JP2020175480A - 鋼板の保持装置 - Google Patents

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暁 樋口
Akira Higuchi
暁 樋口
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Abstract

【課題】吸着用金属片を電磁チャックの吸着力で吸着して鋼板を保持する場合に、電磁チャックまたは吸着用金属片を駆動する駆動機構の損傷を抑える。【解決手段】鋼板200の上方側に配置される吸着用金属片ユニットと、鋼板200の下方側に配置される電磁チャックユニットと、を備え、吸着用金属片104ユニットは、吸着用金属片104を上下方向に移動させる第1の駆動機構と、第1の駆動機構に対して吸着用金属片104を上下方向に移動可能に支持する可動機構を有する、鋼板の保持装置が提供される。【選択図】図6

Description

本発明は鋼板の保持装置に関する。
従来、例えば下記の特許文献1には、通板する熱延鋼帯の表面欠陥部を検出して、この表面欠陥部を欠陥除去手段により除去し、その後に冷間圧延等を施す鋼帯の製造方法において、欠陥除去手段として鋼帯パスラインと略平行な平面内に回転軸心を有するロータリー切削工具を用い、このロータリー切削工具で鋼帯表面を切削して表面欠陥部を除去する技術が記載されている。
また、下記の特許文献2には、鋼板上に疵検査装置を配置して疵を検知し、切削工具、超音波切削工具、あるいはフライス加工工具により疵を切削加工し、圧延機により圧延して加工疵を消去する技術が記載されている。
特開2005−279898号公報 特開2001−191206号公報
鋼板の表面欠陥、疵を除去する際には、鋼板を確実に保持した状態で行う必要がある。鋼板を確実に保持する方法として、鋼板の上下を吸着用金属片と電磁チャックで挟み、電磁チャックの電磁力により吸着用金属片を吸着して保持する方法がある。
この場合、鋼板の上下に吸着用金属片と電磁チャックを配置し、鋼板の上下を吸着用金属片と電磁チャックで挟むためには、吸着用金属片と電磁チャックのそれぞれに対し、上下方向に移動する駆動機構を設ける必要がある。
しかしながら、電磁チャックにより吸着用金属片を吸着した際に生じた反力が、吸着用金属片を移動する駆動機構(例えば、電動モータやギヤ等)に加わるため、駆動機構が損傷する問題がある。同様に、電磁チャックにより吸着用金属片を吸着した際に生じた反力が、電磁チャックを移動させる駆動機構に加わるため、やはり駆動機構が損傷する問題がある。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、吸着用金属片を電磁チャックの吸着力で吸着して鋼板を保持する場合に、電磁チャックまたは吸着用金属片を駆動する駆動機構の損傷を抑えることが可能な、新規かつ改良された鋼板の保持装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、鋼板の上方側に配置される吸着用金属片ユニットと、前記鋼板の下方側に配置される電磁チャックユニットと、を備え、前記吸着用金属片ユニットは、吸着用金属片を上下方向に移動させる第1の駆動機構と、前記第1の駆動機構に対して前記吸着用金属片を上下方向に移動可能に支持する可動機構を有する、鋼板の保持装置が提供される。
前記可動機構は、前記吸着用金属片を上下に貫通する孔と、前記孔に挿通された軸部材と、前記軸部材の下端側に設けられ前記吸着用金属片を下から支持可能な大径部と、有するものであっても良い。
また、上記課題を解決するために、本発明の別のある観点によれば、鋼板の上方側に配置される吸着用金属片ユニットと、前記鋼板の下方側に配置される電磁チャックユニットと、を備え、前記電磁チャックユニットは、電磁力により前記吸着用金属片を吸着する電磁チャックと、前記電磁チャックを上下方向に昇降させる第2の駆動機構と、前記電磁チャックの上下方向の動きを規制する規制機構と、を有する、鋼板の保持装置が提供される。
