专利摘要:

公开号:WO1987000784A1
申请号:PCT/JP1986/000403
申请日:1986-08-06
公开日:1987-02-12
发明作者:Etuo Yamazaki;Hitoshi Matsuura
申请人:Fanuc Ltd;
IPC主号:B23Q35-00
专利说明:
[0001] 明 細 書 任意方向 ¾ ら 制御方式 技 術 分 野 .
[0002] 本発明は ト レ - サへ ッ ド と モデル と の相対的 ¾送 方 向を任意に設定する こ と がで き る 任意方向な らい制御方 式の改良に関 し、 更に詳細には湾曲面を有する モ デルを 精度良 く る ら う こ と がで き る任意方向 ¾ らい制御方式に 関する も の である 。
[0003] ' 背 景 技 術
[0004] ト レ — サへ ッ ド と モ デル と の相対的な 送 方向を z軸 或いは 軸に対 して任意の 角度 とする こ と がで き る任 ¾ 方向な らい制御方式は従来 よ 提案.さ れている ( 特願昭 54 - 1 40 98号:) 。 この よ う に、 送 方向を Z軸或いは r 軸 に対 して任意の角度 とする こ と に よ り 、 形状.が四角形の モデルの 4 隅を も 精度良 く ら う こ と が可能と な る。
[0005] しか し、 任意方向 ¾ ら い制御方式に よ って も、 モ デル 形状に よ っ ては モ デルを精度良 く な ら う こ と がで き な い 場合がある 。 例えば、 断面図及び上面図がそれぞれ第 8 図 (A ),(S ) で表される モデル Μを 同図 (S ) に示す経路で な ら っ た と する と 、 モ デル Μの湾曲面と 経路と の成す角 度が小さ い部分 (ィ) ~ ( -) に於いては ト レ - サへ ッ ドか ら 出力される変位信号が小さ な もの と る る ため、 (ィ) ~ (二) の部分を精度良く ¾ ら う こ と がで き い問題があ つ た。 発 明 の 開 示 , 本発明は前述の如 き 問題点を解決 した も のであ 、 そ の 目 的は湾曲面を有する モデルを精度良 く な ら う こ と が で き る よ う にする こ と にあ る。
[0006] 本発明は前述の 如 き問題点を解決する ため、 モ デル と ト レ - サへ ッ ド.と を X軸に対 して任意の 角度で相対的に 移動させる 任意方向 な らい制御方式に於い.て、.
[0007] 基準点の座標値を入力する入力手段 と、
[0008] な らい送 J の折 返 しを行な う 第 1 及び第 2 の らい 境界を設定する設定手段と 、
[0009] 前記 モデル と 前記 ト レ - サへ ッ ド と の相対的 移動を 制御する制御手段と を設け、
[0010] 該制御手段を、 前記 ト レ - サへ ッ ドを前記基準点上を 通る経路であ っ て、 前記 Z軸に 対する 角度が第 1 の角度 であ る第 1 の経路に ¾ つ て前記第 1 の な らい境界か ら前 記第 2 の な ら い境界ま で移動させ、
[0011] 前記 ト レ - サへ ッ ドが前記第 2 の な らい境界に 到達す る こ と に よ ]9 、. 所定量の ピ ッ ク フ ィ ― ドを行ない、
[0012] 所定量の ピ ッ ク フ ィ ― ド終了後、 ピ ッ ク フ ィ - ド終了 時の ト レ - サ へ ッ ドの 現在位置 と 前記基準点 と を結ぶ第 2 の経路に ¾ つ て前記 ト レ - サ へ ツ ドを前記第 1 のな ら い境界ま で移動させ、
[0013] 前記 ト レ - サ へ ッ ドが前記第 1 の ¾ らい境界に 到達す る こ と に よ ] 3 、 前記 ト レ - サへ ッ ドを前記基準点上を通 る経路であ っ て、 前記第 2 の経路に対する 角度が所定角 度であ る第 5 の経路に っ て移動さ せる 構成と した も の でめ 。,
[0014] 湾曲 面を有する モ デ ル、 例えば半球状の モ デ ルを . ら う 場合は、 入力手段 よ ] モ デル中心 座標値を基準点の 座標値 と して入力 し、 設定手段に よ り 第 1 の ¾ らい境界 を基準点と し、 第 2 の ¾ らい境界を モ デ ル の外 に平行 曲 線とする。 これに よ ] 9 、 常に モ デル の湾 曲面に対 し て 直交方向に な らい送 j が行な われる こ と に ¾ る ので、 湾曲面を精度良 く ¾ ら う こ と が可能 と る る。 図 面 の 簡 単 説 明
