JP3882113B2 - パレット移送機構 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、2つの領域の間でパレットを移送するパレット移送機構、たとえば、立型マシニングセンタなどの自動パレット交換装置(APC)において加工領域と段取り領域との間でパレットを移送する機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
立型マシニングセンタにおける直線移動方式の自動パレット交換装置において、段取り領域であるAPC本体側に並置した複数のパレットを加工領域である本機側クランプテーブルに対して搬出、搬入するパレット移送機構として、従来、油圧シリンダ、チェーンと回転モータ、ボールねじ、1本の旋回レバー、旋回レバーとラック・ピニオンなどを使用したものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
これらの中で、機構が簡単で交換速度を比較的速くできる方式は、1本旋回レバー方式である。
【0004】
しかし、この1本旋回レバー方式では、旋回レバーの長さはパレット幅によって制限され、搬出入ストロークの長いパレット移送には向かないという欠点がある。
【0005】
また、1本旋回レバー方式では、パレット移送時に旋回レバーとパレットの干渉を避けるために、C形の旋回レバーを用いたり、旋回レバーの旋回中心をパレットから遠ざける必要があり、また、搬出入ストロークを充分とるためには、長い旋回レバーを必要とし、パレットの回りに大きなスペースを必要とする。
【0006】
この発明の目的は、上記の問題を解決し、比較的簡単な機構で、大ストローク、高速のパレット移送ができ、大きなスペースを必要としないパレット移送機構を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明によるパレット移送機構は、第1の領域と第2の領域との間でパレットを移送する機構であって、一端部の旋回中心軸を中心に旋回可能な第1の旋回レバーと、旋回中心軸に対して偏心しかつ旋回中心軸を中心に移動しうる偏心軸と、一端部が偏心軸に回転可能に支持された第2の旋回レバーと、一端部の2箇所において第1の旋回レバーの他端部および第2の旋回レバーの他端部にそれぞれ回転可能に支持されかつ他端部がパレットに係合される第3の旋回レバーとを備えており、パレットを第1の領域から第2の領域に移送するときに、まず、偏心軸の移動により第2の旋回レバーを介して第3の旋回レバーが旋回することで第1および第2の旋回レバーとパレットが干渉しない位置までパレットを移送し、次に、第1の旋回レバーが旋回することでパレットを第2の領域まで移送するようになっていることを特徴とするものである。
【0008】
第3の旋回レバーの他端部は、パレットに対して、パレットの移送方向と交差する方向たとえば直交する方向に移動しうるように係合される。たとえば、第3の旋回レバーの他端部にローラ状のカムフォロアが回転自在に設けられ、パレットに形成されたみぞにカムフォロアが移動可能に係合される。
【0009】
この発明のパレット移送機構によれば、3つの旋回レバーと偏心軸とから構成されるリンク機構によりパレットを移送するので、比較的簡単な機構で、大きなスペースを必要とせず、大ストローク、高速のパレット移送ができる。
【0010】
たとえば、第1の旋回レバーの長さと第2の旋回レバーの長さがほぼ等しく、第1の旋回レバーの旋回中心軸に対する偏心軸の偏心距離と第3の旋回レバーにおける第1および第2の旋回レバーとの接続中心軸間距離がほぼ等しく、パレットを第1の領域から第2の領域に移送するときに、最初に偏心軸が移動した後に第1の旋回レバーが所定量旋回した後は、第1の旋回レバーの旋回中心軸、偏心軸ならびに第3の旋回レバーにおける第1および第2の旋回レバーとの接続中心軸が略平行四辺形の頂点に位置し、第3の旋回レバーがほぼ平行移動するようになっている。
【0011】
このようにすれば、3つのリンクと偏心軸により平行リンクが構成されるため、大ストロークのパレット移送ができる。
【0012】
また、たとえば、第1の旋回レバーの一端部が旋回中心軸を中心に回転する第1の回転軸に固定され、偏心軸が第1の回転軸と同軸で第1の回転軸と独立して回転しうる第2の回転軸に一端部が固定された偏心レバーの他端部に設けられており、第1の回転軸と第2の回転軸が個別の駆動手段により所定の順序で回転されるようになっている。
