JP2009523620A - チェックプローブのためのタイミング測定 - Google Patents

Abstract

事象を表わす信号を送信するためのシステムおよび方法は、第１の低周波クロック（１０１）および第１の遅延（ＴＬ）を発生するための低周波カウンタ（１０２）と、第２の高周波クロック（１０６）および第２の遅延（ＴＨ）を発生させるための高周波カウンタ（１０４）とを含む。システムは、第１および第２の遅延の和によって形成される事象からの遅延後に事象を表わす信号を送信するための送信器（１０５）を更に含む。第２の遅延は、例えばキャパシタ（９９）を含むアナログ装置と、キャパシタの端部が予め設定された電圧に達するまでキャパシタを帯電させるための装置（９７）とによっても発生され得る。本発明に係る無線送信システムは、チェックされるべき要素との接触を表わす信号を送信するため、接触検出プローブ（１）を有するチェックシステムで利用される。

Description

本発明は、事象を表わす信号を送信するためのシステムに関する。

また、本発明は、時間の特定の瞬間に起こる事象を表わす信号を送信するための方法であって、第１の周期基準信号を発生するステップと、第１の基準信号によって規定される第１の遅延を含む送信遅延後に事象を表わす信号を発生して送信するステップとを含む方法に関する。

本発明のシステムおよび方法は、機械部品をチェックするための接触検出プローブで有利に利用できる。

機械に装着されるヘッドまたは接触検出プローブをチェックすることにより生成される機械要素の位置及び／又は寸法を示す信号を送信するために、例えば数値制御工作機で利用される、信号の無線送信のための公知のシステムが存在する。より具体的には、サイクルをチェックする過程で、プローブは、チェックされるべき要素に対して移動して、要素の表面に接触するとともに、接触信号を発生することにより接触に応答する。接触信号は、適切な送信装置が接触を表わす信号を受信ユニットへ無線送信できるようにするために、処理装置によって処理される。また、各受信ユニットは、インタフェース装置によって、その関連する数値制御ユニットに対して接続される。プローブと要素との間の相互の空間的位置に関連する他の信号を処理することにより、数値制御ユニットは、要素表面の位置に関する情報を得る。送信された信号は、例えば、光学タイプまたは無線周波数タイプの電磁信号であっても良い。一般に、プローブは、プローブの内部に完全に位置されるバッテリによって給電される。バッテリ寿命を保つため、したがって、想定し得る動作欠陥および非常に頻繁な置き換えを回避するためには、電力消費をできる限り制限する必要がある。

プローブと要素との間の接触点を正確に特定するためには、−プローブの状態を送信する際に必然的に導入される−遅延が十分に短く、とりわけ正確で且つ再現可能であることが求められる。

極めて正確で再現可能な導入遅延を得ることができるシステムおよび方法が技術的に知られている。

例えば、プローブと要素との間の接触が起こる瞬間にパルス発生器または“クロック”発生器を作動させるとともに、チェックの最中にそれを作動状態に維持し、それにより、非常に安定した周波数を有する基準信号を発生させることは知られており、基準信号のサイクルはカウンタによってカウントされ、一方、プローブ論理回路が必要とされるチェック動作を行なう。カウンタによってカウントされる基準信号（あるいは、等価な方法では、クロック）のサイクルの総数は、プローブ論理回路がチェックの過程で行なう動作（例えば、前の接触信号、または、プローブの状態を表す信号の送信に関連する動作）がカウント終了前に常に完了されるような態様で予め設定される。カウントの最後に、接触を示す出力信号が受信ユニットへ送信される。

図１および図２は、プローブ論理回路が必要とされるチェック動作を完了できるようにするために必要な２つの異なる時間間隔Δｔ_１CPUおよびΔｔ_２CPUの場合において前述したものを簡略された形態で示している。より具体的には、これらの図は、基準信号ＲＳ、接触後に論理回路によって行なわれる動作を表わす信号ＣＰＵＡ、出力信号ＯＳ_０１、および、接触信号ＴＳ_０１の−瞬間ｔ_０（接触が起こる瞬間）と瞬間ｔ_１（出力信号の送信の瞬間）との間の時間間隔における時間ｔに応じた−傾向を示している。信号ＣＰＵＡの時間間隔Δｔ_１CPUおよびΔｔ_２CPU、すなわち、チェックの過程でプローブ論理回路により行なわれる動作の継続時間にかかわらず、瞬間ｔ_０を発端として、同一の遅延Δｔ_０１後に、図１および図２の両方の出力信号ＯＳ_０１が瞬間ｔ_１で発生されて送信されるのが理解され得る。この公知の方法によれば、接触と関連する信号の送信との間に発生される遅延Δｔ_０１の精度は、基準信号の周波数の安定性と、接触信号または他の適当な信号のエッジに加えてクロックが作動するために必要な時間として規定されるクロックの短い作動（または“起動”）時間とに厳格に関連付けられる。信号の周期に対して長い時間間隔にわたって周波数が安定する基準信号を有するためには、例えば水晶共振器または同様の装置によってクロックを実現することが必要である。しかしながら、これらの装置は、発生される信号の周期の数万倍程度の可変の長い起動時間を有している。実際には、比較的長い時間間隔にわたって安定した周波数を与えると同時に比較的短い起動時間を与える発振器や共振器のような装置は技術的に知られていない。また、発振器の振動数が増大するにつれて発振器のエネルギ消費量が増大することも知られている。

説明の冒頭で言及された方法とほぼ同様の異なる方法は、チェックの開始時（接触が起こる前）に結晶共振器の作動を予見し、一方、接触信号のエッジでカウンタだけが作動される。

