JP7242146B2 - Drilling system and drilling method - Google Patents
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Description
本開示は、円筒形のワークの周方向の複数位置に貫通孔を打ち抜き加工する孔開け加工システム及び孔開け加工方法に関する。 The present disclosure relates to a drilling system and a drilling method for punching through holes at a plurality of positions in the circumferential direction of a cylindrical workpiece.
従来、この種の孔開け加工システムとして、複数のダイ及びパンチを備え、ワークを複数のダイに順次移動して孔開け加工を行うものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as this type of hole punching system, there is known a system that includes a plurality of dies and punches, and performs hole punching by sequentially moving a workpiece to the plurality of dies (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上述した従来の孔開け加工システムでは、ダイから別のダイに移動する際に各ダイに対するワークの位置がばらつき、それが原因となってワークにおける貫通孔同士の間隔がばらつくことが問題になっていた。 However, in the above-described conventional hole punching system, the position of the workpiece with respect to each die varies when moving from one die to another, which causes variations in the distance between the through-holes in the workpiece. was becoming
上記課題を解決するためになされた請求項1の発明は、円筒形のワークの周方向の複数位置に貫通孔を打ち抜き加工する孔開け加工システムであって、基端部を固定され、先端側から前記ワークが外側に嵌合される円筒形又は円柱形のダイと、前記ダイの側面に開口する打抜孔に対して進退するパンチと、未加工のワークを支持しかつ前記ワークの中心軸を前記ダイの中心軸であるダイ基準軸と平行な原点軸に一致するように芯出しする未加工ワーク支持部と、移動基準軸の回りに複数の把持部材を有し、それら複数の把持部材を前記ワークの側面に押し付けて前記ワークを把持しかつ前記ワークの中心軸を前記移動基準軸と一致するように芯出しする把持ツールと、前記把持ツールを、前記移動基準軸が前記原点軸と一致する第1芯出し位置と、前記移動基準軸が前記ダイ基準軸と一致する第2芯出し位置とに位置決め制御可能であると共に、前記第1芯出し位置及び前記第2芯出し位置で前記移動基準軸の軸方向に移動可能でありかつ前記移動基準軸を中心に回転させることが可能なツール移動機構と、を備え、前記未加工ワーク支持部の前記ワークを前記把持ツールで把持して前記ダイに嵌合させる位置まで移動し、前記把持ツールが前記ワークを把持した状態で前記パンチにて前記ワークに前記貫通孔を打ち抜いてから前記把持ツールと共に前記ワークを前記移動基準軸を中心に回転させて再度前記パンチにて前記ワークに前記貫通孔を打ち抜く回転打抜動作を行って前記ワークの周方向の複数位置に貫通孔を打ち抜き加工する孔開け加工システムである。 The invention of claim 1, which has been made to solve the above problems, is a hole punching system for punching through holes at a plurality of positions in the circumferential direction of a cylindrical work, wherein the base end is fixed and the tip side A cylindrical or cylindrical die in which the work is fitted from the outside, a punch that advances and retreats with respect to a punching hole that opens on the side surface of the die, and a raw work that supports the center axis of the work. An unprocessed workpiece supporting part for centering so as to match an origin axis parallel to the die reference axis, which is the central axis of the die, and a plurality of gripping members around the movement reference axis, wherein the plurality of gripping members are provided. a gripping tool that is pressed against the side surface of the workpiece to grip the workpiece and center the workpiece so that the central axis of the workpiece coincides with the movement reference axis; and a second centering position where the movement reference axis coincides with the die reference axis. a tool moving mechanism capable of moving in the axial direction of the reference axis and rotating about the movement reference axis, wherein the workpiece on the unprocessed workpiece support is gripped by the gripping tool and the The workpiece is moved to a position where it is fitted to the die, and the workpiece is punched with the punch in a state where the workpiece is gripped by the gripping tool, and then the workpiece is rotated around the movement reference axis together with the gripping tool. Then, the punch again performs a rotary punching operation to punch the through holes in the work, thereby punching through holes at a plurality of positions in the circumferential direction of the work.
請求項2の発明は、前記ダイ基準軸及び前記原点軸及び前記移動基準軸は、上下方向と平行に配置され、前記ツール移動機構としてのスカラー型のロボット本体に前記把持ツールを組み付けてなるロボットを備え、前記ロボット本体は、固定ベースに基端部を回転可能に支持されて鉛直軸を中心に回転駆動される第1アームと、前記第1アームの先端部に基端部を回転可能に支持されて鉛直軸を中心に回転駆動されると共に先端部を前記移動基準軸が貫通する第2アームと、前記第2アームの先端部に回転可能かつ直線移動可能に支持されて前記移動基準軸を中心に回転駆動されかつ前記移動基準軸の軸方向にスライド駆動される下向きの出力テーブルと、を有し、前記把持ツールは、前記複数の把持部材を下面に放射状に配置して備えると共に上面に駆動源を有する駆動源付チャックであって、前記出力テーブルの下面に固定されている請求項1に記載の孔開け加工システムである。 In the robot according to claim 2 , the die reference axis, the origin axis, and the movement reference axis are arranged in parallel with the vertical direction, and the holding tool is assembled to a scalar type robot main body as the tool movement mechanism. The robot main body includes a first arm rotatably supported at its proximal end by a fixed base and driven to rotate about a vertical axis; a second arm that is supported and driven to rotate about a vertical axis and that has a distal end portion passed through the movement reference shaft; and a downward output table that is slidably driven in the axial direction of the movement reference axis, wherein the gripping tool includes the plurality of gripping members radially arranged on the bottom surface and on the top surface 2. The drilling system according to claim 1 , wherein the drive source-equipped chuck has a drive source at the bottom of the output table.