【0013】
このようにすれば、駆動部分が回転軸だけであるため、切粉によるトラブルが発生するおそれが少ない。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。
【0015】
図1は、立型マシニングセンタにおける自動パレット交換装置(APC)のパレット移送機構の部分を示す一部切り欠き斜視図、図2は同機構の一部切り欠き側面図、図3は図2の一部を拡大して示した一部切り欠き側面図、図4はパレット移送機構の平面図である。また、図5および図6は、図4と異なる状態を示すパレット移送機構の平面図である。以下の説明において、図4の左右を左右とし、同図の下側を前、上側を後とする。そうすると、図2の左側が前、右側が後であり、図2の紙面裏側が左、紙面表側が右である。また、回転方向は上から見た状態についていうものとする。
【0016】
図4において、左側が本機側の加工領域、右側がAPC本体(1)側の段取り領域となっている。
【0017】
図4には、2つのパレット(P1)(P2)が示されている。パレットは符号(P)で総称し、区別するときは、(P1)を第1パレット、(P2)を第2パレットと呼ぶ。
【0018】
このAPCで取り扱われるパレット(P)は、左右方向に長い厚板状をなし、平坦なパレット(P)の下面には、その左右方向全長にわたって、クランプ用みぞ(2)が形成されている。このみぞ(2)の横断面はT形をなし、その前後両縁に、前側および後側に凹んだ凹所(2a)が形成されている。パレット(P)の左端面の上部に、前後方向に長い角柱状の係合部材(3)が固定され、係合部材(3)の下面に、その前後方向全長にわたって、係合用角みぞ(4)が形成されている。
【0019】
本機側の加工領域には、前後方向にのびる左右1対のレール(10)が設けられ、その上をクランプテーブル(11)が前後方向に移動させられるようになっている。
【0020】
クランプテーブル(11)の上面には、パレット着座面(12)およびパレット位置決めピン(図示略)が設けられ、クランプテーブル(11)の中央部には、パレットクランプ装置(14)が設けられている。クランプ装置(14)は、テーブル(11)の中央部に上向きに設けられたクランプ用油圧シリンダ(15)と、シリンダ(15)のピストンロッド(15a)の上端に中央部が固定されて左右方向に水平にのびるクランプ板(16)とを備えている。クランプ板(16)の前後両端面には、前後方向の水平軸を中心に自由に回転する複数のローラ(17)が左右方向に所定間隔をおいて設けられている。これらのローラ(17)の上部は、クランプ板(16)の上面より少し上方に位置している。シリンダ(15)のピストンロッド(15a)が進出・退入することにより、クランプ板(16)が、上端のアンクランプ位置とそれより下方のクランプ位置との間を昇降させられる。
【0021】
クランプテーブル(11)の右側面に、右側に突出した前後1対の垂直板状の中間レール(18)が設けられている。前側の中間レール(18)の前面上部および後側の中間レール(18)の後面上部に、前後方向の水平軸を中心に自由に回転する複数のローラ(19)が左右方向に所定間隔をおいて設けられている。これらのローラ(19)の上部は、中間レール(18)の上端より少し上方に位置しており、ローラ(19)の前後方向の位置および高さは、アンクランプ位置にあるクランプ板(16)のローラ(17)のそれとほぼ同じである。
【0022】
APC本体(1)の上面には、2つの待機台(A1)(A2)が前後方向に所定間隔をおいて設けられている。待機台は符号(A)で総称し、区別するときは、前側のものを第1待機台(A1)、後側のものを第2待機台(A2)と呼ぶ。
【0023】
各待機台(A)は、APC本体(1)の上面に固定されて左右方向にのびる前後1対の待機レール(20)を備えている。前側の待機レール(20)の前面上部および後側の待機レール(20)の後面上部に、前後方向の水平軸を中心に自由に回転する複数のローラ(21)が左右方向に所定間隔をおいて設けられている。これらのローラ(21)の上部は、待機レール(20)の上端より少し上方に位置している。各待機台(A)におけるローラ(21)の前後間隔および高さは、中間レール(18)のローラ(19)のそれとほぼ同じである。
【0024】
