JPH0288152A - 位置決め装置 - Google Patents
位置決め装置Info
- Publication number
- JPH0288152A JPH0288152A JP63237516A JP23751688A JPH0288152A JP H0288152 A JPH0288152 A JP H0288152A JP 63237516 A JP63237516 A JP 63237516A JP 23751688 A JP23751688 A JP 23751688A JP H0288152 A JPH0288152 A JP H0288152A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- distance
- workpiece
- light
- signal processing
- measurement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Machine Tool Copy Controls (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明はたとえばレー+f加工機やII業[1ボツトの
ような自動機械に組み込まれ、自(h n械のヘッドと
ワークとの距離を計測し、ヘッドのワークに対する距m
およびヘッドとワークとの対向姿勢を正しい位置に保つ
Jこうにした位iW決め装置に関する。
ような自動機械に組み込まれ、自(h n械のヘッドと
ワークとの距離を計測し、ヘッドのワークに対する距m
およびヘッドとワークとの対向姿勢を正しい位置に保つ
Jこうにした位iW決め装置に関する。
(従来の技術)
たとえばG O2レ一ザ加工機などをワークの切断・加
工用手段として用いる製造ラインでは、切断、加工作業
に先立って、所望の切断、加工作業を行うようにワーク
の形状に対応してヘッドの移動経路の動作手順を加工機
に対して教え込むようにし、この加IIのヘッドにレー
ジ加工ノズルを取り付け、このレーザ加工ノズルをヘッ
ドの移動経路の動作手順に沿って移動させることで、ワ
ークを正確に切断ないし加工をするようにしている。
工用手段として用いる製造ラインでは、切断、加工作業
に先立って、所望の切断、加工作業を行うようにワーク
の形状に対応してヘッドの移動経路の動作手順を加工機
に対して教え込むようにし、この加IIのヘッドにレー
ジ加工ノズルを取り付け、このレーザ加工ノズルをヘッ
ドの移動経路の動作手順に沿って移動させることで、ワ
ークを正確に切断ないし加工をするようにしている。
一方切断ないし加工すべきワークには、寸法のバラツキ
があり、また加工時にワークの熱変形が生じ、これによ
りワークとヘッドとの位置関係がティーチング(教示)
時と実際の加工作業時とでtよ異なっていることがある
。ワークとヘッドとの位置関係が教示11.1と実際の
加工作業a)とで異なると、ワークに対して所望の加工
がなされないことになるので、この場合には、ヘッドの
側!ψに距離検出器を取りイ・1け、この距離検出器に
より計測されるヘッドとワークの対向距離に応じて、ヘ
ッドとワークの対向距離を補1(L、ながう加工するよ
うにしている。
があり、また加工時にワークの熱変形が生じ、これによ
りワークとヘッドとの位置関係がティーチング(教示)
時と実際の加工作業時とでtよ異なっていることがある
。ワークとヘッドとの位置関係が教示11.1と実際の
加工作業a)とで異なると、ワークに対して所望の加工
がなされないことになるので、この場合には、ヘッドの
側!ψに距離検出器を取りイ・1け、この距離検出器に
より計測されるヘッドとワークの対向距離に応じて、ヘ