請求項3の発明は、前記ダイ基準軸及び前記原点軸及び前記移動基準軸は、上下方向と平行に配置され、ベルトコンベアの上方に前記ベルトコンベアと平行の延びる1対のガイドレールを備えて、前記1対のガイドレールの間に複数の前記ワークを起立した状態で一列に並べて前記未加工ワーク支持部に向けて搬送可能なワーク搬送装置と、前記未加工ワーク支持部に設けられ、前記ワーク搬送装置に搬送されてくるワークの側面に当接して前記ワークを前記原点軸に芯出しする芯出し当接面と、を有する請求項1又は2に記載の孔開け加工システムである。 In the invention of claim 3 , the die reference axis, the origin axis and the movement reference axis are arranged in parallel with the vertical direction, and a pair of guide rails extending parallel to the belt conveyor is provided above the belt conveyor. a work conveying device capable of arranging a plurality of the works in an upright state between the pair of guide rails and conveying them toward the unprocessed work supporting portion; 3. The drilling system according to claim 1, further comprising a centering abutment surface that abuts on a side surface of the work conveyed to the work conveying device to center the work on the origin axis.
請求項4の発明は、前記ワーク搬送装置のうち前記未加工ワーク支持部の手前位置に設けられて、前記ベルトコンベア上のワーク移動領域に進退し、先頭から2番目のワークを堰き止めて、先頭のワークを前記2番目のワークから離して前記未加工ワーク支持部へと移動させる第1堰止部材を備え、前記第1堰止部材は、前記先頭のワークが前記未加工ワーク支持部から除去されて前記2番目のワークが新たな先頭のワークになったら後退し、前記新たな先頭のワークを通過させてから前進して新たな2番目のワークを堰き止める請求項3に記載の孔開け加工システムである。 In the invention according to claim 4 , the work conveying device is provided at a position before the unprocessed work supporting portion, advances and retreats to a work moving area on the belt conveyor, dams the second work from the top, A first damming member is provided for separating the leading work from the second work and moving it to the unprocessed work supporting portion, wherein the first damming member moves the leading work away from the unprocessed work supporting portion. 4. The hole according to claim 3 , wherein when the removed second work becomes a new top work, it moves backward, passes the new top work, and moves forward to block the new second work. It is an open processing system.
請求項5の発明は、前記第1堰止部材は、進退方向に対して傾斜した傾斜当接面を有し、前記未加工ワーク支持部に支持された前記ワークに前記傾斜当接面を押し付けて前記ワークを前記未加工ワーク支持部の前記芯出し当接面に押し付ける請求項4に記載の孔開け加工システムである。 According to a fifth aspect of the present invention, the first blocking member has an inclined contact surface inclined with respect to the advancing/retreating direction, and presses the inclined contact surface against the work supported by the unprocessed work support section. 5. The drilling system according to claim 4 , wherein the workpiece is pressed against the centering contact surface of the unmachined workpiece support.
請求項6の発明は、前記ワーク搬送装置のうち前記第1堰止部材より手前位置に設けられて、前記ワーク移動領域に進退し、前記先頭から2番目のワークが前記第1堰止部材に堰き止められているときに先頭から3番目のワークを堰き止める第2堰止部材を備え、前記2番目のワークが新たな先頭のワークになって前記第1堰止部材が一度後退して前進した後、前記第2堰止部材が後退し、新たな2番目のワークを通過させてから前記第2堰止部材が前進して新たな3番目以降のワークを堰き止める請求項4又は5に記載の孔開け加工システムである。 According to a sixth aspect of the present invention, the work conveying device is provided at a position closer to the first damming member than the first damming member, and advances and retreats into the work moving area, and the second work from the top moves to the first damming member. A second damming member is provided for damming the third work from the head when it is dammed, and the second work becomes the new head work, and the first damming member retreats once and advances. 6. After that, the second blocking member retreats to allow the new second work to pass through, and then the second blocking member advances to block the new third and subsequent works. The drilling system described.
請求項1の孔開け加工システム及び孔開け加工方法によれば、把持ツール又はロボットがワークを把持した状態で、そのワークにパンチにて貫通孔を打ち抜いてからワークを回転させて再度パンチにてワークに貫通孔を打ち抜いてワークの周方向の複数位置に貫通孔を加工するので、ワークにおける貫通孔同士の間隔のばらつきが従来より抑えられる。また、同じダイ及びパンチを使用してワークの周方向の複数位置に貫通孔を打ち抜き加工するので、ワークの周方向で異なる位置に打ち抜かれる貫通孔毎にダイ及びパンチを備えた従来のものに比べて、ダイ及びパンチの有効利用が図られる。 According to the hole punching system and hole punching method of claim 1 , a gripping tool or a robot grips a workpiece, punches a through hole in the workpiece with a punch, rotates the workpiece, and punches the workpiece again. Since the through holes are punched in the work and the through holes are machined at a plurality of positions in the circumferential direction of the work, variations in the intervals between the through holes in the work can be suppressed more than before. In addition, since the same die and punch are used to punch through holes at a plurality of positions in the circumferential direction of the work, the conventional device provided with a die and punch for each through hole punched at different positions in the circumferential direction of the work is used. In comparison, effective utilization of dies and punches is achieved.
また、ダイは、例えば、断面が半円形又は扇形の柱状をなしてもよいが、本構成のようにダイが円筒形又は円柱形をなしていれば、孔開け加工時にワークが把持ツールとダイとにより内外の両方から支持されて安定し、加工精度が向上する。また、未加工ワーク支持部は、ダイ基準軸と平行な原点軸にワークを芯出しして支持し、ツール移動機構は、移動基準軸が原点軸と一致する第1芯出し位置と、移動基準軸がダイ基準軸と一致する第2芯出し位置とに把持ツールを位置決め制御可能であると共に、第1芯出し位置及び第2芯出し位置で移動基準軸の軸方向に把持ツールを移動可能に構成しているので、ワークとダイとの相対的な嵌合位置が安定し、ワークをスムーズにダイの外側に嵌合させることができると共に、ワークに打ち抜き加工される貫通孔の位置が安定する。 In addition, the die may have, for example, a columnar shape with a semicircular or fan-shaped cross section. It is supported from both the inside and the outside and is stable, and the machining accuracy is improved. Further, the unmachined work supporting portion supports the work by centering it on an origin axis parallel to the die reference axis, and the tool moving mechanism has a first centering position where the movement reference axis coincides with the origin axis, and a movement reference. The gripping tool can be positioned and controlled to a second centering position whose axis coincides with the die reference axis, and the gripping tool can be moved in the axial direction of the movement reference axis at the first centering position and the second centering position. As a result, the relative fitting position between the work and the die is stable, the work can be smoothly fitted to the outside of the die, and the position of the through hole to be punched in the work is stable. .
