JP4852411B2 - 物体位置感知プローブ - Google Patents

Description

本発明は、物体の位置を感知するためのプローブに関する。それは、工作機械、座標測定機、測定ロボット及び同種のものの様な、位置決定装置に使用することができる。

特に数値制御工作機械において、位置感知プローブの代わりに刃具を交換することが知られている。プローブは、例えば、参照することによりその内容が取り込まれる特許文献１に示されたような接触トリガー型でもよい。そのようなプローブはワークピースに接触するスタイラスを有し、スタイラスがワークピースに接触するとトリガー信号を発する。あるいは、プローブはプローブの本体に対するスタイラスの片寄りの大きさである出力を与える、「アナログ」または「計測」あるいは「比例」型でもよい。ワークピース接触スタイラスを有しているよりはむしろ、これらのどの型のプローブでも、光学的な、容量性の、誘導的な（例えば渦電流を使用）又は他の非接触技術を使用して代わりにワークピースを感知してもよい。本発明は、これらのどの又は他の型のプローブに使用されてもよい。

米国特許第４１５３９９８号明細書（ＭｃＭｕｒｔｒｙ） 米国特許第４５９９５２４号明細書（ＭｃＭｕｒｔｒｙ） 国際公開第０３／０２１１８２号パンフレット 国際公開第０２／０６３２３５号パンフレット

工作機械に使用されるそのようなプローブは刃具と交換可能であるため、プローブの出力信号を機械の制御装置に接続するためのワイヤやケーブルを設けることが困難であることがある。その結果、誘導伝送、光伝送、無線伝送を含む、多様な無線信号伝送技術が使用される。そこで、プローブは、電池による電力が必要である。電池寿命を節約するためには、プローブが使用時にのみ電源が入れられることが望ましい。

電源が入るそのようなプローブの既知の技術が、その内容を明細書に取り込まれる特許文献２に記載されている。ここで、プローブが工作機械のスピンドルに取り付けられた後、スピンドルの短時間の回転により電池の電源が入る。プローブの内部の遠心スイッチはそのような回転に応答する。使用後、電池はさらなるそのような回転や、プローブの不使用の所定期間後に中断するプローブの回路内の遅延要素により、切断されるかもしれない。

そのような遠心スイッチを使用するプローブは、商業的に成功しているが、使用された遠心スイッチはかなりかさばる。従って、物理的に小さいサイズのプローブが必要な場合、そのような遠心スイッチは使用されることができず、プローブの電源を入れる他の方法を使用することが必要となる。そのような遠心スイッチのさらなる問題点は、これらが比較的高価なことである。

広義では、本発明の一形態は、そのような遠心スイッチを、リニア加速度を感知するセンサに置き換えられる。好適な実施形態では、センサがスイッチの形態を有するが、他のリニア加速度センサが使用されてもよい。リニア加速度センサは、例えば自動車への使用を目的としたスイッチとして市販されており、従来から使用される遠心スイッチよりも小さく且つ安価であろう。加速度に比例する信号を与える加速度計が使用されてもよい。

したがって、本発明のこの態様は、位置決定装置における物体の位置を感知するプローブであって、物体との感知関係を取得するプローブに反応する第１電気回路と、前記回路に電圧を加えるための電源と、プローブの動きに反応し、動きが検出されると、電源を前記回路に接続させるように配置されたセンサとを備え、前記センサはリニア加速に反応することを特徴とする。

好ましくは、前記センサは、回転にも反応するように、プローブに取り付けられる。したがって、プローブが位置感知装置の回転可能なスピンドルに挿入された後、センサを起動し、プローブの電源を入れるためにそれが回転され得る。

回転がセンサの作動に使用される場合、次のような、さらなる問題が実際には生じ得る。プローブは、リニア加速してしまうかもしれず、これは、センサを不必要時に起動させる可能性がある。これは、例えば、位置決定装置のスピンドルと工具格納庫の間のプローブの交換時や、プローブが格納される間に格納庫自体が動くと生じ得る。