[0015] 第 1 図は本発明方式を適用する際に使用する ¾ らい制 御装置の ブ ロ ッ ク 線図、 第 2 図, 第 4 図, 第 ό 図, 第 7 図はそれぞれ異るる本発明の実施例の加工経路を示す平 面図、 第 3 図, 第 5 図は マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 1 5の処理内 容を示す フ ロ -, チ ヤ - ト 、 第 8 図は従来例の説明図で あ る 発明 を実施する ための最良の形態 第 1 図は本発明方式を実施する際に使用する な らい制 御装置の構成を示す ブ ロ ッ ク線図 であ ] 、 1 は ト レ - サ ヘ ッ ド、 2 はス タ イ ラ ス 、 3 は変位合成回路、 4 は加算 器、 5, ό はそれぞれ法線方向速度信号 接線方向速度 信号 Tを作成する 速度信号作成回路、 7 は分配回路、 8, 12 は座標変換器、 9Ζ ~ 9Ζ'は 軸のサ - ボ ドラ イ ブ 回路、 10 〜 10 ^は ^〜 Z 軸の .モ ー タ 、 は Z〜 Z 軸の位置検出器、' 13 は割出回路、 14Z~ 14Z はカ ウ ン 'タ 、 15 は マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 、 1 ό は メ モ リ 、 17 は キ ー ボ ー ド、 18 は 出力部、 19 ~ 21 は Ζ 変換器であ る。 尚、 速度信号作成回路 ό は 出力部 18 を介 して加えられる信号 α が " 1 " である 場合は極性が + の接線方向速度信号 を 出 力 し、 信号 α が "0" の場合は極性が - の接線方向速度 信号 ^を出力す る も のであ る 。 即ち、 信号 α を " 1 " と す るか "0" とす る かに よ つ て、 送 ] 方向を 180 度変更する こ と 力 で き る も のであ る。
[0016] ト レ - サへ ッ ド 1 か ら 出力 さ れる 変位信号 s , sr, sz は変位合成回路 5 に加えられ、 変位信号 sr は座標変 換器 12 に加え られ、 変位信号 sz は割出回路 に加え ら れる。 変位合成回路 3 は合成変位信号 s = V½2+ sr 2+ εζ2 を求めて加算器 4 に加え、 加算器 4 は合成変位信号 s と マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 15 力 ら Ζ)Α 変換器 21 を介 して加え られる 基準変位信夸 ≤0 と の差 s = s - を求めて速度信 号作成回路 5 , 0 に加える。 速度信号作成回路 5 は前記差 に基づいて法線方向速度信号 ^ を作成 し、 速度信号 作成回路 ό は前記差 と信号 α と に基づいて接線方向速 度信号 を作成する。 ま た、 座標変換器 12は ト レ - サへ ッ ド 1 か らの変位信号 , sr と マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 15か ら 変換器 19, 20 を介 して力 Πえ られる 信号 cos o , sin a と に基づいて次式 il),(2)に示す信号 sa+ 9。。 を作成す る
[0017] sな = ε cos な + sr sin α (1)
[0018] -α+90 sr cos ひ ― εχ si
[0019] εχ cos Γ α + 90 O > "
[0020] + er sin oc+ 90° 1 (2) 尚、 " は な ら い送 ] 方向 と Z軸と の成す角度であ る。 ま た、 座標変換器 12 と しては、 例えば特願昭 54- 14098 号に示さ れている座標変換器 22 を使用する こ と がで き る , ま た、 割出 回路 13 は 出力部 18 を介 して マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 15から加え られる信号 & が " 1 " の場合は、 ト レ - サへ ッ ド 1 か らの変位信号 sz と座標変換器 12 か ら の信 号 ^ とに基づいて、 Z軸と の成す角度が " の軸及び Z 軸 を含む平面内の変位角度 ^ の割 出 しを行ない、 次式(3), (4) に示す変位方向の余弦信号 cos β , 正弦信号 sin β を出力す る。 ま た、 信号 & が " Q " の場合は、 割出 回路 13は ト レ - サへ ッ ド 1 か らの変位信号 sz と座標変換器 12 か らの信 号 sa+90。 と に基づいて、 Z軸と の成す角度 ^ ( ひ + 90。 ) の軸及び Z 軸を含む平面内の変位角度 9 の割出 しを行 い、 次式(5),(6) に示す変位方向の余弦信号 cos , 正弦信号 sin β を出 力する 。
