JP5801251B2 - 加工装置 - Google Patents

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本発明は加工装置に関し、詳細には、段付き部材を加工対象物(以下、ワークという。)とする加工装置に関する。
従来、旋盤等の加工装置は、棒材などの長尺のワークを主軸の後方から送り、主軸の前端辺りに設けられたチャック部でワークを保持し、チャック部よりも前方の部分を加工工具で加工し、加工が終わった後のワークは前方に送り出して回収するのが一般的であった。
これに対して、直径の小さい部分と大きい部分とが形成された段付きの、比較的短いワークを加工する場合は、長さ方向の基準を確保するために、ワークの端面、または直径の小さい部分から大きい部分に切り替わる立ち上がり面である段付き面を、加工装置の内部の基準となる面に突き当てる必要がある(特許文献1)。
実公昭56−49686号公報
しかし、特許文献1に示された加工装置は、後方に向いた段付き面に係止部材を押し当てて、この段付き面を加工の基準面としているため、段付き面を係止部材に厳密に密着させる必要があり、実際には、後方から前方へ送ったワークを、この密着のために後方に一旦引き戻す必要がある。
したがって、ワークを保持する前の動作として、ワークを前方に送り、その後に後方に少し引き戻す、という煩雑な動作を行わせる必要がある。したがって、そのような加工装置は、複雑な動作を行わせるために、複雑な機構を備える必要がある。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、段付き部材のワークを、簡単な機構で基準面を確実に得た保持を行うことができる加工装置を提供することを目的とするものである。
本発明に係る加工装置は、前部に位置する細径部を有するとともに、前記細径部よりも後方の部分に、前記細径部よりも直径が太い太径部を有する段付き部材の加工対象物の前記細径部を保持するチャック部と、主軸に沿って後方から前方に向けて送られた前記加工対象物の、前記細径部と前記太径部との境界である段付き面が突き当てられて前記加工対象物を停止させる突き当て面が形成されているとともに、前記突き当て面に前記段付き面が突き当てられている状態で前記細径部を前記チャック部よりも前方に突出させる通過孔が形成された、前記チャック部よりも後方に設けられたストッパ部材とを備えたことを特徴とする。
本発明に係る加工装置によれば、段付き部材のワークを、簡単な機構で基準面を確実に得た保持を行うことができる。
本発明の一実施形態に係る加工装置の概略外観を示す正面図である。 図1に示した加工装置の要部平面図である。 ワークを示す図である。 主軸を示す要部断面図である。 ストッパ部材を示す断面図である。 ストッパ部材の突き当て面にワークの段付き面が突き当たってワークが停止した状態を示す図である。 前下がりの姿勢で前方に送られるワークの先端がストッパ部材の面取りに乗り上げる様子を示す図である。 主軸の前方に配置されたサポートヘッドを示す図である。 コレットチャックの端面にサポートヘッドのケースの正面を近接させた状態を示す図である。 サポートヘッドのケースの内部のエアを吸引することで、ワークを前方に搬送させる補助の作用を説明する図である。 ワークの段付き面がストッパ部材の突き当て面に確実に突き当てられてワークが停止した状態を示す図である。 ワーク搬送装置による後方からのエアの吸引に加えて、サポートヘッドの側から後方Rにエアでワークを後方に押圧することで、ワークの回収を補助する作用を説明する図である。 サポートヘッドの押し矢をワークに突き当てて、ストッパ部材の突き当て面に密着しているワークを後方に引き剥がす作用を説明する図である。 移動部の第1貫通孔が供給孔に連なっている位置に移動され、第2貫通孔が供給回収孔にそれぞれ連なる位置に移動された状態を示す図である。 移動部の第1貫通孔が供給回収孔にそれぞれ連なっている位置に移動され、第2貫通孔が搬出孔にそれぞれ連なる位置に移動された状態を示す図である。
以下、本発明に係る加工装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
