Automatic tracer control system
专利摘要:
公开号:WO1982001340A1 申请号:PCT/JP1981/000287 申请日:1981-10-16 公开日:1982-04-29 发明作者:Fanuc Ltd Fujitsu 申请人:Imazeki Ryoji;Yamazaki Etsuo; IPC主号:B23Q35-00
专利说明:
[0001] 明 細 書 [0002] 自 動 做 い 制 御 方 式 [0003] 技 術 分 野 [0004] 本発明は、 倣い加工中に指定位置(二於ける ワ ーク寸法と モデル寸法との差を自動的に検出 し、 こ の検出結果に基づ いて前記差が零となる よ う に加工条件を自動的に変更し、 再び倣い加工を行な う 自動倣い制御方式に関する も のであ る o [0005] 背 景 技 術 [0006] 做い制御方式は、 モデ ル表面を追跡する ト レーザへッ ド と ワ ーク を切削する カ ツ タが取付け られている カ ツ タへッ ドと の一体的な動きによ り 、 ワ ーク をモデルと同一の形状 に加工する ものであるが、 倣いの追随性、 カ ツ タ の弹性変 形等の影響を受け、 ワ ーク がモデルと同一の形状に加工さ' れないこ とがある。 そこで、 従来は、 オ ペ レータが、 加工 終了後、 所定位置の ワ ーク寸法を測定してモ デ ル寸法と .の 差分を求め、 この差分が所定の値よ り も大きい場合は、 基 準変位量、 カ ツタ径等を変更して再び傲い加工を行ない、 差分が所定値 21下になる よ う にしている。 しかし、 上述し た方法は、 オ ペ レ ー タ が実際にワ ーク寸法を測定した り 、 基準変位量等を変更しなければならず、 操作が煩雑なもの となる の'で、 その改善が望まれている。 [0007] 発 明 の 開 示 [0008] 本発明は前述の如き要望を満足させたも のであ り 、 その 目的は、 モデ ル寸法と ワ ーク寸法との差が零となる よ うに, 基準変位量、 スタ イ ラ ス径、 カ ツタ径等の切込量に関わる 加工条件を自動的に変更できる よ うにし、 操作の簡単化を 図る と共に、 加工精度の向上を図る ものである。 本発明は, 所定位置に於ける モデル寸法と ヮ ーグ寸法と の差を倣い加 ェ中に求め、 做い終了後、 前記差が零となる よ う に、 切込 量に関する加工条件を変更し、 再び倣いを行なわせる もの であるから、 加工精度及び操作性を向上させる こ とができ る o [0009] 図面の簡単な説明 [0010] 第 1 図は本発明の実施例のブ ロ ッ ク籙図、 第 2図(A) , (B) はワ ーク寸法、 モデル寸法の求め方を説明する為の図、 第 S 図 , 第 4 図 , 第 5 図は実施例の動作を説明する為の フ口 一チャ ー トである 0 [0011] 本発明を実施するための最良の形態 [0012] 本発明をよ り詳細に説述するために、 ¾下実施例につい て詳細に説明する。 [0013] 第 1 図は本発明の実施例のブ ッ ク線図であ り 、 DG , [0014] INDは ト レーサヘッ ド ΤΒからの変位信号 sz , *^ , *^ が 入力される変位合成回路及び割出回路、 ARN, ARTは速度 演算回路、 ADDは加算器、 DCは分 S回路、 GCはゲー ト回 路、 DX, DY, DZは增幅出力回路、 MX , MY , MZ はサーボ モ ータ 、 PCX, PCY , PCZ は位置検出器、 TRは ト レーサへ ッ ド、 ST はス タ イ ラ ス、 CT は カ ツ タ、 CHはカ ツ タ へ ッ ド、 Mはモデル、 Wは ワ ー ク 、 ATC は自動カ ツ タ交換機構 KB はキ ーボー ド、 DI はデータ入力装置、 DO は デ ー タ出 力装置、 PDは極性判別器、 DAは DA変換器、 MEMは メ モ リ 、 CPUはブロ セ ツ チである。 [0015] モ デル Mにス タ イ ラ ス STが接触して、 サーボモ ー タ によ る送りが行なわれ、 ス タ イ ラ ス STの変位に応じた変位信号 [0016] «χ , «γ , «ζ 力 ¾ら、 変位合成回路 DG では β [0017] の合成変位信号 * を作成して出力 し、 割.出回路 INDでは変 位方向信号 sin を作成して出力する。 