クランプテーブル(11)の後面に設けられたブラケット(22)に垂直な支持円筒(23)が固定され、支持円筒(23)の内側に、第1回転軸(24)と第2回転軸(25)が旋回中心軸(C)上に同軸状にかつ独立して回転しうるように支持されている。第2回転軸(25)は中空状をなし、支持円筒(23)の内側に軸受(26)(27)を介して支持されている。第1回転軸(24)は、第2回転軸(25)の内側に軸受(28)(29)を介して支持されている。第2回転軸(25)は支持円筒(23)から上下に突出し、第1回転軸(24)は第2回転軸(25)から上下に突出している。
【0025】
クランプテーブル(11)の後面には、また、後方に長くのびたブラケット(30)が設けられており、このブラケット(30)の後部に、駆動手段を構成する上下2つの油圧シリンダ(31)(32)の基端部が垂直軸を中心に回動しうるように取り付けられている。下側の第1の油圧シリンダ(31)は比較的大ストロークで、そのピストンロッド(31a)の先端部が、第1回転軸(24)の下端部に一体状に設けられたアーム(33)の先端部に回動自在に取り付けられている。上側の第2の油圧シリンダ(32)は比較的小ストロークで、そのピストンロッド(32a)の先端部が、第2回転軸(25)の下端部に一体状に設けられたアーム(34)の先端部に回動自在に取り付けられている。第1のシリンダ(31)のピストンロッド(31a)が進退することにより、第1回転軸(24)が所定角度(この例では約145度)回転する。また、第2のシリンダ(32)のピストンロッド(32a)が進退することにより、第2回転軸(25)が所定角度(この例では約56度)回転する。
【0026】
第1回転軸(24)の上端部に第1旋回レバー(35)の基端部が固定されている。第2回転軸(25)の上端部に一体状に設けられた偏心レバー(36)の先端部に、中心軸(C)に対して所定量偏心した偏心軸(37)が固定され、偏心軸(37)に、第2旋回レバー(38)の基端部が回転自在に取り付けられている。第1レバー(35)の先端部は、第3旋回レバー(39)の基端寄りの部分に第1ピン(40)を介して回転自在に取り付けられている。第2レバー(38)の先端部は、第3旋回レバー(39)に基端部に第2ピン(41)を介して回転自在に取り付けられている。第3レバー(39)の先端部上面に、パレット(P)の角みぞ(4)に係合するローラ状のカムフォロア(42)が垂直軸を中心に自由に回転するように取り付けられている。回転軸(24)(25)と第1ピン(40)の軸間距離と、偏心軸(37)と第2ピン(41)の軸間距離とは、互いにほぼ等しい。また、回転軸(24)(25)と偏心軸(37)の軸間距離と、2つのピン(40)(41)の軸間距離とは、互いにほぼ等しい。
【0027】
図1、図2および図4は、第1パレット(P1)がクランプ装置(14)のクランプ板(16)に支持され、第2パレット(P2)がAPC本体(1)の第2待機台(A2)に支持されている状態を示している。クランプ装置(14)はアンクランプ状態であり、クランプ板(16)がパレット(P1)のクランプ用みぞ(2)にはまって、前後のローラ(17)がみぞ(2)の前後の凹所(2a)にはまり合い、凹所(2a)の上面がローラ(17)の上にのっている。第2待機台(A2)のローラ(21)が、第2パレット(P2)のクランプ用みぞ(2)の前後の凹所(2a)にはまり合い、凹所(2a)の上面がローラ(21)の上にのっている。
【0028】
クランプ装置(14)によってパレット(P1)をクランプするには、シリンダ(15)のピストンロッド(15a)を退入させて、クランプ板(16)を下降させる。クランプ板(16)が下降すると、パレット(P1)も下降し、その下面が着座面(12)の上にのる。そして、クランプ板(16)がさらに下降することにより、クランプ板(16)の前後両縁部がみぞ(2)の前後の凹所(2a)の下壁を下向きに押して、着座面(12)との間にクランプする。
【0029】
次に、主に図4〜図6を参照して、第1パレット(P1)を本機側のクランプ装置(14)からAPC本体(1)の第1待機台(A1)上に搬出し、第2パレット(P2)をAPC本体(1)の第2待機台(A2)から本機側のクランプ装置(14)上に搬入するときの動作について説明する。
【0030】
