JPS5964250A - 機械加工機構および加工方法 - Google Patents

機械加工機構および加工方法

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JPS5964250A
JPS5964250A JP58162482A JP16248283A JPS5964250A JP S5964250 A JPS5964250 A JP S5964250A JP 58162482 A JP58162482 A JP 58162482A JP 16248283 A JP16248283 A JP 16248283A JP S5964250 A JPS5964250 A JP S5964250A
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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】 この発明は、機械加工機溝、特に機械加工機構に使用し
て無線送信する技術に関するものである。
数値制御(NC)工作機械に使用しているごとき自動機
械加工方式において、部品の状態および部品の被加工片
に関する各種情報によシミ子制御装置を備える必要があ
った。従来、これらの情報は、有祿により工作機械の制
御装置に電気信号の形で送信されていた。
比較的簡単な機械においては、機械加工中電線が可動部
品に絡まないよう容易に配線することが可能であったが
、大量の可動部品が使用されそれらの状態を監視する必
要がある複雑な溝造の機械においては、この電磁の配線
が非常に厄介になっていた。この問題は、特に、作動手
順に各種工程を達成するため異種の加工片を遠隔に離隔
して配置した機械においては、複雑であった。マシニン
グ・センターの割出しテーブル上において被加工片をコ
ンベヤーよ9被加工片保持器に移送するためにロボット
または他の自動化機構が使用されている場合、壁械加工
機構全体が適宜な手順により作゛動するためには、情報
をロボットの制御装置に送(gする必要がある。例えば
、工具保持器が機械加工すべき新しい部分を受は入れる
状態にあることをロボットに知らせるかまたは機械加工
部分を取り外せる状態にあることをロボットに連絡する
必要がある。従来では、被加工片保持器とロボットの制
御装置との間に接続されている可撓性ケーブルを使用す
る必要があった。このケーブルは、マシニング・センタ
ーにおいて、工具に対して割出しテーブルによシ移動さ
れるので、被加工片保持器の移動経路に十分対応する長
さを必要としていた。これらの長いケーブルは、機械加
工機構の作動またはその使用者に干渉しないようロボッ
トにケーブルを便宜的に配設することは困難であるので
、問題であった。また、このケーブルは、摩耗または破
損し、特にケーブルのコネクタはしばしばケーブルの移
動によMl設する必要があった。
この発明によれば、マシニング・センターにおける部品
の状態またはこれらの部品に対する被加工片の位置に関
する情報は、赤外線によシ遠隔の受信器に無線で送信さ
れている。前記受信器は、赤外線を機械加工機構の作動
手順を制御する電気信号に変換している。赤外線速イ6
は、機械加工方式の周囲で通常起る電磁干渉に影響され
難いので、有利である。
本発明の実施例において、機械加工機構は、マシニング
・センターおよび可動割出しテーブル上に装着されてい
る保持器に順次被加工片を移送するロボットを備えてい
る。前記保持器は、液圧作動バイスの形を採っている。
1lff 記バイスに連接されている。2個のトランス
デユーサは、バイスにおける被加工片の位1dおよびバ
イスのノヨーの開閉を示す電気信号を発生し、前記バイ
ス上に装着されている赤外線送信様に接続され、かつ前
記割出しテーブルが、被加工片を機械加工する工具に対
して被加工片を動かすと共に移動可能である。前記受信
器は、送信機よシ赤外線を受信する位置に割出しテーブ
ルよシ遠隔に装着されている。
