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図面 (8)

課題

数値制御装置付き工作機械試し加工作業や、数値制御装置ソフトウェアデバッグ作業にかかる手間や時間等を大きく軽減できる移動経路描画方法および数値制御装置を提供すること。

解決手段

工作機械2の動作を数値制御するとともに、工具経路表示機器16に描画する数値制御装置1に、加工工具三次元座標系座標値を記憶する位置情報記憶部12を設けた。三次元座標系の工具座標値は位置情報記憶部12に記憶されているため、一旦描画した工具経路を描画範囲情報や視線方向情報を変更して再描画する際に、NCプログラムを再び走らせて三次元座標系の工具座標値を改めて取得する必要がない。従って、工具経路の再描画を迅速にでき、数値制御装置1付き工作機械2の試し加工作業や、数値制御装置1のソフトウェアのデバッグ作業にかかる手間や時間等を大きく軽減できる。

概要

背景

概要

数値制御装置付き工作機械試し加工作業や、数値制御装置ソフトウェアデバッグ作業にかかる手間や時間等を大きく軽減できる移動経路描画方法および数値制御装置を提供すること。

工作機械2の動作を数値制御するとともに、工具経路表示機器16に描画する数値制御装置1に、加工工具三次元座標系座標値を記憶する位置情報記憶部12を設けた。三次元座標系の工具座標値は位置情報記憶部12に記憶されているため、一旦描画した工具経路を描画範囲情報や視線方向情報を変更して再描画する際に、NCプログラムを再び走らせて三次元座標系の工具座標値を改めて取得する必要がない。従って、工具経路の再描画を迅速にでき、数値制御装置1付き工作機械2の試し加工作業や、数値制御装置1のソフトウェアのデバッグ作業にかかる手間や時間等を大きく軽減できる。

目的

本発明の目的は、数値制御装置付き工作機械の試し加工作業や、数値制御装置のソフトウェアのデバッグ作業にかかる手間や時間等を大きく軽減できる移動経路描画方法および数値制御装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

加工対象物加工工具とを相対移動させながら前記加工対象物を加工する工作機械において、前記加工対象物および/または前記加工工具の移動経路表示機器に描画する移動経路描画方法であって、前記加工対象物および/または前記加工工具の三次元座標系座標値位置情報記憶部で順次記憶し、この位置情報記憶部から前記三次元座標系の座標値を読み出し、この三次元座標系の座標値を、前記表示機器に描画する座標値の範囲情報および描画する視線方向の情報に基づいて、前記表示機器に対応した二次元座標系に変換し、これら二次元座標系の座標値をもとに前記移動経路を前記表示機器に描画することを特徴とする移動経路描画方法。

請求項2

加工対象物と加工工具とを相対移動させながら前記加工対象物を加工する工作機械において、その動作を数値制御するとともに、前記加工対象物および/または前記加工工具の移動経路を表示機器に描画する数値制御装置であって、前記表示機器に描画する座標値の範囲情報を記憶する描画範囲情報記憶部と、前記表示機器に描画する視線方向の情報を記憶する視線方向情報記憶部と、前記加工対象物および/または前記加工工具の三次元座標系の座標値を順次記憶する位置情報記憶部と、この位置情報記憶部から前記三次元座標系の座標値を読み出し、この三次元座標系の座標値を、前記描画範囲情報記憶部および視線方向情報記憶部の情報に基づいて、前記表示機器に対応した二次元座標系に変換するとともに、当該二次元座標系の座標値をもとに前記移動経路を前記表示機器に描画する描画機能部とを備えていることを特徴とする数値制御装置。

請求項3

請求項2に記載の数値制御装置において、前記描画範囲情報記憶部は、前記三次元座標系の座標値の範囲情報を記憶する第1描画範囲情報記憶部と、前記表示機器に対応した前記二次元座標系の座標値の範囲情報を記憶する第2描画範囲情報記憶部とを含んで構成されていることを特徴とする数値制御装置。

技術分野

0001

本発明は、移動経路描画方法および数値制御装置係り、詳しくは、加工対象物加工工具とを相対移動させながら加工対象物を加工する工作機械において、加工対象物および/または加工工具の移動経路を表示機器に描画する移動経路描画方法および数値制御装置に関する。

