JPH05177365A - 摩擦圧接機の回転側被加工物把持装置 - Google Patents

摩擦圧接機の回転側被加工物把持装置

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JPH05177365A
JPH05177365A JP178192A JP178192A JPH05177365A JP H05177365 A JPH05177365 A JP H05177365A JP 178192 A JP178192 A JP 178192A JP 178192 A JP178192 A JP 178192A JP H05177365 A JPH05177365 A JP H05177365A
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昌克 内田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 質量中心が回転中心軸線から離れた位置にあ
る被加工物を回転側被加工物として把持する場合に、大
きな振動や軸受部の異常磨耗を発生させない回転側被加
工物把持装置を提供する。 【構造】 最大コレットチャックの内側に第1及び第2
の調整用コレットチャック19及び21を備えた多重コ
レットチャックにより、質量中心が回転中心軸線から離
れた位置にあるT字管22を把持する。第2の調整用コ
レットチャック21の爪部214a〜214fの所定の
爪部214b〜214fに、穴部23b〜23fを形成
する。これらの穴部23b〜23fが、多重コレットチ
ャックとT字管とを含めた組立体の質量中心を回転中心
軸線に近付ける質量バランス調整部を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、摩擦圧接機の回転側被
加工物を把持するための装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の摩擦圧接機においては、回転側被
加工物を三方締めチャックやコレットチャックを用いて
把持していた。そして従来の摩擦圧接機では、直線円筒
状の被加工物のように質量中心がほぼ回転中心軸線上に
ある直線円筒状の被加工物を回転側被加工物把持装置で
把持していた。これは質量中心が回転中心軸線から離れ
るほど、被加工物を回転した際に大きな偏心力が発生
し、これが大きな振動を発生したり、軸受部の異常磨耗
を発生させる原因となるためである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】摩擦圧接の適用範囲を
拡大させようとすると、T字管や偏心レデューサのよう
に質量中心が回転中心軸線から離れた位置にある被加工
物を回転させたいという要求が生じてくる。しかしなが
ら従来の摩擦圧接機では、大きな振動や軸受部の異常磨
耗の発生の問題があるため、この要求に応えることがで
きなかった。本発明の目的は、質量中心が回転中心軸線
から離れた位置にある被加工物を回転側被加工物として
も、大きな振動や軸受部の異常磨耗を発生させることの
ない摩擦圧接機の回転側被加工物把持装置を提供するこ
とにある。本発明の他の目的は、異なった形状の回転側
被加工物にも、調整用コレットチャックの交換だけで簡
単に対応できる回転側被加工物把持装置を提供すること
にある。本発明の他の目的は、位相合わせを簡単且つ確
実に行える回転側被加工物把持装置を提供することにあ
る。本発明の更に他の目的は、被把持部の断面形状が非
円形の被加工物を確実に把持できる回転側被加工物把持
装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、周方向に配設
された複数の爪部を有するチャックの複数の爪部が径方
向内側に変位して、質量中心が回転中心軸線から離れた
位置にある回転側被加工物を把持する摩擦圧接機の回転
側被加工物把持装置を対象とする。請求項1の発明で
は、複数の爪部の所定の爪部に、回転側被加工物を把持
した状態におけるチャックと回転側被加工物とを含めた
組立体の質量中心を回転中心軸線に近付けるように所定
