KR900002677B1

KR900002677B1 - 프로브를 사용한 공작물 검사장치와 방법

Info

Publication number: KR900002677B1
Application number: KR1019840003305A
Authority: KR
Inventors: 오웬 주엥겔 리챠드
Original assignee: 쥐 티이 발레론 코오포레이숀; 도날드 에이.파넼
Priority date: 1983-06-14
Filing date: 1984-06-13
Publication date: 1990-04-23
Also published as: FR2548349A1; IT8421251A0; KR850000668A; NL8401874A; NL190956B; AU2759584A; BE899915A; SE8403156D0; SE8403156L; IT1209553B; DE3422181A1; ZA843832B; DE3422181C2; CA1237178A; JPH0738810Y2; AU555481B2; JPH0649953U; GB2141365B; JPS6013202A; GB2141365A

Abstract

내용 없음.

Description

프로브를 사용한 공작물 검사장치와 방법

제 1 도는 본 발명에 따른 프로브 장치를 자동기계 공구와 더불어 사용하는 것을 도시한 전체 사시도.

제 2 도는 본 발명의 실시예에 따른 섬광 발생기술을 적용한 프로브장치의 투시도.

제 3 도는 본 발명의 실시예에 따른 접촉발생기술을 적용한 프로브장치의 투시도.

제 4 도는 제 2 도의 4 - 4선의 프로브 단면을 도시하는 종단면도.

제 5 도는 제 4 도의 5 - 5선의 프로브 횡 단면도.

제 6 도는 제 4 도의 프로브를 확대한 투시도.

제 7 도는 본 발명의 실시예에 따른 섬광/수신기 헤드의 투시도.

제 8 도는 제 7 도의 8 - 8선의 단면도.

제 9 도는 제 7 도의 섬광/수신기 헤드에 적용되는 회로 기판의 평면도.

제 10 도는 섬광/수신기 헤드에 적용되는 회로의 개략도.

제 11 도는 본 발명의 실시예에 따라 섬광발생 기술을 적용한 프로브 회로의 개략도.

제 12 도는 접촉발생 기술을 도입한 프로브 회로의 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 회전 센터 12 : 기계 제어기

14 : 공작물 16 : 회전척

20 : 터릿 30 : 프로브

26, 27, 28, 32 : 어댑티 40 : 섬광/수신기 헤드

48, 170 : 광 검출기 50 - 54 : 발광 다이오드

70 : 원추형 중앙부 72 : 원통형 자루부

80, 82 : 배터리 124 : O - 링

140 : 스위치 유니트 168 : 크세는 섬광튜브

172 : 적외선 필터 175 : 제동 전극

200 : 부호 증폭기 202 : 시간지연 발진기

204 : 타임아웃 카운터 220 : 캐리어 발진기

222 : 분배기

본 발명은 1982년 9월 3일 출원된 "적외선 원격측정을 사용한 기계장치"라는 명칭의 특허 출원번호 제 414, 734호와 1983년 3월 25일 출원된 "공작물에 대한 프로브의 위치를 검사하는 장치"라는 명칭의 특허출원번호 제 478.906호의 후속적인 성격을 띄고 있다. 아울러 상기 2개의 기 출원건은 1981년 4월 30일 출원되어 본 발명의 양수인에게 양도된 "공작물에 대한 프로브의 위치를 검사하는 장치"라는 명칭의 미 특허 출원번호 제 259, 257호의 후속적 성격을 부분적으로 내포하고 있다.

본 발명은 공작물의 검사장치에 관한 것으로 특히 공작물과 접촉하여 필요한 정보를 얻어낼 수 있도록 자동기계 공구에 프로브를 사용하는 것에 관한 것이다.

자동 기계공구 장치는 공작물의 표면에 접촉하는 정밀 계측장치를 필요로 하는데, 이러한 장치중 보편적인 것은 프로브를 공작물과 접촉시켜 프로브의 위치를 기록하는 접촉 프로브라는 것이 있다.

이 접촉 프로브는 공작물과 접촉하는 스타일러스(stylus)와 이 스타일러스가 공작물이 어느 부위와 접촉했을때 전기적인 신호를 발생시키는 회로를 포함하고 있다.

기계 제어기는 스타일러스의 접촉으로 전기적 신호가 발생할때, X, Y, Z, 축으로 도시되는 프로브의 위치 데이타로부터 공작물 접촉부위의 형태나 위치에 대한 정보를 알아낼 수 있도록 되어 있다. 그러나, 이러한 형태의 프로브를 사용하는데에 따른 문제점은 프로브가 공작물과 접촉했을 때 발생하는 전기적 신호를 기계 제어기로 보내는 방법상의 문제에 있는 것으로 이 신호를 전달하는데 사용하는 전선이 기계의 정상 작동을 방해하기 때문에 비실용적이라는 점이었다.

미국특허공보에는 프로브의 여러가지 형태 구상을 보여주고 있는데, 이 프로브들은 자동기계의 센터에 적용되어 공구저장소에 잠정적으로 보관되어 있다가 자동 공구 교환방식에 의해 스핀들에 부착되거나 떨어지거나 한다.

이러한 프로브의 대표적에는 엘리스에게 허여된 미합중국 특허번호 제 4,339,714호와 커크햄에게 허여된 미합중국 특허번호 제 4,118,871호 그리고 주엥겔에 의해 1981년 4월 30일 출원되어 본 발명의 양수인에게 양도된 "공작물에 접촉하는 프로브의 위치 조사 장치"라고 명칭된 미합중국 특허 출원번호 제 259,257호를 들 수 있다.

그러나, 키크햄의 경우는 무선 주파수 신호가 전기 자기 간섭에 매우 민감한 반응을 보이고 아울러 프로브와 리시버 사이의 거리가 비교적 짧을때만 사용 가능한 것이어서 별이점이 없었다. 또 엘리스의 경우에는 프로브와 스핀들 헤드위에 특별히 설치된 탐지기 사이의 작동이 적절히 수행되도록 프로브와 탐지기를 연결시키는데 대단한 주위가 필요하였다.

또, 주엥겔의 경우, 적외선 방사를 이용한 전달에서는 상당한 이점을 갖고 있었으나, 이 경우에도 대부분 자체내에 동력원을 보유하고 있어야 한다는 문제점을 안고 있었다.

현재까지 선반과 같이 공작물이 회전하는 회전 주축에 공구가 회전하는 기계가공 센터 즉, 밀링 센터에서 사용되는 접촉 프로브를 사용할 수 있도록 요구되어 왔다. 대부분의 회전센터에서는 터릿의 주위에 공구고정구가 설치되어 여기에 고정된 공구들이 선택적으로 공작물쪽으로 이동 접촉하여 작업을 수행할 수 있도록 되어 있다.