背景技術

0002

従来より、加工対象物と加工工具とを相対移動させながら加工対象物を加工する工作機械において、その動作制御には数値制御装置が用いられている。このような数値制御装置には、たとえば加工工具の移動経路をCRTディスプレイ等の表示機器に描画する機能を備えたものがある。

0003

具体的に、図7に示すように、描画機能を有する数値制御装置100は、NCプログラム解釈して工作機械110の駆動系111に駆動指令を送るとともに、工具の位置を検出する位置検出器112から取得した工具の位置情報をもとに工具の三次元座標系座標値を求めるCNC本体部101と、表示機器105に描画する三次元座標系の座標値の範囲情報を記憶する描画範囲情報記憶部102と、表示機器105に描画する視線方向の情報を記憶する視線方向情報記憶部103と、描画範囲情報および視線方向情報をもとにCNC本体部101から送られる工具座標値を三次元座標系から表示機器105に対応した二次元座標系に変換する描画機能部104と、この描画機能部104から送られた工具座標値をもとに工具経路を表示する表示機器105とを備えている。

0004

このような構成において、NCプログラムを走らせると、CNC本体部101はそのNCプログラムを解釈し、駆動系111に対して駆動指令を送る。これにより、加工工具が移動される。一方、位置検出器112からは加工工具の位置情報がCNC本体部101に次々と送られ、CNC本体部101で加工工具の三次元座標系の座標値が求められる。この工具座標値は描画機能部104に順次送られ、描画機能部104において、描画範囲情報および視線方向情報をもとに、三次元座標系の工具座標値が二次元座標系に変換されて、表示機器105に工具経路として描画されている。

0005

工作機械110に上述のような数値制御装置100を用いることで、工具経路を表示機器105に描画し、工作機械110を扱う作業者による試し加工作業や、数値制御装置100のソフトウェアを開発する者のデバッグ作業にかかる手間や時間等を軽減しようとしている。

発明が解決しようとする課題

0006

ところで、試し加工作業やデバック作業において、工具経路が適当であるかどうかを判断するためには、三次元の工具経路をいろいろな角度から見る必要がある。具体的には、表示機器105において、たとえば、加工工具の動きが小さくて見にくい場合には工具経路を拡大して描画したり、工具経路を様々な視線方向で描画したりする必要がある。つまり、同一の工具経路について、描画する座標値の範囲を変更したり、描画する視線方向を変更したりする必要がある。

0007

しかしながら、上述したような数値制御装置100は、三次元座標系の工具座標値を二次元座標系に順次変換してこれを描画しているのみであり、三次元座標系の工具座標値を記憶していない。従って、別の描画範囲、または別の視線方向で工具経路を表示機器105に描画したい場合、工具経路が同一であっても、NCプログラムをもう一度走らせて、三次元座標系の工具座標値を改めて読み込む必要がある。つまり、描画範囲や視線方向を変更する際には、NCプログラムをその都度稼働させる必要があるため、手間や時間がかかり、作業者の試し加工作業やソフトウェア開発者のデバッグ作業にかかる手間や時間等がたいして軽減されないという問題がある。

0008

本発明の目的は、数値制御装置付き工作機械の試し加工作業や、数値制御装置のソフトウェアのデバッグ作業にかかる手間や時間等を大きく軽減できる移動経路描画方法および数値制御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0009

本発明の移動経路描画方法は、上記目的を達成するために、以下の方法を採用する。請求項1に記載の発明は、加工対象物と加工工具とを相対移動させながら前記加工対象物を加工する工作機械において、前記加工対象物および/または前記加工工具の移動経路を表示機器に描画する移動経路描画方法であって、前記加工対象物および/または前記加工工具の三次元座標系の座標値を位置情報記憶部で順次記憶し、この位置情報記憶部から前記三次元座標系の座標値を読み出し、この三次元座標系の座標値を、前記表示機器に描画する座標値の範囲情報および描画する視線方向の情報に基づいて、前記表示機器に対応した二次元座標系に変換し、これら二次元座標系の座標値をもとに前記移動経路を前記表示機器に描画することを特徴とするものである。

