JP2009078328A - 切り粉除去装置及び切り粉除去方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ワークに絡んだ切り粉をハンドで除去すると共に、ハンドから切り粉を容易に排出できる切り粉除去装置及び切り粉除去方法を提供する。
【解決手段】切り粉除去装置10には、先端に爪部15Bを備え、ワーク40を爪部15Bで両側から挟み込む一対のハンド14A、14Bが設けられている。爪部15Bの端面には、ワーク40の外周面を取り囲むように略半円状の凹部15Cが形成されている。切り粉除去装置10には、ハンド14A、14Bを180°開放させる開閉装置16が設けられている。ワーク40の切り粉44付近を両側からハンド14A、14Bの爪部15Bで挟み込み、ハンド14A、14Bを軸方向外側へ移動させることで、ワーク40から切り粉44が除去される。その後、ハンド14A、14Bを開放することで、ハンド14A、14Bから切り粉44が除去される。
【選択図】図4

Description

本発明は、ワークを切削加工したときに発生した切り粉を除去する切り粉除去装置及び切り粉除去方法に関する。
低硬度の材質を切削加工するとワークに切り粉(切り屑とも言う、以下同じ)が絡み易い。このような切り粉絡みは、ワークの切削加工を自動化する上で障害となる。
このような切り粉を除去する方法として、例えば、ブラシを用い、ワークに絡んだ切り粉をブラッシングにより除去する方法が行われている。しかし、この方法では、ブラッシングの際に切り粉が斜めに引っ張られるため、切り粉がワークに引っ掛かり易く、ワークから抜けにくい。また、切り粉を除去した後に、ブラシに切り粉が絡んだままとなるため、頻繁にブラシをメンテナンスする必要がある。
また、切り粉等の鉄片を除去するための鉄片清掃具が開示されている(例えば特許文献1を参照)。この鉄片清掃具では、外筒内を移動するロッドの先端に磁石を備え、磁石を外筒の先端部に位置させることにより、鉄片を外筒を介して磁石に吸着させる。鉄片を吸着した後、外筒をバネの力で押し出すことにより、鉄片が外筒の外周面から落とし板に移動を妨げられ、外筒から離脱する。
特開平11−197615号公報
しかし、特許文献1に記載の鉄片清掃具では、鉄片を外筒を介して磁石に吸着させるため、ワークを切削加工したときにワークの外面に絡んだ切り粉を除去することは困難である。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ワークの外面に絡んだ切り粉を清掃具で容易に除去すると共に、清掃具から切り粉を容易に排出できる切り粉除去装置及び切り粉除去方法を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、ワークを切削加工したときにワークに絡んだ切り粉を除去する切り粉除去装置であって、前記ワークを両側から挟み込む一対のハンドと、前記ハンドを回動可能に支持し、前記ハンドを開閉させる開閉手段と、を有することを特徴としている。
請求項1に記載の発明によれば、ワークを両側から挟み込む一対のハンドを備えており、ワークを切削加工したときにワークに絡んだ切り粉付近を一対のハンドで両側から挟み込む。その後、ハンドを移動することで、ハンドに切り粉が引っかかり、ワークから切り粉が除去される。さらに、ハンドを回動可能に支持し、ハンドを開閉させる開閉手段が設けられており、ハンドでワークから切り粉を除去した後、開閉手段によりハンドを回動して開放させることで、ハンドに引っかかった切り粉がハンドから落下する。これにより、ワークに絡んだ切り粉が容易に除去されると共に、ハンドに引っかかった切り粉が容易に排出される。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の切り粉除去装置において、前記ハンドの先端部には、ワークの外面に当たる凹部が形成されていることを特徴としている。