대체로 공작물의 외부를 가공하는 공구들은 터릿내에 있는 홈에 고정되며 공작물의 내부를 가공하는 보오링바와 같은 공구들은 터릿에 설치된 어댑터에 고정된다.

비록 기계가공 센터에 사용하는 프로브에도 회전주축에 적용되는 프로브의 경우와 마찬가지로 프로브의 신호를 제어기에 전달하는 방법에 있어서, 문제를 갖고 있긴 하지만 회전 주축에 사용되는 프로브에는 이 기계 가공 센터에 적용되는 프로브의 경우와는 또 다른 몇가지 문제점을 안고 있다.

즉, 기계가공 센터의 경우 사용할때에 한해서만 스핀들에 프로브를 삽입하는데 반해 회전센터에서는 프로브의 사용여부에 관계없이 항상 터릿에 프로브를 고정한 상태로 유지해야 함으로 결국 프로브를 삽입하는 과정에 있어 전기회로를 활용할 수 없다는 점이다. 회전 주축에 적용되는 프로브에 있어 가장 중요한 기술은 유도전달 장치를 이용해 터릿을 거쳐 프로브 신호를 기계 제어기로 전달하는데 있다.

레니쇼우(Renishow) 전기 주식회사의 엘피 2 프로브 시스템에 관한 책자에서 살펴보면, 프로브 장치를 사용하기 위해서는 터릿의 변형이 불가피 하다고 되어 있다. 결국 이러한 문제가 터릿의 변형 조작을 위해 필요한 기계 정지 시간과 비용을 들이지 않고는 기존의 기계에 프로브를 적용할 수 없도록 했던 것이다. 또한, 상기의 예보다는 덜 직접적이기는 하나, 본 발명의 기술분야에 관계되는 것으로는 포기어에게 하여된 미특허번호 제 3,670,243 호와 암스 버리에게 허여된 미특허번호 제 4,130,941 호, 그리고 주엥겔의 몇인에게 허여된 미특허번호 제 4,328,623호에 나타나 있는 바와같이 크기 측정 데이타의 무선 전달에 관한 것이 있다.

본 발명은 회전센터에 적용하는 프로브 장치를 가공하기 위한 것으로, 상기의 프로브는 보오링바아와 같이 회전센터에 적용되어 공작물의 내경을 절삭하는 공구의 위치에 장착사용되도록 설계 구상되었다.

프로브의 한쪽 단부에는 직접 공작물과 접촉을 수행하게 되는 스타일러스가 돌출되어 장착되며, 반면 프로브 하우징의 반대편에는 촉길이 방향의 원통형 부분을 형성한다.

상기의 원통형 부분은 공구를 장착할때와 마찬가지의 방법으로 프로브가 터릿에 장착되어 사용될 수 있도록 공구의 자루부분과 똑같은 형상을 하고 있다.

실제의 실시예에서, 프로브 하우징의 중앙부는 원추형을 나타내며 원통형 단부에 인접한 수직 인접면을 제공한다. 상기의 수직 인접면은 프로브의 스타일러스가 정해진 위치에 오도록 하는 스톱(stop)으로서 작동한다.

상기의 원통형 자루부는 중공상태를 형성하여 그안에 배터리를 장착하고 이로써 하우징내의 회로에 전원을 공급하는 역할을 하게 한다. 또 스타일러스가 공작물의 표면과 접촉하는 즉시 프로브의 작동상태에 관계되는 광학신호를 전달하는 광학 수단이 적어도 한개이상 프로브에 내장된다. 상기의 광학 수단은 프로브 하우징의 경사외면상에 장착되고, 기계 제어기에 접속되어 있는 수신기 헤드에 적외선 방사를 전달하는 작동을 한다.

따라서, 기존의 회전센터에 수정을 가하지 않고도 상기의 프로브 장치를 적용하여 사용할 수 있도록 하였다.

상기의 프로브 하우징에는 소요되는 전원이 내장되어 있으며, 아울러 스타일러스가 공작물의 표면과 접촉하여 제반의 검사작동을 행할때, 이에 관계되는 정보를 전달하는 회로도 내장한다.

프로브 하우징의 형상은 수신기 헤드의 장착 위치에 있어 풍부한 범위의 영역을 갖고, 아울러 필요한 광학 수단을 최소로 줄이도록 되어있다.

[1. 개요]

제 1 도에서는 본 발명의 특징을 적용하고 있는 자동 기계 공구 장치를 간략하게 도시하여 설명하고 있다. 본 도면에 숫자상으로 제어된 회전센터(10)와 또한, 프로그램된 지시에 따라 공작물에서의 회전 작용을 자동으로 제어하는 기계제어기(12)가 보이고 있다.

대개 회전센터(10)에는 죠오(18)를 가진 회전적(16)이 공작물을 지지할 수 있도록 설치된다.

터릿(20)에 장착된 것은 공작물(14)의 내경을 절삭 가공하도록 설비된 다수의 공구(22 - 24)들이다. 대체로 이러한 종류의 공구들은 어댑터(26 - 28)를 써서 터릿(20)의 공간에 적용, 사용될 수 있도록 축길이 형태를 지니는 자루를 갖게 된다.

공작물 검사 프로브(30)는 본 발명에 따라 공구 (22 - 24)를 장착시키는 바와같은 방법으로 터릿(20)에 장착되는데, 이때 프로브는 상기의 어댑터(26 - 328)와 동일한 또하나의 어댑터(32)에 장착된다.

본 발명의 기술분야에 주지된 바와같이 부품 요소들 중에서 기계제어가(12)는 터릿을 회전시켜 작동에 적당한 공구가 적정위치에 오도록 하여 공작물과 접촉하도록 하며, 여기서 원하는 가공작업을 수행할 수 있도록 한다.

한편, 프로브(30)는 공작물(14)을 검사하는데 사용 되며, 본 기술분야에서는 이와같이 프로브 스타일러스로 하여금 공작물의 표면과 접촉하도록 하여 출력신호를 발생시키는 것을 접촉프로브라고 일컫는다.

프로브(30)의 위치를 표시하는 제어기(12)에는 적당한 분석기, 디지타이저(digitiger) 같은 계기들이 신호를 제공하게 된다. 결국 프로브(30)로 부터 신호가 공작물과의 접촉을 나타내게 되면 제어기(12)는 공작물의 크기 또는 척에 지지된 공작물의 적정 위치에 대한 제반 정보를 추출해낼 수 있게 된다.