この実施形態の加工装置100は、図1,2に示すように、後述するワーク200(加工対象物)を固定して回転させる主軸10と、主軸10の前方Fに設けられてワーク200を切削等加工する、バイトホルダ71に保持されたバイト等の加工工具70と、加工時は退避位置P1にあり、ワーク200を主軸10に固定するときと固定を解除するときに、加工工具70と入れ替わって主軸10の前方Fの吸引位置P2に移動配置可能となされたサポートヘッド60(吸引部)と、加工工具70およびサポートヘッド60を移動させる移動装置80と、一次加工されたワーク200を主軸10に供給するとともに、この加工装置100によって二次加工されたワーク200を加工装置100の外部の回収部に搬出するワーク搬送装置50(加工対象物搬送部)と、これらの動作を制御する制御装置90とを備えている。
[ワーク]
この加工装置100で加工されるワーク200は、図3に示すように、段付きの細長丸棒状の外観を呈しており、加工工具70で加工される前方Fの側から、相対的に細い直径D1の細径部210、この細径部210から後方Rに連続した、細径部210よりも太い直径D2の太径部220、および太径部220から後方Rに連続した、太径部220よりも細い直径D3の中間径部230が形成されている。
ワーク200の細径部210と太径部220との境界である、前方Fに向いた面は段付き面221であり、後述するストッパ部材13(図5参照)の突き当て面13aに突き当てられる面となる。
[主軸]
主軸10は、図4に示すように、ワーク200を保持するコレットチャック11(チャック部)と、このコレットチャック11の後端部に連結されてコレットチャック11を後方Rに引くことでコレットチャック11を閉じさせるドローバー12と、コレットチャック11の内部の空間に配置されて、ワーク200が内部15aを搬送されるワーク搬送管15と、ワーク搬送管15の前方Fにおいてワーク搬送管15に接して設けられたストッパ部材13と、ワーク搬送管15およびストッパ部材13の周面の外方に設けられたストッパ支持部材14とを備えている。
通常のコレットチャックでは、スリットの部分が空間となっているが、本実施形態の加工装置100におけるコレットチャック11は、そのスリットの空間部分がシリコンにより埋めて空間が塞がれている。
これは、後述するサポートヘッド60により、コレットチャック11の内部の空間のエアGを吸引したり、コレットチャック11の内部の空間にエアGを吹き出したりしたときに、そのスリットの空間からエアGが漏れるのを防ぐものである。
ストッパ部材13は、止めねじ16によってストッパ支持部材14に固定されている。ストッパ支持部材14は、コレットチャック11の内側がえぐられて設けられている。
また、ストッパ部材13は、詳細には図5に示すように、略円筒状の、主軸10の前方Fに対応した前側の端部が端壁13dによって塞がれた外観を呈していて、ワーク搬送管15の内部15aを後方Rから前方Fに向けて送られたワーク200が、その内部13eに搬入されるように形成されている。
つまり、ストッパ部材13の内部13eの直径D4は、ワーク200の太径部220の直径D2よりも大きく形成されている。
さらに、この端壁13dには、ストッパ部材13の内部13eに搬入されたワーク200の細径部210の通過を許容する一方、太径部220の通過を阻止する大きさの直径D5で形成された通過孔13bが形成されている。
すなわち、ワーク200の細径部210の直径D1および太径部220の直径D2並びにストッパ部材13の内部13eの直径D4および通過孔13bの直径D5の大小関係は、D1<D5<D2<D4となっている。
そして、図6に示すように、ストッパ部材13の内部13eに搬入されたワーク200の細径部210が通過孔13bを通って前方Fに突出した状態のとき、端壁13dの、内部13eを向いた面13aは、ワーク200の段付き面221が突き当てられて、ワーク200がそれ以上前方Fに進まないように停止させる突き当て面となっている。以下、この面13aを突き当て面13aという。