請求項2に記載の発明では、ハンドの先端部には、ワークの外面に当たる凹部が設けられているので、ワークの外面が一対のハンドの凹部によって挟み込まれた状態となる。その後、ハンドをワークの外面に沿って移動することで、ハンドの凹部付近に切り粉が引っかかり、ワークから切り粉が除去される。これにより、ワークに絡んだ切り粉をより効果的に除去することができる。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の切り粉除去装置において、前記ワークは断面が円形であり、前記凹部は、前記ワークの外周面を取り囲む円弧状面からなることを特徴としている。
請求項3に記載の発明では、凹部は、断面が円形のワークの外周面を取り囲む円弧状面からなるので、ワークの切り粉付近を一対のハンドで両側から挟み込んだときに、ハンドの円弧状面によりワークの外周面を取り囲んだ状態となる。この状態で、ハンドをワークの外周面に沿って移動させることで、切り粉がハンドの円弧状面付近に引っかかり易くなり、ワークから切り粉が容易に引き抜かれる。このため、ワークに絡んだ切り粉をより確実に除去することができる。
請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の切り粉除去装置において、前記開閉手段は、前記ハンドを軸部を中心として30°〜270°開放させることを特徴としている。
請求項4に記載の発明では、開閉手段は、ハンドを軸部を中心として30°〜270°開放させるので、ハンドに引っかかった切り粉が落下しやすい。このため、ハンドから切り粉を効果的に排出することができる。ハンドの開放角度が30°より小さい場合は、ワークからの切り粉の除去はできるが、ハンドの開きストロークが小さいので、ハンドからの切り粉の排出性が悪くなる。また、ハンドの開放角度が270°より大きい場合は、ハンドの開閉が構造的に設計困難であり、また、ハンドを開放させるためのストロークも大きくなるため、ハンド自体の全長も伸び、設置するスペースが限られる。
請求項5に記載の発明は、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の切り粉除去装置において、前記ハンドを前記ワークに対して進退させる移動手段を有することを特徴としている。
請求項5に記載の発明では、ハンドをワークに対して進退させる移動手段が設けられており、移動手段によりハンドを進出させて、ワークの切り粉付近を一対のハンドで両側から挟み込む。そして、移動手段によりハンドを後退させることで、ワークから切り粉を除去することができる。
請求項6に記載の発明は、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の切り粉除去装置において、前記開閉手段は、前記ハンドの根元を回動可能に支持するボディーと、前記ボディーに移動可能に設けられた移動部材と、前記移動部材と前記ハンドとの連結部に設けられ、前記移動部材の直進移動を前記ハンドの開閉移動に変換する開閉動作手段と、前記移動部材を前記ハンドと反対側に移動させる付勢部材と、前記移動部材を前記ハンド側へ移動させる駆動手段と、を有することを特徴としている。
請求項6に記載の発明では、ハンドの根元がボディーに回動可能に支持されており、ボディーには移動部材が移動可能に設けられている。移動部材とハンドとの連結部には開閉動作手段が設けられており、移動部材の直進移動がハンドの開閉移動に変換される。そして、付勢部材によって移動部材がハンドと反対側に移動すると、開閉動作手段によってハンドが閉止される。また、駆動手段によって付勢部材の力に抗して移動部材がハンド側へ移動すると、開閉動作手段によってハンドが開放される。このため、簡単な構成により、ハンドを開閉することができる。
請求項7に記載の発明は、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の切り粉除去装置を用い、ワークを切削加工したときにワークに絡んだ切り粉を除去する切り粉除去方法であって、一対のハンドで前記ワークを両側から挟み込むハンド挟持工程と、前記ハンドを移動して前記ワークから切り粉を除去するハンド引抜工程と、前記ハンドを回動して前記ハンドを開放させるハンド開放工程と、を有することを特徴としている。