請求項2の構成では、ダイ基準軸及び原点軸及び移動基準軸は、上下方向と平行に配置され、ツール移動機構としてのスカラー型のロボット本体に把持ツールを組み付けてなるロボットを使用することで、ロボットのティーチングプレイバック機能を利用してワークの形状変更等に容易に対応することができる。また、スカラー型のロボット本体として汎用のものを使用すれば、コストを抑えることができる。 In the configuration of claim 2 , the die reference axis, the origin axis, and the movement reference axis are arranged in parallel with the vertical direction, and a robot is used in which a grasping tool is assembled to a scalar type robot main body as a tool movement mechanism. It is possible to easily cope with changes in the shape of the work by using the teaching playback function of the robot. Also, if a general-purpose scalar robot main body is used, the cost can be reduced.
請求項3の孔開け加工システムでは、複数のワークを一列に並べてスムーズに未加工ワーク支持部に供給することでき、生産効率を上げることが可能になる。 In the drilling system of claim 3 , a plurality of works can be arranged in a row and smoothly supplied to the unprocessed work supporting portion, so that production efficiency can be improved.
請求項4の構成によれば、一列に並んで搬送される複数のワークのうち先頭のワークが2番目以降のワークから離されて未加工ワーク支持部に支持されるので、未加工ワーク支持部のワークを把持ツールで把持する際に、把持ツールの2番目以降のワークとの非干渉の範囲が広くなり、把持ツールの形状や移動経路の自由度や高くなる。 According to the configuration of claim 4 , among the plurality of works conveyed in a row, the leading work is separated from the second and subsequent works and supported by the unmachined work support section. When the workpiece is gripped by the gripping tool, the non-interference range of the gripping tool with the second and subsequent workpieces is widened, and the degree of freedom in the shape and movement path of the gripping tool is increased.
請求項5の構成によれば、未加工ワーク支持部によるワークの芯出し精度を高くすることができる。 According to the configuration of claim 5 , it is possible to improve the centering accuracy of the workpiece by the unmachined workpiece supporting portion.
請求項6の構成によれば、複数のワークを順次スムーズに他のワークから離して未加工ワーク支持部へと供給することができる。 According to the configuration of claim 6 , it is possible to sequentially and smoothly separate a plurality of works from other works and supply them to the unprocessed work supporting portion.
以下、図1~図10を参照して一実施形態に係る孔開け加工システム10について説明する。図1には、本実施形態の孔開け加工システム10の加工対象であるワーク90が示されている。このワーク90は、円筒壁91の上端を底壁93で閉塞した構造をなし、その上下方向の中間部を周方向で複数等分(例えば、9等分)する位置に貫通孔92が孔開け加工システム10によって打ち抜き加工される。
A
図2に示すように、本実施形態の孔開け加工システム10は、孔開け加工機20、ロボット60、パーツフィーダー40等を支持盤11上に備えてなる。支持盤11は、横長の長方形状になっている。以下、支持盤11の長辺方向を「横方向H1」といい、支持盤11の短辺方向を「前後方向H2」といい、さらには、横方向H1の一端側を単に「左側」、その反対側を単に「右側」といい、前後方向H2の一端側を単に「前側」、その反対側を単に「後側」ということとする。
As shown in FIG. 2, the
支持盤11の上面のうち横方向H1の中央より左側には、第1支持台13と第2支持台14とが前後に並べて固定されている。また、後側の第2支持台14は、前側の第1支持台13より高く、その第2支持台14の上面にロボット60が固定され、第1支持台13の上面に孔開け加工機20のダイホルダ21が固定されている。
A
ダイホルダ21は、外形が直方体状をなし、その内部に図3に示したガイド付きダイ22が保持されている。ガイド付きダイ22は、ダイ23とガイドスリーブ24とからなる。ダイ23は、平面形状が長方形をなしたベース部23Aの上面中央から円筒部23Bが起立した構造をなしている。円筒部23Bの下端部には、段付き状に拡径された大径部23Cが備えられている。また、円筒部23Bの中心孔23Hは、ベース部23Aの下面まで延びている。
The die
ガイドスリーブ24は、図4(A)に示すように、平面形状がベース部23Aと同一の長方形をなした角柱体の中央部を断面円形の中央孔24Aが上下に貫通し、図3に示すように、上面からは中央孔24Aと同心のボス24Bが段付き状に突出した構造をなしている。また、中央孔24Aの下端部には、段付き状に拡径した大径部24Cが備えられ、ガイドスリーブ24の下面には高さ調整突部24Gが備えられている。
As shown in FIG. 4(A), the
そして、ガイドスリーブ24の中央孔24Aに、ダイ23の円筒部23Bが挿入されて、両者の大径部23C,24C同士の嵌合当接により両者が芯出しされ、両者間に筒状のワーク受容空間22Wが形成されている。また、高さ調整突部24Gとベース部23Aとの当接によりダイ23に対してガイドスリーブ24が上下方向で位置決めされ、ダイ23と上面とガイドスリーブ24の上面とが面一に配置されている。なお、高さ調整突部24Gは、必要に応じて研削されてガイドスリーブ24のダイ23に対する高さ調整が行われる。
Then, the
