JPS62181857A - 工具識別システム - Google Patents

工具識別システム

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JPS62181857A
JPS62181857A JP61316057A JP31605786A JPS62181857A JP S62181857 A JPS62181857 A JP S62181857A JP 61316057 A JP61316057 A JP 61316057A JP 31605786 A JP31605786 A JP 31605786A JP S62181857 A JPS62181857 A JP S62181857A
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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】 発明の分野 本発明は、一般的に、識別デバイスに関し、よシ詳細に
は、自動工作機械システムに用いられる工具を識別する
ためのデバイスに関する。
発明の背景 加工物について実施されるのに必要な種々の工作を実行
するために、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械は、
必要な工具を含む工具収納マガジンにアクセスを行う。
これらの工具は全て、この機械によって自動的に機械ス
ピンドルの中に置くことができる工業標準シャンクに取
り付けられている。
このように工具に多様性があるため、機械オペレータの
干渉を必要とすることなく、非常に広い種類の部品又は
非常に複雑な部品を製造するように機械をプログラムす
ることができる。
斯かる製造概念を更に改良したものが、フレキシブル製
造システム（Ｆ’ＭＳ）である。斯かる応用の場合、１
つのセルは、幾つかの無人機械からなる。斯かる応用に
おいて、機械はそれらの工具を選ぶことができるばかり
でなく、多数の機械が工具を交換したり工具を共有した
りすることもできる。
周卸のように切削工具は、有限の寿命長さを有している
ため、その後は再調整しなければならない。斯くして、
各工具が受けた使用の量を仰ることが必要となる。
更に、再調整の後でも、特定のオペレーションに対して
完全に適合されたような工具でも、そのだめに機械がプ
ログラムされている最適寸法となっていないことがあり
、従ってオフセットを必要とする。
斯かる状況の場合、特定の工具を受ける機械が実行され
るオはレーションのための修正された正しい工具として
この工具を積極的に識別できるようにして、これにより
機械が七ｆｔ自身必要なオフセットを行うようにするこ
とが必要となる。
発明の要約 本発明は、現在の公知の工具制御装置に対するフレキシ
ブルで且つ経済的に効率のよい改良を行うものである。
本発明は、工具の識別点、形式、オフセットのサイズ及
び特定の工具についての条件を示すデータを突き止め、
このデータを次に読み出して、データ受信デバイスに送
信するように能力を与えるものである。
本発明は、関連データを記憶するための且つそのオペレ
ーションのために共通に配置するバッテリを必要としな
い電子インブラントを切削工具の内部に提供する。
本発明は、工具に取り付けられるトランスポンダの形を
とるインブラントを含む。このトランスポンダは、遠隔
デバイスに工具に関連する識別を無線式に伝送し、これ
により工具の特徴が、加工物に加工開始する前に問い合
わせができるように構成されている。
工作機械の環境の外側にも広い用途を見い出す本発明の
一実施例に関連して特に有利な設計が開示されている。
簡単に述べると、この識別システムは、電磁信号を伝送
するための第１手段及び静電信号を受けるための第２手
段を有するトランシーバを含んでいる。トランスポンダ
は、メモリ及びこのトランシーバから上記電磁信号を受
けるための第１手段を含んでいる。この電磁信号は次に
、上記メモリに電力を供給するのに用いられる。このト
ランスポンダはまた、上記トランシーバにおける第２手
段に容量的に結合されている第２手段を含んでいる。ト
ランスポンダにおけるこの第２手段は、メモリに記憶さ
れている情報に関連する静電信号をトランシーバに伝送
して返すのに用いられる。
好ましい実施例の説明 本発明を更によく理解するために、本発明の基本成分及
びそれらの互いの接続が、第１図に示されている。この
図には、切削ビット１０が、工具ホルダシャンク１１に
取り付けられた状態で示されており、シャンク１１は、
工具ホルダボディ１２の中に取り付けられている。
データ伝送受信装置と共にメモリを含んでいる電子モジ
ュール１３が、工具ホルダボディ１２の内部に取り付け
られている状態で示されている。
電力及びデータ伝送受信装置を表わすボックス１４が、
工具ホルダに対抗した状態で示されている。この箱は、
通常は、工具ピックアップステーションの近くのコンピ
ュータ数値制御（ＣＮＣ）　機械に置かれ、この工具ピ
ックアップステーションから、この機械は、次に行なわ
れる工作作業のための工具を選択する。読出し書込み装
置１４は、ケーブル１７を経由して交流電源に接続され
ており、この電源からこの装置はケーブル１８を経由し
てそのモジュール１３及びまたボックス１６に供給する
電力を受ける。ボックス１６は、モジュール１３からデ
ータを受けるだけでなく読出し書込み装置１４を経由し
てモジュール１３にブータラ供給スるインターフェース
マイクロコンピュータでアリ得る。このインターフェー
スマイクロコンピュータ２１０は、モトローラセミコン
ダクタプロダクツス社製造のＭＣ６８７０５型であシ得
る。
この型は、カタログ及び選択手引の１９８４年版に記載
されている。
このマイクロコンピュータは、ケーブル１９を経由して
多数の他のマイクロコンピュータ、例工ば、１２０．１
２１及び１２２等のマイクロコンピュータとつながれ、
ホストコンピュータ１２３に接続されている。
第２図及び第３図は、読出し書込みヘッド１４及び関連
回路並びにデータモジュール１３の内容の略図を示す。
第３図、第４図及び第５図に示されるようなデータモジ
ュール１３は、１０２４ビツトの直列電気的消去可能プ
ログラマブルメモリであるナシュナルセミコンダクタ社