この場合、基準信号の周波数の選択は重要である。これは、振動周期が、接触の瞬間と出力信号の送信の開始との間の所定量の時間遅延で得られる分解能を規定するからである。

実際に、カウンタは、任意のどんな瞬間でも作動することができず、状態の変化、すなわち、エッジ、一般には基準信号の立ち上がりエッジを待たなければならない。

以上の結果を図３において容易に見ることができる。図３には、比較的遅いクロック（比較的長い周期Ｔ_ＲＳを有する基準信号ＲＳを発生する）が示されており、３つの接触信号Ｔ_ＳＡ，Ｔ_ＳＢ，Ｔ_ＳＣが３つの異なる接触瞬間ｔ_０Ａ，ｔ_０Ｂ，ｔ_０Ｃで表わされている。この場合、全ての接触信号ＴＳ_Ａ，ＴＳ_Ｂ，ＴＳ_Ｃにおいて、カウントは、常に、接触後に基準信号ＲＳの同じ第１の立ち上がりエッジにおける時間ｔ_ｃで始まり、それにより、それらの当初の時間分離はもはや存在せず、出力信号ＯＳ_ＡＢＣは、瞬間ｔ_ｃからの同じ遅延Δｔの直後に同じ時間ｔ_ＡＢＣにおいて全ての信号に関して発生されて送信される。

この種の問題を克服するため、欧州特許出願ＥＰ−Ａ−０８２６２０１は、接触を表わす出力信号の周期を僅かに変更する（増大するまたは減少する）ことにより、接触と出力信号の送信の最後との間の遅延を一定に保つことを提案する。

前述の問題を克服するための他の方法は、基準信号の周波数を増大させることにより遅延時間の分解能を増大することを予見する。

先に記載された出願において、一般に必要とされる分解能は１μｓ程度であり、これは１ＭＨｚの基準信号の最小周波数に対応する。同様の周波数での動作は、関連するクロックの電流の高い一定の消費量に起因して、バッテリ給電式のシステムにおいてはかなり問題である。

したがって、バッテリ給電式の接触検出プローブを備えるチェックシステムでは、良好な再現特性を伴う送信を確保するため、短い起動時間および経時的に安定した周波数を有する基準信号を保証する発振器／共振器を利用することが都合良い。また、バッテリ寿命を延ばすため、低いエネルギ消費量の要求もある。

残念ながら、前述したように、単一の発振器／共振器においてこれらの全ての特性を有することは実質的に不可能であり、また、既存の公知のシステムおよび方法においては、しばしば不満足な妥協的解決策を受け入れることが必要である。

本発明の目的は、送信精度及び／又は再現性に関して、より具体的には、意味のある事象が起こる瞬間とそのような事象を示す信号の送信の開始との間の遅延と共に低エネルギ消費に関して、高い性能基準を達成できる信号の無線送信のためのシステムおよび方法を提供することである。

この目的および他の目的は、請求項１に係るシステムおよび請求項１３に係る方法によって達成される。

本発明に係るシステムおよび方法は、電気エネルギの消費量を最小にすることができ、したがって、有利な方法で且つ高い性能基準で、機械部品、例えば機械要素および工作機をチェックするためのバッテリ電源式接触検出プローブを利用する。

本発明が与える更なる利点は、低コスト構成部品およびハードウェアシステムを利用しても正確で且つ再現可能なシステムを保証するという点である。

これらの利点および他の利点は、以下の説明で明らかになる。

信号を無線送信するための本発明に係るシステムは、例えば数値制御工作機のための接触検出プローブで利用でき、事象を示す信号、例えばプローブとチェックされるべき要素との間で起こる接触を示す接触信号を受けるための回路システム及び／又は構成部品と、基準信号の少なくとも２つの発生器であって、基準信号のうちの少なくとも１つが周期的である少なくとも２つの発生器と、基準信号の少なくとも１つのサイクルの予め設定された数をカウントするための少なくとも１つのカウンタを含む処理手段と、考慮中の事象を示す出力信号の送信器とを含んでいる。処理手段は２つの別個の遅延を発生し、これらの遅延は、組み合わせられると、考慮中の事象と関連する出力信号の送信の開始との間の特に正確な再現可能な全体の遅延を規定する。より具体的には、第１の発生器は、非常に安定しており、遅延全体の大部分を発生するために利用され、一方、第２の発生器は、精度が比較的低いが、短い起動時間を有しており、全遅延の比較的短い間隔を発生するためだけに利用される。

本発明に係る方法において、周期基準信号を発生する第１の発生器は、システムが動作モードにあるときに作動し、一方、第２の基準信号を発生する第２の発生器は、事象が起こるとき、例えば接触検出プローブと要素との間の接触が起こるとき、正確にはそのような接触を信号が示すときに作動される。処理手段は、第２の発生器の作動（正確な近似をもって、接触が起こる瞬間に対応する）と例えば第１の基準信号の第１のその後の立ち上がりエッジとの間で第２の基準信号のパラメータの値をチェックする。チェックが短い時間間隔にわたって、より具体的には第１の基準信号の周期よりも短い時間間隔にわたって行なわれることは言うまでもない。第１の基準信号の第１のその後の立ち上がりエッジにおいては、第２の基準信号のパラメータのチェックが停止され、パラメータの現在の値が記憶される。この時点で、処理手段は、カウンタにより、第１の基準信号の予め設定されたサイクル数をカウントし、また、システムの他の回路及び／又は装置、例えば第２の発生器を有利にＯＦＦすることができる。