ガイド付きダイ22は、ダイホルダ21に形成された断面長方形の受容孔21Zに嵌合されて回り止めされ、ダイホルダ21の上面壁21Wを貫通する貫通孔21Kに、ガイド付きダイ22のボス24Bが嵌合されてダイホルダ21の上面とガイド付きダイ22の上面とが面一に配置されている。また、ダイホルダ21にダイ23の中心孔23Hから下方に延びる排出孔21Hが形成されると共に、第1支持台13に排出孔13Hが形成され、これら排出孔13H,21Hが支持盤11に形成された図示しない貫通孔を貫通して回収ボックスに臨んでいる。
The guide-equipped
ガイド付きダイ22の上端寄り位置には、ダイ23とガイドスリーブ24とを径方向に貫通して前後方向に延びる打抜孔22Hが形成されている。また、ダイホルダ21のうちガイド付きダイ22より前側部分には、打抜孔22Hの同軸延長線上に打抜孔22Hより内径が大きなパンチガイド孔21Gが形成され、そこにパンチ31が受容されている。
At a position near the upper end of the die 22 with guide, a punched
パンチ31は、パンチガイド孔21Gに丁度嵌合されて直線移動可能に支持されている丸棒体の先端部を、打抜孔22Hに丁度嵌合される大きさに縮径する一方、基端部を段付き状に拡径した形状をなしている。そして、パンチ31の基端部が、孔開け加工機20のパンチ駆動装置30に保持されている。
The
図5に示すように、パンチ駆動装置30は、第1支持台13の上面のうちダイホルダ21より前側位置に固定されたスライド支持部34に、前後方向H2に延びるスライダ33の一端部をスライド可能に支持して備える。また、スライダ33の他端部は、第1支持台13より前方に張り出し、その下面に固定された係合ブロック33Gが、第1支持台13の前面から張り出す上側支持片35Aの上面に重ねられている。そして、例えば、係合ブロック33Gの下面に形成された図示しないカム溝に、上側支持片35Aに回転可能に支持されて偏心回転する図示しないカムが係合し、そのカムが上側支持片35Aの下方の下側支持梁35Bに支持されたサーボモータ30Mにて回転駆動されるようになっている。これにより、パンチ31がスライダ33と共に前後方向H2に往復直線移動し、ダイ23の打抜孔22Hに進退する。詳細には、パンチ31は、図3に示すように、ダイ23の打抜孔22Hから退避してパンチ31の先端面31Sがガイドスリーブ24の打抜孔22H内に位置する退避位置と、ダイ23の打抜孔22Hに突入してパンチ31の先端面31Sがダイ23の中心孔23H内に位置する突入位置との間を往復移動する(図4(A)参照)。
As shown in FIG. 5, the
図2に示すように、ロボット60は、汎用的なスカラー型のロボット本体60Hに把持ツール70を取り付けてなる。ロボット本体60Hは、前述の第2支持台14の上面に固定される固定ベース61と、固定ベース61に連結されてその連結部分から水平に延び、固定ベース61に対して鉛直軸を中心にして回転駆動される第1アーム62と、第1アーム62の先端部に連結されてその連結部分から水平に延び、第1アーム62に対して鉛直軸を中心にして回転駆動される第2アーム63と、第2アーム63の先端部を上下に貫通するシャフト部64の下端に配置されて、シャフト部64と共に第2アーム63に対して上下に直線移動されかつ任意の高さで回転駆動される出力テーブル65とを備えてなる。
As shown in FIG. 2, the
以下、ロボット60の駆動部を説明する際には、固定ベース61に対して第1アーム62を回転駆動する駆動軸を「第1回転駆動軸」、第1アーム62に対して第2アーム63を回転駆動する駆動軸を「第2回転駆動軸」、第2アーム63に対して出力テーブル65を回転駆動する駆動軸を「第3回転駆動軸」、第2アーム63に対して出力テーブル65を上下に昇降させる駆動軸を「直線駆動軸」ということとする。
Hereinafter, when describing the drive unit of the
図6に示すように、把持ツール70は、汎用的なチャック71の上面に減速機72Gとサーボモータ72とを重ねて組み付けてなり、ブラケット79を介してロボット本体60Hの出力テーブル65に取り付けられている。
As shown in FIG. 6, the gripping
具体的には、チャック71は、例えば、円盤状のチャックベース71Aの下面の中心軸回りに、複数(例えば、3つ)の把持部材74を放射状に配置して備える。そして、これら把持部材74がサーボモータ72から動力を受けて均等にチャックベース71Aの中心軸に対して接近及び離間する。これにより、チャック71の中央部に配置されたワーク90が複数の把持部材74により把持されると共に、ワーク90の中心軸がチャック71の中心軸と一致するように芯出しされる。以下、複数の把持部材74をチャックベース71Aの中心軸側に移動することを「チャック71を閉じる」といい、その反対側に移動することを「チャック71を開く」という。
Specifically, the
ブラケット79は、L字形に屈曲した平板状をなし、その一方の片がサーボモータ72の一側面に重ねて固定され、他方の片が、サーボモータ72、減速機72Gを挟んでチャック71に対して上方から対向するように取り付けられている。そして、ブラケット79の他方の片がロボット本体60Hの出力テーブル65の下面に重ねられ、前述のチャックベース71Aの中心軸と出力テーブル65の中心軸とが一致するように位置決めされて固定されている。そして、これらチャック71及び出力テーブル65に共通する中心軸が、特許請求の範囲における移動基準軸J3になっている。また、前述したダイ23の中心軸は、特許請求の範囲におけるダイ基準軸J2をなしている。そして、例えば、ダイホルダ21に備えた図示しない姿勢調整機構により、移動基準軸J3とダイ基準軸J2とが平行になるようにダイ23の姿勢が調整されている。
The
図5示すように、パーツフィーダー40は、孔開け加工機20の右側方に配置され、横方向H1に水平に延びるベルトコンベア41を備えて孔開け加工機20へと複数のワーク90を搬送する。そのベルトコンベア41は、幅方向(前後方向H2)の両側に1対のサイドバー41Bを有し、それらの間に差し渡された複数の図示しないローラを覆うようにベルト41Aが張られている。そして、ベルトコンベア41は,1対のサイドバー41Bの一端部を第1支持台13の上面に固定されると共に、1対のサイドバー41Bの長手方向の複数位置を、複数の支持スタンド41Cに支持されている。それら複数の支持スタンド41Cは、支持盤11又は支持盤11から側方に張り出す延長板11Eから起立している。
As shown in FIG. 5, the
ベルト41Aの上方には、1対のガイドレール42が備えられている。1対のガイドレール42は、横方向H1に延びる帯板状をなして、長手方向の複数位置を複数の支持ブラケット45によって支持され、ワーク90の外径と略同一の間隔を空けて前後方向H2で対向している。そして、ベルト41A上に起立した状態で搬送される複数のワーク90が、1対のガイドレール42の間のワーク移動領域R1を移動することで、一列に整列されて孔開け加工機20側へと移動する。
A pair of
なお、各支持ブラケット45は、1対のサイドバー41Bに固定されてそれらの上方に突出する1対の支持ブロック44から1対の支持パイプ43が互いに接近するように延びた構図をなし、それら支持パイプ43の先端に1対のガイドレール42が固定されている。また、1対のガイドレール42は、ベルト41A上で起立するワーク90より低くなっている。
