JPS62502569A - 座標測定機または工作機械の回路および工具 - 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】 工具交換装置 技術分野 本発明は、例えば座標測定機における加工片の点検交換装置に関するものである 。

背景技術 斯種工具交換装置の一例は、既に公告されている本願人の国際特許出願ＷＯ８５ １０２１３８号に開示されている。この出願で例記した装置は複数工具の内の１ 個を釈放自在に支持するヘッドを具えている。工具は例えば加工片との接触に応 答して信号を発生するプローブとすることができる。ついで斯様な信号を工具と ヘッドにおｔする互いに衝合する電気的な接点を介してコンピュータ（これは座 標測定機または工作８Ｍ械の一部とすることができる）に伝送する。実際には信 号をコンピュータに伝送する前に、その信号を調節するのに通常インターフェニ スを必要とする。

発明の開示 一種類以上の工具をヘッドに接続する必要のある場合に、これら種々の工具に信 号調節、電源および／または制御信号について異なる諸要件を課する場合には問 題が生ずる。工具を一般的に接続するための適当な要件は満足さセる必要があり 、しかも例えば工具を不注意で間違った電源に接続した場合には、その工具を破 損してしまうことになる。

本発明によれば、 （ａ）支持されるべき工具の各々が該工具に特有の各識別手段を具えており、こ れら複数個の工具の内の１個の工具を（作動時に）釈放自在に支持する支持手段 を有している工具保持ヘッド（ｌＯ）と、（ｂ）前記ヘッドによって前記１個の 工具を支持した場合に、該工具の識別手段から該工具の同一性を検出すると共に 、その同一性を示す出力信号を発生させる手段と を具えている座標測定機または工作ｍ紙用の工具交換装置を提供する。

図面の簡単な説明 本発明の実施例を添附図面を参照して説明するに、ここに 第１図は工具交換装置の線図的レイアウトであり、第２図は装置の一部を一層詳 細にした概略線図であり、 第３図は装置の作動を説明する流れ図であり、第４図は装置に使用する延長バー を線図的に示したものである。

発明を実施するための最良の形態 第１図を参照するに、座標測定機（これは周知であり詳細には説明しない）は、 テーブル１１に対して可動自在のヘッドｌＯを有しており、テーブル１１には複 数個の種々の工具１２を支持体１３の各保管位置に配置しである。ヘッド１０は 、種々の工具１２の内のいずれか１つに接続し、かつその工具を加工片（図示せ ず）まで動かして、本願人の前記国際特許出願から一般に周知のように加工片を 測定したり、または点検したりするのに用いられる。

工具１２には本来既知のプローブを設け、これにより加工片との接触を感知し、 かつ加工片に触れる際にプローブ内の電気的な接点を開くことができる。これら の工具には、加工片との接触に応答するアナログプローブ、近接プローブ、亀裂 検出プローブ、レーザおよび他の光学測定プローブ、ビデオカメラ等を設けて、 座標測定機を加工片の品質面での幅広い変化を点検するための極めて融通性に冨 んだ点検装置として用いることができる。

各工具１２は複数個の接点１５．１６に接続される電気回路１４を有しており、 複数個の接点Ｉｓ、１６はヘッド１０における衝合接点１５Ａ、１８Ａと共働し て、工具回路１４をヘッドｌＯに設けた信号調節ユニット（“ＳＣＵ　”　）　 １Ｂに接続する。所定の接点１５は特定工具がヘッドｌＯに接続されるのをＳＣ Ｕに認識させるのに用い、また他方の接点１６は操作信号グループ１７を工具へ 、及び工具から伝送するのに用いる。

前記認識には任意のパラメータまたはコードを用いることができる。本例では、 接点１５に接続される種々の抵抗値の各抵抗１９を工具に設ける。しかし、工具 １２には、例えば種々の値の各コンデンサを設けたり、または各工具が間合わせ 時に独特のディジタルコードを伝送し得るようにすることもできる。あるいはま た、電気的な接点１５．１５Ａを介して認識する代りに、各工具にはヘッド１０ における適当なセンサによりて読取られる独特な光学的または磁気的な認識可能 コードを与える素子を持たせることもできる。