0010

この発明によれば、位置情報記憶部で記憶された三次元座標系の、たとえば工具座標値は、表示機器に描画する範囲および視線方向の情報に基づいて二次元座標系に変換され、表示機器に工具経路として描画される。この後、同一の工具経路について、範囲情報や視線方向の情報を変更して表示機器に工具経路を再描画する場合、位置情報記憶部で記憶された三次元座標系の工具座標値を読み込むとともに、変更された描画範囲や視線方向の情報を読み込むことで、表示機器に一旦描画した工具経路(二次元座標系に一度変換した工具の座標値)を拡大、縮小して再描画したり、別の視線方向から再描画することができる。つまり、表示機器に一度描画した工具経路について、描画範囲や視線方向を変更して描画する場合、もとになる三次元座標系の工具座標値を位置情報記憶部で記憶しているので、従来のように三次元座標系の工具座標値を得るためにNCプログラムを再び走らせる必要がない。従って、工具経路の再描画を迅速に行うことができ、数値制御装置付き工作機械の試し加工作業や、数値制御装置のソフトウェアのデバッグ作業にかかる手間や時間等を大きく軽減できる。

0011

一方、本発明の数値制御装置は、上記目的を達成するために、以下の構成を備える。請求項2に記載の発明は、加工対象物と加工工具とを相対移動させながら前記加工対象物を加工する工作機械において、その動作を数値制御するとともに、前記加工対象物および/または前記加工工具の移動経路を表示機器に描画する数値制御装置であって、前記表示機器に描画する座標値の範囲情報を記憶する描画範囲情報記憶部と、前記表示機器に描画する視線方向の情報を記憶する視線方向情報記憶部と、前記加工対象物および/または前記加工工具の三次元座標系の座標値を順次記憶する位置情報記憶部と、この位置情報記憶部から前記三次元座標系の座標値を読み出し、この三次元座標系の座標値を、前記描画範囲情報記憶部および視線方向情報記憶部の情報に基づいて、前記表示機器に対応した二次元座標系に変換するとともに、当該二次元座標系の座標値をもとに前記移動経路を前記表示機器に描画する描画機能部とを備えていることを特徴とするものである。

0012

この発明によれば、位置情報記憶部で記憶された三次元座標系の、たとえば工具座標値は、描画機能部に送られ、描画範囲情報記憶部および視線方向情報記憶部からの各情報をもとに二次元座標系に変換されて表示機器に工具経路として描画される。この後、同一の工具経路について、描画範囲や視線方向を変更して表示機器に工具経路を再描画する場合には、位置情報記憶部で記憶された三次元座標系の工具座標値を描画機能部で読み込むとともに、変更された描画範囲や視線方向の情報を読み込むことで、表示機器に一旦描画した工具経路を拡大、縮小して再描画したり、別の視線方向から再描画することができる。つまり、表示機器に一度描画した工具経路について、描画範囲や視線方向を変更して描画する場合、従来のようにNCプログラムを再び走らせる必要がない。従って、手間や時間をかけずに工具経路の再描画を行うことができ、数値制御装置付きの工作機械を扱う作業者の試し加工作業や、数値制御装置のソフトウェアを開発する者のデバッグ作業にかかる手間や時間を大きく軽減できる。また、本発明の数値制御装置は、従来の数値制御装置に、加工対象物および/または加工工具の三次元座標系の座標値を記憶する位置情報記憶部を設けるだけでよく、容易に構成できる。

0013

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の数値制御装置において、前記描画範囲情報記憶部は、前記三次元座標系の座標値の範囲情報を記憶する第1描画範囲情報記憶部と、前記表示機器に対応した前記二次元座標系の座標値の範囲情報を記憶する第2描画範囲情報記憶部とを含んで構成されていることを特徴とするものである。この発明によれば、描画範囲情報記憶部は、三次元座標系の座標値の範囲情報を記憶する第1描画範囲情報記憶部と、表示機器に対応した二次元座標系の座標値の範囲情報を記憶する第2描画範囲情報記憶部とを含んで構成されているので、これら範囲情報をもとに工具経路を表示機器に描画すれば、移動経路の表示範囲と、表示機器の表示範囲との両方を所望に設定した上で工具経路を描画することができる。

