JP7261020B2 - シューホルダ、シューホルダ取付構造、シューホルダ交換装置、センタレス内面研削盤及びシューホルダの交換方法 - Google Patents

シューホルダ、シューホルダ取付構造、シューホルダ交換装置、センタレス内面研削盤及びシューホルダの交換方法 Download PDF

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特許法第30条第2項適用 平成30年11月1日~11月6日に、トーヨーエイテック株式会社は、JIMTOF2018において、荒井成玄らが発明したシューホルダ、シューホルダ取付構造、シューホルダ交換装置、センタレス内面研削盤及びシューホルダの交換方法を公開した。
本発明は、シューホルダ、シューホルダ取付構造、シューホルダ交換装置、センタレス内面研削盤及びシューホルダの交換方法に関する。
従来より、2シュー式のセンタレス内面研削盤において使用されるワーク用治具として、シューホルダとよばれる部品がある(例えば、特許文献1)。このシューホルダは、ワーク毎の専用の治具であり、ワークの段取り換え毎に交換が必要となっている。
特開2018-118339号公報
しかしながら、シューホルダは、異形であるため、2箇所以上のクランプが必要で、取付位置決め精度としては、±0.1mm程度しか許容されない。そして、この作業は、通常、人手により交換され、ボルト固定される。一方で、自動化及び省人化のニーズにより、この交換時間の削減が課題となっている。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、センタレス内面研削盤において、シューホルダの交換時間を削減することにある。
上記の目的を達成するために、第1の発明のシューホルダは、互いに垂直な一対の辺を有する略L字状で、各端部に長孔をそれぞれ有するホルダ本体と、
上記ホルダ本体の一対の辺にそれぞれ設けられ、ワークをセンタレスの状態で支持する一対のシューと、
上記ホルダ本体に設けられ、ハンドリングアームで把持可能な円筒形状のハンドリングパーツとを備えている。
上記の構成によると、一対の長孔を利用してシューホルダをガタを持った状態で取り付けた後に正確な位置に固定できる。また、ハンドリングパーツを設けることで、ハンドリングロボットなどのハンドリングアームでシューホルダを自在に把持及び解放できるので、自動でシューホルダの取付及び取り外しを行うことができる。シューホルダが長孔を利用した脱着方式なので、仕様に合わせて保有するシューホルダを利用することができる。ここで、長孔は、長円形のものだけでなく、例えば、1つの円形の孔とそれよりも大きな円形の孔とが連続するだるま孔も含む。
第2の発明のシューホルダ取付構造は、
互いに垂直な一対の辺を有する略L字状で、各端部に長孔をそれぞれ有するホルダ本体、上記ホルダ本体の一対の辺にそれぞれ設けられ、ワークをセンタレスの状態で支持する一対のシュー、及び上記ホルダ本体に設けられ、ハンドリングアームで把持可能な円筒形状のハンドリングパーツを備えているシューホルダと、
ワークが固定されるバッキングプレートが回転可能に取り付けられるバッキングプレート取付部と、
上記バッキングプレート取付部の近傍にそれぞれ設けられ、上記シューホルダの一対の長孔にそれぞれ挿入される一対のホルダ支持ピンと、
上記一対のホルダ支持ピンの下方に設けられ、上記シューホルダの一対の辺を角部の外側から支持するL型ブロックとを備えている。
上記の構成によると、一対の長孔を利用してシューホルダをガタを持った状態で取り付けた後にL型ブロックに一対の辺の底面を押し当てて正確な位置に固定できる。また、ハンドリングパーツを設けることで、ハンドリングロボットなどのハンドリングアームでシューホルダを自在に把持及び解放できるので、自動でシューホルダの取付及び取り外しを行うことができる。また、バッキングプレート取付部にバッキングプレートを自動で取り付けることも可能である。
第3の発明では、第2の発明において、
上記一対の長孔は、2つの内径の異なる孔が鉛直に並んだだるま孔よりなり、上記シューホルダは、上下方向にスライドさせられながら、上記一対のホルダ支持ピンに取り付けられるように構成されている。
