JPH10262388A - リニアモータ駆動方法 - Google Patents
リニアモータ駆動方法Info
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- JPH10262388A JPH10262388A JP9064702A JP6470297A JPH10262388A JP H10262388 A JPH10262388 A JP H10262388A JP 9064702 A JP9064702 A JP 9064702A JP 6470297 A JP6470297 A JP 6470297A JP H10262388 A JPH10262388 A JP H10262388A
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Abstract
の移動を円滑にすること。 【解決手段】 1つのスライド部材1cの両側を一対の
リニアモータ1a、1bにて同期駆動する駆動方法にお
いて、前記一対のリニアモータ1a、1bに対応する位
置センサ41a、41bから前記一対のリニアモータ1
a、1bに対応する一対のサーボ32a、32bへ与え
る帰還信号の付与形態を、前記スライド部材1cの送り
運動における運動特性に応じて切換手段32cにより変
更可能としたことを特徴とするリニアモータ駆動方法。
Description
方法に関し、特に、工作機械等に使用されるスライド部
材の両側に配設された一対のリニアモータの駆動を円滑
にすることができるリニアモータ駆動方法に関するもの
である。
を調節するために、ワーク及び工具の支持具を別個に移
動させるリニアモータが使用されている。特開平6−2
97286号公報は、この場合のリニアモータの制御方
法を示している。しかし、この場合では、例えばY軸の
リニアモータの位置を検出し、この検出結果を制御装置
に入力し、機械制御装置の指定に基づいて近づけられる
Y位置と比較されて、各リニアモータの制御に使用され
ている。
は、工作機械のスライド部材の両側に配置されている一
対のリニアモータをそれぞれ別個に制御しているので、
該一対のリニアモータ間の速度及び位置の調和を取るこ
とが容易ではなかった。このため、前記スライド部材を
円滑に移動させて、前記スライド部材の位置の調節を速
やかに行うことが容易ではないという問題点があった。
したがって、本願発明の目的は、上述の従来例の欠点を
なくし、工作機械等における位置調整のためのスライド
部材の移動を円滑に行うことができるように、該スライ
ド部材の両端に配設された一対のリニアモータの位置の
制御を円滑に行うことができるリニアモータ駆動方法を
提供することである。
め、本願発明の第1の発明の構成は、1つのスライド部
材の両側を一対のリニアモータにて同期駆動する駆動方
法において、前記一対のリニアモータに対応する位置セ
ンサから前記一対のリニアモータに対応する一対のサー
ボへ与える帰還信号の付与形態を、前記スライド部材の
送り運動における運動特性に応じて切換手段により変更
可能としたことを特徴とするリニアモータ駆動方法であ
る。
リニアモータに対応する位置センサから前記一対のリニ
アモータに対応する一対のサーボへ与える帰還信号の付
与形態を、前記スライド部材の送り運動における運動特
性に応じて切換手段により変更可能としてるので、X
軸、Y軸及びZ軸の各スライド部材の送り運動における
動特性の差異があっても、同一構成の駆動ユニットを使
用できる。つまり、各スライド部材の動特性に特有な駆
動ユニットを製造する必要性を排除できる。
明の構成において、前記切換手段が、外部からの切替信
号に応じて、前記一対の位置センサのうち一方の位置セ
ンサの出力を該一方の位置センサに対応するリニアモー
タを駆動する一方のサーボのみに帰還信号として入力で
きるとともに、前記一対の位置センサのうち他方の位置
センサの出力を前記一対のサーボの各々に帰還信号とし
て入力できることである。
発明の構成の作用とともに、前記切換手段が、外部から
の切替信号に応じて、前記一対の位置センサのうち一方
の位置センサの出力を該一方の位置センサに対応するリ
ニアモータを駆動する一方のサーボのみに帰還信号とし
て入力できるとともに、前記一対の位置センサのうち他
方の位置センサの出力を前記一対のサーボの各々に帰還
信号として入力できるので、前記一対のリニアモータを
相互に関連づけて制御することができる。この結果、前
記スライド部材の移動を円滑に行うことができる。
のための一対のリニアモータを駆動する駆動ユニットを
備えるものにおいて、前記一対のリニアモータのうち先
