JP2017042815A - バーリング装置 - Google Patents

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文男 須永
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Abstract

【課題】下孔の穿孔、バーリング、面取りの一連の作業を、作業者の手を介することなく、連続して自動で行うことが可能なバーリング装置を提供する。
【解決手段】このバーリング装置100は、下孔の穿孔、バーリング、面取りの一連の作業を連続して自動的に行う。このため、バーリング加工による金属管1の分岐管接続部の形成を極めて短時間で効率良く行うことができる。また、このバーリング装置100は、加工プログラムの位置情報と角度情報に基づいて分岐管接続部を形成する。このため、極めて高い位置精度で分岐管接続部を形成することができる。特に、金属管1に複数の分岐管接続部を形成する場合、金属管1の保持を解除することなく連続して複数の分岐管接続部を形成するため、角度誤差の極めて少ない分岐管接続部を形成することができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、金属管に下孔を穿孔し、この下孔の周縁を立ち上げて分岐管接続部を形成するバーリング装置に関するものである。
従来から、金属製の直管(金属管)に分岐管接続部を形成し、枝管を接続することが一般的に行われている。そして、この分岐管接続部の形成手法の一つとして、金属管に下孔を穿孔し、この下孔の周縁を立ち上げるバーリング加工が挙げられる。そして、金属管に対する一般的なバーリング加工は、以下のようにして行う。先ず、前述のように分岐管接続部を形成する位置に下孔を穿孔し、次いで金属管内に略球形もしくは略半球形のコマを挿入する。そして、このコマと外部の牽引手段とを下孔を通して接続する。そして、金属管内のコマを牽引手段によって下孔から引き抜く。この引き抜きの際、コマが下孔の周縁を塑性変形させ外側に立ち上げる。次に、立ち上げたバーリング部の端面の面取りを行う。これにより、金属管の周面から突出した分岐管接続部を形成する。そして、このバーリング加工による分岐管接続部は上記のように金属管の塑性変形によって形成するため、溶接等の形成手法と比較して強固で気密性が高いという利点を有している。
しかしながら、上記のバーリング加工の各工程はそれぞれ別の装置を用いて手作業で行うため、生産性が悪いという問題点がある。この問題点に関し、下記[特許文献1]には人的作業を軽減した銅管のバーリング加工方法およびその加工装置に関する発明が開示されている。
特開平6−154893号公報
しかしながら、[特許文献1]に記載の発明は例えばコマの着脱等に作業者が介入する必要があり、更なる自動化が望まれる。また、特に1本の金属管に複数の分岐管接続部を形成する場合、手作業による位置決めでは角度誤差が生じるという問題点があり、この点で更なる改善が望まれる。さらに、自動化を阻む要因として下孔穿孔時の切削屑の存在が挙げられ、この点で更なる改善が望まれる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、下孔の穿孔、バーリング、面取りの一連の作業を、作業者の手を介することなく、連続して自動で行うことが可能なバーリング装置を提供することを目的とする。
本発明は、
(1)金属管1の一端側を保持して前記金属管1の回転制御と長手方向の位置制御とを行うパイプ搬送部20と、前記金属管1の加工位置の上下方向を露出させながら両側から挟持する挟持部70と、前記金属管1の加工位置を下側から穿孔し下孔3を形成する穿孔部30と、上面92aが略半球状を呈し前記金属管1の内側から前記下孔3を外側に押圧して下孔3の周縁を外側に立ち上げバーリング部5を形成するコマ部材90と、前記金属管1の他端から挿入され前記コマ部材を上下動させる押圧部50と、前記押圧部50を前記金属管1に沿って移動させるプッシャ部60と、前記バーリング部5の面取りを行う面取り部40と、を有することを特徴とするバーリング装置100を提供することにより、上記課題を解決する。