上記の構成によると、一対のホルダ支持ピンの周辺に付着した切り粉は、シューホルダを上下方向にスライド移動させるときに取り除かれる。このため、高圧エアで吹き飛ばすなどの面倒な切り粉を取り除く作業が省略される。
第4の発明では、第2又は第3の発明において、
上記ハンドリングパーツの被把持部の内径は、上記バッキングプレートの被把持部の内径と等しい。
上記の構成によると、同じハンドリングアームでバッキングプレートとハンドリングパーツとを掴むことができるので、作業効率がさらに向上する。なお、ここで、「等しい」とは、内径が完全に一致することを意味するのではなく、同じハンドリングアームで作業できる程度であれば多少の相違は許容する意味である。
第5の発明のシューホルダ交換装置は、第2から第4のいずれか1つの発明の複数のシューホルダ取付構造と、
上記シューホルダ及び上記バッキングプレートが取り付けられる複数の治具用パレットと、
複数の上記治具用パレットが載置される治具置き場と、
上記シューホルダ及び上記バッキングプレートをハンドリング可能なハンドリングアームを有するハンドリング装置とを備えている。
すなわち、人の手でシューホルダを交換している場合には、安全性確保のために機械加工を止めなければならなかったが、上記の構成によると、ロボットなどのハンドリング装置を利用してシューホルダ及びバッキングプレートの交換を自動で行えるので、作業者が駆動部に近付くことなく、これらの交換を行える。
第6の発明のセンタレス内面研削盤は、第5の発明のシューホルダ交換装置と、
工具が回転可能に取り付けられる砥石軸を有する砥石軸台とを備えている。
上記の構成によると、シューホルダ及びバッキングプレートの交換時間が大幅に削減される効率のよいセンタレス内面研削盤が得られる。
第7の発明では、
複数のワークと、複数のバッキングプレートと、複数のシューホルダと、バッキングプレート及びシューホルダが載置される複数の治具用パレットとを準備し、
それぞれの上記治具用パレットに上記バッキングプレート及び上記シューホルダを載置した状態で治具置き場に載置しておき、
ハンドリングアームで上記治具用パレット上のシューホルダに設けたハンドリングパーツを掴んでシューホルダを取り出し、
ワークが固定されるバッキングプレートが回転可能に取り付けられるバッキングプレート取付部の近傍まで移動させ、
シューホルダに設けた長孔をバッキングプレート取付部の近傍に設けたホルダ支持ピンに挿通させながら該シューホルダを取り付ける構成とする。
上記の構成によると、一対の長孔を利用してシューホルダをガタを持った状態で取り付けた後に正確な位置に固定できる。また、ハンドリングパーツを設けることで、ハンドリングロボットなどのハンドリングアームでシューホルダを自在に把持及び解放できるので、自動でシューホルダの取付及び取り外しを行うことができる。シューホルダが長孔を利用した脱着方式なので、仕様に合わせて保有するシューホルダを利用することができる。
第8の発明では、第7の発明において、
上記シューホルダを取り付けるときに、該シューホルダの上下に延びるだるま孔よりなる上記長孔に沿ってシューホルダを上下にスライドさせながら取り付ける。
上記の構成によると、一対のホルダ支持ピンの周辺に付着した切り粉は、シューホルダを上下方向にスライド移動させるときに取り除かれる。このため、切り粉を取り除く作業が省略される。
第9の発明では、第8の発明において、
上記シューホルダを上下にスライドさせながら取り付けるときに、L型ブロックにシューホルダを押し付けて固定する。
上記の構成によると、重力を利用してシューホルダが自動で確実にL型ブロックの定位置に位置決めされる。
以上説明したように、本発明によれば、センタレス内面研削盤において、シューホルダの交換時間を削減することができる。
本発明の実施形態に係るシューホルダ及びバッキングプレートが取り付けられたバッキングプレート取付部を拡大して示す側面図である。 図1AをIB-IB線で一部破断した正面図である。 本発明の実施形態に係るセンタレス内面研削盤を示す平面図である。 本発明の実施形態に係るセンタレス内面研削盤を示す正面図である。 本発明の実施形態に係るセンタレス内面研削盤を示す正面図である。 治具置き場の治具用パレットを拡大して示す平面図である。 本発明の実施形態に係る内面研削盤を用いたシューホルダ及びバッキングプレートの交換方法を示すフローチャートである。 