JP3169397U - 主軸ツール保持力増大機構 - Google Patents

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Abstract

【課題】主軸ツール保持力増大機構を提供する。【解決手段】中心位置にはブローチバー45を通して設置し、ブローチバー45下端には開閉可能で、ツールを引き、ツールを緩めることができるクリップ47を連結し、上端には保持力増大機構を連結し、保持力増大機構は、回転軸43上端の管壁上に、横方向に移動可能なトップビーズ48を収容設置し、回転軸43内のブローチバー45上端部には、トップビーズ48上方位置に相対して、第一停止斜面451を設置し、回転軸43外部には昇降移動が可能な外リング台を設置し、該外リング台内部には収容設置槽491を設置し、該収容設置槽491下方には、トップビーズ48下方位置に相対する第二停止斜面492を設置し、回転軸43内のブローチバー45の上方には、外リング台を連動する内リング台50を設置し、これにより内リング台50は、ブローチバー45を連動してツールを引き、ツールを緩める動作を行わせる。【選択図】図4

Description

本考案は主軸ツール保持力増大機構に関し、特に主軸がツールを引く時に保持力を増大させることができ、ツールを緩める時に必要な動力を減らし、これによりツール交換作業を速めることができる主軸ツール保持力増大機構に関する。
総合加工機は、加工物件に対して、多種の加工作業を行うことができる。そのため、加工主軸を配置する他に、さまざまな加工形態のツールを設置するツールマガジン、及びツールマガジンに対応するツール交換装置を配置する。予め設定されたプログラムに従い、ツール交換装置は、自動ツール交換作業を執行し、こうして加工主軸は、各種加工作業を選択して執行することができる。自動ツール交換作業において、ツール交換アームの動作は、回転しツールを嵌合、後退しツールを抜き取り、180度回転しツールを交換、直進しツールを挿入、回転して復位、を含む。ツール交換アームが後退し、ツールを取り外す時、ツールを抜き取る動作を行うためには、主軸がツールを緩める動作が完成するのを待たなければならない。主軸がツールを緩める動作は、一般に、ツールシリンダーにより主軸内のバネを押し上げ、これによりブローチバーを押し出し、加工ツールを挟持するクリップを開く、というものである。この時、ツール交換アームは、ようやくツールを抜き取る動作を行うことができる。ツールシリンダーが出力し、主軸内のバネの弾力に対抗するために必要な力が大きければ大きいほど、ツールシリンダーが加圧を待つ時間は長くなってしまうため、ツール交換作業に時間的な影響を及ぼす。しかし、主軸内のバネの弾力は、主軸がツールを引くために必要な力に関係するため、もしバネの弾力を単純に低下させれば、ツールシリンダーが作動してツールを緩める時間を減らすことはできるが、反対に主軸のツールを引く力が不足してしまう。よって、主軸のツールを引く力を確保するという前提において、いかにしてツールシリンダーの出力を低下させるかは、業界関係者が取り組んでいる課題である。
図1は、特許文献1を示す。図に示すように、特許文献1はツールシリンダー10の底部に、ツール衝突ブロック11を設置する。ツール衝突ブロック11は、昇降駆動することができる。ツール衝突ブロック11外側には、シリンダー推進ブロック12を設置する。主軸20は、回転軸21、主軸封鎖カバー22、主軸プルバー23、数組のガイドピン24、圧力リング25、圧力リング固定片26、保持力増大スライドカバー27、ディスク型バネ28、ツールクリップ29、弾性束カバー30などにより組成する。主軸封鎖カバー22は、回転軸21頂点端に固定し、圧力リング25と連動する主軸プルバー23の離脱を制限する。