前記送信機は、好ましくは、トランスデユーサよシの信
号の機能として赤外線信号の特性を変更する手段を備え
ている。前記受信機は、赤外線を複写しかつロボットの
制御装置に情報を与える複数個の異種電気信号を発生す
るよう設計されている。本発明の好しい実施例では、送
信機は、前記トランスデユーサの/力よシの信号を受け
て赤外線の送信を初期化し、前記トランスデユーサの他
方よりの信号によシ送信機が赤外線の周波数を変化せし
める。
前記したごとく、状態情報を無線で送信して厄介な可捧
性ケーブルを不必要とし、同時に経済的かつ正確に各種
情報を送信することが可能である。
以下、この発明の実施例について図1niによシ説明す
る。第1図は、この発明による機械加工機構10である
。機械加工機構10は、フライス削シ、孔あけ等被加工
片に各株機械加工をすることが可能なマシニング・セン
ター12を有する。前記マシニング・センター12の例
は、モナーク(Monark)■r直マシニング・セン
ターでるるが、他の各種工作機械が使用可能である。
マシニング・センター12は、IIJ出シテ−7’A1
6上に固>?Jされている液圧作動バイス14を南する
。自汀バ己バイス14は、置市ソヨ−18および適宜液
圧バイス制御装置24により制御されるシリンダ22に
連接されている可動ノヨー20を有する。バイス14は
、本実施例では、市販のボウルジョー(PowRiaw
j液圧バイスであるが、他の各(Ml被加工片保持器が
使用可能である。バイス14のノヨーが開放されている
と、被加工片26を受入れ可能である。本実施例におい
ては、機械加工機#I’j 10は、被加工片26全バ
イス14の開放ジョーに自動0勺に自装置するためオー
トメイトンまたはロボット28を使用する。被加工片2
6は、可動コンベヤー32上に載設されているパレット
30によりロボット28に隣接している台に順次配設さ
れる。
被加工片26が適所にあると、バイス14のソヨーが閉
じて被加工片を強固に保持する。次いで、割出しテーブ
ル16が、工具34が被加工片26を機械加工する位置
へ右方に移動され、機械加工が終了体、割出しテーブル
16は、バイス14のジョーが開放されかつロボット2
8が被加工片26を外す元の位置へ割シ出される。
前記した作動手順を実施するため、バイス14の状態(
すなわち、締着または解放)および被加工片26の状態
(すなわち、バイスが適所かまたは不適格な場)ytに
あるか)に関する情報がロボット28およびマシニング
・センター12に連絡され、適宜遂次動作する。この発
明によれば、この情報は、赤外線として送(8機36に
より受(Q器38へ無線で送信される。送信機36は、
バイス14に接続され、バイス14と共に移動し、受信
器38は、可動割出しテーブル16より遠隔に離隔され
た便宜上固定位置に配置されている。好しい実施例にお
いて、送信機36は、送信機箱〕・ウジングの隣接面に
コ個の投光ダイオード37.39を有する。投光ダイオ
ード37,39は、赤外周波数範囲の光を送信する。複
数個のダイオードを使用して、送信機3Gが各種位置に
浮動すると、受信器38のハウジングにおける受光器に
よシ収集されるよう十分な強さの広角送1d赤外線を発
生する。受信器38の出力は、ロボット28の移動を制
御卸するため受信した信号を1吏用するロdrット制御
装置40に接続されている。捷た、ロml?ット制御装
置40は、計算観数値制御(CNC)制御装置42およ
びバイス(ム11側1装(624へ接続され、マシニン
グ・センター12および〕Zイス14の作動を1t31
J御している。
バイスのジョーの位置は、hJ動フジヨ一連接されかつ
ジョーが被加工片の周設された際固定ジョー18にプレ
ート48を接触させるグローブ46を治するマイクロス
イッチの形のトランスデユーサ44により検出される。
トランスデユーサすなわちマイクロスイッチ44の出力
は、従来通りの配線により送信機36の入力に接続され