[가. 섬광발생]

자체의 신호전달 회로에 전원을 공급하기 위해 프로브(30)에는 배터리 전원이 내장되어 있다. 그러나, 이 배터리의 수명은 한정적인 것이어서 배터리의 수명을 가능한한 신장시킬 수 있는 어떤 방법이 필요하다. 회전 센터에 적용되는 프로브의 크기는 상당히 작다. 따라서, 프로브 내에 내장되는 배터리의 크기도 제한을 받게되며, 따라서 전원의 보존은 매우 중요한 문제가 된다.

본 발명의 한가지 특성은 프로브(30)와 수신기 헤드(40)사이에 2중의 광학신호 전달을 제공하는데 있다. 이 수신기 헤드(40)는 콘트롤러 인터페이스(42)를 통해서 제어기(12)에 전달되며, 여기서 다시 제어신호를 발생, 라이(46)을 통해서 수신기 헤드(40) 에 전달하고 상기 헤드(40)는 다시 고유의 광학신호를 프로브(30)에 전달하게 된다.

실제의 실시예에서, 이 광학신호는 적외선 방사의 고광도 섬광으로 형성되며, 이 섬광은 프로브(30)내에 장착된 광검출기(48, 제 2 도에 보임)에 의해, 감지되어 배터리 전원을 신호전달 회로에 연결하도록 유도한다.

발광 다이오드(50 - 54)를 거쳐 수신기 헤드(40)에 고유의 주파수로 보내지는 이 적외선 방사 섬광은 프로브(30)에 반응을 나타내게 한다. 즉 수신기 헤드(40)에 접수된 상기의 적외선 방사는 다시 인터페이스 콘트롤러(42)를 거쳐서 제어기(12)에 신호를 공급하여 프로브(30)가 정상작동을 하고 있음을 시사하며, 따라서, 작동상태를 점검할 수 있도록 준비하게 된다.

그리고, 제어기(12)는 프로브(30)를 전진시켜서 스타일러스(56)가 공작물(14)과 접촉할 수 있도록 터릿을 작동한다.

프로브(30)는 발광 다이오드(50 - 54)에 의해 발사되는 적외선 방사의 주파수에 변화를 가져옴으로서 스타일러스의 접촉에 대해 반응을 나타내는데, 이 주파수의 변화는 인터페이스 콘트롤러(42)에 의해 감지되어 제어기(12)에 전달하게 된다.

이러한 공작물에 관한 제반의 정보 탐지작동은 스타일러스가 공작물과 접촉하여, 주파수가 변경된 적외선 방사를 나타내는 동안 계속된다. 프로브(30)에는 배터리의 전원을 미리 예정된 작동시간이 경과된 다음 신호 전달장치로부터 단락시키는 시간조절 수단을 내장한다. 이러한 작동시간 이란 배터리 전원이 처음 신호 전달회로에 전원을 공급할때 부터 끝날때 까지를 말하며, 스타일러스가 다시 공작물과 접촉하는 경우 재차 시작된다. 따라서, 프로브의 작동이 끝나게 되면 전원은 신호전달 회로와 단락이 되고 작동시간도 끝나게 된다. 그러므로 결국 배터리 전원은 미리 설정된 프로브의 사용 시기에 한해서만 소비가 되며 사용을 하지 않을때는 항상 단락된 상태를 유지하게 된다. 이로인해, 전원의 낭비를 막고 따라서 배터리의 교체 시기를 연장 시킬 수 있는 것이다.

[나. 접촉 발생]

제 3 도는 배터리의 수명을 연장시키는 방법을 도시 설명하고 있다. 본 도면에 예에서 보면, 프로브의 스타일러스(56)가 참고표면(60)에 접촉함으로서 배터리의 전원이 신호전달 회로에 연결됨을 보여준다. 여기서 참고표면(60)이라는 것은 제어기(12)에 의해 이미 밝혀진 위치를 갖는 회전센터(10)의 어떠한 고정점일 수 있다. 프로브가 상기의 표면(60)과 접촉을 하게 되면, 배터리로 하여금 신호전달 회로와 연결되게 하고, 발광 다이오드(50 - 54)로부터 리시버 헤드(40')로의 신호전달을 일으키는 소지가 된다.

상기의 수신기 헤드(40')는 앞서 설명한 수신기 헤드(40)와 동일한 것으로, 다만 내부에 섬광 수단을 포함하지 않고 또한 프로브(30')가 광 검출기(48)를 필요로 하지 않는 것만이 다를 뿐이다. 한편 이상의 두가지 실시예는 각자 독립적인 고유성을 가지고 작동한다.

일단 작동이 시작되면 프로브는 공작물(14)을 탐지할 수 있는 위치로 이동하여 스타일러스가 공작물과 접촉할때 주파수가 변화된 신호를 수신기 헤드(40')에 전달할 수 있도록 한다. 스타일러스가 공작물과의 마지막 접촉을 종결하고 예정된 시간이 경과하게 되면 배터리는 프로브의 신호전달 회로와 단락된다.

[2. 프로브의 구성]

제 4 도 내지 제 6 도에서는 프로브의 구성을 좀더 상세히 도시하여 설명하고 있다. 즉, 프로브 하우징은 대략 원추형의 중앙부(70)와 단면 직경이 축소하여 배면으로 돌출한 자루부, 즉 원통부(72)로 구성되어 있다. 제 4 도의 정확한 실시예에서 보면, 상기 원통부(72)는 그 차원으로 길이가 4.25인치 그리고 외경이 1.4인치인 중공 상태로 형성된다.

상기의 원통형 자루부(72)의 외경의 크기는 대체로 공구(22 - 24)의 몸체 즉 자루의 직경과 일치한다. 따라서 프로브(30)는 터릿(20)의 공구 부분에 공구를 삽입할때와 같은 방식으로 장착사용될 수 있는 것이다.

제 4 도에서, 상기의 프로브와 어댑터를 결합시키는 경우 프로브의 원통형 자루부(72)를 하우징(70)의 배면부(76)가 어댑터(32)의 전단면(78)에 밀착할때 까지 어댑터(32)의 포켓(74)속으로 밀어 넣는다. 이러한 과정을 거쳐서 스타일러스(56)의 팁이 정해진 위치에 오게된다. 결국 프로브의 탐지 작동중 스타일러스(56)의 위치에 따라 제어기(12)는 정확한 반응을 보일 것이다.

물론 종래기술의 프로브 장치에서도 스타일러스의 팁(56)을 적당한 위치에 올 수 있도록 할 수 있었다. 예를들어, 몇몇 기계공구 장치는 스타일러스의 위치를 조정하기 위해 구조나사(도시않됨) 혹은 다른 수단을 사용했던 것이다. 원통형 자루부(72)는 프로브를 장착할때, 용이함을 제공하는 동시에 배터리를 내장할 수 있는 공간을 제공함으로서 2중의 목적을 달성시킨다. 원통형 자루부(72)는 장기 수명의 원통 배터리의 사용을 가능하게 하는데 이 원통 배터리는 그 형태에 있어 종래의 플래쉬 라이트 배터리와 같으며 프로브의 신호전달회로와 연결된다. 대체로 배터리는 2개의 "C"리튬 배터리(80, 82)가 사용되는데, 버튼 전지나 디스크 전지처럼 조그만 배터리를 사용하는 대신 이와같은 원통 배터리를 사용하게 되면 저비용으로 장시간의 수명을 기대할 수 있다.