請求項7に記載の発明によれば、ワークの切削加工によりワークに切り粉が絡んだときに、ハンド挟持工程にて一対のハンドでワークの切り粉付近を両側から挟み込む。さらに、ハンド引抜工程にてハンドを移動してワークから切り粉を除去する。これにより、ワークに絡んだ切り粉がハンドに引っかかり、ワークから切り粉が容易に除去される。そして、ハンド開放工程にてハンドを回動してハンドを開放させることで、ハンドに引っかかった切り粉が落下する。これにより、ハンドから切り粉が容易に排出される。
以上説明したように、請求項1記載の本発明に係る切り粉除去装置では、ワークに絡んだ切り粉を容易に除去することができると共に、ハンドから切り粉を容易に排出することができる。
請求項2記載の本発明に係る切り粉除去装置では、ワークに絡んだ切り粉をより効果的に除去することができる。
請求項3記載の本発明に係る切り粉除去装置では、ワークに絡んだ切り粉をより確実に除去することができる。
請求項4記載の本発明に係る切り粉除去装置では、ハンドから切り粉をより効果的に排出することができる。
請求項5記載の本発明に係る切り粉除去装置では、ワークに絡んだ切り粉を除去するときの作業性が向上する。
請求項6記載の本発明に係る切り粉除去装置では、簡単な構成によりハンドを開閉することができ、低コスト化が可能である。
請求項7記載の本発明に係る切り粉除去方法では、ワークに絡んだ切り粉を容易に除去することができると共に、ハンドから切り粉を容易に排出することができる。
以下、本発明の切り粉除去装置における実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1には、本発明の第1実施形態である切り粉除去装置10が示されている。この図に示されるように、切り粉除去装置10は、矩形状のボディー12の側方に配設された一対のハンド14A、14Bと、ハンド14A、14Bを回動可能に支持してハンド14A、14Bを開閉させる開閉装置16と、を備えている。ハンド14A、14Bは、ボディー12の側方から延びた長方形状の板体15Aを備えており、板体15Aの先端部には、板体15Aに対して直交する方向へ接近するように屈曲された爪部15Bが設けられている。爪部15Bの端面の中央部には、半円状の面からなる凹部15Cが形成されており、ハンド14A、14Bの爪部15Bの端面を当接させることで、それぞれの凹部15Cによって略円形状の面が形成されるようになっている。
ワーク40の切り粉44(図4参照)を引っ掛ける爪部15Bの形状は、ハンド14A、14Bを閉止したときにワーク40の外周面全体を挟み込むような形状、言い換えるとワーク40の外周面全体を取り囲むような形状が望ましい。本実施形態では、爪部15Bの端面に半円状の面からなる凹部15Cを設けることで、ワーク40の外周面全体を挟み込むことができる。
図2に示されるように、開閉装置16には、ボディー12の芯部に形成された円形状の開口部18と、開口部18のハンド14A、14B側に、開口部18の内径よりも小さい内径で形成された孔部20と、が設けられている。ボディー12の長手方向に沿って開口部18と孔部20は連通しており、開口部18と孔部20はボディー12の長手方向全長に設けられている。開閉装置16には、開口部18の内壁面に沿って軸方向にスライド可能な移動部材22が設けられている。移動部材22の先端には、移動部材22よりも小径のロッド24が設けられており、ロッド24は孔部20に挿通されている。ロッド24の先端には、孔部20の内径よりも図2中の上下方向の寸法が長い取付部26が設けられている。取付部26の上部と下部には、移動部材22の軸方向と直交する方向に突出するピン26Aが設けられている。
開閉装置16には、ハンド14A、14Bの根元に、それぞれの板体15Aから接近する方向に突出する開閉動作手段としての円弧状のカム部30が設けられている。また、カム部30の板体15Aの延長線上には、ハンド14A、14Bをそれぞれ外側へ回動させる軸部32が設けられている。カム部30の内側には、取付部26のピン26Aがスライド可能に係合される略U字状の凹部30Aが形成されている。ボディー12の上下方向外側には、ハンド14A、14Bが回動するときに干渉しないように切り欠き部28が設けられている。また、ボディー12の先端側には、ハンド14A、14Bのカム部30付近を遮蔽する壁部12Aが設けられている。