ッドとワークの対向距離を補1(L、ながう加工するよ
うにしている。
上記距離検出器としては、三角側ll原理の光学式距餡
51測器で、計測光をワーク上の加工点から僅かに離れ
た位置に投光しワークの評点位置を計測づる形式のもの
や、ノズルの先端に絶縁された金属チップを取り付け、
ワークとの間に電圧を印加して電6j■で距離を五1測
する静電容量形の物がある。
51測器で、計測光をワーク上の加工点から僅かに離れ
た位置に投光しワークの評点位置を計測づる形式のもの
や、ノズルの先端に絶縁された金属チップを取り付け、
ワークとの間に電圧を印加して電6j■で距離を五1測
する静電容量形の物がある。
(発明が解決しようとする課題)
近年レーザー加工の利用範囲が広がり、アルミニウム材
料のようにレーザー光を反射し易い素材の加工が重要に
なってきており、アルミニウム材料のワークを加工する
場合には、加工時のワークの熱歪みやワークのばらつき
などにより、教示した時のワークと、加工時の姿勢にず
れが生じることがあり、このずれにより、加工用レーザ
ー光がワークに直角に当たらなくなり、その結果ワーク
面が溶融されずに、ワーク面で反射した加工用レーザー
光が加工ノズル内の光学部品を破旧させてしまうことが
ある。
料のようにレーザー光を反射し易い素材の加工が重要に
なってきており、アルミニウム材料のワークを加工する
場合には、加工時のワークの熱歪みやワークのばらつき
などにより、教示した時のワークと、加工時の姿勢にず
れが生じることがあり、このずれにより、加工用レーザ
ー光がワークに直角に当たらなくなり、その結果ワーク
面が溶融されずに、ワーク面で反射した加工用レーザー
光が加工ノズル内の光学部品を破旧させてしまうことが
ある。
本発明は上記した点に鑑みてなされたしので、ワークの
材質、光沢、加工中の変形にかかわらず、ヘッドのワー
クとの距離を正確に計ヨ11シ、ヘッドのワークに対す
る距離およびヘッドとワークどの対向姿勢を正しい位置
に保つようにした位置決め装置を提供することを目的と
覆る。
材質、光沢、加工中の変形にかかわらず、ヘッドのワー
クとの距離を正確に計ヨ11シ、ヘッドのワークに対す
る距離およびヘッドとワークどの対向姿勢を正しい位置
に保つようにした位置決め装置を提供することを目的と
覆る。
(:!l1題を解決するための手段)
本発明の位置決め装置は、対象物上に投光して複数の計
測用評点を形成する複数の投光器と、上記投光源に対し
て所定の傾斜角を右して配設され複数の計測用輝点を三
角測量の原1g+で距離測定する?Q数の受光器と、上
記受光器からの翳1 i11!l III I点位置デ
ータから対象物までの距離および対象物の姿勢を計測ケ
る第1信号処理装冒と、上記複数のJtS用評点の近く
て・かつ81測用輝点に対向するように配胃された金属
チップと、この金属チップに対して電圧を印加し静電誘
導されIこ電荷の大きさにより対象物との間の距離を求
める第2信号処理装置と、上記第1信号処理装置J3よ
び第2信号処理装ごからの計測信号にJ:り対像物の?
!2勢ずれと衝突防止を監視する1り罪装置とを打して
構成される。
測用評点を形成する複数の投光器と、上記投光源に対し
て所定の傾斜角を右して配設され複数の計測用輝点を三
角測量の原1g+で距離測定する?Q数の受光器と、上
記受光器からの翳1 i11!l III I点位置デ
ータから対象物までの距離および対象物の姿勢を計測ケ
る第1信号処理装冒と、上記複数のJtS用評点の近く
て・かつ81測用輝点に対向するように配胃された金属
チップと、この金属チップに対して電圧を印加し静電誘
導されIこ電荷の大きさにより対象物との間の距離を求
める第2信号処理装置と、上記第1信号処理装置J3よ
び第2信号処理装ごからの計測信号にJ:り対像物の?