発明を実施するための最良の形態

0014

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1には、本発明の一実施形態に係る数値制御装置1のブロック図が示されている。この数値制御装置1は、加工対象物と加工工具とを相対移動させながら加工対象物を加工する工作機械2に設けられるものであり、移動経路としての工具経路をCRTディスプレイ等の表示機器16に描画するものである。

0015

具体的に、数値制御装置1は、CNC本体部11、位置情報記憶部12、描画範囲情報記憶部13、視線方向情報記憶部14、描画機能部15、および表示機器16を含んで構成され、工作機械2の動作を数値制御している。また、工作機械2は、加工工具を移動させる駆動系21と、加工工具の位置を検出する位置検出器22とを含んで構成されている。

0016

CNC本体部11は、作業者が入力するNCプログラムを解釈し、このNCプログラムに基づいて、工作機械2の駆動系21に対して駆動指令を送る。駆動系21としては、加工工具を回転させるモータ、加工工具の移動に用いられるボールねじを駆動させるモータや、油圧シリンダ等が挙げられ、駆動指令としては、モータへの回転駆動指令等が挙げられる。一方、CNC本体部11の駆動指令に基づいて加工工具が移動すると、工作機械2の位置検出器22によって、加工工具の位置が検出される。位置検出器22は、光学式電気式磁気式等の変位検出器から適宜選択して用いればよい。CNC本体部11は、位置検出器22からの検出信号を受けると、その信号から加工工具の三次元座標系の座標値を演算して、加工工具の現在座標値を求める。なお、三次元座標系は、加工工具の移動方向に沿って座標軸をとった三次元座標系であってもよく、また、加工工具の移動方向に沿って座標軸をとらない三次元座標系であってもよい。

0017

位置情報記憶部12は、CNC本体部11で求められた加工工具の三次元座標系の現在座標値を順次読み込んで記憶する。具体的に、加工工具の三次元座標系が、各々直交するX軸、Y軸およびZ軸で表されるXYZ座標系である場合、位置情報記憶部12に記憶される工具座標値は、図2に示すような形態で表される。ここで、位置情報記憶部12は、加工工具の座標値を読み込んだ順に記憶しており、また、CNC部11に入力されたNCプログラムが複数であった場合には、各プログラム毎グループ分けして記憶している。

0018

描画範囲情報記憶部13は、表示機器16に描画する座標値の範囲情報を有しており、図3に示すように、三次元座標系の座標値の範囲情報を記憶する第1描画範囲情報記憶部13Aと、二次元座標系の座標値の範囲情報を記憶する第2描画範囲情報記憶部13Bとを含んで構成されている。

0019

第1描画範囲情報記憶部13Aが記憶する範囲情報は、位置情報記憶部12(CNC本体部11)で得られる加工工具の三次元座標系の座標値についてであり、三次元座標系が、たとえば各々直交するX軸、Y軸およびZ軸で表される場合、これらX軸、Y軸およびZ軸の各軸の範囲情報となる。

0020

具体的に、第1描画範囲情報記憶部13Aの範囲情報が示す各座標の描画範囲は、以下のように表される。
X:X座標最小値〜X座標の最大値
Y:Y座標の最小値〜Y座標の最大値
Z:Z座標の最小値〜Z座標の最大値
このように描画範囲が表される場合、各数値を、たとえば以下のように設定すると、
X:−1000.0〜1000.0[mm]
Y:−1000.0〜1000.0[mm]
Z:−1000.0〜1000.0[mm]
描画範囲は、原点(0,0,0)を中心とした一辺が2000.0[mm]の立方体状に形成される空間内となる。

0021

一方、第2描画範囲情報記憶部13Bが記憶する範囲情報は、表示機器の画像座標系、すなわち二次元座標系の座標値についてであり、二次元座標系が、たとえば互いに直交するU軸およびV軸で表される場合、これらU軸およびV軸の各軸の範囲情報となる。

0022

具体的に、第2描画範囲情報記憶部13Bの範囲情報が示す各座標の描画範囲は、以下のように表される。
U:U座標の最小値〜U座標の最大値
V:V座標の最小値〜V座標の最大値
このように描画範囲が表される場合、各数値を、たとえば以下のように設定すると、
U:10〜600[pixel]
V:10〜300[pixel]
描画範囲は、表示機器16の画面上において、長辺が591[pixel]、短辺が291[pixel]の長方形状に形成される画面内となる。