移動部材22のロッド24と反対側の端部には、フランジ部22Aが形成されている。ボディー12のハンド14A、14Bと反対側の壁部には、ワッシャー34が設けられており、ワッシャー34とフランジ部22Aとの間に付勢部材としてのコイルスプリング36が介挿されている。
図2及び図3に示されるように、移動部材22のフランジ部22Aは、シリンダーのロッド60が当接するように配置されており、シリンダーのロッドの進出によりフランジ部22Aがワーク40側(図中の軸方向左側)に押されて、コイルスプリング36が圧縮されることで、移動部材22がワーク40側(図中の軸方向左側)にスライドする。これにより、ロッド24の取付部26のピン26Aがワーク40側(図中の軸方向左側)に移動し、ピン26Aにカム部30の凹部30Aがスライド可能に係合していることにより、ハンド14A、14Bが外側に回動する。これによって、ハンド14A、14Bが図2に示す閉止位置から図3に示す開放位置に回動する。すなわち、開閉装置16は、一対のハンド14A、14Bを閉止位置に対して約180°開放させるように設定されている。
また、シリンダーのロッド60を後退させることにより、シリンダーのロッド60がフランジ部22Aから離れ、コイルスプリング36が伸びることにより、移動部材22がワーク40と反対側(図中の軸方向右側)へスライドする。これによって、ロッド24の取付部26のピン26Aがワーク40と反対側(図中の軸方向右側)に移動し、ピン26Aにカム部30の凹部30Aがスライド可能に係合していることにより、ハンド14A、14Bが閉止される。
図1に示されるように、ワーク40は、一端が保持部材42に設けられた一対の把持部42Aに着脱可能に把持されており、他端側が切削加工されるようになっている。ワーク40は、略円筒状の部材からなり、円筒部の外周面が切削加工される。本実施形態では、ワーク40として、管継手が用いられている。爪部15Bの略半円状の凹部15Cは、ワーク40の外周面を取り囲むような寸法に設定されている。切り粉除去装置10では、ワーク40の寸法に合わせて、爪部15B又はハンド14A、14Bを交換できるように構成されている。また、ハンド14A、14Bの軸方向の板体15Aの長さは、爪部15Bがワーク40の挟み込み位置とワーク40から離れる位置との間のストローク長に設定されている。
次に、切り粉除去装置10の作用であって、本発明の第1実施形態の切り粉除去方法について説明する。
図4に示されるように、ワーク40の一端を保持部材42に保持した状態でワーク40を切削加工すると、ワーク40の周囲に長尺状の切り粉(切り屑)44が発生し、切り粉(切り屑)44がワーク40の周囲に絡んだ状態となる。ワーク40の切削加工の後、ハンド挟持工程にて、ワーク40に絡んだ切り粉44付近を、ハンド14A、14Bを閉止することによって、ワーク40の両側から爪部15Bの凹部15Cで挟み込む。これにより、ワーク40の外周面が略半円状の2つの凹部15Cで取り囲まれた状態となる。
その後、図5に示されるように、ハンド引抜工程にて、ハンド14A、14Bの爪部15Bをワーク40の軸方向外側へ移動させる。その際、爪部15Bの凹部15Cがワーク40の周面に沿って移動することにより、ワーク40に絡んだ切り粉44がハンド14A、14Bの爪部15Bに引っかかり、ワーク40から切り粉44が引き抜かれて除去される。このとき、爪部15Bの凹部15Cでワーク40の外周面の全体を挟み込むことにより、爪部15Bによる切り粉44の掴み損ねを防止又は抑制することができる。そして、図6及び図7に示されるように、ハンド開放工程にて、シリンダーのロッド60を進出させ(図3参照)、開閉装置16によりハンド14A、14Bを開放することで、ハンド14A、14Bの爪部15B付近に絡んだ切り粉44が落下する。これにより、ハンド14A、14Bから切り粉44を容易に排出することができる。
