JPH0215733A - 信号伝送システム - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば工作機械、座標測定機械、検査ロボッ
トその他（以下”工作機械“として参照されるもの）に
おいて用いるための信号伝送システムに関する。

［従来の技術］ これらの機械上のワークピースを検査するための種々の
プローブが知られている。ワークピース表面と接触また
は所定の関係を得たときにトリガ信号を発生するトリガ
プローブや、ワークピース表面の位置に関連したディジ
タルまたはアナログ出力を発生する測定プローブもこれ
に含まれる。

工作機械のように、特にプローブを他の工具と交換可能
にするときには、機械にワイヤレス伝送システムを設け
、プローブ出力を伝送してインターフェースに戻すよう
にすることが知られている。例えば、米国特許下４，５
０９，２５８号には光学（赤外線）伝送システムが開示
されている。このようなシステムは、レニショウ・メト
ロロジ・リミテッド（英国グロスターシャー州つオット
ン・アンダー・エツジ）からも人手できる。同様なシス
テムは、例えば、機械のベツド上、あるいはコンベヤな
いしはパレット上におけるワークピースの存在ないしは
位置に関連して、他のセンサからの信号を伝送するのに
も用いることができる。例えば、米国特許下４，５４５
，１０６号を参照されたい。

伝送のための信号を２つのセンサから受信する伝送器を
具えたシステムが知られており、例えば米国特許下４．
［ｉ０８，７１４号および第４，６５８，５０９号には
、２つの信号が１つの伝送器に供給され、この２つの信
号が、周波数偏穆変調（ＦＳＫ）方式によって伝送され
る赤外線ビームに変調されることが示されている。回路
を備えた赤外線受信器は、この回路によって受信ビーム
を復調し、２つの信号を検波する。伝送された信号を赤
外線ビームに変える他の方式として、より’ｐ　ｍの情
報を伝送するためのパルス符号変調方式や非同期直列デ
ータ伝送方式も用いることができる。

［発明が解決しようとする課題コ ２つあるいはそれ以上の個々の伝送器からセンサ情報を
伝送することが要求されるような場合、個々の伝送が互
いに干渉するという問題を生ずる場合がある。このよう
なことは、例えば機械に２つのプローブが装着されてい
る場合に生ずる。米国特許下４．５０８，７１４号には
、伝送器と受信器のそれぞれの中心周波数を個々に同調
することが可能なＦＳＫシステムが示されている。この
システムは、２つあるいはそれ以上の伝送器／受信器セ
ットを用いるためのものであり、異なる中心周波数を同
調させる。しかしながら、このような構成は、パルス符
号変調方式や非同期直列伝送方式のような他の信号変化
方式にはそれほど通したものではない。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、検出される状態に応じた信号を生成す
るセンサを複数有した工作機械用信号伝送システムであ
って、システムは、センサの各々に対応し、関係づけら
れた信号を伝送するための複数の光学信号伝送器と、伝
送器の各々と関係づけられ、光学信号を受信するための
複数の受信器とを具え、各々の伝送器によって生成され
る発光が、それぞれ他の伝送器の発光とは異なる色を有
し、関係づけられた受信器は、対応する伝送器によって
伝送される色に感応し、他の伝送器によって伝送される
色に感応しないことを特徴とする。

受信器（あるいは受信器の中のいくつか）は、光学フィ
ルタを用いることにより、個々の色に感応するようにし
てもよく、伝送器（あるいは伝送器の中のいくつか）も
、同様に光学フィルタを用いることにより所望の色のみ
を発光するようにしてもよい。“色゛という語は広く解
釈されるものであり、その解釈には可視光の個々の波長
を含むばかりでなく、例えば赤外線放射における個々の
波長等をも含む。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、工作機械のベツド１０と工具保持スピンドル
１２を示す。スピンドル１２は、ベツド１０に対してＸ
、ＹおよびＺ方向に心動可能であり、これによりベツド
１０にクランプされたワークピース１４に対する機械加
工や検査操作を行う。ワークピースを機械加工するため
、スピンドル１２はコンピュータ数値制御装置のプログ
ラム制御（不図示）に従い、ツールマガジン１６に格納
された個々の切削工具の中から任意の工具を取出すこと
ができ、また検査操作を行うため、スピンドル１２は同
様にマガジン１６に格納される複数のプローブ１８Ａ、
１８Ｂ。

１８Ｇの中から任意のプローブを取出すことかできる。

図には３つのプローブが示されるが、プローブは２つの
みであってもよいし、３つ以上であってもよい。

第１図に示されるプローブはワークピース−接触スタイ
ラス２０を有し、これらプローブはスタイラスの変位に
比例した出力を供給する接触トリガプローブ、あるいは
測定もしくは走査プローブのいずれであってもよい。こ
れに代わって、例えば光学的に非接触でワークピースを
検出してもよい。プローブの各々は、それぞれの出力信
号や、電源状態に関する信号などの他の信号を供給する
ための回路２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｇ（第２図）を有する
。これらプローブの各々は、自身の発する信号を工作機
械側に送り返すため、第１図に示されるようにプローブ
の表面に発光ダイオード（ＬＥＤ）　２４Ａ、２４Ｂ。