のＮＭ０９３４６Ｅ型であり得るメモリチップ３０を含
んでいる。このメモリは、動作電力が存在しない時にイ
ンタバルを通してそのプログラム内容を保持することが
できる。この回路のオペレーションのための電力は、交
流電源によって駆動される供給コイル２１に電磁的に結
合されているコイル３１から供給される。その共振コン
デンサ３０５を有するコイル３１に受けられるこの結合
エネルギは、ダイオ−ドブリッチ３２において整流され
、コンデンサ３３によって口波される。ツェナーダイオ
ード３４が、整流器の出力電圧を定レベルに維持する働
きをなしている。
それぞれデータ人力、クロック周波数入力及びメモリ選
択のための３つの光トランジスタ３５゜３６、及び３７
を通して入力データのための且つメモリ３０を制御する
情報が受けられる。
メモリ３０から読み出されたデータを伝送するために発
光ダイオード３９が用いられており、このデータは、電
界効果トランジスタ３８によって増幅される。これらの
光トランジスタ及び発光ダイオード９への電流は、抵抗
３（１０），３０２，３０３及び３０４によって制御さ
れる。この読出し書込みヘッド１４の回路の細部につい
ては第２図に示されており、正面の成分レイアウトが第
６図に示されている。発光ダイオード２５．２６及び２
７は、信号を第３図の対応する光トランジスタ３５゜３
６及び３７に伝送するのに用いられる。これらのダイオ
ードは、各々の第一端子における＋５ｖから、抵抗２（
１０），２０２及び２０３等の電流制限抵抗及び項動増
幅器２０４，２０５及び２０６を通して、第１図の参照
数字１６によって表わされるコンピュータに相当する制
御インターフェースコンピュータ２１０に接続するため
のそれぞれの端子に接続されている。
第３図の発光ダイオ−１によって伝送される任意のデー
タを受けるために、抵抗２８を通して＋５ｖに偏倚され
ている光トランジスタ２９が含まれている。そのコレク
タ出力は、インター７エースコンピユータ２１０に接続
された状態で示されている。トランジスタ２９のエミッ
タは、大地ポテンシャルに接続されている。
その−次巻線の中心タップが、正の１２Ｖソースに接続
された状態で示されているフェライトコアコイル２１は
、電力が工具ホルダの電子モジュールに伝送される時に
用いられる手段である。このコイル２１は、その外部端
子が、ブツシュポル状に接続されている２つの電解効果
トランジスタ２２５及び２２６からなる電力増幅器に接
続されている状態で示されている。これらのトランジス
タは、カップリング変圧器によって駆動される。
発振器２１９は、ゲート２１８を通して出力を有してお
り、この出力は、コンピュータ２１０から制御される。
ゲート２１８の出力は、トランジスタ２１７において増
幅され、トランジスタ２１７は、カップリング変圧器２
２４の一次巻線に接続されている。共振コンデンサ２３
は、外部コイル端子にまたがって接続されている。この
読出し書込みヘッドの内部には他にも、Ｐ工Ｎ感光ダイ
オードａ２０が取り付けられている。そのカンービは、
抵抗２４を通して正の１２Ｖに接続されており、そのア
ノードは、増幅器２２を通して、インターフェースコン
ピュータ２１０に接続するための端子に接続されている
。
このダイオ−Ｖは、データモジュールが読み出される位
置におる時に検出する能力を有する。この検出は、との
Ｒ／Ｗヘッドの全ての３つのＬＥＤを非常に早い速度（
約２ＫＨ２）でもってオンとオフに変調することによっ
て行なわれる。このＰ工Ｎダイオード検出器２０は、こ
の２　Ｋ　Ｈｚの変調赤外光を反射するようなものがこ
のＲ／Ｗヘッドの近くに存在するとこの光を受ける。反
射するものが検知されると、マイクロプロセッサは発振
器２１９をオンにし、適当な信号をデータモジュールに
送り、それを読み出すように試みる。モジニールから有
効なデータを受けた場合、データモジュールは、機械制
御装置に、そのためのデータを得たことを合図し、次の
指令を待つ。
本発明の例示実施例は、本発明を含む実際の作動構造を
十分に明らかにする目的でかなり詳細に述べられてきて
いるが、このように示され且つ述べられている特定の装
置は、例示のみに意図されること及び本発明の種々の新
規の特徴、特許請求の範囲に定義されているような本発
明の精神及び範囲から逸脱することなく他の構造の形を
含まれ得ることを了解すべきである。
第７図には、複数の工具１０４を含む回転ドラム即ちマ
ガジン１０２の形の工具収納機構を含むＣＮＣ工作機械
システム１００（１０）つの実施例が示されている。こ
の実施例において、これらの工具１０４はそれぞれ、従
来の様式でもって取り付けられている工具ビット１０８
を有するアダプタ部１０６を含んでいる。（第８図参照
）アダプタ１０６は、トランスポンダ１１２が取り付け
られている駆動キースロット１１０を含んでいる。トラ
ンスポンダ１１２は、本明細書においてバインプラント
又はモジュールとも呼ばれてきている。
第７図に戻って説明する。読出し／書込みヘッドの形の
トランシーバ１１４は、機械１００に固定的に取り付け
られている。トランシーバ１１４は、工具１０４の１つ
に含まれているトランスポンダ１１２のメモリに情報を
読み出し且つ書き込むための作動可能位置に置かれるよ
うに位置している。
この位置決めは、用いる工具が機械スピンドル１１６の
中に装着される時に出るマガジン１０２におけるステー
ションの近くにトランシーバ１１４を位置させることに
よって適切に行なわれる。当技術において公知の種々の
異なった工具変化機構があるため、読出し／書込みヘッ
ド即ちトランシーバ１１４の位置は、工作機械の特定の
構造に応じて変化する。しかしながら、トランシーバ１
１４は、工具が機械スピンドルの中に装着される前に工
具トランスポンダメモリから情報を読出すことができる
位置且つ所望に応じて、工具が機械スピンドルから取り
外された後に情報を工具トランスポンダメモリに書き込
むことができる位置に置かれることが好ましい。
上記で述べたように、この方法の利点の幾つかは、工具
が実際に、加工物１１７に加工を実施するのに、即ち、
加工物から金属を除去するのに用いられる前に、機械制
御装置によって工具を積極的に識別するということを含
んでいる。最大供給量及び速度等の工具パラメータは、
使用する前にトランシーバ１１４によって読み出すこと