前記規制機構は、前記電磁チャックに固定され、前記電磁チャックから下方に延在する強度部材と、前記強度部材と嵌合して前記強度部材の上下方向の動きを規制する規制部材と、を有するものであっても良い。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、鋼板の上方側に配置される吸着用金属片ユニットと、前記鋼板の下方側に配置される電磁チャックユニットと、を備え、前記吸着用金属片ユニットは、吸着用金属片を上下方向に移動させる第1の駆動機構と、前記第1の駆動機構に対して前記吸着用金属片を上下方向に移動可能に支持する可動機構を有し、前記可動機構は、前記吸着用金属片を上下に貫通する孔と、前記孔に挿通された軸部材と、前記軸部材の下端側に設けられ前記吸着用金属片を下から支持可能な大径部とを有し、前記電磁チャックユニットは、電磁力により前記吸着用金属片を吸着する電磁チャックと、前記電磁チャックを上下方向に昇降させる第2の駆動機構と、前記電磁チャックの上下方向の動きを規制する規制機構と、を有し、前記規制機構は、前記電磁チャックに固定され、前記電磁チャックから下方に延在する強度部材と、記強度部材と嵌合して前記強度部材の上下方向の動きを規制する規制部材と、を有する、鋼板の保持装置が提供される。
以上説明したように本発明によれば、吸着用金属片を電磁チャックの吸着力で吸着して鋼板を保持する場合に、電磁チャックまたは吸着用金属片を駆動する駆動機構の損傷を抑えることが可能となる。
本発明の一実施形態に係る鋼板ストリップ表面疵の除去装置の構成を説明するための模式図である。 本発明の一実施形態に係る鋼板ストリップ表面疵の除去装置の構成を説明するための模式図である。 吸着用金属片が電磁チャックに吸着されて、鋼板がチャッキングされた様子を示す模式図である。 電磁チャックにより発生する磁界を示す模式図である。 吸着用金属片を上方から見た状態を示す模式図である。 電磁チャック及び切削ユニットを鋼板に近接させて位置決めするための機構を示す模式図である。 吸着用金属片を示す平面図である。 図6中の矢印A1方向から電磁チャック及び昇降機構を見た状態を示す模式図である。 鉄芯とキーパープレートの構成を示す平面図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
まず、図1及び図2を参照して、本発明の一実施形態に係る鋼板の表面疵除去装置100の構成について説明する。表面疵除去装置100は、熱延後の鋼板200(鋼板ストリップ、鋼帯)の表面に生じた表面疵を、鋼板200の反り、波、耳のび、又は中のびを矯正しながら切削により除去するものである。なお、本実施形態は、鋼板200に限らず、各種板材の表面疵の除去に適用することができる。図1は、鋼板200の通板方向(搬送方向)から表面疵除去装置100を見た状態を示す模式図である。また、図2は、鋼板200の通板方向と直交する方向(板幅方向、又は通板方向の側面の方向)から鋼板ストリップ表面疵の表面疵除去装置100を見た状態を示す模式図である。
図1及び図2に示すように、表面疵除去装置100は、電磁チャック102、吸着用金属片104、切削工具106、スピンドル・電動モータ108、切削深さ方向直動ガイド110、切削深さ方向送り機構112、切削深さ方向駆動モータ114、切削送り方向直動ガイド116、切削送り方向送り機構118、切粉回収フード120、集塵機122、切粉回収パイプ123、切削送り方向直動ガイド係合部124、切削送り方向駆動モータ126、切削送り方向駆動モータ固定用アーム130、フレーム132、モータ台134を有して構成されている。
図1に示すように、熱延後の鋼板200の表面には、通板方向に沿って線状の疵202が発生している場合がある。例えば、熱延加工の前に何らかの要因で点状の疵が鋼板200に生じていた場合、熱延加工によって点状の疵は通板方向に延在する線状の疵202となる。なお、図1では図示の便宜上、鋼板200の表面の凸状の疵202を示しているが、鋼板200の表面よりも凹んだ凹状の疵202が形成される場合もある。