従来技術に係る内面研削盤を用いたシューホルダ及びバッキングプレートの交換方法を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図2~図3Bは、本発明の実施形態のシューホルダ交換装置10を含むセンタレス内面研削盤1を示す。この内面研削盤1は、設置面に載置固定されるベッド2と、このベッド2に対してスライド移動可能な砥石軸台3とを備えている。シューホルダ交換装置10を含め内面研削盤1の全体がCPUなどの制御部4によって制御されるように構成されている。なお、詳細な説明は省略するが、各動作は、それぞれの動作に対応して設けたセンサ等によって所定の位置で動作を正確に行うように制御部4で制御されるように予めプログラムされている。
上記砥石軸台3には、円板状又は円柱状の砥石などの工具7を回転可能に支持する砥石軸6aを備えた加工部6が設けられている。具体的には、例えば、工具7は、軸状のクイル8の先端に固定されており、そのクイル8が砥石軸用モータ6bの砥石軸6aに回転一体に保持されるようになっている。砥石軸6aは、ベッド2に対して水平に配置されている。
本発明の実施形態に係るシューホルダ交換装置10は、シューホルダ20及びバッキングプレート(ノーズピース)31を取り付けるシューホルダ取付構造30と、シューホルダ20及びバッキングプレート31が取り付けられる複数の治具用パレット41と、複数の治具用パレット41が載置される治具置き場40と、シューホルダ20及びバッキングプレート31をハンドリング可能なハンドリングアーム44を有するハンドリング装置43とを備えている。図1Bに示すように、バッキングプレート31は、例えば円板状部分31aと、ワークWが取り付けられる円筒状部分31bとを有し、その主軸31c上にワークWの中心が位置するようになっている。
図4に拡大して示すように、治具用パレット41は、例えば、矩形板状のもので、シューホルダ20を載置する平坦部分41aと、バッキングプレート31嵌め込む孔状部分41bとを有する。治具置き場40は、例えば、アングル、角パイプ等を組み立てたフレーム構造を有し、矩形板状の治具用パレット41を複数枚載置できる形状をしている。
図3A等に示すように、ハンドリング装置43は、例えば、複数の関節を有するハンドリングロボットよりなる。
図1A及び図4に拡大して示すように、シューホルダ取付構造30は、略L字状のシューホルダ20を備えている。このシューホルダ20は、互いに垂直な一対の辺を有する略L字状のホルダ本体21を有する。図1Aに破線で示すように、このホルダ本体21の各端部に長孔21aがそれぞれ形成されている。これら一対の一対の長孔21aは、それぞれ2つの内径の異なる孔が鉛直に並んだだるま孔よりなる。具体的には、だるまのように、大径の孔が下で、小径の孔が上に連続して並んでいる。
上記ホルダ本体21の一対の辺には、ワークWをセンタレスの状態で支持する一対のシュー22がそれぞれ設けられている。また、シューホルダ20の重心に近い、ホルダ本体21の隅角部の位置には、後述するハンドリング装置43のハンドリングアーム44で把持可能な円筒形状のハンドリングパーツ23が設けられている。図4等に示すように、ハンドリングパーツ23の被把持部23aの内径D1は、バッキングプレート31の被把持部としての円筒状部分31bの内径D2とほぼ等しい(D1≒D2)。このように構成することで、同じハンドリングアーム44でバッキングプレート31とハンドリングパーツ23とを掴むことができるようになっている。
図1Aに示すように、シューホルダ取付構造30は、加工部6に対向する位置にワークWが固定されるバッキングプレート31が回転可能に取り付けられるバッキングプレート取付部32を備えている。このバッキングプレート取付部32の近傍には、シューホルダ20の一対の長孔21aにそれぞれ挿入される一対のホルダ支持ピン33が設けられている。図1Bに破線で示すように、ホルダ支持ピン33は、長孔21aの大径孔よりも少し外径の小さい先端部33aと、長孔21aの小径孔よりも少し外径の小さい基端部33bとを備えている。これら一対のホルダ支持ピン33の下方には、シューホルダ20の一対の辺を角部の外側から支持するL型ブロック34が定位置に設けられている。