主軸プルバー23は、回転軸21内に延伸して入り、底端には、ツールクリップ29を結合して連動する。ツールクリップ29末端には、クリップ部291を形成し、ツールクリップ29の上昇に従い、弾力により内部へと収縮し、ツールを引く動作を生じ、及びクリップ29の退出に従い、弾力により外へと広がり、ツールを緩める動作を生じる。ディスク型バネ28と保持力増大スライドカバー27は、順番に、回転軸21の上端に収容設置され、主軸プルバー23と相互に嵌めて設置される。弾性束カバー30は、保持力増大スライドカバー27と回転軸21内壁縁の間に設置する。しかも、弾性束カバー30頂点端の両側壁縁と、保持力増大スライドカバー27頂点端側面、回転軸21内壁縁の間には、相対する斜面301、271、302、211をそれぞれ形成する。圧力リング25と圧力リング固定片26は、順番に、主軸プルバー23上に固定して設置する。これにより、圧力リング25は、ちょうど、主軸封鎖カバー22の内側に位置を限定される。しかもこれにより、ガイドピン24は、圧力リング25と圧力リング固定片26上に、それぞれ可動状体でスライド設置される。こうして、ガイドピン24は、ツールシリンダー10のシリンダー推進ブロック12の圧迫を受け、保持力増大スライドカバー27を間接的に下方へと押す。ツールシリンダー10のシリンダー推進ブロック12が、ガイドピン24を押し、ある程度の移動を行わせると、主軸プルバー23は、ツールシリンダー10のツール衝突ブロック11により押され、ツールを押す動作を執行する。
図2に示すように、ツールを緩める時には、ツールシリンダー10が作動し、先ず、シリンダー推進ブロック12を下方へ向かわせガイドピン24に接触させる。これにより、ガイドピン24は、保持力増大スライドカバー27を押して移動させ、増大保持力を解除する。この時、ツールシリンダー10のツール衝突ブロック11は、主軸プルバー23に接触する。図3に示すように、ツールシリンダー10が、主軸プルバー23を押し、移動を継続させると、主軸プルバー23は、ツールクリップ29を連動して伸び出させ、これによりツールを緩める動作を執行する。この時、主軸プルバー23は同時に、圧力リング25を連動し、弾性束カバー30を押して下方へと移動させ、こうしてツールを緩める作業を完了する。ツールを引く動作を行う時には、ツールシリンダー10は、元に戻り引き、保持力増大スライドカバー27は、ディスク型バネ28の回復力を受けて、上方へと移動し、弾性束カバー30に接触する。図1、2に示すように、保持力増大スライドカバー27が上方への移動を継続すると、保持力増大スライドカバー27の頂点端と、弾性束カバー30頂点端内側壁縁の間の斜面271、302の作用により、弾性束カバー30は、回転軸21頂点端の斜面211位置に押し戻され、定位される。同時に、弾性束カバー30により、圧力リング25を押して移動させ、主軸プルバー23の上昇を連動し、さらに、主軸プルバー23により、ツールクリップ29の内側への収縮を連動し、こうしてツールを引く動作を執行する。弾性束カバー30頂点端の内外両側壁縁と、保持力増大スライドカバー27頂点端外側縁、回転軸21頂点端内側縁との間には、スロープ傾斜倍率(3倍を例とする)を備える斜面301、271、302、211を形成する。そのため、ディスク型バネ28の弾力を、350kg(参考値)に調整する時、保持力増大スライドカバー27は、弾性束カバー30を圧迫した後、その3倍の傾斜倍率の最終的なツールを引く力は、1050kgまで拡大する。こうして、主軸のツール保持力を増大する効果を達成する。
しかし、保持力増大設計には、以下の欠点が存在する。
1. 弾性束カバー30が、圧力リング25に押され下方へと移動し、或いは保持力増大スライドカバー27に押し戻され上方へと移動する時、その斜面302の角は、回転軸21の内管壁と接触して摩擦が起き、これにより回転軸21内管壁が磨耗破損し易く、また、弾性束カバー30の昇降移動がスムーズに行かなくなり、主軸20のツールを緩め、或いはツールを引く作業に悪影響を及ぼし易い。
2. 弾性束カバー30は、圧力リング25に押され下方へと移動し、或いは保持力増大スライドカバー27に押し戻され上方へと移動する時、その斜面302の角は、回転軸21の内管壁と接触して摩擦が起きる。これにより、弾性束カバー30の斜面302の磨耗破損が起き易く、保持力増大効果を減損してしまう可能性がある。