図1及び図2は、電磁チャック102と吸着用金属片104によって鋼板200をチャッキングする前の状態を示している。鋼板200をチャッキングする際には、図1及び図2に示す状態から、電磁チャック102を上方向に移動し、吸着用金属片104を下方向へ移動する。これにより、電磁チャック102と吸着用金属片104が鋼板200を間に介在させて近接する。この状態で、電磁チャック102により磁界を発生させると、図3に示すように、吸着用金属片104が電磁チャック102に吸着されて、鋼板200がチャッキングされる。
図4は、電磁チャック102により発生する磁界を示す模式図である。図4に示すように、電磁チャック102は、電磁力発生部102aと電磁力非発生部102bとを有している。電磁力発生部102aは、切削工具106の両側に配置されている。吸着用金属片104は、電磁力発生部102aの位置に対応して、切削工具106の両側に配置されている。そして、切削工具106の直下には、電磁力非発生部102bが配置されている。
鋼板200をチャッキングする際には、電磁力発生部102aのN極からS極へ磁界を発生させ、電磁力発生部102aと対向する位置にある吸着用金属片104を吸着する。一方、電磁力非発生部102bからは電磁力は発生しない。従って、切削工具106による鋼板200の切削部位に電磁力が及ぶことがなく、切削による切粉が電磁力によって鋼板200に吸着されることを抑止できる。これにより、切粉が切削工具106による切削部位に混入して新たな疵が生じてしまうことを確実に抑止できる。
図5は、吸着用金属片104を上方から見た状態を示す模式図である。図5に示すように、吸着用金属片104は、矩形のリング状とされ、切削工具106が移動する開口104aが設けられている。また、吸着用金属片104の上面には、切削送り方向直動ガイド116が設けられている。
図5に示す形状の吸着用金属片104を電磁チャック102の電磁力によって吸着する際には、上述したように数トン〜数十トンの荷重によって吸着を行う。これにより、鋼板200に生じている湾曲を確実に矯正して平坦化することができる。特に、切削工具106の周囲にリング状に配置された吸着用金属片104を吸着することで、開口104a内の鋼板200を確実に平坦化することができる。また、切削工具106の近くで吸着用金属片104の吸着を行うことで、矯正されて平坦となった鋼板200の表面を精度良く切削することが可能となる。
図6は、図1に示す状態から、電磁チャック102及び吸着用金属片104を鋼板200に近接させて位置決めし、鋼板200を保持する保持装置300を示す模式図であって、鋼板200の通板方向と直交する方向から見た状態を示す模式図である。本実施形態に係る鋼板の保持装置300は、吸着用金属片104を上下方向に駆動する第1の駆動機構、電磁チャック102を上下方向に駆動する第2の駆動機構、吸着用金属片104を上下方向に移動可能に支持する可動機構、電磁チャック102の上下方向の動きを規制する規制機構、を有して構成される。上述したように、表面疵除去装置100は、電磁チャック102、吸着用金属片104を有している。鋼板200の保持装置300は、表面疵除去装置100が有する電磁チャック102、吸着用金属片104を上下方向に駆動するための駆動機構を有する装置である。なお、図6において、フレーム132に対する切削工具106の配置など、一部の構成要素の配置は図2と相違している。
図6に示すように、梁170には、下方に向かって2つの固定フレーム180が延びている。梁170の中央に設けられた電動モータ205から2つの固定フレーム180の上部にかけて、シャフト210が配置され、シャフト210の端部から下に向けてスクリューシャフト212が配置されている。
スクリューシャフト212は可動フレーム190に設けられたナット220と係合している。また、可動フレーム190はガイドブロック195を備えており、ガイドブロック195は固定フレーム190に設けられたガイド196に嵌合している。そのため、梁170の上部に設けられた電動モータ205がプーリ206を介してシャフト210を回転させると、シャフト210の端部に形成されたネジおよびギヤ213を介してスクリューシャフト212は回転する。これにより、スクリューシャフト212の雄ネジと係合するナット220および可動フレーム190が上下方向に移動する。