行傾向にあるリニアモータへの目標偏差は、前記一対の
リニアモータの目標位置指令と該先行傾向にあるリニア
モータに対応する位置センサの帰還信号とに基づいて求
め、前記一対のリニアモータのうち遅れ傾向にあるリニ
アモータへ与える目標偏差は、前記目標位置指令と該遅
れ傾向にあるリニアモータに対応する位置センサ及び前
記先行傾向にあるリニアモータに対応する位置センサの
帰還信号とに基づいて求め、前記遅れ傾向にあるリニア
モータへ与える目標偏差を前記先行傾向にあるリニアモ
ータへ与える目標偏差よりも前記一対のリニアモータの
送り速度に応じて増加するようにしたことを特徴とする
リニアモータ駆動方法である。
軸のための一対のリニアモータを駆動する駆動ユニット
を備えるものにおいて、前記一対のリニアモータのうち
先行傾向にあるリニアモータへの目標偏差は、前記一対
のリニアモータの目標位置指令と該先行傾向にあるリニ
アモータに対応する位置センサの帰還信号とに基づいて
求め、前記一対のリニアモーアのうち遅れ傾向にあるリ
ニアモータへ与える目標偏差は、前記目標位置指令と該
遅れ傾向にあるリニアモータに対応する位置センサ及び
前記先行傾向にあるリニアモータに対応する位置センサ
の帰還信号とに基づいて求め、前記遅れ傾向にあるリニ
アモータへ与える目標偏差を前記先行傾向にあるリニア
モータへ与える目標偏差よりも前記一対のリニアモータ
の送り速度に応じて増加するようにしているので、遅れ
傾向にあるリニアモータを先行するリニアモータに追従
させるように制御することができる。このため、前記送
り速度が変化しても、一つの制御軸のための一対のリニ
アモータの位置をそろえることができる。
実施の形態を説明する。図1は、本願発明が適用される
工作機械の概観を表している。図1に示す工作機械1に
おいて、工具主軸4とワークを固定する図示しないテー
ブルとの位置を調整するために、後述する図2に示すX
軸リニアモータ1a、1b、Y軸リニアモータ2a、2
b及びZ軸リニアモータ3a、3bが配設されている。
るX軸レール11a、11bに沿ってX軸方向に移動可
能なサドル7とベッド9との間にX軸リニアモータ1
a、1bが配設されている。更に、後述するY軸レール
12a、12bに沿ってY軸方向に移動可能な主軸ベッ
ド6とサドル7との間にY軸リニアモータ2a、2bが
配設され、後述するZ軸レール13a〜13cに沿って
Z軸方向に移動可能な主軸保持ラム5と主軸ベッド6と
の間にZ軸リニアモータ3a、3bが配設されている。
なお、X軸レール11aがコラム8に配設され、X軸レ
ール11bがベッド9に配設されている。Y軸レール1
2a、12bがサドル7に配設され、Z軸レール13
a、13b、13cが主軸ベッド6に配設されている。
また、矢印21はX軸方向を示し、矢印22はY軸方向
を示している。更に、Z軸方向は、X軸方向及びY軸方
向に直交する方向である。
制御システムのブロックを示している。図2において、
CNC(Computer Numerical Control)31は、CPU
31a、メモリ31b及びインタフェース31cからな
り、X軸駆動ユニット32、Y軸駆動ユニット35及び
Z軸駆動ユニット36を制御する。X軸駆動ユニット3
2は、一対のX軸リニアモータ1a、1bの駆動をする
ものであり、第1サーボ32a、第2サーボ32b及び
分配切換器32cからなる。第1サーボ32aはCPU
33a、メモリ33b及びインタフェース33cからな
り、第2サーボ32bはCPU34a、メモリ34b及
びインタフェース34cからなる。前記リニアモータ1
aはスライド部材1c(図1のサドル7に相当する。)
の一方の端に配設され、前記リニアモータ1bは該スラ
イド部材1cの他方の端に配設されている。位置センサ
41aはリニアモータ1aの位置を検出するように配設
され、位置センサ41bはリニアモータ1bの位置を検
出するように配設されている。
アモータ2a、2bを駆動するものである。位置センサ
42aはリニアモータ2aの位置を検出するように配設
され、一方、位置センサ42bはリニアモータ2bの位
置を検出するように配設されている。Z軸駆動ユニット
36は、一対のZ軸リニアモータ3a、3bを駆動する
ものである。位置センサ43aはリニアモータ3aの位
置を検出するように配設され、一方、位置センサ43b
はリニアモータ3bの位置を検出するように配設されて
いる。
る帰還信号の3つの付与形態を示している。図3(a)
は帰還モード00の場合を示している。この場合、分配
切換器32cは切替信号00を受けて帰還モード00に
なり、位置センサ41aの位置検出値C1’(t) のみを
第1サーボ32a及び第2サーボ32bの両方に帰還し
