JP4038446B2 - 工具折損検出装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、工作機械における工具折損検出装置に関するものである。特に、この発明は、外周に複数の工具把持部を備えた工具マガジンと主軸とを相対的に接近離間移動させて、工具把持部と主軸との間で工具を交換するように構成した工作機械において、工具の交換時に工具の折損状態を検出する工具折損検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の工具折損検出装置としては、例えば特許文献1及び特許文献2に開示されるような構成のものが知られている。
【0003】
すなわち、特許文献1の構成では、工具折損検出装置が加工位置及び工具交換位置から離れた工具検出位置に配設されている。そして、加工終了後に工具を装着した主軸が加工位置から工具検出位置に移動されて、工具の先端がセンサに対向配置され、工具がセンサに向かって軸線方向に移動されることにより、工具の先端が検出されて工具の折損が検出されるようになっている。
【0004】
また、特許文献2の構成では、工具マガジンの各工具把持部ごとに取付部が設けられ、この取付部に検出部材が各別に取り付けられている。そして、工具交換に際して、工具把持部に工具が把持されるとき、この検出部材により工具の折損が検出されるようになっている。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−141169号公報
【特許文献2】
特開2002−219627号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、これらの従来の工具折損検出装置においては、次のような問題があった。
【0007】
まず、特許文献1の構成では、加工の終了後に、主軸が加工位置及び工具交換位置から離れた工具検出位置に移動して、工具の折損検出を行う必要があるため、その検出動作に時間がかかった。このため、結果として加工に要する時間も長くなるものであった。また、工具がセンサに向かって軸線方向に移動して、工具の折損検出が行われるため、工具折損検出装置を設置するために広いスペースが必要になって、工作機械全体が大型になった。
【0008】
さらに、特許文献2の構成では、工具マガジン上の複数の工具把持部に検出部材が各別に設けられているため、工具折損検出装置の構造が複雑でコストが高くなるものであった。
【0009】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、構造が簡単で装置をコンパクトにすることができるとともに、工具マガジンの工具交換位置において工具の折損を迅速に検出することができて、加工時間を短くして加工効率を向上することが可能な工具折損検出装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、外周に複数の工具把持部を備えた工具マガジンをカバーケースで覆うとともに、工具把持部をカバーケースの開口部を介してカバーケース外の工具交換位置に割り出し可能とし、その工具マガジンと主軸とを相対的に接近離間移動させて、前記工具交換位置に割り出された工具把持部と主軸との間で工具を交換するようにした工作機械において、前記カバーケース内に、前記工具交換位置に割り出された工具把持部と対応する位置において工具の折損を検出するための検出部材を配設し、その検出部材を主軸から工具把持部に受け渡される工具の先端と対応する検出位置に位置決め配置するための位置決め手段を設け、前記検出部材を検出位置において工具の先端に対し軸線と交差する方向へ相対的に検出動作させるための作動手段を設け、前記位置決め手段は、先端に検出部材を支持するリンクと、そのリンクを工具に対して接離移動可能及び工具の軸線方向へ変移可能に案内支持する支持部材と、前記リンクを変移させるためのアクチュエータとから構成したことを特徴とするものである。
【0011】
従って、この請求項1に記載の発明によれば、工具マガジン上の複数の工具把持部に検出部材を各別に配設した特許文献2の従来装置に比較して、装置の構造が簡単にすることができる。また、主軸が加工位置及び工具交換位置から離れた工具検出位置に移動して、工具の折損検出を行う特許文献1の従来装置とは異なり、工具マガジンの工具交換位置において、工具の折損を迅速に検出することができて、加工効率を向上させることができる。加えて、特許文献1の従来装置とは異なり、検出部材が工具マガジンの近傍に配置されることになるため、全体をコンパクト化できる。加えて、工作機械の加工運転時には、検出部材が工具マガジンのカバーケース内に収納配置されているため、検出部材に切粉やクーラントが付着するおそれを防止することもできる。
【0015】
また、この請求項1に記載の発明によれば、ひとつのアクチュエータにより検出部材をカバーケース内の退避位置から突出位置に移動させて、工具の先端と対応する検出位置に確実に位置決め配置することができ、構成を簡単にすることが可能になる。