以上のようにして、吸着用金属片104を上下方向に駆動する第1の駆動機構が構成されている。第1の駆動機構は、可動フレーム190、電動モータ205、プーリ206、シャフト210、スクリューシャフト212を有して構成されている。
可動フレーム190の先端には、軸部材192が設けられている。軸部材192は、吸着用金属片104に設けられた孔104a(図6において不図示)に挿通されている。また、軸部材192の上下端には、吸着用金属片104に設けられた孔104aよりも径の大きな大径部192a,192bが設けられている。軸部材192の大径部192aと軸部材192の大径部192bとの間の距離は、吸着用金属片104の厚さよりも大きく設定されており、軸部材192の外径は、孔104aの内径よりも小さい。これにより、吸着用金属片104が軸部材192に対して上下方向に自由に可動することが可能となる。
図7は、吸着用金属片104を示す平面図である。電磁チャック102が吸着用金属片104に密着すると、軸部材192の下端側(大径部192a側)は吸着用金属片104よりも突出することになる。しかしながら、図4に示すように、軸部材192が挿入される孔104aは、吸着用金属片104の四隅に設けられており、電磁チャック102よりも広い範囲に設けられている。そのため、電磁チャック102が吸着用金属片104に密着し、軸部材192が吸着用金属片104の下面から突出した場合であっても、電磁チャック102と軸部材192が干渉することはない。
以上のようにして、第1の駆動機構に対して吸着用金属片104を上下方向に移動可能に支持する可動機構が構成されている。可動機構は、吸着用金属片104を上下に貫通する孔104aと、孔104aに挿通された軸部材192と、軸部材192の下端側に設けられ吸着用金属片104を下から支持可能な大径部192aと、を有して構成されている。
電磁チャック102は、昇降機構302上に設けられ、昇降機構302の駆動に応じて上下動する。具体的に、昇降機構302は、一対の2つのアーム304,306とスクリュージャッキ308を備えている。昇降機構302の上下方向の伸縮は、スクリュージャッキ308が上下方向に駆動されることによって行われる。アーム304,306が駆動されることで、昇降機構302が伸縮する。なお、図7では、後述する鉄芯400の図示は省略している。
以上のようにして、電磁チャック102を上下方向に駆動する第2の駆動機構が構成されている。第2の駆動機構は、電磁チャック102を上下方向に駆動する昇降機構302であって、一対の2つのアーム304,306と、スクリュージャッキ308と、スクリュージャッキ308を駆動する電動モータと、を有して構成されている。
図8は、図6中の矢印A1方向から電磁チャック102及び昇降機構302を見た状態を示す模式図である。図8に示すように、電磁チャック102の下部には、強度部材である鉄芯(丸鋼)400が固定されている。図8に示すように、鉄芯400には、外周に沿って溝402が設けられている。また鉄芯400の下方には、台座ブロック430が設けられており、台座ブロック430には、キーパープレート410をスライド可能に支持するプレートガイド420が立設されている。つまり、台座ブロック430により、キーパープレート410の上下方向の動きが抑制され、キーパープレート410は水平方向のみに動けるようになっている。
図8に示すように、電磁チャック102が所定位置まで上昇すると、高さ方向において、鉄芯400の溝402の位置がキーパープレート410の位置と一致する。キーパープレート410は、エアシリンダーの駆動により水平方向にスライド可能とされている。具体的に、キーパープレート410は、図8の紙面垂直方向にスライド可能とされている。
図8に示す状態では、キーパープレート410は鉄芯400の溝402に係合している。一方、キーパープレート410がエアシリンダーの駆動により鉄芯400から退避すると、キーパープレート410と鉄芯400の溝402との係合が外れる。なお、キーパープレート410の駆動は、電動モータなど他の駆動源で行っても良い。
