JP5539614B2 - データ交換システム - Google Patents

Description

本発明は、工具と工具受け構造（tool receiving structure）との間で、位置や識別のようなデータを交換するための装置に関する。

このような装置は、欧州特許出願第１６００２５７号から知られている。この装置は、２つの隣接する別個のキャパシタ表面ないしコンデンサ表面間の容量の計測に基づく。工具がコンデンサ表面に接近して存在するとき、計測された２つコンデンサ表面間の容量に基づいて位置を計測できる。この装置は工具受け構造中の工具の位置を測定する上で必要な精度をもたらすが、考慮しなければならない多数の変数に依存する方法となる。例えば、工具を構成する材料は測定される容量に影響を与える。また、工具とコンデンサ表面との間の距離は、測定に影響し、工具受け構造の全長にわたって信頼性のある測定を得るために一定に保持すべきである。

欧州特許出願第１６００２５７号

本発明は、より信頼性があり変数への依存がより少ない、工具と工具受け構造との間でデータを交換するための装置を提供することを目的とする。

この目的は本発明にかかる装置により達成される。この装置は、
前記工具受け構造に配置された、センサの細長い軌道ないしトラック（track）と、
前記工具に配置された、少なくとも１つのセンサ駆動要素と
を備える。

少なくとも１つのセンサ駆動要素は、使用中に、トラックのうちの１個又は数個の隣接するセンサを駆動する。駆動されたセンサに基づいて、少なくともトラックの方向における工具の位置データを測定できる。

また、センサ駆動要素を制御することにより、工具から工具受け構造へ及びその逆に、他のデータを転送できる。

本発明のかかる装置の好適な実施形態では、前記センサは受光センサであり、前記少なくとも１つのセンサ駆動要素は前記センサのトラックに向けられた光源を備える。

受光センサのトラックにより工具受け構造の長さのキャリブレーションが与えられ、このキャリブレーションにより工具の位置を電子的に検出できる。工具はセンサのトラックの方向に光を放射し、この光は例えば１個のセンサを駆動し、その結果工具の位置が検出される。また、例えば３個の隣接するセンサに照射されるより幅広の光線を使用することもできる。位置検出の精度は、少なくとも２個の隣接するセンサ間の距離により決まる。位置データ以外に、例えば工具上のメモリからのデータを交換できる。

非常に好適な実施形態では、前記受光センサは有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）技術に基づくものである。この（ＯＬＥＤ）技術により、受光センサのトラックを非常に簡易かつ良好なコスト効率で製造する可能性がもたらされる。この（ＯＬＥＤ）技術により、非常に寸法が小さく、約５０ミクロンの精度をもたらすセンサを生産できる。

本発明にかかる装置の他の実施形態では、前記光源は、前記工具に配置された反射面と、前記工具受け構造に配置されて前記反射面に向けられた光線を放つ発光デバイスとを備える。この実施形態では、工具は完全に受動ないしパッシブで、すなわち工具は能動的に光を発生する必要がない。光源からの反射面光は、工具によって受光センサへ反射される。よってこの実施形態では、発光デバイスを工具受け構造に配置することができ、工具はセンサへ光を反射するのみである。

好適には、工具は前記反射面がその中に配置された直線溝ないし線形溝を備える。この線形溝により光を反射することができる明確な領域が与えられ、受光センサへの光のバンドないし帯が明確になる。これにより精度が向上し、散乱光が受光センサに反射され、その結果位置検出に誤りが起きるのを防止できる。

他の好適な実施形態では、前記発光デバイスは１つの発光デバイスの細長いトラックである。非常に好適な実施形態としては、前記発光デバイスのトラックと前記受光センサのトラックが組み合わされている。これ発光デバイスの列が受光センサの列に対して平行に隣接しているか、発光デバイスと受光センサの単一の列が設けられ、この列において発光デバイスと受光センサが交互に配置されていることを意味する。

非常に好適な実施形態では、前記発光デバイスは有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）技術に基づくものである。この（ＯＬＥＤ）技術により、いかなる種類の発光デバイス及び受光センサのパターンも簡単に製造できる。

さらに、好適な実施形態では、前記センサは第１及び第２の電極を備え、前記少なくとも１つのセンサ駆動要素は電気的伝導要素を備える。この実施形態では、検出は容量の計測に基づく。第１の電極には電圧が供給され、この電圧により電気的伝導要素に電荷が現れる。この電荷は次に第２の電極により計測され、これによって工具の位置を測定できる。この実施形態の利点は、汚れに対する感受性が低いことである。

好適には、前記センサは共通の第１の電極を有する。これにより電極の接続の数を減らすことができる。第２の電極のみが工具の位置を測定するために別個に接続される。

さらに、本発明にかかる装置の他の実施形態では、前記工具は、前記工具を識別するためにセンサを駆動するセンサ駆動要素の特徴パターンないし区別可能なパターン（distinctive pattern）を有する。単一のセンサの列のみがあれば、このパターンは例えば連続的な反射領域と非反射領域の二値コードないしバイナリコードとなる。多数のセンサの列があれば、このパターンは例えば、センサ駆動領域と非駆動領域のような、センサ駆動要素のマトリクスからなる。