상기의 배터리(80, 82)가 원통형 자루부(72)속으로 삽입 장착되면, 스프링 부하 캡(84)이 상기 자루부(72)의 한쪽 개구를 나선형 밀폐 접속부의 작동에 의해 막게된다. 그러면 배터리의 양극(88)은 판(90)에 밀착접촉된다.

상기판(90)의 하면은 원형 전도체 겹판(92)을 포함하고 있으며 아울러 나사(96)에 의해 벽의 내부면(76)안에 있는 벽(94)내에서 안정상태를 유지하게 된다.

판(90)에 형성된 공동을 통해서 절연 리이드(98)는 전도체겹판(92)과 연결이 되고, 상기 리이드(98)의 반대쪽단은 프로브 회로를 포함하고 있는 회로기판(100)과 연결되어 있다. 이 회로에 대한 전기적 개요는 추후 설명이 될 것이다. 회로기판(100)은 대체로 원형을 띄며, 양측에 전기 소자들을 장착하고 있는데, 이 기판(100)은 관통구(104)를 통하는 제결요소(102)에 의해 프로브의 중앙부(70)내부에 장착된다. 또한 상기의 회로기판(100)은 중앙에 개구(106)를 형성하고 있어, 여러 종류의 리이드가 회로기판(100)의 어떤 적당한 위치에 연결됨을 용이하도록 한다.

광 검출기(48)와 관계 부속 조립물들은 프로브의 중앙부(70)의 외 경사면(110)내부에 장착된다. 이와같은 특별예에서 광 검출기(48)는 텔러 핑큰사제품인 부품넘버 DP104와 같은 핀 다이오드를 사용한다.

자리홈 내에 부착된 광 검출기(48)는 창문을 갖는 경사면판(112)에 의해 지지되며, 상기 경사면판과 광 검출기(48)사이에는 격리부재, 즉 투명 플래스틱판(114)과 적외선 여과판(116) 그리고 O - 링(118)의 겹판이 놓여 있다. 이처럼 자리홈내에 장착된 조립체 내의각 부재들은 다시 적당한 제결요소(120)에 의해 제결된다. 광 검출기(48)로부터 개구(106)를 통해서 나온 각 리이드는 회로기판의 적정한 위치에 연결된다. 발광 다이오드(50 - 54)는 광 검출기(48)의 인접한 위치에 장착되며 인간의 시력으로는 감지가 불가능한 빛, 즉 적외선 방사로 광학 신호를 방사할 수 있도록 선계된다. 발광 다이오드(50 - 54)는 예를들어 TRW, INC제품의 제품 넘버 290소자를 쓸 수 있다.

이젠 발광다이오드(50 - 54)와 광 검출기(48)의 배치에 관해서 알아본다. 이들의 배치는 여러 중요한 이점들을 극대화 시키기 위해 프로브의 경사 표면에 맞춰 구성 장착한다. 즉, 발광 다이오드(50 - 54)를 프로브의 경사표면상에 부착시킴으로서 상기 발광 다이오드로부터 나오는 적외선 방사가 여러위치에 놓여있는 수신기 헤드(40)에 쉽게 접수되도록 어떤 각을 형성하면서 터릿(20)을 향해 발사되도록 유도한다.

프로브의 구조는 사용자로 하여금 광 검출기(48)와 발광 다이오드(50 - 54)가 수신기 헤드(40)의 일반적 방향에서 지시하고 있는 위치에 프로브를 회전시킬 수 있도록 가능하게 한다. 따라서, 여러종류의 기계공구 방치에서 사용되도록 상당한 변경 여유를 갖는 프로브(30)이기 때문에 절대 일정한 위치에 수신기 헤드(40)르 고착시킬 필요는 없다.

본 발명의 프로브는 자체내에 발광 소자들의 수를 최소로 줄임과 동시에 프로브(30)와 수신기 헤드(40)사이의 광학신호전달에서 확실한 작동 신뢰를 기할 수 있다. 따라서, 발광소자의 수를 줄이는 결과로 배터리로 부터의 전원 소모를 가능한한 극소화 시킬 수 있어 결국 배터리의 수명을 신장시키는 결과를 가져오게 되는 것이다.

프로브의 중앙부(70) 배면에 벽(76)을 적당한 제결 요소를 서서 부착함으로서 상기 중앙부(70)의 조립을 마무리 한다. O - 링(124)은 프로브를 기계 공구방치에 적용할때 발생할 지도 모르는 어떤 반동상태로부터 프로브(30)의 내부를 밀폐하기 위해 유익하게 적용된다.

또한 원형두부(130)에는 수나사 구조의 부재를 포함하고 있어서, 하우징의 중앙부(70)의 선단부에 형성된 암나사 구조의 홈에 삽입부착될 수 있도록 한다. 여기서 또 하나의 O - 링(136)이 긴밀유지를 목적으로 제공된다.

앞서 설명한 바와같이 스타일러스 팁(56)의 상대공간을 확장하거나 축소하기 위해 상기의 원형두부(130)에 있어 그 길이를 다양화할 수 있다. 즉 상기 중앙부(70)에 나사 구조의 제결 요소를 적용함으로서 상기의 원형돌부(130)에 길이의 다양성을 제공하고, 또한 여러가지 상이한 응용에 적용할 목적으로 상기 나사 구조물의 상대적인 위치를 변경할 수 있다. 스위치 유니트(140)는 상기 원형두부(130)에 분리가 가능한 구조로 부착된다. 그리고 이 스위치 유니트(140)는 한쪽단에 원형의 휘쓸노치(whistle notch)가 설치되어 한개의 O - 링(146)과 함께 원형두부(130)내에 구성된 내부 통로(146)속에 삽입된다. 이때 원형두부(130)의 몸체 주위에 직각으로 형성된 하나이상의 구조나사(148)가 스위치 유니트를 원형두부 속의 제위치에 고정시켜 주게된다.

스위치 유니트(140)는 스타일러스(56)가 공작물과 접촉하여 공전상태에서 벗어나면 프로브내의 전기접속 수단이 개방될 수 있도록 구조의 다양성을 갖는다. 본 발명의 기술분야에 능통한 사람이라면 스위치의 구조 다양성이 상기의 목적을 수행할 수 있음을 감지할 수 있을 것이다.