本例の５Ｃ０１８は、工具１２がヘッドに接続される際に常に抵抗の抵抗値をめ 、これにより工具を正しく識別するための手段（下記に説明する）を具えている 。

゛本例ではこの目的のために、ＳＣＵにマイクロプロセッサシステム２０（これ についても下記に説明する）を用い、かつこれを適用して各工具１２に対する個 別の識別信号２１を発生させる。しかし、所要に応じ、マイクロプロセッサ以外 の回路によって同じ目的を達成し得ることは明らかである。

一層を各インターフェースユニット２３に伝送し、これらのユニットにて操作信 号を処理し、これらの信号をフンピユータによりてさらに処理するか、または表 示させるのに有効な形態、例えば印刷文字の形態で２５の個所に出現させる。イ ンターフェース２３は適当な電力および／または制御信号をマルチプレクサを介 して各工具１２に供給することもできる。

マルチプレクサ２２をＳＣＵによる識別信号２１に応答して作動させて、　５Ｃ Ｕ１８によって識別したいずれか１個の工具の操作信号グループ１７をマルチプ レクサ２２によって適切なインターフェースユニット２３に接続する。

５Ｃ０１８は、各信号２１に応答して各インターフェースユニット２３に供給す る信号２４を発生し、かつこれらユニットにマルチプレクサにより供給される操 作信号１７の処理を開始させるのにも適用する。斯様な処理にはアナログ値のデ ィジタル化を含めることができる。ＳＣＵそのものには任意の斯様なアナログ値 を伝送に先がけて増幅する増幅器を設けることができる。さらに、マイクロプロ セッサ２０はチャネル２６を介して座標測定機のホストコンピュータと通信し、 このホストコンピュータは測定機全体を制御すると共に、ヘッド１０による工具 のピックアップ、使用及び取外しを制御する。

第２図は５Ｃｕ１８の部分を一層詳細に示し、第３図はマイクロプロセッサ２０ によって実行させる操作順序を示したものである。第３図のステップ３ｏでは、 マイクロプロセッサがホストコンピュータからの信号を待機している。ステップ ３２ではホストコンピュータから通信チャネル２６を介して信号を受信し、この 信号はホストコンピュータがヘッドｌＯに支持体における所定位置から（上述し た国際特許出願に記載されている方法で）工具１２をピックアップさせたことを マイクロプロセッサに知らせる。前記信号は関連する工具を識別するためのコー ドを含んでいる。この信号の受信時にステップ３４にてマイクロプロセッサはピ ックアップした工具１２に問合わせをする。マイクロプロセッサはＳＣＵ内の定 電流源２７をスイッチ・オンさせて、既知の定電流を接点１ｓ、１５Ａを介して 工具の抵抗１９に通電させて、斯る問合わせを行なう。ついでマイクロプロセッ サはアナログ・ディジタル変換器２８から定電流によフて抵抗１９間に発生した 電圧を示す□入力値を受信する。この入力値はピックアップした工具に特有の値 であることは勿論である。この入力値を受信したら電流源２７をスイッチ・オフ させる。

ついでステップ３６にてマイクロプロセッサ２ｏは、ステップ３２にてホストコ ンピュータから受信した工具識別コードを受信し、かつそのメモリ２９に記憶さ せである表をアドレスする。表からマイクロプロセッサは対応する電圧を獲得し 、この電圧値はホストコンピュータがピックアップさせようとした工具によって 変換器２８に発生させようとする値である。マイクロプロセッサは、斯る予想値 をステップ３４にて実際に受信した値と比較して、正しい工具がＸｉにピックア ップされたか否かを決定する。双方の値が（成る特定の公差内にて）一致しない 場合に、マイクロプロセッサはステップ３８に進め、ここでマイクロプロセッサ はホストコンピュータに誤り状態を知らせる。そこで、ホストコンピュータは測 定機の作動を一時停止させるか、場合によってはホストコンピュータにより誤り を補正させることができる。斯様な誤りは、例えば測定機のオペレータが支持体 １３の所定位置に間違った工具を置いた場合か、または工具が何等かの理由で首 尾良くピックアップされなかった場合に生ずる。斯様にして誤りを知らせること は、ホストコンピュータがそのサイクルを誤った工具で続行して″、工具と加工 片との間に衝突損傷を起したりすることを防止する。