ているが、マイクロスイッチ44および送イtf 4i
虎36は、一体で移動し、静的に配線することが可能で
ある。
被加工片26の位置は、バイス支持構造にも接続σれて
いるトランスデユーサ50により検出される。支点54
に枢着されているレバーアーム52は、バイス14の開
放ジョー内に配置ii¥されると、被加工片26の下部
と接触する。し・ぐ−アーム52の反対端は、トランス
デユーサ50の形のマイクロスイッチのフイーラー・7
0−プ56に連接されておシ、レバーアーム52が、被
加工片により下方に押圧されると、フィーラー・プロー
ブ56は、レバーの反対端の上方移動を検出して、送イ
ー(幾36の他の入力に接続される電気信号を発生する
この発明により、各種のトランスデユーサが前記トラン
スデユーサの代りに使用可能である。
第2図に、好徒しい実施例の送イば機36に使用される
回路が示されている。発振回路60は、本実h1ζ例で
3. ’l g ! IVIH2の周波数を発振する互
換性水晶62をMする。発憑回路60の出力は、インバ
ータ68を介して分周器66の入力へ接続されている。
分局器66は、本実施例において、配線70お工び72
の符号によシ/、2またし言/3の素子により発振回路
60よシの周波数を分局するよう配線された74’HC
/乙/のどとき従来通りの部品である。配線70.72
の符号は、バイス14のノヨーの位置を示すマイクロス
イッチ44の状態によI) >tまる。f+lJえば、
バイスが閉じマイクロスイッチ44が開放されると、分
周器66は、発振回路の周波数を/3で割シ、約267
にH2の周波数でトランジスタQ/のペースを駆動する
出力をづ6生する。バイスが開放されると、マイクロス
イッチ44は閉じて、配線10、γ2に異なった符号を
与えることによシ、分周器66が発振回路の周波数を7
2で割り、トランジスタQ/に、290 KHzの駆動
信号を発生する。
投光ダイオード37および31j、テレクンケン社のC
QYqq型投光ダイオード(LED)の形を使用してい
る。トランジスタQ/のペースに加えられる周波数は、
投光ダイオード3Tおよび39を介して導通する電流の
周波数を定め、それによシ発生ずる赤外線信号の同波数
を定める。赤外線送信は、送信機および受信器間の距離
が短かくなければならない無線周波信号よシミ磁干渉が
少ないので、有用である。
被加工片検出マイクロスイッチ50であるトランスデユ
ーサは、送信機の電池78および他の回路部品間に接続
されている。/4イス14内に被加工片が存在しないと
、マイクロスイッチ50が開放され、投光ダイオード3
T、39によシ赤外線が送信されない。被加工片が適所
にあると、マイクロスイッチ50が閉じて、赤外線が受
信器に送1ぎ烙れる。
送信される赤外線信号の周波数は、マイクロスイッチ4
4の状態によシ定まシ、この発明の実施例においては、
投光ダイオード37,39よりのFM赤外線信号が、約
コクヲにHzの中心周波数より変化する周波数偏移キー
イング技術を採用している。前記したごとく、ツクイス
が開放され被加工片が存在していると、送信された赤外
線信号は、約29 Q KHzの周波数へ偏移されるが
、ツクイスが閉じて被加工片が存在していると、赤外線
信号は、約λろ7 KHzの周波数へ偏移される。この
発明の特にイ’41flなq!f徴は、波力1汀片およ
び・ぐイスの位置に関する11S報が、信号の存在また
は不存在を利Iffしてfiij単に送信烙れ、有効な
ブ′−りを送信し力・り中心搬送波周波数を変調するこ
とである。但し、赤外線信号の特性を変更する他の技術
、例えば、パルス符号変調を採用することもrF丁能で
ある。
第3図は、受信器のヘッド38の好しい実施例に使用さ
れる回路を示している。送信(幾の投光ダイオード37
.39より受イざした赤外線信号は、赤外線フィルタ・
プレート80によp光学的にろ波きれ、ろ波された信号
は、市販のDPM−31I−P I N型ダイオードを
有するホトダイオ−r(o/)に投光芒れる。