ができるトランスポンダ１１２のメモリに記憶すること
ができる。従って、機械プログラマの仕事は、よシ簡単
に行うことができる。というのは、この情報は、ＣＮＣ
加工を制御するのに用いられるプログラムの一部である
必要がないからである。言い換えると、この仕事は、コ
ンピュータプログラムにおいてではなく工具によって行
なわれるのである。別の利点は、工具ポイントオフセッ
トを工具内に記憶することができ且つ機械が更に正確な
部品を製造することができるように機械を補正するのに
用いることができるということである。更に、工具の最
大予測寿命を初めにトランスポンダメモリに記憶するこ
とができ、この工具が機械によって用いられるたびに減
少するようにできるため、工具の残りの寿命を連続して
計数することができる。他の種々の利点は、本明細書に
含まれる図面及び記述を読むことによシ当業者には明ら
かとなろう。
前の記述は、本出願に述べられている両方の実施例と等
しい応用性を有している。第１図乃至第６図に関連して
述べられている前の実施例は、第９図乃至第１３図に関
連して述べられるように更に改良することができる。
これらの図面に戻り且つ第９図乃至第１１図から始める
。この代替実施例は、情報をトランシーバとトランスポ
ンダとの間に伝送するのに用いられる電磁カップリング
及び静電カップリングの独特の組合せを用いるトランシ
ーバトランスポンダ構造を採用している。第１１図に示
されているよウニ、このトランシーバは、「データイン
」と表示された入力信号に従って発振器１１７によって
供給される基準周波数を変調するためにモジュレータ１
１５を用いる。この入力信号は、第１図の実施例におけ
るマイクロプロセッサ１６等の機械制御装置即ちマイク
ロプロセッサから供給され得る。この変調信号は、増幅
器１２４によって増幅され、インダクタ１２６に供給さ
れる。斯くしてインダクタ１２６は、以下のものを含む
コート９化された電磁信号を伝送する。即ち、１）トラ
ンスポンダ１１２における回路に電力を与えるのに十分
なエネルギ及び２）トランスポンダ１１２内に含まれる
電子成分を作動するのに必要な十分なデータ即ち制御信
号である。図面を簡単にするために、これらの信号は、
単にｆデータイン」信号と呼ばれ、これらの信号は、ク
ロック信号、チップ選択信号及び、トランスポンダ１１
２内に含まれる電気的消去可能プログラマブルメモリ１
２８等の電気成分を作動するのに必要であると当業者に
は公知の他の作動コード等のものを含む。適当なメモリ
は、部品ＮＯ，ＮＭＣ９３４６Ｅ／Ｃ０Ｐ３９５等のナ
ショナルセミコンダクタ社製直列電気的消去可能プログ
ラマブルメモリである。斯かるメモリから読み出し、書
き込み及び消去するのに必要なデータ信号は、出版され
ておシ且つ本明細書に引用さレテイルナショナルセミコ
ンダクタ社の商業分献に記載されている。
斯くして、これらの電力及びデータイン信号は、トラン
シーバ１１４におけるインダクタ１２６とトランスポン
ダ１１２におけるインダクタ１３０との間の電磁カップ
リングによって与えられる。
インダクタ１３０に含まれる電磁エネルギは、四肢すレ
（コンデンサ１３１によって表わされる）且つ整流され
（ダイオ−）”　Ｌ　３３によって表わされる）、復調
器１３２を含む内部トランスポンプ電子成分のための必
要な電力を供給する。復調器１３２は、このコード化さ
れたデータイン信号を復調し、それらをメモリ１２８に
供給し、これにより必要な全てのオペノージョン、例え
ば、メモリ１２８に情報を書き込むことあるいは情報を
読み出すことを行う。一般的に、識別コーＶがメモリ１
２８に予めプログラムされ、これにより各工具１０４に
独特の識別コート９即ちタッグを供給する。メモリ１２
８からデータを読み出すために、適当な読出し指令がト
ランシーバ制御装置から発生し、インダクタ１２６を通
して電磁的に送られ、これによりメモリ１２８はメモリ
１２８における適当にアゾレスされた位置に記憶されて
いる情報に対応するデータアウト信号を発生する。
本発明の重要な特徴によると、メモリ１２８からの「デ
ータアウト」情報は、電磁的でなく、静電的にトランシ
ーバ１１４に返還される。第１１図において、この容量
カップリングは、トランスポンダ１１２における適当な
伝送回路１３６に接続された１つのコンデンサプレート
１３４によって線図で示されている。コンデンサプレー
ト１３４は、トランシーバ１１４における第２コンデン
サプレート１３８に容量的に結合されている。プレー）
　１３８は、適当なレヅーバ増幅器と及びその出力が機
械制御装置に結合されている復調回路１４０に接続され
ている。
斯くシテ、トランシーバ−トランスポンダ伝送リンクは
、電磁カップリングによって行なわれておシ、これに対
してトランスポンダートランシーバ伝送リンクは、容量
カップリングによって行なわれていることが判る。この
技術は、他の伝送技術の幾つかに対して幾つかの利点を
有するが、斯かる他の伝送技術は、本発明の広義の教示
の中にあることを了解すべきである。例えば、トランシ
ーバとトランスポンダの各々の中に一対のインダクタを
用いている全「磁気」システムが用いられる場合、電磁
エネルギの許容できない量の交差カップリングが起シ得
る。言い換えると、トランシーバにおける電力カップリ
ングコイルからの非常に強力な信号は、トランスポンダ
によって伝送されたデータを受けるのに用いられる他方
のトランシーバコイルに結合し、これによりシステムの
確度を低下せしめる有害な干渉を起こすことがある。
本発明の最初の実施例に関連して上記に述べられた光学
伝送リンクでさえも、おる特定の欠点を有する。即ち、
この光学伝送リンクの確度を低下させるような悪い工作
機械環境においてしばしば経験するほこりや他の破片に
弱いということである。
更に、光学カップリングが用いられる時に適当な通信リ
ンクを確立するためにトランシーバ及びトランスポンダ
を適当に配向させるという必要がある。これと対照的に
、電磁容量組合せカップリング技術は、これらの問題が
もしあっても非常に少ない軽費でもって解決するのであ
る。
本実施例のトランシーバ１１４の機械的構造が、第９図
に示されている。トランシーバ即ち読出し／書込ミヘッ
ドは、プラスチック外部シェル１４２の形をとるのが好
ましく、このシェル１４２は、シェル１４２の主軸に対