(2)押圧部50の上面52aが所定の角度の斜面で構成され、コマ部材90の下面92bが前記押圧部50の斜面と同等の角度の斜面で構成され、前記押圧部50の上面52aを前記コマ部材90の下面92bが移動することで押圧部50の前後動をコマ部材90の上下動に変換することを特徴とする上記(1)記載のバーリング装置100を提供することにより、上記課題を解決する。
(3)コマ部材90が、下面92bの両側方から延びたアーム部94を有し、前記アーム部94の内面にはコマ部材90の下面92bと平行な溝96aと凸条96bとを有するとともに、押圧部50の側面に前記押圧部50の上面52aと平行な凸条56aと溝56bとが形成され、前記アーム部94の凸条96bと前記押圧部50の溝56bとが係合し、前記アーム部94の溝96aと前記押圧部50の凸条56aとが係合して摺動することを特徴とする上記(2)記載のバーリング装置100を提供することにより、上記課題を解決する。
(4)押圧部50が内接して摺動するガイド長孔82と、前記ガイド長孔82と上下方向に交差しコマ部材90が内接して摺動するコマガイド孔84と、を有するガイド筒80を備えたことを特徴とする上記(2)または(3)記載のバーリング装置100を提供することにより、上記課題を解決する。
本発明に係るバーリング装置は、下孔の穿孔、バーリング、面取りの一連の作業を連続して自動的に行う。このため、バーリング加工による金属管の分岐管接続部の形成を高い位置精度で短時間、且つ効率良く行うことができる。
本発明に係るバーリング装置の全体図である。 本発明に係るバーリング装置の加工部を示す図である。 本発明に係るバーリング装置のパイプ搬送部を示す図である。 本発明に係るバーリング装置の挟持部を示す図である。 本発明に係るバーリング装置のプッシャ部を示す図である。 本発明に係るバーリング装置のバーリングユニットを示す模式断面図である。 本発明に係るバーリング装置のコマ部材を示す図である。 本発明に係るバーリング装置の押圧部を示す図である。 本発明に係るバーリング装置のガイド筒を示す図である。
本発明に係るバーリング装置について図面に基づいて説明する。ここで、図1は本発明に係るバーリング装置100の全体を示す概略構成図である。本発明に係るバーリング装置100は、被加工物としての金属管1の一端側を保持してこの金属管1の回転制御と長手方向の位置制御とを行うパイプ搬送部20と、この金属管1に対してバーリング加工を行う加工部12と、後述の押圧部50を接続ロッド62を介して押圧するプッシャ部60と、を有している。尚、ここでは、パイプ搬送部20側を手前側、プッシャ部60側を奥側と記述する。
また、バーリング装置100の加工部12は、図2に示すように、中央部に金属管1を挟持する挟持部70を有し、その下側に穿孔部30が設けられ、上側に面取り部40が設けられる。そして、穿孔部30は、ドリルやエンドミル等の穿孔刃32aを備えた穿孔手段32と、穿孔手段32を昇降させるステージ34と、を有し、穿孔刃32aを回転させながらステージ34を上昇させることで金属管1に下孔を下側から穿孔する。また、面取り部40は、フライス等の端面切削刃42aを備えた面取り手段42と、面取り手段42を昇降させるステージ44と、を有している。そして、端面切削刃42aを回転させながらステージ44を下降させることで、金属管1に形成されたバーリング部5を上側から切削し面取りを行う。
次に、バーリング装置100のパイプ搬送部20の構成を図3を用いて説明する。ここで、図3(a)はパイプ搬送部20の上面図であり、図3(b)はパイプ搬送部20の側面図である。図3に示すパイプ搬送部20は、金属管1を保持するパイプチャック22aを備えたチャックアーム22と、このチャックアーム22をスライドレール25に沿って移動させるサーボモータ24aと、パイプチャック22aを回転させて金属管1の角度を変えるサーボモータ24bと、金属管1を支持するサポータ26と、を有している。尚、サポータ26の支持部26aは金属管1が収まる逆V字状を呈しており、その内面には金属管1の回転及び移動を円滑にするローラが設置されている。また、サポータ26は支持部26aを昇降させる昇降手段26bを有しており、チャックアーム22が通過する際には、支持部26aを待機位置に降下させて、チャックアーム22の移動経路上から退避させる。尚、サポータ26は金属管1の長さや加工位置に応じて、サポータガイド25a上での位置調整が可能である。