ワーク200の段付き面221が突き当て面13aに突き当てられた状態で、通過孔13bから前方Fに突出した細径部210が、コレットチャック11によって把持される。
つまり、ワーク200は、主軸10の軸方向に沿った位置に関して、段付き面221を基準としてコレットチャック11で把持される。
また、このストッパ部材13の内部13e、後方Rに対応した後部は、図5に示すように、テーパによる面取り13cが施されている。
この面取り13cは、図7に示すように、ストッパ部材13の後端に連なるワーク搬送管15の内部15aを、後方Rから前方Fに向けてワーク200が搬送されているとき、ワーク200の姿勢が軸線に対して傾斜した状態となったときであっても、ワーク200の下がった前側端部280を乗り上げさせることで、ワーク200がストッパ部材13の後端部に引っ掛からずに、ワーク200をストッパ部材13の内部13eにスムーズに導かせるものである。
ストッパ部材13はストッパ支持部材14に保持されていて、ストッパ支持部材14およびコレットチャック11は、それぞれの後端部に形成された雄ねじがドローバー12に形成された雌ねじと螺合して、ドローバー12に連結されている。
なお、ワーク搬送管15の後端は、後述するワーク搬送装置50の経路切替装置55に接続されている。
ワーク搬送管15とストッパ支持部材14との間はわずかな隙間があり、ストッパ支持部材14は主軸10と一体的に回転する一方、ワーク搬送管15は回転せずに、固定状態となっている。
加工工具70は、ワーク200の、コレットチャック11で保持された部分の前方Fの部分を、段付き面221を基準位置として加工する。
[サポートヘッド]
一方、加工工具70によるワーク200の二次加工前後においては、退避位置にあったサポートヘッド60が、コレットチャック11の前方F正面の吸引位置に移動される。
そして、サポートヘッド60は、コレットチャック11の、前方Fを向いた端面11b(図8参照)に密着して、コレットチャック11の内部の空間のエアGを吸引してワーク200の段付き面221とストッパ部材13の突き当て面13aとを確実に当接させることを補助し、あるいはその反対に、エアGを吹き出して、ワーク200を後方Rに確実に移動させることを補助する機能を有している。
サポートヘッド60は、具体的には図8に示すように、内部空間61bが形成されたケース61を有し、ケース61の、端面11bを向いた正面65には、コレットチャック11の、ワーク200を保持する前のワーク保持空間11cよりもひと回り大きい直径のOリング62が設けられている。
また、その正面65の、ワーク保持空間11cの延長線上には、ワーク保持空間11cから突出したワーク200の細径部210を通過可能とする大きさの通気孔61aが内部空間61bに通じて開口しており、図9に示すように、コレットチャック11の端面11bにケース61を近づけてOリング62を端面11bに密着させたとき、ケース61の内部空間61bとストッパ部材13の内部13eとが、おおよそ気密に通じる。
ケース61の内部空間61bに対して、エアGの供給が行われ、また、エアGの吸引が行われるように、ケース61にエアGの通気用の配管および吸排気ポンプ68(押圧手段、気体供給装置)が接続されている。
そして、吸排気ポンプ68がエアGの吸引することで、図10に示すようにワーク搬送管15の内部15aにおいてワーク搬送装置50による後方RからのエアGの供給を受けて前方Fに搬送されるワーク200の細径部210を、サポートヘッド60の内部空間61bに引き込むことになり、図11に示すように、ワーク200の段付き面221を突き当て面13aに確実に突き当てて停止させる補助を行う。
一方、吸排気ポンプ68からエアGを供給することで、図12に示すように、ワーク搬送管15の内部15aにおいてワーク搬送装置50による後方RからのエアGの吸引を受けて後方Rに搬送されるワーク200を、サポートヘッド60の側から後方Rに押圧することになり、二次加工済みのワーク200の回収を補助する。
さらに、この内部空間61bには、主軸10の軸方向に沿って、通気孔61aに向かった変位可能の棒状の押し矢64とこの押し矢64を内部15aにおいて変位させるエアGを供給・吸引する配管等および吸排気ポンプ68(押圧手段、押し矢突出装置)とが設けられている。