ている。図3(b)は帰還モード01の場合を示してい
る。この場合、分配切換器32cは切替信号01を受け
て帰還モード01になり、位置センサ41aの位置検出
値C1’(t) を第1サーボ32aに帰還し、位置センサ
41bの位置検出値C2’(t) を第2サーボ32bに帰
還している。図3(c)は帰還モード10の場合を示し
ている。この場合、分配切換器32cは切替信号10を
受けて帰還モード10になり、位置センサ41aの位置
検出値C1’(t) を第1サーボ32a及び第2サーボ3
2bに帰還し、位置センサ41bの位置検出値C2’
(t) を第2サーボ32bに帰還している。
(I/F)31cからは、X,Y,Z軸の各駆動ユニッ
ト32、35、36に目標位置C1(t) と送り速度V1
(t) が図8の単位微小時間Δt間隔で入力される。輪郭
制御においては、補間演算をCNC31のCPU31a
が処理し、この処理後の軌跡データに基づいて前記目標
位置C1(t) と送り速度V1(t) が指令される。また、
X軸駆動ユニット32には、CNC31から帰還モード
信号00、01、10が選択的に第1サーボ32a、第
2サーボ32b及び分配切換器32cに入力される。前
記帰還モード信号は、Y軸駆動ユニット35及びZ軸駆
動ユニット36にも同様に入力される。
作のフローチャートを示し、図5は図4の続きを示して
いる。例として図2のX軸駆動ユニット32について以
下動作を説明する。なお、図6は駆動ユニット32内の
第2サーボ32bのCPU34aが図4の目標位置計算
ステップにおいて実行する処理の具体的内容を前記帰還
信号の3つの付与形態毎に示している。また、Y軸駆動
ユニット35及びZ軸駆動ユニット36のフローチャー
トは、X軸駆動ユニット32のフローチャートと同様で
ある。 (1) 帰還モード00 今、CNC31から帰還モード信号00が指定された状
態で、図8のt時点においてCNC31から目標位置C
1(t) と指令速度V1(t) がX軸駆動ユニット32の第
1サーボ32a及び第2サーボ32bに入力されたと仮
定する。この指令に応じて第1サーボ32aは入力され
た目標位置C(1) と位置センサ41aの帰還信号C1’
(t) との目標偏差P1(t) を算出し、この偏差出力によ
りX軸の下部に配置したリニアモータ1aのための図示
しないサーボアンプを駆動する。なお、第1サーボ32
aの動作は下記の帰還モード01、10において同一で
あり、制御自体は周知であるので、第1サーボ32aの
CPU33aが実行するプログラムのフローチャートは
省略されている。
4aが図4のステップ101〜107を実行する。この
場合、ステップ105の目標偏差P1(t) の算出におい
ては、下部リニアモータ1a用の位置センサ41aから
の帰還信号C1’(t) を利用し、ステップ106にて出
力する目標偏差P1(t) が所定値e以下になった時(ス
テップ107)、ステップ120において、次の微小時
間経過時点(図8のt+Δt時点)における目標位置C
1(t) の指令をCNC31に要求する。
いて、CNC31から目標位置C1(t) と指令速度V1
(t) がX軸駆動ユニット32の第1及び第2サーボ32
a、32bに入力されたと仮定する。第1サーボ32a
は、帰還モード00と同様に動作する。第2サーボ32
bは、そのCPU34aが図4のステップ101〜10
3、108〜111を実行する。この場合、ステップ1
09の目標偏差P2(t) の算出においては、上部リニア
モータ1b用の位置センサ41bからの帰還信号C2’
(t) を利用し、ステップ110にて出力する目標偏差P
2(t) が所定値e以下になった時(ステップ111)、
ステップ120において、次の微小時間経過時点(図8
のt+Δt時点)における目標位置C1(t) の指令をC
NC31に要求する。
いて、CNC31から目標位置C1(t) と指令速度V1
(t) がX軸駆動ユニット32の第1サーボ32a及び第
2サーボ32bに入力されたと仮定する。第1サーボ3
2aは、帰還モード00と同様に作動する。第2サーボ
32bは、そのCPU34aが図4のステップ101〜
103、112〜119を実行する。この場合、ステッ
プ116においては、目標偏差P1(t) と第2サーボ3
2bが出力する目標偏差P2’(t) が算出される。即
ち、最初に目標偏差P2’(t) が次式により算出され
る。 P2’(t) =C1(t) −C2’(t)+αi{P1(t−
Δt)−(P2(t−Δt)} この場合、制御開始時点においては、上部及び下部リニ
アモータ1a、1bの位置は同一であるので、ステップ
115においてP1(t−Δt)及びP2(t−Δt)
が何れも零にセットされる。
