JP3160045B2 - 曲げ・レーザ複合加工装置 - Google Patents

曲げ・レーザ複合加工装置

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JP3160045B2
JP3160045B2 JP00375392A JP375392A JP3160045B2 JP 3160045 B2 JP3160045 B2 JP 3160045B2 JP 00375392 A JP00375392 A JP 00375392A JP 375392 A JP375392 A JP 375392A JP 3160045 B2 JP3160045 B2 JP 3160045B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ワークに曲げ加工を
行なう曲げ加工装置と、ワークに切断,穴明け加工ある
いは溶接加工を行なうレーザ加工装置とを複合化した曲
げ・レーザ複合加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ワークから箱形状の製品を得るに
は、母材に各種形状の切断を行ない曲げ製品用の板取り
が行なわれる。この板取りされたワークに必要な曲げ加
工を行なって箱形状の製品が得られる。そして、板取り
されたワークに、あるいは得られた製品に穴明け加工が
行なわれている。
【0003】上述のごとき母材から箱形状の製品を得る
には切断機,曲げ加工装置,穴明け加工装置並びに溶接
加工装置を用いて行なうのが一般的である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の手段では、複数の加工機にワークを段取りしてセッ
トしなければならず段取り替えが大変であると共に時間
を要している。また、各加工機にワークをセット位置決
めしなければならないため、加工精度に悪影響を及ぼす
という問題があった。さらに各加工機を別々に配置して
いるため、トータルのスペースが大となってしまうとい
う問題があった。
【0005】この発明の目的は、上記問題点を改善する
ため、複数の段取り替え並びにセット位置決めをするこ
となく、かつ加工精度に悪影響を及ぼすことなく、さら
に省スペース化を図り、ワークに折曲げ加工を行なう前
に切断,穴明けを行なったり、あるいはワークに複数の
折曲げ加工を行なった後に、穴明け加工,溶接加工を行
な得るようにした曲げ・レーザ複合加工装置を提供する
ことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前述のごとき従来の問題
に鑑みて、本発明は、ワークに折曲げ加工を行うための
曲げ加工装置と、この曲げ加工装置の前側に配置され、
上記曲げ加工装置の曲げ加工位置に対して接近離反する
前後方向へ移動自在かつ加工すべきワークを把持して水
平に回動自在のクランプ装置を備えたマニプレータと、
上記クランプ装置に把持された前記ワークにレーザ加工
を行うためのレーザ加工装置とを備えた曲げ・レーザ複
合加工装置において、前記マニプレータに保持されたワ
ークにレーザ切断加工を行うと共に上記マニプレータに
保持された状態で前記曲げ加工装置により折曲げ加工さ
れて突合わされた部分の溶接を行うために、前記レーザ
加工装置におけるレーザ加工ヘッドは、前後,左右,上
下方向へ移動自在かつ水平,垂直軸心回りに回動自在に
設けると共に前記マニプレータとの干渉を回避すべく当
該マニプレータの移動領域外へ移動自在に設けてあり、
かつ前記マニプレータにワークを保持した状態のまま
で、ワークのレーザ切断加工,折曲げ加工及びその後の
溶接の一連の加工を連続して行う構成である。
【0007】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。
【0008】図1を参照するに、曲げ・レーザ複合加工
装置1としては曲げ加工装置3を備えており、曲げ加工
装置3の前側にはワークテーブル5が配置されている。