正しい工具が識別されたものとすると、マイクロプロセッサはマルチプレクサ２ ２に信号２１を送って、対応するインターフェース２３を工具１２に接続する（ ステップ４０）、信号２４も適切なインターフェースに送給して、これを作動さ せる。この時点の前にはいずれのインターフェースも工具に接続されていない、 このことは、工具を破損してしまうような誤フた電源にその工具をうつかり接続 しないようにするために重要なことである。マルチプレクサ及び対応するインタ ーフェースに命令したら、マイクロプロセッサはこのことをホストコンピュータ に確認させる。

このステップの後に、マイクロプロセッサはホストコンピュータからの他の信号 を単に待機しくステップ４２）、この待機時間中にホストコンピュータは選択し た工具１２を用いて加工片についての測定または点検操作を制御する。この操作 が完了すると、ポストコンピュータは工具を支持体１３におけるその保管位置に 戻し、かつ工具をヘッド１０から取外す直前にあることを再びマイクロプロセッ サ２０に知らせる（ステップ４４）。

ついでマイクロプロセッサは、選択したインターフェース２３を不作動とする信 号２４と、マルチプレクサ２２によりインターフェースを接点１６から遮断させ る信号２１とを発生する。そのようにしてからマイクロプロセッサは、このこと をホストコンピュータに確認させ、ホストコンピュータはヘッドから工具の取外 しをさせるようにする。そこで、マイクロプロセッサは直接ステップ３０に戻っ て、っざの選択工具に対する全体の処置を繰返させることができる。

第４図は他のタイプの工具を示し、この工具の１個以上を支持体１３に設けるこ とができる。これはいずれか１個の測定工具１２と共にアクセサリとして用いる ことができる延長バー工具５０である。このバーの一端５０には工具１２と同一 のｍ′１５．的で、しかも電気的な接合具を設けて、その接合具をヘッド１０が ピックアップできるようにする（しかし、機械的な接合具は図示していない）、 他端５４もヘッド１０と同一のｍ械的で、しかも電気的な接合部を有しているた め、バーをベッドｌＯが一旦ピツクアップすると、そのヘッドは選択工具または 他の延長バー５０のいずれかを順次ピックアップすることができる。延長バーを 用いをことは本来既知であり、その使用によって測定工具を加工片の到達し難い 個所、例えば穴の内面を点検するのに用いることができる。最大の融通性を持た せるために、種々の長さの数個の延長バー５０を支持体１３に備えさせることも しばしばある。

複数の工具を上述したと同じようにして正確に識別し、かつ信号及び電力を工具 へ、及び工具から伝送させるため号、一連の平行な電線１５８，１６Ｂを延長バ ー５０の長さ全体に延在させ、これらの電線で一端の接点１５．１６を他端の各 接点ＩＳＡ、１６Ａと接続する。さらに、別可能とするのが望ましい、このため に、各バーには電線１５Ｂの一端と電線１６Ｂの一端との間に接続する独特な値 を有する抵抗５６を設ける。マイクロプロセッサ２０はスイッチ３１を制御して 、定電流源２７及びアナログ・ディジタル変換器２８を対応する接点１５Ａ、１ ６Ａ間に接続する。識別抵抗５６は抵抗１９につき上述したと全く同じ方法で問 合わせをする。２個以上の延長バー５０を直列に接続する場合には、それらの抵 抗が並列に接続されて、アナログ・ディジタル変換器によって測定される電圧を 低下させる。バーの組合わせは、各抵抗値を適当に選定して、例えば各バーのコ ンダクタンスがそのバーの長さに比例するか、または１００μｓ、２００μｓ　 、４００μｓ　、８００μｓ等のような２進系列となるようにすれば独特に識別 することができる。