の爪部の質量を調整する質量バランス調整部を設ける。
理想的には、組立体の質量中心を回転中心軸線上に位置
決めすべきであるが、組立て誤差や加工精度等の存在に
より、組立体の質量中心を回転中心軸線上に位置決めす
ることは容易ではない。したがって実際には、可能な範
囲で組立体の質量中心を回転中心軸線に近付けるように
すれば良く、質量中心と回転中心軸線との間のずれの量
の許容範囲は、発生する振動及び偏心力が摩擦圧接機の
寿命を著しく短くしない範囲であるといえる。請求項2
の発明では、質量バランス調整部を穴部から構成する。
請求項3の発明では、チャックとして、最大コレットチ
ャックの内側に少なくとも1つの調整用コレットチャッ
クを備えた多重コレットチャックを用いる。そして最小
の調整用コレットチャック及びその外側のコレットチャ
ックには定位置でのみ嵌合する位置決め用嵌合凹部及び
凸部を形成する。請求項4の発明では、位置決め用嵌合
凹部を前述の外側のコレットチャックに設け、凹部の断
面形状を回転中心軸線から偏心した円形とする。また位
置決め用嵌合凸部を最小の調整用コレットチャックに設
け、凸部の輪郭形状を回転中心軸線から偏心した円形と
する。請求項5の発明では、被把持部の断面形状が非円
形である回転側被加工物と爪部との間に被加工物移動防
止用補正部材を配置する。
【0005】
【作用】請求項1の発明のように、複数の爪部の所定の
爪部に、回転側被加工物を把持した状態におけるチャッ
クと回転側被加工物とを含めた組立体の質量中心を回転
中心軸線に近付けるように所定の爪部の質量を調整する
質量バランス調整部を設けると、質量中心が回転中心軸
線からかなり離れた位置にある回転側被加工物を回転側
被加工物把持装置で把持して回転させた際に、異常に大
きな振動が発生したり、軸受部を異常に磨耗させるよう
な偏心力が発生するのを防止できる。請求項2の発明の
ように、質量バランス調整部を穴部から構成すると、既
存のチャックに穴開け加工を施すだけで簡単に質量バラ
ンス調整部を形成することができる。請求項3の発明の
ように、チャックとして多重コレットチャックを用いる
と、被加工物の形状に応じた調整用コレットチャックを
交換するだけでよいため、異なった形状の被加工物を摩
擦圧接する場合における準備時間を短時間にすることが
できる。また定位置でのみ嵌合する位置決め用嵌合凹部
及び凸部を形成すると、摩擦圧接される二つの被加工物
の位相合わせを行うための位置決めを簡単にすることが
できる。請求項4の発明のように、位置決め用嵌合凹部
の断面形状を回転中心軸線から偏心した円形とし、位置
決め用嵌合凸部の輪郭形状を回転中心軸線から偏心した
円形とすると、局部的に無理な力が加わることのない嵌
合構造を得ることができる。請求項5の発明のように、
被加工物移動防止用補正部材を用いると、被把持部の断
面形状が非円形である回転側被加工物を確実に把持する
ことができる。
【0006】
【実施例】以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細
に説明する。図1及び図2は、チャックとして多重コレ
ットチャックを用いた本発明の一実施例の概略部分断面
図及び部分端面図を示しており、図1及び図2のA−A
線部分断面図である。これらの図において、1は回転駆
動装置であり、回転駆動装置1の主軸ケース2内には、
ラジアル軸受3を介して主軸4が回動自在に固定されて
いる。主軸4の内部には第1及び第2の油道5及び6が
形成されており、これらの油道5及び6は図示しない油
圧制御装置に接続されている。主軸4の前方側端部の内
面には、第1ないし第4の円環状壁面401〜404が
形成されており、第1の円環状壁面401によって囲ま
れた空間内には、円環状の油圧シリンダカバー7が嵌合
されている。油圧シリンダカバー7は、ボルト8によっ
て主軸4に固定されている。油圧シリンダカバー7の内
周面701は、第3の円環状壁面403と面一になるよ
うに形成されており、油圧シリンダカバー7の内周面7
01と第3の円環状壁面403とによって囲まれた空間
内には、これら2つの面に跨がるようにして円筒状の駆