第１の基準信号の予め設定されたサイクル数のカウントの最後に、第２の発生器が再び作動され、処理手段は、既に検出された値を発端として、予め設定された値まで、第２の基準信号のパラメータのチェックを続ける。予め設定された値に達すると、プローブと要素との間の接触を示す出力信号を無線送信することができる。

本発明の他の特徴は、非限定的な単なる例として与えられる添付の図面シートおよび以下の詳細な説明から更に明らかになると思われる。

図４を参照すると、本発明に係る送信システムは、第１の同期パルス発生器または第１の低周波クロック１０１を含んでいる。第１の低周波で第１の周期基準信号を発生する低周波クロック１０１は、例えば、公知のようにその周波数が低ければ低いほど電気エネルギ消費量が少なくなるという特性を有する水晶振動子によって実現され得る。一例として、３２７６８Ｈｚの周波数で振動する水晶振動子は、１μＡ程度の平均電流消費量で動作できる。低周波クロック１０１の出力は、第１の低周波カウンタ１０２、第２の高周波カウンタ１０４、および、論理ユニット１０３を含む処理手段に対して接続される。より具体的には、低周波クロック１０１の出力は、第１の低周波カウンタ１０２および論理ユニット１０３の適切な入力に対して接続される。通常の動作の過程で、論理ユニット１０３および低周波クロック１０１には常に電力が供給される。また、論理ユニット１０３は、入力において、事象を表わす信号、例えば、接触検出プローブとチェックされるべき要素との間の接触を示す接触信号ＴＳ、および、低周波カウンタ１０２の出力も受ける。論理ユニット１０３は、３つの出力、すなわち、低周波カウンタ１０２へ向かう第１の出力と、第２の同期パルス発生器または第２の高周波クロック１０６へ向かう第２の出力と、第２の高周波カウンタ１０４へ向かう第３の出力とを有している。高周波クロック１０６は、第２の高周波で第２の周期基準信号を発生するとともに、論理作動回路を含んでいる。論理ユニット１０３は高周波カウンタ１０４をゼロ設定し、また、高周波カウンタは、適切な入力で高周波クロック１０６の出力を受けるとともに、接触を表わす出力信号ＯＳを送信するための公知のタイプの送信器１０５を制御する信号を供給する。高周波クロック１０６は、多くの方法で実現することができ、例えばそれが短い起動時間を有する場合には高周波発振器によって実現され得る。すなわち、より短い起動時間の利点に対して長期安定性の特徴を取っておくことができる。

高周波クロック１０６の長期安定性を取っておくことができ、ノイズを許容でき、高い位相歪みでさえ許容できる理由は、高周波クロック１０６が好ましくは後述するように低周波クロック１０１のほぼ周期程度で非常に短い時間間隔にわたってパルスを発生するというタスクのみを有しているからである。したがって、高周波クロック１０６が蓄積できるタイムエラーは、いかなる場合でも制限され、遅延全体にわたって実質的に影響がない。例えば、約３００００Ｈｚの周波数パルスを発生する水晶振動子を用いて低周波クロック１０１を実現することにより、また、３％の精度をもって１ＭＨｚの周波数でパスルを発生する高周波クロック１０６の利用可能性を有することにより、低周波クロック１０１により発生される信号の全周期で高周波クロック１０６によって引き起こされるエラーは約１μｓである。また、３２７６８Ｈｚで動作する水晶低周波振動子を用いると、１ＭＨｚまたは２ＭＨｚでそれぞれ動作する発振器を用いて高周波クロック１０６を実現することにより、接触信号ＴＳと出力信号ＯＳの送信の開始との間の送信遅延において１μｓまたは０．５μｓの分解能を得ることができる。

クロック１０１，１０６、カウンタ１０２，１０４、および、論理ユニット１０３は、ＣＭＯＳスタティック低消費電力型のロジックに適切に組み込むことができ、あるいは、他の類似の低消費電力技術によって実現できる。

図４に示される送信システムは、例えば、接触検出プローブの感触器と接触を伴ってチェックされるべき要素との間の接触を示すとともに、接触が起こる瞬間と出力信号の送信の開始との間の繰り返し可能な遅延を示す出力信号を送信するために、図５を参照してここで説明される本発明に係る方法によって有利に利用できる。

方法は、チェック開始時に送信システムをＯＮすること（ステップ１１０）、より具体的には、第１の低周波基準信号を発生するために低周波クロック１０１に電力を供給すること、および、論理ユニット１０３に電力を供給することを予測する。この状態下で、システムは待機状態の低エネルギ消費モードにある。方法は、プローブと要素との間の接触が起こったかどうかを検証するステップ（ステップ１２０）と、システムを完全作動モードに置くために接触に加えてシステムを“目覚めさせる”ステップ（ステップ１３０）とを更に含んでいる。より具体的には、接触が起こると、論理ユニット１０３は、論理作動回路を用いて、第２の高周波基準信号を発生するために高周波クロック１０６の作動ＯＮを制御すると同時に、高周波カウンタ１０４のゼロ設定を制御する。接触に加えて、高周波カウンタ１０４は、第２の基準信号のパラメータのチェックを開始し、より具体的には、接触の瞬間と低周波クロック１０１の立ち上がりエッジ、好ましくは第１のその後の立ち上がりエッジとの間の高周波基準信号のサイクル数のカウント（ステップ１４０）を開始する。高周波カウンタ１０４のカウント毎に、低周波基準信号の第１のその後の立ち上がりエッジの存在または不存在が検証される（ステップ１５０）。