상기의 스위치 구조들중 적당한 것으로는 1982. 6. 14. 로버트 에프. 퀴삭에 의해 출원되어 본 발명의 양수인에게 양도된 미합중국 특허 출원번호 제 388, 187호에서 찾을 수 있으며, 본 발명에서도 상기의 것을 참고로 한다. 즉, 본 발명의 스위치 구조는 똑같은 형태의 볼 접속물 3개를 갖는 변위판을 적용하며, 이 변위판은 스프링 작용에 의해 각각의 볼이 상대전기접속 삽입물에 밀착 접속되로록 작용한다.

이 세개의 볼접속물 쌍이 스위치(본 명세서의 후반에서 각각 S1 - S3로 칭한다)로서 작용하며, 또한 이는 서로 연결된 상태로 구성된다. 변위판(56)은 스타일러스(56)와 연결되고, 스타일러스(56)가 위치를 변동할적마다 변위판은 경사를 형성하여 상기 볼 접속물중 한개를 상대 삽입물로부터 이격시키게 되고, 따라서 전기적 연결 상태에 개방을 가져온다.

상기의 3개 스위치 유니트(140)는 케이블(150)을 통해서 회로기판(100)에 연결되며, 이 케이블(150)의 반대쪽 단에는 스위치 유니트(140)에 있는 연결자와 쌍을 이루고 있는 축소동축 연결자(152)를 포함하고 있다. 본 발명의 기술분야에 능통한 사람이라면 이러한 형태의 스위치 유니트가 매우 예민하고, 아울러 다양하게 교환되어야할 필요성을 절감했을 것이다.

본 발명에서는 이에 따라 그러한 교체가 쉽고도 빠르게 수행될 수 있도록 하고 있다.

여러가지 형태와 크기의 스타일러스가 프로브에 적용되어 사용될 수 있다. 즉 본 도면에서 나오는 스트레이트 스타일러스 대신 팁의 위치가 프로브(30)의 주축 위치에서 벗어난 상태에서도 사용될 수 있는 스타일러스를 사용할 수 있다. 다양한 여러 스트일러스가 스위치 유니트(140)와 더불어 교체될 수 있고, 적당한 제결요소 즉 구조나사 같은 것들이 상기 스위치 유니트(140)와 프로브(30)를 결합할 수 있도록 작용한다.

[섬광 발생]

가. 섬광/ 수신기 헤드

제 7 도 내지 제 9도에서 섬광/수신기 헤드의 기계적 구성이 상세하게 설명되고 있다. 헤드(40)는 직사각형 용기(160)로 구성되어, 그 상부면(164)에 개구(162)를 형성하고 있으며, 한개나 혹은 그 이상의 회로기판(166)이 용기내에 내장되어 있다. 이 회로기판(166)이 용기내에 내장되어 있다. 이 회로기판(166)상에는 여러 전기소자들이 장착되어 있어서 앞으로 설명할 역할들을 각각 수행하게 된다. 본 도면에서는 그것들중 가장 중요한 2개의 소자가 보이고 있는데, 곧 크세논 섬광튜브(Xenon qash tube 168)와 광검출기(170)가 그것이다. 앞서도 말했듯이 섬광튜브(168)의 설치목적은 프로브의 작동을 일으키는 짧은 지속기간 동안 고광도의 광파를 발생시키기 위해서이며, 크세논은 적외선 방사중에 풍부한 빛을 발생시키기 때문에 많이 쓰인다. 실제의 실시예에서는, 섬광튜브(168)로, 지멘스사의 부품번호 BuB 0641 크세논 섬광 튜브를 사용한다. 이것은 약 100와트/초의 강도를 갖고 50/100만초 동안 지속하는 광파를 발생시킨다. 또한, 이 물질외에 적당한 광원이 있다면 물론 그것을 사용해도 무방하다.

절대적으로 필요한 것은 아니지만, 섬광튜브(168)에 의해 발생한느 가시광선은 기계공구(10)가 운전되고 있는 공간내에서 작동자나 그 외의 사람들에게 방해를 주지 않도록 제거하게 되는데, 이를 실행하기 위해서 개구(162)를 덮는 적외선 필터(172)를 적용한다. 이 적외선 필터(172)는 가시광선을 제거하고, 섬광튜브(168)로부터 발생하는 적외선 방사를 통과 시키게 된다.

광검출기(170)의 적용 목적은 프로브(30)에 의해서 전달되는 적외선 방사를 탐지하기 위한 것이다. 실시예에서 보면, 광검출기(170)는 PZN 다이오드이며 프로브(30)의 광검출기(48)와 같은 방식으로 작동한다.

개구(162)에는 볼록렌즈(174)를 적용하여 프로브로부터의 적외선 방사를 상기 볼록렌즈의 촛점거리에 위치하고 있는 광검출기(170)에 집중하도록 한다. 이상의 구조물의 조립을 마무리 짓기 위해 투명판(176)을 적용한다. 이 투명판(176)은 개구(162)를 덮고, 상부면(164)에 개스킷(178)을 사이에 끼고 밀착부착하게 된다.

나. 섬광/수신기 헤드 회로

제 10 도는 실시예에서의 섬광/수신기 헤드(40)에 사용되는 회로를 도시하여 설명하고 있다. 앞에서 전술했듯, 헤드(40)는 콘트롤러 인터페이스(42)와 연계되어 있으며, 이들의 연결은 하나이상의 유도선(46)으로 이루어 진다.

26볼트 교류신호는 변압기 T1을 승압시키는데 적용된다. 변압기 T1으로부터의에너지는 축전기 C8, C9을 통해서 축전되며, 상기 축전기들은 크세논 섬광튜브(168)의 음극과 양극에 각각 연결되어 있다.

본 실시예에서 축전기 C8, C9는 최고로 충전될때 약 250 - 300 볼트의 직류를 저장할 수 있다. 크세논 섬광튜브(168)가 섬광을 발하도록 하려면 콘트롤러 인터페이스(42)를 거치는 제어기(12)가 발광 다이오드(171)로 하여금 빛을 발하도록 "제어"라고 씌어진 선에 적당한 신호를 발생시켜야 한다. 발광 다이오드(171)는 실리콘 제어 정류기(173)를 포함하는 광학 절연체의 부분이다.

실리콘 제어 정류기(173)는 변압기 T2와 축전기 C10의 일차단자와 함께 일련의 회로를 구성한다. 축전기 C8, C9와 같이 축전기 C10도 역시 변압기 T1의 작용에 의해 충전이 된다.

발광 다이오드(171)가 작동하게 되면 실리콘 제어 정류기(173)는 변압기 T2의 일차단자의 반대쪽에 있는 축전기 C10의 충전을 유도한다.