これに対して、ハンド14A、14Bの爪部の端面を平面状に形成した場合(凹部15Cを設けない場合)、ワーク40の切り粉44付近を爪部で掴んで軸方向に移動させると、爪部の把持方向によっては切り粉44を掴み損なう場合がある。これに対して、本実施形態では、爪部15Bの凹部15Cでワーク40の外周面の全体を挟み込むので、爪部15Bをワーク40の軸方向に移動させたときに、切り粉44の掴み損ねを防止又は抑制することができる。
このような切り粉除去装置10は、手動によってハンド14A、14Bの爪部15Bでワーク40の切り粉44付近を挟み込み、ワーク40の軸方向に移動させてもよいが、ボディー12を移動手段としてシリンダー(図示省略)のロッドに取り付け、シリンダーのロッドの進退により、ボディー12をワーク40の軸方向と平行に移動させてもよい。これにより、ボディー12をワーク40の軸方向に移動させる手段を自動化することができ、切り粉44の除去作業性が向上する。
また、切り粉除去装置10を、加工機内のターレット式横型旋盤又はローダーロボットに設置することにより、作業者による切り粉44の除去作業を廃止することが可能となる。また、ローダーロボットによるワーク40の自動供給・排出の場合、ワーク40に絡んだ切り粉44が原因で発生するローダーロボットの停止を防止又は抑制することができる。
一方、比較例として、ハンドが開放しないタイプの平行ハンドを用いてワークに絡んだ切り粉を平行に引っ張り、ワークから切り粉を除去する方法も考えられる。しかし、平行ハンドを用いる方法では、ワークと平行に切り粉を引っ張るため、ワークから切り粉は抜け易いが、切り粉が平行ハンドの爪部に絡み易いため、平行ハンドから切り粉を除去又は排出する作業が煩雑である。これに対して、本実施形態の切り粉除去装置10では、開閉装置16によって一対のハンド14A、14Bを180°開放するため、ハンド14A、14Bから切り粉44を容易に排出することができる。
図8には、本発明の第2実施形態である切り粉除去装置100が示されている。なお、第1実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図8に示されるように、切り粉除去装置100は、矩形状のボディー102の芯部に形成された円形状の開口部18に沿って軸方向にスライド可能な移動部材104を備えている。移動部材104の開閉装置16と反対側の端部には、開口部18内に挿通されるフランジ部104Aが形成されている。ボディー102の開口部18内には、フランジ部104Aと孔部20の側壁部との間に付勢部材としてのコイルスプリング106が介挿されている。
この切り粉除去装置100では、シリンダーのロッド60の進出によりフランジ部104Aが押されてコイルスプリング106が圧縮されることで、移動部材104が図中の軸方向左側にスライドする。これにより取付部26のピン26Aが図中の軸方向左側に移動し、ピン26Aにカム部30の凹部30Aがスライド可能に係合していることにより、ハンド14A、14Bが外側の開放位置に回動する。
この切り粉除去装置100では、ボディー102の開口部18内にコイルスプリング106が内蔵されているので、切り粉除去装置100の全長を短くすることができる。
なお、第1及び第2実施形態では、爪部15Bの端面に略半円状の面からなる凹部15Cを設けたが、爪部の形状はこれに限定されず、他の形状でもよい。例えば、ワーク40の外周面を複数(例えば4点以上)の挟持部で挟み込むような形状としてもよい。
なお、第1及び第2実施形態では、一対のハンド14A、14Bを180°開放するように設定したが、これに限定されず、他の構成でもよい。ハンド14A、14Bの開放角度は、30°〜270°が好ましく、90°〜240°がより好ましく、120°〜210°がさらに好ましい。ハンドの開放角度が30°より小さい場合は、ワークからの切り粉の除去はできるが、ハンドの開きストロークが小さいので、ハンドからの切り粉の排出性が悪くなる。また、ハンドの開放角度が270°より大きい場合は、ハンドの開閉が構造的に設計困難であり、また、ハンドを開放させるためのストロークも大きくなるため、ハンド自体の全長も伸び、設置するスペースが限られる。