そのような立ち上がりエッジが存在する場合には、ここまでにカウントされた高周波基準信号のサイクルの数Ｐが論理ユニット１０３によって記憶され（ステップ１６０）、高周波クロック１０６の作動を有利に停止させることができ（ステップ１７０）、また、低周波カウンタ１０２がゼロ設定される一方で、低周波基準信号のサイクルのカウントが作動される（ステップ１８０）。ステップ１６０，１７０，１８０は、接触後、低周波信号の第１の立ち上がりエッジでほぼ同時に行なわれる。

低周波カウンタ１０２が非常に安定した駆動源（低周波クロック１０１）によって駆動され、したがって、数十ミリ秒程度の時間間隔にわたって正確にカウントできることは言うまでもない。また、低周波カウンタ１０２によって行なわれるカウントの最中に、他の装置／回路をＯＦＦできることが有益であり、より具体的には（ステップ１７０で示されるように）、前述したようにエネルギ消費に関して特に費用がかかる高周波クロック１０６をＯＦＦできることが有益であることは言うまでもない。このようにすれば、電流の消費量を最小まで減らすことができる。

低周波基準信号のサイクル数のカウントは、予め設定された数Ｑ_ＬＦまで続く（ステップ１９０）。この場合、予め設定された数に達すると、論理ユニット１０３は、低周波カウンタ１０２をフリーズさせ、論理作動回路を用いて高周波クロック１０６を再びＯＮする（クロックが既にＯＦＦされていた場合）（ステップ２００）。高周波クロック１０６がＯＮされる瞬間には、第２の基準信号のパラメータのチェックが継続する。すなわち、高周波カウンタ１０４は、既に記憶された数Ｐを発端として、高周波基準信号のサイクル数のカウントを続ける（ステップ２１０）。

予め設定されたサイクル数Ｑ_ＨＦに達すると（ステップ２２０）、高周波クロック１６０をＯＦＦすることができるとともに、高周波カウンタ１０４をフリーズさせることができ、また、システムは、プローブと要素との間の接触を示す出力信号を送信する（ステップ２３０）。

言うまでもなく、接触が起こる瞬間から、出力信号が送信される瞬間まで、低周波カウンタ１０２によって生み出される遅延（低周波基準信号の周期×予め設定された数Ｑ_ＬＦ）と、高周波カウンタ１０４によって生み出される遅延（高周波基準信号の周期×予め設定された数Ｑ_ＨＦ）と、高周波クロック１０６を２回作動させるために必要な時間との和から成る再現性の高い時間間隔が経過する。

接触と低周波基準信号の第１の立ち上がりエッジとの間の経過時間の一部に対する高周波カウンタ１０４により生み出される遅延の任意の依存関係を排除するため、高周波カウンタ１０４は、以下の条件を満たす予め設定されたサイクル数Ｑ_ＨＦまでカウントするようにプログラムされなければならない。
Ｑ_ＨＦ＞（Ｔ_ＬＦ／Ｙ_ＨＦ）＋１ （１）
ここで、Ｔ_ＬＦおよびＴ_ＨＦは、低周波基準信号および高周波基準信号のそれぞれの周期である。条件（１）を満たす全ての整数のうちで、Ｑ_ＨＦが最小値を有利にとることができる。

図６は、２つの接触信号ＴＳ_１，ＴＳ_２が２つの異なる瞬間ｔ_０１，ｔ_０２にそれぞれ発生される場合であるが、いかなる場合にも、第１の低周波クロック１０１によって発生され且つ図６に基準ＬＦＳによって特定される低周波基準信号の同一の周期Ｔ_ＬＦ内で、図５の方法を利用する図４のシステムによって生成される２つの出力信号ＯＳ_１，ＯＳ_２の時間に応じた傾向を概略的に示している。いずれの場合にも、Ｑ_ＬＦ，Ｑ_ＨＦは一定であり、Ｑ_ＨＦは例えば１２である。第２の高周波クロック１０６は既知の起動時間Δｔ_ＨＦを有しているものとする。言うまでもなく、そのような起動時間Δｔ_ＨＦは極めて制限され、いかなる場合でも無視できる（このため、図６には示されていない）。

第１の接触信号ＴＳ_１の場合、論理ユニット１０３は、論理作動回路によって、起動時間Δｔ_ＨＦ後に信号ＨＦＳ_１を発生する高周波クロック１０６を作動させる。カウンタ１０４は信号ＨＦＳ_１のサイクルをカウントし始める。信号ＬＦＳの第１のその後の立ち上がりエッジが瞬間ｔ_ｃで検出されると、論理ユニット１０３は、カウンタ１０４のカウントを停止し、カウントされるその瞬間まで数Ｐをフリーズさせる（図６の例では、それが８）とともに、信号ＬＦＳの予め設定されたサイクル数Ｑ_ＬＦ（第１の遅延ΔＴＬを規定する）をカウントする低周波カウンタ１０２を時間ｔ_Ｄまで作動させる。Ｑ_ＬＦサイクルの過程で、高周波クロック１０６をＯＦＦすることができる。Ｑ_ＬＦサイクルの最後に、論理ユニット１０３は、論理作動回路によって高周波クロック１０６を再び作動させ（導入される遅延は起動時間Δｔ_ＨＦに等しい）、また、高周波カウンタ１０４は、既に記憶された（８）数Ｐから値Ｑ_ＨＦ（１２）まで、すなわち、特定のケースでは４まで、信号ＨＦＳ_１のサイクルを再びカウントし始める。出力信号ＯＳ_１は、カウンタ１０４のカウントの最後の瞬間ｔ_１１において送られる。この場合、接触の瞬間ｔ_０１と瞬間ｔ_１１との間の全送信遅延Δｔ_１は、高周波クロック１０６の起動時間Δｔ_ＨＦ（前述したように無視できる）の２倍の他、信号ＨＦＳ_１の１２（すなわち、８＋４）サイクル（全体で第２の遅延ΔＴＨを規定する）と信号ＬＦＳのＱ_ＬＦサイクルによって規定される第１の遅延ΔＴＬとに等しい。