このワークテーブル5の図1において右側にはワークW
を搬入せしめるワーク搬入テーブル7が配置されている
と共に、ワークテーブル5の図1において左側には加工
された製品を搬出せしめる例えばベルトコンベアなどの
搬出テーブル9が配置されている。
【0009】前記ワークテーブル5は右側のワークテー
ブル5Rと左側のワークテーブル5Lとがある間隔をも
って離隔して設けられている。この間隔には前後方向
(図1において上下方向)であるX軸方向へ移動自在な
マニプレータ11が設けられている。
【0010】前記曲げ加工装置3は、図2に示されてい
るように、固定フレーム13の上方位置に昇降フレーム
15を上下方向へ揺動自在に備えてなるものである。上
記固定フレーム13には左右方向(Y軸方向)に延伸し
た下盤17が設けてあり、昇降フレーム15には下盤1
7に対向してY軸方向へ延伸した上盤19が設けてあ
る。
【0011】上記構成により、昇降フレーム15が上下
方向へ揺動することによって、上盤19と下盤17によ
ってワークWが挾圧固定されると共に、挾圧固定状態が
解放されることになるものである。
【0012】上記上盤19と下盤17によって挾圧固定
されたワークWの突出部を下方向或は上方向へ折曲げる
ため、上曲げ型21,下曲げ型23を備えた曲げ型フレ
ーム25が上下方向へ揺動自在に設けてある。
【0013】上記構成により、曲げ型フレーム25を適
宜に操作することによって、上曲げ型21が下方向へ揺
動し、或は下曲げ型23が上方向へ揺動することにより
板材Wの突出部を下方向或は上方向へ折曲げることがで
きるものである。
【0014】前記曲げ加工装置3の前側に配置したワー
クテーブル5におけるワークテーブル5R,5Lは、曲
げ加工装置3における固定フレーム13にまで延伸して
設けた下部フレーム27に複数の支柱29を介して設け
てある。なお、ワークWをパスラインに支持するため、
ワークテーブル5にはフリーベアリング31が装着して
ある。
【0015】前記ワークテーブル5には、ワークWを把
持するためのクランプ装置33を備えたマニプレータ1
1がX軸方向へ移動自在に設けてある。
【0016】より詳細には、マニプレータ11は、Y軸
方向へ延伸した下部プレート35に門型フレーム37を
立設してなり、門型フレーム37の後部中央には、クラ
ンプ装置33が設けてある。更に、クランプ装置33は
ワークテーブル5R,5Lとの間に配置してある。
【0017】前記下部フレーム27の適宜位置には、X
軸方向へ延伸したガイド39が左右に対向して設けてあ
ると共に、下部プレート35には、上記ガイド39に案
内されるスライダ41が形成されている。下部フレーム
27の適宜位置に設けた軸受43には、回転自在なボー
ルねじ45が支承されており、このボールねじ45に螺
合したナット部材47が、下部プレート35の下面に設
けてある。上記ボールねじ45は、下部フレーム27に
装着したモータ49の回転軸に駆動プーリ51,従動プ
ーリ53,ベルト55を介して連動連結してある。な
お、クランプ装置33の前後方向における位置を検出す
るため、上記モータ49にはクランプ用エンコーダ(図
示せず)が設けてある。
【0018】上記構成により、モータ49を適宜に操作
することによって、ボールねじ45が連動して回転する
と共に、ナット部材47を備えたマニプレータ11がX
軸方向へ移動される。したがって、ワークWを把持した
クランプ装置33は、ワークテーブル5R,5Lとの間
をX軸方向へ、換言すれば曲げ加工位置と曲げ加工回避
位置との間を移動することが可能となるものである。
【0019】前記クランプ装置33は後方(図2に右
方)には上側押圧部材57と下側押圧部材59とを上下
に対向して備えており、この上側押圧部材57と下側押
圧部材59とによってワークは把持されるようになって
いる。しかも、上側押圧部材57および下側押圧部材5
9は、上下動自在かつ水平に回転自在となっている。
【0020】より詳細には、下側押圧部材59はスプラ
イン軸61に一体化されており、スブライン軸61は回