動軸9が嵌合されている。駆動軸9は液密シール10及
び11を介して軸線方向に液密に摺動する。この駆動軸
9の外周面901には、円環状のプランジャ12が一体
に突設されている。プランジャ12の外周面には液密シ
ール13が配置され、プランジャ12の外周面は第2の
円環状壁面402上を液密に摺動する。14及び15は
第1及び第2のシリンダ室であり、第1のシリンダ室1
4は第1の油道5と連通しており、シリンダ室14に油
圧が供給されると、駆動軸9は軸線方向後方(紙面の左
側)に移動する。第2のシリンダ室15は第2の油道6
と連通しており、シリンダ室15に油圧が供給される
と、駆動軸9は軸線方向前方(紙面の右側)に移動す
る。
【0007】駆動軸9の前方側端部の外周面には、ネジ
部902が形成され、このネジ部902に最大外径寸法
の被加工物を把持する最大コレットチャック16が螺合
されている。また主軸4の前方側端面405には、チャ
ック用カバー17が固定されており、このチャック用カ
バー17は円環状のフランジ部171と筒状部172と
から構成される。フランジ部171には周方向に所定の
間隔をあけて複数の貫通孔173が形成され、この貫通
孔173に取付ボルト18…が挿入されて、チャック用
カバーが主軸4に固定されている。チャック用カバー1
7の筒状部172の前方側内周面には、前方側に向かう
に従って径寸法が増大する環状のテーパ面174が形成
されている。
【0008】最大コレットチャック16は、駆動軸9の
ネジ部902と螺合されるネジ部が内周に形成された筒
状の基部161と、この基部161と一体に形成された
爪形成部162とからなる。爪形成部162には筒状部
分に軸線方向に延びる6本のスリット163…が周方向
に等しい間隔で形成されて、6個の爪部164…が形成
されている。爪部164…の基本的構成は同じであり、
各爪部164…は、チャック用カバー17のテーパ面1
74と接触する傾斜面164aを備えている。本実施例
では、最大コレットチャック16の径方向内側に第1の
調整用コレットチャック19と第2の調整用コレットチ
ャック(最小のコレットチャック)21とが嵌合固定さ
れている。
【0009】第1の調整用コレットチャック19は、最
大コレットチャック16にボルト止めされている。調整
用コレットチャック19は、図3(A)及び(B)に示
した概略側面図と断面図に示されるように、筒状の基部
191と、この基部191と一体に形成された爪形成部
192とからなる。爪形成部192には、軸線方向に延
びる6本のスリット193が形成されて、6個の爪部1
94a〜194f…が形成されている。爪部194a〜
194fの基本的構成は同じであるから、一つの爪部1
94aについてその構造を説明する。爪部194aは、
円弧状の板状部194a1 と、最大コレットチャック1
6に嵌合される円弧状の嵌合部194a2 と、嵌合部1
94a2 に一体に固定されて径方向外側に突出する円弧
状の取付用フランジ部194a3 とから構成される。嵌
合部194a2 の内周側には径方向内側に突出する円弧
状の凸部194a21が形成されている。この円弧状の凸
部194a21の内周壁部には切削加工が施されており、
図3(A)に良く示されるように、この切削加工により
形成された切削面194a22は、コレットチャック19
の回転中心軸線Oから寸法Hだけ偏心した点O´を中心
とする半径rの仮想円筒の外周面の一部を構成してい
る。他の爪部194b〜194fの各嵌合部の切削面1
94b22〜194f22も、前記半径rの仮想円筒の外周
面の一部を構成している。これらの切削面により、位置
決め用嵌合凹部が形成されている。取付用フランジ部1
94a3 には、取付ボルト挿入用貫通孔194a4 が形
成されている。
【0010】図1及び図2に示されるように、第1の調
整用コレットチャック19は、各爪部194a〜194
fの取付フランジ部194a3 …を最大コレットチャッ
ク16の各爪部164…の前方側端面に当接させ、ボル
ト20を貫通孔194a4 …を通して最大コレットチャ
ック16に設けたネジ孔に螺合させることにより、最大
コレットチャック16に嵌合固定される。