第1パレット(P1)の搬出に先立ち、まず、クランプテーブル(11)を第1待機台(A1)の左側に停止させ、クランプ装置(14)をアンクランプ状態にする。図1、図2および図4はその状態を示している。このとき、第1シリンダ(31)のピストンロッド(31a)は進出状態、第2シリンダ(32)のピストンロッド(32a)は退入状態にあり、第1レバー(35)と第2レバー(37)は互いに交差した状態で左側にのびている。また、第3レバー(39)は前方にのび、カムフォロア(42)はパレット(P1)の角みぞ(4)の前端寄りの部分に係合している。
【0031】
このような状態で、第2シリンダ(32)のピストンロッド(32a)を進出させて、第2回転軸(25)を時計方向に回転させる。これにより、図5に示すように、偏心レバー(36)が時計方向に旋回して、偏心軸(37)が後方かつ左方に移動するため、第3レバー(39)が第1ピン(40)を中心に反時計方向に旋回し、カムフォロア(42)が最初の位置より後方かつ右方に移動する。このため、パレット(P1)がローラ(17)に支持された状態で右方に移動し、その右側部分が中間レール(18)に移り、ローラ(19)がみぞ(2)の凹所(2a)にはまって、パレット(P1)を支持する。そして、パレット(P1)は、第1および第2レバー(35)(38)と干渉しない位置まで移動する。
【0032】
次に、第2シリンダ(32)のピストンロッド(32a)を停止させた状態で、第1シリンダ(31)のピストンロッド(31a)を退入させて、第1回転軸(24)を反時計方向に回転させる。これにより、第1レバー(35)が回転軸(24)を中心に反時計方向に旋回し、それによって第1ピン(40)が前方かつ右方に移動した後に後方かつ右方に移動するため、これにつれて、第2ピン(41)も同方向に移動し、第2レバー(38)が偏心軸(37)を中心に反時計方向に旋回する。このため、第3レバー(39)が右方に移動しながら、反時計方向に旋回し、カムフォロア(42)が後方かつ右方に移動した後に前方かつ右方に移動する。そして、第1レバー(35)がある程度旋回した時点で、4つのレバー(35)(36)(38)(39)が略平行四辺形の平行リンク機構を形成し、第1および第2レバー(35)(38)がさらに反時計方向に旋回することにより、第3レバー(39)がさらに右方にほぼ平行移動し、カムフォロア(42)が右方に大きく移動する。そして、ピストンロッド(31a)が停止したときには、図6に示すように、パレット(P1)は中間レール(18)から第1待機台(A1)に移り、ローラ(21)がみぞ(2)の凹所(2a)にはまって、パレット(P1)を支持する。このとき、第1および第2レバー(35)(38)は右側にのび、第3レバー(39)は第1および第2レバー(35)(38)の先端部からさらに右側にのびており、カムフォロア(42)はパレット(P1)の角みぞ(4)の後端寄りの部分に係合している。
【0033】
上記のように第1パレット(P1)が第1待機台(A1)に搬出されると、第2パレット(P2)を搬入するために、クランプテーブル(11)が2つの待機台(A)の前後間隔分後方に移動される。これにより、カムフォロア(42)が第1パレット(P1)の角みぞ(3)から後方に外れ、第2パレット(P2)の角みぞ(3)に前側から係合する。そして、カムフォロア(42)が第2パレット(P2)の角みぞ(3)の後端寄りの部分に移動した位置でクランプテーブル(11)が停止する。
【0034】
次に、上記の搬入時とは逆に、まず、第1シリンダ(31)のピストンロッド(31a)を進出させて、第1回転軸(24)を時計方向に回転させる。これにより、図6と同様の状態から、第1レバー(35)が第1回転軸(24)を中心に時計方向に旋回し、それによって第1ピン(40)が前方かつ左方に移動した後に後方かつ左方に移動するため、これにつれて、第2ピン(41)も同方向に移動し、第2レバー(38)が偏心軸(37)を中心に時計方向に旋回する。このため、第3レバー(39)が左方にほぼ平行移動した後に左方に移動しながら時計方向に旋回し、カムフォロア(42)が前方かつ左方に移動する。これにより、パレット(P2)が左方に移動し、図5と同様に、パレット(P2)が第2待機台(A2)から中間レール(18)およびクランプ板(16)に移り、ローラ(19)(17)がパレット(P2)のみぞ(2)の凹所(2a)にはまって、パレット(P2)を支持する。
【0035】
次に、第1シリンダ(31)のピストンロッド(31a)を停止させた状態で、第2シリンダ(32)のピストンロッド(32a)を退入させて、第2回転軸(25)を反時計方向に回転させる。これにより、偏心レバー(36)が第2回転軸(25)を中心に反時計方向に旋回し、偏心軸(37)が前方かつ右方に移動するため、第3レバー(39)が第1ピン(40)を中心に時計方向に旋回する。その結果、カムフォロア(42)が前方かつ左方に移動し、図4と同様に、パレット(P2)が中間レール(18)からクランプ板(16)に移り、ローラ(17)によって支持される。