[0021] cos β = εα 2 ÷ ( sな2 + sz 2 ) は) sin β = εζ 2 ÷ ( εα 2 + sz 2 ) (4) cos β = £α+9ο ° 2 + ( εα+90°2 + εζΖ '5) sin β = εζ 2 ÷ ( ≤α + 90ο 2 + s2 2 - (6) ま た、 分配回路 7 は速度信号作成回路 5, ό か らの速度 信号 NΤ と 割出 回 ^ 13 の 出 力信号 cos 9, s½ と に基 づ 'いて ¾ らい送 ] 方向の速度信号 ya と Z軸方向の速度信 号 2 と を 出力する 。 Z 軸方向の 速度信号 ys は サ - ボ ド ラ イ ブ回路 に 加え られ、 その 出力に よ ]9 モ - タ が駆動される。 ま た、 ¾ らい送 方向の速度信号!^は座 標変換器 8 に 加え られ、 座標変換器 8 に於いて , 軸方 向の速度信号 a; = · cos o , Vy = Va · sin o が作成され る。 そ して、 Z, 鈾方向の速度信号 , y は サ - ボ ドラ イ ブ回路 9 , 9 Γ に 加え られ、 その 出力信号に よ ] モ - タ 10Z, 10 が駆動され、 な ら い送 方向の送 ]) が行なわれ る。 尚、 座標変換器 8 と しては、 特願昭 54- 14098号に示 されて いる座標変換器 25 を使用する こ と がで き る。
[0022] ま た、 位置検出器 はそれぞれモ - タ 10Ζ ~ 10Ζ が所定角度正転する毎に + パ ル スを 出 力 し、 モ - タ 1 OX - 1Q Z が所定角度逆転する 毎に - パ ル ス を 出力する も のであ 、 ま た、 カ ウ ン タ 14Z ~ 14Z はそれぞれ + パ ル ス が加え られる 毎にその カ ウ ン ト 値を + 1 し、 - パ ル スがカ卩え られる ^にその カ ウ ン ト 値を - 1 する も ので あ る。 即ち、 カ ウ ン タ 14Z ~ 14Z の カ ウ ン ト 値はそれぞれ ト レ - サへ ッ ド 1 の現在位置の ,: Γ,Ζ 座標を示 している こ と に るる。
[0023] 第 2 図は本発明 方式に よ 第 8 図 (Α) , (β) に示 したモ デ ル と 同一形状の モ デ ル Μ を な ら ゥ た場合の 加工経路 を示す平面図 であ り 、 同図に於'いて、 L は ら い送 !) の 折 返 しを行 ¾ う ¾ ら い境界、 iTは基準点 ( この場合は モ デ ル の 曲 率中心で あ 、 その座標値は予め キ - ボ - ド 17 よ 入力されている も の であ る ) で あ る 。 尚、 な ら い境界 ! は例えば電位線をはる こ と に よ 、 或いは ら い境界 L 対応の方程式をキ - ボ - ド 17 よ !) 入力する こと に よ 設定す る も ので ある。 ま た、 第 3 図は加工経路を 第 2 図に示す も の と する 場合の マ イ ク ロ ブ 口 セ ッ サ 15の 処理内容を示す フ 口 - チ ヤ - ト であ 、 以下同図を参照 して動作を説明する。
[0024] マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 15はその処理の開始が指令 される と 、 先ず cos "0, sin «ο る信号を _DA 変換器 19,20 を介 して座標変換器 8, 12 に加える ( ス テ ツ プ S1,2 )。 こ こ で、 《0 は ¾ ら 送 i9 方向 と Z軸 との 成す角度であ ] 、 卜 レ - サ へ ッ ド 1 の 現在位置と 基準点 Tの座標値と か ら 角 度を演算 し、 メ モ リ 10 に入力 してお く ものであ る。 次 い で、 マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 15 は出 力部 18 に制御 言号を 加 え、 その出 力信号 α , δ を共に "1 " と し ( ス テ ツ プ S3, 4 )、 次いで ¾ らい加工を 開始する ( ステ ツ ブ S 5 )。 これに よ 、 IT- α の経路に 、 つ た送 り が開始される。