転自在に円筒部材63に係合されている。この円筒部材
63は連結具を介して流体シリンダ65に装着されたピ
ストンロッド67に連結されている。なお、流体シリン
ダ65は下部プレート35の図2において右側に取付け
られている。
【0021】一方、下部プレート35の図2において右
側には駆動モータ69が取付けられていると共に、この
駆動モータ69の出力軸には駆動ギヤ71が嵌着されて
いる。この駆動ギヤ71と前記円筒部材63に設けられ
た従動ギヤ73とには中間ギヤ75が噛合されている。
【0022】上記構成により、駆動モータ69を駆動せ
しめると、出力軸を介して駆動ギヤ71が回転される。
この駆動ギヤ71が回転されると、中間ギヤ75,従動
ギヤ73並びに円筒部材63を介して下側押圧部材59
が例えば90,180度に回動されることになる。この
回動の位置決めは例えば駆動モータ69に備えられたエ
ンコーダなどの検出部材によって行なわれるものであ
る。
【0023】また、流体シリンダ65を作動せしめる
と、ピストンロッド67,スプライン軸61を介して下
側押圧部材59が上下動されることになる。
【0024】前記門型フレーム37の図2において右側
上部には回転自在な偏心軸77が支承されていると共
に、この偏心軸77にはL字形状のアーム部材79が取
付けられている。このアーム部材79における一端部7
9Aの先端には前記上側押圧部材57が回転自在に支承
されている。
【0025】前記門型フレーム37の上部には流体シリ
ンダ81が設けられている。この流体シリンダ81に装
着されたピストンロッド83の先端は前記アーム部材7
9における他端部79Bの後端に取付けられている。
【0026】上記構成により、流体シリンダ81を作動
せしめると、ピストンロッド83を介してアーム部材7
9が偏心軸77を支点として揺動するので上側押圧部材
57が上下動されることになる。
【0027】したがって、ワークテーブル5上に位置決
めされたワークWは、下側押圧部材59をパスラインに
位置決めし、上側押圧部材57を下降せしめることによ
って、上側押圧部材57と下側押圧部材59とでクラン
プされる。そしてマニプレータ11を前後動させること
により、クランプされたワークWはワークテーブル5上
を前後動されることになる。
【0028】ワークWを例えば90度に回動させる場合
には下側押圧部材59をパスラインより上方へ位置決め
し、上側押圧部材57と下側押圧部材59とでワークW
をクランプした状態で駆動モータ69を駆動せしめるこ
とによってスムーズに回動されることになる。
【0029】すなわち、パスラインより上方の位置で回
動されるため、ワークWの下面はワークテーブル5上の
フリーベアリング31に接触しないから、ワークWの下
面に傷が付くことを防止できる。また、パスラインより
上方へ下部押圧部材59を位置決めできるから、例えば
ワークWに箱形状に折曲げる最後の曲げを下向きに曲げ
て取出すことができる。なお、上側押圧部材57,下側
押圧部材59の上下動並びに回転せしめるさらに詳細な
具体的な構成は、すでに実開平2−1528号公報とし
て公知であるから、詳細な説明を省略する。
【0030】前記曲げ加工装置3の前側には、図1,図
2および図3に示されているように、レーザ加工装置8
5が配置されている。より詳細には、ワーク搬入テーブ
ル7および搬出テーブル9におけるワークテーブル5
R,5L側寄りには4本の支柱87A,87Bの87
C,87Dが立設されており、この支柱87Aと87B
の上部にはX軸方向へ延伸したX軸フレーム89R,8
9Lが一体的に取付けられている。また、支柱87Cと
87Dの上部にはY軸方向へ延伸したY軸フレーム91
F,91Bが一体的に取付けられている。
【0031】前記X軸フレーム89Rと89Lに案内さ
れてX軸方向へ移動自在なX軸キャレッジ93がX軸フ
レーム89Rと89Lに跨がって設けられている。この
X軸キャレッジ93にはY軸方向へ移動自在なヘッドキ
ャレッジ95が設けられている。このヘッドキャレッジ