最後に、他の好適な実施形態では、前記受光センサの細長いトラックは、発光デバイスをさらに備える。これにより、工具受け構造中の工具の位置を計測し、反射面の固有のパターンに基づいて工具を識別するために、反射面を備える工具を準備するだけとなる可能性がある。

本発明は工具と工具受け構造との間でデータを交換する方法に関し、この方法は、
本発明の装置を準備する段階と、
前記少なくとも１つのセンサ駆動要素を駆動する段階と、
１つのセンサを駆動するために前記センサのトラックをチェックないし確認する段階と
を備える。

本発明にかかる方法の好適な実施形態では、この方法は、
データ信号に基づいて前記少なくとも１つのセンサ駆動要素の駆動を制御する段階と、
前記センサのトラックで前記データ信号を検出する段階と
をさらに備える。

データ信号でセンサ駆動要素の駆動を制御することにより、工具と工具受け構造あるいはその逆の間でデータを交換できる。

本発明のこれら特徴及び他の特徴は添付図面との関連で明らかになる。

図１はプレスブレーキ１の斜視図を示す。このプレスブレーキ１は上側工具受け部２と下側工具受け部３を有する。下側工具受け部３は工具４を有し、上側工具受け部２は工具５を有する。上側及び下側の構造２，３，４，５は共に、工具受け構造２，３内での工具４，５の位置を測定するための手段６を備える。

図２において、工具５の正面図が示されている。位置測定及び識別のための手段６は、溝７と反射領域８の固有のパターンを含む。

図３を参照して、工具の位置の測定を説明する。図３は位置測定のための手段の模式的な断面図を示す。この断面は、図１に図示された受け構造の長手方向であり、図２の図面の面に対して垂直である。これらの手段６は例えば工具５に配置された挿入物ないしインサートを備えていてもよい。溝７は２つの傾斜した反射面９を有する。工具受け構造２は測定手段６の一部でもある、受光センサ１１と発光デバイス１２の交互配配置を有する細長い直線軌道１０を有する。

発光デバイス１２は溝７とその反射面９の方向に光Ｌを放つ。これらの反射面９は光Ｒを反射して受光センサ１１と発光デバイス１２の細長い帯ないしストリップ１０に戻す。反射面９はストリップ１０上に限定されたないしは明確な光線を発生する。どの受光センサ１１が駆動されているかに応じて、工具受け構造内で工具の位置が測定される。

図４に示すように、固有のパターンの反射面８が溝７のそばに配置されている。これらの反射面は発光デバイス１２により照射される。反射面８は光を反射してストリップ１０へ戻して受光センサ１１に向かわせる。反射面８が固有のパターンを有するので、駆動された受光センサによって工具が能動的に識別されている。

図３及び図４では、受光センサと発光デバイスの交互配置の単一のラインが図示されており、この単一のラインによって例えば反射面８のバイナリコードを検出できる。しかしながら、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）技術は簡易であるので、受光センサと発光デバイス１２のマトリクス１４を設けることもできる（図５参照）。このようなマトリクスは、列の配置を千鳥状ないしジグザグ状とすることで、耐障害性ないし障害許容力が向上する。また、マトリクスによりロバスト性が向上する。例えば、受光センサが壊れたなら、隣接するセンサが光を検出して情報をもたらす。

プレスブレーキの工具を図示しているが、この装置は他の工具、例えばドリルや、タップのねじ山がどこから始まっているかを知ることが必須であるねじタップにも使用できる。

受光センサは位置が測定される対象と共に移動するカートリッジに配置してもよい。このような解決手段は、例えば受光センサのコストが高い場合や、受け構造にセンサを配置することができない場合に、好適である。

図６及び図７は、本発明にかかるデータ交換システムの他の実施形態を示す。

図６は多数のセンサが配置されたベースプレート２０の斜視図を示す。これらの電極は共通する第１の電極２１と、多数の分離されたないし別個の第２の電極２２を有する。第１の電極２１は信号線２３により制御され、別個の第２の電極は別個の信号線２４により制御される。

図７は電極２１，２２が配置されたベースプレート２０と、ベースプレート２０の側方に沿って配置された工具２５の平面図を示す。工具２５にはセンサ駆動要素２６が配置されており、本実施形態におけるセンサ駆動要素２６は電気的伝導要素（electrically conducting element）である。

ベースプレート２０に対する工具２５の位置を計測するために第１の電極２１に電圧が供給される。第１の電極２１と電気的伝導要素２６との間の電位により、電気的伝導要素２６に電荷が発生する。次に、個々の第２の電極２２の容量（capacity）が計測され、この容量は電気的伝導要素２６の電荷により影響を受ける。第２の電極２２は電気的伝導要素２６に近接している程高容量であり、これらの計測に基づいてベースプレート２０に対する工具２５の位置を測定できる。

