JP3643017B2 - コイルスプリング組付装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車サスペンションのショックアブソーバー等にコイルスプリングを組み付けるコイルスプリング組付装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車サスペンションのショックアブソーバーに同軸にコイルスプリングを圧縮して組み付けるコイルスプリング組付装置の従来例を図3に示す。同図のコイルスプリング組付装置は、水平な物品保持台10上の左右両端部に一対のコイルスプリング圧縮機20a、20bを配置した構成で、物品保持台10上の中央部に物品位置決め台11が設置され、物品位置決め台11上にショックアブソーバー(オイルダンパー)2が略鉛直に位置決め載置される。ショックアブソーバー2の上端からピストンロッドのストレートな軸部材4が真上に突出して、軸部材4の周囲にコイルスプリング1aが軸部材4と同軸状に挿入される。コイルスプリング1aは中心線が直線であるストレート形で、ショックアブソーバー2の上端に形成された円形のばね受け3でコイルスプリング1aの下端部が位置決め保持される。圧縮前のコイルスプリング1aの上端部は軸部材4の上端の近辺に位置する。軸部材4の上端部には雄ねじ部4’が形成され、後述するコイルスプリング圧縮動作時に雄ねじ部4’に図示しないアッパーサポータ等がナットランナー等で螺装されて、軸部材4にコイルスプリング1aが組み付けられる。
【0003】
左右一対のコイルスプリング圧縮機20a、20bは同一構造で、各々が略鉛直なコイルスプリング1aの左右等距離の部所に180°間隔で対向させて配置される。一方のコイルスプリング圧縮機20aは、物品保持台10上の片端部から真上に延在させた垂直壁21aに上下動可能に連結された昇降部材22aと、昇降部材22aに水平姿勢で固定されたシリンダ23aとを有する。そして垂直壁21aに鉛直に固定されたガイド27に沿って昇降部材22aが上下動するようになっている。
【0004】
シリンダ23aから水平方向前方(図3の左方向)に延びるピストンロッド24aの先端部に、コイルスプリング圧縮用押圧爪25aが固定される。押圧爪25aの下面に溝26が形成され、この溝26にコイルスプリング1aの上端部の線材が嵌入されるようにしてある。他方のコイルスプリング圧縮機20bは、物品保持台10の他端部から真上に延在させた垂直壁21bにガイド27に沿って上下動可能に連結された昇降部材22bと、昇降部材22bに水平姿勢で固定されたシリンダ23bとを有し、シリンダ23bから水平方向前方(図3の右方向)に延びるピストンロッド24bの先端部にコイルスプリング圧縮用押圧爪25bが固定される。
【0005】
左右一対のコイルスプリング圧縮機20a、20bの各押圧爪25a、25bの一対が、圧縮前のコイルスプリング1aの上端部の左右両側に互いに先端側をコイルスプリング1aの中心に向けて180°間隔で待機する。一対のコイルスプリング圧縮機20a、20bは、コイルスプリング1aを圧縮する前にコイルスプリング1aの種類に応じて一対の押圧爪25a、25bが適正なコイルスプリング圧縮の動作をするように予めティーチングされて、次のようにコイルスプリング1aを圧縮する。
【0006】
ショックアブソーバー2のばね受け3上に位置決め保持されたコイルスプリング1aの上端部の左右両側方で一対の押圧爪25a、25bが上下動して、各々の高さがコイルスプリング1aの上端部の左右2箇所の高さに適応させて設定されると、両コイルスプリング圧縮機20a、20bのシリンダ23a、23bが作動して左右一対の押圧爪25a、25bがコイルスプリング1aに向かって前進する。各押圧爪25a、25bが定ストローク前進して、両者の下面の溝26,26がコイルスプリング1aの上端部の2箇所の真上に位置すると、シリンダ23a、23bが作動停止してロック状態になる。次に、両コイルスプリング圧縮機20a、20bの昇降部材22a、22bが、図示しない油圧シリンダの動力でもって同時に下降する。この下降動作で左右一対の押圧爪25a、25bの溝26,26がコイルスプリング1a上端部の2箇所に同時に係合してからこれを真下に押圧し、そのままコイルスプリング1aをその中心線方向に圧縮する。
【0007】
