JP3713926B2 - 焼き嵌め方法及びその装置、ならびに冷やし嵌め方法及びその装置 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、第1の部材の開口に対して棒状の第2の部材を予め決められた寸法だけ通し、その位置で、第1の部材と第2の部材とを相対移動不能に保持する嵌め込み方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
これに関する従来の嵌め込み装置が図4に示されている。前記嵌め込み装置1は、カムシャフトRにカムCを焼き嵌めするための装置であり、カムCを水平に保持した状態で所定位置に位置決めするカム支持架台4を備えている。
カム支持架台4は、カムシャフトRが通される開口5kが形成されたテーブル部5を備えており、そのテーブル部5の上面5uにカムCを水平に支持するための凸部5tが形成されている。また、カム支持架台4には、カムCを横方向から挟んで基準位置に位置決めするとともに、その位相角を所定角度に保持するクランプ部6が装着されている。
【0003】
さらに、嵌め込み装置1は、カムシャフトRを上下方向から挟んでそのカムシャフトRの軸心をカムCの貫通孔Ckと同軸に保持する一対のセンターピン7を備えている。そして、前記センターピン7が昇降機構(図示されていない)に装着されて予め決められた範囲内で昇降できるようになっている。さらに、前記昇降機構には、カムシャフトRの位相をカムCの位相に一致させる位相決めキー9が装着されている。
【0004】
焼き嵌めを行う際には、先ず、前記カムシャフトRがセンターピン7にセットされる。さらに、カムCが加熱される。前記カムCは貫通孔CkがカムシャフトRよりも所定寸法だけ大きくなるまで加熱され、加熱後にカム支持架台4のクランプ部6にセットされる。
次に、前記昇降機構が作動することにより、センターピン7に挟まれたカムシャフトRが下降し、そのカムシャフトRの先端部分がカムCの貫通孔Ckに通される。そして、センターピン7が所定寸法だけ貫通孔Ckに収納された状態で前記昇降機構が停止し、カムCが冷却される。これによって、前記カムCの貫通孔Ckは収縮し、そのカムCはセンターピン7の所定位置に固定される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した嵌め込み装置1では、カムシャフトRはセンターピン7によって上下から挟まれて昇降動する構造であり半径方向には変位できない。また、カムCもカム支持架台4のクランプ部6によって基準位置に位置決されているため、半径方向には変位できない。このため、カムシャフトRやカムCの寸法のバラツキ、昇降機構の動作のバラツキ等により、カムシャフトRとカムCの軸心がずれた場合にかじりや擦れ等が発生することがある。
【0006】
また、これを防止するために、カムCをフローティング機構等によって支持する方法も考えられるが、フローティング機構を利用しても軸心がずれていれば挿入時にカムシャフトRの外周面と貫通孔Ckの内壁面とが擦れ、傷が発生する。特に、焼き嵌めの場合、カムCは加熱されて耐磨耗性が低下しているため傷が付き易い。
【0007】
本発明は、棒状の第2の部材を第1の部材の開口に挿入する際に、両部材間に擦れやかじりが発生し難い構造にするとともに、第1の部材と第2の部材とを相対移動不能に保持する際に、部材間で位置ずれ等が発生しないようにすることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項1の発明は、第1の部材の開口に対して棒状の第2の部材を予め決められた寸法だけ通し、その位置で、第1の部材と第2の部材とを相対移動不能に保持して焼き嵌めする焼き嵌め方法であって、第1の部材あるいは第2の部材をフローティング状態に保持し、第1の部材の開口に第2の部材を挿入する際に、その第1の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第2の部材の外側面とを同じ極性に磁化することを特徴とする。
本発明によると、第1の部材あるいは第2の部材がフローティング状態に保持されているため、第2の部材の中心線と第1の部材の開口の中心線とが若干ずれていても、第1の部材の開口に対する第2の部材の挿入が妨げられることがない。さらに、第2の部材を第1の部材の開口に挿入する際に、その第1の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第2の部材の外側面とが同じ極性で磁化される。このため、第1の部材の開口の内壁面とその開口に挿入された第2の部材の外側面とは磁力で反発し合うようになり、挿入途中におけるかじりや擦れが防止される。このため、不良品の発生を大幅に減少させることができる。