[0025] そ して、 ト レ - サへ ッ ド 1 がな ら い境界 L に到達 した こ と を カ ウ ン タ 14Z , の カ ウ ン ト 値に基づ て検出 する と ( ス テ ッ プ 50 、 マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 15は出 力 部 18 に制御信号を加え、 その 出 力信号 δ を " 0" とする ( ス テ ッ プ S7 。 こ れに よ ] 、 送 り 方向が 90 度変更さ れ、 α - δ の経路に ¾ つ て ピ ッ ク フ ィ - ドが行な われる。 そ して、 所定量 ( 例えば所定角 度 な, ) ピ ッ ク フ ィ - ドが 行なわれた こ と を 力 ゥ ン タ 14Z, 14F の 力 ゥ ン ト 値に基づ いて検出する と ( ステ ツ ブ S8 、 マ イ ク 口 プ ロ セ ッ サ 15 は cos ( "0 + ひ 1 ) , siw ( 0 + ι ) を 出 力 し ( ス テ ツ プ S 9 , 10 ) 、 次いで出力部 18 に制御信号を加え、 その 出 力信 号 α, δ をそれぞれ " 0", "1 " と する ( ス テ ツ プ 511 , 12 。 これに よ ]9 ら - Tの経路に っ た ¾ らい送 が行なわれる , そ して、 この後 ト レ - サヘ ッ ド 1 が基準 点 K ( こ 'の場 合はモ デル Mの 曲率 中心 ) に到達 した こ と を 力 ゥ ン タ 14Z, 1 の 力 ゥ ン ト 値に基づいて検出する と 、 加工が終 了 したか否かを判断す.る ( ス テ ッ ブ S 14 ) 。 こ の場合、 ス テ ツ プ S 14 の判断結果は NO と な る ので、 マ イ ク ロ ブ 口 セ ッ サ 15 は c。s ( ひ 0 + 2 ) , sin ( ar0 + 2 ) な る信号 を出 力 し ( ス テ ツ ブ S15, 1 ό )、 次いで 出力部 18に制御信 号を加え、 その 出 力信号 α を " 1 " と する。 これに よ 、 T- c の経路に っ たる らい送 が行な われる 。 以下、 マ ィ ク ロ プロ セ ッ サ 15 は ス テ ツ ブ S ό ~ 17 の処理を 加工が 終了する ま で、 繰返 し行る う も ので ある 。 '
[0026] この よ う に、 本実施例は モ デ ル Μの湾曲面に対 して 直 交方向 に な らい送 が常に行る われ'る こ と に な る ので、 モ デ ル Μ を精度良 く ¾ ら う こ と が可能 と ¾ る。
[0027] ま た、 第 4 図は本発明方式に よ ド - ナ 'ク 状の モ デ ル Μを な ら う 場合の経路を示 した平面図であ り 、 同図に於 いて 乙 1 ,L2 は ¾ ら 送 ] の折 !) 返 しを行 ¾ う る らい境界 f は基準点 ( こ の場合はモ デ ル Mの 曲 率中心 ) である。 ま た、 第 5 図はその時の マ イ ク 口 プ ロ セ ッ サ 15の処理内 容を示す フ 口 - チ ヤ - ト である 。 以下、 第 5 図 を参照 し て 動作を説明する。
[0028] マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 15はそめ 処理の開始が指示される と、 cos ひ。 , sin a0 な る信号を OA 変渙器 19, 2 Q を介 し て座標変換器 8, 12 に加え ( ス テ ツ ブ S51 , 52 ) 、 次い で 出 力部 18 に制御信号を加えてその 出 力信号 α, δ を共に "1 " と し ( ス テ ツ ブ S55, 54 )、 次い でな らい加工を開始 する ( ス テ ッ プ 555 ) 。 これに よ ] 、 δ の経路に 、 つ ft ¾ らい送 が行る われる。