したがって、リニア加速度センサは、回転が感知されると検出回路に電源を接続する、リニア加速と回転を識別するための識別回路に接続されてもよい。

特許文献２に記載された遠心スイッチは、垂直軸の周りを回転するスピンドルを有する工作機械において使用するために設計される。これは、さらなる問題を招く。それは、水平軸の周りを回転するスピンドルを有する工作機械において使用されると、必ずしも信頼性がない。リニア加速度センサが水平なスピンドル機械において使用された場合、同様に当てはまるだろう。これは、重力が、水平軸の周りの回転のサイクル中、センサにより経験される加速度を変えるからである。回転の底部において、重力が半径方向の外側の方向に働く一方、回転の上部において、重力が半径方向の内側の方向に働く。遠心又は他の加速度検知スイッチは、サイクルの一部に対しては電源が切られ、他の部分に対しては電源が入る傾向があるだろう。他のタイプの加速度センサも同様に影響を受けるであろう。

本発明さらなる態様は、位置決定装置における物体の位置を感知するプローブであって、物体との感知関係を取得するプローブに反応する第１電気回路と、前記第１回路に電圧を加えるための電源と、プローブの動きに反応し、動きが検出されると、電源を前記回路に接続させるように配置されたセンサとを備え、動きを識別する回路が、前記センサに接続され、該動きを識別する回路は、プローブが使用されたことを示す動きを他の動きから識別する回路である特徴とする。

動きを識別する回路は、プローブの動きと対応する所定の特性に対応する信号の受信に応答してもよい。

好ましくは、動きを識別する回路は、回転が検出されると、第１電気回路に電圧を加えるための電源に接続し、プローブの回転とリニア加速とを識別する。

好ましい形態では、動きを識別する回路は、回転を示す信号が、プローブの１回転の一又は複数の部分に対応する一又は複数の期間の間、センサから受け取られたか否かを検出する。

したがって、本発明の好ましいさらなる態様の好適な実施形態は、水平スピンドル機械の回転を検出するために使用されると、遠心センサ及びリニア加速度センサの双方の信頼性を高くする。ここで、この場合、センサは１回転の一部のみに信号を与える。

本発明のこのさらなる態様の好適な一実施形態において、センサが再び切り替えられてもよい。

本発明のいずれかの形態では、センサはさらなる動きやプローブの他の動きが検出されると、前記第１電気回路から電源を切断するように配列されてもよい。代わりに、タイマーが設けられてもよい。タイマーは、それが接続された後の所定の期間又はプローブの不使用の所定の期間の後、電源を切る。プローブは、電源を切断するためのこれら両方の選択肢を有してもよい。
好ましくは、電源は電池である。

本発明の好適な実施形態が、一例として添付図面を参照しつつ説明される。

図１を参照するに、接触トリガープローブ１０は、刃具の換わりに、工作機械の回転可能なスピンドル１４の内部に挿入するためのシャンク１６を有する。そして、スピンドルは、プローブ１０のスタイラス１２をワークピース（不図示）の表面の様々な点に接触させるために、ワークピースに対して３次元内で（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に）動かされ得る。プローブ内部の回路は、例えば特許文献１に記載されたように、スタイラス１２とワークピースの間の接触を感知し、それに応じて、トリガー信号を発生させる。トリガー信号は、工作機械のCNCコントローラにその信号を送るためのインターフェイス１８に送信される。これは、接触した時点におけるワークピースに対するスピンドル１４のX、Y、Z位置を記録し、それにより、ワークピースの寸法の測定が可能とされる。

プローブ１０は工作機械のスピンドル１４の刃具と交換可能なため、配線で接続された連結部を通って信号が送信されるのは困難であろう。したがって、プローブは電池式であり、無線信号伝送装置を有する。図１に示された例では、無線通信伝送装置が使用され、信号はインターフェイス１８に接続されたアンテナ２０により受け取られる。しかしながら、そのようなプローブのための無線伝送装置は公知であり、光学的及び誘導装置を含めて、これらが同様に使用されてもよい。接触トリガープローブ１０の代わりに、その他の種類のプローブが使用されてもよく、本明細書の導入部において記載されたものも含む。

図２及び３は、図１に示された接触トリガープローブ１０をより詳細に示す。ワークピース接触スタイラス１２は、プローブのハウジング２４の内部のスタイラスホルダ２２に連結され又は連結可能である。スタイラスホルダ２２は３つの放射状に突出するローラ２６を有する。これらは、ばね２３の付勢力の下、対の球２８に対して運動学的に着座し、その結果、スタイラス１２に正確に反復可能な静止位置を与える。スタイラス１２がワークピースに接触すると、この静止位置から動かされ、ローラ２６と球２８の間の電気回路を遮断する。これと使用し得る他の配置の詳細は特許文献１を参照すべきである。