合成変位信号 β は加算器 ADD (二加え られて、 基準変位信号 *。との差 が求め られ、 速度演算回路 ARN , ART に於いて、 法線方向 速度信号 VN及び接点方向速度 VTが求め られ、 分記回路 DC に於いて変位方向信号 sin , cos に基づいて指令速度信号 を作成し、 ゲー ト回路 GC に加える。 このゲー ト 回路 GCで 選択された増幅出力回路に指令速度信号が加えられ、 サー ポモ ータがその指令速度信号に対応して駆動されて、 カ ツ タ CT と ト レ ーサへッ ド TR と の一体的な送 りが行なわれる。 前述の如き動作は既に良く 知 られたものである。 [0018] 本実施例は、 キ ーボー ド KB 力 ら、 モデル M上の所定位置 を指定する位置情報、 上記所定位置に於けるモデ ル寸法、 及びカ ツ タ CT の半径 (以下カツタ径と称す ) に関する デー タを含む倣い動作データを入力 し、 メ モ リ MEMに記億させ ておき、 倣い加工中に上記所定位置に於ける ワ ーク寸法を 位置検出器 PCX, PCY , PCZ の検出結果、 及びカ ツタ径に [0019] 一 ΟΊ,ίΗ ' 0 基づいてプロ セ ッサ CPUで求め、 更に上記ワーク寸法とモ デル寸法の差分をプロセ ッサ CPUで求め、 この差分をメ モ リ MEMに記億させておき 、 倣い加工終了後、 メ モ リ MEM に記億されている差分に基づいて、 ワーク寸法と、 モデル 寸法との差が零となる よ う に、 基準変位量、 カ ツ タ径を変 更し、 再び做い加工を行な う ものである。 尚、 カ ツタ径の 変更は、 プロ セッサ CPUによ り、 その動作が制御される 自 動力 ッ タ交換機構 ATCでカツタを交換する こ と によ り 、 行 なわれる ものである。 [0020] 先ず、 第 2 図(A) , (B)を参照して、 ワ ーク寸法の検出方法 について説明する。 尚、 同図(A)はワ ーク の內の り の長さを, 同図(B)はワ ーク の外の り の長さを検出する場合 Ί二ついての も のであ り 、 又、 M1 , M2 はモデルであ り 、 他の第 1 図と 同一符号は同一部分を示している 。 [0021] 同図(A)に示すよ う に、 ト レーザへ ッ F TRをモデル Mに沿 つて矢印方向に送る と、 これに伴って カ ツタ CTも送られ、 ワーク Wが切削される。 今、 例えば、 ト レーチへッ ド TRの Z座標が Za となる 2点 , 間を移動したと し、 , 点の X座標が: , X2であ る とする と、 ^一 間の長さ は [0022] ^ = X2 - Xj -一" (1) [0023] となる。 尚、 ar, 点の Χ , Ζ座標は位置検出器の検出結 果に基づいて求める こ とができる。 この場合、 ト レーサへ ッ ド TR と カ ツ タへッ ド CELとは剛体によって結合されてい る ものである力 iら、 ト レーチヘッ ド TRが a — b間を移動す る間に、 カ ツタ CT によ り切削された長さ、 即ち、 ワーク寸 法 は [0024] = + Ζ ¾*π **·*·* (2) [0025] となる。 (但し、 Rc は カ ッタ CT の半径 ) [0026] 又、 同図(¾)に示すよ う に、 ト レーサヘ ッ ド TRが az— !), 間を移動した時のワーク寸法 ^^は [0027] lis == ー 2 Rc ······ (3) [0028] となる。 [0029] 以下、 第 S 図 , 第 4 図に示すフ ローチャー ト を参照して 動作を説明する。 尚、 第 3 図は倣い送り軸を X軸と した場 合のものであ り 、 又、 フラ グ A , B は、 初期状態に於いて は、 ·0, に.設定されて いる。 [0030] 倣いを開始させる と、 初期状態に於いては フ ラ グ Α = 0 であるので、 ビッ ク フ ィ ー ド軸が、 ワ ーク寸法の測定位置 に一致する まで、 倣いと ビ ッ ク フ ィ ー ドとが繰返し行なわ れる。 尚、 この場合、 ピ ッ ク フィ ー ド軸が測定位置に一致 したか否かは、 ブロ セツチ CPUで位置検出器 PCX , PCY , PCZからデータ入力装置 DI を 介して加えられる情報に基 づいて判断する ものであ り 、 プロ セ ッ サ CPUは一致したと 判断する と フ ラ グ Aを にする。 [0031] 次にプ ロ セ ッ サ CPUは位置検出器 PCX, PCZ 力 a らの検出 結果に基づいて、 ト レ ーサヘッ ド TRの Z座標が所定の値と なった時の ト レ ーサへッ ド TRの X座標 X,を求め、 こ れを [0032] R£A [0033] OMPI [0034] 、 WIPO メ モ リ MEMに記憶させる と共に、 こ の時の変位信号 -∑ の 極性 PH、 及び送り方向 TD をメ モ リ MEMに記億させ、 フラ グ B を * にする。 尚、 この場合、 極性 PHは極性検出器 PD で検出され、 データ入力装置 DI を介してプロセ ッサ C Ρϋ に加え られている ものである。 今、 例えば、 第 2 図(Α)に示 すモデル Μ 1 を倣っている とする と、 点の X座標が、 同 図 (Β)に示すモデル Μ 2 を做っている とする と 点の X座標 が記億される こ とになる。 [0035] 次にプロ セ ッサ CPUは、 ト レーサへッ ド TR の Z座標力 S 再び所定値になった時の: X座標 X2を求め、 メ モ リ MEM に 記億させ、 フ グ A , B を^に " 0, にする。 この場合、 第 2 図(A)に示すモデル M 1 を做っている とする と 点の X座 標が、 同図(B)に示すモデル M 2 を倣っている とする と b2点 の X座標が記億される こ と になる 。 こ の よ う に して、 倣い が終了する と、 ブロ セツ チ CPUは メ モ リ EM (二記憶されて いる極性 PH、 及び送り方向 TDを読出し、 次の第 1 表に示 すよ うに、 測定位置が內の リか外の りかを判断する。 [0036] 第 . 1 表 [0037] T D P H [0038] 正 正 內のり [0039] 正 負 外のリ [0040] 負 正 外のり [0041] 負 負 内のり 判断結果が内の りであった場合、 プ ロ セ ッ サ CPUは送り 方向 TDが正であるカ 負であるかによ て、 次式(4) , (5)に 示す演算を行ない、 測定位置に於ける ワ ーク寸法 irを求め る o [0042] JL = X2— Xi + 2 R0 ·― (4) [0043] = Χι - 2 + 2 Εσ ·—· (5) [0044] (但し、 Χι, Χ2は メ モ リ MEM に記億さ れて い た X座標 の座標値、 2 Rc は カ ツ タ CTの半径 ) [0045] 次にプロ セ ッサ CPUは、 メ モ リ MEMに記憶されている測定 位置に於けるモデル寸法 を読出 し、 次式 (6)に示す演算を 行ない、 測定位置に於けるモ デル寸法 。と ワ ーク寸法 と の差 を求める 。 [0046] JL = L ー "···. (6) * [0047] そして、 こ の差 が正な らば、 プロ セ ッ サ CPUは動作 を終了させ、 が負ならば第 4 図に示す フ ロ ーチヤ 一 ト の動作を行なわせる。 [0048] 又、 測定位置が外の り と判断した場合は、 送り方向 T D が正であるか負であるかによって次式(7) , (8)に示す演算を 行なう。 [0049] = X2 - X, - 2 Rc - ··'·· (7) [0050] = ι - Χ2 ~ 2 Rc "···· (8) [0051] 次に、 次式 (9)に示す演算を行ない、 測定位置に於ける ヮ ー ク寸法 /^ とモ デル寸法 0との差 を求める。 [0052] ^ L — JL^ 一 LO (9) [0053] Οί.ΊΡΙ そして、 この差 が負の場合は、 動作を終了させ、 差ム が正の場合は第- 4図に示す フ ロ ーチヤ一 ト の動作を行な わせる。 [0054] 次に、 プロ セ ッサ CPUは第 4図に示すフ ロ ーチヤ一 ト に 従って、 自動カ ツ'タ交換機構 ATCを動作させ、 カ ツタを交 換する。 この場合、 プロ セ ッサ CPUは先ず、 自動 カ ツ タ交 換機構 AT Cに設定されている複数本の力 ッタのなかから次 のよ うにして、 交換する カ ツタを選択する。 