【0009】
請求項2の発明は、請求項1に記載された焼き嵌め方法において、第1の部材と第2の部材とを相対移動不能に保持する際に、前記第1の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第2の部材の外側面とを異なる極性に磁化することを特徴とする。
本発明によると、第1の部材と第2の部材とを相対移動不能に保持する際に、両部材が磁力により吸着されるため、焼き嵌めにおいて第1の部材の熱が良好に第2の部材に吸収されるとともに、両部材が完全に接続されるまでの間に位置ずれ等が生じることはない。
【0010】
請求項3の発明は、第1の部材の開口に対して棒状の第2の部材を予め決められた寸法だけ通し、その位置で、第1の部材と第2の部材とを相対移動不能に保持して焼き嵌めする焼き嵌め装置であって、第1の部材あるいは第2の部材をフローティング状態で支持するフローティング機構と、第1の部材の開口に第2の部材を挿入する際に、その第1の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第2の部材の外側面とを同じ極性に磁化する磁化手段とを有することを特徴とする。
本発明の装置により、請求項1に係る発明を実施することができ、請求項1に係る発明と同様の作用、効果を得ることができる。
【0011】
請求項4の発明は、請求項3に記載された焼き嵌め装置であって、前記磁化手段は、さらに、第1の部材と第2の部材とを相対移動不能に保持する際に、前記第1の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第2の部材の外側面とを異なる極性に磁化することを特徴とする。
本発明の装置により、請求項2に係る発明を実施することができ、請求項2に係る発明と同様の作用、効果を得ることができる。
【0012】
請求項5の発明は、第1の部材の開口に対して棒状の第2の部材を予め決められた寸法だけ通し、その位置で、第1の部材と第2の部材とを相対移動不能に保持して冷やし嵌めする冷やし嵌め方法であって、第1の部材あるいは第2の部材をフローティング状態に保持し、第1の部材の開口に第2の部材を挿入する際に、その第1の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第2の部材の外側面とを同じ極性に磁化することを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項5に記載された冷やし嵌め方法において、第1の部材と第2の部材とを相対移動不能に保持する際に、前記第1の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第2の部材の外側面とを異なる極性に磁化することを特徴とする。
請求項7の発明は、第1の部材の開口に対して棒状の第2の部材を予め決められた寸法だけ通し、その位置で、第1の部材と第2の部材とを相対移動不能に保持して冷やし嵌めする冷やし嵌め装置であって、第1の部材あるいは第2の部材をフローティング状態で支持するフローティング機構と、第1の部材の開口に第2の部材を挿入する際に、その第1の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第2の部材の外側面とを同じ極性に磁化する磁化手段とを有することを特徴とする。
請求項8の発明は、請求項7に記載された冷やし嵌め装置であって、前記磁化手段は、さらに、第1の部材と第2の部材とを相対移動不能に保持する際に、前記第1の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第2の部材の外側面とを異なる極性に磁化することを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図3に基づいて本発明の一の実施の形態に係る嵌め込み方法及びその装置の説明を行う。本実施の形態に係る嵌め込み装置はカムシャフトRにカムCを焼き嵌めするための装置であり、図1に前記嵌め込み装置の要部縦断面図、図2に図1のII-II 矢視図が示されている。ここで、装置の幅方向(図1の左右方向)をX軸方向、前後方向(図1の紙面直角方向)をY軸方向、高さ方向をZ軸方向として、以後の説明を行う。