派生信号を処理するための電子回路が可撓性のプリント回路３０に設けられている。 図示されるように、これは有利には、スタイラス１２とスタイラスホルダ２２且つスピンドル１４の回転軸と概ね同軸で、三角形に巻かれてもよい。可撓性のプリント回路３０は、スタイラスホルダ２２を取り囲んでも、その上部に配置されてもよい。これは、プローブが小型ハウジング２４に構築され得るような、小型の配置となる。電子回路は、球２８とローラ２６を通る回路から受け取られるトリガー信号の処理に必要である構成要素を含み、その多くは、専用のプログラム可能なプロセッサやプログラム可能な集積回路（ＰＩＣ）のようなマイクロプロセッサ回路に内蔵されている。それは、インターフェイス１８への信号の無線伝送に必要な構成要素も含んでいる。

簡単にするため、図２及び３は、可撓性のプリント回路３０に取り付けられた構成要素の１つのみを示している。これは、リニア加速度スイッチ３２である。適応する型式は、パーツ＃ＤＤ１２８４として、アメリカンエレクトロニックコンポーネンツ社（23590 County Road 6, Elkhart, IN 46515, U S A,）から市販されているものである。そのようなスイッチは、Ｇスイッチ、すわなち、Ｇフォースに反応するもの、としても売られている。スイッチは、他の理由のうち、図２及び３に示される小型の配置への構築を容易にするために、小型サイズの故に、選ばれる。それは、バネ３８により調節可能なコンタクトピン３６から離れて付勢された球３４を内蔵している。プローブが加速を受けると、球３４はバネ３８の作用に抗ってピン３６と電気接触をし、電気回路を閉鎖する。

リニア加速度スイッチ３２は、プローブの軸から離れて取り付けられている（それはスピンドル１４により回転可能である）。このことは、リニア加速に対する反応だけでなく、スピンドル１４の回転に対しても反応することを保証する。

プローブ１０は電池式なので、使用のために必要とされるときに、プローブにスイッチを入れるだけにより電池寿命を節約することが望ましい。スイッチ３２は特許文献２におけるものと同様の方法でこれを達成するために用いられている。 それは、工作機械のスピンドル１４が回転されたときに経験される加速に反応し、そして、スイッチ３２を単に監視する休止状態又は静穏状態から、プローブ回路を完全に「オン」の状態に切り替えるために使用される。従って、プローブは、工作機械のＣＮＣコントローラの制御の下でスピンドル１４の短時間の回転により、スピンドル１４に挿入された後の通常の使用のために完全に電源が入れられることができる。

しかしながら、特許文献２と対照的に、スイッチ３２は回転による加速のみならずリニア加速にも反応する。例えば、プローブがスピンドル１４の内部に挿入又は取り外されるときの工作機械の自動工具交換装置により生じた加速、又は、ワークピースの周りを通常動くスピンドルの加速、又は、自動工具交換装置の格納庫又は回転トレーに不使用のプローブが格納される動きに反応するかもしれない。ここで、回転を検知するためや、他の加速のようなものから識別するための配置が図４、５及び６を参照しながら説明される。

図４は、４０において、プローブハウジング２４の内部に配置された電池５２又は他の電源と恒久に接続されるので、低電流消費を有するために選択されるＰＩＣ又は他のプロセッサを示す。ＰＩＣ４０は多数の手順を実行するためにプログラムされている。出願人の同時係属の特許文献３に記載されているように、これらは例えば、トリガー信号の処理手続のためのデジタルフィルタリング機能を含んでもよい。特許文献４に記載されるように、これらはプローブの操作のモードを前もって調整する機能をも含んでもよい。（特許文献３と特許文献４は参照することによりその内容が明細書に取り込まれる。）

そのような操作のモードは、製造の際にプローブの中に又は装置上に前もって調整されてもよく、プローブがその他の手段によるよりも、スイッチ３２により切り替えられるプローブであるかどうかを判定してもよい。スイッチ３２により切り替えられるプローブであると、ＰＩＣ４０の出力４１は、電子スイッチ５６がプローブの電池５２から抵抗Ｒ１に供給電圧を加える要因となる。代わりとして、抵抗Ｒ１がＰＩＣ４０の出力４１から直接に供給電圧を受け取ってもよい。

図４に示されるように、加速度スイッチ３２は、電池５２と抵抗Ｒ１との間に直列に接続される。スイッチは、ＰＩＣ４０の入力ライン４２に接続され、この入力はスイッチ３２が開いたときハイになり、閉じたときにローになる。コンデンサＣ１と抵抗Ｒ２を含む単純な RCフィルタは、例えば振動により、スイッチ３２が閉じると過渡電流スパイクを濾波し、抵抗Ｒ１はスイッチ３２を通る電流を制限する。