２４Ｇを備える。必要であれば、このようなＬＥＤを複
数、プローブの周囲に一定の間隔で配置することができ
、これにより全方向伝送が可能となる。

このようにして、プローブの出力信号は、数値制御装置
とインターフェースする受信モジュール２８（受信器お
よびＭ／Ｃインターフェース）に光学的に伝送される。

回路２２Ａ、２２Ｂ　、２２Ｃによって生成された信号
を、ＬＥＤ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃによって伝送される
光学的信号に変調するための回路は、常用されるもので
あり、これ以上の説明を要しない。

しかしながら、これら常用の伝送ユニットの２つがたま
たま光学的信号を同時に伝送しなければならない場合に
は、伝送される信号が２つとも受信モジュール２８によ
フて受信されてしまう危険がある。このような場合、以
前から知られたシステムでは、異なったプローブ間での
干渉を引き起すことがあり、従って１つの時間には１つ
のプローブのみが伝送することを確保する必要があった
。

２つのプローブを用いるということはまず要求されるこ
とである（例えば、それぞれのスピンドルにプローブが
具えられるデュアルスピンドルマシニングセンタや、ワ
ークピース測定用プローブと工具設定用プローブの両方
が具えられる旋盤の場合のように）にもかかわらず、こ
のことは２つのプローブを同時に用いることができない
ことを意味する。また、近接した工作機械においてそれ
ぞれのプローブ間での干渉の危険もある。ある時点では
１つのプローブのみが用いられるという環境においてさ
え、すなわち、このような場合、通常では各々のプロー
ブが所定の非使用期間（約１分ないし２分）の後に自身
のスイッチを切るものであり、このようなことを利用で
きるとしても、他のプローブを使用するまでに１分ない
し２分の間待つ必要がある。このようなことは、時間の
浪費であり、従って工作機械の非効率的な使用となる。

以上のことから、受信モジュール２８は、プローブ１８
Ａ、１８Ｂ、１８Ｃの各々に対応した個々の受光ダイオ
ード２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃを具える。これら受光ダイ
オードの各々は、それぞれ一般によく知られた受信回路
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを有し、この受信回路は、受信
信号の検波および復調を行った後、インターフェース回
路への出力３２によってこの回路および機械の数値制御
装置へこの受信信号を渡す。

ある１つのプローブの伝送器および受信器と、それ以外
のプローブの伝送器および受信器との間の干渉を防止す
るため、ＬＥＤ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｇの各々は異なっ
た色の光を発光するように構成され、受光ダイオード２
６＾、２６８．２６Ｃは、対応するＬＥＤと一致した色
にのみ反応するよう構成される。例えば、ＬＥＤ２４Ａ
が赤い光を発光するようにしてもよい。このＬＥＤが赤
外線のような他の色の光を発光しないように、プローブ
のハウジング上に配設されるＬＥＤの前面に光学帯域フ
ィルタ３４が配置される。

フィルタ３４は波長［１５０ｒ＋ｍの光、すなわち赤光
のみを透過する。

受信モジュール２８のハウジングには、同様に６５０ｎ
ｍの光のみを透過する光学帯域フィルタ３６が、対応す
るフォトダイオード２６Ａの前面に位置するように設け
られる。これにより、フォトダイオード２６Ａは、対応
するＬＥＤ２４Ａから発光される赤光にのみ感応すると
いうことが保証される。

ＬＥＤ２４Ｂは波長９２０ｎｍの赤外線発光ＬＥＤであ
り、スペクトラムの可視領域の光を発光しない赤外線発
光ダイオードを利用できるため、ＬＥＤ２４Ｂの前面に
可視光の発光を防止するためのフィルタを配置する必要
がない。しかしながら、受信モジュール２８の対応する
フォトダイオード２６Ｂは、その前面にフィルタ３８を
備える。フィルタ３８は光学的低域フィルタであり、こ
のフィルタによりフォトダイオード２６［１がＬＥＤ２
４Ｂによって発光される赤外線にのみ感応するようにす
る。

赤光および赤外光の２つの色は、用いることができる色
の単なる例にすぎず、例えば適切なフィルタと共に赤光
および緑光を用いることも可能である。実際、３つのプ
ローブが図に示される例では、３番目のプローブが緑光
を発光する発光ダイオード２４Ｇを有し、・フォトダイ
オード２６Ｇの前面に配置されるフィルタ４０が緑光の
みを受光するようにしてもよい。

用いられるフィルタは、容易に人手できる干渉フィルタ
であることが望ましい。２つのプローブだけを備えるシ
ステムでは、フィルタ３４．３８を帯域フィルタよりも
むしろ高域フィルタとすることが完全に可能であるが、
帯域フィルタの方がより廉価である。

