JPS63201803A - 工作機械のデ−タ伝送装置 - Google Patents

工作機械のデ−タ伝送装置

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JPS63201803A
JPS63201803A JP3353287A JP3353287A JPS63201803A JP S63201803 A JPS63201803 A JP S63201803A JP 3353287 A JP3353287 A JP 3353287A JP 3353287 A JP3353287 A JP 3353287A JP S63201803 A JPS63201803 A JP S63201803A
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Masamiki Kachi
加地 正幹
Yuichi Nishikawa
裕一 西川
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Hitachi Seiki Co Ltd
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Hitachi Seiki Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野コ 本発明は、NC(数値制御)工作機械のシリアルデータ
伝送装置に関する。更に詳しくは、NC工作機械の中央
処理装置と位置検出のためのパルス検出部との間を数値
情報で通信するNC工作機械の位置情報を通信するシリ
アルデータ伝送装置に関する。
[従来の技術] 近年、NC工作機械への高速化への要求は高まるばかり
である。そのためテーブル、刃物台の送りは高速化して
おり、早送りはより早く、精密送りはより精密にとの要
求は高まっている。刃物台、ワークテーブル等の駆動モ
ータ又は送りねじ軸にタコゼネレータとロータリエンコ
ーダを取り付け、そのパルス発振数を読み取って、速度
や移動量、位置情報を演算制御することが行われている
このように位置情報となるパルスエンコーダとしては、
例えば第9図(a)に示すように、回転ティスフRDを
送り系の軸SにハブHで固定し、その盤面に放射状に穿
設されたスリットSLを発光ダイオードLED等で照射
するものとし、スリットSLを通過した光を更に固定ス
リットF Lを通過させたのち、フォトダイオードPD
等で受光して判読するものが一般的である。
第9図(b)は、前記の光学エンコーダからのパルス検
出処理を示す部分構成図で、通常、前記固定スリットF
 Lは上下2段に仕切られていて、フォトダイオードP
DはA相及びB相の2相の光を検出する。2相の光から
光電変換された信号はパルス造成回路61に入力され、
基準信号と比較されてパルス化されたのち、互いに加減
算されてアップパルス及び゛ダウンパルスを出力し、カ
ウンタ62かこれを計算して、速度や移動量の計測に使
用する9 前記したようにテーブル、刃物台の送りは高速化してい
て、その位置情報である送りねじ等に設けた光学エンコ
ーダからデータの伝送は伝送線を通じてパルス信号その
ままNC制御装置へ送っている。したかって、送り速度
か早くかつ精密な信号を発生させる密パルスのときはカ
ウントミスしたり、生のパルス信号そのものを伝達する
ため伝送速度か遅いなとの問題が生じている。この信頼
性を確保するために結果として、機械系の移動速度を所
定以上できなかった。
[発明か解決しようとする問題点] 工作機械においては、移動量や速度の検出は常に同一基
準で必要とされるものではない。例えば移動の途中など
は、情報か細密で多いと処理速度を妨げる恐れの方か大
きいし、逆に始動や停止の前後などは、できるだけキメ
細がな情報が欲しい。特に最近の工作機械では、早送り
を大きくし設定単位を小さくとる傾向にある。このよう
な実情に対して、前記従来のパルスエンコーダとそのデ
ータ処理方法はあまりにも画一的で、柔軟性に欠けてい
た。
前記問題からNC工作機械の早送り速度にも限度か生じ
る結果となっている。本発明は、この問題点に鑑みて創
案されたもので、所要の状況に応して、パルスの検出と
処理とを行う工作機械のパルス検出処理装置と、検出処