図５は、ＰＩＣ４０の内部で実行し、一定間隔（本実施形態では１ｍｓおき）に読み出される、プログラムルーチンの一つを概略的に示す。ステップ４４において、スイッチ３２からの入力４２が、入力がハイかローかを検知するために（１ｍｓインターバルで）呼び出される。スイッチを呼び出す度に、ルーチン４４は内部記憶装置に結果値を格納する。

そして、このルーチンのステップ４５では先行する１５０の呼び出しの少なくとも３３％の間、スイッチが閉じられたか否かを判断するために格納された最初の１５０を分析する。それは、スイッチ３２が少なくとも先行する１５０ｍｓの３３％の間閉じられていたか否かに基づいて、すなわち、示されているように連続する回転に基づいて、メモリのフラグをセット又はクリアする。

これは、毎分４００回転の速度のプローブの１回転に用いられるおおよその時間であるために選択された１５０ｍｓの継続時間である１回目のインターバルを決定する。従って、プローブのそれぞれの回転の少なくとも３分の１の間スイッチ３２が閉じられたら、フラグは設定されたままであろう。これは２つの作用を有する。１つめは、スイッチ３２からのどんな接点のバウンスも濾波する。２つめは、例えプローブが（スピンドル１４が水平の機械で）水平軸の周りで回転されたとしても、フラグが設定されたままであろうことを保証する。後者の場合、スイッチ３２がそれぞれの回転の半分以上の間、重力により開かれ得るが、フラグは設定されたままであろう。

勿論、例えばスイッチが入ったときに異なる速度でプローブが回転された場合、この１回目のインターバルの長さは変えることができる。例えば、毎分１０００回転で回転される場合、１回目のインターバルは１５０ｍｓの代わりに６０ｍｓでもよい。スイッチがフラグを設定するために閉じなければならない１回目のインターバルの割合もまた、多様であり、例えば、１回転の４分の１や半分に対応されてよい。

図６は、フラグを投じるための通常のインターバル（例えば１ｍｓ毎）で同様に読み出される分岐ルーチン４６の概略図を示す。フラグが１回目より長い２回目のインターバルを規定する、先行する５００ｍｓの間、継続的に設定（ハイ）されているか否かを決定するための分析を実行する。５００ｍｓの間設定されていれば、ＰＩＣのライン４８に出力を与える（図４参照）。

２回目のインターバルの５００ｍｓの継続時間は、プローブの意図的な回転と上記に例示された型のリニア加速を識別するために選ばれる。リニア加速は一般的に、５００ｍｓの間続かないが、５００ｍｓより長い間期間回転されるプローブの配置は簡単である。２回目のインターバルの継続時間は、実際に経験されるリニア加速の継続時間に依存するが、当然、５００ｍｓより少ないかそれ以上であり得る。

従って、１回目及び２回目のインターバルはプローブの特定の動き（すなわち、スピンドルの所定の回転）に関連する所定の特性と対応する。図５及び６のルーチンは、ＰＩＣ回路４０がこの回転によるスイッチ３２からの信号に応答することを保証する。従って、ライン４８の出力の存在は、他の種類の加速によらず、スイッチ３２がスピンドル１４の意図的な回転により作用されたことを示す。図４に見られるように、それは、プローブの大きい電力を消費する電気回路５４に電池５２から電力を供給するための電子スイッチ５０を動かす。これらは、球２８とローラ２６を通る電気回路と、プローブのアンテナ５８を通ってプローブ信号を伝送する無線信号伝送回路を含む。

図７は、図５及び６のルーチンの代わりとしてプロセッサ４０で実行し得るプログラムルーチンを示す。図５及び６と同様に、これは、例えば１ｍｓ毎に１回の通常のインターバルで呼び出される。

このルーチンの最初のステップ７３は、（１ｍｓのインターバルで）スイッチ３２を呼び出す。そして、ステップ７４は、スイッチ３２が開いているか閉じているかを示す、スイッチからの入力がハイかローかを判断する。もし、それが閉じられていれば、ステップ７６でプロセッサ４０のメモリに保有される内部ソフトウエアレジスタをインクリメントする。