次に、加工部12を構成する挟持部70を図4の概略図で説明する。ここで、図4(a)、(b)は挟持部70の開状態を示す正面図及び上面図であり、図4(c)、(d)は挟持部70の閉状態(金属管1の挟持状態)を示す正面図及び上面図である。図4に示すように、挟持部70は金属管1を左右から挟持する挟持爪72と、この挟持爪72を開閉する油圧シリンダ等の挟持手段74と、を有している。また、挟持爪72は内周面が金属管1の外周と略同径の円弧で形成されるとともに、図4(b)、(d)に示すように、加工位置Aを挟んで手前側の挟持爪72aと、奥側の挟持爪72bとで構成される。尚、挟持爪72は加工する金属管1の径に応じて、対応する寸法のものに適宜付け替えが可能である。そして、図4(d)に示すように、加工時には金属管1の加工位置Aの前後を挟持爪72a、72bによって挟持固定する。
次に、バーリング装置100のプッシャ部60の構成を図5を用いて説明する。図5に示すプッシャ部60は、油圧装置等の周知の押圧手段61と、この押圧手段61が固定したプッシャステージ64と、このプッシャステージ64をガイドレール64aに沿って移動させる周知のプッシャステージ移動手段68と、金属管1を支持するサポータ66と、接続ロッド62と、を有している。尚、接続ロッド62は外筒62bと、この外筒62b内を移動するプッシュロッド62aとで構成され、外筒62bがプッシャステージ64と固定し、プッシュロッド62aが押圧手段61の動端61aと固定する。また、接続ロッド62の先端には金属管1に対してバーリング加工を行うバーリングユニット98が固定される。尚、加工時において、金属管1は接続ロッド62を内挿しつつプッシャ部60側へ移動する。よって、接続ロッド62の径は金属管1の内径よりも小さい径とし、その長さはバーリング装置100が対応可能な最長の金属管1の長さと略同等な長さとすることが好ましい。
次に、バーリングユニット98を図6(a)を用いて説明する。ここで、図6(a)はバーリングユニット98の内部構造を示す模式断面図である。バーリングユニット98は、金属管1の内側から下孔3を外側に押圧して下孔3の周縁を外側に立ち上げるコマ部材90と、コマ部材90を押圧して上下動させる押圧部50と、コマ部材90と押圧部50の移動方向を規制して押圧部50の前後動をコマ部材90の上下動に変換するガイド筒80とを有している。そして、バーリングユニット98の基側には接続ロッド62が固定される。このとき、接続ロッド62の外筒62bがガイド筒80と接続し、接続ロッド62のプッシュロッド62aが押圧部50と接続する。尚、バーリングユニット98は金属管1の径及び、形成する分岐管接続部の径ごとに作製され、適宜接続ロッド62に付け替えて使用する。
次に、バーリングユニット98のコマ部材90を図7を用いて説明する。ここで、図7(a)はコマ部材90を手前側(パイプ搬送部20側)から見た図であり、図7(b)はコマ部材90の側面図であり、図7(c)はコマ部材90を背面側(プッシャ部60側)から見た図である。バーリングユニット98のコマ部材90は、図7に示すように、上面92aが略半球状を呈しており、下面92bが後述の押圧部50の上面52aの斜面と同等の角度の斜面で構成されている。また、コマ部材90の下面92bの両側方には下方に延びたアーム部94が形成され、このアーム部94の内面にはコマ部材90の下面92bと平行な溝96aと凸条96bとを有している。
