JP4018796B2 - Bar feeder - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、旋盤の主軸台に対し棒材を正確に送ることができる棒材供給機に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5に示されるように、主軸移動旋盤1により長尺の棒材2から複数個の製品を切り出す場合、棒材供給機3を旋盤1の主軸台4の延長線上に配置し、この棒材供給3のフィードパイプ5により棒材2を旋盤1の方に供給する。
【0003】
この主軸移動旋盤1による加工サイクルについて説明すると、まず、前進用モータ6が駆動しフィードパイプ5を前進させて、棒材2を主軸台4の方に供給する。棒材2はその先端がストッパ7に当たることにより位置決めされる。この棒材2の前部を主軸台4のチャック8が掴んで固定すると、前進用モータ6の電源がOFFになり、制御モータ9の電源がONになり、ストッパ7が棒材2の延長線上から逃れ、加工サイクルが開始される。
【0004】
一つの加工サイクルにおいて、主軸台4は棒材2を回転させつつ自ら矢印方向Aに前進して棒材2を刃物10の方に送る。主軸台4の移動は検知器たるエンコーダ11により検知され、該エンコーダ11から制御部12に出力される。制御部12はその出力信号を処理し、制御モータ9を動作させ、フィードパイプ5を主軸台4に追従させる。また、刃物10による加工中に主軸台4が矢印方向Bに後退するときは、エンコーダ11がその後退を検知し、信号を出力する。そして、制御部12が作動して制御モータ9を逆転させる。このため、フィードパイプ5は主軸台4の前進又は後退と同期的に前進又は後退し、主軸台4とフィードパイプ5との間での棒材2に対する引張作用や圧縮作用を防止する。このように主軸台4が往復動して棒材2から一つの製品が切り出されることで一つの加工サイクルが終了する。
【0005】
次回の加工サイクルに際しては、主軸台4のチャック8が開き主軸台4が矢印方向Bに後退する。その際、前進用モータ6が駆動し、弱い前進用トルクを棒材2に加え、棒材2の先端をストッパ7に押し付けるようにする。このため、主軸台4の後退にもかかわらず棒材2は定位置に止まり、次回に加工されるべき製品に必要な長さ分だけチャック8の前方に突出することになる。この後、チャック8が棒材2をチャッキングし、加工が開始される。
【0006】
以後、上記と同様な加工サイクルが繰り返され、一本の棒材2から複数個の製品が順次切り出される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のごとく一つの製品について加工サイクルを終えて次の加工サイクルに移る際に前進用トルクを棒材2に加えるようにすると、棒材2はフィードパイプ5とストッパ7との間に挟まれて弾性変形又は塑性変形による撓みを生じる。特に棒材2が細い場合に撓みが生じ易い。棒材2に撓みが生じた状態でチャック8が閉じ、フィードパイプ5と主軸台4とが同期状態で前進すると、棒材2の回転状況が不安定になり、振動や騒音が発生し、製品の加工精度も低下するおそれがある。
【0008】
従って、本発明は、棒材から撓みを除去した状態で加工を開始することができる手段を提供することを目的とする。
【0009】
また、上述のごとく一つの製品の加工が終了し、次の製品を加工するために主軸台4のチャック8が棒材2を掴み換える時、棒材供給機3側は旋盤1から出力されるチャック開信号により主軸台4とフィードパイプ5との同期機能を解除すると共にフィードパイプ5に棒材2を定位置に保持するための送りをかける。ところが、チャック開信号が棒材供給機3に入力され、前進用モータ6が回転を開始したとしても、前進用モータ6からフィードパイプ5に至る機械系内の遊び等が吸収された後に初めて棒材2に推進力が伝わるので、旋盤1からのチャック開信号の出力時間が短いと棒材2を定位置に保持することが困難になる場合があり、そのような場合は棒材2の供給長さに不足を生じるおそれがある。また、チャック開信号が実際のチャック8の開動作よりも遅れて出力される場合もあり、そのような場合は前進用モータ6の回転開始が遅れ、棒材2を定位置に保持することが困難となり棒材2の供給長さに不足を生じるおそれがある。このように棒材2の供給長さが不足すると、製品が寸法不足の不良品になる。従来、そのような不都合を解消する手段として、旋盤1の加工プログラム中にチャック開信号の後にタイマーを入れて棒材供給機3の動作時間を確保することも試みられている。しかし、それでは製品の加工サイクルが長くなり、生産効率が低下する。また、前進用モータ6の回転開始の遅れにより棒材の位置がすでにずれてしまった後に送りをかけても、チャック開直前の位置に棒材を復帰させることは困難な場合が多い。
【0010】
従って、本発明は機械系内の遊び、チャック開信号の遅れや出力時間の不足等が存在しても棒材を定位置に保持することができる手段を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用する。
【0012】
すなわち、請求項1に係る発明は、旋盤(14)のベッド(15)上に前進及び後退可能に取り付けられた主軸台(16)の方へ棒材を供給するフィードパイプ(25)と、該フィードパイプ(25)を上記主軸台(16)の移動する方向(A,B)に沿って移動させる制御モータ(31)と、上記主軸台(16)の移動を検出する検出器(34)と、棒材(18)の先端を位置決めする主軸台(16)の前方に設けられたストッパ(20)と、上記検出器(34)からの信号に基づき、棒材(18)の加工サイクル中切削工程時に上記主軸台(16)の前進又は後退に同期して上記フィードパイプ(25)を前進又は後退させるよう上記制御モータ(31)に対して信号(41)出力し、加工サイクル中切削工程を終えた主軸台(16)が棒材(18)を解放し後退する際に上記フィードパイプ(25)に棒材(18)の位置保持のための送りをかけるよう上記制御モータ(31)に対して信号を出力し、加工サイクル中切削工程に際し上記主軸台(16)が棒材(18)を拘束した直後に上記制御モータ(31)の軸を一時的に無拘束状態にするように上記制御モータ(31)に対して信号(39)を出力する制御部(35)とを備えた棒材供給機を採用する。