スイッチ３２からの入力がハイかローかに係わりなく、ステップ７８で、ソフトウエアカウンタがインクリメントされる。そして、ステップ８０はソフトウエアカウンタが１５０カウントに達したか否かを判断する。ルーチンは、１５０に達すると、図７に示されたさらなるステップに進むだけである。カウンタが１５０より少なければ、ルーチンを抜けて（ステップ８１）、１ｍｓ後の次回呼び出されるまでさらなる処理を有さない。

１ｍｓ毎にインクリメントされた後、ステップ７８及び８０のカウンタは、１５０ｍｓの１回目のインターバルを過ぎたか否か判断する。カウンタが１５０になったら、ステップ８２では、ステップ７６でインクリメントされたレジスタにより獲得されたカウンタをチェックする。このレジスタのカウンタが５０以上かを判断する。５０以上であれば、スイッチ３２は１回目のインターバル１５０ｍｓの少なくとも３３％の間閉じられ、プロセッサ４０のメモリの内部フラグが設定される（ステップ８４）。一方、レジスタのカウンタが５０より小さい場合、フラグは消去される（ステップ８６）。

ステップ７４から８２は、今まで説明されたように、当然のことながら、図５で示されたプロセス４５の一つの方法として使用され得ることが理解されるだろう。しかしながら、現ルーチンでは、フラグの設定及び消去動作は、図５のこれらから異なる、ステップ８４及び８６を用いられる。

特に、図７のルーチンはプロセッサ４０のメモリで１つではなく３つのフラグを設ける。ステップ８４に至る度に、順々に、これら３つのフラグの１つが設定される。これは、先のステップ８４の３つの連続した通過で、全３フラグが連続して設定された否かを判断することが、ステップ８８により理解される。もし、設定されてなければ、ルーチンはステップ９２で抜けるだけであり、１ｍｓ後の次の呼び出しまでさらなる動作は与えない。

連続して３つのフラグを有していたら、ステップ９０はプローブ回路５４にスイッチを入れ（図４参照）、プロセッサ４０のライン４８の信号を出力する。そして、ルーチンはステップ９２を通って終了する。したがって、５００ｍｓの１周期の代わりに、１５０ｍｓの３つの連続する期間（合計４５０ｍｓとなる）の間フラグが設定されているか否かを決定することを除き、結果は図６のルーチンと同様である。図６のように、これは、プローブ１０の意図的な回転とリニア加速とを識別するための、１回目より長い、２回目のインターバルを与える。

ステップ８２において、１５０ｍｓの１回目のインターバルの間に５０のカウンタを超えないことを観測すると、ステップ８６は３つのフラグ全てを消去する。これは、４５０ｍｓの２番目のインターバルに到達されていないので、さらなる動作が必要でないことを示す。ルーチンは再びステップ９２を通って終了する。

ルーチンがステップ９２を通って終了するときは、ステップ７６と７８で今後インクリメントできる状態にするために、レジスタとカウンタをゼロにする必要がある。ステップ４４で次にスイッチ３２が呼び出されたとき、新たな１５０ｍｓの１回目のインターバルが始まる。

再び、プローブの具体的な動き、すなわち、スピンドルの意図的な回転に対する所定の特性に対応する様々な時間間隔を検出する。再び、図７のルーチンは、ＰＩＣ回路４０がこの回転によるスイッチ３２からの信号に応答することを保証する。

大きい電力を消費する電気回路５４にスイッチが入っていた後、プローブの使用が終わった時にこれらのスイッチを消すことが望ましい。これがなされる方法は、上述の特許文献４に記載されているように、プローブに前もってプログラムされ、又はＰＩＣ４０のメモリに格納された操作のモードの１つであってもよい。そのような方法の１つは、スピンドル１４でプローブのさらなる意図的な回転するのを検知するものである。別の方法は、プローブに対して不使用の所定期間後に中断することである。

図８は、この目的のためにＰＩＣ４０における通常のインターバルを実行するルーチンを示す。このルーチンは、プローブ回路５４にスイッチが入っている時に実行するだけである。（すなわち、ライン４８はハイ）。その状態は、最初のステップ６０で判断され、もし、入っていなければ、ルーチンは、以下のどの工程をも実行することなく、単に戻る。