して交差しているその一端に置かれているコンデンサプ
レート１３８を有している。この実施例に用いられてい
るコンデンサプレートは、他の構造を用いることもでき
るが、従来の印刷基板材料に薄い金属皮膜を形成するこ
とができるので都合がよい。シェル１４２の内部には、
参照数字１２６によって全体的に示されているインダク
タが配設されており、このインダクタは、フェライトコ
ア１５０の回りに巻かれている巻線１４８を含んでいる
。シールドされた３線ケーブル１５２は、そのワ・イヤ
のうち２本を巻線１４８の両端に接続させておシ、残り
のワイヤをコンデンサプレート１３８に接続させている
。ケーブル１５２のシール）＃１５１は、機械１００の
金属部分に接続されており、この金属部分は、トランシ
ーバとトランスポンダの両方の電子成分に対する基準大
地として作用する。シェル１４２内の内部成分は、非導
電エポキシ等の適当な材質の中に埋め込むことができる
ため都合がよい。
トランスポンダ１１２の構造は、第１０図に示されてい
る。この構造もまた、プラスチック外部シェル１５６を
用いておシ、シェル１５６は、コンデンサプレート１３
４、及びその巻線１５８及びコア１６０を有しているイ
ンダクタ１３０を含むトランスポンダ成分の全てのため
のハウジングを形成している。巻線１５８及びコンデン
サプレート１３４は、トランスポンダのための他の電子
成分を含む印刷回路基板１６２に適当に接続されている
。これらの成分は、所望の小型化を達成するために市販
の集積チップの形をとることが好ましい。
トランスポンダ１１２内の電気成分は、トランシーバ１
１４における成分の同一の基準ポテンシャルと同一基準
となるべきである。これは、幾つかの異なった方法によ
って達成し得る。第１０図に示されている実施例の場合
、基板１６２における電子成分に結合されているトラン
スポンダシェル１５６の対抗面の近くに別のプレート１
６４が配設されている。トランスポンダ１１２が工具ア
ダプタ１０６の中に取り付けられると、プレート１６４
は、金属アダプタと物理的接続を行なうがあるいは金属
アダプタと十分に容量的に結合することにより、トラン
スポンダにおける諸成分が機械のｙｄテンシャルと同一
基準になるようにする。
これは、工具アダプタ１０６が、工具マガジン１０２に
保持されている時に工作機械１０ｏＫ物理的に接続され
ているからである。トランシーバ１１４の諸成分は、上
記のように、機械１００にも接続されているケーブルシ
ールド１５１によって同一ポテンシャルに置かれる。
トランシーバフレート１３８とトランスポンダプレート
１３４との容量カップリングの度合は、これらのプレー
トの面積とこれらのプレート間の距離との関数である。
これらの寸法は、よく確立された容量原理に従って変化
し得る。しかしながら、プＶ−ト１３４及び１３８は、
ｈｃｒｎ２あれば、これらのプレートが約０．３０５ｃ
ｍの距離だけ離れても十分々容量カップリングを与える
。この離間量はたぶん、通常必要と々るものではない。
しかしながら、トランシーノミ１１４とトランスポンダ
１１２の間には精密な配向あるいは如何なる物理的接触
も必要としない二方向通信がこれらのトランスポンダ１
１４とトランスポンダ１１２の間に確立できることが了
解される。これは、これらのデバイスが特定の用途を有
する環境においては非常に望ましいものである。
第１２図は、トランシーバ及びトランスポンダ回路のた
めのより詳細な機能的ブロック図である。
特定の実施例によると、発振器１１７は、発振器ネット
ワーク１６６を約４メガヘルツの周波数で駆動する水晶
１６５’ｉ含んでいる。発振器１６６は、この信号を増
幅し且つこれをモジュレータ１１５として機能する周波
数シフトキー（ＦＳＸ）発生器１６７の入力に結合する
。簡単に述べると、ＦＳＫ発生器１６７は、係数制御入
力に結合されているライン１６８における信号レベルが
論理的高レベル（ｒｌＪ　）あるいは論理的低レベル（
ｒＯＪ　）であるかに応じて２つの異なった数の１つに
よって発振器１６６の出力を除算するデバイダとして作
動する。この実施例において、発生器１６７の出力は、
ライン１６８における「データイン」信号レベルに応じ
て数１２あるいは１３による発振器周波数の除算から生
じた３０７キロヘルツあるいは３３３キロヘルツの周波
数のどちらかである。
データイン信号レベルは、トランスポンダ回路、特にメ
モリ１２８を作動するのに必要なデータ信号を供給する
ように選択される。その結果、データイン信号は、クロ
ック信号、チップ選択信号及び適当な作動コードを供給
し、メモリ内のデータを読み出すかあるいは書き込むか
あるいは消去する。これは全て、適当な時間スロットに
おいてライン１６８における適当な信号レベルを供給す
ることによって達成される。Ｆ’ＳＫ発生器１６７のこ
のように変調された出力は、増幅器１２４によって増幅
され、可変コンデンサ１６９及びインダクタコイル１４
８を用いている同調タンク回路に結合される。その結果
、インダクタ１４８は、トランスポンダ諸成分に電力を
あてるのに十分なエネルギ内容を有する電磁エネルギ及
びその中のコード化された十分なデータも伝送しこれに
よりこれらの諸成分を作動する。
トランシーバ１１４から伝送された電磁エネルギは、ト
ランスポンダにおけるコイル１５８に電流を誘起する。
このエネルギは、電力回復回路１７０によって回復され
、整流され、−ｔ−５Ｖ直流信号レベルを供給して、ト
ランスポンダ諸成分に電力を与える。コード化された電
磁信号におけるデータは、周波数シフトキー復調ネット
ワーク１７１によって復調される。この実施例に用いら
れる特定の型のメモリ１２８は、適当に機能するために
３つの異なった作動信号を必要とする。これらの作動信
号は、第１２図においてデータ信号、クロック信号及び
チップ選択信号として示されている。当技術において公
知であるように、クロック信号及びチップ選択信号は、
適当な期間において生じ、これに対しデータラインにお
ける情報内容は、メモリからの特定のオペレーション、
例えば、読出し機能、書込み機能又は消去機能を命令す
る作動コードを供給する。トランシーバ１１４からは１
つの通信リンク（即ち、インダクタコイル１４８及び１
５８を経由する電磁カッブリ／り）しかないため、メモ