尚、 この場合、 自動カ ツタ交換機構 ATC には、 半径が (Re): , (R0)2 , ··"·· (Rc)n の n本のカ ツタが設定されており 、 又 (Ec < (Ro)2 < "" < (Ec)n の関係を有 Lている とする。 [0055] 先ず、 プロ セッサ CPUは、 カ ツタ径を頫次変更し、 次式 に示す演算を行な う。 2 · (RC)N = AH - ···♦· [0056] (但し、 Nは整数 ) [0057] そして、 ANを最初じ負とする カ ツタ径を求め、 次 この力 ッタ径の次に小さい力 ッタ径を有する 力 ッタを選択する 旨 のカ ツタ選択信号信号をデータ出力装置 DOを介して自動力 ッタ交換機構 ATCに加える。 これよ り 、 自動カ ツタ交換機 構 ATCはカツタの交換を行ない、 カ ツ タの交換が完了する と 、 この 旨をデータ入力装置 DI を介してプロセ ッサ CPU に加える。 プロ セ ッサ CPUは、 カ ツタの交換完了を検出す る と、 基準変位量を e0 + に変更し、 データ出力装置 [0058] DO、 DA変換器 DAを介して加算器 ADD に加え、 倣いを再 [0059] - C REACT" ΟΜΡΙ 開させる。 [0060] 本実施例は、 上述したよ う に、 自動的にワ ーク寸法 Vと モデル寸法 。との差厶 を求め、 この差 が零と なる よ う に、 カ ツタ径及び基準変位量を変更し、 再び做いを行な わせる ものであるから、 自動的にワーク をモデル と同じ形 状に精度良く 加工する こ とができる。 [0061] 上記実施例は、 測定位置を一個所と したが、 測定位置を 複数設け、 各測定位置に於ける モデル寸法と ワ ーク寸法と の差を求め、 この差の平均値が零となる よ う に、 カ ツタ径 及び基準変位量を変更する よ うにして、 信頼性を向上 せ る こ と もでき る。 こ の場合は、 モ デル M上の複数の位置を 指定する複数の位置情報、 上記複数の指定位置それぞれに 於けるモデル寸法、 及びカ ツ タ C Tの半径に関するデータを 含む、 倣い動作データ をキ ーボー ド KB力 ら メ モ リ MEMに 入力し、 記憶させておき、 做い加工中に上記複数の指定位 置に於ける ヮ ーク寸法を位置検出器 P CX , P CY , P C Z の検 出結果及びカ ツタ径に基づいてプロ セ ク サ C P Uで求め、 更 に上記複数の指定位置に於ける ワ ーク寸法と モデル寸法と の差の平均値をプロ セ ッ サ C P Uで求め、 この差の平均値を メ モ リ MEMに記憶させておき、 倣い加工終了後 MEMに記憶 されている上記差の平均値に基づいて基寧変位量、 カ ツタ 径を変更し、 再び做い加工を行な う も のである。 [0062] 以下、 第 5 図 , 第 4 図に示すフ ロ ーチヤ一 ト を参照して 動作を説明する。 尚、 第 5 図.は傲い送り ¾を X軸と した場 [0063] 'OMPI α 合のものであ り 、 又、 フラグ A , Bは初期状態に於いては [0064] •0 - に設定されて-いる。 [0065] 倣いを開始させ、 ピック フィ ー ド軸が最初の測定位置に —致する と、 プロセ プチ C P Uは前述したと同様にして、 ト レ ーサへッ ド T Rの Z座標が所定值になった時の X座標 ΧΪ をメ モ リ MEMに記億させる と共に、 この時の変位信号 β∑ の極性 P EL、 及び送り方向 T Dをメ モ リ MEMに記億させ、 次に ト レ ーチヘ ッ ド の Z座標が再び所定値になった時の X座標 をメ モ リ MEMに記億させる。 [0066] 次にブロセ ツチ C PUは、 メ モ MEMに記憶されている極 性 P H、 及び送り方向 TD を読出し、 前記第 1 表に示すよ う に、 第 1 の測定位置が內の りか外の りかを判断する。 [0067] 判断結臬が内のりであった場合、 プ ロ セ ッ サ C PUは送り 方向 TDが正であるか負であるかによって、 前出の式 (4) , (5) に示す演算を行なって、 第 1 の測定位置に於ける ワーク寸 法 V を求め、 次にメ モ リ MEMに記憶されている、 第 1 の 測定位置に於けるモ デ ル寸法 ^を読出し、 前出の式 (6)に示 す演算を行ない、 第 1 の測定位置に於ける ワーク寸法 ^ r と モデル寸法 。との差 を求める。 