3. 弾性束カバー30が、保持力増大スライドカバー27に押し戻され上方へと移動する時には、それ自体の弾力により外へと広がる性質を利用しなければ、斜面302は、回転軸21頂点端の斜面211部位に密着することはできず、続いて、保持力増大スライドカバー27頂点端側縁の斜面271は、弾性束カバー30を押し上げ定位することはできない。弾性束カバー30は、自らの弾力を利用する必要があるため、長期間の使用により、弾性疲労が起きると、弾性束カバー30の斜面302は、復位しにくくなり、回転軸21頂点端の斜面211位置に密着しにくくなる。これにより、主動的に動かなくなる状況が発生し、主軸20のツールを引く作業に悪影響を及ぼしてしまう。
本考案は、従来の主軸ツール保持力増大機構の上記した欠点に鑑みてなされたものである。
台湾実用新案公告第574955号
本考案が解決しようとする課題は、主軸がツールを引く時に、保持力を増大させる効果を確実に発揮でき、ツールを緩める時に必要な動力を減らすことができ、これにより従来の構造に存在する欠点を大幅に改善できる主軸ツール保持力増大機構を提供することである。
上記課題を解決するため、本考案は下記の主軸ツール保持力増大機構を提供する。
主軸ツール保持力増大機構は、主軸カバー台、回転軸、ブローチバー、リング台ユニットを備え、
該主軸カバー台内には、複数組のベアリングにより回転軸を設置し、
該回転軸の内部には、ディスク型バネを重ねて設置し、中心位置にはブローチバーを通して設置し、
該ブローチバー下端には、開閉可能で、ツールを引き、ツールを緩めることができるクリップを連結し、上端には保持力増大機構を連結し、
該保持力増大機構は、回転軸上端の管壁上に、横方向に移動可能なトップビーズを収容設置し、該回転軸内のブローチバー上端部には、該トップビーズ上方位置に相対して、第一停止斜面を設置し、
該回転軸外部には、昇降移動が可能な外リング台を設置し、該外リング台内部には、収容設置槽を設置し、該収容設置槽下方には、トップビーズ下方位置に相対する第二停止斜面を設置し、
該回転軸内のブローチバーの上方には、外リング台を連動する内リング台を設置し、これにより該内リング台は、該ブローチバーを連動して、ツールを引き、ツールを緩める動作を行わせ、
該トップビーズと該2個の停止斜面の設計により、主軸がツールを引く時に、保持力増大の効果を達成できる他、スムーズな作動を確保でき、こうして主軸は、ツールを引く力の増大要求を簡単に達成することができ、
主軸ツール保持力増大機構は、主軸カバー台、回転軸、ブローチバー、リング台ユニットを備え、
該主軸カバー台内には、複数組のベアリングにより回転軸を設置し、
該回転軸の内部には、ディスク型バネを重ねて設置し、中心位置にはブローチバーを通して設置し、
該ブローチバー下端には、開閉可能で、ツールを引き、ツールを緩めることができるクリップを連結し、上端には保持力増大機構を連結し、
該保持力増大機構は、回転軸上端の管壁上に、横方向に移動可能なトップビーズを収容設置し、該回転軸内のブローチバー上端部には、該トップビーズ上方位置に相対して、第一停止斜面を設置し、
該回転軸外部には、昇降移動が可能な外リング台を設置し、該外リング台内部には、収容設置槽を設置し、該収容設置槽下方には、トップビーズ下方位置に相対する第二停止斜面を設置し、
該回転軸内のブローチバーの上方には、外リング台を連動する内リング台を設置し、これにより該内リング台は、該ブローチバーを連動して、ツールを引き、ツールを緩める動作を行わせ、
該トップビーズと該2個の停止斜面の設計により、主軸がツールを引く時に、保持力増大の効果を達成できる他、これにより該回転軸内部に重ねて設置するディスク型バネの力を低下させられ、ツールを緩める時に動力源が必要な力を低下させられ、ツール交換作業を加速することができる。
本考案の主軸ツール保持力増大機構は、主軸がツールを引く時に、保持力増大の効果を達成できる他、スムーズな作動を確保でき、これによりツール交換作業を加速することができる。