リ１２８に対して３つの独立の作動信号を供給するため
に電磁伝送において前にコード化されたデータを復号す
ることが必要になる。第１２図において、この復号機能
は、カウンタ１７２によって表わされており、このカウ
ンタ１７２は、タイムスロットデコーダ１７３にパルス
位置変調（ＰＰＭ）クロック７ξルス（ＴＩ、Ｔ２）を
供給する。この特定の実施例において用いられる復号技
術は、第１３図及び第１４図に関連してよシ詳細に述べ
られる。ここでは、その所望の機能を制御するのに必要
に応じて、コード化された情報が復号され且つメモリ１
２８に結合されるというだけで十分である。
このトランスポンダによって適当な読出し指令が受けら
れると仮定すると、メモリ１２８は、デバイダ１７５の
係数制御入力に結合されているライン１７４におけるそ
のデータ内容に応じて一連の１と０を供給する。トラン
スポンダメモリカラ内容を読み出す必要がある時は、ト
ランシーツくからの電磁エネルギの周波数は固定周波数
、ここでは３３０キロヘルツにおかれている。言い換え
ると、トランシーバからの伝送信号には新しいデータは
何もコード化されない。この３３０キロヘルツ「搬送」
信号は、ライン１７４におけるデータが論理１又は論理
Ｏであるかに応じてカウンタ１７５における与えられた
数によって除算される。
この特定の実施例の場合、デバイダ１７５は、数２又は
３によって除算を行い、これにより、１１１又は１６６
．５キロヘルツの出力周波数をコンデンサプレート１７
４に与える。
斯くシて、２つの異なった周波数の１つでもって発振す
る静電信号は、コンデンサプレート１３４において発生
される。この静電信号は、誘電体として機能する空間を
通してトランシーバにおけるコンデンサプレート１３８
に容量的に結合される。
トランシーバにおける適当な帯域口波器１７６及び１７
７を用いて、トランシーバを同調し、これによｉ：＞１
１１又は１６６．５周波数範囲において発振する信号を
受け且つ他の周波数を四肢する。絶対に必要という程で
はないが、同調回路１７８を用いることによシ、トラン
シーバ１１４がデータを受けている時間の間にコイル１
４８に電磁的に発生する周波数に相当する周波数（ここ
では３３０ＫＨｚ）を有する信号を除去することもでき
る。その結果、これら２つの周波数の一方を有する信号
は、適当な増幅ネットワーク１７９によって増幅され、
この信号は、フェーズロックドループ回路１８０を用い
るＦＳＸ復調ネットワークに供給される。当技術におい
て公知であるように、フェーズロックドループ（ＰＬＬ
）回路は、特定の周波数にロックインし且つこれに応答
してデジタル出力を供給するのに用いることができる。
斯くして、ＰＬＬ１８Ｑ　の出力は、メモリ１２８から
読み出されている情報即ちデータの再形成である。この
出力ライン１８１は、機械に装着されようとしている特
定の工具から読み出されたデータに応答して適当な作用
をとるために自動工作機械１００の制御装置に適当に結
合することができる。
トランスポンダ回路の詳細な略図は、第１３図に示され
ている。第１２図に関連して論じられた機能ブロックの
諸機能を実施する個々の成分は、機能ブロックとして対
応の参照数字を有する破線によって囲まれている。この
中の諸成分は、当技術において公知の工業標準成分の種
類とピンの種類によって示されている。この特定の実施
例の場合、これらの諸成分は、モトローラ社から市販さ
れている。従って、この図面は、特に、前の記述に関連
して見る時実質的に自明であり、従って当業者は、不都
合な実験を行なわなくてもこの回路をたやす〈実施する
ことができる。その結果、成分を１つ１つ説明すること
は、明細書をできるだけ明確に且つ簡潔に維持するとい
う必要性から必ずしも必要ではない。
第１４図に示されている波形について説明することは、
本発明の実施例の詳細なオはレーション、特に復号機能
について理解するのに役立つ。例えば、機械の制御装置
は、ライン１６８（第１２図）にデータイン信号を発生
し、これにより基準発振信号を変調し、従って、トラン
シーバ１１４が第１４（ａ１図に表わされる周波数特徴
を有する電磁信号を伝送すると仮定する。この電磁エネ
ルギは、ホイットストーンブリッジネットワークによっ
て整流され、ツェナダイオードによって四肢され且つ調
節され、これにより＋５■直流基準電圧をトランスポン
ダにおける内部電子諸成分に供給する。
トランシーバからの信号はまた、丸くなった入力波形を
矩形化する目的でシェーパデバイス１８２を通して結合
される。シェーパ１８２の出力は、単安定乗算器１８３
の１つの入力に結合される。
フリップフロップ１８４のＱ出力は、３３３キロヘルツ
信号が受けられると必ず高レベルになる。
しかしながら、フリップフロップ１８４の出力における
論理高レベルは、メモリに対する３つの異なった制御信
号、即ち、クロック信号、チップ選択信号又はデータ信
号に復号される必要がある。
この目的のために、パルス位置変調技術を用いて、情報
を復号する。デバイダカウンタ１７２に関連するタイム
スロット復号器１７３が、それぞれ、第ｘ４（ｅ１図及
び第１４（ｆ）図におけるＴ１及びＴ２と表示された個
別タイムスロットを与える。チップ選択信号を発生する
ために、トランシーバマイクロプロセッサ、Ｔ１によっ
て定められたタイムスロット内の適当な期間において３
３３キロヘルツ信号を変調せしめる。これにより、ラッ
チ１８６にラッチされるＮＡＮＤゲート１８５をセット
しく第１４（ｍ１図に示される）、従ってチップ選択信
号は、次のクロックパルスにおいてメモリ１２８にロー
ドすることができる。これらのクロックパルスは、チッ
プ選択信号あるいは論理的１データ信号を発生する必要
があるかに拘らず反復的に生じる適当な時制されたイン
タバルにおいて発生される。言い換えると、トランシー
バ及びトランスポンダば、第１４（ｂ）図に示されるパ
ルス列が、自動的にオペレーションの期間中に発生する
ように「アイドル」状態となる。これは、いかにこれら
のクロックパルスがメモリ１２８に対して発生されるか
である。論理的１データ信号を伝送したい場合、トラン
シーバ制御装置は、タイムスロットＴ２において３３３
キロヘルツ信号を発生するようにこの電磁信号（第１４
（ａ）図に図示されず）を変調する。斯かる場合、ＮＡ
ＮＤゲート１８７は、高レベル（第１４（ｄ）図）にな