이 충전은 변압기, T2에 의해 4,000 볼트까지 승압되며, 변압기 T2의 2차단자는 섬광 튜브(168)의 제동전극(175)에 연결된다. 이 제동전극(175)은 섬광 튜브(168)와 연결되며 높은 전압을 갖고 이것으로 하여 튜브(168)가 내의 기체를 이온화 시키게 된다. 이 이온화 기체는 상당한 전도성을 갖고 있으며 따라서 충전기, C8, C9의 음극과 양극으로부터의 에너지 방출을 유도하여 프로브의 작용을 일으키는 짧은 시간 동안 고광도의 섬광을 발생하도록 한다. 일단 섬광 튜브(168)가 섬광을 발생하고 나며, 축전기는 다시 충전을 시작하게 되고, 또다른 섬광 발생의 통제 신호가 콘트롤러 인터페이스(42)로부너 전달되는 시간까지 충전을 계속한다.

프로브(30)는 수신기 헤드(40)내에 있는 광검출기(170)에 의해 검출되는 적외선 신호의 전달에 따라 섬광에 대한 반응을 보인다. 또한 광검출기(170)는 가변 유도자 C1 과 축전기 C2로 구성되는 동조탱크 회로에 연결된다.

주파수가 약 138킬로 헤르쯔로 변화하는 시간에서 프로브의 스타일러스가 공작물과 접촉할때까지 프로브(30)는 약 150킬로 헤르쯔의 주파수에서 발사되는 적외선 방사를 발생할 것이다. 수신기 헤드(40)내에 있는 동조 탱크 회로는 상기의 두가지 주파수의 대략적인 평균값으로 동조되어 헤드회로가 상기 주파수중 어느 하나를 검출할 수 있도록 하거나, 예정된 범위 즉, 주파수 밴드폭을 벗어난 범위 이외의 주파수를 여파할 수 있도록 한다.

제 10 도에 도시된 잔류회로는 프로브로부터 전달되는 탐지신호를 증폭시키는데 사용한다. 이 프로브는 출력라인을 통해서 콘트롤러 인터페이스(42)에 연결된다. 간단히 말해서, 전지 증폭회로는 전계효과 트랜지스터 Q1을 적용하여, 이 트랜지스터의 고 입력 임피던스가 동조회로의 고입력 임피던스와 정합되어 부하 문제를 해결하도록 한다.

트래지스터 Q1과 연합작동을 하는 트랜지스터 Q2는 수신 신호를 증폭하고 아울러 트랜지스터 Q3를 적용하는 다음 회로망의 이미터(emitter)에 수신 신호를 연결해 준다. 증폭된 신호는 출력라인을 지나 콘트롤러 인터페이스(42)에 직류여파 축전기 C6와 저항기 R7을 통해서 연결되며, 상기 축전기 C6와 저항기 R7는 트랜지스터의 이미터와 연결되어 있다.

콘트롤러 인터페이스(42)는 자체내에 회로를 포함하고 있으며 이 회로는 선정된 프로브의 신호 주파수를 검출하고, 이에 따라 제어기(12)에 출력을 발생, 전달하게 된다. 제 1 차 신호는 프로브가 정상작동을 하고 있음을 시사하며 제 2 차 신호는 스타일러스가 공작물과 접촉하는 경우 발생하게 된다.

주파수 변화를 탐지하기 위한 회로가 1982년 9월 3일 주엥겔에 의해 "적외선 원격측정을 사용하는 기계장치"라는 명칭으로 출원되어 본 발명의 양수인에세 양도된 미특허 출원번호 제 414,734호에 명시되어 있다. 이 특허출원 건을 여기서 참조하면 간단하게 말해서, 이 회로는 위상고정 루우프 회로를 적용하여, 수신신호에서의 작동을 조화시키는 주파수 변조를 구성하는데 사용하며, 선정 주파수중 어느하나의 검출을 중계하는 작용을 한다. 프로브의 신호를 검출하는 여러 방법들은 통상적 수준의 조작인이면 누구나 적용이 가능하다.

[다. 프로브 회로]

제 11 도에는 프로브(30)내에 내장된 회로의 개략도가 도시되어 있다. PNP 트랜지스터 Q10은 스위치로서 작용하며, 배터리(80, 82)로부터의 전원을 발광 다이오드(50 - 54)에서의 적외선 방사를 발생하도록 적용하는 회로소자에 선택적으로 접촉시키거나 혹은 단락시키는 작용을 한다.

상기 트랜지스터 Q10은 통상 비유도 상태에 있기 때문에, 배터리(80, 82)는 에너지의 손실을 방지하기 위해 효과적으로 개방회로 상태를 나타낸다. 그러나, 수신기 헤드(40)가 적외선 방사의 섬광을 발생하면, 광검출기(48)는 섬광이 발생하는 동안 유도자 L1을 통해서 배터리로부터 전류가 통하도록 한다.

크세논 섬광 튜브로부터의 섬광펄스와 관련이 있는 매우 신속한 상승시간은 기계공구의 작동 범위내에서의 다른 광원들과 쉽게 구별되는 독특한 신호를 제공한다. 수신기 헤드에서의 적외선 여파기는 가시스팩트럼의 대부분을 제거해서 섬광이 사람눈에 보이지 않게하여, 근처의 사람을 자극하지 않도록 한다.

상승 시간 동안 섬광 펄스가 광검출기(48)에 도달하면, 그것은 유도자 코일 L10을 지나서 전기적 펄스로 바뀐다. 상기의 코일 L10은 고주파 통과 여파기로서 작용하여 중간 주파나 저주파 섬광펄스를 제거한다.

본 발명의 기술에 공지된 바와같이, 섬광이 발생하는 동안 광검출기(48)를 거치는 전류의 파동은 유도자, L10에서 신호현상을 일으키게 된다. 이 신호현상이란 약 50/10⁶초의 섬광펄스에 대해 대략 500/10⁶초 동안 지속하는 감쇠진동을 말한다. 유도자 L1으로부터의 진동은 부호 증폭기(200)에 의해 증폭되고 변환된다.

상기 증폭기(200)의 출력은 트랜지스터 Q10의 베이스에 연결된다. 유도자 L1에서의 섬광에 의한 순간신호는 트랜지스터 Q10의 베이스 - 이미터 접점을 지나 트랜지스터 Q10을 도통시킨다. 트랜지스터 Q10의 도통은 배터리 (80, 82)의 전원을 도면에서 + V 로 표시된 회로소자의 파워 입력에 연결시키게 된다.