次に、バーリングユニット98の押圧部50を図8を用いて説明する。ここで、図8(a)は押圧部50の側面図であり、図8(b)は押圧部50の上面図であり、図8(c)は押圧部50のX−X断面図である。バーリングユニット98の押圧部50は、図8に示すように、先側の本体部と基部54とで構成され、基部54の端面にはプッシュロッド62aが嵌入する接続穴58が形成されている。また、本体部の上面52aは所定の角度の斜面で構成されている。この斜面の角度は、前述のようにコマ部材90の下面92bの角度と同等である。尚、上面52aの斜面が緩やかだとコマ部材90の上下動に長い動作レンジを要する。また、反対に上面52aの斜面が急峻だと押圧部50への負荷が大きくなる。よって、斜面の角度は10°〜20°程度が好ましく、特に15°前後が好適である。また、本体部は基部54よりも幅が狭く形成されており、後述のガイド筒80のガイド長孔82に挿入される。これにより、押圧部50のガイド筒80内での回転が規制される。また、本体部の側面には上面52aの斜面と平行な凸条56aと溝56bとが形成されている。尚、前述のように、押圧部50の上面52aの角度はコマ部材90の下面92bの角度と同等であるから、これらと平行なコマ部材90の溝96a、凸条96bと、押圧部50の凸条56a、溝56bとは全て平行となる。
次に、バーリングユニット98のガイド筒80を図9を用いて説明する。ここで、図9(a)はガイド筒80の側面図であり、図9(b)はガイド筒80の上面図であり、図9(c)はガイド筒80のY−Y断面図である。バーリングユニット98のガイド筒80は、図9に示すように円筒状を呈しており、その外径寸法は金属管1の内径よりも若干(約2mm程度)小さい寸法とする。そして、ガイド筒80の内部には長辺方向に沿って形成され押圧部50の本体部が内接して摺動する縦長のガイド長孔82と、このガイド長孔82と上下方向で交差しコマ部材90が内接して摺動するコマガイド孔84と、を有している。また、ガイド筒80の基側には、接続ロッド62の外筒62bが接続する接続筒86を有している。
そして、図6(a)に示すように、コマガイド孔84にコマ部材90を挿入し、ガイド長孔82に押圧部50を挿入した状態で、押圧部50の溝56bとコマ部材90の凸条96bとを係合し、押圧部50の凸条56aとコマ部材90の溝96aとを係合することで、バーリングユニット98が構成される。そして、プッシャ部60がプッシュロッド62aを押圧すると押圧部50が手前側に移動する。このとき、ガイド筒80はプッシャステージ64と固定した外筒62bに固定しているため移動せず、よって、押圧部50のみがガイド長孔82内を手前側に摺動する。このときコマ部材90はコマガイド孔84によって前後方向への移動が規制されているから、押圧部50の移動によりコマ部材90の下面92b、凸条96b、溝96aが、押圧部50の上面52a、溝56b、凸条56aに沿ってそれぞれ摺動し、これによりコマ部材90は上昇する。そして、図6(c)に示すように、コマガイド孔84からガイド筒80の外側に突出する。
次に、バーリング装置100の動作を説明する。先ず、金属管1の径及び形成する分岐管接続部の径に対応したバーリングユニット98を選択し、接続ロッド62の先端に固定する。このとき、バーリングユニット98のガイド筒80と接続ロッド62の外筒62bとを接続し、バーリングユニット98の押圧部50と接続ロッド62のプッシュロッド62aとを接続する。また、加工する金属管1の径に応じた挟持爪72を挟持部70の挟持手段74に固定する。
次に、バーリング装置100の電源をオンする。次に、バーリング装置100の図示しない制御部に金属管1に対する加工プログラムを選択入力する。尚、この加工プログラムには分岐管接続部を形成する金属管1の長手方向の位置情報を有している。また、分岐管接続部を金属管1に複数形成する場合には、分岐管接続部の角度情報を有している。次に、バーリング加工を行う金属管1をパイプ搬送部20のサポータ26上に載置する。尚、このとき支持部26aは金属管1を支持する上方の支持位置にある。次に、金属管1の手前側の一端をパイプチャック22aの最奥端に当接させる。次に、バーリング装置100をスタートさせる。これにより、バーリング装置100の制御部はパイプチャック22aを閉動作させ、金属管1を保持する。
次に、制御部は加工プログラムに基づいてパイプ搬送部20のサーボモータ24aを動作させ、チャックアーム22をスライドレール25に沿って移動させる。そして、金属管1の分岐管接続部形成位置をバーリング装置100の加工位置に位置させる。このとき、金属管1の他端は通常、加工部12を通過して、バーリングユニット98及び接続ロッド62を内挿しながらプッシャ部60側に突出する。このとき、金属管1の他端側はプッシャ部60側のサポータ66によって支持される。