【0016】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記支持部材をカバーケースの内側面に回動可能に支持し、前記リンクを前記支持部材に対してその長さ方向にスライド可能に支持したことを特徴とするものである。
【0017】
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記アクチュエータを前記カバーケースの上端部に設け、その駆動軸を回動レバーを介して前記リンクの上端に連結したことを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明は、外周に複数の工具把持部を備えた工具マガジンをカバーケースで覆うとともに、工具把持部をカバーケースの開口部を介してカバーケース外の工具交換位置に割り出し可能とし、その工具マガジンと主軸とを相対的に接近離間移動させて、前記工具交換位置に割り出された工具把持部と主軸との間で工具を交換するようにした工作機械において、前記カバーケース内に、工具交換位置に割り出し回転された工具把持部と対応する位置において工具の折損を検出するための検出部材を配設し、その検出部材を主軸から工具把持部に受け渡される工具の先端と対応する検出位置に位置決め配置するための位置決め手段を設け、前記検出部材を検出位置において工具の先端に対し軸線と交差する方向へ相対的に検出動作させるための作動手段を設け、前記位置決め手段は、アクチュエータと、その駆動軸には取り付けられた支持レバーとを備え、前記作動手段は、前記支持レバーに取り付けられた前記アクチュエータとは別のアクチュエータにより構成されるとともに、その別のアクチュエータの駆動軸に前記検出部材の検出針を取り付け、ワークに対して加工が施されている間は、前記作動手段のアクチュエータにより検出部材がカバーケース内の退避位置に回動配置され、工具の交換に際して、主軸に装着された工具が工具マガジンの工具把持部に受け渡されるときには、前記位置決め手段のアクチュエータにより、支持レバーが回動されて、前記検出針が工具の先端と対応する位置に位置決め配置され、その後、前記作動手段のアクチュエータにより、検出針が移動されて工具の折損状態が検出されるように構成したことを特徴とするものである。
【0018】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
以下に、この発明の第1実施形態を、図1〜図4に基づいて説明する。
【0019】
図1に示すように、この工作機械においては、左右方向に移動可能なフレーム11に主軸装置12が上下方向及び前後方向へ移動可能に配設されている。主軸装置12には主軸13が回転可能に支持され、その主軸13の先端にはドリル等の工具14が着脱可能に装着されている。そして、この工具14が回転されながら、所定の上下、左右位置で主軸装置12が前後方向へ移動されることにより、図示しないテーブル上の同じく図示しないワークに対してドリル加工やリーマ加工等の所要の加工が施されるようになっている。なお、図5には、主軸装置12を上下、左右、前後に動作させるためのモータ群12aが図示されている。
【0020】
前記主軸装置12に対応して、フレーム11の上部には円板状の工具マガジン15が支軸16を介して図示しないモータにより回転可能に配設され、その外周の一部には切欠部15aが形成されている。工具マガジン15の切欠部15aを除く外周には複数の工具把持部17が所定間隔おきに配設され、それらの工具把持部17には工具14を把持するための一対の把持爪17aがそれぞれ設けられている。
【0021】
前記工具マガジン15を覆うように、フレーム11上にはカバーケース18が取り付けられ、その下面には工具交換を行うための開口部18aが形成されている。工具マガジン15の切欠部15aには、カバーケース18の開口部18aを開閉するためのカバー19が取り付けられている。そして、主軸13に装着された工具14により、ワークに対して加工が施されている間は、工具マガジン15が図1に実線で示す位置に回転配置されて、各工具把持部17がカバーケース18内に収納されるとともに、カバーケース18の開口部18aがカバー19により閉鎖されている。この閉鎖により、カバーケース18内に切削屑や塵埃等が入り込まないようになっている。
【0022】
また、ワークに対する所定の加工が終了したときには、工具マガジン15が割り出し回転されて、図1に鎖線で示すように、工具14を把持していない空の1つの工具把持部17が主軸13と対応する工具交換位置Pに配置される。この状態で、主軸装置12が前記モータ群12aのひとつのモータにより工具把持部17に向かって上方に移動されて、主軸13に装着されている加工済みの工具14が工具把持部17に把持される。そして、主軸装置12が後退移動されることにより、工具14が主軸13から工具把持部17に受け渡されるようになっている。
【0023】
その後、工具マガジン15が再度割り出し回転されて、次の加工のための新たな工具14を把持した工具把持部17が主軸13と対応する工具交換位置Pに配置される。この状態で、主軸装置12が前記モータ群12aのひとつのモータにより前進移動されることにより、工具14が工具把持部17から主軸13に装着され、次いで、工具把持部17による工具把持が解放され、工具14が主軸13に受け渡される。そして、この工具14の交換後に、主軸装置12が下方に移動されて、主軸13に装着された工具14により、ワークに対する加工が再開されるようになっている。