時点(図8のt時点)においては、微小時間Δt前の時
点(図8のt−Δt時点)における制御のために既に算
出されてメモリ34bに記憶されている目標偏差の差に
重み係数αiを乗算した補正値が算出されて加算され
る。ここで、重み係数αiは、図7のテーブルから指令
速度V1(t) に応じてステップ112において選択的に
読み出される係数が加算される。このため、X軸の上部
リニアモータ1b用の図示しないサーボアンプへ出力さ
れる目標偏差P2’(t) は、現時点(図8のt時点)か
ら微小時間前の先の時点(図8のt−Δt時点)におけ
る下部リニアモータ1aと上部リニアモータ1bとの運
動位置の差を加味したものとして算出される。むろん、
リニアモータ1a、1bの駆動速度が増加するにつれ
て、上部及び下部リニアモータ1a、1b間の位置ずれ
量が増大するので、図7に示すように重み係数αiもこ
れに応じて数値が大きくされる。
けるt+Δt時点)におけるステップ116での目標偏
差P2’(t) の計算に使用するために、今回の時点(図
8におけるt時点)において、目標偏差P1(t) とP2
(t) とが次式により計算される。 P1(t) =C1(t) −C1’(t) P2(t) =C1(t) −C2’(t) 次のステップ117においては、目標偏差P2’(t) が
上部リニアモーア1bのサーボアンプに出力され、これ
により遅れ傾向にあるリニアモーア(例えば、上部リニ
アモータ1b)を先行するリニアモータ(例えば、下部
リニアモータ1a)に追従させるように制御される。
の帰還信号が実際の検出値よりも遅れた位置を示すよう
に見せかけ、これにより遅れ傾向にあるリニアモータ側
には実際の目標偏差よりも大きな見かけ上の目標値を付
与し、送り方向の後方に傾斜した状態で前進する傾向の
動的運動特性のスライド部材1cを傾斜のない状態で前
進するように制御する。ステップ118においては、次
回の微小時間経過時点(図8におけるt+Δt時点)に
おけるステップ116での目標偏差P2’(t) の計算に
使用するために、今回のステップ116において算出さ
れた目標偏差P1(t) とP2(t) がメモリ34bに記憶
される。
P2’(t) が所定値e以下になる時に、ステップ120
で次の微小時間経過時点(図8のt+Δt時点)の目標
位置C1(t) がCNC31に要求される。そして、位置
決め完了時にCNC31から第2サーボ32bに動作オ
フ指令が与えられたことがステップ121において判別
されるとき、第2サーボ32bのCPU34aは図4及
び図5のプログラムの実行を終了する。
前記一対のリニアモータ1a、1bに対応する位置セン
サ41a、41bから前記一対のリニアモータ1a、1
bに対応する一対のサーボ32a、32bへ与える帰還
信号の付与形態を、スライド部材1cの送り運動におけ
る運動特性に応じて切換手段としての分配切換器32c
により変更可能としてるので、X軸、Y軸及びZ軸の各
スライド部材1c等の送り運動における動特性の差異が
あっても、同一構成の駆動ユニット32、35、36を
使用できる。つまり、各スライド部材1c等の動特性に
特有な駆動ユニットを製造する必要性を排除できる。
1からの切替信号に応じて、前記一対の位置センサ41
a、41bのうち一方の位置センサの出力を該一方の位
置センサに対応するリニアモータを駆動する一方のサー
ボのみに帰還信号として入力できるとともに、前記一対
の位置センサ41a、41bのうち他方の位置センサの
出力を前記一対のサーボ32a、32bの各々に帰還信
号として入力できるので、前記一対のリニアモータ1
a、1bを相互に関連づけて制御することができる。こ
の結果、前記スライド部材1cの移動を円滑に行うこと
ができる。
モータ1a、1bを駆動する駆動ユニット32を備える
ものにおいて、前記一対のリニアモータ1a、1bのう
ち先行傾向にあるリニアモータへの目標偏差は、前記一
対のリニアモータ1a、1bの目標位置指令と該先行傾
向にあるリニアモータに対応する位置センサの帰還信号
とに基づいて求め、前記一対のリニアモーア1a、1b
のうち遅れ傾向にあるリニアモータへ与える目標偏差
は、前記目標位置指令と該遅れ傾向にあるリニアモータ
に対応する位置センサ及び前記先行傾向にあるリニアモ
ータに対応する位置センサの帰還信号とに基づいて求
め、前記遅れ傾向にあるリニアモータへ与える目標偏差
を前記先行傾向にあるリニアモータへ与える目標偏差よ
りも前記一対のリニアモータの送り速度に応じて増加す
るようにしているので、遅れ傾向にあるリニアモータを
先行するリニアモータに追従させるように制御すること
ができる。このため、前記送り速度が変化しても、一つ