次に、制御部は挟持部70の挟持手段74を動作させ、左右の挟持爪72を閉状態にする。これにより、金属管1は左右の挟持爪72によって保持される。尚、このとき金属管1の加工位置は前後の挟持爪72a、72bの間に位置し、上下とも露出する。
次に、制御部は穿孔部30の穿孔手段32を動作させる。これにより、穿孔刃32aが回転する。次に、制御部は穿孔部30のステージ34を待機位置から切削位置まで上昇させる。これにより、穿孔刃32aが下側から金属管1の加工位置に当接し、この位置に下孔を穿孔する。尚、下孔を金属管1の上側や側方から穿孔した場合、穿孔時の切削屑が金属管1内に落下し、バーリングユニット98の移動やコマ部材90によるバーリング加工に悪影響を及ぼす。しかしながら、本発明に係るバーリング装置100は、下側から下孔を穿孔することで切削屑は外部に落下し、金属管1内に残留することはない。このため、切削屑によるバーリング加工時の悪影響を防止することができる。そして、穿孔部30による下孔の穿孔が完了すると、制御部はステージ34を待機位置まで降下させ、穿孔刃32aの回転を停止する。これにより、下孔の穿孔が完了する。
次に、制御部はパイプ搬送部20のサーボモータ24bを制御して金属管1を180°回転させる。これにより、金属管1の下孔は上方に位置する。次に、制御部はプッシャ部60のプッシャステージ移動手段68を動作させて押圧手段61をプッシャステージ64ごと手前側に所定量前進させる。これにより、接続ロッド62とバーリングユニット98も手前側に前進し、バーリングユニット98が待機位置から動作位置に移動する。尚、このバーリングユニット98の動作位置とは、図6(b)に示すように、バーリングユニット98のコマ部材90の中心軸が加工位置、即ち下孔3の中心と略一致する位置である。
次に、制御部はプッシャ部60の押圧手段61を動作させる。これにより、押圧手段61の動端61aが手前側に押圧される。これにより、接続ロッド62のプッシュロッド62aが外筒62b内を移動し、バーリングユニット98の押圧部50を押圧する。このとき、接続ロッド62の外筒62bと接続したガイド筒80は移動せず、押圧部50のみがガイド筒80内をガイド長孔82に沿って手前側に摺動する。そして、この押圧部50の摺動によってコマ部材90の下面92b、凸条96b、溝96aは、押圧部50の上面52a、溝56b、凸条56aに沿って摺動し、これによりコマ部材90がコマガイド孔84内を上昇する。そして、コマ部材90は、図6(c)に示すように、加工位置にある下孔3の周縁を押し広げながら外方向に立ち上げる。そして、このコマ部材90によるバーリング加工により、分岐管接続部となるバーリング部5が形成される。
次に、制御部はプッシャ部60の押圧手段61を待機位置に後退させる。これにより、押圧部50がガイド長孔82に沿って奥側に後退し、これに伴いコマ部材90が下降して、バーリングユニット98内に収容される。次に、制御部はプッシャステージ移動手段68を動作させてプッシャステージ64を待機位置に後退させる。これにより、バーリングユニット98は動作位置から待機位置に後退する。
次に、制御部は面取り部40の面取り手段42を動作させる。これにより、端面切削刃42aが回転する。次に、制御部は面取り部40のステージ44を待機位置から切削位置まで下降させる。これにより、端面切削刃42aがバーリング部5の端面に当接し、端面の面取りを行う。これにより、バーリング部5の端面が平滑な分岐管接続部が形成される。そして、面取り部40による面取りが完了すると、制御部はステージ44を待機位置まで上昇させ、端面切削刃42aの回転を停止する。