[0029] そ して、 ト レ — サヘ ッ ド 1 がる らい境界 L 1 に 到達 し たこ と を カ ウ ン タ 14 の カ ウ ン ト 値に基づいて検出 する と ( ス テ ッ プ S50 ) 、 マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 15は出力 部 18 に制御信号を加え、 その 出力信号 ί> を "0" と す る ( ス テ ッ プ S57 ) 。 これに よ ]) 、 ら - c の経路に fpi ゥ た ピ ッ ク フ ィ ー ドが行な われる。
[0030] そして、 所定量 ( この場合は所定角度 " の ピ ッ ク フ ィ - ドが行な われた こ と を カ ウ ン タ 14Z,14F の カ ウ ン ト 値に基づいて検出する と ( ス テ ツ プ S58 マ イ ク ロ プ 口 セ ッ サ 15 は cos (な。 + " 1 ), sin a 0 + { ) ¾ る 信号を 出力 し ( ス テ ッ プ S59,00 ) 、 次いで出 力部 18 に制御信 号を加え、 その 出 力信号 α, δ をそれぞれ " (3 ", " 1 " と する ( ス テ ッ プ S01, ό 2 )。 これに よ ) 、 c - d の経路に っ た る らい送 ] が行 われる。
[0031] そして、 ト レ — サ ヘ ッ ド 1 力; な ら い境界 2 に 到達 し た こ と を 力 ゥ ン タ 14Z,14Fの 力 ゥ ン ト 値に基づいて検出 する と ( ス テ ツ プ S03 ) 、 マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 15 は な ら い加工が終了 したか否かを 判断する ( ス テ ツ ブ S04 ) 。 この場合、 ス テ ッ プ S04 の 判断結果は NO と ¾ る も の で あ る か ら、 マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 15 は出 力部 18 に制御信 号を加え、 その出 力信号 δ を " 0 " と する。 これに よ ]3 、 d - e の経路に 、つ た ピ ッ ク フ ィ ― ドが行なわれる。 そ し て、 所定量 ( この場合は所定角度 " の ピ ッ ク フ ィ - ド が行る われた こ と を 力 ゥ ン タ 14Z, 14F の 力 ゥ ン ト 値に基 づいて検出する と ( ス テ ッ プ S00 ) 、 マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 15 は c。s ( "。 + 2 ) , sin 0 + 2 a1 ) る る信号を 出 力 し ( ス テ ッ プ S07, 08 )、 次いで出力部 18に制御信号を加 え、 その出 力信号 α, δ を共に " 1 " と する ( ステ ツ ブ S09 , 70 ) 。 これに よ 、 e - の経路に f口、 つ た らい送 ] が 行なわれる。 以下、 マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 15は らいカ卩ェ が終了する ま で、 ス テ ッ プ S50 ~ 70 の処理を繰返 し行な う も のであ る。
[0032] こ の よ う に 、 本実施例はモ デ ル ^の 湾曲面に 対 して ¾ 交方向に な らい送 ] が営に行な われる こ と に な る の で、 モ デル Μを精度良 く ¾ ら う こ と が可能と ¾ る。
[0033] ま た、 第 ό 図 に示す形状の モ デル Μを な ら う 場合 も 、 同図に 示す よ う に る らい境界 L1 ,L2 及び基準点 K を設定 し、 且つ第 5 図の フ ロ - チ ヤ - 卜 に示す処理を実行する こ とに よ ] 、 る ら い送 ] をモ デ ル Mの.湾曲面に対 し、 常 に 直交さ せる こ と が可能 と ¾ る。
[0034] ま た、 第 7 図に示す よ う に湾曲面力; 平面で蛇行 している モ デ ル M を ¾ ら う 場合は、 第 1 , 第 2 の基準点 T1 , 及び第 1 , 第 2 の増分角度 ひ t , "2 を メ モ リ 10に 記憶させて おき 、 変曲点 A で基準点及び増分角度の切換 えを行な う こ と に よ j 、 第 7 図に示す形状の モ デルを も 連続的に且つ精度 よ く な ら う こ とがで き る 。