【0013】
請求項2の発明は、上記制御部(35)が、上記主軸台(16)による棒材(18)の拘束が解かれた旨の信号(38)が上記旋盤(14)から上記制御部(35)に対し出力されるよりも前に、上記フィードパイプ(25)に棒材(16)の位置保持のための送りをかけるための信号(39)を上記制御モータ(31)に対して出力するようになっている請求項1に記載の棒材供給機を採用する。
【0014】
請求項3の発明は、上記制御部(35)が、加工サイクルの開始の際上記主軸台(16)が棒材(18)を拘束した直後であって上記制御モータ(31)の軸を一時的に無拘束にする前に上記フィードパイプ(25)を少しばかり後退させるための信号(44)を上記制御モータ(31)又は他の駆動源に対して出力するようになっている請求項1又は請求項2に記載の棒材供給機を採用する。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【0016】
実施の形態1
図1及び図2に示されるように、棒材供給機13は主軸移動旋盤14に隣接するように設けられる。
【0017】
主軸移動旋盤14は、ベッド15上に主軸台16を有し、該主軸台16に設けられたチャック17により棒材18を把持するようになっている。主軸台16は、図示しない駆動源からの動力によりベッド15上を矢印方向Aへの前進と矢印方向Bへの後退が可能であり、この前進と後退により棒材18を刃物19で加工し又は棒材18を掴み換える。主軸台16のチャック17の前方には棒材18の位置決めに際し棒材18の先端を受け止め停止させるためのストッパ20が設けられている。ストッパ20は主軸台16が往復運動をする時は図示の位置から逃れるようになっている。
【0018】
棒材供給機13は、主軸移動旋盤14の本体とは別体のフレーム21を有している。このフレーム21の前方に操作パネル22が設けられ、この操作パネル22の一部にキーボード23が設けられている。フレーム21の下面にはコントロールボックス24が配置され、このコントロールボックス24によって棒材18の送り状態がコントロールされるようになっている。
【0019】
棒材供給機13は、そのフレーム21内に棒材18をその後方から支持するフィードパイプ25を備えている。フィードパイプ25の前端には、棒材18の後端を掴んで保持するためのフィンガーチャック26が回転自在に取り付けられている。フィードパイプ25はフレーム21内に固定された図示しない案内溝に案内されつつ往復運動を行うようになっている。
【0020】
ここで、主軸台16とフィードパイプ25の動作の関係について説明する。棒材18の一つの加工サイクルの開始に祭し、棒材18の先端がストッパ20に当たり棒材18が位置決めされるとチャック17が棒材18を掴む。主軸台16はその主軸を回転させながら矢印方向A,Bに何回か往復移動し、その間刃物19が棒材18を切削して製品を加工し棒材18から切り離す。フィードパイプ25は主軸台16の往復運動と共に往復運動を行いつつ、棒材18と共に回転するフィンガーチャック26を介して棒材18を後方から支持する。一つの製品の切り出しが終了すると、主軸台16はチャック17を開いて棒材18を解放し、矢印方向Bへ後退する。その際、ストッパ20は棒材18の延長線上に復帰し、フィードパイプ25は前方へ駆動され棒材18をストッパ20に押し当てようとする。棒材18の先端がストッパ20に当接し棒材18の位置決めが終了すると、後退し終わった主軸台16のチャック17が棒材18の新しい個所を掴む。これにより、製品に必要な長さが確保され、次回の加工サイクルが開始される。
【0021】
フィードパイプ25は、上記のように一つの加工サイクルにおいて主軸台16と共に往復移動するが、その際棒材18が主軸台16とフィードパイプ25とにより引張力や圧縮力を受けて変形したりすることがないように、フィードパイプ25は次のような同期駆動装置により駆動される。
【0022】
すなわち、フィードパイプ25の側面にはフレーム21の長さ方向に沿って滑動するスライダ27が連結され、該スライダ27に無端チェーン28が連結される。無端チェーン28はフレーム21の前後部に夫々設けられたプーリ29,30に巻回される。後方のプーリ30は制御モータ31により駆動される。制御モータ31としては例えばステップモータ又はサーボモータが使用される。制御モータ31が何れかの向きに回転すると、無端チェーン28が同じ向きに走行し、フィードパイプ25は案内溝中を前進し又は後退する。
【0023】
一方、主軸台16にはその移動量を検出するためタイミングベルト32が連結されている。タイミングベルト32の他端は引張りコイルバネ33を介しベッド15側に連結されている。タイミングベルト32には主軸台16の移動量を検出する検出器であるエンコーダ34の駆動歯車が噛み合っている。主軸台16が往復移動すると、タイミングベルト32も往復移動を行い、これにより該主軸台移動量検出用エンコーダ34が主軸台16の移動量をパルス数として検出する。
【0024】
なお、タイミングベルト32に代えて他のベルトやロープ、ラック等を用いることもできる。また、エンコーダ34に代えてレーザー測定器、マグネスケール、差動トランス等を用いることもできる。