0023

工具経路を描画する表示機器16の画素範囲表示画面範囲)を任意に設定することで、工具経路と、たとえばNCプログラム等とを表示機器16の画面上に同時表示する場合において、互いに表示が重ならないように設定することができ、工具経路を見やすく表示できるようになる。

0024

視線方向情報記憶部14は、表示機器16に描画する視線方向の情報を有しており、この視線方向情報は、どの方向から見た工具経路を表示機器16に描画するのかを示す情報である。ここで、表示機器16の座標系を、表示機器16の画面16Aの左右方向(左から右が正方向)をU軸、上下方向(下から上が正方向)をV軸、紙面垂直方向(裏から表が正方向)をW軸とするUVW座標系とする。視線方向情報は、三次元座標系と表示機器16の座標系との相対関係、すなわちXYZ座標系とUVW座標系との相対関係で表される。つまり、X軸、Y軸およびZ軸をUVW座標系での単位ベクトルで表す。

0025

たとえば、X軸とU軸、Y軸とV軸、Z軸とW軸がそれぞれ平行で同じ向きの場合、X軸、Y軸およびZ軸は、以下のように表される。
X軸:(1.0,0.0,0.0)
Y軸:(0.0,1.0,0.0)
Z軸:(0.0,0.0,1.0)
表示機器16の座標系における視線方向は、W軸方向であるから、W軸方向に沿った単位ベクトルで表される方向が、視線方向となり、上記の場合は、Z軸方向が視線方向となる。

0026

描画機能部15は、位置情報記憶部12、描画範囲情報記憶部13および視線方向情報記憶部14からの情報に基づいて、加工工具の三次元座標系の座標値を表示機器16に対応した二次元座標系に変換するとともに、これら二次元座標系の座標値をもとに工具経路を表示機器16に描画する部分である。ここで、二次元座標系は、表示機器16のUV座標系(画像座標系)に対応している。

0027

次に、本実施形態の作用を、図4に示すフローチャートを用いて説明する。まず、数値制御装置1を起動して、NCプログラムを走らせると、CNC本体部11は、NCプログラムの解釈を行い(処理S1)、工作機械2の駆動系21へ駆動指令を送る(処理S2)。CNC本体部11は、駆動系21により移動する加工工具の位置情報を位置検出器22から順次取得し(処理S3)、この位置情報を加工工具の三次元座標系の座標値として、位置情報記憶部12が記憶する(処理S4)。

0028

描画機能部15は、描画範囲情報記憶部13および視線方向情報記憶部14の情報をもとに、位置情報記憶部12から読み出した三次元座標系の工具座標値を二次元座標系に変換し(処理S5)、この二次元座標系の座標値に基づいて表示機器16に工具経路を描画する(処理S6)。表示機器16に描画する工具経路の範囲情報または視線方向情報の変更入力があると(処理S7)、描画機能部15は、位置情報記憶部12から三次元座標系の工具座標値を再び読み出し、描画範囲情報記憶部13または視線方向情報記憶部14の更新された情報をもとに、二次元座標系に変換し(処理S5)、この二次元座標系の座標値に基づいて表示機器16に工具経路を描画する(処理S6)。

0029

ここにおいて、描画範囲情報の更新による工具経路の再描画の具体的な例を図5に示す。なお、この描画範囲情報は、第1描画範囲情報記憶部13Aが記憶しているものである。描画範囲情報が範囲情報31である場合、表示機器16には描画工具経路61が描画される。この後、描画範囲情報が範囲情報32に変更されると、表示機器16には描画工具経路62が再描画される。ここにおいて、範囲情報31は、原点(0,0,0)を中心とした一辺が2000.0[mm]の立方体状に形成される空間内を描画範囲とすることを示し、また、範囲情報32は、点(500.0,500.0,500.0)を中心とした一辺が1000.0[mm]の立方体状に形成される空間内を描画範囲とすることを示している。描画範囲情報を範囲情報31から範囲情報32に更新(変更)することで、同一の工具経路を描画工具経路61から描画工具経路62へと拡大して再描画している。つまり、描画範囲情報が示す描画範囲が狭ければ工具経路を拡大して再描画し、描画範囲が広ければ工具経路を縮小して再描画することになる。