特許文献1の模式図(一)である。 特許文献1の模式図(二)である。 特許文献1の模式図(三)である。 本考案の断面模式図である。 本考案の別の方向の断面模式図である。 本考案において、ツールを緩める時の動作模式図(一)である。 本考案において、ツールを緩める時の動作模式図(二)である。 本考案において、ツールを引く時の動作模式図である。 本考案において、ツールを引く時の力量分析図である。
以下に図面を参照しながら本考案を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
図4、5に示すように、本考案の主軸40は、外部のカバー台41内に設置し、複数組のベアリング42により、回転軸43を設置する。これにより、回転軸43は、回転駆動源により、カバー台41内において回転を連動される。本実施例中では、回転駆動源は、モーターMで、回転軸43上方に設置し、回転軸43に連結し、その回転を連動する。回転軸43の内部には、階段状のカバー孔431を開設する。カバー孔431上段には、ツールを引くために必要な力を提供する弾性部品を重ねて設置する。本実施例中では、弾性部品は、複数のディスク型バネ44である。回転軸43のカバー孔431中心位置には、ブローチバー45を通して設置する。ブローチバー45下端には、アダプター46を連結し、アダプター46上には、弾力により開閉するクリップ47を設置する。ブローチバー45の上端部452底縁は、回転軸43カバー孔431内のディスク型バネ44に重ねて設置する。回転軸43の上端には、保持力増大機構を連結する。保持力増大機構は、回転軸43上端の管壁上に、横方向に移動可能な、少なくとも1個の停止部品を収容設置する。本実施例中では、管壁上に、横方向に移動可能な3個の停止部品を設置し、しかも停止部品は、トップビーズ48である。
回転軸43内のブローチバー45上端部452には、第一停止斜面451を設置する。これにより、第一停止斜面451は、トップビーズ48の上方位置に接触して押さえる。本実施例中では、第一停止斜面451は、45度を呈して、トップビーズ上方位置を押さえる。回転軸43上には、ツールを押す動力源(図示なし)に連結するリング台ユニットを設置する。リング台ユニットは、回転軸43外部に設置し、昇降移動が可能な外リング台、回転軸43内部に設置し、外リング台を連動して昇降移動する内リング台を設置する。本実施例中において、外リング台は、ツール押しリング49で、ツールを押す動力源に連動する。ツール押しリング49内部には、収容設置槽491を設置し、収容設置槽下方491には、第二停止斜面492を設置する。これにより、第二停止斜面492は、トップビーズ48の下方位置に接触して押し上げる。本実施例中で、第二停止斜面492は、12.5度を停止、トップビーズ48の下方位置に接触する。内リング台50は、ブローチバー45の上端部452の上方適当な距離の位置に設置する。内リング台50とツール押しリング49との間には、挿入ピン51を通して設置する。
これにより、ツール押しリング49は、内リング台50を連結して、移動を連動し、ブローチバー45の上端部452に接触する。
こうして、ブローチバー45の上端部452は、回転軸43のカバー孔431内のディスク型バネ44において重ねて設置される。
本実施例中では、内リング台50下方にはさらに、少なくとも1個のトップピン52を設置する。
これにより、トップピン52は、ブローチバー45の上端部452を通過後、ディスク型バネ44上方に位置する接触接続リング53を押す。
接触接続リング53は、ブローチバー45の上端部452底縁を押すバネ54と、互い違いに設置し、こうして内リング台50は、ブローチバー45を連動して、ツールを引く動作、或いはツールを緩める動作を行うことができる。
図6に示すように、本考案の主軸40がツールを緩める時には、先ずツールを押す動力源は、ツール押しリング49を連動して降下させる。
これにより、収容設置槽491は、トップビーズ48の位置に対応し、トップビーズ48は、横方向に移動して、収容設置槽491内へと退く。