シ、このレベルは、次のクロックパルスにおいてメモリ
１２８にロードするためにランチ１８８にラッチされる
（第１４（ｂ）図に示される）。一方、タイムスロット
Ｔ１又はＴ２の期間中クリップフロップ１８４から何も
論理的高出力がない場合、メモリ１２８は、これを論理
的ゼロデータ信号と解する。斯くして、１つの通信リン
クのみが用いられているにも拘らず、メモリ１２８を作
動するのに必要な制御信号の全てが与えられていること
が判る。
読出し指令が発生していると仮定すると、メモリ１２８
は、カウンタ１８９の係数制御入力に直列ビット出力流
を供給し、デバイダネットワーク１７５を補助する。メ
モリ読出しサイクルの間、トランシーバ周波数は、実質
的に一定の３３３キロヘルツ率を保持する。この周波数
は、メモリからのデータアウト信号レベルが論理的高レ
ベルあるいは論理的低レベルにあるかに応じてカウンタ
１８９によって数２又は３によって除算される。
例えば、データビットが論理的ルベルである場合、デバ
イダ１８９は、１６６．５キロヘルツの出力を与え、こ
れに対して論理レベルがゼロ、である場合、出力周波数
は、１１１キロヘルツである。この出力信号は、上記の
ように、静電的に発生された信号を受けるためにトラン
シーバプレート１３８に容景的に結合されているコンデ
ンサプレート１３４に接続されている。
斯くして、２つの通信リンクを効率的に用いるように且
つ同時に識別システムをかなシ正確に且つ簡単に用いる
ことができるような方法でもってトランシーバとトラン
スポンダの間に２方向通信が確立される。上記に開示さ
れた諸実施例の種々の修正は、明細書及び特許請求の範
囲を読むことによシ当業者には明白である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、メモリーインブラント及びマスタープロセッ
サに接続するために共につながれている多数の制御デバ
イスを有する工具を示すブロック図。第２図は、個別の
制御デバイスの簡単な略図。 第３図は、工作機械の中に置かれたメモリーインブラン
トの回路の略図。第４図は、メモリーインブラントの平
面図。第５図は、メモリーインブラントの側断面図。第
６図は、読出し／書込みヘッドの平面図。第７図は、本
発明が特定の用途を見い出す典型的な工作機械環境を示
す図。第８図は、モジュール又はトランスポンダがアダ
プタの駆動キーの内部に取り付けられている状態で示さ
れているアダプタ部及びビットを含む工具の側面図。 第９図は、本発明の一実施例の教示に従って製作された
トランシーバ即ち読出し／書込みヘッドの断面図。第１
０図は、本発明の一実施例の教示に従って製作された植
え付はモジュール即ちトランスポンダの側断面図。第１
１図は、本発明の広義の教示に係るトランシーバ及びト
ランスポンダによって実施される機能を示す一般的なブ
ロック図。 第１２図は、本発明の一実施例に従って製作されたトラ
ンシーバ及びトランスポンダの電気回路のブロック図。 第１３図は、本発明の一実施例に従って製作されたトラ
ンスポンダ回路の詳細な略図。 第１４図は、トランスポンダにおける復号機能を理解す
るのに有用な一連の波形を示す図。 １０・・・切削ビット　　１１・・・工具ホルダシャン
ク１３・・・電子モジュール　１４・・・電力及びデー
タ伝送受信装置１５・・・発振器　　　　　１６・・・
マイクロプロセッサ１２０．１２１，１２２・・・マイ
クロコンピュータ１２３・・・ホストコンピュータ ２１０・・・インタフェースマイクロプロセッサ３０・
・・メモリ　　　　　　３１・・・コイル２５．２６，
２７．３９・・・発光ダイオード２９．３５，３６，３
７・・・光トランジスタ２１・・・フェライトコアコイ
ル ２１９・・・発振器　　　　１００・・・ＣＮＣ工作機
械システム１０２・・・工具収納機構　１０４・・・工
具１０６・・・アダプタ　　　　１０８・・・工具ビッ
ト１１０・・・駆動キースロット １１２・・・トランスポンダ　１１４・・・トランシー
バ１１７・・・加工物　　　　１２４・・・増幅器１１
５・・・変調器　　　　１２６・・・インダクタ１２８
・・・電気的消去可能プログラマブルメモリ１３０・・
・インダクタ　　１３１・・・コンデンサ１３３・・・
ダイオ−１１３２・・・復調器１３４．１３８・・・コ
ンデンサプレート１３６・・・伝送回路　　　　１４０
・・・レシーバ増１畠復調回路１４２・・・プラスチッ
ク外部シェル １４８・・・巻線　　　　　　　１５０・・・フェライ
トコア１６０・・・コア　　　　　　　１６２・・・印
８１１ｍ路基板１６７・・・＋１２７１３係数制御 １７０・・・電力回復回路　　１７３・・・タイムスロ
ット復号器１７５・・・＋２７３係数制御回路 １８０・・・フェーズロックループ （外５名） ロ　　　　ｂ　　　　Ｌ）　　　　フ　　　■　　　−
■　　　＝手続補正書 昭和６１年特許願第３１６０５７号 ２、発明の名称 工具識別システム ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所 名　称　　ジ−ティーイー・ペイルロン・コーポレーシ
ョン４、代理人 住　所　　東京都千代田区大手１１１Ｊ二丁目２番１＠
５、補正の対象

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）アダプタ部及びビットを含む少なくとも１つの工
    具によつて加工物から金属を除去するための自動制御機
    械において、遠隔のデバイスに上記工具に関連した識別
    信号を無線式に伝送し、これにより上記工具の特徴が、
    上記加工物への作動を開始する前に問い合わせることが
    できるようにするための上記工具に取り付けられたトラ
    ンスポンダ手段を含むことを特徴とする自動制御機械。
  2. （２）上記機械が、複数の異なつた工具を一時的に保持
    するための収納手段を含み且つ上記機械が、更に、上記
    収納手段に対して相対的な固定位置に取り付けられたト
    ランシーバ手段であつて、上記トランスポンダにおける
    電気的諸成分を作動するのに十分なデータ及び電力を含
    むエネルギを伝送するように構成されているトランシー
    バを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