0030

一方、描画視線方向情報の更新による工具経路の再描画の具体的な例を図6に示す。ここで、三次元座標系において、YZ平面にリング状に描かれる工具経路を表示機器16に描画する場合を示す。描画視線方向情報が視線方向情報41である場合、表示機器16には描画工具経路63が描画される。この後、描画視線方向情報が視線方向情報42に変更されると、表示機器16には描画工具経路64が再描画される。ここにおいて、視線方向情報41は、三次元座標系で表された工具経路を見る視線方向をZ軸方向とすることを示し、また、視線方向情報42は、視線方向をX軸方向とすることを示している。描画視線方向情報を視線方向情報41から視線方向情報42に更新することで、同一の工具経路を異なった方向から表示機器16の画面上で見ることができるようになる。

0031

上述のような本実施形態によれば、次のような効果がある。すなわち、本実施形態では、位置情報記憶部12で記憶された三次元座標系の工具座標値は、表示機器16に描画する範囲および視線方向の情報に基づいて二次元座標系に変換され、表示機器16に工具経路として描画される。この後、同一の工具経路について、範囲情報や視線方向の情報を変更して表示機器16に工具経路を再描画する場合、位置情報記憶部12で記憶された三次元座標系の工具座標値を読み込むとともに、変更された描画範囲や視線方向の情報を読み込むことで、表示機器16に一旦描画した工具経路(二次元座標系に一度変換した工具の座標値)を拡大、縮小して再描画したり、別の視線方向から再描画することができる。つまり、表示機器16に一度描画した工具経路について、描画範囲や視線方向を変更して描画する場合、もとになる三次元座標系の工具座標値を位置情報記憶部12で記憶しているので、従来のように三次元座標系の工具座標値を得るためにNCプログラムを再び走らせる必要がない。従って、工具経路の再描画を迅速に行うことができ、数値制御装置1付き工作機械2の試し加工作業や、数値制御装置1のソフトウェアのデバッグ作業にかかる手間や時間等を大きく軽減できる。

0032

描画範囲情報記憶部13は、三次元座標系の座標値の範囲情報を記憶する第1描画範囲情報記憶部13Aと、表示機器16に対応した二次元座標系の座標値の範囲情報を記憶する第2描画範囲情報記憶部13Bとを含んで構成されているので、これら範囲情報をもとに工具経路を表示機器16に描画すれば、工具経路の表示範囲と、表示機器16の表示範囲との両方を所望に設定した上で工具経路を表示機器16に描画することができる。

0033

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は、本発明に含まれるものである。たとえば、前記実施形態において、数値制御装置1が描画する移動経路として工具経路のみが挙げられているが、本発明に係る移動経路はこれに限定されるものではなく、加工工具の加工対象物に対する移動経路(相対移動経路)であってもよく、また、加工対象物の移動経路であってもよく、要するに、加工対象物および/または加工工具の移動経路であればよい。

発明の効果

0034

本発明によれば、位置情報記憶部でたとえば加工工具の三次元座標系の座標値を記憶しているため、表示機器に描画した工具経路の描画範囲や視線方向を変更する際、NCプログラムを再び走らせることなく工具経路を再描画でき、数値制御装置付き工作機械の試し加工作業や、数値制御装置のソフトウェアのデバッグ作業にかかる手間や時間等を大きく軽減できるという効果がある。

図面の簡単な説明

0035

図1本発明の一実施形態に係る数値制御装置の構造を示すブロック図である。
図2前記実施形態における位置情報記憶部が記憶する情報の形態を示すための図である。
図3前記実施形態における描画範囲情報記憶部の構造を示すブロック図である。
図4前記実施形態における数値制御装置の動作を示すフローチャートである。
図5前記実施形態における描画範囲情報の更新による工具経路の再描画を説明するための図である。
図6前記実施形態における視線方向情報の更新による工具経路の再描画を説明するための図である。
図7従来の数値制御装置の構造を示すブロック図である。

--

0036

1数値制御装置
2工作機械
12位置情報記憶部
13描画範囲情報記憶部
13A 第1描画範囲情報記憶部
13B 第2描画範囲情報記憶部
14視線方向情報記憶部
15描画機能部
16 表示機器

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