より具体的には、電磁チャック102を上昇させ、電磁チャック102が所定位置まで上昇したことがセンサにより検知されると、エアシリンダーの駆動によりキーパープレート410が鉄芯400の溝402に向けて駆動される。これにより、キーパープレート410は鉄芯400の溝402に係合し、昇降機構302の上下方向の移動が規制される。
また、電磁チャック102を下降させる際には、エアシリンダーの駆動によりキーパープレート410が鉄芯400の溝402から離れる方向に向けて駆動される。これにより、昇降機構302の規制が解除される。その後、昇降機構302により電磁チャック102が下降される。以上のようにして、鉄芯400の溝402とキーパープレート410により規制機構が構成されている。なお、鉄芯400に形成された溝402とキーパープレート410により規制機構が構成される場合について示したが、規制機構はこれに限られない。例えば、鉄芯400に形成された貫通孔と、貫通孔に挿入されるピン部材(規制部材)とにより規制機構を構成してもよい。
図9は、鉄芯400とキーパープレート410の構成を示す平面図である。図9に示すように、鉄芯400の溝402に対してキーパープレート410が係合することで、鉄芯400の上下方向の動きが規制される。
以上のような構成によれば、電磁チャック102が上昇し、吸着用金属片104が下降すると、電磁チャック102の上面が吸着用金属片104と当接する。電磁チャック102の上面が吸着用金属片104と当接していない状態では、吸着用金属片104の下面は軸部材192の大径部192aと当接している。
吸着用金属片104が下降すると、吸着用金属片104の下面が電磁チャック102の上面と当接する。この状態からさらに吸着用金属片104が下降すると、電磁チャック102の上に吸着用金属片104が載った状態となる。この位置を上述した所定位置とする。この際、吸着用金属片104は、軸部材192との間の上下方向の遊びの範囲内で可動できる。従って、電磁チャック102で吸着用金属片104を吸着すると、吸着用金属片104は可動フレーム190と接触することなく、軸部材192の大径部192aから軸部材192の大径部192bに向かって移動する。従って、電磁チャック102で吸着用金属片104を吸着した際に、吸着用金属片104から可動フレーム190に力が伝わることがなく、シャフト210、スクリューシャフト212を介して駆動機構(例えば、電動モータ205等)に力が加わることを確実に抑制できる。従って、電磁チャック102で吸着用金属片104を吸着した際に駆動機構が損傷してしまうことを確実に抑止できる。
また、鉄芯400の溝402に対してキーパープレート410が係合することで、電磁チャック102の上下方向の動きが規制される。鉄芯400の剛性が高いため、電磁チャック102で吸着用金属片104を吸着した際に生じる力は鉄芯400(強度部材)、キーパープレート410、プレートガイド420および台座ブロック430を介して地面に伝達される。従って、電磁チャック102で吸着用金属片104を吸着した際に生じる反力がスクリュージャッキ308に加わりにくくなる。従って、スクリュージャッキ308に反力が加わりにくいため、吸着時の駆動機構の損傷を確実に抑制できる。
以上のようにして、電磁チャックの上下方向の動きを規制する規制機構が構成されている。規制機構は、電磁チャック102に固定され、電磁チャック102から下方に延在する強度部材(鉄芯400)と、強度部材と嵌合して強度部材の上下方向の動きを規制する規制部材(キーパープレート410)を有して構成されている。
なお、可動機構と規制機構の双方を備えることは必ずしも必要ではなく、いずれか一方のみが備えられていても良い。例えば、規制機構が設けられていない場合であっても、吸着時に梁170に設けられた駆動機構の損傷を抑えることが可能である。この場合に、電動のスクリュージャッキ308の代わりに油圧ジャッキを設けることで、吸着時の力が大きい場合は油圧ジャッキのリリーフ弁が開放されることにより、油圧ジャッキの損傷は抑えられる。従って、昇降機構302を油圧で駆動する場合は、可動機構のみを設けても良い。同様に、可動フレーム140を油圧で駆動する場合は、可動機構が設けられていなくても良く、規制機構のみが設けられていても良い。