このように構成することで、シューホルダ20は、長孔21aの大径孔を先端部33aに通した後、基端部33bを小径孔の位置へ上下方向にスライドさせられながら嵌め込むことで、一対のホルダ支持ピン33に確実に取り付けられるように構成されている。シューホルダ20を上下にスライドさせながら取り付けるときに、L型ブロック34にシューホルダ20を押し付けて固定するように構成されている。
-従来技術に係るシューホルダ及びバッキングプレートの交換方法-
まず、図6を用いて従来技術に係るシューホルダ及びバッキングプレートの交換方法について説明する。
ステップS11において内面研削盤1(M/C)を停止する。同様にステップS11Aで主軸用モータ(WLH)を停止し、ステップS11Bで、作業者がアクセスできるように図示しないカバーを開く。
次いで、S12の段取替を行う。ここでは、作業者が内面研削盤1のカバー内に入って手動で段取替を行うので、十分な安全確保が必要である。ワークWの形状に合わせ、ステップS12Aでシュー22の交換を行う。通常、シューホルダは、異形であるため、2箇所以上のクランプが必要で、取付位置決め精度としては、±0.1mm程度しか許容されず、この作業は、通常、人手によりシューホルダがボルト固定される。そして、ステップS12Bでバッキングプレートの交換も行う。ステップS12Cで工具である砥石の交換も行う。
次いで、ステップS13でM/Cの運転準備を行う。ステップS13Aで作業者が退避してカバーを閉じ、ステップS13BでWLHを駆動する。これらの交換には、それぞれ5分程度かかり、合計で15分前後必要となる。
そして、S13Cで暖機運転を15分以上行う。このように、従来は段取替に作業者が介在し、合計で30分以上時間がかかっていた。
-本発明の実施形態に係るシューホルダ及びバッキングプレートの交換方法-
次いで、図1A~図5を用いて本実施形態に係るシューホルダ20及びバッキングプレート31の交換方法について説明する。
まず、上記内面研削盤1を準備し、それぞれの治具用パレット41にバッキングプレート31及びシューホルダ20を載置した状態で治具置き場40に載置しておく。
ステップS01においてM/Cを停止する。同様にステップS01AでWLHを停止する。本実施形態では、人手は介在しないので、カバーを開く必要はない。
次いで、S02の段取替を行う。ワークWの形状に合わせ、ステップS02Aでシュー22の交換を行う。まず、図2の待機状態にあるハンドリング装置43を起動し、図3Aの二点鎖線で示すように、シューホルダ20をハンドリングアーム44で掴んで取り外す。このとき、ハンドリングアーム44の把持部44aをハンドリングパーツ23の被把持部23aに差し込めばよいので、ハンドリングを容易且つ確実に行える。
次いで、図3Aに実線で示すように、シューホルダ20を持ち上げる。
次いで、図3Bに示すように、治具置き場40まで旋回し、空いている治具用パレット41の所定位置にシューホルダ20を載置する。位置決めは、人手を介することなく、ハンドリング装置43で安全、正確且つ迅速に行える。
次いで、交換対象の別のシューホルダ20のハンドリングパーツ23の被把持部23aに把持部44aを挿入してハンドリングし、ハンドリングアーム44を旋回させてバッキングプレート取付部32の位置までシューホルダ20を移動させる。
次いで、だるま孔よりなる長孔21aの大径部分をホルダ支持ピン33に挿入する。このシューホルダ20を取り付けるときに、シューホルダ20の上下に延びるだるま孔よりなる長孔21aに沿ってシューホルダ20を重力を用いて上下にスライドさせながら取り付ける。そして、ホルダ支持ピン33の先端部33aの外径に対して大径部分の内径が大きめなので、位置決めが容易である。
次いで、把持部44aをハンドリングパーツ23から離すと、自重でシューホルダ20が下方に移動し、図1A及び図1Bに示すように、ホルダ本体21の底辺がL型ブロック34の上面に当接し、所定の位置に固定される。このように本実施形態では、重力を利用してシューホルダ20が自動で確実にL型ブロック34の定位置に位置決めされる。このとき、一対のホルダ支持ピン33の周辺に付着した切り粉は、シューホルダ20を上下方向にスライド移動させるときに取り除かれる。このため、面倒な切り粉を取り除く作業が省略される。
同様にステップS02Bでバッキングプレートの交換も行う。まず、バッキングプレート31をハンドリングアーム44で掴んで取り外す。このとき、ハンドリングアーム44の把持部44aをバッキングプレート31の円筒状部分31bに差し込めばよいので、ハンドリングを容易且つ確実に行える。