抵抗５６は、２本の電線１５間よりもむしろ電線１５Ｂと１６Ｂとの間に接続し て、測定工具を延長パー工具５０とは別個に識別し易くする。これにより信号及 び電力伝送目的に利用し得る電線１６．１６＾の本数が減り、しかもこれらの目 的に利用し得るピン数も同様に減るため、双方の識別機能に対しては２本の接続 線１ｓ、１５Ａを利用するのが望ましいと云える。これは各延長バー（例えば） を独特な抵抗値の代りに独特な容量値で各々識別する場合に可能であるが、この ようにすると装置が非常に複雑となるため好ましくない。

上述した工具交換装置は座標測定機における測定及び点検工具と一緒に用いるの が特に゛有効であり、しかも自動工作機械における測定及び点検工具と一緒に用 いることもできる。また、上記工具交換装置は正しいインターフェースを選択す ることができ、しかも誤った工具をピックアップした場合に起る電気的及び機械 的な損傷を防止する。しかし、斯る装置は前述したアクセサリ延長バーを含んで いる測定または点検用に意図したものでない工具及び（所要に応じ）適当な識別 でも、それらの同一性を確認するのにも有効である。

手糸充ネ甫工Ｅ書 （特許法第１７条の２第１号の規定による補正）昭和６２年５月１９日 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 １、事件の表示 ＰＣＴ／Ｇ３８Ｂ１００５５１ 、発明の名称 工具交換装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 レニショウ　パブリック　リミテッド　カンパニー４、代理人 〒１０７ 東京都港区赤坂５丁目１番３１号 第ヘセイコービル　３階 自発 ６、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄 一１− 瓢　ｒ 石、１： １う６フ 特許請求の範囲 ■　複数の工具と一緒に使用する工具交換装置ににあって、各工具が該工具に特 有の各識別手段と前記交換装置に信号を伝送する手段とを含む工具交換装置が： （ａ）前記工具を釈放自在に支持する支持手段を有している工具保持ヘッドと、 ぞれの前記工具によって伝送される前記信号をｆｉ理するための複数個の処理回 路と、（Ｃ）前記工具の識別手段から、前記工具保持へラドによって支持された 前記工具の同一性を検出すると共に、その同一性を示す出力信号　。

を発生させる手段と、 （ｄ）同一性を示す前記出力信号によって作動し、識別した工具に対応する前記 処理回路の１つを選択すると共に、該選択した回路に前記工具により伝送された 信号を受信させる手１　段と 〕 を具えていることを特徴とする工具交換装置。

手段を具えていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の工具交換装置 。

３）検出手段が、前記抵バ四接続する定電流源上、前記値を発生させるために定 電流源によりの範囲第２項に記載の工具交換装置。

Ｕ　工具の同一性を検出するための前記手段が、ホストコンピュータから予想し た工具の同一性を表わすコードを受信し、該受信コードと検出した工具の同一性 とを比較し、かつ検出した工具の同一性が受信コードと一致する場合にのみマル チプレクサに前記１個の処理回路を選択させる手段を具えていることを特徴とす る特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項に記載の工具交換装置。

Ｕ　少なくとも１個の前記工具と組合わせることを特徴とする特許請求の範囲第 １項〜第４項のいずれか１項に記載の工具交換装置。

■　工具内における臘別手段を抵抗とすることを特徴とする特許請求の範囲第５ 項に記載の工具交換装置。

Ｕ　工具を測定工具とすることを特徴とする特許請求の範囲第５項または第６項 に記載の工具交換装置。

杜　前記工具を、他の工具を釈放自在に支持する手段を有している延長バーとす ることを特徴とする特許ｉ＊ｚの範囲第５項または第６項に記載の工具交換装置 。

■　延長バーが複数本の電線を有しており、これらの電線をバーの一端における 電気的な接合具からバーの他端における対応する電気的な接合具まで平行に配置 して延在させ、作動時に前記延長バーによりノ＼ツド、を前記他の工具に接続し 、かつ前記延長バーが前記電線の内の２木の電線間に接続される抵抗形態の識別 手段を具えるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の工具交 換装置。

１０）　（ａ）支持されるべき工具の各々が該工具に特有り、これら複数個の工 具の内の１個の工具を（作動時に）釈放自在に支持する支持手段を有している工 具保持ヘッドと、 （ｂ）前記ヘッドによって前記１個の工具を支持した場合に、該工具の前記抵抗 手段の抵抗値から該工具の同一性を検出すると共に、その同一性を示す出力信号 を発生させる手段とを具えていることを特徴とする工具交換装置。