    の自動制御機械。
  3. （３）上記トランスポンダが、メモリを含み且つ上記ト
    ランシーバが、上記メモリに情報を書き込み且つ上記ト
    ランシーバによつて発生された所定の指令に応答して上
    記メモリから所定の情報を読み出すように構成されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の自動
    制御機械。
  4. （４）上記トランスポンダが、上記トランシーバからの
    電磁指令信号に応答して上記メモリに記憶された情報を
    上記トランシーバに静電的に伝送して返し、これにより
    上記トランシーバから上記トランスポンダにデータを伝
    送するのに用いられるのと異なつた無線通信リンクを用
    いてデータを上記トランシーバに伝送して返すためのト
    ランスミッタ手段を含むことを特徴とする特許請求の範
    囲第３項に記載の自動制御機械。
  5. （５）電磁信号を伝送するための第１手段及び静電信号
    を受けるための第２手段を有するトランシーバ手段、及
    び メモリ、上記電磁信号を受け且つ電力を上記メモリに供
    給するための第１手段、及びトランシーバにおける上記
    第２手段に容量的に結合された第２手段であつて、上記
    メモリに記憶された情報に関連した静電信号を上記トラ
    ンシーバに伝送して返すための第２手段を含むトランス
    ポンダ手段を含む識別システム。
  6. （６）上記トランシーバが、機械の中に取り付けられて
    おり且つ上記トランスポンダが、加工物に加工を行うた
    めに上記機械に取り外し可能に挿入されるように構成さ
    れた工具の中に取り付けられており、これにより上記工
    具についての情報が、上記加工物に加工を行う前に上記
    機械のための制御装置に送られるようにしたことを特徴
    とする特許請求の範囲第５項に記載のシステム。
  7. （７）上記トランシーバが、基準交流信号を発生するた
    めの発振器手段、及び特定の入力制御信号に従つて上記
    基準信号の周波数をシフトするための変調器手段を含み
    、上記変調器手段の出力は、周波数シフトされた電磁エ
    ネルギを伝送するためのインダクタに結合されており、
    上記トランシーバが更に、上記トランスポンダから静電
    信号を受けるためのコンデンサプレートを含んでおり、
    上記コンデンサプレートの出力が、機械制御装置に結合
    されており、且つ上記トランスポンダが、上記トランシ
    ーバから上記静電エネルギを受けるためのインダクタ、
    上記静電信号を上記メモリを作動するための複数の制御
    信号に復調するための復調手段を含んでおり、上記電磁
    信号も、上記メモリに電力を供給し、且つ上記トランス
    ポンダが更に、上記トランシーバにおけるコンデンサプ
    レートに上記メモリに記憶された情報を伝送して返すた
    めのコンデンサプレートを含んでいることを特徴とする
    特許請求の範囲第６項に記載のシステム。
  8. （８）上記メモリが、クロック信号、チップ選択信号、
    及びデータ信号の作動を必要とし、且つ上記トランシー
    バにおける上記変調器手段が、上記電磁信号を上記トラ
    ンスポンダメモリのための上記クロック、チップ選択及
    びデータ信号を供給するのに十分な情報でもつてコード
    化するように構成されており、且つ上記トランスポンダ
    が更に、上記トランシーバから伝送された電磁エネルギ
    からの上記クロック、チップ選択及びデータ信号を復号
    するための復号器手段を含むことを特徴とする特許請求
    の範囲第７項に記載のシステム。
  9. （９）上記変調器手段が、上記メモリ制御信号をコード
    化するために所定の時間において上記基準交流信号の周
    波数をシフトするように構成されており、且つ上記トラ
    ンスポンダにおける上記復号器手段が、所定のタイムス
    ロットの間に上記電磁信号における周波数シフトの発生
    を検出するように構成されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第８項に記載のシステム。
  10. （１０）上記メモリが、情報がメモリから読み出された
    時に直列ビット出力を供給し、上記メモリの出力はデバ
    イダ手段の係数制御入力に接続されており、上記デバイ
    ダ手段は、上記メモリ出力におけるビットの論理的レベ
    ルに応じて２つの異なつた周波数レベルの一方に与えら
    れた周波数信号を分割するように作動し、上記デバイダ
    の出力は、上記トランスポンダにおける容量プレートに
    接続されていることを特徴とする特許請求の範囲第９項
    に記載のシステム。
  11. （１１）電磁エネルギを伝送するための誘導手段及び上
    記誘導手段から伝送される上記電磁エネルギによつて電
    力を与えられたトランスポンダから伝送される静電信号
    を受けるための容量手段を含むハウジングを含むトラン
    シーバ。
  12. （１２）メモリ、トランシーバから上記メモリに電力を
    与えるために十分な電磁エネルギを受けるための誘導手
    段、及び上記トランシーバに上記メモリに含まれる情報
    に関連する静電信号を伝送して返すための容量手段を含
    むハウジングを含むトランスポンダ。
  13. （１３）上記ハウジングが、加工物に加工を行うために
    機械によつて用いられるための工具に植え付けられるの
    に十分な小さな寸法であることを特徴とする特許請求の
    範囲第１２項に記載のトランスポンダ。
  14. （１４）工具の中に取り付けられたトランスポンダ及び
    工作機械に取り付けられた上記トランスポンダから情報
    を無線式に読み出し且つ書き込むためのトランシーバを
    含む識別システムにおいて、上記トランシーバが、与え
    られた周波数において基準交流信号を与える出力を有す
    る水晶制御発振器、上記発振器手段の出力に接続された