前記嵌め込み装置10は、カムシャフトRを縦(Z軸と平行)に把持した状態で昇降させる昇降機構(図示されていない)を備えている。なお、図1には、昇降機構のクランプ部12の先端が表されており、このクランプ部12がカムシャフトRを縦に把持するとともに、カムシャフトRの位相角を所定角度に保持できるようになっている。
【0014】
また、前記嵌め込み装置10はカム支持架台14を備えている。カム支持架台14はカムCを水平に支持する架台であり、カムシャフトRが通される開口14kがほぼ中央に形成されたテーブル部14tを備えている。また、前記テーブル部14tの四隅には、図2に示されるように、Y軸方向にY軸ガイド14yが設けられており、さらにそのテーブル部14tのX軸に平行な二辺にはバネ受け部14xが形成されている。そして、前記テーブル部14tの上に、Y軸フローティングテーブル15が前記Y軸ガイド14yに倣ってY軸方向に変位できるように載置されている。
【0015】
そして、Y軸フローティングテーブル15の両側端面とカム支持架台14のバネ受け部14xとの間に、そのY軸フローティングテーブル15をY軸方向両側から押圧支持するフローティングバネ15fが装着されている。
前記Y軸フローティングテーブル15は、図1に示されるように、下部テーブル15dと枠状の上部テーブル15uとから構成されており、下部テーブル15dのほぼ中央位置にカムシャフトRが通される開口15kが形成されている。そして、その下部テーブル15dの開口15kの近傍にカムCを磁化させるための第2コイル22が位置決めされている。
【0016】
また、前記上部テーブル15uの四隅には、図2に示されるように、X軸方向にX軸ガイド15xが設けられており、さらにその上部テーブル15uのY軸に平行な二辺にはバネ受け部15yが形成されている。そして、前記上部テーブル15uの上に、X軸フローティングテーブル17がX軸ガイド15xに倣ってX軸方向に変位できるように載置されている。
そして、X軸フローティングテーブル17の両側端面とY軸フローティングテーブル15のバネ受け部15yとの間に、そのX軸フローティングテーブル17をX軸方向両側から押圧支持するフローティングバネ17fが装着されている。
【0017】
前記X軸フローティングテーブル17は枠状のテーブルであり、そのX軸フローティングテーブル17にカムCをX軸方向両側から把持するためのVヤゲン18が設置されている。
Vヤゲン18は、V字形のカム把持面を備える固定部18sと可動部18mとを備えており、その固定部18sがX軸フローティングテーブル17の左端部(図2参照)に固定されている。また、前記可動部18mはX軸フローティングテーブル17の右端部に装着されており、そのX軸フローティングテーブル17の右端部に形成されたコ字形のガイド17aに倣ってX軸方向に変位できるようになっている。また、前記Vヤゲン18の可動部18mとガイド17aとの間にはその可動部18mを固定部18sの側に押圧するクランプバネ18bが装着されている。
【0018】
さらに、前記嵌め込み装置10は、カム支持架台14及びフローティングテーブル15,17の真上の位置に、カムシャフトRを磁化するための第1コイル21が位置決めされている。なお、第1コイル21は図示されていない支持材によってカム支持架台14に固定されている。
即ち、前記カムCが本発明の第1の部材、カムシャフトRが本発明の第2の部材に相当し、X軸、Y軸フローティングテーブル17,15及びVヤゲンが本発明のフローティング機構に相当し、第1コイル21、第2コイルが本発明の磁化手段として機能する。
【0019】
次に、本実施の形態に係る嵌め込み装置10の動作の説明を行いながら嵌め込み方法の説明を行う。
先ず、カムシャフトRが昇降機構のクランプ部12に把持されて上限位置に位置決めされる。
一方、カムCは 200℃以上に加熱されて貫通孔Ckの内径がカムシャフトRの外径よりも所定寸法(約10μm)だけ大きくなるように熱膨張させられる。そして、この状態でカムCはX軸フローティングテーブル17上のVヤゲン18にクランプされる。このとき、カムCはVヤゲン18のV字形のカム把持面によってX軸方向両側から挟まれるため、水平な状態で基準位置に位置決めされるとともに予め決められた位相角にセットされる。さらに、カムシャフトRはクランプ部12により回動されてカムCの位相角に合わせられる。
【0020】