図８は電極３１のマトリクス３０を示す。電極３１は、電荷を供給するためにも、隣接する電極３１の電荷を計測するためにも使用できる。個々の別個の電極３１を制御することにより、制御装置はデータ交換のために所望の態様で電極を使用できる。位置測定では、仮想的に大型の電極を設けて工具の位置の概算を行うために、電極３１のブロックを使用でき、概ねの位置データを得た後に、より高精度で位置を測定するために単一の電極３１を使用できる。

電極３１を別個に制御することにより、例えば工具の識別が可能である。工具が区別できるパターンを備えていれば、いくつかの電極３１に電荷を供給して他の電極３１を容量の測定に使用することで、このパターンを測定できる。

強調するならば、本発明によって位置データを測定できるだけでなく、センサ駆動要素を適切な態様で制御してセンサの電荷を測定することにより、識別データや例えばメモリ中のデータの存在を測定することもできる。

上側工具受け構造と下側工具受け構造を備えるプレスブレーキの斜視図。 図１の工具の正面図。 本発明の実施形態の模式的な断面図。 図３にかかる実施形態の第２の断面図。 センサと発光デバイスを備えるマトリクスの斜視図。 本発明にかかる他の実施形態の斜視図。 本発明にかかる他の実施形態の平面図。 電極のマトリクスの斜視図。

符号の説明

１ プレスブレーキ
２ 上側工具受け部
３ 下側工具受け部
４，５，２５ 工具
６ 手段
７ 溝
８ 反射領域
９ 反射面
１０ 直線軌道
１１ 受光センサ
１２ 発光デバイス
１４ マトリクス
２０ ベースプレート
２１ 第１の電極
２２ 第２の電極
２３，２４ 信号線
２６ センサ駆動要素

Claims (13)

1. 工具（４，５；２５）から工具受け構造（３，２）へデータを送るための装置であって、
   前記工具受け構造（３，２）に配置された、複数のセンサ（１１；２２；３１）を含む細長いトラック（１０）と、
   少なくとも一部が前記工具に配置された、少なくとも１つのセンサ駆動要素（８，９；２６）と
   を備える装置において、
   前記工具（４，５）は前記センサ駆動要素（８，９）の区別可能なパターンを備え、前記センサ駆動要素（８，９）は前記工具（４，５）を識別するために前記センサ（１１）を駆動し、前記センサ（１１）は受光センサであり、前記センサ駆動要素（８，９）は前記センサ（１１）のトラック（１０）に向けられた直接的な、または間接的な光源を備えることを特徴とする、装置。
2. 個々の直接的な前記光源は、前記工具（４，５）に配置された反射面（８，９）と、前記工具受け構造（３，２）に配置されて前記反射面（８，９）に向けて光を放射する発光デバイス（１２）とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記反射面は、溝（７）内の２つの傾斜した反射面（９）と、前記溝（７）に隣接して配置された反射面（８）の固有のパターンとを備えることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 前記発光デバイスは複数の発光デバイス（１２）を含む細長いトラック（１０）であることを特徴とする、請求項２又は請求項３に記載の装置。
5. 複数の発光デバイス（１２）を含む前記トラックと、前記複数の受光センサ（１１）を含むトラックとが組み合わされていることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
6. 多数のセンサ（１１）の列を備え、前記区別可能なパターンはセンサ駆動領域と非駆動領域とのマトリクスを備え、前記センサ駆動領域は前記間接的な光源の反射領域を有することを特徴とする、請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記受光センサ（１１）は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）技術に基づくものであることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記発光デバイス（１２）は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）技術に基づくものであることを特徴とする、請求項２から請求項７のいずれか１項に記載の装置。
9. 工具（４，５；２５）から工具受け構造（３，２）へデータを送るための装置であって、
   前記工具受け構造（３，２）に配置された複数のセンサ（１１；２２；３１）を含む細長いトラック（１０）と、
   前記工具に配置された少なくとも１つのセンサ駆動要素（８，９；２６）と
   を備える装置において、
   前記工具（２５）は前記センサ駆動要素の区別可能なパターンを備え、前記センサ駆動要素は前記工具を識別するために前記センサ（３１）を駆動し、前記センサは第１及び第２の電極（３１）を備え、前記センサ駆動要素は電気的伝動要素を備えることを特徴とする、装置。
10. 前記センサは共通の第１の電極を備えることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
11. 前記電極（３１）はマトリクス（３０）状に配置され、互いに別個に制御可能であることを特徴とする、請求項９又は請求項１０に記載の装置。
12. 工具から工具受け構造にデータを送る方法であって、
    請求項１から請求項１１のいずれかに記載の装置を準備する段階と、
    前記少なくとも１つのセンサ駆動要素を駆動する段階と、
    １つのセンサを駆動するために複数のセンサを含む前記トラックを確認する段階と
    を備える、方法。
13. データ信号に基づいて前記少なくとも１つのセンサ駆動要素の駆動を制御する段階と、
    複数のセンサを含む前記トラックで前記データ信号を検出する段階と
    をさらに備える、請求項１２に記載の方法。

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