左右一対の押圧爪25a、25bでコイルスプリング1aの上端部が定ストロークだけ圧縮されて、軸部材4の上端部が圧縮コイルスプリング上に所定長突出すると、この上端部の雄ねじ部4’に対して真上から例えばアッパーサポータが螺装される。次に、両昇降部材22a、22bが真上に上昇してコイルスプリング1aへの圧縮力が解除され、この解除でコイルスプリング1aが軸方向に弾性復帰してその上端がアッパーサポータに弾性係合し、ショックアブソーバー2へのコイルスプリング1aの組み付けが終了する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
図3に示すようなコイルスプリング組付装置は、ストレートなコイルスプリングをその中心線に沿って直線的に圧縮する構造であるが、中心線が非直線のコイルスプリングでは次のような不具合が発生する可能性がある。
【0009】
例えば、自動車のショックアブソーバーに装着されるコイルスプリングは、図3に示すようなストレート形コイルスプリング1aに限らず、図4に示すような中心線が円弧状を成すC形コイルスプリング1b等も使用される場合がある。このC形コイルスプリング1bをショックアブソーバー2の軸部材4の周囲に嵌挿してばね受け3上に載せ、コイルスプリング1bの上端部の180°間隔の2箇所に従来の左右一対の押圧爪25a、25bを係合させてコイルスプリング1bを鉛直方向に圧縮すると、コイルスプリング1bの円弧状の中心線のために、鉛直方向の圧縮力でコイルスプリング1bの上端部と下端部との間の中央部が横方向に位置ずれを起こし、この位置ずれによる応力でコイルスプリング1bの下端部がばね受け3から外れる可能性がある。
【0010】
本発明の目的は、ストレート形コイルスプリングは勿論のこと、C形コイルスプリング等の多種類の非直線コイルスプリングを良好に圧縮して軸部材に組み付けることのできる汎用性に優れたコイルスプリング組付装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、定位置のばね受けから所定のZ方向に延在させた直線状の軸部材の周囲に嵌挿され、片端側が前記ばね受けに支持されたコイルスプリングの他端側を左右一対のコイルスプリング圧縮用押圧爪で押圧して、コイルスプリングをばね受け側に圧縮して組み付けるコイルスプリング組付装置において、軸部材の両側方の定位置に配置されて各々が前記一対の押圧爪を独自に駆動させる左右一対のコイルスプリング圧縮機を備え、この左右一対のコイルスプリング圧縮機の各々は、1つの押圧爪を前記Z方向と直交する所定のX方向に往復移動させるX方向駆動部と、このX方向駆動部と押圧爪のユニット全体をX方向に往復移動、及び、Z方向及びX方向の両方向に直交するY方向に往復移動させるX−Y方向駆動部と、このX−Y方向駆動部と前記X方向駆動部のユニットを支持してZ方向に往復移動させるZ方向駆動部とを有することを特徴とする。
【0012】
ここで、Z方向は通常において鉛直方向であるが、鉛直方向に限定されない。単機のコイルスプリング圧縮機で1つの押圧爪を、X方向とY方向とZ方向にそれぞれに往復移動させることで、押圧爪が三次元で上下左右前後運動する。したがって、左右一対のコイルスプリング圧縮機で左右一対の押圧爪をそれぞれ独自に三次元運動させると、形状の異なる複数種類のコイルスプリングのそれぞれの形状に適した運動軌跡で左右一対の押圧爪を動かして、形状の異なる多種類のコイルスプリングを適正に圧縮することができるようになる。
【0013】
上記X−Y方向駆動部は、上記X方向駆動部と押圧爪のユニット全体をX方向に往復移動させるX方向サーボモータと、同ユニットをZ方向及びX方向の両方向に直交するY方向に往復移動させるY方向サーボモータで構成してもよい。
【0014】