以上説明したように本実施形態によれば、鋼板200の上下を電磁チャック102と吸着用金属片104で挟み、可動フレーム190に対して吸着用金属片104を上下方向に移動可能に支持する軸部材192を設けたことにより、電磁チャック102で吸着用金属片104を吸着した際に、可動フレーム190を駆動する駆動機構に損傷が生じることを抑止できる。駆動機構に損傷を生じることが抑制されるため、駆動機構に電動モータ205を採用することが可能となる。
また、電磁チャックの上下方向の動きを規制する規制機構を設けたことにより、電磁チャック102で吸着用金属片104を吸着した際に、電磁チャック102を昇降する駆動機構に損傷が生じることを抑止できる。駆動機構に損傷を生じることが抑制されるため、駆動機構に電動モータ205を採用することが可能となる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
102 電磁チャック
104 吸着用金属片
104a 孔
190 可動フレーム
192 軸部材
192a 大径部
200 鋼板
302 昇降機構
400 鉄芯
402 溝
410 キーパープレート

Claims (5)

  1. 鋼板の上方側に配置される吸着用金属片ユニットと、
    前記鋼板の下方側に配置される電磁チャックユニットと、
    を備え、
    前記吸着用金属片ユニットは、吸着用金属片を上下方向に移動させる第1の駆動機構と、前記第1の駆動機構に対して前記吸着用金属片を上下方向に移動可能に支持する可動機構を有する、
    ことを特徴とする、鋼板の保持装置。
  2. 前記可動機構は、
    前記吸着用金属片を上下に貫通する孔と、
    前記孔に挿通された軸部材と、
    前記軸部材の下端側に設けられ前記吸着用金属片を下から支持可能な大径部と、
    を有することを特徴とする、請求項1に記載の鋼板の保持装置。
  3. 鋼板の上方側に配置される吸着用金属片ユニットと、
    前記鋼板の下方側に配置される電磁チャックユニットと、
    を備え、
    前記電磁チャックユニットは、
    電磁力により前記吸着用金属片を吸着する電磁チャックと、
    前記電磁チャックを上下方向に昇降させる第2の駆動機構と、
    前記電磁チャックの上下方向の動きを規制する規制機構と、を有する、
    ことを特徴とする、鋼板の保持装置。
  4. 前記規制機構は、
    前記電磁チャックに固定され、前記電磁チャックから下方に延在する強度部材と、
    前記強度部材と嵌合して前記強度部材の上下方向の動きを規制する規制部材と、
    を有することを特徴とする、請求項3に記載の鋼板の保持装置。
  5. 鋼板の上方側に配置される吸着用金属片ユニットと、
    前記鋼板の下方側に配置される電磁チャックユニットと、
    を備え、
    前記吸着用金属片ユニットは、
    吸着用金属片を上下方向に移動させる第1の駆動機構と、
    前記第1の駆動機構に対して前記吸着用金属片を上下方向に移動可能に支持する可動機構を有し、
    前記可動機構は、
    前記吸着用金属片を上下に貫通する孔と、
    前記孔に挿通された軸部材と、
    前記軸部材の下端側に設けられ前記吸着用金属片を下から支持可能な大径部とを有し、
    前記電磁チャックユニットは、
    電磁力により前記吸着用金属片を吸着する電磁チャックと、
    前記電磁チャックを上下方向に昇降させる第2の駆動機構と、
    前記電磁チャックの上下方向の動きを規制する規制機構と、
    を有し、
    前記規制機構は、
    前記電磁チャックに固定され、前記電磁チャックから下方に延在する強度部材と、
    前記強度部材と嵌合して前記強度部材の上下方向の動きを規制する規制部材と、
    を有することを特徴とする、鋼板の保持装置。
JP2019079945A 2019-04-19 2019-04-19 鋼板の保持装置 Pending JP2020175480A (ja)

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