この押し矢64は、吸排気ポンプ68によるエアGの供給で通気孔61aに向かって変位し、図13に示すように押し矢64がワーク200の細径部210の先端を後方Rに向かって突き、これにより、ワーク200の段付き面221とストッパ部材13の突き当て面13aとが密着していても、ワーク200を容易に後方Rに移動させることができる。
さらに、ケース61には、ワーク200の細径部210の先端が、内部空間61bの内部に進入したことを検出する先端到着センサ63,63が設置されている。
この先端到着センサ63,63は、ワーク200の段付き面221がストッパ部材13の突き当て面13aに突き当てられた状態のとき、ケース61の内部空間61bにおいて突出したワーク200の先端の、主軸10の軸方向に沿った位置に対応して設置されている。
したがって、先端到着センサ63,63は、ワーク200の段付き面221がストッパ部材13の突き当て面13aに突き当てられた状態のときは、ワーク200の先端を検出した信号を出力し、ワーク200の段付き面221とストッパ部材13の突き当て面13aとの間に隙間がある状態のときは、ワーク200の先端を検出できないため、検出した信号を出力しない。
したがって、先端到着センサ63,63がワーク200の先端を検出した信号を制御装置90に入力することで、制御装置90は、ドローバー12を後方Rに引いてコレットチャック11を閉じるように制御し、これにより、ワーク200は、段付き面を主軸10の軸方向に沿った基準位置として主軸10に保持される。
なお、先端到着センサ63,63は、光学的なセンサであってもよいし、電磁的なセンサであってもよい。
[ワーク搬送装置]
制御装置90により制御されるワーク搬送装置50は、図14に示すように、経路切替装置55と、図示しない供給部に通じて、一次加工され、二次加工前のワーク200を供給部から経路切替装置55に供給する経路である供給フィードチューブ51と、経路切替装置55に供給されたワーク200を、主軸10のワーク搬送管15に通じて主軸10に供給する経路であるとともに、二次加工後のワーク200を主軸10から経路切替装置55に回収する経路であるワーク搬送管15と、経路切替装置55に回収されたワーク200を回収部に搬出する経路である搬出フィードチューブ56と、経路切替装置55に供給されたワーク200をワーク搬送管15に供給するとともにワーク搬送管15に有るワーク200を経路切替装置55に回収する主軸ワーク移送装置52と、経路切替装置55に供給されたワーク200を搬出フィードチューブ56に供給する搬出ワーク移送装置53とを備えている。
経路切替装置55は、固定部55aと、固定部55aに対して所定の方向に移動可能とされた移動部55bと、移動部55bをその移動可能の方向に沿って往復移動させる移送シリンダ55cとを備えている。
移動部55bには、その移動可能の方向に対して略直交する方向に沿って延びた、ワーク200が挿入される2つの貫通孔55d,55e(以下、第1貫通孔55d、第2貫通孔55eという。)が形成されている。これらの第1貫通孔55dと第2貫通孔55eとは互いに略平行に延び、両貫通孔55d,55eは間隔L1だけ離れて形成されている。
固定部55aの、移動部55bに対して図示左側の部分には、移動部55bの第1貫通孔55dに連なる供給孔55fと、主軸ワーク移送装置52の後述する押し込み矢52bおよびエアGが通る供給回収孔55gと、搬出ワーク移送装置53の後述する押し込み矢53bおよびエアGが通る搬出孔55hとが形成されている。
一方、固定部55aの、移動部55bに対して図示右側の部分には、ワーク搬送管15に連なる供給回収孔55iと、搬出フィードチューブ56に連なる搬出孔55jとが形成されている。
そして、図示左側の供給回収孔55gと図示右側の供給回収孔55iとは一直線上に配置され、図示左側の搬出孔55hと図示右側の搬出孔55jとは一直線上に配置されている。