理されたパルスをパルスエンコーダ側に設けた中央演算
処理装置で数値情報化して中央のNC制御装置に伝送す
るデータ伝送装置を提供することを目的とする。
[問題点を解決するだめの手段] 前記問題を解決するなめに本発明は次のような手段を採
る。
駆動モータと、前記駆動モータによって送られるテーブ
ル、刃物台等を有する工作機械において、工作機械のテ
ーブル、刃物台等の移動量を検出してディジタル信号を
発生するディジタル信号発生手段と、前記ディジタル信
号発生手段からのディジタル信号を演算して前記ディジ
タル信号発生手段の近傍に設けられ前記ディジタル信号
を機械上の絶対位置を示す数値に変換する数値変換処理
手段と、前記数値変換処理手段からの伝送ケーブルを介
し゛(数値情報を受け取り前記テーブルの移動を演算制
御する数値制御装置とからなる工作機械のデータ伝送装
置である。
1−作用] 本発明の作用の概要を第1図を中心に説明する。
第1の粗パルス判別手段11は2相の粗信号から粗パル
スを造成し、その粗パルスは第1の粗バルスカウンタ1
2でカウントされる。第2の密パルス判別手段21−は
2相の音信号から密パルスを造成し、その密パルスは第
2の密パルスカウンタ22でカランI・される。粗信号
検出手段1oに対して、音信号検出手段20が例えば1
00倍の密度で検出するものとすると、1個の粗パルス
が検出される間に1゜00個の密パルスが検出される。
尚、第2の密パルスカウンタ22は、第1の粗パルス判
別手段11がら粗パルスを入力され、1パルス毎とにリ
セッlへされ、カウントも更新されるので、100を越
えることはない。2つの粗パルスカウンタ12及び密パ
ルスカウンタ22の値は、演算処理手段40に入力され
てバルスカウン1〜されるが、第1の粗パルスカウンタ
12の数値は速度判別手段30にも入力されて、所定の
速度基準値と比較され、その結果は演算処理手段4゜に
入力され、2相信号の発生速度値が所定速度基準値より
も大であるときは第1の粗パルスカウンタ12の数値が
そのままパルスカウントされ、発生速度値か所定の基準
値よりも小であれば、第1の粗パルスカウンタ12の数
値を上位桁とし、第2の密パルスカウンタ22の数値を
下位桁とする100倍の密度のパルスカウントが行われ
る。
ここで所定の速度基準とは、密信号検出手段20で読み
取ることができる限界速度より少し低めの回転速度を基
準としている。演算処理手段40からのデータは、数値
変換処理手段50に伝送され、ここで機械上の絶対位置
に対する情報処理が行われる。従ってテーブル、刃物台
等の前記絶対位置情報は、伝送線を通してNC制御装置
70に送られる。
[実施例] 以下、本発明を、実施例とその図面を参照して詳細に説
明する。
実施例の構成 第2図は、本発明を実施した工作機械のデータ伝送装置
の1構成例を示すブロック図である 。
第2図において、工作機械は、上位NC制御装置70の
中央処理装置を兼ねるCPUIと、キーホード付ディス
プレイ2及びその入出力ボート2aと、その入出力ボー
ト2aに連結されるNCテープPTのテープリーダ3と
、NC加ニブログラムを記憶するNC加ニブログラム・
メモリ4と、X、Y、Zの各軸を駆動するサーボ・モー
タ5及びアンプ5aと、該アンプ5aへ数値指令を発す
る補間器(位置制御回路)6及びD/′A変換器6aと
を備えている。
パルス検出処理装置としては、前記サーボ・モータ5に
取り付けられたタコゼネレータ7を介して、第9図(a
)に示されたような光学エンコーダ8が配設され、フォ
トダイオードにパルス検出回路9が接続されている。但
し、従来例では固定スリブI−F L及びフォトダイオ
ードPDかA、B2相を検出する上下2段で充分であっ
たか、本発明では、A、B、C,Dの4相用に4段を備
えるものとし、かつC,Dの2段は、A、 Bの2段に
比べてスリットの密度が100倍に分割されているもの
とする。従って、パルス検出回路9のA、82段が前記
粗信号検出手段であり、C,D2段か前記密信号検出手
段となる。
パルス検出処理装置は、これらの信号検出手段と、粗信
号から粗パルスを造成する第1の判別手段としての第1
の波形整形方向判別回路11と、粗パルスをカウントす
る第1の粗カウンタ12と、密信号から密パルスを造成