95にはZ軸方向(図2,図3において上下方向)へ移
動自在なZ軸移動体97が設けられている。
【0032】このZ軸移動体97の下部にはレーザ加工
ヘッド99が図2,図3に示されているように設けられ
ている。このレーザ加工ヘッド99は垂直軸回りに回動
自在(A軸)に設けられていると共に、水平な軸心回り
に回動自在(B軸)に設けられており、かつ詳細な図示
は省略するが、照射するレーザビームの光軸の方向に僅
かに位置調節自在(C軸)に設けられている。
【0033】したがって、加工ヘッド99はX,Y,Z
軸方向へ移動自在であり、かつA,B軸の回動が可能で
あると共にC軸方向へ僅かに移動自在である。なお、加
工ヘッド99のX,Y,Z,A,B,Cの各軸の制御
は、例えばCNC制御装置101によって行なわれる。
また、レーザ加工装置85には、当然のこととして、レ
ーザ発振器103が備えられており、かつレーザ発振器
103から加工ヘッド99へレーザビームを導くミラー
アセンブリが設けられている。
【0034】既に理解されるように、ワークテーブル5
上にワークWを載置固定した後、加工ヘッド99を下降
せしめてワークWに適宜に接近せしめる。その後、加工
ヘッド99をX,Y軸方向へ適宜に移動しつつレーザ加
工を行なうことにより、ワークWから前記素材を切断す
ることができる。
【0035】なお、レーザ加工ヘッド99がY軸方向へ
移動する際、レーザ加工ヘッド99の下方直下における
ワークテーブル5LにはY軸方向へ延伸した加工溝10
5が設けられているのが望ましい。この加工溝105の
一部にワークシュータやダクトが設けられているが、こ
れらはすでに公知のものであるから詳細な説明を省略す
る。
【0036】上記構成よりなる曲げ・レーザ複合加工装
置1を用いて、図4(A)に示したL,Lから
なる母材Wより板取りして箱形状の製品を得るまで
の一連の動作を説明すると、母材Wをワーク搬入テ
ーブル7から搬入せしめてワークテーブル5の所定位置
に位置決めする。次いで、マニプレータ11が曲げ加工
装置3側へ前進して上側押圧部材57と下側押圧部材5
9とを作動して母材Wのセンタ部分を把持する。
【0037】母材WG の角部分をレーザ加工ヘッド99
の部分へ回動し位置決めして、まずレーザ加工ヘッド9
9をY,Z軸へ移動制御すると共にマニプレータ11を
X軸方向へ移動制御することにより、Wの角部分を
レーザ切断する。次いでマニプレータ11を順次90度
ずつ回動せしめて上記要領でW,W,Wの角
部分を切断加工する。
【0038】次いで、マニプレータ11を曲げ加工装置
3へ前進せしめて曲げ加工位置に位置決めした後、曲げ
加工装置3を作動せしめると、曲げ辺Bが直角に曲
げられる。マニプレータ11を曲げ回避位置に後退せし
めた後、マニプレータ11を90度回動せしめる。
【0039】マニプレータ11を曲げ加工装置3へ前進
せしめて曲げ加工位置に位置決めした後に、曲げ加工装
置3を作動せしめると、曲げ辺Bが直角に曲げられ
る。マニプレータ11を曲げ回避位置に後退せしめる。
このような要領で順次曲げ辺B,Bが曲げられ
ると、図4(B)に示したような箱形状の曲げ製品Gが
得られる。
【0040】この曲げ製品Gをレーザ加工ヘッド99側
に位置決めし、レーザ加工ヘッド99をY,Z軸へ移動
並びにA,B軸へ回動制御することによって、各曲げ辺
との突合せ部分に溶接加工が施される。また、曲げ製品
Gの底,側面に各種の穴Hを明けるべく穴明け加工を行
なう。この際にはレーザ加工ヘッド99を上記同様に
Y,Z,A,B軸制御することによって行なわれる。な
お、穴明け加工は折曲げ加工を行なう前に、レーザ加工
ヘッド99をY,Z軸方向に移動制御して行なっても対
応可能である。
【0041】このように、本実施例で示したような曲げ
・レーザ加工装置1を用いることによって、複数の段取
り替え並びにセット位置決めを行なうことなく短時間で
加工精度良好な曲げ製品を得ることができる。しかも、
従来のようなスペースを要することなく、省スペース化
を図ることができる。