しかも、供給孔55fと供給回収孔55g,55iとの間の間隔および供給回収孔55g,55iと搬出孔55h,55jとの間の間隔はいずれも間隔L1に等しく設定されていて、移送シリンダ55cは、第1貫通孔55dが供給孔55fに連なり、かつ第2貫通孔55eが供給回収孔55g,55iに連なる位置と、第1貫通孔55dが供給回収孔55g,55iに連なり、かつ第2貫通孔55eが搬出孔55h,55jに連なる位置との間で距離L1だけ移動部55bを往復移動させる。
主軸ワーク移送装置52は、供給回収孔55gを通じて、供給回収孔55gに連なっている第1貫通孔55dまたは第2貫通孔55eに突き出される押し込み矢52bと、供給回収孔55gにエアGを供給し、または供給回収孔55gのエアGを吸引する吸排気ポンプ52aとを備えている。
搬出ワーク移送装置53は、搬出孔55hを通じて、搬出孔55hに連なっている第2貫通孔55eに突き出される押し込み矢53bと、搬出孔55hにエアGを供給する吸排気ポンプ53aとを備えている。
そして、図14に示すように、移動部55bが、移送シリンダ55cによって、その第1貫通孔55dが供給孔55fに連なっている位置に移動された状態のときは、第2貫通孔55eが供給回収孔55g,55iにそれぞれ連なる位置に配置された状態となる。
このとき、供給フィードチューブ51に供給された二次加工前のワーク200がエアGにより、供給孔55fを通じて第1貫通孔55dに収容され、一方、主軸ワーク移送装置52が供給回収孔55gのエアGを吸引するとともに、前述したサポートヘッド60から主軸10へエアGが供給されることにより、二次加工後のワーク200が、主軸10のワーク搬送管15の内部15aおよび供給回収孔55iを通って第2貫通孔55eに収容される。
一方、図15に示すように、移動部55bが、移送シリンダ55cによって、その第1貫通孔55dが供給回収孔55g,55iに連なっている位置に移動された状態のときは、第2貫通孔55eが搬出孔55h,55jにそれぞれ連なる位置に配置された状態となる。
このとき、搬出ワーク移送装置53が、その押し込み矢53bを搬出孔55hから第2貫通孔55eに突き出すことで、第2貫通孔55eに収容されていた二次加工後のワーク200が、搬出孔55jに一部押し出され、その後、搬出ワーク移送装置53から搬出孔55hに供給されたエアGにより、そのワーク200は、搬出孔55jから搬出フィードチューブ56を通って、図示しない回収部に回収される。
一方、主軸ワーク移送装置52が、その押し込み矢52bを供給回収孔55gから第1貫通孔55dに突き出すことで、第1貫通孔55dに収容されていた二次加工前のワーク200が、供給回収孔55iに一部押し出され、その後、主軸ワーク移送装置52から供給回収孔55iに供給されたエアGおよび前述したサポートヘッド60による主軸10からのエアGの吸引により、そのワーク200は、供給回収孔55iからワーク搬送管15の内部15aを通って主軸10に供給される。
その後は、移送シリンダ55cが移動部55bを図14に示す位置に移動させて、前述した図14での動作を行い、次いで、図15に示す位置に移動させて、前述した図15での動作を行う、という動作を繰り返す。
以上のように構成された本実施形態の加工装置100によれば、段付き部材であるワーク200を、段付き面221を加工の基準面とするようにコレットチャック11で確実に保持することができる。
また、本実施形態の加工装置100によれば、ワーク搬送装置50が、エアGによってワーク200を供給し、または回収することで、ワーク200をスムーズに移動させることができる。
主軸10の後方Rからワーク搬送管15の内部15aに送られたワーク200はストッパ部材13に突き当てられて停止するが、その送りの速度の大きさや、ワーク200の材質、ストッパ部材13の材質によっては、ワーク200がストッパ部材13に突き当たった反動で後方Rに弾かれる場合もあるが、本実施形態の加工装置100によれば、サポートヘッド60が通過孔13bの前方FからエアGを吸引することで、ワーク200を前方Fに引き付けて、後方Rへの跳ね返り防止し、段付き面221を確実に突き当て面13aに当てて、加工の基準面を確実に確保した保持を行うことができる。