する第2の判別手段としての第2の波形整形方向判別回
路21と、密パルスをカウントする第2の密カウンタ2
2と、第1の波形整形方向判別回路11からの租パルス
を速度値fに換算する微分回路31と、所定の速度基準
値foを設定する速度基準値レジスタ32と、その速度
基準値foと前記速度値fとを比較する速度判別回路3
3と、その判別結果に基づいて2つのカウンタの数値を
処理する演算処理手段40等で構成されている。
演算処理手段40は、租パルスをカウントする第1の演
算回路41と、密パルスをカウントする第2の演算回路
42とを主部分として構成される。速度判別回路33で
速度基準値fo≧微分値fのときはケート103か開き
、密カウンタ22の記号を演算回路42に与え100X
R士Fを計算する。また、f o < fのときはゲー
ト102が開き租カウント12のカウントRを100倍
する演算回路41の値を出力する。演算回路42の値と
ケート102を経た値とは次の数値変換処理手段50へ
送り出す。
数値変換処理手段50は、速度判別手段30、演算処理
手段40からの信号を受け取り、サーボモータ5で駆動
される刃物台等の機械上の絶対位置を示す数値情報に変
換するものである。これらの制御はCPU51で行い、
後述するフローにしなかって原点検出回路53の検出で
検知した位置を基準に計算された正確な位置をNC制御
装置70へ送るものである。演算処理手段40のオア・
ケート104からの出力信号を受け収り、この出力信号
を後述する5バイトの数値情報に変換する機能を有して
いる。変換された数値情報はNC制御装置70へ共通バ
ス54を通じて伝送される。
速度判別手段30、演算処理手段40、数値変換処理手
段50の何れもパルスエンコータ8側に設けられたちの
て具体的には1枚のプリント板上に実装されている。
速度判別手段30、演算処理手段40の作動第3図は、
前記NC制御装置70がらの指令手順の1例を示すフロ
ーチャートである。同図において、NC加工が開始され
ると、ステップ■で、まずCPUIかNC加ニブログラ
ム・メモリ4から移動指令のブロックを読み込んで行く
が、送り機構の立上げ(加速)、立下り(減速)のとき
通過する前記速度基準値foの基準の呼び出しも含まれ
ていて、ステップ■で、そのfOを前記速度基準値レジ
スタ32にセットされる。ステップ■は、通常動作とし
て、NC加ニブログラムの移動指令に基づ本実施例では
5バイトを1単位として、補間器6へ位置制御処理指令
がパルス出力され、ステップ■で、サーボ・モータ5が
駆動される。
サーボ・モータ5には、タコゼネレータ7を介して、第
9図に示される光学エンコーダ8が連結されていて、回
転ディスクRD及び固定スリットFl−を通過した光が
フォトダイオードPDで検出される。回転軸の1回転に
対応するx、y、zの各軸の前進もしくは後退が2.4
+amすなわち送りねじのピッチか2.4■である場合
に、この光学エンコーダ8の分解能か0,1μであると
して、租カウンタ12は1回転で240カウントし、密
カウンタ22は粗カウンタの1回転当たり100カウン
トするように設定すれは、2個のカウンタの組み合わせ
により240〆100=24000のカウントが可能に
なる。
これは、密カウンタが1カウント0.1μということで
、その場合には、租カウンタは100倍の1カウント1
0.0μになる。そして、この0.1μという分解能は
、エンコーダ側では一般的に可能な範囲である。前記の
如く、ステップ■で、パルス検出回路9及び波形整形方
向判別回路11.21で、A、B相及びC,D相のフィ
ードバックパルスを検出すると、ステップ■で、それら
を粗パルスカウンタ12及び密パルスカウンタ22で処
理することになる。
前記の光学エンコーダ8を用いて、1分間に3Om移動
するワークの位置決めを行う場合、粗パルスカウンタ1
2は1カウント10.0μmであるから、 P=30X1000  ÷ 0  、 0 1  (p
ulse/win)=  5 0  (pulse/m
5ec)たけパルスカウンタすることになり、100k
Hzの性能のカウンタならば充分適用できる。
さて、この移動が目標ストローク・に近付くとサーボ・
モータ5は減速され始める。密パルスカウンタ22かL
ook)lzで充分にカウントできるためには、10μ