【0036】
上記のように第2のパレット(P2)が本機側に搬入されたならば、クランプ装置(14)によってこれをクランプし、パレット(P2)上のワーク(図示略)に対して加工が行なわれる。第2のパレット(P2)上のワークの加工中に、第1待機台(A1)上の第1のパレット(P1)に対して、段取り替えが行なわれる。
【0037】
上記の加工および段取り替えが終了すると、上記と同様に、第2のパレット(P2)が本機側から第2の待機台(A2)上に搬出された後に、第1のパレット(P1)が第1の待機台(A1)から本機側に搬入され、クランプ装置(14)によってクランプされる。そして、第1のパレット(P1)上のワーク(図示略)に対して加工が行なわれ、その間に、第2の待機台(A2)上の第2のパレット(P2)に対して段取り替えが行なわれる。
【0038】
上記の加工および段取り替えが終了した後の動作は、上記と同様である。
【0039】
APCおよびそのパレット移送機構の各部の構成は、たとえば、2つの油圧シリンダ(31)(32)に代えて、旋回シリンダを用いたり、あるいはモータによりカムを駆動するなど、上記実施形態のものに限らず、適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の実施形態を示す立型マシニングセンタにおける自動工具交換装置のパレット移送機構の部分の一部切り欠き斜視図である。
【図2】図2は、図1の一部切り欠き右側面図である。
【図3】図3は、図2の一部を拡大して示す一部切り欠き右側面図である。
【図4】図4は、パレット搬出開始時のパレット移送機構の平面図である。
【図5】図5は、パレット搬出中のパレット移送機構の平面図である。
【図6】図6は、パレット搬出終了時のパレット移送機構の平面図である。
【符号の説明】
(1) APC本体
(31) 第1の油圧シリンダ
(32) 第2の油圧シリンダ
(35) 第1旋回レバー
(36) 偏心レバー
(37) 偏心軸
(38) 第2旋回レバー
(39) 第3旋回レバー
(40) 第1ピン
(41) 第2ピン
(P1)(P2) パレット
(C) 旋回中心軸
Claims (3)
- 第1の領域と第2の領域との間でパレットを移送する機構であって、
一端部の旋回中心軸を中心に旋回可能な第1の旋回レバーと、旋回中心軸に対して偏心しかつ旋回中心軸を中心に移動しうる偏心軸と、一端部が偏心軸に回転可能に支持された第2の旋回レバーと、一端部の2箇所において第1の旋回レバーの他端部および第2の旋回レバーの他端部にそれぞれ回転可能に支持されかつ他端部がパレットに係合される第3の旋回レバーとを備えており、パレットを第1の領域から第2の領域に移送するときに、まず、偏心軸の移動により第2の旋回レバーを介して第3の旋回レバーが旋回することで第1および第2の旋回レバーとパレットが干渉しない位置までパレットを移送し、次に、第1の旋回レバーが旋回することでパレットを第2の領域まで移送するようになっていることを特徴とするパレット移送機構。 - 第1の旋回レバーの長さと第2の旋回レバーの長さがほぼ等しく、第1の旋回レバーの旋回中心軸に対する偏心軸の偏心距離と第3の旋回レバーにおける第1および第2の旋回レバーとの接続中心軸間距離がほぼ等しく、パレットを第1の領域から第2の領域に移送するときに、最初に偏心軸が移動した後に第1の旋回レバーが所定量旋回した後は、第1の旋回レバーの旋回中心軸、偏心軸ならびに第3の旋回レバーにおける第1および第2の旋回レバーとの接続中心軸が略平行四辺形の頂点に位置し、第3の旋回レバーがほぼ平行移動するようになっていることを特徴とする請求項1のパレット移送機構。
- 第1の旋回レバーの一端部が旋回中心軸を中心に回転する第1の回転軸に固定され、偏心軸が第1の回転軸と同軸で第1の回転軸と独立して回転しうる第2の回転軸に一端部が固定された偏心レバーの他端部に設けられており、第1の回転軸と第2の回転軸が個別の駆動手段により所定の順序で回転されるようになっていることを特徴とする請求項1または2のパレット移送機構。
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