【0042】図2に示された上側押圧部材57,下側押
圧部材59を上下動並び回動せしめる機構だけでは、ワ
ークWの真中部分を把持せしめるため、ワークWの真中
部分に穴明け加工を行なうことができない。そのため
に、ワークWの真中部分にも穴明け加工できるように、
リポジショニング装置を備えたクランプ装置33を図5
に示すごとく設けた。
【0043】すなわち、図5において下部プレート35
には流体シリンダ107が設けられており、この流体シ
リンダ107に装着されたピストンロッド109の先端
には補助下側押圧部材111が設けられている。また、
門型フレーム37には流体シリンダ113が設けられて
おり、この流体シリンダ113に装着されたピストンロ
ッド115の先端はL字形状のアーム部材117におけ
る他端部117Bの後端に取付けられている。
【0044】しかも、アーム部材117は前記門型フレ
ーム37に回転自在に支承された偏心軸119に装着さ
れている。アーム部材117における一端部117Aの
先端には回転自在な補助上側押圧部材121が設けられ
ている。
【0045】上記構成により、上側押圧部材57と下側
押圧部材59とを作動させてワークWの真中部分を把持
する際には、補助上側押圧部材121,補助下側押圧部
材111はそれぞれ待機位置にあって作動させない状態
にしておく。そして、ワークWの真中部分にレーザ加工
装置85のレーザ加工ヘッド99で穴明け加工を行なう
場合には、上側押圧部材55と下側押圧部材57をそれ
ぞれ待機位置に待機せしめておき、流体シリンダ10
7,113を作動せしめることによって、補助上側押圧
部材121と補助下側押圧部材111とでワークWが把
持される。この状態でレーザ加工ヘッド99を制御しワ
ークWの真中部分に位置決めすることによって穴明け加
工を行なうことでがきる。
【0046】図6には上側押圧部材55と下側押圧部材
57を支持している支持フレーム123を回転せしめる
回転機構並びに上下動せしめる上下動機構が示されてい
る。図6においてX軸方向へ移動自在な下部プレート3
5上の左側4隅には複数のガイドロッド125が立設さ
れていると共に、この各ガイドロッド125の上端はプ
レート127に装着されている。前記下部プレート35
上の左側における前後の中央部には流体シリンダ129
が設けられている。この流体シリンダ129に装着され
たピストンロッド131の上部には上下動ブロック13
3が一体化されており、この上下動ブロック133には
前記支持フレーム123が回転軸135を介して設けら
れている。
【0047】また、上下動ブロック133の図6におい
て左側にはアクチュエータ137が設けられていて、前
記回転軸135に連動連結されている。さらに、前記上
下動ブロック133の前後にはガイドブロック139
F,139Bが一体化されていると共に、このガイドブ
ロック139F,139Bには前記各ガイドロッド12
5が装着されている。
【0048】上記構成により、アクチュエータ137を
作動せしめることにより、回転軸135が回転されるか
ら、支持フレーム123を介して上側押圧部材55と下
側押圧部材57とが回転されることになる。また、流体
シリンダ129を作動させるとピストンロッド131を
介して上下動ブロック133が上下動される。したがっ
て、支持フレーム123を介して上側押圧部材55と下
側押圧部材57とが上下動されることになる。なお、そ
れ以外の構成は上述した例と同じであると共に同一部品
には同一符号を付して説明を省略する。
【0049】したがって、箱形状の折曲げられた製品G
の底板に穴明け加工を行なう場合には、支持フレーム1
23を上方へ持ち上げた状態で一回転せしめることによ
って干渉せずに製品Gの底板を上側に向けることができ
る。したがって、レーザ加工ヘッド99で容易に穴明け
加工を行なうことができる。
【0050】なお、この発明は、前述した実施例に限定
されることなく、適宜の変更を行なうことにより、その
他の態様で実施し得るものである。
【0051】