【0025】
上記主軸台移動量検出用エンコーダ34からの出力信号はコントロールボックス12内の制御部35で処理されて上記制御モータ31に出力される。制御部35は、主軸台移動量検出用エンコーダ34からのA相,B相のパルス列をコントローラ36によりドライバ37の作動信号出力に変換し、該ドライバ37によりコントローラ36からの出力を処理し所定の信号として上記制御モータ31に出力するようになっている。
【0026】
このような同期駆動装置により、各加工サイクルの切削工程中は、主軸台15の前進又は後退に同期して、フィードパイプ25も同方向に同速度で移動する。これにより、棒材18の撓み等の変形が防止されることとなる。
【0027】
また、今回の加工サイクルから次回の加工サイクルに移行する時、上述のごとくフィードパイプ25により棒材18を前方のストッパ20に押し当てようとするが、その際制御モータ31の駆動によりフィードパイプ25に送りをかけると、棒材18はフィードパイプ25とストッパ20との間に挟まれて弾性変形による撓みを生じる場合がある。殊に棒材18が細い場合にそのような撓みが生じ易い。これを防止するため、この棒材供給機13の制御部35は図3に示すような制御を行うようになっている。
【0028】
すなわち、棒材供給機13の制御部35は、旋盤14よりチャック開信号38が送られて来ると(同図(I))、該チャック開信号38の入力時間T1が経過した後に電源OFF信号39を発し、制御モータ31の電源を時間T3(例えば、0〜0.5秒)だけOFFにする(同図(V))。チャック17はチャック開信号38の入力時間T1が経過すると閉じて棒材18を把持するが、チャック17が閉じてもその後の時間T3の間だけ制御モータ31の軸が一時的に無拘束状態になり、フィードパイプ25はフリーになるので、棒材18の弾性による撓みは解消される。その後、制御モータ31に通電され、チャック開信号38がOFFになった時間T4内で製品の切削加工が行われるが(同図(I))、この切削加工中制御部35より制御モータ31にパルスが入力されることによりフィードパイプ25は主軸台16の移動と同期して移動する。このように、切削開始当初に棒材18の撓みが解消される結果、棒材18が安定して回転し、製品の加工精度が高められる。また、棒材18の切削中は同期信号41(図3(IV))が制御モータ31に出力される結果、フィードパイプ25が主軸台16の移動に同期して移動し棒材18に変形が生じるのを防止する。
【0029】
また、上述のごとくチャック開信号38が棒材供給機13の制御部35に入力され、制御モータ31が回転を開始する際、制御モータ31からフィードパイプ25に至る機械系内の遊びの吸収、チャック開信号38の出力時間の不足、チャック開信号38の遅れ等により棒材18の先端がストッパ20に当たらない状態でチャック17が閉じ、切削が開始される場合もあり、そのような場合は棒材18の供給長さに不足を来すおそれがある。これを防止するため、この棒材供給機13の制御部35は図3のような制御を行うようになっている。
【0030】
すなわち、この棒材供給機13の制御部35は、旋盤14よりチャック開信号38(同図(I))が送られて来る直前に、フィードパイプ25に棒材18の位置保持のための送りをかけるべく送り動作信号39を上記制御モータ31に対して出力するようになっている(同図(II))。この送り動作信号39を出力する時期は、前回の加工サイクルにおけるチャック開信号38のOFFから制御部35の内蔵タイマー(図示せず)により計測することによって得られる。タイマーには時間T5がセットされ、前回の加工サイクルにおけるチャック開信号38のOFFから時間T5が経過すると、チャック開信号38がONになる直前に制御部35は棒材18をストッパ20の方へと前進させるための送り動作信号39を制御モータ31の方へ送る(同図(II))。制御モータ31は時間Dだけフィードパイプ25を前進させる向きに回転し、その結果チャック開信号38の遅れ等にも拘わらず棒材18の先端はストッパ20に当たり、棒材18の必要供給量が確保される。時間Dはパルス数で設定される。設定範囲は、0≦D≦T1+T2とされる。ただし、T2はチャックが締まり切るのに必要な時間であり、例えば0〜0.5秒である(同図(IV))。時間D内に制御モータ31からフィードパイプ25に掛けられる送り用のトルクは、棒材18に無理な力が掛からないように低減され、このトルク低減のためのトルク切換信号40が制御部35から制御モータ31に対し出力される(同図(III))。制御モータ31には小さな励磁電流が供給される結果、棒材18は小さな力でストッパ20に押し当てられる。これにより、棒材18は製品に必要な長さだけ主軸台16の方へと供給されることとなる。
【0031】
なお、この図3(III)に示されるトルク切換信号40は、旋盤14を制御するためのプログラム上チャック開信号38のコードの前に該信号を出力する旨のコードを作成することによっても出力することができる。
【0032】
その他、フィードパイプ25の移動と共に回転するプーリ29の軸にはフィードパイプ位置検出用エンコーダ42が取り付けられている。該フィードパイプ位置検出用エンコーダ42による検出信号はシーケンサ43を経てドライバ37に送られる。この検出信号は例えば一本の棒材18から切り出し得る製品の個数の管理等に利用され、棒材18の残りが少なくなるとこの検出信号に基づきフィードパイプ25は残材排出位置へと後退する。
【0033】
次に、上記主軸移動旋盤の作動について説明する。
【0034】