次いで、取り外したバッキングプレート31を治具置き場40まで移動させ、空いている治具用パレット41の所定位置に載置する。このときの位置決めも、ハンドリング装置43で安全、正確且つ迅速に行える。
次いで、交換対象の別のバッキングプレート31の円筒状部分31bに把持部44aを挿入してハンドリングし、ハンドリングアーム44を旋回させてバッキングプレート取付部32の位置までバッキングプレート31を移動させる。
次いで、バッキングプレート取付部32の空洞となった孔部32aにバッキングプレート31を挿入して固定する。これにより、バッキングプレート31の交換が終了する。
次いで、詳しい説明は省略するが、ステップS02Cで工具である砥石の交換をハンドリング装置43のハンドリングアーム44を用いて自動で行う。
次いで、ステップS03でM/Cの運転準備を行う。ここで、作業者が退避してカバーを閉じる工程は必要ではない。ステップS03AでWLHを駆動する。これらの交換には、それぞれ自動で行うので、1分以下で行われ、合計で3分以下で行われる。
そして、S03Bで暖機運転を行うが、この暖機運転は5分前後でよい。このように、本実施形態では、段取替に作業者が介在しないので、合計10分前後しか時間がかからない上に、安全を確保しやすいというメリットもある。
上記従来技術で説明したように人の手で段取替している場合には、安全確保が必要であったが、本実施形態では、ロボットなどのハンドリング装置43を利用してシューホルダ20及びバッキングプレート31の交換を自動で行えるので、作業者が駆動部に近付くことなく、これらの交換を行うこともできる。そして、図5に示すように、内面研削盤1の運転中に作業者が次の段取替の準備を行えるので、さらに作業効率が向上する。例えば、治具置き場40を加工部6と違う区切られた部屋に設ければ、安全に治具用パレット41の交換を行える。
このようにして、シューホルダ20及びバッキングプレート31の交換時間が大幅に削減される。
以上説明したように、本実施形態では、一対の長孔21aを利用してシューホルダ20をガタを持った状態で取り付けた後にL型ブロック34に一対の辺の底面を押し当てて正確な位置に固定できる。また、ハンドリングパーツ23を設けることで、ハンドリングロボットなどのハンドリングアーム44でシューホルダ20を自在に把持及び解放できるので、自動でシューホルダ20の取付及び取り外しを行うことができる。また、バッキングプレート取付部32にバッキングプレート31を自動で取り付けることも可能である。さらに、シューホルダ20が長孔21aを利用した脱着方式なので、仕様に合わせて保有するシューホルダ20を利用することができる。
本発明によれば、センタレス内面研削盤1において、シューホルダ20及びバッキングプレート31の交換時間を大幅に削減することができる。
(その他の実施形態)
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
すなわち、上記実施形態では、内面研削盤1は、砥石軸6aが水平な、いわゆる横置き型内面研削盤であるが、砥石軸6aが鉛直ないわゆる縦型内面研削盤であってもよい。
さらに、上記実施形態では、一対の長孔21aは、だるま孔としたが、長円形など他の形状の長孔でもよい。
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物又は用途の範囲を制限することを意図するものではない。
1 内面研削盤
2 ベッド
3 砥石軸台
4 制御部
6 加工部
6a 砥石軸
6b 砥石軸用モータ
7 工具
8 クイル
10 シューホルダ交換装置
20 シューホルダ
21 ホルダ本体
21a 長孔
22 シュー
23 ハンドリングパーツ
23a 被把持部
30 シューホルダ取付構造
31 バッキングプレート
31a 円板状部分
31b 円筒状部分
31c 主軸
32 バッキングプレート取付部
32a 孔部
33 ホルダ支持ピン
33a 先端部
33b 基端部
34 L型ブロック
40 治具置き場
41 治具用パレット
41a 平坦部分
41b 孔状部分
43 ハンドリング装置
44 ハンドリングアーム
44a 把持部

Claims (9)