可変誘専子(L))とコンデンサ(Cq)の並列接続よ
りなるタンク回路は、受信器のヘッドに低/、’il波
雑音抵抗を設けるため受信したFM光学的信号の中心周
波数に同調される。この同調のため、光学的抵抗体82
を用いてもよい。この発明によれば、同調可能なタンク
回路により各種送信機の予め選択された中心周波数に各
別に同調される共通の受信器のヘッドを容易に製造する
ことが可能であり、異種のチャンネルの周波数を発生す
るため第Ω図の送信機36の回路の結晶62を単に交換
すればよい。
ホトダイオードD/は、光学的赤外線信号を、奄界効来
トランジスタQコおよびNPN型トランジスタQ3を有
する同調入力増幅器に接続烙れる′rα気信号へ変換す
る。増幅されたFM電気イぎ号は、同調増幅器の出力よ
シ、トランジスタQlを有するエミッタホロアライント
ライバ回路に接続される。トランジスタQ3のコレクタ
電極の増幅されり出力は、ライントライバトランジスタ
Q4のペースへ接続され、トランジスタQグのエミッタ
出力はポテンシオメータ−R7、抵抗体Rgおよび結合
コンデンサC//を介してロボットの1f71J御装置
440へ接続されているケーブル41の出力線へ接続さ
れる。
第7図は、受信器のヘッド38によシFMt気信号へ変
換される送信情報を複写するロボット制御回路40の一
部を示している。ケーブル41は、入力信号の振幅を増
幅しかつ制限する条件増幅器8B、90を介して位相ロ
ックルーツPLLの入カヘ送信1d号が接続されるよう
にコネクタブロック84の端子へケーブル41が接続さ
れる。この実施例における位相ロックループ回路86は
、エフサル社(EXAR、Incorporated 
)製XR22//mである。受信したFM信号の中心川
波数にキャプチャレンジを形成するためコンアンサC,
!/yzらひに抵抗体R/乙ないし87gおよびコンデ
ンサ回路3を有する抵抗・コンデンサ回路が使用される
。この形成ネれたキャプチャレンジ内の周波数が位相ロ
ックループ86に受信されると、位相ロツクルーゾの開
田力線に出力信号が発生する。この条件は、被加工片が
バイス14内の適所に配置いれる毎に満足されて陶波数
偏移赤外線信号の7つが受信器に送信される。位相ロツ
クルーグ86のυ出力線は、被加工片が適所に配置され
る毎に励磁されるリレーに/に接続される。リレーに/
の出力は、バイスに対する被加工片の状態を示す入力と
してこの情報を使用するロボットの制御装置40の他の
部品に接続される端子94.96に接続される。
位相ロックループ86は、また、受信した信号の1N波
数が中心周波数以上または以下であるかどうかを検出す
る。この検出によシバイスのジョーの状態を示す。バイ
スが閉じると、約ノ乙7 KHz(中心周波数以下)の
周波数を発生し、バイスが開放すると、約、290 K
Hzの周波数を発生する。
位相ロックルーズの出力の[FSK 0LITJは、バ
イスが閉じた際に、信号が発生する。この信号は、リレ
ーに2を励磁するため使用される。リレーにaの出力は
、端子100.102を介してロアIfットのf!i制
御装置40の他の部品に接続され、バイスの位置に関す
る情報を発生する。
この発明の他の特長は、リレーに/が励磁される毎に作
動するタイマ104にある。前記タイマ104は、送信
機に使用される電池の経湛時間の表示に使用される。同
様にして、カウンタ(図示せず)が、機械加工を完了し
た部品または被加工片の数を計数するためリレーにコに
接続されうる。
要すれは、タイマ104およびカウンタを締着または解
放指示器と共にロボットの制御装置40に接続された並
列制御箱に設けることも可能である。
第1図に戻って、機械加工方式の作1助を説明する。ロ
ボット28は、コンベヤー32上の被加工片26を把持
し始める。ロボットのアームか持ち上げられ、被加工片
2Gをパレット30より外し、バイス14のlA9放し
たジョー内の適所に被加工片を配置する。被加工片がレ
バーアーム52に接触すると、送(i、’ Ft、! 