そして、 この差ム ^ が負ならば、 プロ セ ッサ C P Uはその絶対値 [ |を と して メ モ リ MEMに記億させ、 差 が正ならば符号を反転 させた値一 を と して メ モ リ MEMに記億させる。 [0068] 又、 判新結果が外の りであった場合は、 送り方向 T Dが正 であるか、 負であるかによって、 前出の式(7) , (8 二示す演 [0069] OMPI _ 03) 算を行なって、 第 1 の測定位置に於ける ワ ーク寸法 を求 め、 次に メ モ リ MEMに記憧されている第 1 の測定位置に於 けるモデル寸法 。を読出 し、 前出の式 (9) 示す演算を行な い、 第 1 の測定位置に於ける ワ ーク寸法 wとモデル寸法 Zo との差 を求める。 そして、 プロセ ッ サ C PUは、 この差 を と して メ モ リ MEMに記憶させる。 [0070] 次(二、 プロ セ ツ チ C P Uは、 第 2 の測定位置のデータをメ モ リ MEMから読出 して、 プ リ セ ッ ト し、 前述したと同様の 動作を行なって、 第 2 の測定位置に於ける ワーク寸法 とモデル寸法 0との差 を求める。 [0071] そ して、 第 2 の測定位置が外の リ の場合は、 求めた差 と、 メ モ リ MEMから読出 した Lとを加算し、 この加算 結果を : L と して メ モ リ MEMに記億さ せる。 又、 第 2 の測 定位置が内の り の場合は、 求めた差 の符号を反転した 値と、 メ モ リ MEMから読出 した とを加算し、 加算結果 を と して メ モ リ MEMに記憧さ せる。 [0072] 上述の如き勳作 r全ての測定位置について行ない、 倣い が終了する と、 プロ セ ッサ C PUはメ モ リ MEM ら Lを読 出し、 次式 Wに示す演算を行ない、 モデル寸法と ワ ーク寸 法との差の平均値 を求める。 [0073] = Lノ P · ···" ( ϋ [0074] (但し、 Ρは測定位置の個所数 ) [0075] そして、 この差の平均値 が負の場合は、 動作を終了さ せ、 正の場合は、 第 4 図に示すフ ロ ーチャ ー ト の動作を行 [0076] OMFI なわせる。 この場合、 測定位置が 1 俚所の時の動作と異な るのは、 次式 によ り 、 AH を求める点だけである。 [0077] ー 2 · ( R0)N = AH ― ¾ [0078] 尚、 上記実施例に於いては、 差 を測定したワ ーク寸 法 ¥ と予め与えられているモデル寸法 。よ り求めたが、 21下に述べる よ うにして求める こ と もできる。 [0079] '例えば、 第 2 図(A)に示すモデ ル M 1 のモ デ ル寸法 M1 は、 ai , 点に於けるスタ イ ラス STの変位量、 即ち、 測定位 g の両端に於ける変位量がそれぞれ , ¾である とする と、 次式 03に示すものとなる。 [0080] M1 - + (Rs— βι) + (Rs 一 ) [0081] =^ t + 2 Rs 一 一 β2 …-. [0082] 但し、 Rs'はスタ イ ラ ス S Tの半径を示している。 [0083] 又、 この時の ワ ーク寸法 n は式(2)に示すよ う に W1 - + 2 Rc で表される ものであるから差 は次式 に示す ものとなる。 [0084] ^ t — Ml 一 [0085] = 2 (Rs + Rc )— 一 «2 ··"·· 04 [0086] 従って、 カ ツ タ径 RG 、 ス タ イ ラ ス径 Rs を予めキーボー ド KBから入力しておく と共に、 測定位置の両端に於ける変 位量を求め、 式 に示す演算を行な う こ と によ り 、 差 を求める こ とができる。 [0087] 又、 第 2 図(B)に示すモ デ ル M 2 のモ デ ル寸法 M2 は、 測 定位置の両端に於ける スタ イ ラ ス STの変位量がそれぞれ , 03 である とする と、 次式 0$に示すも のと なる。 [0088] M 2 亍 (Rs — )一(Rs— s2 ) [0089] = t - 2 Rs + «i + e2 ······ i)$ 又、 ワ ーク寸法 W 2 は式 (3)に示すよ う に、 ー 2 R G であるから、 差 は次式 に示すも のとなる。 [0090] ^ — i£ 2 一 2 [0091] = 2 ( Ec — Rs ) + + «* · ···" (1 従って、 測定位置の両端に於ける変位量を求め、 式^に示 す演算を行な う こ と によ リ差 を求める こ とができる。 [0092] 又、 実施例に於いては、 基準変位量及びカ ツ タ径を変更 し、 ワーク寸法とモデル寸法との差を零にする よ う にした が、 基準変位量のみ、 或はス タ イ ラ ス径と基準変位量を変 更する よ う にして も良いこ とは勿論で.ある。 [0093] 以上説明したよ う に、 本発明は、 予め指定された位置に 於ける モ デ ル寸法と ワーク寸法との差を自動的に求め、 こ の差が零となる よ う 、 基準変位量、 カ ツタ径、 ス タ イ ラ ス径等の切込量に関わる加工条件を変更し、 再び倣いを行 なわせる ものであるから、 ワ ークをモデルと同じ形状に精 度良く 加工する こ とができ る利点がある と共に、 加工時間 を短縮できる利点がある。 又、 本発明は、 測定位置を複数 設け、 各測定位置に於ける モ デ ル寸法と ワ ー ク寸法と の差 を求め、 この差の平均値が零となる よ う に切込量に関する 加工条件を変更する も のであるから信頼性が向上する利点 力 あ る 。 [0094] Οϊ.ίΡΙ 、 ' '。 ^
权利要求:
Claims 請 求 の 範 囲 1 モデル表面を追銶する ト レー チへ ッ ドの信号によって . 做い方向 , 倣い速度を演算して倣い制芻を行な う方式に於 いて、 前記モデ ル上の所定位置を指定する為の位置情報を 入力する入力手段、 及び前記 ト レ ーサへッ ドの位置を検出 する検出手段を設け、 前記位置情報と前記検出手段の検出 結果に基づいて、 前記所定位置に於ける ワ ーク寸法を演算 し、 前記所定位置のモデル寸法との差を求め、 倣い終了後- 前記差が零となる よ うに切込量に関する加工条件を変更し, 再び倣いを行なわせる こ とを特徵とする 自動傲い制御方式 2 モデル表面を追跡する ト レ ーザへ ッ ドの信号によって, 倣い方向、 倣い速度を 算して做い制御を行な う方式に於 いて、 前記モデル上の複数の所定位置を指定する為の位置 情報を入力する入力手段、 及び、 前記 ト レ ーサへッ ドの位 置を検出する検出手段を設け、 前記位置情報と前記検出手 段の検出結果に基づいて、 前記複数の所定位置それぞれに 於ける ワーク寸法を演算し、 前記複数の所定位置それぞれ に於けるモデル寸法との差を求め、 倣い終了後、 前記差の 平均値が零となる よ う に切込量に関する加工条件を変更し, 再び倣いを行なわせる こ と を特徽とする 自動傲い制御方式 c ■ V IFO
类似技术:
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同族专利:
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引用文献:
公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
法律状态:
1982-04-29| AK| Designated states|Designated state(s): US | 1982-04-29| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): DE FR GB | 1982-06-15| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1981902821 Country of ref document: EP | 1982-12-08| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1981902821 Country of ref document: EP | 1985-05-02| WWW| Wipo information: withdrawn in national office|Ref document number: 1981902821 Country of ref document: EP |
优先权:
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