虫検出手段が、抵抗手段に接続する定電流源と、前記値を発生させるために定電 流源により抵抗性手段の両端間に発生させる電圧を測定するための手段とを具え ていることを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載の工具交換装置。

■少なくとも１個の前記工具と組合わせることを特徴とする特許請求の範囲第１ Ｏ項または第１１項に記載の工具交換装置。

国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＺＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥＰ ＯＲＴ　０ＮＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ　Ｎｏ、　 ＰＣＴ／ＧＢ　８６１００５５１　（ＳＡ　１４５４７１ＥＰ−Ａ−０１４２３ ７３２２１０Ｓ／８５　ＷＯ−Ａ−８５０２１３８２３１０Ｓ／８５ＤＥ−Ａ− １６５２６９４２５１０２／７１　Ｎｏｎｅ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）（ａ）支持されるべき工具の各々が該工具に特有の各識別手段（１９：５６ ）を具えており、これら複数個の工具（１２：５０）の内の１個の工具を（作動 時に）釈放自在に支持する支持手段を有している工具保持ヘッド（１０）と、 （ｂ）前記ヘッドによって前記１個の工具を支持した場合に、該工具の識別手段 から該工具の同一性を検出すると共に、その同一性を示す出力信号（２１：２４ ）を発生させる手段（２０，２７，２８）とを具えていることを特徴とする座標 測定機または工作機械用の工具交換装置。 ２）識別手段を抵抗（１９：５６）とした工具（１２：５０）と共に使用し、検 出手段が抵抗（１９：５６）の抵抗値に対応する値を発生する手段を具えている ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の工具交換装置。 ３）検出手段が、前記抵抗（１９：５６）に接続する定電流源（２７）と、前記 値を発生させるために定電流源により前記抵抗間に発生させる電圧を測定するた めの手段（２８）とを具えていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の工 具交換装置。 ４）信号（１７）を前記装置に伝送する手段（１４）を有している工具（１２） と一緒に使用し、かつマルチプレクサ（２２）を具えており、該マルチプレクサ を前記出力信号（２１）によって作動させると共に該マルチプレクサを工具から 伝送される前記信号（１７）を受信すべく配置し、かつ該信号（１７）をマルチ プレクサにより複数個の処理回路（２３）の内の選択した１個の処理回路に送給 させ、前記処理回路を前記出力信号に基づいてマルチプレクサにより選択させる ようにしたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の工具交換装置。 ５）工具の同一性を検出するための前記手段が、ホストコンピュータから予想し た工具の同一性を表わすコードを受信し、該受信コードと検出した工具の同一性 とを比較し、かつ検出した工具の同一性が受信コードと一致する場合にのみマル チプレクサ（２２）に前記１個の処理回路（２３）を選択させる手段（２０）を 具えていることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の工具交換装置。 ６）前記工具（１２：５０）の少なくとも１個を具えていることを特徴とする請 求の範囲第１項に記載の工具交換装置。 ７）工具（１２：５０）内における識別手段を抵抗（１９：５６）とすることを 特徴とする請求の範囲第６項に記載の工具交換装置。 ８）工具を測定工具（１２）とすることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の 工具交換装置。 ９）工具を延長バー（５０）とし、該バーを用いて他の工具（１２：５０）を釈 放自在に支持せしめるようにすることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の工 具交換装置。 １０）延長バー（５０）が複数本の電線（１５Ｂ，１６Ｂ）を有しており、これ らの電線をバーの一端における電気的な接合具（１５，１６）からバーの他端に おける対応する電気的な接合具（１５Ａ，１６Ａ）まで平行に配置して延在させ 、作動時に前記延長バーによりヘッド（１０）を前記他の工具に接続し、かつ前 記延長バーが前記電線の内の２本の電線間に接続される抵抗（５６）形態の識別 手段を具えるようにしたことを特徴とする請求の範囲第９項に記載の工具交換装 置。