JPH09210623A - 位置ずれ測定装置 - Google Patents

位置ずれ測定装置

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JPH09210623A
JPH09210623A JP3566496A JP3566496A JPH09210623A JP H09210623 A JPH09210623 A JP H09210623A JP 3566496 A JP3566496 A JP 3566496A JP 3566496 A JP3566496 A JP 3566496A JP H09210623 A JPH09210623 A JP H09210623A
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detector
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drill
axis
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JP3566496A
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Yoshihiro Kumagai
芳宏 熊谷
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Ando Electric Co Ltd
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Ando Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被測定物のXY軸方向の位置ずれをZ軸上で
常に測定でき、被測定物のZ軸位置にかかわらずXY軸
方向の位置ずれを予測して補正値を出力する位置ずれ測
定装置を提供する。 【解決手段】 検出部1は検出器1P・1Qから構成さ
れ、被測定物6に関し、X軸方向の位置の測定データ1
xaと1xb、及びY軸方向の位置の測定データ1ya
と1ybを検出する。演算部2は、測定データ1xaと
1xbの差Δx、及び測定データ1yaと1ybの差Δ
yをとり、X軸方向及びY軸方向の位置ずれ量に比例し
たアナログデータ2x及び2yを出力する。変換部3
は、アナログデータ2x・2yをデジタルデータ3x・
3yに変換する。補正部4は、デジタルデータ3x・3
yに基づいて補正値4x・4yを演算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、位置ずれ測定装
置、特にプリント板加工機に使用されるドリルの位置ず
れを測定する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、プリント板加工機において
は、ドリルを使用してワーク部材であるプリント板に穴
をあけたり、またプリント板を切削加工している。従来
のドリル6は、図10(A)に示すように、チャック7
に把持されている。ドリル6の先端にピックテスタ6A
を当てて、ドリル6の位置ずれを測定する。
【0003】このドリル6を用いて実際にプリント板8
を加工する場合は、先ず、図10(B)に示すように、
Z軸上のある位置において、ドリル6をXY軸方向に位
置決めした後、前記ピックテスタ6AによりXY軸方向
の位置ずれを確認する。その後、図示するように、ドリ
ル6をZ軸方向に降下させることにより、加工位置にお
いて、XYテーブル9上に戴置されたプリント板8を加
工する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来は、既述
したように、ドリル6の位置ずれは、Z軸上の一箇所、
例えば、位置決め位置において確認されるだけなので、
ドリル6が降下する途中の位置ずれ量は分からない。
【0005】ドリル6は、それ自体曲がっている場合も
あり、またドリル6の交換時における取付け不完全、あ
るいはチャック7内の汚れ等により、図10(C)に示
すようにら、加工位置に到達するまでに位置ずれが生じ
る場合がある。
【0006】この結果、例えば、図10(C)に示す状
態でブリント板8に穴あけ加工した場合には、穴の位置
がずれたり、穴が垂直にあかない等の弊害が生じる。
【0007】更に、従来は、高速で移動するドリル6の
位置ずれは、測定困難であり、たとえ測定できたとして
も熟練工のみが可能であり、その場合でも、ドリル6の
調整時だけ位置ずれを測定するのが通例であって、常時
測定はしていない。従って、従来のドリル6は、NC制
御装置等の自動制御装置に適用することは困難である。
【0008】この発明の目的は、被測定物のXY軸方向