36が赤外線1−号を受信器38に送信する。受信器3
8の回路で、赤外線信号を対応R・」波数の1し気信号
に変換し、前記信号全ケーブル41を介してロボットの
制御装置40へ移送する。位相ロックルーfs6(FJ
4’図)は、ノぐイスの制御装置24により使用される
リレーに/を励磁して応答して被加工片にバイスのジョ
ーを周設する。
マイクロスイッチ44が励磁されると、前記したごとく
送信された赤外線信号の周波数が偏移これ、位相ロック
ルーフ086が、リレーにコを励磁して応答する。リレ
ーに2が励磁されると、部品が締着されたことをロボッ
トの制御装置4oに指示する。次いで、ロボット28が
被加工片を解放する。
被加工片が適所に配置され、バイスが締着すると、ロボ
ットの制御装置4oが信号をCNC制御装置I′it 
42に与え、割出しテーブル16が右方に動き、被加工
片を工具34の下に配置する。被加工片が機械加工され
ると、割出しテーブル16が左方定位置に戻シ、バイス
のジョーが解放される。
マイクロスイッチ44が開放されると、送信された赤外
線信号の周波数が中心周波数以上に偏移する。この偏移
が位相ロックルーツ86にょシ検出8れ、リレーKJが
減勢されてロボットの制御装置n40に被加工片が解放
されたことを指示する。
次いで、ロボット28は、被加工片を把持し、バイスよ
シ外し、必要なら被加工片に他の機械加工をするため他
の台へ移送する。次いで、このサイクルが順次被加工片
に繰返し継続される。
前記した特別の実施例は、当業者に明瞭なごとく各種変
形、改良が可能であシ、この発明は、特別の実施例に関
して述べたが、これらに限定されるものでなく、特許、
i+7求の範囲に規定されている通シである。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発l」」が教示する機械加工機(4の斜視
図、第一回は好しい実施例の送信機に使用される回路の
概略回路図、第3図は如しい実施例の受信器に使用てれ
る回路の概略回路図、第9図は送信機よシ受1Bした赤
外線の特性を枚方するため使用される回路の概略回路図
である。 1 0 ・・・加工千で2イ1q 12・・・マシニングセンタ 14・・・バイス 16・・・割出しテーブル 26・・・被加工片 28・・・ロボット

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)被加工片に機械加工をする可動部品を有する目動
    機械加工機構であって、前記被加工片に応じて電気信号
    を発生するため被加工片および部品の相対位置を検出す
    るトランスデユーサ手段と、前記トランスデユーサ手段
    に接続され、該トランスデユーサ手段よシの信号に応答
    して赤外線信号を選択的に発振する送信手段と、前記機
    械加工作動を制御するため前記赤外線信号を電気信号に
    変換する遠隔受信手段とよシなることを特徴とする自動
    機械加工機構。 (至)可動テーブル上に装着されている被加工片保持器
    を有する機械工具を備え、前記送信手段が前記被加工片
    保持器と共に移動可能であるよう装着されておシ、前記
    受信手段が前記テーブルよシ離隔して固定位置に装着き
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    自動機械加工機構。 (3)前記被加工片保持器が、前記被加工片を把持する
    ための7時の自動制御対設ジョーを有するバイスを備え
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の自
    動機械加工(及構。 (4’)  前記トランスデユーサ手段が、前記・々イ
    スの被加工片の位置および前記バイスのノヨーの位置を
    示す電気信号を発生するよう作動する第1および第コス
    イッチを備えていることを特徴とする特許請求の範囲第
    3項記載の自動機械加工機構。 0)前記トランスデユーサ手段が、更に、前記第1およ
    び第ユスイッチの出力の機能として赤外線信号の特性を
    変更する手段を備えていることを特徴とする特許請求の
    範囲第q項記載の自動機械加工機構。 @)前記遠隔受信手段が、更に、受信した赤外線信号の
    特性によシ複数個の異なる電気信号を発生する手段を備
    えて複数の機械加工作動工程を制御することが可能であ
    ることを特徴とする特7(請求の範囲第S項記載の自動
    機械加工機構。 (7)前記送信手段において、前記第1スイツチよシミ
    気信号を受けると赤外線信号の送信を初期化するよう作
    動する手段を備え、かつ、前記手段が前記第コスイッチ
    よりの電気信号に応答して赤外線信号の周波数を変化す
    ることを特徴とする特許「青水の範囲第6項記載の自動
    機械加工機構。 σ)前記受信手段が、送信した赤外線を受信するのに応
    答して第1の電気信号を発生することによシ、前記被加
    工片が前記バイス内の適所にあることを示し、かつ、前
    記受信手段が、赤外線信号の所与の周波数の検出に応答
    して他の電気信号を発生することを特徴とする特許請求