【0024】
図1に示すように、前記工具マガジン15を覆うカバーケース18内において、工具交換位置Pに割り出し回転された1つの工具把持部17と対応する位置には、工具折損検出装置20が配設されている。そして、工具14の交換時において、主軸13から工具把持部17に加工済みの工具14が受け渡される際に、この工具折損検出装置20の検出針21が工具14の先端に接触されて、工具14の折損状態が検出されるようになっている。
【0025】
図1〜図3に示すように、前記工具折損検出装置20に関連して、カバーケース18の内側に位置決め手段としての位置決め機構22が配設されている。そして、この位置決め機構22により、前記検出針21がカバーケース18内の退避位置p1からカバーケース18外の突出位置p2に移動される。そして、その後、検出針21が工具14の軸線方向に沿って移動されて、工具14の先端と対応する検出位置p3a〜p3bに位置決め配置されるようになっている。この場合、各工具把持部17に把持される工具14ごとに、工具14の長さに対応する検出位置p3a〜p3bのデータが図5に示す制御装置35のメモリ等に予め記憶され、そのデータに基づいて制御装置35により、位置決め機構22が作動制御されるようになっている。すなわち、工具14の折損検出に際して、検出部材10の検出針21が適当な検出位置p3a〜p3bに配置されるようになっている。
【0026】
すなわち、前記位置決め機構22では、カバーケース18の内面にLMガイドよりなる支持部材23がブラケット24を介して左右方向に水平な支軸25により回動可能に支持されている。前記支持部材23にはリンク26が中間部において、そのスライドレール部26a及び支持部材23側のボール27を介して自身の長さ方向にスライド可能に支持されている。リンク26の下端には前記検出針21が取付板28を介して支軸29により回動可能に支持され、その取付板28上には非接触ドグ30が固定されている。非接触ドグ30と対応するように、リンク26の先端部には光学センサ31が配設されている。そして、このセンサ31、前記検出針21等により、検出部材10が構成されている。
【0027】
前記カバーケース18の内面には、モータ等よりなるアクチュエータ32が配設されている。アクチュエータ32の駆動軸32aには回動レバー33が取り付けられ、その先端が連結ピン34を介してリンク26の上端に連結されている。そして、主軸13に装着された工具14により、ワークに対して加工が施されている間は、図2に実線で示すように、回動レバー33が上方起立位置に配置されている。このため、リンク26も上方位置に配置され、そのリンク26上の検出針21を含む検出部材10がカバーケース18内の退避位置p1に配置されている。
【0028】
また、ワークの加工終了後に、工具マガジン15の割り出し回転により、所定の工具把持部17が工具交換位置Pに配置されたときには、アクチュエータ32により回動レバー33が図2の時計方向に回動される。これにより、リンク26が支持部材23の案内作用にて支持部材23の回動をともないながら下方に向かって移動されて、同図に鎖線で示すように、リンク26上の検出部材10がカバーケース18内の退避位置p1からカバーケース18外の突出位置p2に移動される。
【0029】
その後、回動レバー33の同方向への継続回動に伴って、さらに下方移動するとともに、リンク26が支持部材23の支軸25を中心に反時計方向に大きく回動され、検出部材10が主軸13上の工具14の軸線方向に沿って移動される。そして、この工具14の長さに対応するデータに基づいて、アクチュエータ32の回転が停止され、検出針21が工具14の各種長さに対応する検出位置p3a〜p3b間の適当位置に位置決め配置される。
【0030】
この状態で、図4に示すように、前記主軸装置12が図示しない移動用モータにより工具把持部17に向かって上方に移動され、主軸13に装着されている工具14の先端が検出針21を横切って移動される。すなわち、この実施形態においては、主軸装置12を上下方向に移動させるためのモータ群12aや制御装置35により、検出部材10の検出針21を工具14の先端に対し軸線と交差する方向へ相対的に移動させるための作動手段が構成されている。
【0031】
よって、工具14が折損していない場合には、検出針21が工具14の先端部との接触により図4の時計方向に回動される。これにより、同図に鎖線で示すように非接触ドグ30がセンサ31に近接配置されて、そのセンサ31により工具14の非折損状態が検出される。これに対して、工具14が折損している場合には、検出針21が工具14の先端部と接触しないため回動されることがなく、同図に実線で示す状態に維持されている。このため、非接触ドグ30がセンサ31に近接配置されない。このため、そのセンサ31により工具14の折損状態が検出される。
【0032】