の位置ずれをZ軸上で常に測定でき、被測定物のZ軸位
置にかかわらずXY軸方向の位置ずれを予測して補正値
を出力すると共に、Z軸上を高速で移動する被測定物に
も適用可能な位置ずれ測定装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明は、図1に示すように、少なくとも2つの
検出器1P・1Qから構成された検出部1と、演算部2
と、変換部3と、補正部4を備え、補正値4x、4yを
出力することにより、制御部5を介して被測定物である
ドリル6の位置が制御されるようになっている。
【0010】従って、例えば、図3に示すように、ドリ
ル6の位置決め位置Zpと加工位置Zqに2つの検出器
1P・1Qを設置し、X軸方向の測定データ1xaと1
xb、及びY軸方向の測定データ1yaと1ybを検出
することにより、これらの測定データ1xa〜1ybに
基づいて補正値4x、4yを演算できるので、被測定物
のXY軸方向の位置ずれをZ軸上で常に測定でき、被測
定物のZ軸位置にかかわらずXY軸方向の位置ずれを予
測して補正値を出力すると共に、Z軸上を高速で移動す
る被測定物にも適用可能なように作用する。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、この発明を実施の形態によ
り添付図面を参照して説明する。図1は、この発明の実
施形態を示す回路図である。図1に示す位置ずれ測定装
置は、Z軸上を移動する被測定物6、例えば、後述する
ドリル6のX軸方向及びY軸方向の位置ずれを測定し、
補正値4x、4yを出力する装置であり、制御部5によ
りドリル6の位置が制御される。前記位置ずれ測定装置
は、検出部1と、演算部2と、変換部3と、補正部4を
備えている。
【0012】検出部1は、前記被測定物6に関し、X軸
方向の位置を表す測定データ1xaと1xb、及びY軸
方向の位置を表す測定データ1yaと1ybを検出し、
少なくとも2つの検出器1P・1Qを備えている。
【0013】ここで、前記X軸方向の位置を表す測定デ
ータ1xaと1xbとは、例えば、図2と図4と図8
(A)と図8(B)に示すように、X軸方向の互いに反
対側、即ち、後述する受光面12Aと12Bの中心Oを
基準として受光面12A側と受光面12B側における位
置を表すデータであり、前記Y軸方向の位置を表す測定
データ1yaと1ybとは、同様に、Y軸方向の互いに
反対側である受光面12A側と受光面12B側における
位置を表すデータである。
【0014】前記検出器1P・1Qは、例えば、図3に
示すように、Z軸上であって、ドリル6の位置決め位置
Zpに設置された検出器1Pと、ドリル6の加工位置Z
qに設置された検出器1Qである。
【0015】2つの検出器1P・1Qは、共に同じ構成
を備え、図2に示すように、X軸方向検出器1X及びY
軸方向検出器1Yを備えている。
【0016】X軸方向検出器1Xは、X軸方向の位置を
表す測定データ1yaと1ybを検出し、Y軸方向検出
器1Yは、Y軸方向の位置を表す測定データ1yaと1
ybを検出する。
【0017】X軸方向検出器1XとY軸方向検出器1Y
は、いづれも同じ構成を備え、例えば、図2に示すよう
に、スリット光光源11と、多素子型フォトダイオード
12から構成されている。
【0018】前記多素子型フォトダイオード12は、2
つ以上の受光面12Aと12Bを備えるフォトダイオー
ドであって、スリット光光源11から受けたスリット光
13を電流に変換する素子である。
【0019】従って、多素子型フォトダイオード12が
例えばX軸方向検出器1Xを構成する場合は、スリット
光13を遮断するドリル6について(図4)、X軸方向
の受光面12A側における位置を表す測定データである
光電流Ixaと(図8(A))、X軸方向の受光面12
B側における位置を表す測定データである光電流Ixb
(図8(B))を検出する(図2)。
【0020】同様に、多素子型フォトダイオード12が
Y軸方向検出器1Yを構成する場合も、測定データであ
る光電流IyaとIybを検出する(図2、図4、図8
(A)、図8(B)))。
【0021】この実施の形態では、前記多素子型フォト
ダイオード12により構成されたX軸方向検出器1Xと
Y軸方向検出器1Yを備えた検出器1Pと検出器1Q
を、図3に示すように、ドリル6の位置決め位置Zpと
加工位置Zqに設置しておき、ドリル6がZpとZqに
移動したときに、検出部1により(図1)、前記測定デ
ータ1xaと1xb及び1yaと1ybを検出しようと
するものである。
【0022】前記演算部2は、前段の検出部1により検
出された測定データIxaとIxb及びIyaとIyb
の差Δx及びΔyをとり(図8(C))、被測定物6の