Each
ベルト41Aにおける左側(孔開け加工機20側の端部)の上方には、特許請求の範囲の「未加工ワーク支持部」に相当するワークストッパー50が設けられている。ワークストッパー50は、1対のサイドバー41Bの間に架け渡されて、ガイドレール42と略同一の高さとなる位置に配置されている。そして、図7に示すように、1対のガイドレール42がワークストッパー50に側方から突き合われ、ワークストッパー50のうちワーク移動領域R1の延長上には、ワーク位置決凹部51が形成されている。
Above the left side of the
ワーク位置決凹部51の内面は、その奥側に位置してワーク90の外径と略同一の内径の半円状をなした芯出し当接面51Aと、芯出し当接面51Aの両端からワーク位置決凹部51の開口に向かうに従って互い僅かに離れるように横方向H1に対して傾斜した1対の第2ガイド面51Bと、さらに1対の第2ガイド面51Bからワーク位置決凹部51の開口に向かうに従って急な勾配で互い僅かに離れるように横方向H1に対して傾斜した1対の第1ガイド面51Cとからなる。そして、芯出し当接面51Aの中心軸が特許請求の範囲の原点軸J1をなし、ワーク90が芯出し当接面51Aに押し付けられることで、ワーク90の中心軸が原点軸J1と一致するように芯出しされる。なお、ワークストッパー50には、ワーク位置決凹部51内にワーク90が位置するか否かを検出するためのセンサ50Sが備えられている。
The inner surface of the
図8に示すように、1対のガイドレール42に案内されて一列に並べられてワーク位置決凹部51に向かう複数のワーク90から先頭のワーク90だけを離してワーク位置決凹部51に受容するために、ベルトコンベア41のうちワークストッパー50より手前位置には、第1堰止部材52が設けられ、その第1堰止部材52より更に手前位置には、第2堰止部材55が設けられている。
As shown in FIG. 8, only the leading
第1堰止部材52は、ベルトコンベア41の前側に配置されたエアーアクチュエータ58のスライダ58Sに取り付けられてワーク移動領域R1に対して前側から進退し、第2堰止部材55は、ベルトコンベア41の後側に配置されたエアーアクチュエータ59のスライダ59Sに取り付けられて、ワーク移動領域R1に対して後側から進退する。なお、エアーアクチュエータ58,59は、前側のサイドバー41Bの側面と、後側のサイドバー41Bの側面とに分けられて固定されている。
The
第1堰止部材52及び第2堰止部材55は、前後方向H2に延びる同一の帯板形状になっていて、ワークストッパー50及びガイドレール42の僅かに上方に位置してワーク移動領域R1に進退する。また、図7に示すように、第1堰止部材52及び第2堰止部材55のうちワーク移動領域R1側となる先端部には、幅方向の中央にV形凹部53が形成され、そのV形凹部53の1対の内側斜面53A,53Bから折り返されるようにV形凹部53の両側に1対の外側斜面54A,54Bが形成され、全体が左右対称な形状になっている。なお、V形凹部53の1対の内側斜面53A,53Bの開き角は90度で、V形凹部53の内側斜面53A(53B)と隣合う外側斜面54A(54B)との間の交差角も90度になっている。
The
ベルトコンベア41は、その前面に備えた電源ボックス41Z(図2参照)のスイッチにてオンオフされ、孔開け加工システム10の運転中は、ベルトコンベア41がオンされてベルト41Aが一定速度でワーク90を送給し続ける。また、第1堰止部材52及び第2堰止部材55を保持するエアーアクチュエータ58,59は、後述するコントローラ80に備えたサブ制御部82によって以下のように制御される。
The
孔開け加工システム10が動作を開始する前の初期状態では、例えば、図7に示すように、第1堰止部材52及び第2堰止部材55が共にワーク移動領域R1側に突入していて、第1堰止部材52の一方の外側斜面54Aが、ワーク位置決凹部51内に位置する先頭のワーク90に当接すると共に、他方の外側斜面54Bが先頭から2番目のワーク90に当接する。また、第2堰止部材55の外側斜面54Aと内側斜面53A,53Bと外側斜面54Bとは、2番目、3番目、4番目のワーク90に当接する。
In the initial state before the
この初期状態で、孔開け加工システム10が動作を開始し、図9(A)に示すように、ワーク位置決凹部51からワーク90が抜き取られると、そのことがセンサ50S(図7参照)によって検出され、その検出結果に基づき、図9(B)に示すように、第1堰止部材52がワーク移動領域R1から後退して、新たに先頭になったワーク90がワーク位置決凹部51内までベルトコンベア41によって前進する。その間、新たな2番目以降のワーク90は、第2堰止部材55によって堰き止められている。
In this initial state, the
そして、その新たな先頭のワーク90がワーク位置決凹部51に受容されたことがセンサ50Sによって検出されると、図9(C)に示すように、第1堰止部材52がワーク移動領域R1に突入してワーク位置決凹部51内のワーク90に一方の外側斜面54Aを押し付け、その後、第2堰止部材55が後退する。すると、新たな2番目のワーク90がベルトコンベア41によって前進して第1堰止部材52の外側斜面54Bに当接する。それと略同時又はその後に、第2堰止部材55が前進し、初期状態に戻る。そして、この動作が繰り返されることで、前述の通り、一列に並んだ複数のワーク90のうち先頭のワーク90が後続のワーク90から離されてワーク位置決凹部51に受容される。
Then, when the
図5に示すように、パーツフィーダー40の後方には、加工済みのワーク90を回収するためのシュート12が設けられている。シュート12は、板金を角溝構造に折り曲げてなり、横方向H1に傾斜して延び、第1支持台13側の方が高くなっている。また、シュート12の下端は、他端部が支持盤11に形成された開口を通して図示しないワーク収容ボックスに斜め上方から臨んでいる。
As shown in FIG. 5, behind the
図10には、孔開け加工システム10の制御部80が示されている。この制御部80には、ロボット本体60H、把持ツール70、孔開け加工機20の各サーボモータの制御を行うメイン制御部81と、エアーアクチュエータ58,59に圧縮エアーを供給するエアー供給回路に含まれるバルブの制御等を行うサブ制御部82とを備える。また、メイン制御部81及びサブ制御部82には、センサ50Sの検出信号が取り込まれるようになっている。
FIG. 10 shows the
また、メイン制御部81のメモリ83には、孔開け加工システム10に以下の動作を繰り返して行わせる基本動作プログラムが記憶されている。その基本動作プログラムは、一般的なティーチングによって作成される。即ち、ロボット60をマニュアル操作で動かし、次述する第1位置~第13位置を含む複数の位置(ティーチングポイント)で各サーボモータの位置データを記憶させながら、ロボット60に実行させるコマンドを書き込むというティーチング作業によって基本動作プログラムが作成される。そして、基本動作プログラムをプレイバック(ティーチングプレイバック)することで、孔開け加工システム10が以下のように動作する。
The