上述したようなフィルタを有効に用いることは、透過さ
れる光学的信号を減じてしまうという問題を生じる可能
性があり、信号の減じる量は信号の径路によって異なる
ように思われる。例えば、１．Ｅ　Ｄ　２４　Ａとフォ
トダイオード２６Ａとの間の径路における２つのフィル
タ３４．３６は、ＬＥＤ２４Ｂとフォトダイオード２６
Ｂ　との間の径路における１つのフィルタよりより多く
信号を減少させる。このことは、帯域フィルタ３４．３
６が低域フィルタ３８よりより多く信号を減少させると
いうことから特にいえることである。この問題は、もち
ろん受信回路３〇八における利得をこれと対応する回路
３０Ｂにおける利得よりも大きなものとすることによっ
て克服されるものであるが、本願発明者等は、ＬＥＤ２
４ＡがＬＥＤ２４Ｂの出力より高い出力のものを用いる
という選択をし、これによって、フォトダイオード２６
八、２８Ｂを、その大きさが等しい感度ものとする。例
えは、フィルタ３８は透過率９０９６であり、ＬＥＤ２
４［１からフォトダイオード２６Ｂに至る信号の減少を
ほんの無視し得るものとし、他方、フィルタ３４．３６
の透過率が各々５０零ないし７０零で、組合された透過
率がほぼ２５零ないし５０＊とすることもできる。この
ように、ＬＥＤ２４Ａ４まＬＥＤ２４Ｂの出力の２倍な
いし４倍の出力で駆動される。

上述したシステムでは、個々のプローブから機械に伝送
される信号を区別するためにフィルタを用いたが、信号
が、例えば機械のベツドあるいはコンベアないしパレッ
ト上のワークピースの存在あるいは位置に関連したセン
サや、バイス、グリッパあるいはロボットのような装置
の状態に関連したセンサから伝送されるシステムにおい
ても同様の原理を用いることが可能である。また、信号
が機械のインターフェース側からプローブや他のセンサ
へ、センサをオンとするなどのために伝送されるシステ
ムも知られており、このような場合にも、オンとされる
べき個々のセンサを区別するため異なった色付けのなさ
れた信号を用いる上述の原理を用いることができる。

ムのブロック図である。

ｌＯ・・・ベット、 １２・・・スピンドル、 １４・・・ワークピース、 １６・・・ツールマガジン、 １８Ａ、１８８．１８Ｇ・・・プローブ、２０・・・ス
タイラス、 ２２Ａ、２２８．２２Ｇ・・・プローブ回路、２４Ａ、
２４Ｂ、２４Ｇ・・・ＬＥＤ　。

２８Ａ、２８Ｂ、２６Ｇ・・・受光ダイオード、２８・
・・受信モジュール、 ３０Ａ、３０８．３０［：・・・受信回路、３４．３８
，３８．４０・・・フィルタ。

【図面の簡単な説明】

第１図は工作機械の概略図、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）検出される状態に応じた信号を生成するセンサを複
   数有した工作機械用信号伝送システムであつて、該シス
   テムは、 センサの各々に対応し、関係づけられた信号を伝送する
   ための複数の光学信号伝送器と、該伝送器の各々と関係
   づけられ、光学信号を受信するための複数の受信器とを
   具え、 各々の伝送器によって生成される発光が、それぞれ他の
   伝送器の発光とは異なる色を有し、前記関係づけられた
   受信器は、対応する伝送器によって伝送される色に感応
   し、他の伝送器によって伝送される色に感応しないこと
   を特徴とする信号伝送システム。 ２）少なくとも１つの前記受信器は光学フィルタを具え
   、該光学フィルタは対応する伝送器によって伝送される
   色に前記感応させ、他の伝送器によって伝送される色に
   前記感応させないようにすることを特徴とする請求項１
   に記載の信号伝送システム。 ３）前記受信器の各々は、それぞれ前記光学フィルタを
   具えることを特徴とする請求項２に記載の信号伝送シス
   テム。 ４）前記光学フィルタは干渉フィルタであることを特徴
   とする請求項２に記載の信号伝送システム。 ５）少なくとも１つの前記伝送器は対応する色の光を発
   光する発光ダイオードであることを特徴とする請求項１
   に記載の信号伝送システム。 ６）少なくとも１つの前記伝送器は、対応する色の光を
   透過する光学フィルタを具えることを特徴とする請求項
   １に記載の信号伝送システム。 ７）前記光学フィルタは干渉フィルタであることを特徴
   とする請求項６に記載の信号伝送システム。 ８）少なくとも１つの前記伝送器は、少なくとも１つの
   他の伝送器とは異なる出力を有することを特徴とする請
   求項１に記載の信号伝送システム。 ９）少なくとも１つの前記色は可視光であることを特徴
   とする請求項１に記載の信号伝送システム。 １０）少なくとも１つの前記色は赤外線であることを特
   徴とする請求項１に記載の信号伝送システム。