同時に、ツール押しリング49は、挿入ピン51により、内リング台50を連動して下降させ、ブローチバー45の上端部452の上縁に接触させる。
内リング台50下方のトップピン52は、接触接続リング53を圧迫し、ディスク型バネ44を圧縮する。
この時、ツールを引く力の増大状態を解除し、ブローチバー45は、ツールを引く位置を保持する。
図7に示すように、ツールを押す動力源が、ツール押しリング49の下降の連動を継続すると、内リング台50は、ブローチバー45の上端部452を圧迫する。
これにより、ブローチバー45は下降し、同時に、内リング台50下方のトップピン52は、接触接続リング53を圧迫し、ディスク型バネ44を圧縮する。
こうして、ブローチバー45は、下端のクリップ47を連動し、位置の限定を離脱させ、クリップ47は開き、ツールを緩める作業を完成する。
この時、ツール交換アームは、後退してツールを抜く作業を執行する。
図8に示すように、ツール交換アームが、後退しツールを抜き取り、回転しツールを交換、直進しツールを挿入する作業を完成後、ツールを押す動力源は、ツール押しリング49を離れる。
この時、ディスク型バネ44の弾性回復力は、接触接続リング53を反対方向へと押す。
接触接続リング53は、ブローチバー45を押し上げ上昇させる他、トップピン52により、内リング台50とツール押しリング49を押し、上昇させる。
これにより、ツール押しリング49の第二停止斜面492は、トップビーズ48を押し、横方向に移動させる。
こうして、トップビーズ48は、回転軸43内において突出し、ブローチバー45の第一停止斜面451を押す。
これにより、ブローチバー45は力を受け、下端のクリップ47を連動して位置を限定し収納し、ツールを引く作業を完成させる。
この時、ツール交換アームは、回転復位の作業を執行する。
図8、9に示すように、本考案がツールを引く作業を完成すると、トップビーズ48の力を受ける状態は、第一停止斜面451の下向きの側方力F1、回転軸43管壁が推力に向上する反力F2y、第二停止斜面492の上向きに押す側方力F3を含む。
F1は、F1xとF1yの2種のベクトル分力に分解できる。
F3は、F3xとF3yの2種のベクトル分力(F3y=ディスク型バネ44の弾性回復力)に分解できる。
静的平行に基づけば、以下を求めることができる。
F1x=F3x・・・・(1)
F2y+F3y=F1y=ツールを引く力・・・・(2)
第一停止斜面451は、45度を呈し、トップビーズ48を押さえるため⇒tan45°=F1y/F1x⇒F1x=F1y・・・・を式(1)に代入する。
第二停止斜面492は、12.5度を呈し、トップビーズ48を押さえるため⇒tan12.5°=F3y/F3x⇒F3x=4.5×F3y・・・・式(1)を代入する。
⇒F1y=4.5×F3y=ツールを引く力
仮に、必要なツールを引く力を、1000kgとすると、
⇒F1y=4.5×F3y=1000kg
⇒F3y=222kg=ディスク型バネの弾性回復力
すなわち、主軸が、必要とするツールを引く力を1000kgに設定すると、トップビーズ48、第一停止斜面451、第二停止斜面492の設計を利用し、弾性回復力が222kgであるディスク型バネ44を使用すれば、保持力増大の方式で、1000kgのツールを引く力を発生させることができ、規範の要求を満たすことができる。
反対に、ディスク型バネ44の弾性回復力が222kgであるため、ツールを緩める時には、ツールを押す動力源は、222kgよりいくらか大きい出力で行うだけで、ディスク型バネ44の弾性回復力を克服することができる。
これにより、ブローチバー45は、ツールを緩める作業を行うことができ、ツールを緩める時のツールを押す動力源の力を低下させ、ツール交換作業を加速する目的を達成することができる。
本考案は実用新案登録の要件である新規性を備え、従来の同類製品に比べ十分な進歩を有し、実用性が高く、社会のニーズに合致しており、産業上の利用価値は非常に大きい。
10 ツールシリンダー
11 ツール衝突ブロック
12 シリンダー推進ブロック
20 主軸
211 斜面
21 回転軸