基本動作プログラムが実行されると、ロボット60は、チャック71を開いた状態にしてワークストッパー50の上方に配置し、移動基準軸J3と原点軸J1とが一致した第1位置に位置決めする。そして、ワーク位置決凹部51にワーク90があることがセンサ50Sによって検出されると、ロボット60は、直線駆動軸のみを動作させて第1位置から第2位置へとチャック71を降下させて、ワーク位置決凹部51のワーク90をチャック71の中央部に受け入れる。そして、チャック71を閉じてワーク90を把持してから前述の第1位置に戻す。なお、第1位置及び第2位置が、特許請求の範囲の「第1芯出し位置」に相当する。
When the basic operation program is executed, the
そこから、ロボット60は、第1回転駆動軸及び第2回転駆動軸を動作させて、移動基準軸J3とダイ基準軸J2とが一致した第3位置にワーク90を移動する。このとき、孔開け加工機20では、パンチ31が、ダイ23の打抜孔22Hから抜け出た退避位置に配置されている。そして、ロボット60が、直線駆動軸のみを動作させてチャック71を第3位置から第4位置まで降下して、ワーク90をダイ23の外側に嵌合させる。
From there, the
すると、パンチ31がダイ23の打抜孔22Hに突入した突入位置まで移動してから退避位置に戻る。これにより、把持ツール70に把持された状態のワーク90に貫通孔92が打ち抜き加工される。そして、ロボット60が、第3回転駆動軸のみが動作してワーク90をチャック71と共に第4位置から360/n[DEG](nは、ワーク90に形成される貫通孔92の数)だけ離れた第5位置まで回転させる。すると、パンチ31が再度突入位置と退避位置との間を往復移動してワーク90に貫通孔92が打ち抜き加工される。
Then, the
このような打ち抜き加工動作をn回(例えば、9回)繰り返したら、ロボット60は、直線駆動軸を動作させてチャック71を前述の第3位置に戻し、第1回転駆動軸及び第2回転駆動軸を動作させて、チャック71がシュート12の上端部の上方の第13位置まで移動されたらチャック71が開かれワーク90がシュート12へと排出される。そして、チャック71が第1位置に戻る。以上の動作が基本動作プログラムをプレイバックによって繰り返して行われる。なお、第3位置~第12位置が、特許請求の範囲の「第2芯出し位置」に相当する。
After repeating such a punching operation n times (for example, nine times), the
本実施形態の孔開け加工システム10の構成に関する説明は以上である。本実施形態の孔開け加工システム10及びそれを用いた孔開け加工方法によれば、ロボット60がワーク90を把持したままの状態で、そのワーク90にパンチ31にて貫通孔92を打ち抜き、ロボット60でワーク90を回転させて再度パンチ31にてワーク90に貫通孔92を打ち抜いて、ワーク90の周方向の複数位置に貫通孔92を加工するので、ワーク90における貫通孔92同士の間隔のばらつきが従来より抑えられる。また、同じダイ23及びパンチ31を使用してワーク90の周方向の複数位置に貫通孔92を打ち抜き加工するので、周方向の位置が異なる貫通孔92毎にダイ23及びパンチ31を設けていた従来のものに比べてダイ23及びパンチ31の有効利用が図られる。
The above is the description of the configuration of the
また、本実施形態では、ダイ23が円筒形をなしているので、孔開け加工時にワーク90が把持ツール70とダイ23とにより内外の両方から支持されて安定し、加工精度が向上する。また、ワークストッパー50は、ダイ基準軸J2と平行な原点軸J1にワーク90を芯出しして支持し、ロボット60は、把持ツール70を、移動基準軸J3が原点軸J1と一致する位置と、移動基準軸J3がダイ基準軸J2と一致する位置とに位置決め制御可能であると共に、それらの位置で移動基準軸J3の軸方向に移動可能に構成されているので、ワーク90とダイ23との相対的な嵌合位置が安定し、ワーク90をスムーズにダイ23の外側に嵌合させることができると共に、ワーク90に打ち抜き加工される貫通孔92の位置が安定する。
Further, in this embodiment, since the
本実施形態では、パーツフィーダー40に1対のガイドレール42を備え、複数のワーク90を一列に並べてスムーズにワークストッパー50に供給することでき、生産効率を上げることが可能になる。また、第1堰止部材52によって、一列に並んで搬送される複数のワーク90のうち先頭のワーク90が2番目以降のワーク90から離されてワークストッパー50に支持されるので、ワークストッパー50のワーク90を把持ツール70で把持する際に、把持ツール70と2番目以降のワーク90との非干渉の範囲が広くなり、把持ツール70の形状や移動経路の自由度や高くなる。さらに、第1堰止部材52の一方の外側斜面54Aをワークストッパー50のワーク90の側面に押し付けるので、ワークストッパー50によるワーク90の芯出し精度を高くすることができる。
In this embodiment, the
[第2実施形態]
図11には、前記第1実施形態とは別の加工対象であるワーク90Vが示されている。このワーク90Vは、周方向を複数等分(例えば、9等分)する貫通孔92が円筒壁91の複数位置に設けられており、第1実施形態と孔開け加工方法のみが異なる。本実施形態では、ロボット60が、第1実施形態と同様に、チャック71を第3位置から第4位置まで降下してワーク90をダイ23の外側に嵌合させ、パンチ31にてワーク90Vに貫通孔92が打ち抜き加工された後、ロボット60が、直線駆動軸のみを動作させて把持ツール70を直動させ、ダイ23に対するワーク90Vの嵌合深さを変更し、再度パンチ31にてワーク90Vにて貫通孔92を打ち抜く。そして、この動作を繰り返して同じ縦列の貫通孔92を打ち抜くと、ロボット60が、第3回転駆動軸を動作させてワーク90Vをチャック71と共に回転させ、その後、直動駆動軸を動作させてワーク90Vを降下させる。そして、このような打ち抜き加工動作を繰り返し行った後、第1実施形態と同様にワーク90をシュート12へと排出する。この孔開け加工方法によっても、前記第1実施形態と同様の効果を奏する。
[Second embodiment]
FIG. 11 shows a
なお、ワーク90Vの孔開け加工方法は、上述した方法に限らず、例えば、ワーク90Vの最上段の貫通孔92を全て打ち抜き加工した後、中段の貫通孔92を打ち抜き加工する孔開け加工方法であってもよい。この場合においても、同様の効果を奏する。
The method of punching the
[他の実施形態]
(1)上記実施形態では、特許請求の範囲の「ツール移動機構」としてスカラー型のロボット60を用いたが、例えば、レール上を移動可能な把持ツール70を昇降可能且つ移動基準軸J3を中心に回転可能に備えた装置を使用してもよい。なお、汎用的なスカラー型のロボット60を使用すれば、コストを抑えることができる。
[Other embodiments]
(1) In the above embodiment, the
(2)上記実施形態では、ワークストッパー50のワーク位置決凹部51にワーク90を供給し、ロボット60がワーク位置決凹部51内のワーク90を把持する構成であったが、例えば、コンテナに複数の未加工のワーク90を隙間を空けた状態に収容し、ロボット60側のワーク90を把持する位置を順次変更して、予め決められた順番でコンテナ内のワーク90を把持させる構成であってもよい。