つまり、コイルスプリングを圧縮する方向がZ方向であり、このZ方向と直交するX方向とY方向はコイルスプリングを直接には圧縮しない方向であって、このX方向とY方向での押圧爪の移動はストレート形コイルスプリングには不要であり、他のC形等の種類のコイルスプリングにおいて必要となることがあり、この必要時だけにサーボモータで押圧爪をX方向とY方向に高精度に移動させるようにすることで、コイルスプリング組付装置の動作がより安定する。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態を図に基づき説明する。図1はコイルスプリング組付装置の全体を示し、図2は同コイルスプリング組付装置の要部の相対位置関係を示す。同図に示されるコイルスプリング組付装置は、図3及び図4装置と同様に、ショックアブソーバー2にストレート形コイルスプリング1a或いはC形コイルスプリング1bを組み付け、また、図示しない他形状の異種コイルスプリングも組み付け可能である。このコイルスプリング組付装置は、物品保持台10上に位置決め保持された鉛直なショックアブソーバー2から真上に延在するピストンロッドの軸部材4に嵌挿されたコイルスプリング、例えばC形コイルスプリング1bの左右両側方の定位置に一対のコイルスプリング圧縮機30a、30bを配備して構成される。
【0016】
左右一対のコイルスプリング圧縮機30a、30bは同一構造であって、C形コイルスプリングス1aが嵌挿される軸部材4の左右等距離に180°間隔で対向させて配置される。両コイルスプリング圧縮機30a、30bは、図3と同様な物品保持台10上の両端部から真上に延在させた垂直壁21a、21bに組み付けられる。一対のコイルスプリング圧縮機30a、30bの構造を説明する前に、コイルスプリング組付対象の軸部材4の鉛直な軸方向をZ方向、このZ方向と直交する水平な図1の左右方向をX方向、このX方向及びZ方向に共に直交する水平方向をY方向(図1紙面と直交方向)とすると、各コイルスプリング圧縮機30a、30bはX方向駆動部40a、40bと、X−Y方向駆動部50a、50bとZ方向駆動部60a、60bを有する。
【0017】
一方のコイルスプリング圧縮機30aは、1つの押圧爪31aを独自に上下左右前後方向の三次元で駆動させてコイルスプリング1bを圧縮するもので、押圧爪31aを図1で左右のX方向に往復移動させるX方向駆動部40aと、X方向駆動部40aと押圧爪31aのユニット全体をX方向とY方向に往復移動させるX−Y方向駆動部50aと、X−Y方向駆動部50aとX方向駆動部40aのユニットを支持して図1上下のZ方向に往復移動させるZ方向駆動部60aを有する。他方のコイルスプリング圧縮機30bは、他の1つの押圧爪31bを独自に上下左右前後方向の三次元で駆動させてコイルスプリング1bを圧縮するもので、押圧爪31bをX方向に往復移動させるX方向駆動部40bと、X方向駆動部40bと押圧爪31bのユニット全体をX方向とY方向に往復移動させるX−Y方向駆動部50bと、X−Y方向駆動部50bとX方向駆動部40bのユニットを支持してZ方向に往復移動させるZ方向駆動部60bを有する。
【0018】
一方のコイルスプリング圧縮機30aのZ方向駆動部60aは、垂直壁21aにガイド27を介してZ方向往復移動(上下動)可能に連結された昇降部材61aと、昇降部材61aを上下動させる駆動源例えば油圧シリンダ62aを備える。昇降部材61aにX−Y駆動部50aが設置され、X−Y駆動部50aにX方向駆動部40aが設置される。図2に示すようにX−Y駆動部50aは、例えば昇降部材61aにX方向に往復移動可能に設置されたX方向スライド台51aと、X方向スライド台51aにY方向に往復移動可能に設置されたY方向スライド台52aを有する。X方向スライド台51aは昇降部材61aにガイド53を介して設置され、昇降部材61aに固定された駆動源例えばX方向サーボモータ54aで駆動制御される。Y方向スライド台52aはX方向スライド台51aにガイド55を介して設置され、X方向スライド台51aに固定された駆動源例えばY方向サーボモータ56aで駆動制御される。Y方向スライド台52aに設置されるX方向駆動部40aは、Y方向スライド台52aに固定された駆動源例えばエアーシリンダ41aと、エアーシリンダ41aからコイルスプリング1b側に延びるピストンロッド42aを有し、ピストンロッド42aの先端に押圧爪31aが固定される。X方向駆動部40aの基本構造は、図3のシリンダ23aと押圧爪25aのユニットと同一である。
【0019】