位置ずれ量に比例したアナログデータ2x及び2yを演
算する(図9)。
【0023】演算部2は、図5に示すように、検出器切
換スイッチ21と、XY切換スイッチ22と、電圧変換
回路23と、差動アンプ24と、増幅アンプ25を備え
ている。
【0024】検出器切換スイッチ21は、検出器1Pと
検出器1Qへの接続を切り換えるスイッチである。
【0025】即ち、検出器切換スイッチ21は、ドリル
6が位置決め位置Zpへ来たときには(図3)、演算部
2を検出器1P側へ接続し、加工位置Zqへ来たときに
は、検出器1Q側へ接続するようになっており、図示す
る例では、検出器1P側へ切り換わっている。
【0026】XY切換スイッチ22は、検出器1P又は
1Qを構成するX軸方向検出器1XとY軸方向検出器1
Yへの接続を切り換えるスイッチである。
【0027】即ち、XY切換スイッチ22は、検出器1
P又は1Qが、ドリル6のX軸方向の位置を表す測定デ
ータIxaとIxbを検出する場合は、演算部2をX軸
方向検出器1X側へ(図2)切り換え、Y軸方向の位置
を表す測定データIyaとIybを検出する場合は、Y
軸方向検出器1Y側へ(図2)切り換えるようになって
おり、図示する例では、X軸方向検出器1X側へ切り換
わっている。
【0028】電圧変換回路23は、XY切換スイッチ2
2を介して入力された測定データである光電流Ixaと
Ixb及びIyaとIybを電圧VxaとVxb及びV
yaとVybに変換する回路であり、例えば、図示する
ように、電圧を検出する検出抵抗R1により構成されて
いる。
【0029】差動アンプ24は、前記電圧VxaとVx
b及びVyaとVybを入力することにより、Vxaと
Vxbの差Δx及びVyaとVybの差Δyを出力し、
入力抵抗R2、接地抵抗R3、帰還抵抗R4、バイパス
コンデンサC1を備えている。
【0030】増幅アンプ25は、前記差動アンプ24で
得られた差Δx及びΔyを入力して増幅し、位置ずれ量
に比例したアナログデータ2x及び2yを出力する装置
であり、結合抵抗R5と、帰還抵抗R6と、バイパスコ
ンデンサC2を備えている。
【0031】前記変換部3は(図1)、演算部2の増幅
アンプ25から出力されたアナログデータ2x及び2y
を入力し、デジタルデータ3x及び3yに変換する装置
であり、例えば、図6に示すように、A/D変換器31
により構成されている。
【0032】前記補正部4は(図1)、デジタルデータ
3x及び3yを入力し、被測定物6のX軸方向の補正値
4x及びY軸方向の補正値4yを演算する装置であり、
例えば、図7に示すように、補正演算プログラム411
を格納したパソコン41により構成されている。
【0033】また、補正部4の後段には、図1に示すよ
うに、破線で示す制御部5が接続され、制御部5は、補
正値4x及び4yを入力し、ドリル6に対して指令信号
5aを送信することにより、位置ずれを補正する他ドリ
ル6のZ軸方向の移動や、XY軸方向の位置決め等(図
3)全ての制御をする。
【0034】ドリル6は、チャック7に装着され(図
3)、XYテーブル9上のプリント板8を加工する部材
であり、既述したように制御部5からの指令信号5aに
より制御される。
【0035】以下、前記構成を備えた位置ずれ測定装置
の動作を説明する。 (1)Zpにおける測定 先ず、制御部5からの指令信号5aにより(図1)ドリ
ル6をZpに移動させ、図3に示すように、位置決め位
置Zpに設置した検出器1Pにより、ドリル6の位置ず
れを測定する。このために、演算部2の検出器切換スイ
ッチ21により、演算部2を検出器1P側に切り換える
(図5)。
【0036】X軸方向の位置ずれ測定 次に、XY切換スイッチ22により(図5)、演算部2
をX軸方向検出器1X側に切り換え、検出器1PのX軸
方向検出器1Xによって検出された光電流IxaとIx
bを入力する(図1)。
【0037】この場合、演算部2に入力される光電流I
xaとIxbの大きさは、図4に示すように、多素子型
フォトダイオード12の受光面12Aと12Bの中心O
を基準として、ドリル6がスリット光13を遮断する割
合に依存する(図8(A)、図8(B))。
【0038】即ち、図4(A)に示すように、ドリル6
の中心Cが、受光面12Aと12Bの中心Oと一致する
場合には、受光面12A側から出力される光電流Ixa
と、受光面12B側から出力される光電流Ixbは等し
くなる。
【0039】しかし、図4(B)に示すように、ドリル
6の中心Cが、受光面12Aと12Bの中心Oからずれ
た場合には、受光面12A側から出力される光電流Ix
aと、受光面12B側から出力される光電流Ixbは異
なる。
【0040】多素子型フォトダイオード12の受光面1
2A側の出力特性は、図8(A)に、受光面12B側の