[0035] 尚、 上述 した実施例に於いては ピ ッ ク フ ィ - ドを所定 角度行 ¾ う よ う に したが、 所定距離 ピ ッ ク フ ィ - ドする よ う に して も 良い こ と は勿論で ある。
[0036] 以上説明 した よ う に、 本発明に よ れば、 基準点 ( 実施 '例に於いては 曲率中心 ) と ら 境界を 設定する だけで な ら 送 ] 方向を モ デ ル の湾曲 面に対 して常に 直交さ せ る こ と が可能であ るの で、 湾曲面を 有する モ デルを精度 良 く な ら う こ と がで き る 利点 あ る 。
权利要求:
Claims

請 求 の 範 囲
モ デル と ト レ - サ へ ツ ドと を Z軸に対 して任意の角度 で相対的に 移動さ せる 任意方向 な らい制御方式に於 て、 基準点の座標値を入力する 入力手段と 、
な らい送 の折 り 返 し を行な う 第 1 及び第 2 の な ら い 境界を設定す る設定手段 と、
前記モデル と 前記 ト レ - サへ ッ ドと の相対的 ¾ 移動を 制御する 制御手段と を 設け、
該制御手段は前記 卜 レ - サへ ッ ドを前記基準点上を 通 る経路であ っ て、 前 §己 軸に対する 角度が第 1 の 角度で ある 第 1 の経路に つ て 前記第 1 の ¾ らい境界か ら 前記 第 2 の ¾ ら い境界ま で移動さ せ.、
前記 ト レ - サへ ツ ドが前記第 2 の な ら い境界に到達す る こ と に よ j 、 所定量の ピ ッ ク フ ィ ― ドを行 い、
所定量の ピ ッ ク フ ィ ― ド終 了後、 ピ ッ ク フ ィ ― ド終了 時の ト レ — サへ ッ ドの現在位置 と 前記基準点と を結ぶ第
2 の経路に fn、 つ て 前記 ト レ — サ へ ッ ドを前記第 1 の ¾ ら い境界ま で移動させ、
前記 ト レ - サ、へ ッ ドが前記第 1 の ら い境界に到達す る こ と に よ ] 、 前記 ト レ - サへ ッ ドを前記基準点上を通 る経路であ っ て、 前記第 2 の経路に対する角 度が所定角 度である 第 3 の経路に ¾ つ て移動させる こ と を特徵と す る任意方向な ら 制御方式。
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EP0231396B1|1992-05-20|
JPH032625B2|1991-01-16|
引用文献:
公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
法律状态:
1987-02-12| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): KR US |
1987-02-12| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB |
1987-04-06| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1986904922 Country of ref document: EP |
1987-08-12| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1986904922 Country of ref document: EP |
1992-05-20| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1986904922 Country of ref document: EP |
优先权:
申请号 | 申请日 | 专利标题
JP60/173889||1985-08-07||
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DE8686904922A| DE3685430D1|1985-08-07|1986-08-06|Geraet zum steuern eines abtastvorgangs in einer willkuerlichen richtung.|
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