    出力を有するデバイダ手段であつて、制御入力を有する
    デバイダ手段、上記制御入力に結合されたデジタル制御
    装置手段であつて、上記デバイダの出力がこれにより、
    上記デバイダの制御入力に適用されたデジタル信号に応
    じて２つの周波数の一方に置かれるようにしたデジタル
    制御装置手段、上記トランスポンダに電磁エネルギを伝
    送するための上記デバイダの出力に接続された誘導手段
    を含む同調タンク回路を含み、上記トランシーバが更に
    、上記トランシーバから静電信号を受けるための容量プ
    レート、上記容量プレートによつて受けられた所望の周
    波数の信号を通過せしめるための帯域ロ波手段、及び所
    定の周波数において信号を受けるのに応答してデジタル
    出力を供給するためのフェーズロックループ手段を含み
    、且つ上記トランスポンダが、上記トランシーバのため
    の上記電磁エネルギを受けるための誘導手段、データ入
    力ポート及びクロック入力ポート、チップ選択入力ポー
    ト及びデータ出力ポートを有するメモリ、上記誘導手段
    に結合された電力回復手段であつて、上記トランシーバ
    から受けられた上記電磁エネルギを整流し且つ上記電力
    を上記メモリに供給するための電力回復手段、上記電磁
    信号を複数のデジタル信号に復調するための復調器手段
    、上記復調器手段の出力に結合された入力及び上記メモ
    リの上記データ入力ポート、クロック入力ポート及びチ
    ップ選択ポートに結合された諸出力を有する復号器手段
    であつて、上記メモリからの方法の読出し及び書込みを
    含む上記メモリの作動に十分な信号に上記復調器からの
    信号を復号するように作動する復号器手段、上記トラン
    シーバから受けられた与えられた周波数信号の受信のた
    めに接続された入力を有するトランスミッタ手段であつ
    て、更に上記メモリの上記データ出力ポートに接続され
    た制御入力を有するデバイダネツトワークを含むトラン
    スミッタ手段、及び上記デバイダ手段の出力に接続され
    たコンデンサプレートを含むことを特徴とする識別シス
    テム。
  15. （１５）独特の識別コードをその中に記憶せしめるメモ
    リを含むトランスポンダを工具の中に取り付ける段階、 上記工具を一時記憶デバイスの中に置く段階、上記メモ
    リに電力を与え且つ読み出すのに十分な電力及びデータ
    を上記トランスポンダに電磁的に伝送する段階、 上記識別コードを上記トランシーバに静電的に伝送する
    段階、 上記識別コードを所定の情報と比較する段階、及び 上記比較の結果として加工物に加工を行うために機械に
    上記工具を装着する段階 を含むことを特徴とする方法。
  16. （１６）上記工具が上記加工物に加工を行なつた後に上
    記機械から上記工具を取り外す段階、 上記トランシーバを用いて情報を上記トランスポンダメ
    モリに書き込むのに十分な電力及びデータを電磁的に伝
    送する段階、及び 上記工具を上記記憶デバイスに変換する段階を更に含む
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１５項に記載の方法
    。
  17. （１７）上記メモリに書き込まれた上記情報が、上記工
    具の予測された残りの有効寿命の関数であることを特徴
    とする特許請求の範囲第１６項に記載の方法。
  18. （１８）上記工具のための最大供給速度に関する情報も
    、上記メモリ内に含まれていることを特徴とする特許請
    求の範囲第１５項に記載の方法。
  19. （１９）上記工具のための最大速度も、上記メモリにプ
    ログラムされることを特徴とする特許請求の範囲第１５
    項に記載の方法。
  20. （２０）上記電磁信号が、基準信号の周波数をシフトす
    ることによつて変調され且つ上記静電信号が、上記の受
    けられた電磁エネルギの与えられた周波数を上記メモリ
    内に含まれた情報の理論的レベルに応じて与えられた数
    によつて除算することにより変調されることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１５項に記載の方法。
  21. （２１）上記トランシーバが、上記データを上記トラン
    スポンダに伝送するための光学伝送手段、上記トランス
    ポンダからデータを受けるためのフオトレセプタ手段及
    び上記トランスポンダに電力を与えるために電磁エネル
    ギを伝送するための電磁手段を含み、且つ上記トランス
    ポンダが、上記トランシーバの光学伝送手段によつて伝
    送されたデータを受けるためのフオトレセプタ手段、デ
    ータを上記トランシーバフオトレセプタ手段に伝送する
    ための光学伝送手段、及び上記レシーバから上記電磁エ
    ネルギを受け且つ電力を上記メモリに供給するための誘
    導手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲第３項に
    記載の自動制御機械。
  22. （２２）上記トランシーバ光学伝送手段及び上記トラン
    スポンダフオトレセプタ手段が、上記メモリを作動する
    ための指令を伝送するための複数のデータリンクを確立
    するために複数の光ダイオード及び光トランジスタ対を
    含むことを特徴とする特許請求の範囲第２１項に記載の
    自動制御機械。
  23. （２３）上記トランシーバが、周期的に信号を伝送する
    ための手段及び上記工具から上記信号の反射を検出する
    ための手段を含み、これにより上記トランシーバが、上
    記工具がそれについての読出し／書込みオペレーション
    を実行するのに適当な位置にあることを検出できるよう
    にしたことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の
    自動制御機械。
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