!2勢ずれと衝突防止を監視する1り罪装置とを打して
構成される。
(作用)
本発明の位置決め装置においで(よ、第1信号処J!I
!装置により対象物との間の距#lおJ、び対象物の姿
勢を三角測量の原理で計測し、加工ノズルに対する対象
物の姿勢がり°れて、上記第1信号処理装置による計測
が不可能の11には、第2信号処理装置により対像物と
の間の距離を計測し、上記第1信号処理装置J3よび第
2信号処理SA置からの51測信号を制御装置で演算し
、対象物の姿勢のずれと衝突防止を監視しながら正しい
加工ノズル姿勢を維持する。
!装置により対象物との間の距#lおJ、び対象物の姿
勢を三角測量の原理で計測し、加工ノズルに対する対象
物の姿勢がり°れて、上記第1信号処理装置による計測
が不可能の11には、第2信号処理装置により対像物と
の間の距離を計測し、上記第1信号処理装置J3よび第
2信号処理SA置からの51測信号を制御装置で演算し
、対象物の姿勢のずれと衝突防止を監視しながら正しい
加工ノズル姿勢を維持する。
(実滴例)
以下本発明の−実り例を図面につき説明づろ。
第1図および第2図において符号1は、CO2や固体ル
ビ等をレーザー媒質としたレー(アー加工機の加工ヘッ
ドを示し、この加工ヘッド1の先端部に設けたレーザー
加工ノズル2の外周部にt、(、位置決め装置3が配設
されている。
ビ等をレーザー媒質としたレー(アー加工機の加工ヘッ
ドを示し、この加工ヘッド1の先端部に設けたレーザー
加工ノズル2の外周部にt、(、位置決め装置3が配設
されている。
上記位置決め装置3は、光学式位置検出器4と、静電容
量式距離検出35とを右して構成されるものであり、上
記光学式位置検出器4は、レーザー加工ノズル2の上部
に設置Jられ、プラスブックや木材、非金属材など光沢
の少ないワークを光学的に計測するのに適し、また、静
電容量式距離検出器5は、光沢の多い金属材料を計測−
りるのに適し、レーザー加工ノズル2の先端部を形成ザ
るJ、うにそれぞれ装着されている。
量式距離検出35とを右して構成されるものであり、上
記光学式位置検出器4は、レーザー加工ノズル2の上部
に設置Jられ、プラスブックや木材、非金属材など光沢
の少ないワークを光学的に計測するのに適し、また、静
電容量式距離検出器5は、光沢の多い金属材料を計測−
りるのに適し、レーザー加工ノズル2の先端部を形成ザ
るJ、うにそれぞれ装着されている。
上記光学式位置検出器4の内部には、第3図および第4
図に示すように第1投光器6と第1受光器7が三角測晴
可能な所定の角度で内蔵され、また第2投光器8と第2
受光器9が上記第1投光器6と第1受光器7の組と位相
を90度ずらした位置でかつ三角1111ffi可能な
所定の角曵で内蔵されている。上記第1投光器6からワ
ーク10に向けて投光されるn1測光11は、ワーク1
0上に計測用輝点12を形成し、この計測用輝点12の
乱反射光の一部は反射光13として第1受光器7に戻さ
れる。すなわら第1投光器6の位置をR1計測用輝点1
2をQ、第1受光器7の位置をPとすれば、R,P、Q
は三角点を形成する。同様に上記第2投光器8からワー
ク10に向けて投光される計測光14は、ワーク10上
に計測用輝点15を形成し、この計測用輝点12の乱反
射光の一部は反射光16として第2受光器9に戻される
。
図に示すように第1投光器6と第1受光器7が三角測晴
可能な所定の角度で内蔵され、また第2投光器8と第2
受光器9が上記第1投光器6と第1受光器7の組と位相
を90度ずらした位置でかつ三角1111ffi可能な
所定の角曵で内蔵されている。上記第1投光器6からワ
ーク10に向けて投光されるn1測光11は、ワーク1
0上に計測用輝点12を形成し、この計測用輝点12の
乱反射光の一部は反射光13として第1受光器7に戻さ
れる。すなわら第1投光器6の位置をR1計測用輝点1
2をQ、第1受光器7の位置をPとすれば、R,P、Q
は三角点を形成する。同様に上記第2投光器8からワー
ク10に向けて投光される計測光14は、ワーク10上
に計測用輝点15を形成し、この計測用輝点12の乱反
射光の一部は反射光16として第2受光器9に戻される