次のスッテップ６２では、ルーチンは、ＰＩＣ４０のメモリに格納された、オペレーションの前もってプログラムされたモードをチェックする。「スピンオフ」モードが前もってプログラムされているか、すなわち、回路５４がプローブのさらなる回転によりスイッチが入っていないか否かを判断する。応答がＹＥＳならば、ステップ６４に進む。ステップ６４では、図５及び６又は図７のように判断されたプローブのさらなる回転を待つ。それまでの間、プローブの通常動作を続ける。そのような追加的な回転が検出されたとき、回路５４はＰＩＣのライン４８をローにすることによりスイッチが切られる（ステップ６６）。

ステップ６２でプローブが「スピンオフ」モードでないと判断すると、代わりに、回路５４は「タイムアウト」モードによりスイッチが切られる。ここで、ステップ６８は、例えば、１２秒、３３秒又は１２４秒の、前もってプログラムされた中断インターバルの継続時間を決定する。これは、予め選択可能な数値であり、特許文献４に基づいてＰＩＣ４０のメモリに予め格納される。

次に、ステップ７０では、ルーチンは所定の中断インターバルを待つ。その間、ステップ６４において、プローブの通常の動作は続く。プローブ回路５４がオンに代わると、中断インターバルが開始する。一方で、有利には、中断インターバルはプローブがトリガー信号を生じる度、再始される。これは、プローブの長期間の使用の間、プローブ回路５４が、スイッチが切れないことを保証する。中断インターバルが終了すると、回路５４は、ＰＩＣのライン４８のローによりスイッチが切られる。

図８に示されていないが、ステップ６４でプローブのさらなる回転が検出されなくても、プローブ回路５４が最終的にはスイッチが切られるのを保証するために、「スピンオフ」モードにおいても、例えば９０分の長い中断インターバルを与えることが望ましい。

図２又は３に示されるスイッチ３２の代わりに、他の加速度感知スイッチやセンサが使用されてもよい。

例えば、水銀スイッチが使用されてもよい。これは、（通常の開放スイッチ３２と対照に）通常は閉じられ、加速が生じると開いてもよい。そして、図５のステップ４５は、スイッチがむしろ閉じられているかより、開かれているかを調べるためにチェックする。理論的にはそのような配置は効を奏するが、水銀スイッチは環境的に不利である。

代わりに、微小測定シリコン（ＭＥＭＳ）により形成されたリニア加速度スイッチが使用されてもよい。先に述べたように、他の別の方法は、電子的又はＰＩＣ４０のソフトウエアにより与えられた信号の適切な処理手続で、加速度に比例した信号を与える加速度計が使用される。ピエゾ又は歪ゲージセンサが使用されてもよい。

図９は本発明のさらなる実施形態を説明する。プローブは、１以上の加速度センサ１３２が取り付けられる。好ましくは、直交する２つの軸Ｘ及びＹの動きに反応するために、プローブに直交に配置された、少なくとも２つのセンサがある。Ｚ方向（すなわち、スピンドルの回転軸）における動きに反応するために、他の２つの両方に、直交に配置されたような３つめのセンサ１３２があってもよい。

センサ（複数を含む）１３２は、図２又は３における加速度感知スイッチ３２と同様のものであってもよく、上述した他の型の加速度感知センサであってもよい。特に後者の場合、信号処理回路１００は、図４のＰＩＣ４０に対応するプログラム可能なマイクロプロセッサ又はＰＩＣ１４０に、入力可能な方式の信号を処理することが必要であろう。

センサ（複数を含む）１３２は（任意に信号処理回路１００を通って）、プローブが受ける動きや加速度に関する信号１０２を与える。これらは、工作機械の回転トレーから取り外され及び工作機械スピンドルへ取り付けられるような、工具変換操作の間プローブが受ける動きや加速を含む。これらの動きや加速は同じであるので、与えられた工作機械に対して、信号１０２は工具変換操作の固有の特性を形成する。

従って、工具変換（使用に先立ってスピンドルにプローブが取り付けられる）動作はフラッシュメモリ１０４に、センサ１３２からの信号１０２と対応する特性が格納されることにより、ＰＩＣ１４０により学習される。これは、プローブが工作機械に取り付けられると、学習ステップにおいてそのような工具変換の１つが実行されることによって終了される。

その後の使用の間、ＰＩＣ１４０はセンサ（複数を含む）１３２から受け取った信号（複数を含む）を監視する。それらが適当な許容値として格納された特性の信号（複数を含む）と一致すると、図４のライン４８に相当するライン１４８に出力が与えられる。これは、プローブの残留回路に供給するための電源に接続する。これは、工具変換工程の間のプローブの動きと、プローブの他の動きとを識別することが理解されるであろう。