従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1) この工具折損検出装置20においては、工具マガジン15を覆うカバーケース18内で、工具交換位置Pに割り出し回転される1つの工具把持部17と対応する位置に検出部材10が配設されている。そして、この検出部材10の検出針21が位置決め機構22により、工具14の各種長さに対応した検出位置p3a〜p3b間の適当な位置に位置決め配置される。その後、工具14の移動に基づいて、検出針21が検出位置p3a〜p3bにおいて工具14の先端に対し軸線と交差する方向へ相対的に移動されて、工具14の折損が検出される。
【0033】
従って、工具交換位置Pに対応配置される1つの検出部材10により工具14の折損を検出できる。このため、工具マガジン15上の複数の工具把持部17に対して検出部材10をそれぞれに配設した従来装置に比較して、工具マガジン15の構造が簡単になる。
【0034】
(2) また、工具マガジン15の工具交換位置Pにおいて、工具14の折損を検出することができるため、主軸13が加工位置及び工具交換位置から離れた工具検出位置に移動して、工具の折損検出を行う従来装置とは異なり、折損検出を迅速に行うことができる。このため、工具交換に要する時間を短くして、加工時間の短縮に寄与できる。
【0035】
(3) さらに、検出部材10が工具マガジン15のカバーケース18内に収納配置されているため、ワークの加工中において検出針21に切粉やクーラントが付着するおそれを防止することもでき、誤検出を未然に防止できる。
【0036】
(4) この工具折損検出装置20においては、リンク26、回動レバー33、支持部材23等よりなる位置決め機構22により、検出部材10の検出針21がカバーケース18内の退避位置p1からカバーケース18外の突出位置p2に移動される。引き続き、位置決め機構22の動作により検出針21が工具14の軸線方向に沿って移動される。このため、検出針21の退避位置p1から突出位置p2への移動と工具14の軸線方向への移動とを、1つのアクチュエータ32を含む1つの位置決め機構22によって行うことができ、構成が簡単である。
【0037】
(5) この工具折損検出装置20においては、検出針21が退避位置p1から突出位置p2に移動して折損検出が行われる。従って、工具折損検出装置20を工具14による加工作業エリアから離隔配置することができ、このため、広い加工作業エリアを確保することが可能になる。
【0038】
(第2実施形態)
次に、この発明の第2実施形態を、前記第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【0039】
さて、この第2実施形態においては、図6及び図7に示すように、工具マガジン15用の支軸16と同軸位置に、位置決め機構22を構成するモータ等のアクチュエータ36がブラケット37を介して固定されている。そのアクチュエータ36の駆動軸36aには支持レバー38が取り付けられている。支持レバー38の下端には作動手段としての作動機構39を構成するロータリシリンダ等のアクチュエータ40が取り付けられ、その駆動軸40aには検出針21が取り付けられている。アクチュエータ40に連設するように、支持レバー38上には検出部材10のセンサ41が配設されている。このセンサ41は、検出部材10の検出針21を有する駆動軸40aの回転に基づいて検出動作を行う。
【0040】
そして、主軸13に装着された工具14により、ワークに対して加工が施されている間は、図6に実線で示すように、アクチュエータ40により検出針21が退避位置p1に回動配置されて、工具マガジン15のカバーケース18内に収容されている。また、工具14の交換に際して、主軸13に装着された工具14が工具マガジン15の工具把持部17に受け渡されるときには、まず位置決め機構22のアクチュエータ36により、支持レバー38が図7の時計方向に回動される。この回動により、検出針21が工具14の長さに応じてその工具14の軸線方向に沿って移動され、工具14の先端と対応する所定の検出位置p3a〜p3bの適当位置に位置決め配置される。
【0041】
その後、作動機構39のアクチュエータ40により、検出針21が図6の時計方向に回動されて、工具14の先端を横切るように移動される。そして、工具14が折損していない場合には、同図に鎖線で示すように、検出針21が工具14の先端に接触した状態で回動規制され、その回動位置に基づいてセンサ41により工具14の非折損状態が検出される。これに対して、工具14が折損している場合には、検出針21が工具14の先端に接触することなく垂下位置まで回動され、その回動位置に基づいてセンサ41により工具14の折損状態が検出される。
【0042】
従って、この第2実施形態によれば、前記第1実施形態における(1)に記載の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
(6) この工具折損検出装置20においては、検出針21が位置決め機構22のアクチュエータ36により、工具14の先端と対応する検出位置p3a〜p3bの適当位置に位置決め配置される。そして、引き続き、作動機構39のアクチュエータ40により工具14の先端に対して検出動作されるようになっている。このため、2つのアクチュエータ36,40により、検出針21の位置決め配置と検出動作とを順次迅速に行うことができるとともに、センサ31を含む検出機構をコンパクトにすることが可能になる。