(2) In the above embodiment, the
(3)上記実施形態では、ダイ23は円筒形をなしていたが、例えば、断面半月状又は扇状をなしていてもよい。
(3) In the above embodiment, the
(4)上記実施形態では、ワーク90をダイ23に嵌合した状態で回転させていたが、ワーク90を一旦、ダイ23から外して空中で回転させた後、再びダイ23に嵌合して打ち抜き加工する構成であってもよい。
(4) In the above-described embodiment, the
(5)上記実施形態では、第1堰止部材52及び第2堰止部材55を備えていたが、備えない構成であってよい。
(5) Although the
(6)上記実施形態では、第1堰止部材52が帯板状をなし、第1堰止部材52が先頭から2番目のワーク90とワークストッパー50に支持されたワーク90の両方に当接する構成となっていたが、例えば、図12(A)に示すように、第1堰止部材52が棒状をなし、ワークストッパー50に支持されたワーク90と隙間を空けて配置された状態で配置され、先頭から2番目のワーク90のみに当接する構成であってもよい。
(6) In the above embodiment, the
また、上記実施形態の第1堰止部材52は、幅方向の中央にV字状の溝部53を備え、その両角部に傾斜当接面54A、54Bを備えていたが、例えば、図12(B)に示すように、溝部53を備えず、傾斜当接面54A、54Bが交差するように延びた先細り形状であってもよい。
Further, the
(7)上記実施形態では、ワークストッパー50のワーク位置決凹部51がU字状をなしていたが、ダイ基準軸J2と平行な原点軸J1に芯出し可能であれば、例えば、V字状をなしていてもよい。
(7) In the above embodiment, the
10 孔開け加工システム
20 孔開け加工機
23 ダイ
31 パンチ
40 パーツフィーダー
50 ワークストッパー
51 ワーク位置決凹部
51A 芯出し当接面
52 第1堰止部材
55 第2堰止部材
60 ロボット
70 把持ツール
90,90V ワーク
J1 原点軸
J2 ダイ基準軸
J3 移動基準軸
10
Claims (6)
基端部を固定され、先端側から前記ワークが外側に嵌合される円筒形又は円柱形のダイと、
前記ダイの側面に開口する打抜孔に対して進退するパンチと、
未加工のワークを支持しかつ前記ワークの中心軸を前記ダイの中心軸であるダイ基準軸と平行な原点軸に一致するように芯出しする未加工ワーク支持部と、
移動基準軸の回りに複数の把持部材を有し、それら複数の把持部材を前記ワークの側面に押し付けて前記ワークを把持しかつ前記ワークの中心軸を前記移動基準軸と一致するように芯出しする把持ツールと、
前記把持ツールを、前記移動基準軸が前記原点軸と一致する第1芯出し位置と、前記移動基準軸が前記ダイ基準軸と一致する第2芯出し位置とに位置決め制御可能であると共に、前記第1芯出し位置及び前記第2芯出し位置で前記移動基準軸の軸方向に移動可能でありかつ前記移動基準軸を中心に回転させることが可能なツール移動機構と、を備え、
前記未加工ワーク支持部の前記ワークを前記把持ツールで把持して前記ダイに嵌合させる位置まで移動し、前記把持ツールが前記ワークを把持した状態で前記パンチにて前記ワークに前記貫通孔を打ち抜いてから前記把持ツールと共に前記ワークを前記移動基準軸を中心に回転させて再度前記パンチにて前記ワークに前記貫通孔を打ち抜く回転打抜動作を行って前記ワークの周方向の複数位置に貫通孔を打ち抜き加工する孔開け加工システム。 A hole punching system for punching through holes at a plurality of positions in the circumferential direction of a cylindrical work,
A cylindrical or columnar die with a base end fixed and to which the work is fitted from the tip side to the outside;
a punch that advances and retreats with respect to a punching hole that opens in the side surface of the die;
an unprocessed work support for supporting an unprocessed work and centering the work so that the center axis of the work is aligned with an origin axis parallel to the die reference axis, which is the center axis of the die;
A plurality of gripping members are provided around a movement reference axis, the plurality of gripping members are pressed against the side surface of the work to grip the work, and centering is performed so that the central axis of the work coincides with the movement reference axis. a grasping tool for
Positioning of the gripping tool is controllable between a first centered position where the movement reference axis coincides with the origin axis and a second centered position where the movement reference axis coincides with the die reference axis, and a tool moving mechanism capable of moving in the axial direction of the movement reference axis at the first centered position and the second centered position and capable of rotating about the movement reference axis;