以上の動作により、金属管1の所定の位置に分岐管接続部が形成される。尚、金属管1に複数の分岐管接続部を形成する場合、制御部は加工プログラムに基づいてパイプ搬送部20を制御し、金属管1の次の分岐管接続部形成位置をバーリング装置100の加工位置に位置させる。また、これと前後して加工プログラムで指示された角度位置となるよう金属管1を回転させる。そして、前述した一連の動作により加工位置に分岐管接続部を形成する。このようにして、全ての分岐管接続部の形成が終了すると、制御部はチャックアーム22を初期位置に移動させ、パイプチャック22aを開動作する。これにより、金属管1の保持は解除される。そして金属管1は搬出され、金属管1に対する分岐管接続部の形成が完了する。
以上のように、本発明に係るバーリング装置100は、下孔の穿孔、バーリング、面取りの一連の作業を連続して自動的に行う。このため、バーリング加工による金属管1の分岐管接続部の形成を極めて短時間で効率良く行うことができる。また、本発明に係るバーリング装置100は、加工プログラムの位置情報と角度情報に基づいて分岐管接続部を形成する。このため、極めて高い位置精度で分岐管接続部を形成することができる。特に、金属管1に複数の分岐管接続部を形成する場合、金属管1の保持を解除することなく連続して複数の分岐管接続部を形成するため、角度誤差の極めて少ない分岐管接続部を形成することができる。
また、本発明に係るバーリング装置100は、加工位置Aの前後を挟持爪72a、72bで挟持固定して、下孔の穿孔、バーリング、面取り等の各加工を行う。このため、加工時の振動や捻じれ等が抑制され、金属管1に対する加工を精度良く安定的に行うことができる。さらに、本発明に係るバーリング装置100は下孔の穿孔を下方から行うため、切削屑は外部に落下し金属管1内に残留することはない。これにより、バーリングユニット98の移動やコマ部材90によるバーリングを円滑に行うことができる。
尚、本例で示したバーリング装置100の各部の構成、機構、形状、寸法、動作手順等は一例であるから、特に本例に限定される訳ではなく、本発明は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。
1 金属管
3 下孔
5 バーリング部
20 パイプ搬送部
30 穿孔部
40 面取り部
50 押圧部
52a (押圧部の)上面
56a (押圧部の)凸条
56b (押圧部の)溝
60 プッシャ部
70 挟持部
80 ガイド筒
82 ガイド長孔
84 コマガイド孔
90 コマ部材
92a (コマ部材の)上面
92b (コマ部材の)下面
94 アーム部
96a (コマ部材の)溝
96b (コマ部材の)凸条
100 バーリング装置

Claims (4)

  1. 金属管の一端側を保持して前記金属管の回転制御と長手方向の位置制御とを行うパイプ搬送部と、
    前記金属管の加工位置の上下方向を露出させながら両側から挟持する挟持部と、
    前記金属管の加工位置を下側から穿孔し下孔を形成する穿孔部と、
    上面が略半球状を呈し前記金属管の内側から前記下孔を外側に押圧して下孔の周縁を外側に立ち上げバーリング部を形成するコマ部材と、
    前記金属管の他端から挿入され前記コマ部材を上下動させる押圧部と、
    前記押圧部を前記金属管に沿って移動させるプッシャ部と、
    前記バーリング部の面取りを行う面取り部と、を有することを特徴とするバーリング装置。
  2. 押圧部の上面が所定の角度の斜面で構成され、コマ部材の下面が前記押圧部の斜面と同等の角度の斜面で構成され、前記押圧部の上面を前記コマ部材の下面が移動することで押圧部の前後動をコマ部材の上下動に変換することを特徴とする請求項1記載のバーリング装置。
  3. コマ部材が、下面の両側方から延びたアーム部を有し、前記アーム部の内面にはコマ部材の下面と平行な溝と凸条とを有するとともに、押圧部の側面に前記押圧部の上面と平行な凸条と溝とが形成され、前記アーム部の凸条と前記押圧部の溝とが係合し、前記アーム部の溝と前記押圧部の凸条とが係合して摺動することを特徴とする請求項2記載のバーリング装置。
  4. 押圧部が内接して摺動するガイド長孔と、前記ガイド長孔と上下方向に交差しコマ部材が内接して摺動するコマガイド孔と、を有するガイド筒を備えたことを特徴とする請求項2または請求項3記載のバーリング装置。
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