전원이 발진기(202)에 연결되면, 발진기는 타임 아웃 카운터(204)에 펄스파를 공급하기 시작한다. 수신기 헤드(40)로부터 섬광이 수신될 경우 상기 타임아웃 카운터(204)는 자체의 타임아웃시기를 초기 설정하기 위해 상태를 원위치로 복귀한다. 이러한 과정을 변환기(206)에 의해서 수행되며, 상기의 변환기(206)는 증폭기(200)의 출력을 축전기 C20과 저항기 R20의 RC 타임 상수에 의해서 펄스파로 형성된 양극신호로 변환시킨다.

또한 이 펄스파는 상기 타임아웃 카운터(204)의 리셋 입력에 논리합 게이트 장치를 통해 연결된다. 잘 나타나 있듯 타임아웃 카운터(204)는 프로브의 스타일러스(56)가 공작물과 접촉하여 스위치 S1 - S3중 하나가 개방상태에 들어가면 같이 원위치로 돌아간다.

타임아웃 카운터(204)가 계시를 계속하는 한 즉, 타임아웃이 되지 않는한은 자체의 출력라인(210)에 논리법칙 신호를 보낸다. 또 출력라인(210)에서의 논리법칙 신호는 변환기(212)에 의해서 변환되며 이 변환기(212)는 다이오드 D20을 통해 증폭기(200)의 입력에 연결되어 있다.

따라서 증폭기(200)의 출력은 타임아웃 카운터(204)가 타임아웃되는 시간까지 회로 소자에 전원을 공급하는 유도 상태에 트랜지스터 Q10을 유지시키기 위해 저주파 상태를 지속한다. 타임아웃 카운터(204)의 타임아웃 시기는 충분히 길게 선택하여 제어기(12)가 프로브의 스타일러스로 하여금 공작물과 접촉 탐지활동을 할 수 있게 통제하도록 한다. 타임아웃의 시간은 전위차계 P20에 의해 조정되는데 이 전위차계는 시간지연 발진기 202에 대한 발진 주사수를 규정한다. 발진기 202에서 나오는 고주파 발진은 타임아웃 카운터(204)에 대해 규정보다 더 빨리 카운트하는 요인이 되고, 따라서 더 짧은 시간에 타임아웃이 되고 마는 결과를 초래하게 된다. 물론 다양한 시간지연의 발생은 본 발명의 기술분야에 통상적 지식을 습듭한 사람이라면 잘 알 수 있다.

캐리어 발진기(220)에와 분배기(222)는 발광 다이오드(50 - 54)가 각각의 적외선 방사를 수신기 헤드에 되돌아 보내는 때의 주파수를 합동하여 규정한다. 대체로 현재까지 발진기(220)에서는 가지의 공진 주파수를 갖는 크리스탈(224)을 주시계로 사용했다. 이 발진기(220)는 크리스탈(224)에서의 발진을 분배기(222)와 같은 종래 형태의 디지탈 분배기에 시각 펄스를 제공하는 적당한 형태로 변환 시키는 동작을 한다.

또한 분배기(222)는 프로브의 스타일러스가 공작물과 접촉하는 경우 발광 다이오드(50 - 54)에서 전달되는 주파수를 변조시키는 편리한 수단으로 작용한다. 이와같은 특수한 예에서 볼때, 분배기(222)는 콘트롤러(12)에 의해 캐리어 발진기(222)로부터 1.8메가 헤르쯔의 펄스파를 분배하는 작동을 하며, 따라서 약 150킬로 헤르쯔의 출력신호 주파수에서 제공하게 된다.

분배기(222)의 출력은 구동 트랜지스터 Q12나 혹은 분배기의 출력으로 규정되는 주파수 범위내에서 발광 다이오드(50 - 54)를 구동시키는 적당한 회로에 연결 접속된다. 그래서, 수신기 헤드(40)가 연속적으로 섬광 발생 작동을 하게 되면, 프로브(30)는 주어진 고유의 주파수에서 발생하는 적외선 방사의 전달을 시작함으로서 반으을 나타낸다. 이와같은 프로브의 적외선 방사 전달은 수신기 헤드(40)의 광검출기(170)에 의해 검출되는데, 이는 프로브(30)의 작동이 정상이며, 따라서 프로브의 연속적 작동을 준비하도록 제어기(12)에 알리게 된다. 만약 프로브(30)가 그러한 방식에 반응을 나타내지 않을 경우는 적당한 예고장치가 적용, 사용될 수 있을 것이다.

프로브의 스타일러스(56)가 공작물과 접촉하게 되면 스위치(S1 - S3)중 어느 하나가 배개방될 것이다. 이와 같이 하나의 스위치가 개방되면, 두가지 상태가 발생하는데, 첫째로 타임아웃 카운터(201)로 하여금 다시 타임아웃을 계시하도록 하는 것이고, 둘째는 발광 다이오드(50 - 54)에서 전달되는 주파수에서의 변화를 가져오게 한다는 것이다.

이와같은 과정은 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 하지만, 실제의 실시예에서 스위치(S1 - S3)의 개방은 비교기(228)를 상승시키는 작용을 한다. 비교기(228)의 출력은 타임아웃 카운터(204)의 출력에 논리합 계이트(208)를 통해서 연결되며, 이로써 카운터를 복귀시킨다.

더구나, 비교기(228)의 출력은 라인(229)을 통해서 분배기(222)의 주파수 변조키이 입력에 연결되어 캐리어 발진기(220)로부터의 시각펄스를 분배하는 역할을 하게 한다. 따라서, 분배기(222)에서의 출력신호는 약 138킬로 헤르쯔로 변화한다. 그래서 발광다이오드(50 - 54)에 의해서 전달되는 적외선 방사의 주파수는 프로브가 처음 작동을 시작했을때의 주파수와 다르게 된다. 이러한 주파수의 변조는 광검출기(170)에 의해 검출되어 제어기(12)에 스타일러스가 공작물과 접촉하고 있음을 시사하게 된다. 이와같이 신호가 제거이게 접수되어 프로브 스타일러스(56)의 접촉위치를 감지하면, 제어기(12)는 공작물의 크기에 대한 정보를 정확히 산출하며, 이외의 정보도 역시 추출해 내게 된다.

제어기는 프로브(30)로 하여금 또다른 공작물의 접촉면에 접촉하도록 제어할 수도 있다. 프로브로부터 전달되는 적외선 방사의 주파수 변조에 대해 프로브는 매회마다 반응을 나타낸다. 스타일러스가 공작물과 접촉하는 경우, 각각의 접촉시간 사이의 시간보다 타임아웃 카운터(204)의 타임아웃 시간을 더 길게 책정 선택한다.