The workpiece of the unprocessed workpiece support portion is gripped by the gripping tool and moved to a position where the workpiece is fitted to the die, and while the workpiece is gripped by the gripping tool, the through hole is formed in the workpiece by the punch. After punching, the workpiece is rotated about the movement reference axis together with the gripping tool, and a rotary punching operation is performed to punch the through hole in the workpiece again by the punch, thereby penetrating the workpiece at a plurality of positions in the circumferential direction. A punching system that punches holes.
前記ツール移動機構としてのスカラー型のロボット本体に前記把持ツールを組み付けてなるロボットを備え、a robot in which the grasping tool is assembled to a scalar robot main body as the tool moving mechanism;
前記ロボット本体は、固定ベースに基端部を回転可能に支持されて鉛直軸を中心に回転駆動される第1アームと、前記第1アームの先端部に基端部を回転可能に支持されて鉛直軸を中心に回転駆動されると共に先端部を前記移動基準軸が貫通する第2アームと、前記第2アームの先端部に回転可能かつ直線移動可能に支持されて前記移動基準軸を中心に回転駆動されかつ前記移動基準軸の軸方向にスライド駆動される下向きの出力テーブルと、を有し、The robot main body includes a first arm rotatably supported at its base end by a fixed base and driven to rotate about a vertical axis, and a base end rotatably supported by the distal end of the first arm. a second arm that is rotatably driven about a vertical axis and has a distal end portion penetrated by the movement reference axis; a downward output table that is rotatably driven and slidably driven in the axial direction of the movement reference axis;
前記把持ツールは、前記複数の把持部材を下面に放射状に配置して備えると共に上面に駆動源を有する駆動源付チャックであって、前記出力テーブルの下面に固定されている請求項1に記載の孔開け加工システム。2. The gripping tool according to claim 1, wherein the gripping tool is a chuck with a driving source having the plurality of gripping members arranged radially on the bottom surface and a driving source on the top surface, and is fixed to the bottom surface of the output table. Drilling system.
ベルトコンベアの上方に前記ベルトコンベアと平行の延びる1対のガイドレールを備えて、前記1対のガイドレールの間に複数の前記ワークを起立した状態で一列に並べて前記未加工ワーク支持部に向けて搬送可能なワーク搬送装置と、A pair of guide rails extending parallel to the belt conveyor is provided above the belt conveyor, and a plurality of the works are arranged in a row in an upright state between the pair of guide rails and directed toward the unprocessed work support part. a workpiece transfer device that can be transferred by
前記未加工ワーク支持部に設けられ、前記ワーク搬送装置に搬送されてくるワークの側面に当接して前記ワークを前記原点軸に芯出しする芯出し当接面と、を有する請求項1又は2に記載の孔開け加工システム。3. A centering abutment surface provided on said unmachined work supporting portion, and abutting on a side surface of a work conveyed by said work conveying device for centering said work on said origin axis. The drilling system according to .
前記第1堰止部材は、前記先頭のワークが前記未加工ワーク支持部から除去されて前記2番目のワークが新たな先頭のワークになったら後退し、前記新たな先頭のワークを通過させてから前進して新たな2番目のワークを堰き止める請求項3に記載の孔開け加工システム。When the leading work is removed from the unprocessed work supporting portion and the second work becomes a new leading work, the first blocking member retreats to allow the new leading work to pass through. 4. The drilling system according to claim 3, wherein the drilling system advances from and dams a new second workpiece.
前記2番目のワークが新たな先頭のワークになって前記第1堰止部材が一度後退して前進した後、前記第2堰止部材が後退し、新たな2番目のワークを通過させてから前記第2堰止部材が前進して新たな3番目以降のワークを堰き止める請求項4又は5に記載の孔開け加工システム。After the second work becomes the new leading work and the first blocking member retreats once and advances, the second blocking member retreats and allows the new second work to pass through. 6. The perforating system according to claim 4 or 5, wherein said second damming member advances to dam new third and subsequent works.
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