言うまでもなく、前述した条件（１）によれば、第２の遅延ΔＴＨ（すなわち、Ｑ_ＨＦ×Ｔ_ＨＦ）の継続時間は、第１の基準信号ＬＦＳの周期（Ｔ_ＬＦ）の継続時間よりも長い。

接触信号ＴＳ_１が発生される瞬間ｔ_０１とは異なる瞬間ｔ_０２に発生される第２の接触信号ＴＳ_２（しかし、とにかく、常に信号ＬＦＳの同じ周期Ｔ_ＬＦ内で）の場合、論理ユニット１０３は、論理作動回路により、先のケースと同様に起動時間Δｔ_ＨＦ後に信号ＨＦＳ_２を発生する高周波クロック１０６を作動させる。しかしながら、この第２のケースにおいて、信号ＨＦＳ_２は、それが瞬間ｔ_ｃにおいて再び低周波クロック１０１によって発生される信号ＬＦＳの第１のその後の立ち上がりエッジ（先のケースで考慮された同じ立ち上がりエッジ）に直面する前に、ちょうど２つのサイクル（Ｐ＝２）を果たす。先のケースと同様に、低周波カウンタ１０２が時間ｔ_Ｄまで信号ＬＦＳのＱ_ＬＦサイクル（第１の遅延ΔＴＬ）をカウントする間に高周波クロック１０６をＯＦＦすることができ、カウントの最後に、高周波クロック１０６が再び作動される（導入される遅延は常に起動時間Δｔ_ＨＦに等しい）とともに、高周波カウンタ１０４が信号ＨＦＳ_２の（Ｑ_ＨＦ−Ｐ）サイクルをカウントする。特定の例では、（Ｑ_ＨＦ−Ｐ）＝１０である。カウントの最後に、時間ｔ_１２において、接触の瞬間ｔ_０２からの遅延Δｔ_２後、第２の出力信号ＯＳ_２が送信される。この場合にも、遅延Δｔ_２は、高周波クロック１０６の起動時間Δｔ_ＨＦ（前述したように無視できる）の２倍の他、信号ＨＦＳ_２の１２（すなわち、２＋１０）サイクル（第２の遅延ΔＴＨ）と信号ＬＦＳのＱ_ＬＦサイクル（第１の遅延ΔＴＬ）とに等しい。すなわち、遅延Δｔ_２は遅延Δｔ_１にほぼ等しい。

好ましい実施形態では、第１の低周波クロック１０１としての３２７６８Ｈｚ（約３０．５μｓ周期）の水晶振動子、および、第２の高周波クロック１０６としての２μｓ起動時間を有する１ＭＨｚ（１μｓ周期）のリング発振器ＲＣのような市販の構成部品が利用される。Ｑ_ＬＦおよびＱ_ＨＦの値を適切に選択することにより、例えば、±２．５μｓの精度および３．０Ｖ電源電圧で２５μＡ未満または２．４Ｖ電源電圧で１５μＡ未満の平均電流消費を伴って、接触の瞬間から出力信号の送信までの５ｍｓの送信遅延を生み出すことができる。

図７に示される他の実施形態によれば、アナログ／デジタル型の本発明に係る送信システムを実施するため、図４に示される送信システムの高周波クロック１０６および高周波カウンタ１０４が類似の構成部品と置き換えられている。

以下、図７および図８を参照して、本発明に係るアナログ／デジタルからの送信システムおよびその動作について説明する。図７および図８では、図４および図６の参照符号と同様の参照符号を使用して、同様の或いは類似の構成部品または信号を示す。

図７の送信システムは、同期パルスの第１の発生器または第１の低周波クロック１０１を含んでおり、第１の低周波クロック１０１は、第１の低周波基準信号ＬＦＳを発生するとともに、低周波カウンタ１０２、論理ユニット１０９、セレクタスイッチ１０７、および、コンパレータ９６を含む処理手段に対して接続される。より具体的には、低周波クロック１０１は、信号ＬＦＳの予め設定されたサイクル数Ｑ_ＬＦをカウントするための低周波カウンタ１０２の適切な入力と、論理ユニット１０９の適切な入力とに対して接続され、また、論理ユニット１０９は、その入力において、低周波カウンタ１０２の出力、事象、例えば接触検出プローブとチェックされるべき要素との間の接触を表わす信号ＴＳ_３、および、コンパレータ９６の出力信号を表わす信号を受ける。接触検出プローブがチェックサイクルを開始すると、基準信号ＬＦＳを発生させるために低周波クロック１０１（および、論理ユニット１０９）に電力が供給される。また、論理ユニット１０９は、２つの出力、すなわち、低周波カウンタ１０２に対して接続される第１の出力と、セレクタスイッチ１０７に対して接続される第２の出力とを有しており、セレクタスイッチ１０７は、第１のプレート９０が一般にグランドに接続されるキャパシタ９９のための３つの可能な接続を規定する。第１の位置Ａにおいて、セレクタスイッチ１０７は、キャパシタ９９を抵抗９８に対して（例えば直列に）接続する。この第１の位置Ａでは、第１の電圧発生器９７によって抵抗９８およびキャパシタ９９が給電される。第１の電圧発生器９７、抵抗９８、および、キャパシタ９９は、第２の基準信号を発生するための第２の発生器を形成する公知の帯電傾向を有する回路ＲＣを実現する。回路ＲＣは、例えばインピーダンスを含むリアクタンス回路と置き換えることができる。以下で更に詳しく説明するように、発生される信号は、公知の方法で変えることができる大きさを表わすアナログ信号である。より具体的には、図７に示される回路ＲＣに関して、発生されるアナログ信号は電圧を表わし、当該電圧は、その値がチェックされるべき正にそのパラメータである。