波形の高い部分や低い部分の持続間隔がメモリ１０４に格納されるので、特性信号（複数を含む）１０２は長方形型として図９で示される。しかしながら、センサ１３２は加速度に比例する出力の供給に使用されるのであれば、これらは、信号調節回路１００の場所に設けられた、デジタル変換器の類似物によりデジタル化されてもよい。そして、特性が、デジタル表示としてメモリ１０４に格納されてもよい。

代わりに、１以上のセンサ１３２は、工具変換操作でプローブが動く時、好ましくは、プローブのシャンク１６がスピンドル１４の嵌合部品と接触して用いられるときに生じる振動に反応する出力（複数を含む）を与える振動センサであってもよい。この場合も、これは、振動信号は上述と同様の方法で学習され使用されるので、既知の工作機械と比較するものがないであろう。この配置は、振動を引き起こすので、間接的に動きを識別することが好ましい。

どの様な特性を認識する態様が使用されても、プローブ回路は、先の実施形態すなわち、不応期間後の中断に述べられたどんな方法においても、電池から分離されるであろう。 電池を切断するための動き又は振動検出を使用することが望ましいならば、スピンドルから取り外され又は回転トレーに戻される時のプローブの動きに対応して、２回目の特性信号（又は各センサ１３２からの特性信号の設定）が学習され又はメモリに格納されるべきである。

センサ３２、１３２が特に動き又は振動に反応するために設けられる代わりに、上記実施形態のいずれにおいても、ワークピースを感知するために、プローブにすでに設けられている標準のセンサの使用が可能である。例えば、特許文献１に示されるプローブでは、工具変換動作のときの振動又は動きは、ワークピース表面にプローブのスタイラスの接触を通常示す電気的接点の離座を生じさせ得る。代わりに、アナログや計測や比例プローブでは、スタイラスのＸ、Ｙ、Ｚ動作のセンサは加速度計としての役割を果たすことができる。いずれにしても、これらのセンサが電池に恒久に接続されると、図９で学習又は感知できるＰＩＣ１４０の特性信号を与えるために使用され得る。そして、ライン１４８の出力は、通常の最も大きい電力の消費であるプローブの信号伝送回路で電源を入れるために使用されることができる。

工作機械に取り付けられたプローブの概略図である。 図１のプローブの部分縦断面図である。 図２の線III−IIIにおける横断面図である。 プローブの内部の回路の一部の回路図である。 図４の回路の内部に収容されたプロセッサで実行し得るプログラムの一部のフローチャートである。 図４の回路の内部に収容されたプロセッサで実行し得るプログラムの一部のフローチャートである。 図４の回路の内部に収容されたプロセッサで実行し得るプログラムの一部のフローチャートである。 図４の回路の内部に収容されたプロセッサで実行し得るプログラムの一部のフローチャートである。 他の実施形態の一部の回路図である。

Claims (30)