22 主軸封鎖カバー
23 主軸プルバー
24 ガイドピン
25 圧力リング
26 圧力リング固定片
27 保持力増大スライドカバー
271 斜面
28 ディスク型バネ
29 ツールクリップ
291 クリップ部
30 弾性束カバー
301 斜面
302 斜面
40 主軸
41 カバー台
42 ベアリング
43 回転軸
431 カバー孔
44 ディスク型バネ
45 ブローチバー
451 第一停止斜面
452 上端部
46 アダプター
47 クリップ
48 トップビーズ
49 ツール押しリング
491 収容設置槽
492 第二停止斜面
50 内リング台
51 挿入ピン
52 トップピン
53 接触接続リング
54 バネ

Claims (10)

  1. 主軸ツール保持力増大機構は、カバー台、回転軸、ブローチバー、リング台ユニットを備え、
    前記カバー台は、外部に設置し、
    前記回転軸は、複数組のベアリングにより、前記カバー台内に設置され、回転駆動源により、回転を連動され、前記回転軸の内部には、カバー孔を開設し、前記カバー孔内には、弾性部品を重ねて設置し、上端の管壁上には、横方向に移動可能な停止部品を収容設置し、
    前記ブローチバーは、前記回転軸のカバー孔に通して設置し、前記ブローチバー下端には、弾力により開閉するクリップを設置し、上端部底縁は、前記回転軸カバー孔内の弾性部品に重ねて設置し、上端部には、停止部品の上方位置に接触して押さえる第一停止斜面を設置し、
    前記リング台ユニットは、ツールを押す動力源に連結し、昇降を行い、前記回転軸外部に設置する外リング台、前記回転軸内部に設置し、前記外リング台を連動する内リング台を備え、前記外リング台内部には、収容設置槽、及び停止部品下方位置を押さえる第二停止斜面を設置し、前記内リング台下方は、前記ブローチバーの上端部に接触し、前記ブローチバーを連動して、ツールを引き、或いは緩める動作を行わせることを特徴とする主軸ツール保持力増大機構。
  2. 前記回転軸のカバー孔内に重ねて設置する弾性部品は、ツールを引くのに必要な力を提供するディスク型バネであることを特徴とする請求項1に記載の主軸ツール保持力増大機構。
  3. 前記回転軸上端の管壁上に収容設置する停止部品は、横方向に移動可能なトップビーズであることを特徴とする請求項1に記載の主軸ツール保持力増大機構。
  4. 前記ブローチバー下端には、アダプターを連接し、さらに前記アダプター下方には、弾力により開閉可能なクリップを設置することを特徴とする請求項1に記載の主軸ツール保持力増大機構。
  5. 前記ブローチバー上端部が接触する前記停止部品上方位置の第一停止斜面は、45度を呈することを特徴とする請求項1に記載の主軸ツール保持力増大機構。
  6. 前記リング台ユニットが、前記回転軸外部に設置する外リング台は、ツール押しリングで、前記ツール押しリングは、ツールを押す動力源を連動することを特徴とする請求項1に記載の主軸ツール保持力増大機構。
  7. 前記リング台ユニットの外リング台が接触する前記停止部品下方位置の第二停止斜面は、12.5度を呈することを特徴とする請求項1に記載の主軸ツール保持力増大機構。
  8. 前記リング台ユニットの外リング台と内リング台との間には、挿入ピンを通して設置し、これにより前記外リング台は、前記内リング台を連結して連動することを特徴とする請求項1に記載の主軸ツール保持力増大機構。
  9. 前記リング台ユニットの内リング台は、前記ブローチバーの上端部の上方の適当な距離の位置に設置し、前記内リング台は、下方にトップピンを設置し、これにより前記トップピンは、前記ブローチバーの上端部を通過した後、前記ディスク型バネ上方に接触する接触接続リングを押さえることを特徴とする請求項1に記載の主軸ツール保持力増大機構。
  10. 前記接触接続リングには、前記ブローチバーの上端部底縁を押さえるバネを設置することを特徴とする請求項9に記載の主軸ツール保持力増大機構。
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