。
光学式位置検出器4の第1投光器6は、第5図に示すよ
うに、レーデi!胃として例えば半導体し一ザー20と
、この半導体レーザー20を保持するブツシュ21と、
半導体レーザー20からでるレーザ光の方向に設けられ
シー11光の散乱光を除去するコリメータ22と、この
コリメータ22の先端部にスペーサ等の保持具23を介
して設けられた投光レンズ24を備え、また第1受光器
7は、受光素子30と、この受光素子30を保持するブ
ツシュ31と、受光素子30の前側にHQ IJられ外
乱光を遮断する光フィルタ32と、この光フィルタ32
に接して設けられたスペーIJ−33と、このスペーサ
33のr−1面に設けられた受光レンズ34と、この受
光レンズ34に接するように取り付けられた押えリング
35とを備えている。なお第2投光器8と第2受光器9
の構成は第1投光器6と同じであるから説明を省略する
。
うに、レーデi!胃として例えば半導体し一ザー20と
、この半導体レーザー20を保持するブツシュ21と、
半導体レーザー20からでるレーザ光の方向に設けられ
シー11光の散乱光を除去するコリメータ22と、この
コリメータ22の先端部にスペーサ等の保持具23を介
して設けられた投光レンズ24を備え、また第1受光器
7は、受光素子30と、この受光素子30を保持するブ
ツシュ31と、受光素子30の前側にHQ IJられ外
乱光を遮断する光フィルタ32と、この光フィルタ32
に接して設けられたスペーIJ−33と、このスペーサ
33のr−1面に設けられた受光レンズ34と、この受
光レンズ34に接するように取り付けられた押えリング
35とを備えている。なお第2投光器8と第2受光器9
の構成は第1投光器6と同じであるから説明を省略する
。
一方、静電容量式距離検出器5は、第2図に示すように
セラミック製絶縁部40と、金属製ノズル部41と、こ
の金fiR”IJノズルi′JI41に固定された静電
気誘導の電極部42と、この電極部42に接続された電
気コード43とから構成されている。
セラミック製絶縁部40と、金属製ノズル部41と、こ
の金fiR”IJノズルi′JI41に固定された静電
気誘導の電極部42と、この電極部42に接続された電
気コード43とから構成されている。
一方、上記位置決め装置3の光学式位置検出器4と静電
容量式距離検出器5とからの信号を第1図に示す信号処
理8置50で受けており、この信号処理装置50は、第
6図に示すように第1投光器6を1IIlltIl?l
るレーIf−ドライバ51と、第1受光器7の検知回路
52と、第2投光器8をあり御するレージ−ドライバ5
3と、第2受光37の検知回路53と、電極部42に誘
導された静電気の検知装V!155とから構成されてい
る。
容量式距離検出器5とからの信号を第1図に示す信号処
理8置50で受けており、この信号処理装置50は、第
6図に示すように第1投光器6を1IIlltIl?l
るレーIf−ドライバ51と、第1受光器7の検知回路
52と、第2投光器8をあり御するレージ−ドライバ5
3と、第2受光37の検知回路53と、電極部42に誘
導された静電気の検知装V!155とから構成されてい
る。
つぎに作用を説明する。
CO2レーデ−加工機等のレージ加工機の運転時におい
ては、加工ヘッド1は、あらかじめ敬承された加工経路
に沿ってワーク10に対して対向するが、ワーク10は
レープ−加工が進むにつれて変形が生じ、第5図に示す
基準対向距離のワーク位置10に対して近い位置10a
、または遠い位置10bに対向距離が変動する。したが
って、上記第1投光混6からワーク10に向【ノて投光
されるR1測光11は、ワーク1Q上に計測用輝点12
を形成し、この計測用輝点12の乱反射光の一部は反射
光13として第1受光器7に戻されるが、基準対向距離
のワーク位置10に対して近い位置10aにあるワーク
においては、第1投光器6からワーク10の位置10a
に向けて投光される計測光11は、ワーク10上に計測
用輝点12aを形成し、基準対向距離のワーク位置10
に対して遠い位置10bにあるワークにおいては、ワー