【0043】
(変更例)
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 前記各実施形態において、センサ31,41として、機械スイッチよりなるものを用いること。
【0044】
【発明の効果】
以上、実施形態で例示したように、この発明においては、構造が簡単で装置をコンパクトにすることができるとともに、工具マガジンの工具交換位置において工具の折損を迅速に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1実施形態の工具折損検出装置を示す正面図。
【図2】 図2の工具折損検出装置を拡大して示す要部側断面図。
【図3】 図1の3−3線における部分拡大断面図。
【図4】 図2の4−4線における部分拡大断面図。
【図5】 実施形態の電気構成を示すブロック図。
【図6】 第2実施形態の工具折損検出装置を示す要部正面図。
【図7】 図6の工具折損検出装置の要部側断面図。
【符号の説明】
10…検出部材、12…主軸装置、13…主軸、14…工具、15…工具マガジン、17…工具把持部、18…カバーケース、20…工具折損検出装置、21…検出針、22…位置決め手段としての位置決め機構、23…支持部材、26…リンク、30…非接触ドグ、31…センサ、32…アクチュエータ、32a…駆動軸、33…回動レバー、36…アクチュエータ、36a…駆動軸、39…作動手段としての作動機構、40…アクチュエータ、40a…駆動軸、41…センサ、P…工具交換位置、p1…退避位置、p2…突出位置、p3a〜p3b…検出位置。
Claims (4)
- 外周に複数の工具把持部を備えた工具マガジンをカバーケースで覆うとともに、工具把持部をカバーケースの開口部を介してカバーケース外の工具交換位置に割り出し可能とし、その工具マガジンと主軸とを相対的に接近離間移動させて、前記工具交換位置に割り出された工具把持部と主軸との間で工具を交換するようにした工作機械において、
前記カバーケース内に、前記工具交換位置に割り出された工具把持部と対応する位置において工具の折損を検出するための検出部材を配設し、その検出部材を主軸から工具把持部に受け渡される工具の先端と対応する検出位置に位置決め配置するための位置決め手段を設け、前記検出部材を検出位置において工具の先端に対し軸線と交差する方向へ相対的に検出動作させるための作動手段を設け、
前記位置決め手段は、先端に検出部材を支持するリンクと、そのリンクを工具に対して接離移動可能及び工具の軸線方向へ変移可能に案内支持する支持部材と、前記リンクを変移させるためのアクチュエータとから構成したことを特徴とする工具折損検出装置。 - 前記支持部材をカバーケースの内側面に回動可能に支持し、前記リンクを前記支持部材に対してその長さ方向にスライド可能に支持したことを特徴とする請求項1に記載の工具折損検出装置。
- 前記アクチュエータを前記カバーケースの上端部に設け、その駆動軸を回動レバーを介して前記リンクの上端に連結したことを特徴とする請求項1に記載の工具折損検出装置。前記位置決め手段は、先端に検出部材を支持するリンクと、そのリンクを工具に対して接離移動可能及び工具の軸線方向へ変移可能に案内支持する支持部材と、前記リンクを変移させるためのアクチュエータとからなることを特徴とする請求項2に記載の工具折損検出装置。
- 外周に複数の工具把持部を備えた工具マガジンをカバーケースで覆うとともに、工具把持部をカバーケースの開口部を介してカバーケース外の工具交換位置に割り出し可能とし、その工具マガジンと主軸とを相対的に接近離間移動させて、前記工具交換位置に割り出された工具把持部と主軸との間で工具を交換するようにした工作機械において、
前記カバーケース内に、工具交換位置に割り出し回転された工具把持部と対応する位置において工具の折損を検出するための検出部材を配設し、その検出部材を主軸から工具把持部に受け渡される工具の先端と対応する検出位置に位置決め配置するための位置決め手段を設け、前記検出部材を検出位置において工具の先端に対し軸線と交差する方向へ相対的に検出動作させるための作動手段を設け、
前記位置決め手段は、アクチュエータと、その駆動軸には取り付けられた支持レバーとを備え、
前記作動手段は、前記支持レバーに取り付けられた前記アクチュエータとは別のアクチュエータにより構成されるとともに、その別のアクチュエータの駆動軸に前記検出部材の検出針を取り付け、
ワークに対して加工が施されている間は、前記作動手段のアクチュエータにより検出部材がカバーケース内の退避位置に回動配置され、工具の交換に際して、主軸に装着された工具が工具マガジンの工具把持部に受け渡されるときには、前記位置決め手段のアクチュエータにより、支持レバーが回動されて、前記検出針が工具の先端と対応する位置に位置決め配置され、その後、前記作動手段のアクチュエータにより、検出針が移動されて工具の折損状態が検出されるように構成したことを特徴とする工具折損検出装置。
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