sec/pulseの速度を必要とし、分解能か0.1
μであれば、1分間の移動速度にすると、0.1μm÷
10 μsec =0.6 m7 mtnとなり、この
場合、lQmsec当たりの密パルスカウンタ22のカ
ウント数は10 m5ec710 μsec、即ち、約
1000パルスで、粗パルスカウンタ12のカウント数
は9〜11パルスとなる。従って、粗パルスカウンタ1
2のカウント数は±9パルス以下であるような移動のと
き密カウンタ22を計数して正確な位置決めを行えばよ
い。
逆に、高速移動の際は、密パルスカウンタ22のカウン
ト動作は必ずしも正確である必要はなく、粗カウンタ1
2のパルスがオア・ゲート101を介して密カウンタ2
2をリセットすることによって、自動的に補正される。
粗パルスカウンタ12のパルスは(放分回路31により
速度値fに演算されたのち、速度判別回路33に入力さ
れて、ステップ■で、速度基準値レジスタ32に登録さ
れた所定の速度基準値foと比較される。この速度基準
値fOは、サーボ・モータ5の立ち上げ(加速)、立ち
下がり(減速)に対して設定するもので、前記の例えば
0.6m/゛醜inが参考となる。
比較結果がf)foの高速のときは、アンド・ゲート1
02にのみ“1°°が入力され、ステップ(づはステッ
プ■の左へ分岐し、演算回路41で粗パルスカウンタ1
2のパルス数Rに100を乗じた値がそのまま採用され
る。f≦fOの立ち上げ、立ち下がり時には、アンド・
ゲート103に1°°が入力され、ステップ■は右側へ
分岐し、−14= 前記パルス数Rに100を乗じた値と密パルスカウンタ
22のパルス数Fとが加算される。
前記の演算値は、オア・ゲート104により、いずれか
が出力され、ステップ■で、数値情報処理装置50に入
力されて、指令データとして使用される。このデータは
、移動速度の高低に対応させて、粗・密の2段階に処理
されているので、状況に応じた柔軟性を備えることとな
る。
第4図のフローチャー■−は、数値変換処理手段50の
動作を示すものである。光学エンコーダ8で発生された
粗パルスカウンタ12と密パルスカウンタ22でカウン
トしそのカウント値を演算して数値の位置データとして
シリアル伝送動作するものである。ステップ■で粗パル
スカウンタ12の内容を読み込み、ステップ■で前回の
読み込み値と比して変化有、否かを判断する。前回の読
み込み値と比較して値か変化していれば、ステップ■に
進む。ステップ■でUPかDOWMかを判断する。すな
わち、機械側が立上りか立下げかの判断である。
UPであれば゛、ステップ■で密カウンタをOにする。
D OW Nで゛あれば、ステップ■で密カウンタの内
容を99にセットする。次に、ステップ■でデータ転送
時間か否かでデータの転送のタイミングを判断する。所
定時間ごとにデータを送るタイプの非同期式であるので
データの転送時間であれは、ステップ■で中央のNC制
御装置70側へ数値化した位置情報を共通バス54で転
送する。
データ転送時間でなければ、前記ステップ■に戻る。第
5図は、中央のN C#J 碑装置70の原点復帰指令
の動作を示すフローチャートである。
ステップ■で機械が原点に移動するように移動指令をセ
ットし、ステップ■で速度指令をセットし、ステップ■
で機械が原点復帰の動作を開始する。ステップ■で機械
原点に設けたリミットスイッチで原点を確認する。本実
施例では、高速移動でリミットスイッチに接触後、14
mmでサーボモータか停止したのに対し、従来の伝送方
式では30mmと倍以上NC制御装置のスピードに差が
生じた。原点を確認したら、ステップ■で送りのサーボ
モータを停止する。次にステ・ンプ■で機械側から原点
を検出した信号を中央のNC装置Gこ送信し動作を終了
する。原点のリミ・ントスイ・ンチを確認後、エンコー
ダが1回転し次のグリ・ンド点を原点とする。
第6図は、数値変換処理手段50側の原点検出後の演算
回路のリセット動作を示すものである。
原点復帰の指令が出ると、ステ・ツブ■で原点の確認を
し、ステップ・■で演算回路42をリセ・ン卜する。以
後、機械原点からの距離がカウントされることになる。
ユニ」二mMM氏− 次に、数値変換処理手段50により数値に変換されたデ
ータを共通パスライン54でNC制御装置70へ伝送す