【0011】図4(A)及び(B)の概略側面図及び概
略断面図に示すように、第2の調整用コレットチャック
21は、筒状の基部211と、この基部211と一体に
形成された爪形成部212とからなる。爪形成部212
には、軸線方向に延びる6本のスリット213が形成さ
れて、6個の爪部214a〜214f…が形成されてい
る。爪部214a〜214fは、T字管からなる回転側
被加工物22を把持できるように形状が定められてい
る。爪部214a〜214fは、円弧状の板状部214
a1 …と、コレットチャック19に嵌合される円弧状の
嵌合部214a2…とから構成される。嵌合部214a2
の外周側には径方向外側に突出する円弧状の凸部21
4a21〜214f21が形成されている。この円弧状の凸
部214a21〜214f21の外周面は、コレットチャッ
ク21の回転中心軸線Oから寸法Hだけ偏心した点を中
心とする半径rの仮想円筒の外周面の一部を構成してい
る。これらの凸部214a21〜214f21により、第1
の調整用コレット19の内周面に形成された位置決め用
嵌合凹部(194a22〜194f22) と嵌合される位置
決め用嵌合凸部が構成される。
【0012】各爪部214a〜214fの嵌合部214
a2 …の断面形状は、前述の通りT字管からなる回転側
被加工物22を把持できる形状になっており、爪部21
4a,214b及び214fは平坦な内面214a3 ,
214b3 及び214f3 をそれぞれ有し、爪部214
c〜214eは円柱の外周面に添うように湾曲した内面
214c3 〜214e3 を有している。また爪部214
a〜214fのうち、爪部214aを除く他の全ての爪
部214b〜214fには、端面側に開口する穴部23
b〜23fが形成されている。これらの穴部の形状及び
位置は、回転側被加工物を把持した状態におけるチャッ
ク(16,19,21)と回転側被加工物22とを含め
た組立体の質量中心を回転中心軸線Oに可能な範囲で近
付けるように各爪部の質量を調整する質量バランス調整
部を構成している。これらの穴部23b〜23fの形状
・寸法は、計算または実験に基づいて定めることができ
る。この例では穴部23b〜23fにより各爪部の質量
を軽減する質量バランス調整部を構成しているが、各爪
部の質量を増加する質量バランス調整部を用いることも
できる。穴部による質量バランス調整部は、形成が最も
容易で、既存のコレットチャックにも容易に適用できる
利点がある。
【0013】第2の調整用コレットチャック21は第1
の調整用コレットチャック19に嵌合されて固定される
が、この例では中心が回転中心軸線から偏心した位置決
め用嵌合凸部(214a21〜214f21)と位置決め用
嵌合凹部(194a22〜194f22) とが定位置でのみ
嵌合するため、第2の調整用コレットチャック21の位
置決めを確実に且つ容易に行える。
【0014】図1に戻ると、24は固定側被加工物とし
ての管である。また駆動軸9の内部には、第2の調整用
コレットチャック21の基部211と当接する環状の当
接板25が、筒状の移動軸26の端部に嵌合固定された
状態で配置されている。この移動軸26は図示しない移
動機構により軸線方向に移動可能であり、第2の調整用
コレットチャック21の形状・寸法に応じて位置調整さ
れる。
【0015】T字管22を把持する場合には、第1のシ
リンダ室14に油圧を供給し、プランジャ12を軸線方
向の後方側(紙面で左側)に移動させる。プランジャ1
2が後方側に移動すると、駆動軸9も後方側に移動し
て、最大コレットチャック16が軸線方向後方側に移動
する。最大コレットチャック16が軸線方向後方側に移
動すると、爪部164…の傾斜面164aがチャック用
カバー17のテーパ面174上を摺動して、最大コレッ
トチャック16の爪部164…が径方向内側に移動し、
爪部164…の移動に伴って第1の調整用コレットチャ
ック19の爪部194a〜194fも径方向内側に移動
する。第1の調整用コレットチャック19の爪部194
a〜194fが径方向内側に移動すると、第2の調整用
コレットチャック21の爪部214a〜214fが径方
