている。なお、図16では、説明の便宜上、直線シリンダ102とスイングシリンダ120を同一平面上に図示している。
図16(a)は、上刃フレーム40を「上刃整備位置」に回転させた状態を示している。即ち、上刃ホルダ42の蟻溝52と直線シリンダ102との係合によって、上刃ホルダ42の移動方向は、直線シリンダ102による上刃フレーム40への固定方向に対して直交する方向(即ち、蟻溝52の延伸方向)に制限されている。換言すれば、上刃ホルダ42は蟻溝52の延伸方向のみに移動するように案内されている。図16(a)に示す状態では、直線シリンダ102とスイングシリンダ120の両者が、上刃ホルダ42を上刃フレーム40に固定している。また、上刃フレーム40を90°回転させたことによって、上刃フレーム40の当接面50aがほぼ水平になっている。従って、この状態で、直線シリンダ102とスイングシリンダ120の各固定を解除しても、当接面50aが上刃ホルダ42を下方から支えるため、上刃ホルダ42が上刃フレーム40の溝部50から脱落することはない。
図16(b)は、図16(a)に示す状態で直線シリンダ102とスイングシリンダ120の各固定を解除した状態を示している。即ち、直線シリンダ102の駆動部104は、右上の拡大図に示すように、蟻溝52内で後方に(即ち、この図における左方に)移動し、鍔部52a、52aの押圧を解除する。更に、スイングシリンダ120の駆動部124も伸長すると共に、駆動軸線126(図14参照)の周りを90°回転して、係合部47との係合を解除する。つまり、図16(b)に示す状態では、上刃ホルダは上方に案内される状態になっている。ただし、直線シリンダ102の頭部128が蟻溝52内にあるため、上刃ホルダ42は上方以外の方向に移動することが規制されている。
次に、図16(b)に示す状態から吊治具(図示せず)等を用いて、上刃ホルダ42を上方に徐々に吊り上げ(図16(c)参照)、更に、上刃ホルダ42の前面42bに形成された蟻溝52の開口から、直線シリンダ102の頭部128を、取り外す(図16(d)参照)。この時、スイングシリンダ120と係合部47との係合も既に解除されており、上刃ホルダ42を自由に移動させることができる。
以上、本実施形態によれば、上刃ホルダは、その側面に形成された蟻溝が直線シリンダ(固定装置)と係合した状態で、当該直線シリンダによって上刃フレームに固定される。この蟻溝と直線シリンダとの係合によって上刃ホルダの移動方向は、直線シリンダの固定方向に対して直交する方向に案内される。本実施形態では、この移動方向が鉛直となるように上刃フレームを回転させ、上刃フレームに対する上刃ホルダの固定を解除する。従って、下刃から離れた作業性の良い場所で、上刃ホルダを上方に、上刃フレームに対してスライドさせながら取外すことが出来る。また、上述の移動方向を鉛直に向けた状態で上刃ホルダを直線シリンダに係合させ、更に、この直線シリンダで上刃ホルダを上刃フレームに固定することが出来る。即ち、本発明は、安全且つ簡単に、上刃を保持するホルダを交換することが可能な切断装置及び切断装置における上刃ホルダの取外し方法を提供できる。
なお、本実施形態の回転駆動機構80は、直線シリンダを使用したが、本発明はこれに限定されずに上刃フレーム40を回転できるあらゆる機構を適用できる。例えば、上刃フレーム40の支持部48をモータや、モータを介したチェーンなどで直接回転駆動させてもよい。この場合でも、上述と同一の効果が奏する。
DL…搬送ライン、W…ワーク(加工対象物)、20…切断装置、30…ハウジング、40…上刃フレーム、42…上刃ホルダ、44…上刃、47…係合部、48a…回転中心軸(上刃フレーム)、50…溝部(上刃フレーム)、50a…当接面(上刃フレーム)、50b…当接面(上刃フレーム)、52…蟻溝、60…下刃フレーム、62…下刃ホルダ、64…下刃、70…蟻溝(下刃ホルダ)、80…回転駆動機構、82…直線シリンダ、83…支点部、84…駆動部、85…ジョイント部、90…テーブル、90a…載置面、100…直線シリンダ、102…直線シリンダ、120…スイングシリンダ

Claims (6)

  1. 上刃と下刃との間に挿入されたワークを、前記上刃と前記下刃の協働により切断する切断装置であって、
    前記上刃を保持し、第1の側面および前記第2の側面を有する上刃ホルダと、
    前記第1の側面に当接する第1の当接面および前記第2の側面に当接する第2の当接面からなる溝部を有する上刃フレームと、
    前記上刃ホルダを前記上刃フレームの前記第1の当接面に着脱自在に固定する第1の固定装置と、
    前記上刃フレームの長手方向に平行な軸を中心軸として、前記上刃フレームを回転可能に支持するハウジングと、
    前記上刃フレームを回転させる回転駆動機構とを備え、
    前記第1の側面には、前記上刃ホルダの長手方向及び前記第1の固定装置の固定方向に対して直交する方向に延伸し、その端部が前記第2の側面で開口すると共に、前記第1の固定装置との係合によって前記上刃ホルダの移動方向をその延伸方向に案内する蟻溝が形成され、
    前記駆動機構は、前記上刃を前記下刃に対向させた位置から離すと共に、前記第2の側面における前記蟻溝の開口を下向きとして前記蟻溝の延伸方向が鉛直となるように前記上刃フレームを回転させる
    ことを特徴とする切断装置。
  2. 前記第1の固定装置は、前記第1の当接面への前記上刃フレームの固定方向に伸縮自在、且つ、前記蟻溝の延伸方向から前記蟻溝に嵌合する駆動部を有することを特徴とする請求項1に記載の切断装置。
  3. 前記上刃フレームの前記第2の当接面に、前記上刃ホルダを着脱自在に固定する第2の固定装置を更に備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の切断装置。
  4. 前記第2の固定装置は、前記上刃フレームの固定方向に伸縮自在で、且つ、その周りに回転自在な駆動部を有し、
    前記第2の側面には、前記第2の固定装置の駆動部と係合する係合部が形成されている
    ことを特徴とする請求項3に記載の切断装置。
  5. 前記第2の固定装置の駆動部は、棒状の首部と、前記首部の先端に固定され、前記係合部に係合する頭部とを有することを特徴とする請求項4に記載の切断装置。
  6. 上刃と下刃の間に挿入されたワークを、前記上刃と前記下刃の協働により切断し、前記上刃を保持する上刃ホルダと、前記上刃ホルダに当接する上刃フレームと、前記上刃フレームに前記上刃ホルダを着脱自在に固定する固定装置とを備える切断装置において、
    前記上刃ホルダと前記固定装置との係合によって、前記上刃ホルダの移動方向を、前記固定装置による前記上刃フレームへの固定方向に対して直交する方向に案内し、
    前記上刃を前記下刃に対向させた位置から離すと共に、前記上刃ホルダの前記移動方向が鉛直となるように、前記上刃ホルダの長手方向に平行な軸を中心軸として前記フレームを前記上刃及び前記上刃ホルダと共に回転させ、
    前記上刃ホルダが前記移動方向に移動自在となるように、前記固定装置による前記上刃ホルダの固定を解除する
    ことを特徴とする切断装置における上刃ホルダの取外し方法。
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