ク10上に計測用輝点12bを形成する。
ては、加工ヘッド1は、あらかじめ敬承された加工経路
に沿ってワーク10に対して対向するが、ワーク10は
レープ−加工が進むにつれて変形が生じ、第5図に示す
基準対向距離のワーク位置10に対して近い位置10a
、または遠い位置10bに対向距離が変動する。したが
って、上記第1投光混6からワーク10に向【ノて投光
されるR1測光11は、ワーク1Q上に計測用輝点12
を形成し、この計測用輝点12の乱反射光の一部は反射
光13として第1受光器7に戻されるが、基準対向距離
のワーク位置10に対して近い位置10aにあるワーク
においては、第1投光器6からワーク10の位置10a
に向けて投光される計測光11は、ワーク10上に計測
用輝点12aを形成し、基準対向距離のワーク位置10
に対して遠い位置10bにあるワークにおいては、ワー
ク10上に計測用輝点12bを形成する。
したがって第1受光i!!7に戻される反射光は、13
.13a、13bとなッテ、像ヲy?、なツタ位置に現
わすため、これら計測用輝点位置から三角1lIl量の
Irt理に基づいて対向距離が計測される。同様に第2
投光器8と第2受光器9の間でも同じ様に計測され、こ
れら計測用輝点位置から三角側n1の原理に基づいて対
向距離が計測される。第1投光器6と第2投光器8は同
一面で90度の角度間隔を置いて配置されているので、
第1受光器7と第2受光器9からの信号を信号処理8置
50で演算することで、ワークの対向距離と対向姿勢を
検知できることになる。また第1受光器7の検知回路5
2と第2受光器7の検知回路53とにより検知された受
光量により対向姿勢が検知される。
.13a、13bとなッテ、像ヲy?、なツタ位置に現
わすため、これら計測用輝点位置から三角1lIl量の
Irt理に基づいて対向距離が計測される。同様に第2
投光器8と第2受光器9の間でも同じ様に計測され、こ
れら計測用輝点位置から三角側n1の原理に基づいて対
向距離が計測される。第1投光器6と第2投光器8は同
一面で90度の角度間隔を置いて配置されているので、
第1受光器7と第2受光器9からの信号を信号処理8置
50で演算することで、ワークの対向距離と対向姿勢を
検知できることになる。また第1受光器7の検知回路5
2と第2受光器7の検知回路53とにより検知された受
光量により対向姿勢が検知される。
一方静電容a式距離検出器5は、ワーク10との間の静
電容量が対向距離に比例することから検知回路55で対
向距離を計測する。
電容量が対向距離に比例することから検知回路55で対
向距離を計測する。
しかして上記計測データは、信号処理回路を介してレー
ザー加工機の図示しないNC装置に送信され、加工ヘッ
ド1の位置イー制御のための信号として作用し、正しい
姿勢の時には対向距離データにより対向距離を加工しな
がら修正し、小さく姿勢がずれた時には、光学式位置検
出器4の計測データにより姿勢を修正し、大きく¥ly
5がずれた時には、レーザー光を止めて加工点を中心と
して第1投光器6と第1受光器7、および第2投光器8
と第2受光′FA9のなす平面を回転さμろように加工
ヘッド1をピボットターンさせるとともに、静電容量式
距離検出器5によりワークとの衝突防止を監視しながら
第1受光器7と第2受光器9の受光mからワークと加工
ノズルとの対向姿勢を正しく修正することができる。
ザー加工機の図示しないNC装置に送信され、加工ヘッ
ド1の位置イー制御のための信号として作用し、正しい
姿勢の時には対向距離データにより対向距離を加工しな
がら修正し、小さく姿勢がずれた時には、光学式位置検
出器4の計測データにより姿勢を修正し、大きく¥ly
5がずれた時には、レーザー光を止めて加工点を中心と
して第1投光器6と第1受光器7、および第2投光器8
と第2受光′FA9のなす平面を回転さμろように加工
ヘッド1をピボットターンさせるとともに、静電容量式
距離検出器5によりワークとの衝突防止を監視しながら
第1受光器7と第2受光器9の受光mからワークと加工
ノズルとの対向姿勢を正しく修正することができる。
なお上記実施例においては、光学式位置検出器には3!