出力特性は、図8(B)にそれぞれ図示されている。
【0041】図8(A)の直線Aは、受光面12A側か
ら出力される光電流Ixaと、そのときの受光面12A
側におけるドリル6の位置との関係を表し、図8(B)
の直線Bは、受光面12B側から出力される光電流Ix
bと、そのときの受光面12B側におけるドリル6の位
置との関係を表している。
【0042】前記演算部2に入力した光電流IxaとI
xbは、電圧変換回路23により所定の電圧VxaとV
xbに変換され(図5)、次段の差動アンプ24に入力
して両者VxaとVxbの差Δxが出力される。
【0043】この場合の差動アンプ24の出力特性は、
図8(C)に示すとおりであり、図示する直線Eは、差
動アンプ24の出力Δxと、そのときのドリル6のX軸
方向の位置ずれ量との関係を表している。
【0044】図8(C)から明らかなように、ドリル6
の位置ずれ量は、差動アンプ24の出力Δxの絶対値に
比例しており、ドリル6の位置ずれ量が0の場合は、差
動アンプ24の出力Δxも0である。
【0045】前記差動アンプ24から出力された電圧V
xaとVxbの差Δxは、図5に示すように、結合抵抗
R5を介して、次段の増幅アンプ25に入力され、増幅
されてX軸方向の位置ずれ量に比例したアナログデータ
2xが得られる。
【0046】この場合のアナログデータ2xと、X軸方
向の位置ずれ量との関係は、図9に示すとおりであり、
増幅アンプの出力(縦軸)の単位はV、ドリル6の位置
ずれ量(横軸)の単位はμmである。
【0047】図9において、増幅アンプの出力と、ドリ
ル6の位置ずれ量との関係を表す直線Eの傾きは、30/
1000であり、位置ずれ量1μm当りの増幅アンプ出力
は、0.03V=30mVである。
【0048】増幅アンプ25から出力されたアナログデ
ータ2xは、次段の変換部3に入力し、A/D変換器3
1により(図6)デジタル変換されてデジタルデータ3
xが出力される。
【0049】Y軸方向の位置ずれ測定 次に、検出器切換スイッチ21はそのままの状態、即
ち、演算部2を検出器1P側に接続した状態にしておい
て(図5)、XY切換スイッチ22により(図5)、演
算部2をY軸方向検出器1Y側に切り換え、Y軸方向の
測定データである光電流1yaと1ybを入力する(図
1)。
【0050】その後は、前記「X軸方向の位置ずれ測
定」で述べた動作と同じ動作によりデータ処理がなさ
れ、変換部からはデジタルデータ3yが出力される。
【0051】(2)Zqにおける測定 次に、図3に示すように、制御部5からの指令信号5a
により(図1)ドリル6をZqに移動させ、加工位置Z
qに設置した検出器1Qにより、ドリル6の位置ずれを
測定する。このために、演算部2の検出器切換スイッチ
21により、演算部2を検出器1Q側に切り換える(図
5)。
【0052】X軸方向の位置ずれ測定 XY切換スイッチ22により(図5)、演算部2をX軸
方向検出器1X側に切り換え、検出器1QのX軸方向検
出器1Xによって検出された光電流IxaとIxbを入
力し、その後は、「(1)Zpにおける測定」で述べた
のと同じ動作により、電圧変換回路23と差動アンプ2
4と増幅アンプ25と変換部3で処理がなされ、変換部
3からはデジタルデータ3xが出力される。
【0053】Y軸方向の位置ずれ測定 更に、XY切換スイッチ22により(図5)、演算部2
をY軸方向検出器1Y側に切り換え、検出器1QのY軸
方向検出器1Yによって検出された光電流IyaとIy
bを入力し、その後は、「(1)Zpにおける測定」で
述べたのと同じ動作により、電圧変換回路23と差動ア
ンプ24と増幅アンプ25と変換部3で処理がなされ、
変換部3からはデジタルデータ3yが出力される。
【0054】(3)補正値の演算 前記「(1)Zpにおける測定」と、「(2)Zqにお
ける測定」において述べた変換部3(図1、図6)から
のデジタルデータ3x、3yは、補正部4に入力され
る。
【0055】補正部4に入力されたデジタルデータ3
x、3yは、図7に示すパソコン41に格納された補正
演算プログラム411により、処理がなされ、補正値4
x、4yが演算される。
【0056】検出器1Pで検出された測定データ1xa
〜1ybに基づいて(図3)変換部3から出力されたデ
ジタルデータ3x、3yを、D(Xp,Yp)とし、検
出器1Qで検出された測定データ1xa〜1ybに基づ
いて(図3)変換部3から出力されたデジタルデータ3
x、3yを、D(Xq,Yq)とする。
【0057】このような関係にあるデジタルデータ3
x、3yを、補正演算プログラム411により処理すれ
ば、例えば、次の式で与えられるD(X,Y)が補正値
4x、4yとして演算される。
【0058】D〔−Xp−{(Xp−Xq)/(Zp−