る伝送方式について述べる。(詳細は本出願人か特願昭
61−197903号で出願済み)データで伝送方式は
非同期式を採用しており、データの送受け1キヤラクタ
1lbitで構成している。データを伝送する共通パス
ライン54には、各種の入・出力装置が並列に接続され
ている。後述するようにデータにはへ・ノダ部を有し、
そのアドレスから選択すべき入出力が装置が選択される
第7図(a)は数値変換処理手段50からNC制御装置
70に対して送信されるデータの基本構成を示したもの
である。ヘッダ部にはNC制御装置からの送信メツセー
ジの時は、選択すべき入出力装置のアドレスと、NC制
御装置の送信メ・ンセージであることを示す送信方向デ
ータか含まれ、入出力装置が返信するメツセージでは返
信する入出力装置のアドレスと入出力装置からの送信を
示す送信方向データが含まれている。
第7図(a)1ブロツク5バイトで、1バイトは11ビ
ツトで構成されている。アスキーコートでは8ビツトの
コード体系にするので通常であるか、8ビツトのうち4
ビツトを使用していないのでムタか多い。
本実施例では、11ヒツトのうち9番目のヒツト(TB
)ををデータの終わり又は始めの認識に使用する。先頭
の1バイト中の9番目のビットが1であれば、ブロック
の始めを意味し、後に続く4バイト中の9番目のビット
は何れも0であるので、データ部分を意味する。したが
って、4バイト中の40ビツトがデータ部分として使、
とることになる。データ部分の先頭の1バイト中の9番
目のビットが1であれば次のブロックの先頭であること
を判別する。
本例では最小パルス幅を35μsecに設定されている
。この値は、航記したように光学エンコーダから直接パ
ルスを伝送線で中央の数値制御装置に送るよりもパルス
幅を充分大きくとっであるので、誤動作の確率は極めて
低い。データの伝送は後述するように一定の周期ごとに
データを転送する非同期式である。したがっ゛C同期信
号も必要としない。ちなみに、本例では1ビツト当たり
35μsecであり、1バイト11ビツトで5バイトデ
あるから、データ伝送するのに1ブロツクで35X5X
11=1925μsec =2msec時間を要する。
この速度は機械の運行速度に比して充分速く問題はない
。1パルスで35μsecであるから、1秒当たりのパ
ルス幅はI X 10 / 35 = 30キロパルス
/秒である。データ通信用伝送路では50ビット/′秒
(b/S)がら48キロビット/秒<kb/’s)の範
囲のものが一般に利用されているので、工場内遠隔地等
へデータを送るときのデータ通信用伝送路も充分使える
データ部としては、NC制御装置7oの送信メツセージ
の時は、NC制御装置7oに備えられな2ボーI・から
成るメモリの中の出力データメモリエリアに格納されて
いる各入出力装置のデータか、ヘッダ部で指示されてい
るアドレスの入出力装置に対して送吋され、入出力装置
の送信メツセージではこの入出力装置の入力データがN
C制御装置70に送信され入力データメモリエリアに格
納される。
第7図(b)は本発明におけるデータ伝送の手順を示し
たものであり、説明を簡単にするなめ共通パスライン5
4に接続されている入出力装置はアドレス#1〜#5の
5台とし、数値変換処理手段50のアドレスは#6とし
ている。NC制御装置70は共通パスライン54に#1
の入出力装置に対するメツセージ■を送信する。全ての
入出力装置は、このメツセージ■を受信するが、ヘッダ
部に含まれるアドレス情報により#1の入出力装置のみ
が応答し、返信メツセージ■を共通パスライン54に送
り出す。
■のメツセージは入出力装置からNC制御装置70に対
するメツセージであるから、全ての入出力装置は受信を
行わず中央のNC制御装置7oのみが受信する。■のメ
ツセージの受信を終了したNC制御装置70は次に#2
の入出力装置に対するメツセージ■を共通パスライン5
4に送り出す。この場合も前記メツセージ■の場合と同
様に#2の入出力装置のみが応答し、返信メツセージ■
を受信する。以下、同様に#3及び#4の入出力装置に
対する送信受信を行った後NC制御装置70は#6のア
ドレスを割り当てている数値変換処理手段50に対する
数値情報のメツセージ■を受信し、返信メツセージ■を
受信すると再び#1の入出力装置とのメツセージのやり