このようにして、嵌め込み装置10にカムシャフトRとカムCとのセットが完了すると、カムシャフトRを磁化する第1コイル21とカムCを磁化する第2コイル22とに電流が流される。ここで、第1コイル21の場合、電流の流れ方向は、その第1コイル21を通過したカムシャフトRの先端側がN極に磁化される方向に設定される。また、第2コイル22の場合、同じく電流の流れ方向は、カムCの貫通孔Ckの内壁面がN極に磁化される方向に設定される。
【0021】
この状態で、昇降機構が動作してクランプ部12に把持されたカムシャフトRが下降し、カムシャフトRの先端が第1コイル21に通される。これによって、第1コイル21に通されたカムシャフトRの先端側がN極に磁化される。そして、引き続きカムシャフトRが下降することにより、カムシャフトRの先端がカムCの貫通孔Ckに通される。
【0022】
このとき、前述のように、カムシャフトRの先端はN極に磁化されており、カムCの貫通孔Ckの内壁面もN極に磁化されている。このため、カムシャフトRの外周面とカムCの貫通孔Ckの内壁面とが磁力により反発し合い、図3(A)に示されるように、カムシャフトRとカムCの貫通孔Ckとの間には両者を同軸に保持しようとする力が作用する。ここで、カムシャフトRとカムCとの間の反発力Fsは Fs=κ(i÷x)2 で表される。iはコイル電流、xはカムシャフトRとカムCとの間のクリアランス、また、κは反発係数である。即ち、反発力Fsは、クリアランスxの二乗に反比例するため、カムシャフトRとカムCとが最接近した部位の反発力が最も大きくなる。
【0023】
したがって、カムシャフトRやカムCの寸法のバラツキ、昇降機構の動作のバラツキ等により、カムシャフトRとカムCとの軸心がずれていても、前記反発力Fsにより、カムCを支持するX軸、Y軸フローティングテーブル17,15が動作して、カムシャフトRとカムCの貫通孔Ckとはぼ同軸に保持される。このため、カムシャフトRをカムCの貫通孔Ckに挿入する際に擦れやかじり等が発生し難くなる。なお、カムシャフトRの外周面とカムCの貫通孔Ckの内壁面とが接触しても、大きな反発力Fsにより速やかに非接触の状態に戻される。
【0024】
このようにして、カムシャフトRが予め決められた寸法だけカムCの貫通孔Ckに通されると、次に、第1コイル21に逆向きの電流が流されてカムシャフトRの先端側がS極に磁化される(図3(B)参照)。これによって、カムシャフトRの外周面とカムCの貫通孔Ckの内壁面との間に吸引力が作用し、両者R,C間で距離が最も小さい部位で吸着が行われる。ここで、吸着が行われる際には、X軸、Y軸フローティングテーブル17,15が動作して、前記カムCが吸着方向に変位する。
【0025】
なお、吸引力Fcも反発力Fsの大きさに等しく Fc=κ(i÷x)2 で表される。ここで、吸引力Fcを発生させるために、第1コイル21に逆向きの電流を流したが、第1コイル21の電流はそのままで第2コイル22に逆向きの電流を流しても良い。
このようにして、カムシャフトRとカムCとが吸着されると、カムCの熱がカムシャフトRに逃げてカムCが冷却される。このとき、カムシャフトRの熱容量がカムCの熱容量に比べて十分大きいため、カムシャフトRの温度上昇はほとんどなくカムCの冷却は短時間で行われる。これによって、カムCの貫通孔Ckは収縮し、カムCとカムシャフトRとの焼き嵌めが終了する。
【0026】
このように、本実施の形態に係る焼き嵌め方法によると、カムシャフトRをカムCの貫通孔Ckに挿入する際に、カムシャフトRの外周面とカムCの貫通孔Ckの内壁面とが同じ極性に磁化されるため、両者R,Cの反発力により、挿入途中におけるかじりや擦れが発生しなくなる。このため、不良品の発生を大幅に減少させることができる。
また、カムシャフトRとカムCとを相対移動不能に保持する際に、両者R,Cが磁力により吸着されるため、カムCの熱が良好にカムシャフトRに吸収されるとともに、両者R,Cが完全に接続されるまでの間に位置ずれ等が生じることはない。
【0027】
ここで、本実施の形態においては断面円形のカムシャフトRを同じく断面円形の貫通孔Ckに挿入する例を示したが、これに限定されるわけではなく、断面楕円形のシャフトを楕円形の穴に挿入する場合にも適用が可能である。
また、本実施の形態においては、カムCをフローティング機構で支持した例を示したが、カムCを固定してカムシャフトR側をフローティング機構で支持することも可能である。
さらに、本実施の形態では焼き嵌めを例に説明したが、冷し嵌めにも適用が可能である。
【0028】
【発明の効果】