向内側に移動して、第2の調整用コレットチャック21
によるT字管22の把持が完了する。T字管22と管2
4とを摩擦圧接する場合には、図示しない把持装置によ
って固定した管24の端面とT字管22の端面とを当接
させた状態で、回転駆動装置1を駆動して主軸4を回転
し、管24の端面とT字管22の端面との間に摩擦熱を
発生させる。摩擦圧接後、T字管22の把持を解除する
場合には、シリンダ室15に油圧を供給して駆動軸9を
軸線方向前方に移動させる。
【0016】上記実施例のT字管22は、第2の調整用
コレットチャック21によってしっかりと把持できる形
状であるが、例えば図5に示すように分岐する管部分2
2a´の直径が小さくなるT字管22´を把持する場合
には、爪部214a,214b及び214fによって分
岐する管部分22a´をしっかりと把持することができ
ない。このような場合には、図5に示すように被加工物
移動防止用補正部材27をT字管22´の管部分22a
´に嵌合すれば良い。この補正部材27は、管部分22
a´に嵌合される嵌合部分27aとT字管22´の直管
22b´の直径とほぼ同じ幅寸法を有するフランジ部2
7bとから構成され、各爪部214a〜214fに形成
する穴23b´〜23f´は、この補正部材27の重量
も考慮して定めることが好ましい。
【0017】上記実施例はT字管を把持する場合の例で
あるが、図6は偏心レデューサ22''を把持する場合の
実施例を示している。図7(A),(B)は第2の調整
用コレトチャック21´の構成を示している。上記実施
例と大きく異なるのは、第2の調整用コレットチャック
21´の構造であり、特に各爪部214a´〜214f
´の内周面に形成される切削面214a3 ´〜214f
3 ´の形状である。偏心レデューサ22''の回転中心軸
線を固定側被加工物である管24の軸線と一致させるよ
うに偏心レデューサ22''の大径部22a''を把持する
ため、各爪部214a´〜214f´は、回転中心軸線
から偏心した点を中心軸線とする大径部22a''の外周
面に添う形状の切削面214a3 ´〜214f3 ´を有
してる。その他の図1ないし図5で説明した実施例と同
じ部分または類似する部分には、図1ないし図5に示し
た実施例に付した符号に「´」または「''」を付加した
符号を付すことによりその説明を省略する。
【0018】上記実施例においては、カバー17を固定
して、最大コレットチャック16を軸線方向に移動する
ことにより、被加工物の把持を行っているが、コレット
チャック16を固定してカバー17を軸線方向に移動さ
せることにより被加工物を把持するようにしてもよい。
【0019】上記実施例では三重構造の多重コレットチ
ャックを用いているが、1個のコレットチャック(最大
コレットチャック)のみを用いる場合にも、請求項1の
発明を適用できるのは勿論でである。また上記実施例で
は、チャックとして多重コレットチャックを用いている
が、請求項1の発明は三方締めチャック等のその他の構
造のチャックを用いる場合にも適用できる。
【0020】更に上記実施例では、断面形状及び輪郭形
状が円形になる位置決め用嵌合凹部及び位置決め用嵌合
凸部を用いているが、この嵌合構造は、定位置でのみ嵌
合する嵌合構造であればいかなる嵌合構造であってもよ
く、例えばいわゆるキー溝を用いるような嵌合構造を用
いても良い。
【0021】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、質量中心が回
転中心軸線からかなり離れた位置にある回転側被加工物
を回転側被加工物把持装置で把持して回転させる際に、
異常に大きな振動が発生したり、軸受部を異常に磨耗さ
せるような偏心力が発生するのを防止できる利点があ
る。請求項2の発明によれば、質量バランス調整部を穴
部から構成するため、チャックの爪部に穴開け加工を施
すだけで簡単に質量バランス調整部を形成することがで
きる利点がある。請求項3の発明によれば、被加工物の
形状に応じた調整用コレットチャックを交換するだけで
よいため、異なった形状の被加工物を摩擦圧接する場合
における準備時間を短時間にすることができる上、定位