時間ｔ_０３で接触が起こると、接触信号ＴＳ_３が論理ユニット１０９に到達し、論理ユニットは、セレクタスイッチ１０７を制御して第１の位置Ａに切り換える。第１の電圧発生器９７は、論理ユニット１０９が信号ＬＦＳの立ち上がりエッジ、好ましくは第１のその後の立ち上がりエッジを時間ｔ_ｃで検出する瞬間までキャパシタ９９を帯電し始める。第１のその後の立ち上がりエッジにおいて、論理ユニット１０９は、セレクタスイッチ１０７を制御して第２の位置Ｂに切り換え、この第２の位置では、キャパシタ９９が電気的に絶縁され、そのため、キャパシタ９９の帯電は、事象（ｔ_０３）と信号ＬＦＳの第１のその後の立ち上がりエッジ（ｔ_ｃ）との間の時間間隔に依存する特定の電圧値Ｖ_１で中断される。図８において、基準ＶＳは、キャパシタ９９の端部の電圧値の時間に応じた傾向によって規定される第２の基準信号を示している。図４のシステムの場合と同様、低周波カウンタ１０２は、接触後の第１の立ち上がりエッジを発端として、信号ＬＦＳの予め設定されたサイクル数Ｑ_ＬＦをカウントする。時間ｔ_Ｄにおいて、低周波カウンタ１０２が信号ＬＦＳのＱ_ＬＦサイクルのカウントを終了すると、論理ユニット１０９は、セレクタスイッチ１０７を制御して元の第１の位置Ａに切り換え、また、キャパシタ９９が帯電を再開し、キャパシタの端部の電圧が、先に到達した値Ｖ_１を発端として増大する。

コンパレータ９６の非反転入力はキャパシタ９９の端部に接続され、一方、同じコンパレータ９６の反転入力は、基準電圧Ｖ_refの第２の電圧発生器９５に接続される。より具体的には、セレクタスイッチ１０７の位置にかかわらず、キャパシタ９９の端部の電圧が基準電圧Ｖ_refに等しい（または、基準電圧Ｖ_refを上回る）値Ｖ_２に達すると、コンパレータ９６はゼロでない出力信号を送る。逆に、キャパシタ９９の端部の電圧が基準電圧Ｖ_refを下回ると、コンパレータ９６の出力がゼロになる。

基準電圧Ｖ_refを超えると、したがって、コンパレータ９６がゼロでない出力信号を発すると、そのような出力信号を使用して、時間ｔ_１３において、公知のタイプの送信器１０５により、考慮中の事象を表わす信号ＯＳ_３の送信を制御できるとともに、キャパシタ９９がその後のチェックのために放電されなければならないという情報を論理ユニット１０９に対して与えることができる（図７において、破線は、コンパレータ９６と論理ユニット１０９との間の接続を極めて簡単で概略的な態様で示している）。したがって、論理ユニット１０９がセレクタ１０７を制御して第３の位置Ｃに切り換え、この第３の位置では、例えば第２のプレート９１もグランドに接続することによりキャパシタ９９が放電される。

言うまでもなく、図７の実施形態においても、回路のエネルギ消費量が特に制限され、低周波信号ＬＦＳのＱ_ＬＦサイクルのカウントの過程で、セレクタスイッチ１０７が第２の位置Ｂにあり、この位置で、電流消費量が実質的にゼロになる。

図８を参照すると明らかなように、正確で且つ繰り返し可能な時間間隔Δｔ_３が時間ｔ_０３と時間ｔ_１３との間で経過する。実際に、そのような間隔Δｔ_３が、信号ＬＦＳのＱ_ＬＦ周期（図４および図６に示されるケースの場合と同様、第１の遅延ΔＴＬを規定する）によって形成されるとともに、キャパシタをゼロ値から値Ｖ_１（信号ＬＦＳの第１の立ち上がりエッジにある）まで帯電させるため及び値Ｖ_１から値Ｖ_２（コンパレータ９６の基準電圧Ｖ_refに等しい）まで帯電させるために要する時間量によって形成されることに留意すべきである。また、ゼロ値から値Ｖ_２までキャパシタ９９を帯電させるためにどの程度の時間（第２の遅延ΔＴＶを規定する時間）量が必要なのかが、信号ＬＦＳの第１の立ち上がりエッジに関して事象が起こる瞬間に依存するのではなく、ＲＣ回路の特徴のみに依存することにも留意すべきである。

値Ｖ_２（Ｖ_ref）は、図４の実施形態で起こる場合と同様、第２の遅延ΔＴＶが第１の基準信号ＬＦＳの周期Ｔ_ＬＦよりも（僅かな量だけ）長くなるように選択されて予め設定される。