まず、チャック開信号38(図3(I))によりチャック17が開いている間、制御モータ31の低トルク駆動によりフィードパイプ25が前進し、棒材18を主軸台16の方に送る。チャック17が開くと主軸台16も元の位置へと後退する。その場合、チャック開信号38が出力されるよりも少しばかり前に制御モータ31が駆動を開始し(図3(II))、棒材18を低トルクで押して行き(図3(III))、チャック開信号38の出力が実際のチャック開よりも遅れたり、フィードパイプの送りに多少遊びが存在したりしても、棒材18は適正長さ送り込まれ、その先端がストッパ20に当たることにより旋盤14内で位置決めされる。
【0035】
チャック開信号38がOFFになると、制御部35はチャック17が締まり切るのを待って同期信号を制御モータに出力する。これにより、主軸台の移動に同期してフィードパイプを移動させる準備が整う(図3(IV))。
【0036】
続いて、制御部35は制御モータ31の電源を切って制御モータ31の軸をフリーにする(図3(V))。このため、棒材18の送りに伴い棒材18に弾性による撓みが生じていたとしても、その変形は解消される。
【0037】
この後、主軸台16が移動を開始し、棒材18の切削が開始される。次回の加工サイクルのためのチャック開信号38が出力されるまでの間、主軸台16が何度か往復移動し、刃物19が製品を加工する。製品の加工の際主軸台16の移動に同期してフィードパイプ25も駆動されるので、棒材18に無理な力が加わるのが防止される。
【0038】
製品が棒材18から切り離されると、チャック開信号38の入力により上記動作からなる加工サイクルが繰り返され、順次製品が加工される。
【0039】
実施の形態2
図2及び図4に示されるように、この棒材供給機13の制御部35は、実施の形態1におけると異なり、同期信号41がONになると同時に制御モータ31に逆転動作信号44を出力するようになっている(図4(V))。これにより、加工サイクルの開始の際チャック17が締まって主軸台16が棒材18を拘束した直後にフィードパイプ25が少しばかり後退し、チャック17との間で棒材18を引張る。従って、棒材18に送りの際に塑性変形が生じていたとしても、引き伸ばされ、変形が解消することとなる。逆転動作信号44の出力時間D2はパルス数で設定される。
【0040】
なお、この棒材18の後方への引張りは、制御モータ31によるほか、他のモータ、シリンダ等他の駆動源の利用により行うこともできる。その場合は、制御モータ31の軸を無拘束状態にする。
【0041】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、主軸移動旋盤に棒材を適正長さ供給し、不良品の発生を防止することができる。また、棒材の供給の際に棒材に撓みが発生しても、これを解消して加工に移行することができ、従って棒材を安定回転させて、製品の加工精度を高め、振動や騒音の発生を防止しつつ静粛運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る棒材供給機を主軸移動旋盤と共に示す側面図である。
【図2】棒材供給機を主軸移動旋盤と共に示す斜視図である。
【図3】棒材供給機の動作を示すタイムチャートである。
【図4】本発明の他の実施の形態に係る棒材供給機の動作を示すタイムチャートである。
【図5】従来の棒材供給機を主軸移動旋盤と共に示す斜視図である。
【符号の説明】
14…旋盤
15…ベッド
16…主軸台
18…棒材
20…ストッパ
25…フィードパイプ
31…制御モータ
34…検出器
35…制御部
38…チャック開信号
39…電源OFF信号
41…同期信号
44…逆転動作信号
A…前進方向
B…後退方向[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bar feeder that can accurately feed a bar to a headstock of a lathe.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 5, when a plurality of products are cut out from a
[0003]
The machining cycle by the main
[0004]
In one machining cycle, the headstock 4 advances itself in the arrow direction A while rotating the
[0005]
In the next machining cycle, the chuck 8 of the spindle stock 4 is opened and the spindle stock 4 is retracted in the arrow direction B. At that time, the
[0006]
Thereafter, a processing cycle similar to the above is repeated, and a plurality of products are sequentially cut out from one
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, as described above, when a machining torque is applied to the
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to provide means capable of starting processing in a state in which bending is removed from a bar.
[0009]