測ユニツトを直角関係を保つように2セツト内蔵させた
ものについて説明したが、計測ユニットが3セット以上
あってもよいのはもちろlυである。
測ユニツトを直角関係を保つように2セツト内蔵させた
ものについて説明したが、計測ユニットが3セット以上
あってもよいのはもちろlυである。
以上述べたように本発明によれば、従来の加工可能材料
の他にアルミニウム材料のような光沢のある対像物を加
工ノズルに対重る対向距離および対向姿勢を正しい位置
に保つように位置決めすることができる。
の他にアルミニウム材料のような光沢のある対像物を加
工ノズルに対重る対向距離および対向姿勢を正しい位置
に保つように位置決めすることができる。
第1図は本発明による位置決め装置のシー11加工機の
加工ヘッドに組み込んだ状態を示1図、第2図は同加工
ヘッドの一部を破いて示ず側面図、第3図は加工ヘッド
の下面図、第4図は第2図のIV −mVに泊った図、
第5図tま光学式bLr!i検出蒸の作用を示す図、第
6図は信号処理装置を示1ブロック図である。 決め装置、4・・・光学式位置検出器、5・・・静電容
量式距離検出器、6・・・第1投光器、7・・・第1受
光器、8・・・第2投光器、9・・・第2受光器、10
・・・ワーク、11・・・計III九、12・・・4測
用輝点、13・・・反射光、41・・・金属製ノズル、
50・・・信号処理装置。
加工ヘッドに組み込んだ状態を示1図、第2図は同加工
ヘッドの一部を破いて示ず側面図、第3図は加工ヘッド
の下面図、第4図は第2図のIV −mVに泊った図、
第5図tま光学式bLr!i検出蒸の作用を示す図、第
6図は信号処理装置を示1ブロック図である。 決め装置、4・・・光学式位置検出器、5・・・静電容
量式距離検出器、6・・・第1投光器、7・・・第1受
光器、8・・・第2投光器、9・・・第2受光器、10
・・・ワーク、11・・・計III九、12・・・4測
用輝点、13・・・反射光、41・・・金属製ノズル、
50・・・信号処理装置。
Claims (1)
- 対象物上に投光して複数の計測用輝点を形成する複数
の投光器と、上記投光器に対して所定の傾斜角を有して
配設され複数の計測用輝点を三角測量の原理で距離測定
する複数の受光器と、上記受光器からの計測用輝点位置
データから対象物までの距離および対象物の姿勢を計測
する第1信号処理装置と、上記複数の計測用輝点の近く
でかつ計測用輝点に対向するように配置された金属チッ
プと、この金属チップに対して電圧を印加し静電誘導さ
れた電荷の大きさにより対象物との間の距離を求める第
2信号処理装置と、上記第1信号処理装置および第2信
号処理装置からの計測信号により対象物の姿勢ずれと衝
突防止を監視する制御装置とを有することを特徴とする
位置決め装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63237516A JPH0288152A (ja) | 1988-09-24 | 1988-09-24 | 位置決め装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63237516A JPH0288152A (ja) | 1988-09-24 | 1988-09-24 | 位置決め装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0288152A true JPH0288152A (ja) | 1990-03-28 |
Family
ID=17016482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63237516A Pending JPH0288152A (ja) | 1988-09-24 | 1988-09-24 | 位置決め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0288152A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991001849A1 (fr) * | 1989-07-27 | 1991-02-21 | Fanuc Ltd | Unite de commande de profils sans contact |
| WO1991004833A1 (fr) * | 1989-10-04 | 1991-04-18 | Fanuc Ltd | Dispositif de commande de profil sans contact |
| US5718832A (en) * | 1993-10-15 | 1998-02-17 | Fanuc Ltd. | Laser beam machine to detect presence or absence of a work piece |
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| JP2009510302A (ja) * | 2005-09-26 | 2009-03-12 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 露出した開口部を備えるコーティングされるべきガスタービン構成部品を製造する方法、この方法を実施する装置、およびフィルム冷却開口部を備えるコーティング可能なタービン羽根 |
| JP2010149159A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Komatsu Ntc Ltd | レーザ加工方法及びレーザ加工装置 |
-
1988
- 1988-09-24 JP JP63237516A patent/JPH0288152A/ja active Pending
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