前述したように、本発明に係るシステムおよび方法は、機械加工前、機械加工中および機械加工後に機械要素をチェックするために工作機上に装着される接触検出プローブに有利に設けることができる。図９は、工作機６上に装着された機械要素３の位置または寸法を検出するためのシステムを概略的に示している。この場合、チェックプローブ、例えば接触検出プローブ１は、アーム５を用いて感触器８を支持する。公知のタイプの検出装置２は、プローブ１と要素３との間の相互の移動に加えて、感触器８が要素３の表面と接触するときに接触信号を供給する。これまで説明され且つ図４−６または図７−８を参照して例示された送信システムの特徴を有する送信システム４は、検出装置２に（公知の方法で）接続され、接触信号を受けるとともに、プローブ１から離間して位置され且つインタフェース装置９によって工作機６の数値制御ユニット１１に接続された受信器７に対して接触を表わす信号を無線送信する。プローブ１と要素３との間の互いの空間的な位置に関連する他の信号を処理することにより、数値制御ユニットは、要素３の表面の位置に関する情報を得る。無線送信される信号は、例えば、光学タイプであっても良く或いは無線周波数タイプであっても良く、ブルートゥース（登録商標）、ＷｉＦｉ（登録商標）、および、ＵＷＢ（“ウルトラワイドバンド”）のような公知の技術を利用することができる。また、例えば機内プローブ回路の作動／停止のため、あるいは、本発明に直接に関与しない決定されたパラメータを公知の方法でプログラミングするために、受信器７からプローブ１へと信号を無線送信するための装置も予見できる。

大まかに言えば、本発明に係る送信システムは、事象を表わす信号の送信のために正確な、繰り返し可能な、低エネルギ消費システムの必要性があるときにいつでも利用できる。

公知の送信システムにおける幾つかの信号の時間に応じた傾向を概略的に示すグラフである。 公知の送信システムにおける幾つかの信号の時間に応じた傾向を概略的に示すグラフである。 公知の送信システムにおける幾つかの信号の時間に応じた傾向を概略的に示すグラフである。 本発明の第１の好ましい実施形態に係る送信システムの簡略化された機能ブロック図である。 本発明に係る方法を示す論理ブロック図である。 図５の方法を利用する図４の送信システムにおける２つの別個の事象を表わす出力信号の送信の瞬間を示すグラフである。 本発明の第２の好ましい実施形態にかかる送信システムの簡略化された機能ブロック図である。 図７の送信システムにおける事象を表わす出力信号の送信の瞬間を示すグラフである。 本発明に係る送信システムを有する接触検出プローブを支持する工作機の概略図である。

Claims (21)