Further, as described above, when the processing of one product is finished and the chuck 8 of the headstock 4 grips the
[0010]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a means capable of holding a bar in a fixed position even when there is play in the mechanical system, a delay in the chuck opening signal, an insufficient output time, or the like.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
[0012]
That is, the invention according to
[0013]
In the invention of
[0014]
The invention according to
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0016]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0017]
The main
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
Here, the relationship between the operations of the
[0021]
The
[0022]
That is, a
[0023]
On the other hand, a
[0024]
In place of the
[0025]
An output signal from the headstock movement
[0026]
By such a synchronous drive device, the
[0027]
In addition, when shifting from the current machining cycle to the next machining cycle, the
[0028]
That is, when the
[0029]
Further, as described above, when the
[0030]
That is, the
[0031]
The
[0032]
In addition, a feed pipe
[0033]
Next, the operation of the spindle moving lathe will be described.
[0034]
First, while the
[0035]
When the
[0036]
Subsequently, the
[0037]
Thereafter, the
[0038]
When the product is separated from the
[0039]
As shown in FIGS. 2 and 4, the
[0040]
The
[0041]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, it is possible to prevent the occurrence of defective products by supplying an appropriate length of bar material to the spindle moving lathe. In addition, even if the bar material is bent during the supply of the bar material, this can be resolved and the process can proceed to processing. Therefore, the bar material can be stably rotated to increase the processing accuracy of the product, Silent operation can be performed while preventing the generation of noise.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a bar feeder according to the present invention together with a main spindle moving lathe.
FIG. 2 is a perspective view showing a bar feeder together with a spindle moving lathe.
FIG. 3 is a time chart showing the operation of the bar feeder.
FIG. 4 is a time chart showing the operation of a bar feeder according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view showing a conventional bar feeder together with a spindle moving lathe.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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