【発明の効果】以上のごとき実施例の説明より理解され
るように、この発明によれば、ワークの折曲げ加工を行
う曲げ加工装置3の前側に、ワークを把持して水平に回
動自在のクランプ装置33を備えたマニプレータ11を
前後動自在に配置し、かつ前記クランプ装置33に把持
されたワークのレーザ加工を行うレーザ加工装置85を
備えた構成であって、レーザ加工装置85におけるレー
ザ加工ヘッド99は、前記マニプレータ11に保持され
た状態のワークにレーザ切断加工を行うと共に上記マニ
プレータ11に保持された状態で曲げ加工装置3により
折曲げ加工されて突き合わされた部分の溶接を行うため
に前後,左右,上下方向へ移動自在かつ水平,垂直軸心
回りに回動自在に設けてあり、そしてマニプレータ11
との干渉を回避すべくマニプレータ11の移動領域外へ
移動自在に設けてあって、上記マニプレータ11にワー
クを保持した状態のままでレーザ切断加工,折曲げ加
工,溶接の一連の加工を連続して行う構成としてある。
【0052】したがって、本発明によれば、例えば箱体
を製造する場合、マニプレータ11におけるクランプ装
置33にワークを保持することにより、レーザ加工装置
によって箱曲げに必要な形状にレーザ切断加工され、そ
の後にそのままの状態で折曲げ加工装置3へ供給して折
曲げ加工が行われ、かつ折曲げ加工後の溶接を再びレー
ザ加工装置によって行われるものであり、レーザ切断,
折曲げ加工,レーザ溶接の一連の加工を連続して能率良
く行い得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を実施した一実施例の曲げ・レーザ複
合加工装置の平面図である。
【図2】図1におけるII−II線に沿った拡大図であ
る。
【図3】図1における III−III 線に沿った矢視
図で、曲げ加工装置を省略した図である。
【図4】母材から箱形状の曲げ製品を得るための説明図
である。
【図5】マニプレータにおける他の実施例を示した斜視
図である。
【図6】マニプレータにおける別の実施例を示した斜視
図である。
【符号の説明】
1 曲げ・レーザ複合加工装置 3 曲げ加工装置 5 ワークテーブル 11 マニプレータ 17 下盤 19 上盤 21 上曲げ型 23 下曲げ型 33 クランプ装置 37 門型フレーム 57 上側押圧部材 59 下側押圧部材 85 レーザ加工装置 99 レーザ加工ヘッド

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ワークに折曲げ加工を行うための曲げ加
    工装置(3)と、この曲げ加工装置(3)の前側に配置
    され、上記曲げ加工装置(3)の曲げ加工位置に対して
    接近離反する前後方向へ移動自在かつ加工すべきワーク
    を把持して水平に回動自在のクランプ装置(33)を備
    えたマニプレータ(11)と、上記クランプ装置(3
    3)に把持された前記ワークにレーザ加工を行うための
    レーザ加工装置(85)とを備えた曲げ・レーザ複合加
    工装置において、前記マニプレータ(11)に保持され
    たワークにレーザ切断加工を行うと共に上記マニプレー
    タ(11)に保持された状態で前記曲げ加工装置(3)
    により折曲げ加工されて突合わされた部分の溶接を行う
    ために、前記レーザ加工装置(85)におけるレーザ加
    工ヘッド(99)は、前後,左右,上下方向へ移動自在
    かつ水平,垂直軸心回りに回動自在に設けると共に前記
    マニプレータ(11)との干渉を回避すべく当該マニプ
    レータ(11)の移動領域外へ移動自在に設けてあり、
    かつ前記マニプレータ(11)にワークを保持した状態
    のままで、ワークのレーザ切断加工,折曲げ加工及びそ
    の後の溶接の一連の加工を連続して行う構成であること
    を特徴とする曲げ・レーザ複合加工装置。
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