1. 事象を表わす信号（ＯＳ；ＯＳ_１，ＯＳ_２；ＯＳ_３）を送信するための送信システムであって、第１の周期基準信号（ＬＦＳ）を発生するための第１の発生器（１０１）と、第２の基準信号（ＨＦＳ_１，ＨＦＳ_２；ＣＳ）を発生するための第２の発生器（１０６；９７−９９）と、前記第１の基準信号（ＬＦＳ）に基づいて第１の遅延（ΔＴＬ）を発生するとともに前記第２の基準信号（ＨＦＳ_１，ＨＦＳ_２；ＣＳ）に基づいて第２の遅延（ΔＴＨ；ΔＴＶ）を発生するようになっている処理手段（１０２，１０３，１０４；９６，１０７，１０９）と、前記第１（ΔＴＬ）および前記第２（ΔＴＨ；ΔＴＶ）の遅延の和によって規定される事象からの送信遅延（Δｔ_１，Δｔ_２；Δｔ_３）を伴って、事象を表わす前記信号（ＯＳ；ＯＳ_１，ＯＳ_２；ＯＳ_３）を送信するようになっている送信器（１０５）とを含み、前記第１および前記第２の遅延のうちの一方が他方よりも実質的に長い、送信システム。
2. 前記処理手段は、第１のカウンタ（１０２）を含むとともに、前記第１の基準信号（ＬＦＳ）の周期の予め設定された数（Ｑ_ＬＦ）に基づいて前記第１の遅延（ΔＴＬ）を発生するようになっている請求項１に記載の送信システム。
3. 前記処理手段は、前記第１の発生器（１０１）および前記第２の発生器（１０６；９７−９９）に接続される論理ユニット（１０３；１０９）を含む請求項１または２に記載の送信システム。
4. 前記第１の発生器（１０１）が同期パルスの発生器である請求項１〜３のいずれか一項に記載の送信システム。
5. 前記第１の発生器（１０１）が水晶振動子である請求項４に記載の送信システム。
6. 前記第２の発生器（１０６）が第２の周期基準信号（ＨＦＳ_１，ＨＦＳ_２）を発生するようになっており、前記処理手段は、第２のカウンタ（１０４）を含むとともに、前記第２の基準信号（ＨＦＳ_１，ＨＦＳ_２）の周期の予め設定された数（Ｑ_ＨＦ）に基づいて前記第２の遅延（ΔＴＨ）を発生するようになっている請求項１〜５のいずれか一項に記載の送信システム。
7. 前記第２の発生器（１０６）が同期パルスの発生器である請求項６に記載の送信システム。
8. 前記第２の発生器（１０６）がＲＣリング発振器である請求項７に記載の送信システム。
9. 前記第１（１０１）および前記第２（１０６）の発生器のうちの少なくとも一方と、前記第１（１０２）および前記第２（１０４）のカウンタとがＣＭＯＳスタティックタイプの論理に組み込まれる請求項６〜８のいずれか一項に記載の送信システム。
10. 前記第１の周期基準信号（ＬＦＳ）が第１の周波数を有し、前記第２の周期基準信号（ＨＦＳ_１，ＨＦＳ_２）が前記第１の周波数よりも高い第２の周波数を有する請求項６〜９のいずれか一項に記載の送信システム。
11. 前記第２の発生器（９７−９９）は、公知の方法で変えることができる大きさを表わすアナログ信号（ＣＳ）を発生するようになっている回路を含み、前記処理手段は、コンパレータ（９６）を含むとともに、前記大きさの予め設定された値（Ｖ_ref）に基づいて前記第２の遅延（ΔＴＶ）を発生するようになっている請求項１〜５のいずれか一項に記載の送信システム。
12. 前記第２の発生器がキャパシタ（９９）を含み、前記処理手段は、キャパシタ（９９）の帯電を制御するようになっているセレクタスイッチ（１０７）を含む請求項１１に記載の送信システム。
13. 時間の特定の瞬間（ｔ_０１，ｔ_０２，ｔ_０３）に起こる事象を表わす信号（ＯＳ；ＯＳ_１，ＯＳ_２；ＯＳ_３）を送信するための方法であって、
    −第１の周期基準信号（ＬＦＳ）を発生するステップ（１１０）と、
    −前記第１の基準信号（ＬＦＳ）によって規定される第１の遅延（ΔＴＬ）を含む送信遅延（Δｔ_１，Δｔ_２；Δｔ_３）後に事象を表わす信号（ＯＳ_１，ＯＳ_２；ＯＳ_３）を送信するステップ（２４０）と、
    を含む方法において、
    −事象が起こる瞬間（ｔ_０１，ｔ_０２；ｔ_０３）にほぼ対応する作動の瞬間を発端として、第２の基準信号（ＨＦＳ_１，ＨＦＳ_２；ＣＳ）の発生を促すステップ（１３０）と、
    −前記第２の基準信号（ＨＦＳ_１，ＨＦＳ_２；ＣＳ）のパラメータの値をチェックするステップ（２２０）と、
    −前記第２の基準信号（ＨＦＳ_１，ＨＦＳ_２；ＣＳ）の前記パラメータの予め設定された値（Ｑ_ＨＦ；Ｖ_２）の到達に基づいて第２の遅延（ΔＴＨ；ΔＴＶ）を特定するステップと、
    を更に含み、
    前記送信遅延（Δｔ_１，Δｔ_２；Δｔ_３）は、作動の前記瞬間（１３０）を発端として、前記第１（ΔＴＬ）および前記第２（ΔＴＨ；ΔＴＶ）の遅延の和として規定されることを特徴とする方法。
14. −作動の瞬間（１３０）後、前記第１の基準信号（ＬＦＳ）の周期の開始を検出するステップ（１５０）と、
    −その結果として、前記第２の基準信号（ＨＦＳ_１，ＨＦＳ_２；ＣＳ）の前記パラメータの値のチェックを中断するステップと、
    −チェックされたパラメータの現在の値（Ｐ；Ｖ_１）を記憶するステップ（１６０）と、
    −前記第１の遅延（ΔＴＬ）に対応する第１の基準信号（ＬＦＳ）の周期の予め設定された数（Ｑ_ＬＦ）の到達をチェックするステップ（１９０）と、
    −記憶された現在の値（Ｐ；Ｖ_１）を発端として、前記第２の基準信号（ＨＦＳ_１，ＨＦＳ_２；ＣＳ）の前記パラメータの値のチェックを続けるステップ（２１０）と、
    −前記第２の遅延（ΔＴＨ；ΔＴＶ）の結果的な識別および前記送信遅延（Δｔ_１，Δｔ_２；Δｔ_３）の定義を用いて、前記パラメータの予め設定された値（Ｑ_ＨＦ；Ｖ_２）の到達をチェックするステップ（２３０）と、
    を含む請求項１３に記載の方法。
15. 前記パラメータの値のチェックが中断された後、前記チェックが再開される前に、前記第２の基準信号（ＨＦＳ_１，ＨＦＳ_２；ＣＳ）の発生を中断させるステップ（１７０）と、前記第２の基準信号（ＨＦＳ_１，ＨＦＳ_２；ＣＳ）の発生を再び促すステップ（２００）とをそれぞれ更に含む請求項１４に記載の方法。
16. 前記第２の遅延（ΔＴＨ；ΔＴＶ）の継続時間は、前記第１の基準信号（ＬＦＳ）の周期（Ｔ_ＬＦ）の継続時間よりも短くない請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記第２の基準信号（ＨＦＳ_１，ＨＦＳ_２）は、前記第１の基準信号（ＬＦＳ）の周波数よりも高い周波数の周期信号である請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記第２の基準信号の前記パラメータが周期の数である請求項１７に記載の方法。
19. 前記第２の基準信号は、公知の方法で変えることができる大きさを表わすアナログ信号（ＣＳ）である請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の方法。
20. 前記第２の基準信号の前記パラメータが電圧である請求項１９に記載の方法。
21. 機械部品（３）の位置及び／又は寸法をチェックするためのシステムであって、
    −チェックプローブ（１）と、
    −前記チェックプローブに設けられ、感触器（８）を支持する可動アーム（５）と、
    −前記感触器（８）と要素（３）との間の接触に加えて、接触信号（ＴＳ；ＴＳ_１，ＴＳ_２；ＴＳ_３）を供給するようになっている検出装置（２）と、
    −接触を示す信号（ＯＳ_１，ＯＳ_２；ＯＳ_３）を無線送信するようになっている送信システム（４）と、
    −接触を示す前記信号（ＯＳ_１，ＯＳ_２；ＯＳ_３）を受けるようになっている受信器（７）と、
    を含むシステムにおいて、
    前記送信システム（４）が請求項１〜１２のいずれか一項に記載の送信システムであり、接触を伴う事象が前記感触器（８）と前記要素（３）との間で起こることを特徴とするシステム。

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