取りを行い以下同様の動作を繰り返す。
[他の実施例コ 第8図に示すものは数値変換処理装置5oがら共通バス
54を介して数値データを伝送するときのデータ伝送制
御手順における他の実施例を示すものである。1ブロツ
ク5バイトで構成されている。SOHOHヘラディグめ
、STXはテキストの始め、ETBはそのブロックの誤
りの有無の検出、ACKは誤りなし、ETXはテキスト
の終わり、NAKは誤りありを意味する。このデータの
伝送はヘッダ部にアドレスがなく、並列して他の入出力
装置が接続されていないのでバス線でなく通常の伝送線
であれば良い。この実施例は前記した実施例に比して伝
送速度は遅いが、通常の規格化された伝送方式(I S
O/CCI TT’)のなめ他の機械等と交信できる。
その他、ハイレベル・データ・リンク制御手順(HDL
C手順)等工作機械を制御できるものであればどんな方
式でも良い。
−22〜 [発明の効果] 以上説明しなとおり、本発明によれば、速度の状況に応
じて、パルスの検出とその処理を数値情報化して中央の
NC装置に伝送できるので、正確でかつ早くパルスが処
理でき、結果として工作機械の加工の高速化が図れる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の基本的な構成を示す機能ブロック図、
第2図は本発明の1実施例のブロック図、第3図は実施
例の動作のフローチャート、第4図はパルスエンコーダ
側の位置情報処理を示すフローチャート、第5図はNC
制御装置側原点復帰の指令動作のフローチャート、第6
図はNC制御装置の原点復帰演算回路のリセット動作を
示すフロー図、第7図(a)は数値情報のビットの構成
を示す、第7図(b)はデータ伝送手順を示す図、第8
図は数値情報のビット構成の他の実施例、第9図(a)
は光学エンコーダ、第9図(b)は光学エンコーダのA
、B信号の説明図である。 1・・・NC制御装置のCPU、5・・・サーボ・モー
タ、9・・・パルス検出回路、11.21・・・波形整
形方向判断回路、30・・・速度判別手段、4o・・・
演算処理手段、50・・・数値変換処理手段、5]−・
・・送信制御用のCPU、54・・・共通バス 特許出願人  日立精機株式会社 出願人代理人  富 崎 元 成 第3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 駆動モータと、前記駆動モータによって送られるテーブ
    ル、刃物台等を有する工作機械において、工作機械のテ
    ーブル、刃物台等の移動量を検出してディジタル信号を
    発生するディジタル信号発生手段と、前記ディジタル信
    号発生手段からのディジタル信号を演算して前記ディジ
    タル信号発生手段の近傍に設けられ前記ディジタル信号
    を数値に変換する数値変換処理手段と、前記数値情報変
    換手段からの伝送ケーブルを介して数値情報を受け取り
    前記テーブルの移動を演算制御する数値制御装置とから
    なる工作機械のデータ転送装置。
JP3353287A 1987-02-18 1987-02-18 工作機械のデ−タ伝送装置 Pending JPS63201803A (ja)

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Citations (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5890442A (ja) * 1981-11-26 1983-05-30 Toshiba Mach Co Ltd 精密切削加工装置
JPS5969815A (ja) * 1982-10-13 1984-04-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd デイジタル位置決め制御装置
JPS6030961A (ja) * 1983-07-29 1985-02-16 株式会社日立製作所 冷凍装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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