本発明によると、第1の部材の開口の内壁面とその開口に挿入された第2の部材とは磁力により反発し合うようになるため、挿入途中におけるかじりや擦れが減少する。このため、不良品の発生を大幅に減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一の実施の形態に係る嵌め込み装置の要部縦断面図である。
【図2】図1のII-II 矢視図である。
【図3】本発明の一の実施の形態に係る嵌め込み方法を表す要部断面図である。
【図4】従来の嵌め込み装置を表す要部縦断面図である。
【符号の説明】
C カム(第1の部材)
Ck 貫通孔(第1の部材の開口)
R カムシャフト(第2の部材)
15 Y軸フローティングテーブル(フローティング機構)
17 X軸フローティングテーブル(フローティング機構)
18 Vヤゲン(フローティング機構)
21 第1コイル(磁化手段)
22 第2コイル(磁化手段)
Claims (8)
- 第1の部材の開口に対して棒状の第2の部材を予め決められた寸法だけ通し、その位置で、第1の部材と第2の部材とを相対移動不能に保持して焼き嵌めする焼き嵌め方法であって、
第1の部材あるいは第2の部材をフローティング状態に保持し、第1の部材の開口に第2の部材を挿入する際に、その第1の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第2の部材の外側面とを同じ極性に磁化することを特徴とする焼き嵌め方法。 - 請求項1に記載された焼き嵌め方法において、
第1の部材と第2の部材とを相対移動不能に保持する際に、前記第1の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第2の部材の外側面とを異なる極性に磁化することを特徴とする焼き嵌め方法。 - 第1の部材の開口に対して棒状の第2の部材を予め決められた寸法だけ通し、その位置で、第1の部材と第2の部材とを相対移動不能に保持して焼き嵌めする焼き嵌め装置であって、
第1の部材あるいは第2の部材をフローティング状態で支持するフローティング機構と、
第1の部材の開口に第2の部材を挿入する際に、その第1の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第2の部材の外側面とを同じ極性に磁化する磁化手段と、
を有することを特徴とする焼き嵌め装置。 - 請求項3に記載された焼き嵌め装置であって、
前記磁化手段は、さらに、第1の部材と第2の部材とを相対移動不能に保持する際に、前記第1の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第2の部材の外側面とを異なる極性に磁化することを特徴とする焼き嵌め装置。 - 第1の部材の開口に対して棒状の第2の部材を予め決められた寸法だけ通し、その位置で、第1の部材と第2の部材とを相対移動不能に保持して冷やし嵌めする冷やし嵌め方法であって、
第1の部材あるいは第2の部材をフローティング状態に保持し、第1の部材の開口に第2の部材を挿入する際に、その第1の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第2の部材の外側面とを同じ極性に磁化することを特徴とする冷やし嵌め方法。 - 請求項5に記載された冷やし嵌め方法において、
第1の部材と第2の部材とを相対移動不能に保持する際に、前記第1の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第2の部材の外側面を異なる極性に磁化することを特徴とする冷やし嵌め方法。 - 第1の部材の開口に対して棒状の第2の部材を予め決められた寸法だけ通し、その位置で、第1の部材と第2の部材とを相対移動不能に保持して冷やし嵌めする冷やし嵌め装置であって、
第1の部材あるいは第2の部材をフローティング状態で支持するフローティング機構と、
第1の部材の開口に第2の部材を挿入する際に、その第1の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第2の部材の外側面とを同じ極性に磁化する磁化手段と、
を有することを特徴とする冷やし嵌め装置。 - 請求項7に記載された冷やし嵌め装置であって、
前記磁化手段は、さらに、第1の部材と第2の部材とを相対移動不能に保持する際に、前記第1の部材の開口の内壁面とその内壁面に対向する第2の部材の外側面とを異なる極性に磁化することを特徴とする冷やし嵌め装置。
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