なお、第1及び第2実施形態では、カム部30の凹部30Aに係合されるピン26を移動させることで、ハンド14A、14Bを開閉させたが、移動部材22の直進動作をハンドの開閉移動に変換できる構成であれば、他の構成でもよい。例えば、移動部材に軸方向にギアを設け、ハンドの根元部に形成されたギアを噛み合せることで、移動部材の直進動作をハンドの開閉移動に変換するようにしてもよい。
なお、第1実施形態では、ワーク40は管継手であったが、これに限定されず、他の部材でもよい。
本発明の第1実施形態に係る切り粉除去装置を示す斜視図である。 図1に示す切り粉除去装置のハンドを閉止した状態を示す断面図である。 図1に示す切り粉除去装置のハンドを開放した状態を示す断面図である。 本発明の第1実施形態に係る切り粉除去方法のハンド挟持工程を示す側面図である。 本発明の第1実施形態に係る切り粉除去方法のハンド引抜工程を示す側面図である。 本発明の第1実施形態に係る切り粉除去方法のハンド開放工程を示す側面図である。 本発明の第1実施形態に係る切り粉除去方法のハンド開放工程を示す側面図である。 本発明の第2実施形態に係る切り粉除去装置を示す斜視図である。
符号の説明
10 切り粉除去装置
12 ボディー
14A、14B一対のハンド
15B 爪部
15C 凹部
16 開閉装置(開閉手段)
22 移動部材
26 取付部(開閉動作手段)
26A ピン(開閉動作手段)
30 カム部(開閉動作手段)
30A 凹部(開閉動作手段)
32 軸部
36 コイルスプリング(付勢部材)
40 ワーク
42 保持部材
44 切り粉
60 ロッド(駆動手段)
100 切り粉除去装置
102 ボディー
104 移動部材
106 コイルスプリング(付勢部材)

Claims (7)

  1. ワークを切削加工したときにワークに絡んだ切り粉を除去する切り粉除去装置であって、
    前記ワークを両側から挟み込む一対のハンドと、
    前記ハンドを回動可能に支持し、前記ハンドを開閉させる開閉手段と、
    を有することを特徴とする切り粉除去装置。
  2. 前記ハンドの先端部には、ワークの外面に当たる凹部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の切り粉除去装置。
  3. 前記ワークは断面が円形であり、
    前記凹部は、前記ワークの外周面を取り囲む円弧状面からなることを特徴とする請求項2に記載の切り粉除去装置。
  4. 前記開閉手段は、前記ハンドを軸部を中心として30°〜270°開放させることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の切り粉除去装置。
  5. 前記ハンドを前記ワークに対して進退させる移動手段を有することを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の切り粉除去装置。
  6. 前記開閉手段は、
    前記ハンドの根元を回動可能に支持するボディーと、
    前記ボディーに移動可能に設けられた移動部材と、
    前記移動部材と前記ハンドとの連結部に設けられ、前記移動部材の直進移動を前記ハンドの開閉移動に変換する開閉動作手段と、
    前記移動部材を前記ハンドと反対側に移動させる付勢部材と、
    前記移動部材を前記ハンド側へ移動させる駆動手段と、
    を有することを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の切り粉除去装置。
  7. 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の切り粉除去装置を用い、ワークを切削加工したときにワークに絡んだ切り粉を除去する切り粉除去方法であって、
    一対のハンドで前記ワークを両側から挟み込むハンド挟持工程と、
    前記ハンドを移動して前記ワークから切り粉を除去するハンド引抜工程と、
    前記ハンドを回動して前記ハンドを開放させるハンド開放工程と、
    を有することを特徴とする切り粉除去方法。
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