1. 位置決定装置における物体の位置を感知するプローブであって、
   プローブの出力信号を発生する第１電気回路と、
   前記第１電気回路に電圧を加えるための電源と、
   プローブの動きに反応するセンサと、を備え、
   動きを識別する回路が、前記センサに接続され、該動きを識別する回路は、プローブが使用されたことを示すプローブの動きに対応する前記センサからの信号を、プローブの他の動きに対応する前記センサからの信号と識別し、前記動きを識別する回路は、プローブが使用されたことを示すプローブの動きに対応する前記センサからの信号の受信に反応して、休止又は静穏状態から完全に「オン」の状態に前記第１電気回路を切り替えること特徴とする、
   プローブ。
2. 前記センサは、プローブが使用されたことを示すプローブの回転に反応するように取り付けられた加速度センサである、請求項１に記載のプローブ。
3. 前記動きを識別する回路は、プローブの回転とリニア加速とを識別し、回転が検出されると、第１電子回路に電源を接続する、請求項１又は２に記載のプローブ。
4. 前記動きを識別する回路は、回転を示す信号が、プローブの１回転の一部に対応する回転期間の間、又は、プローブの複数回転に伴う、複数の上記プローブの１回転の一部に対応する回転期間の間、センサから受け取られたか否かを検出する、請求項３に記載のプローブ。
5. 前記動きを識別する回路は、プローブの動き又は動きの間の振動に対応する所定の特性に対応する信号の受信に反応する、請求項１に記載のプローブ。
6. 前記所定の特性の信号は、プローブの回転に対応する、請求項５に記載のプローブ。
7. 前記所定の特性の信号は、プローブの動き又はプローブが動かされる間のプローブの振動の所定の連続に対応する、請求項５に記載のプローブ。
8. 前記センサはリニア加速に反応することを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のプローブ。
9. 前記センサはスイッチである、前記請求項のいずれかに記載のプローブ。
10. 前記センサは、プローブが使用されていないことを示す動きが検出されると、前記第１電気回路から電源を切るようにも配置された、前記請求項のいずれかに記載のプローブ。
11. 前記第１電気回路が接続された後所定の期間又はプローブの不使用の所定の期間後、前記第１電気回路から電源を切るタイマーが設けられた、前記請求項のいずれかに記載のプローブ。
12. 電源が電池である、前記請求項のいずれかに記載のプローブ。
13. 位置決定装置における物体の位置を感知するプローブであって、
    電気回路が無線伝送回路のための構成部分を含む、プローブ信号を処理するための前記電気回路、
    前記電気回路に電力を供給するための電源、および、
    プローブの動きに反応し、少なくとも一つの信号を産生する、少なくとも一つのセンサを含み、
    前記少なくとも一つのセンサから少なくとも一つの信号を受け取るための動きを識別する回路が設けられ、前記動きを識別する回路は、プローブが使用されたことを示すプローブの動きに関連する所定の特性に対応する信号の受信に対する反応を提供し、該反応は、他の動きから前記所定の特性を識別し、該反応は、前記電気回路が、休止又は静穏状態から完全に「オン」の状態に切り替えられることをもたらすことを特徴とするプローブ。
14. 前記所定の特性に対応する信号が、プローブの回転に関連していることを特徴とする請求項１３に記載のプローブ。
15. 前記所定の特性に対応する信号が、プローブの振動に関連していることを特徴とする請求項１３に記載のプローブ。
16. 前記所定の特性に対応する信号が、プローブの所定の一連の動きに関連していることを特徴とする請求項１３に記載のプローブ。
17. 前記所定の一連の動きが、工具交換操作の間にプローブが受ける動きや加速を含むことを特徴とする請求項１６に記載のプローブ。
18. 前記動きを識別する回路は、プログラム可能なプロセッサおよびマイクロプロセッサ回路の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１３に記載のプローブ。
19. 前記動きを識別する回路は、プログラム可能な集積回路（ＰＩＣ）を含むことを特徴とする請求項１８に記載のプローブ。
20. 前記ＰＩＣは、１回目の所定のインターバル期間に、センサによって産生された信号を記録し、記憶装置に記録値を格納することを特徴とする請求項１９に記載のプローブ。
21. プログラム可能な集積回路（ＰＩＣ）は、２回目の所定のインターバル期間に、センサによって産生された信号を記録し、前記記憶装置に記録値を格納し、前記格納された記録値は、前記２回目の所定のインターバル期間に、所定の特性に対応する信号に関して分析されることを特徴とする請求項２０に記載のプローブ。
22. 前記格納された記録値は、前記動きを識別する回路の記憶装置に格納された特性信号を形成する少なくとも一つの信号のセットと値を比較することによって分析されることを特徴とする請求項２０に記載のプローブ。
23. 記憶装置を備え、すくなくとも一つの特性信号が前記記憶装置に格納されることを特徴とする請求項１３に記載のプローブ。
24. 前記動きを識別する回路は、前記少なくとも一つのセンサから受け取られた前記少なくとも一つの信号が格納された信号と合致するときに出力を提供することを特徴とする請求項２３に記載のプローブ。
25. 前記動きを識別する回路は、前記所定の特性に対応する信号が検知されたときに、プローブの回路に、電源を接続することを特徴とする請求項１３に記載のプローブ。
26. 前記少なくとも一つのセンサは、リニア加速に反応することを特徴とする請求項１３に記載のプローブ。
27. 前記少なくとも一つのセンサは、スイッチであることを特徴とする請求項１３〜２６のいずれかに記載のプローブ。
28. 前記動きを識別する回路は、また、プローブが使用されていないことを示す動きが検知されたとき、前記電気回路から電源を切り離すように配列されていることを特徴とする請求項１３に記載のプローブ。
29. 電源が接続された後の第一所定期間、または、プローブが使用されていない第二所定期間の後に、前記電気回路から電源を切り離すタイマが備えられていることを特徴とする請求項１３に記載のプローブ。
30. 電源が電池であることを特徴とする請求項１３に記載のプローブ。

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