の制御軸のための一対のリニアモータ1a、1bの位置
をそろえることができる。
ニット32、35、36には、サーボのCPUを2つ設
けているが、1つのCPUにすることもできる。
駆動方法によれば、X軸、Y軸及びZ軸の各スライド部
材の送り運動における動特性の差異があっても、同一構
成の駆動ユニットを使用できる。つまり、各スライド部
材の動特性に特有な駆動ユニットを製造する必要性を排
除できる。このため、特に、本願発明のリニアモータ駆
動方法を採用した工作機械のワークと工具との位置調整
の精度を向上させることができる。更に、第2の発明に
係わるリニアモータ駆動方法によって、上記第1の発明
の効果とともに、一対のリニアモータを相互に関連づけ
て制御することができるため、前記スライド部材の移動
を一層円滑に行うことができる。このため、特に、本願
発明のリニアモータ駆動方法を採用した工作機械のワー
クと工具との位置調整の精度を一層向上させることがで
きる。更に、第3の発明に係わるリニアモータの駆動方
法によれば、遅れ傾向にあるリニアモータを先行するリ
ニアモータに追従するように制御することができるた
め、X軸等の制御軸のための一対のリニアモータの制御
を円滑に行うことができる。このため、特に、本願発明
のリニアモータ駆動方法を採用した工作機械のワークと
工具の位置調整を更に向上させることができる。
ある。
のブロック図である。
の付与形態を示す説明図である。
が実行する処理の概要を示すフローチャートである。
プにおいて実行する処理の具体的内容を前記帰還信号の
3つの付与形態毎に示す説明図である。
説明図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 1つのスライド部材の両側を一対のリニ
アモータにて同期駆動する駆動方法において、 前記一対のリニアモータに対応する位置センサから前記
一対のリニアモータに対応する一対のサーボへ与える帰
還信号の付与形態を、前記スライド部材の送り運動にお
ける運動特性に応じて切換手段により変更可能としたこ
とを特徴とするリニアモータ駆動方法。 - 【請求項2】 前記切換手段が、外部からの切替信号に
応じて、前記一対の位置センサのうち一方の位置センサ
の出力を該一方の位置センサに対応するリニアモータを
駆動する一方のサーボのみに帰還信号として入力できる
とともに、前記一対の位置センサのうち他方の位置セン
サの出力を前記一対のサーボの各々に帰還信号として入
力できることを特徴とする請求項1記載のリニアモータ
駆動方法。 - 【請求項3】 一つの制御軸のための一対のリニアモー
タを駆動する駆動ユニットを備えるものにおいて、 前記一対のリニアモータのうち先行傾向にあるリニアモ
ータへの目標偏差は、前記一対のリニアモータの目標位
置指令と該先行傾向にあるリニアモータに対応する位置
センサの帰還信号とに基づいて求め、 前記一対のリニアモータのうち遅れ傾向にあるリニアモ
ータへ与える目標偏差は、前記目標位置指令と該遅れ傾
向にあるリニアモータに対応する位置センサ及び前記先
行傾向にあるリニアモータに対応する位置センサの帰還
信号とに基づいて求め、 前記遅れ傾向にあるリニアモータへ与える目標偏差を前
記先行傾向にあるリニアモータへ与える目標偏差よりも
前記一対のリニアモータの送り速度に応じて増加するよ
うにしたことを特徴とするリニアモータ駆動方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06470297A JP3507938B2 (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | リニアモータ駆動方法 |
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JPH10262388A true JPH10262388A (ja) | 1998-09-29 |
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JPH06297286A (ja) * | 1993-03-10 | 1994-10-25 | Max Rhodius Gmbh | 工作機械 |
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1997
- 1997-03-18 JP JP06470297A patent/JP3507938B2/ja not_active Expired - Fee Related
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