他方のコイルスプリング圧縮機30bのZ方向駆動部60bは、垂直壁21bにガイド27を介してZ方向往復移動可能に連結された昇降部材61bと、昇降部材61aを上下動させる駆動源の油圧シリンダ62bを有し、昇降部材61bにX−Y駆動部50bが設置され、X−Y駆動部50bにX方向駆動部40bが支持される。X−Y駆動部50bは、例えば昇降部材61bにX方向に往復移動可能に設置されたX方向スライド台51bと、X方向スライド台51bにY方向に往復移動可能に設置されたY方向スライド台52bを有する。X方向スライド台51bは昇降部材61bにガイド53を介して設置され、昇降部材61bに固定されたX方向サーボモータ54bで駆動制御される。Y方向スライド台52bはX方向スライド台51bにガイド55を介して設置され、X方向スライド台51bに固定されたY方向サーボモータ56bで駆動制御される。また、Y方向スライド台52bに設置されるX方向駆動部40bは、Y方向スライド台52bに固定されたエアーシリンダ41bと、エアーシリンダ41bからコイルスプリング1b側に延びるピストンロッド42bを有し、ピストンロッド42bの先端に押圧爪31bが固定される。
【0020】
左右一対のコイルスプリング圧縮機30a、30bの各押圧爪31a、31bの一対が、圧縮前のコイルスプリング1bの上端部の左右両側に配置される。一対の各コイルスプリング圧縮機30a、30bにC形コイルスプリング1bの適正な圧縮動作のためのティーチングが行われる。このティーチングは,C形コイルスプリング1bの中心線が鉛直なZ方向に湾曲した円弧状であることから、一対の押圧爪31a、31bがC形コイルスプリング1bの湾曲中心線に沿ってZ方向に湾曲した軌跡で下降するように行われる。
【0021】
C形コイルスプリング1bを圧縮する前に、図2(A)に示すように左右一対のコイルスプリング圧縮機30a、30bの各エアーシリンダ41a、41bが作動して一対の押圧爪31a、31bをコイルスプリング1bの上端部の180°間隔の2箇所に係合させる。このときのコイルスプリング1bの上端部の中心点をP1とする。左右一対の押圧爪31a、31bをコイルスプリング1bの上端部に係合させた状態で、各エアーシリンダ41a、41bが停止状態にロックされる。次に、各コイルスプリング圧縮機30a、30bのZ方向駆動部60a、60bの油圧シリンダ62a、62bが同期して作動し、両者の昇降部材61a、61bを同時に同速度で下降させてコイルスプリング1bの圧縮動作が開始される。このコイルスプリング圧縮動作には比較的大きな動力が必要であることから、圧縮動力に油圧シリンダ62a、62bを使用する。
【0022】
コイルスプリング1bの圧縮開始から終了まで、両方のZ方向駆動部60a、60bによる下降動作が継続される。この下降動作の間に左右の各X−Y方向駆動部50a、50bが予めティーチングされた情報に基づいて独自に動作して、一対の押圧爪31a、31bをC形コイルスプリング1bの湾曲中心線に沿うようにX方向とY方向に移動させる。例えば、コイルスプリング1bの上端部が一対の押圧爪31a、31bで所望のストロークだけ押圧されて、上端部の中心点が図2(B)に示すように元のP1からP2に移動したと仮定し、このときの中心点のP1からP2までのX方向距離をα,Y方向距離をβとする。この場合、図2右側のX−Y方向駆動部50aにおいてはX方向サーボモータ54aでX方向スライド台51aを図2右側に距離αだけ移動させ、Y方向サーボモータ56aでY方向スライド台52aを図2の下方向のY方向に距離βだけ移動させる。同時に、図2左側のX−Y方向駆動部50bにおいても、X方向サーボモータ54bでX方向スライド台51bを図2右側に距離αだけ移動させ、Y方向サーボモータ56bでY方向スライド台52bを図2の下方向のY方向に距離βだけ移動させる。
【0023】
ここで、図2(B)のC形コイルスプリング1bの上端部の中心点P2が、圧縮前のC形コイルスプリング1bの湾曲中心線上の一点となるように、上記距離α、βを設定すると、一対の押圧爪31a、31bはC形コイルスプリング1bの上端部を、C形コイルスプリング1bの湾曲中心線に沿う三次元の円弧軌跡でもって圧縮することになる。その結果、C形コイルスプリング1bは、そのC形の形状に最も適した軸方向から圧縮が行われて、ショックアブソーバー2のばね受け3からコイルスプリング1bの下端部が外れるといったトラブルが解消され,C形コイルスプリング1bの軸部材4への常に適正な組み付けが可能となる。
【0024】