置でのみ嵌合する位置決め用嵌合凹部及び凸部を形成す
るため、摩擦圧接される二つの被加工物の位相合わせを
行うための位置決めを簡単に行える利点がある。請求項
4の発明によれば、位相合わせが容易になる上、局部的
に無理な力が加わることのない嵌合構造を得ることがで
きる。請求項5の発明によれば、被把持部の断面形状が
非円形である回転側被加工物を確実に把持することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す図であり、具体的には
図2のA−A線の位置で断面にした概略部分断面図であ
る。
【図2】図1の実施例の部分端面図である。
【図3】(A)は第1の調整用コレットチャックの端面
図及び(B)は(A)のB−B線断面図である。
【図4】(A)は第2の調整用コレットチャックの端面
図及び(B)は(A)のB−B線断面図である。
【図5】図1の実施例の変形例を説明するための図であ
る。
【図6】(A)及び(B)は、本発明の他の実施例の概
略端面図及び概略断面図である。
【図7】(A)は図6の実施例の第2の調整用コレット
チャックの端面図及び(B)は(A)のB−B線断面図
である。
【符号の説明】
1…回転駆動装置、2…主軸ケース、3…ラジアル軸
受、4…主軸、5,6…油道、7…油圧シリンダカバ
ー、8…ボルト、9…駆動軸、10,11,13…液密
シール、12…プランジャ、14,15…シリンダ室、
16…最大コレットチャック、164…爪部、17…チ
ャック固定カバー、18…取付ボルト、19,19´…
第1の調整用コレットチャック、194a〜194f,
194a´〜194f´…爪部、20…ボルト、21,
21´…第2の調整用コレットチャック、214a〜2
14f,214a´〜214f´…爪部、22…T字管
(回転側被加工物)、23…穴(質量バランス調整
部)、24…管(固定側被加工物)。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周方向に配設された複数の爪部を有する
    チャックの前記複数の爪部が径方向内側に変位して質量
    中心が回転中心軸線から離れた位置にある回転側被加工
    物を把持する摩擦圧接機の回転側被加工物把持装置であ
    って、 前記複数の爪部の所定の爪部には、前記回転側被加工物
    を把持した状態における前記チャックと前記回転側被加
    工物とを含めた組立体の質量中心を前記回転中心軸線に
    近付けるように前記所定の爪部の質量を調整する質量バ
    ランス調整部が設けられていることを特徴とする摩擦圧
    接機の回転側被加工物把持装置。
  2. 【請求項2】 前記質量バランス調整部は穴部からなる
    請求項1に記載の摩擦圧接機の回転側被加工物把持装
    置。
  3. 【請求項3】 前記チャックは最大コレットチャックの
    内側に嵌合された少なくとも1つの調整用コレットチャ
    ックを備えた多重コレットチャックからなり、 最小の前記調整用コレットチャックに前記質量バランス
    調整部が設けられ、 前記最小の調整用コレットチャックトとその外側に位置
    するコレットチャックには定位置でのみ嵌合する位置決
    め用嵌合凹部及び凸部が形成されている請求項1に記載
    の摩擦圧接機の回転側被加工物把持装置。
  4. 【請求項4】 前記位置決め用嵌合凹部は、前記外側に
    位置するコレットチャックに設けられ、前記回転中心軸
    線から偏心した断面形状が円形の凹部からなり、 前記位置決め用嵌合凸部は前記最小の調整用コレットチ
    ャックに設けられ、前記回転中心軸線から偏心した輪郭
    形状が円形の凸部からなる請求項3に記載の摩擦圧接機
    の回転側被加工物把持装置。
  5. 【請求項5】 被把持部の断面形状が非円形である前記
    回転側被加工物と前記爪部との間に被加工物移動防止用
    補正部材が配置されることを特徴とする請求項3に記載
    の摩擦圧接機の回転側被加工物把持装置。
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