    の範囲第7項記載の自動機械加工機構。 (9)  ロボットと、前記バイスに前記被加工片を送
    る制御装置とを更に備え、前記ロボットの作動を制御す
    るため前記受信手段よシ発生した電気信号が使用される
    ことを特徴とする特許請求の11へ囲第g項記載の自動
    機械加工機構。 (10)機械加工中被加工片を固着する被加工片保持器
    ヲ有スるマシニング・センターと、被加工片を前記被加
    工片保持器に配置しかつ前記被加工片の機械加工達成後
    、前記被加工被保持器より前記被加工片を復旧するロボ
    ット手段と、前記被加工片および前記被加工片間の相対
    位置の検出に応答して電気信号を発生するため前記相対
    位置を検出するトランスデユーサ手段と、前記トランス
    デユーサ手段に接続されて前記トランスデユーサ手段よ
    りの信号の機能として赤外線信号を送信する送信手段と
    、前記ロボットの作動を制御するため、前記赤外線信号
    を電気信号に変換する遠隔受信手段とを備えていること
    を特徴とする機械加工機構。 (//)  前記被加工片保持器が各種位置に移動可能
    であp1前記送信手段が、前記被加工片保持器に瞬接し
    て共に移動可能であるよう装着されていることを特徴と
    する特許請求の範囲第10項記載の機械加工機構。 (/コ)前記被加工片保持器が、前記被加工片を選択的
    に把持するため/対の自動制御可rjヒなジョーを有す
    るバイスを備え、前記送信手段が、前記バイス内の被加
    工片の存在を検出する第1スイッチ手段および前記バイ
    ス内のジョーの位置を検出する第コスイッチ手段を備え
    、かつ、前記送信手段が、前記第1および第コスイッチ
    手段の機能として赤外線信号の特性を変更することを特
    徴とする特許請求の範囲第1/項記載の機械加工機構。 (/3)前記送信手段は、前記被加工片が前記バイス内
    にあることを前記第1スイツチが検出した際に赤外線信
    号の送信を初ルJ化するよう作動し、前記赤外線信号の
    周波数が、前記バイスのジョーが被加工片の周囲で閉設
    されていることを前記第コスイッチによシ検出するのに
    応答して変化することを特徴とする特許S*求の範囲第
    1.2項記載の機械加工機構。 (/り)前記受信手段は、受信した赤外線信号の存在を
    検出する手段を備え、前記赤外線信号の相対周波数を検
    出するよう作動することによシ、前記ロボット手段に、
    前記バイス内の被加工片の存在および前記バイスのジョ
    ーの被加工片に対する位置が送信されうることを特徴と
    する特許F+’17求の範囲aに73項記載の機械加工
    機構。 ム)  rift記送信手段を付勢する電池を更に備え
    、前記第1スイツチが、赤外線信号を発生するため前記
    送信手段の部品に前812電池を選択的に接続するよう
    作動することを特徴とするに1、v許請求の範囲第74
    /、項記載のイ幾械加工様(−“10(/乙)前記受信
    手段Vζおいて、受信した赤外線信号の存在中付勢され
    るよう作動するタイマ手段を41iiiえることにより
    前記送信手段に使用されている電池を指示することを特
    徴とする特許請求の範囲第1S項記載の機械加工方式。 (/7)被加工片を機械加工する方法であって、前記被
    加工片をコンベヤー上に配置して前記被加工片を所与の
    台に移送する工程と、自動化ロボットによシ@記被加工
    片をもち上げて多重位置被加工片保持器に配置する工程
    と、前記被加工片が工具保持器の適所にあることを指示
    するよう赤外線信号を遠隔で離隔配置されている受信手
    段へ送信する工程と、前記赤外線信号の存在に応答して
    被加工片を締着するよう前記工具保持器を付勢する工程
    と、前記被加工片保持器が前記被加工片を締着したこと
    を指示するため前記赤外線信号を選択された周波数で送
    信する工程と、前記被加工片を機械加工するための台へ
    前記被加工片保持器を移動する工程と、前記被加工片を
    解放するため前記工具保持器を付勢する工程と、前記保
    持器が前記被加工片を解放したことを指示するため前記
    赤外線信号の周波数特性を変更する工程と、前記被加工
    片の前記保持器よυの解放に応答して被加工片を前記保
    持器よシ解放するよう前記ロボット手段を作動する工程
    とよりなる被加工片を機械加工する方法。 Cog)  4i+械加工方式用データ通信方式であっ
    て、赤外線信号を送信するため電気部品を選択的に付勢
    する電池を有する送信手段と、前記赤外線信号の存在を
    検出する遠隔受信手段と、前記受信手段に接続され、受
    信した赤外線信号の検出の存在によシ付勢され、前記送
    信手段前記電池が使用きれていることを指示するタイマ
    手段とを備えているデータ通信方式。
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