  1. 互いに垂直な一対の辺を有する略L字状で、各端部にシューホルダの交換のため及びホルダ支持ピンを挿入可能な長孔をそれぞれ有するホルダ本体と、
    上記ホルダ本体の一対の辺にそれぞれ設けられ、ワークをセンタレスの状態で支持する一対のシューと、
    上記ホルダ本体における上記シューホルダの重心に近い位置に突出するように設けられ、かつ同時に交換されるバッキングプレート及びワークを同一のハンドリングアームの把持部を挿入して把持可能な内径を有した円筒形状のハンドリングパーツとを備えている
    ことを特徴とするシューホルダ。
  2. 互いに垂直な一対の辺を有する略L字状で、各端部にシューホルダの交換のため及びホルダ支持ピンを挿入可能な長孔をそれぞれ有するホルダ本体、上記ホルダ本体の一対の辺にそれぞれ設けられ、ワークをセンタレスの状態で支持する一対のシュー、及び上記ホルダ本体における上記シューホルダの重心に近い位置に突出するように設けられ、かつ同時に交換されるバッキングプレート及びワークを同一のハンドリングアームの把持部を挿入して把持可能な内径を有した円筒形状のハンドリングパーツを備えているシューホルダと、
    ワークが固定されるバッキングプレートが回転可能に取り付けられるバッキングプレート取付部と、
    上記バッキングプレート取付部の近傍にそれぞれ設けられ、上記シューホルダの一対の長孔にそれぞれ挿入される一対のホルダ支持ピンと、
    上記一対のホルダ支持ピンの下方に設けられ、上記シューホルダの一対の辺を角部の外側から支持するL型ブロックとを備えている
    ことを特徴とするシューホルダ取付構造。
  3. 請求項2のシューホルダ取付構造において、
    上記一対の長孔は、2つの内径の異なる孔が鉛直に並んだだるま孔よりなり、上記シューホルダは、上下方向にスライドさせられながら、上記一対のホルダ支持ピンに取り付けられるように構成されている
    ことを特徴とするシューホルダ取付構造。
  4. 請求項2又は3のシューホルダ取付構造において、
    上記ハンドリングパーツの被把持部の内径は、上記バッキングプレートの被把持部の内径と等しい
    ことを特徴とするシューホルダ取付構造。
  5. 請求項2から4のいずれか1つに記載の複数のシューホルダ取付構造と、
    上記シューホルダ及び上記バッキングプレートが取り付けられる複数の治具用パレットと、
    複数の治具用パレットが載置される治具置き場と、
    上記シューホルダ及び上記バッキングプレートをハンドリング可能なハンドリングアームを有するハンドリング装置とを備えている
    ことを特徴とするシューホルダ交換装置。
  6. 請求項5のシューホルダ交換装置と、
    工具が回転可能に取り付けられる砥石軸を有する砥石軸台とを備えている
    ことを特徴とするセンタレス内面研削盤。
  7. 複数のワークと、複数のバッキングプレートと、複数のシューホルダと、バッキングプレート及びシューホルダが載置される複数の治具用パレットとを準備し、
    それぞれの上記治具用パレットに上記バッキングプレート及び上記シューホルダを載置した状態で治具置き場に載置しておき、
    ハンドリングアームで上記治具用パレット上のシューホルダに設けたハンドリングパーツを掴んでシューホルダを取り出し、
    ワークが固定されるバッキングプレートが回転可能に取り付けられるバッキングプレート取付部の近傍まで移動させ、
    シューホルダに設けた長孔をバッキングプレート取付部の近傍に設けたホルダ支持ピンに挿通させながら該シューホルダを取り付ける
    ことを特徴とするシューホルダの交換方法。
  8. 請求項7のシューホルダの交換方法において、
    上記シューホルダを取り付けるときに、該シューホルダの上下に延びるだるま孔よりなる上記長孔に沿ってシューホルダを上下にスライドさせながら取り付ける
    ことを特徴とするシューホルダの交換方法。
  9. 請求項8のシューホルダの交換方法において、
    上記シューホルダを上下にスライドさせながら取り付けるときに、L型ブロックにシューホルダを押し付けて固定する
    ことを特徴とするシューホルダの交換方法。
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