Zq)}Z、−Yp−{(Yp−Yq)/(Zp−Z
q)}Z〕=D(X,Y)=補正値4x、4y
【0059】前記補正値4x、4yは、補正部4から出
力されて次段の制御部5に入力し、制御部5からの指令
信号5aにより、ドリル6の位置ずれが補正される(図
1)。
【0060】
【発明の効果】上述したように、この発明の構成によれ
ば、被測定物のXY軸方向の位置ずれをZ軸上で常に測
定でき、被測定物のZ軸位置にかかわらずXY軸方向の
位置ずれを予測して補正値を出力すると共に、Z軸上を
高速で移動する被測定物にも適用可能な位置ずれ測定装
置を提供するという効果がある。
【0061】
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態を示す回路図である。
【図2】この発明の検出器の構成を示す図である。
【図3】この発明の検出器の設置位置を示す図である。
【図4】この説明の検出器と被測定物との関係を示す図
である。
【図5】この発明の演算部の構成を示す図である。
【図6】この発明の変換部の構成を示す図である。
【図7】この発明の補正部の構成を示す図である。
【図8】この発明の検出器の出力特性と差動アンプの出
力特性を示す図である。
【図9】この発明の増幅アンプの出力特性を示す図であ
る。
【図10】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
1 検出部 2 演算部 3 変換部 4 補正部 5 制御部 6 被測定物 1P、1Q 検出器 1xa、1xb、1ya、1yb 測定データ 2x、2y アナログデータ 3x、3y デジタルデータ 4x、4y 補正値 5a 指令信号 1X X軸方向検出器 1Y Y軸方向検出器 11 スリット光光源 12 多素子型フォトダイオード 13 スリット光 12A、12B 受光面 21 検出器切換スイッチ 22 XY切換スイッチ 23 電圧変換回路 24 差動アンプ 25 増幅アンプ 31 A/D変換器 41 パソコン 411 補正演算プログラム

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも2つの検出器(1P)・(1Q)から
    構成され、被測定物(6) に関し、X軸方向の位置を表す
    測定データ「1xa」と「1xb」、及びY軸方向の位
    置を表す測定データ「1ya」と「1yb」を検出する
    検出部(1) と、 測定データ「1xa」と「1xb」の差「Δx」、及び
    測定データ「1ya」と「1yb」の差「Δy」をと
    り、X軸方向及びY軸方向の位置ずれ量に比例したアナ
    ログデータ「2x」及び「2y」を出力する演算部(2)
    と、 アナログデータ「2x」及び「2y」をデジタルデータ
    「3x」及び「3y」に変換する変換部(3) と、 デジタルデータ「3x」及び「3y」に基づいて補正値
    「4x」及び「4y」を演算する補正部(4) を備えるこ
    とを特徴とする位置ずれ測定装置。
  2. 【請求項2】 前記検出器(1P)・(1Q)が、X軸方向検出
    器(1X)とY軸方向検出器(1Y)により構成されている請求
    項1記載の位置ずれ測定装置。
  3. 【請求項3】 前記X軸方向検出器(1X)とY軸方向検出
    器(1Y)が、受光面(12A) ・(12B) を2つ以上備えた多素
    子型フォトダイオード(12)により構成されている請求項
    2記載の位置ずれ測定装置。
  4. 【請求項4】 前記演算部(2) が、検出器切換スイッチ
    (21)と、XY切換スイッチ(22)と、電圧変換回路(23)
    と、差動アンプ(24)と、増幅アンプ(25)により構成され
    ている請求項1記載の位置ずれ測定装置。
  5. 【請求項5】 前記変換部(3) が、A/D変換器(31)に
    より構成されている請求項1記載の位置ずれ測定装置。
  6. 【請求項6】 前記補正部(4) が、補正演算プログラム
    (411) を格納したパソコン(41)により構成されている請
    求項1記載の位置ずれ測定装置。
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Cited By (4)

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JP2003521681A (ja) * 2000-01-29 2003-07-15 レニショウ パブリック リミテッド カンパニー 座標位置決め機械用の位置判定装置
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