また、C形コイルスプリング1bの圧縮には比較的大きな動力が必要で、この動力に油圧シリンダ62a、62bを使用するが、圧縮と同時に行われるX−Y方向の横移動に要する動力は小さくてよく、かつ、C形コイルスプリング1bの微妙な形状変化に高精度に追従させてX−Y方向に移動させることが望まれることから、X−Y方向移動の動力源にはサーボモータが有効である。したがって、上記実施形態のようにX方向には独立したサーボモータ54a、54bを,Y方向にも独立したサーボモータ56a、56bを使用することが、より高精度なC形コイルスプリング圧縮機を構成する上で望ましい。
【0025】
なお、図1のコイルスプリング組付装置でストレート形コイルスプリングを圧縮する場合は、左右一対のコイルスプリング圧縮機30a、30bにおけるX−Y駆動部50a、50bを動作停止状態にロックしておけば、図3装置と同様にしてストレート形コイルスプリングの良好な圧縮を行うことができる。
【0026】
また、本発明は自動車のショックアブソーバーへのコイルスプリングの組付装置に限らず、さらに、組付対象のコイルスプリングは中心線が湾曲したC形やストレート形に限らない。
【0027】
【発明の効果】
本発明によれば、軸部材に挿入されたコイルスプリングを押圧して圧縮する一対の押圧爪の各々を独自に軸部材の軸方向のZ方向と、このZ方向に対する直交2方向のX方向及びY方向に往復移動可能にしたから、一対の押圧爪の各々を独自に三次元移動させてコイルスプリングを圧縮することができ、したがって、ストレート形コイルスプリングにおいてはストレートな中心線方向に圧縮させ、C形コイルスプリングにおいてはその円弧状中心線に沿った円弧軌跡で圧縮させる等することで、形状の異なる複数種類のコイルスプリングをその形状に最も適合した圧縮軌跡で圧縮し、軸部材に組み付けることができるようになって、高精度で高信頼度のコイルスプリング組付装置が提供できる。また、形状の異なる多品種のコイルスプリングの適正な圧縮動作が可能となるので、自動車のショックアブソーバーや他の各種産業機械に適用できる汎用性に優れたコイルスプリング組付装置を提供できる。
【0028】
また、一対の押圧爪をX−Y方向に移動させる駆動源にサーボモータを使用することで、一対の押圧爪がコイルスプリングを圧縮するときのX−Y方向の移動をコイルスプリングの形状変更に高精度に追従させて制御することが容易となって、コイルスプリング組付装置の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るコイルスプリング組付装置の側面図。
【図2】(A)は図1のコイルスプリング組付装置のコイルスプリング圧縮前の要部を示す平面図、(B)はコイルスプリング圧縮時の同様の平面図。
【図3】従来のコイルスプリング組付装置の側面図。
【図4】図3のコイルスプリング組付装置によって図3と異なる種類のコイルスプリングを圧縮するときの側面図。
【符号の説明】
1a コイルスプリング
1b コイルスプリング
2 ショックアブソーバー
3 ばね受け
4 軸部材
30a、30b コイルスプリング圧縮機
31a、31b 押圧爪
40a、40b X方向駆動部
41a、41b エアーシリンダ
50a、50b X−Y方向駆動部
54a、54b X方向サーボモータ
56a、56b Y方向サーボモータ
60a、60b Z方向駆動部
62a、62b 油圧シリンダ

Claims (1)

  1. 定位置のばね受けから所定のZ方向に延在させた直線状の軸部材の周囲に嵌挿され、片端側が前記ばね受けに支持されたコイルスプリングの他端側を左右一対のコイルスプリング圧縮用押圧爪で押圧して、コイルスプリングをばね受け側に圧縮して組み付けるコイルスプリング組付装置であって、
    前記軸部材の両側方の定位置に配置されて各々が前記一対の押圧爪を独自に駆動させる左右一対のコイルスプリング圧縮機を備え、この左右一対のコイルスプリング圧縮機の各々は、1つの押圧爪を前記Z方向と直交する所定のX方向に往復移動させるX方向駆動部と、このX方向駆動部と押圧爪のユニット全体をX方向に往復移動、及び、Z方向及びX方向の両方向に直交するY方向に往復移動させるX−Y方向駆動部と、このX−Y方向駆動部と前記X方向駆動部のユニットを支持してZ方向に往復移動させるZ方向駆動部とを有することを特徴とするコイルスプリング組付装置。
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