また、この加工装置100で二次加工が終わった後のワーク200は、ワーク搬送装置50による後方Rからの吸引により後方Rに回収されるが、ワーク200の段付き面221がストッパ部材13の突き当て面13aに密着しているため、後方RからのエアGの吸引だけではこの密着力に抗して後方Rに回収できない場合もあり得る。
この点、本実施形態の加工装置100は、サポートヘッド60の押し矢64が、二次加工後のワーク200に物理的に接触して後方Rに押圧することで、突き当て面13aに密着した段付き面221を後方Rに移動させて引き剥がすことができ、ワーク200の後方Rへの回収を円滑かつ確実に行うことができる。
さらに、押し矢64による段付き面221の引き剥がしに続いて、ワーク搬送装置50による後方Rからの吸引とともに、吸排気ポンプ68のエアGによる後方Rに向けた押圧で、ワーク200の後方Rへの回収を一層円滑かつ確実なものとすることができる。
しかも、このように構成されたサポートヘッド60は、加工工具70によるワーク200の加工中は、加工領域から退避した退避位置P1に配置されるため、サポートヘッド60が加工工具70による加工動作の妨げになるのを防止することができる。
上述した実施形態の加工装置100は、ワーク200をコレットチャック11で保持する前の段階で、サポートヘッド60による前方Fへの吸引動作を行うものであるが、本発明に係る加工装置は、このような吸引動作を行うサポートヘッド60などの吸引部を備えないものであってもよい。
また、この加工装置100は、コレットチャック11をチャック部として適用したものであるが、本発明に係る加工装置におけるチャック部は、コレットチャックに限定されるものではなく、ましてや、ドローバー12による引き形式のコレットチャックに限定されるものではない。
10 主軸
11 コレットチャック
13 ストッパ部材
13a 突き当て面
13b 通過孔
13d 端壁
13e 内部
14 ストッパ支持部材
15 ワーク搬送管
15a 内部
100 加工装置
200 ワーク
210 細径部
220 太径部
221 段付き面
F 前方
R 後方
G エア

Claims (6)

  1. 前部に位置する細径部を有するとともに、前記細径部よりも後方の部分に、前記細径部よりも直径が太い太径部を有する段付き部材の加工対象物の前記細径部を保持するチャック部と、
    主軸に沿って後方から前方に向けて送られた前記加工対象物の、前記細径部と前記太径部との境界である段付き面が突き当てられて前記加工対象物を停止させる突き当て面が形成されているとともに、前記突き当て面に前記段付き面が突き当てられている状態で前記細径部を前記チャック部よりも前方に突出させる通過孔が形成された、前記チャック部よりも後方に設けられたストッパ部材とを備えたことを特徴とする加工装置。
  2. 前記加工対象物を前方に向けた気体の吐出により送出するとともに、前記加工対象物を後方に向けた気体の吸引により引き戻す加工対象物搬送部を、前記主軸の後方に備えたことを特徴とする請求項1に記載の加工装置。
  3. 前記チャック部よりも前方に、前記通過孔から前方に突出した前記加工対象物を前方に向けて吸引する吸引部を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の加工装置。
  4. 前記吸引部は、前記通過孔から前方に突出した、加工後の前記加工対象物を後方に押圧する押圧手段を備えていることを特徴とする請求項3に記載の加工装置。
  5. 前記押圧手段は、後方に向けて押し矢を突出させる押し矢突出装置と、後方に向けて気体を供給して前記加工対象物を後方に押圧する気体供給装置とを備えていることを特徴とする請求項4に記載の加工装置。
  6. 前記吸引部は、加工工具による前記加工対象物に対する加工領域から退避した退避位置と、前記通過孔に近接して前記加工対象物を前方に向けて吸引する吸引位置との間を移動自在とされていることを特徴とする請求項3から5のうちいずれか1項に記載の加工装置。
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