프로브의 작동이 완결되면, 제어기(12)는 요구되는 다른 기계작동으로 운용으 변화시킨다. 일단 타임아웃 카운터(204)가 타임아웃 상태에 들어가면 배터리의 전원이 자동적으로 단락되어 버리기 때문에, 프로브의 작동이 종결 되었다 해서 프로브를 정지시키는 또다른 신호를 발생해서 전달시킬 필요가 없다.

그러한 경우, 타임아웃 카운터(204)의 출력라인(210)은 트랜지스터 Q10의 베이스 - 이미터 접속부의 역전 바이어스에서의 결과로 극도의 고주파 상태를 나타내고, 이로인해 트랜지스터 Q10은 비도통 상태가 된다. 이와 같은 과정에서의 배터리(80, 82) 전원 소모는 반도체의 누설전류와 광검출기(48)의 광전류가 있으나, 대체로 그러한 전류의 소모는 매우 작으며 경우에 따라서 300 마이크로 암페아 보다도 작을때가 있다.

결국, 예정된 프로브의 사용에 필요할때까지 배터리의 전원은 회로소자에 필요한 적정 전원만을 공급하고 과도한 전원의 공급은 자동적 단락에 의해 방지하게 된다. 대체로 이러한 소자는 CMOS 반도체 기술로 만들어져 프로브가 작동하는 중에도, 배터리로부터의 전원의 낭비를 방지하게 된다. 대체로, 캐리어 발진기(220)는 크리스탈 제어 트랜지스터 소자, 제품번호 2 N2222를 사용하여 구성하고, 분배기(222)는 내쇼날 반도체사제품의 제품번호 LM4526를 사용하며, 역시 상기 회사제품의 LM2903 직접회로의 반으로 시간지연 발진기(202)를 역시 상기 회사제품의 LM4040으로 타임아웃 카운터(204)를 구성한다.

[접촉 발생]

앞서 제 3 도와 관련해서 설명했던 접촉작용 기술은 3항에서 설명되었던 섬광작용 기술의 복합적인 것으로서 적용될 수 있다. 상기의 두가지 기술은 동일한 목적 즉, 배터리의 수명을 신장시키는 목적을 갖고 있다. 더구나, 상기 두가지 기술을 수행하기 위한 프로브의 구성과, 회로는 서로 유사하다. 제 12 도에는 접촉작용 기술을 수행하는 프로브의 회로가 간략하게 되시되어 있다. 본 회로는 제 11 도의 회로와 유사하며, 따라서, 회로도의 각 소자에 대한 부품번호는 제 11 도와 같은 것을 사용하였다.

제 11 도와 제 12 도에서 보면, 두 회로도면의 가장 두드러진 차이점은 제 11 도의 광검출기(48)를 제 12 도에서는 저항기 R 50으로, 유도코일 L10을 축전기 C50으로 바꾸었다는 점이다.

또한, 제 12 도에서는 프로브의 스위치(S1 - S3)와 부호 증폭기(200)의 입력사이를 연결하는 라인(231)을 첨가했다. 프로브의 스타일러스(56)가 공작물의 표면과 접촉할 경우 스위치(S1 - S3)중 하나가 개방하는데, 이때까지 트랜지스터 Q10은 비도통 상태로 유지된다. 이렇게 되는 원인은 회로가 폐쇄상태, 즉, 스타일러스가 공작물과 접촉하지 않은 상태에 있는한, 스위치(S1 - S3)는 증폭기(200)의 입력을 확실한 접지상태로 유지시키기 때문이다. 그러나, 스타일러스(56)가 접촉을 하게되면 스위치(S1 - S3)중, 어느하나가 개방 상태로 되고 따라서 축전기 C50은 충전을 시작하게 된다.

축전기, C50과 마찬가지로 저항기, R50과 R18의 값은 RC 시간정수를 제공하게 되는데 이 RC 정수는 증폭기(200)에 의해 변환되고 난다음, 트랜지스터 Q10을 도통시키도록 축전기 C50가 충분한 전압으로 충전될 수 있게 시간을 지연시키는 요인이 된다.

그러기 위해서는 제어기(12)로 하여금, 프로브 스타일러스(56)가 적당한 시간 즉, 약 1초동안 공작물의 표면과 접촉하도록 통제하는 것이 필요하다. 이 과정은 프로브의 스타일러스에 대한 예기치 않은 충격이나 전기적 소음과 같은 프로브의 작동과는 무관한 요소들이 프로브의 작동에 지장을 끼치지 않도록 신뢰를 기하게 해 준다.

일단 축전기(50)가 충분히 충전이 되면 트랜지스터 Q10은 도통이 되고 배터리(80, 82)로부터 프로브의 전달회로 소자들에 전원을 공급하게 된다. 여기서 타임아웃 카운터(204)는 원위치로 복귀하고 라인(210)을 통해 출력 신호를 공급하여 트랜지스터 10을 전도 상태에 있도록 한다. 실시예에서 보면, 프로브의 스타일러스(56)가 공작물의 표면과 접촉하는 동안 분배기는 비교기(228)의 트리핑(tripping)에 적용될 두개의 출력 주파수 중에서 저주파를 발생할 것이다. 그러나, 제어기 (12)는 프로브가 정상작동을 하고 있고, 따라서 공작물을 검사할 준비에 들어 갔음을 시사하는 도구로써 프로브의 초기 신호를 인식할 수 있도록 프로그램된다.

프로브가 정상작동을 하고 있음을 탐지한 제어기(12)는 스타일러스(56)를 공작물의 여거표면에 접촉시킴으로써 공작물 검사과정을 수행하도록 통제한다. 일단 스타일러스가 공작물의 표면과 접촉을 마치면 스위치(S1 - S3)가 폐쇄 상태에 들어가 분배기(222)로 하여금 발광 다이오드(50 - 54)에서 다른 주파수를 발생하도록 유도한다.

스타일러스가 공작물 표면과 접촉한 즉시 스위치(S1 - S3)중 한개가 다시 트리핑 비교기를 개방시킨다. 이것은 타임아웃 카운터(204)를 원위치로 복귀시키는 결과를 발생시키며, 아울러 비교기(222)의 트리핑은 분배기(222)에 라인(229)를 통해 출력을 전달하여, 분배기의 출력과 발광 다이오드(50 - 54)의 출력에서 주파수의 변조가 발생하도록 한다.

이러한 일련의 과정은 공작물의 표면에 대한 제반의 검사가 끝날때까지 지속된다. 그리고 일단 타임아웃 카운터(204)가 타임아웃 상태에 들어가면 배터리로부터의 전원공급은 자동적으로 프로브의 회로로부터 단락된다.

이상의 설명에 의해, 본 발명의 기술분야에 능통한 사람이라면 본 발명이 공작물의 검사장치의 기술에 획기적인 진보를 제공하고 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims

기계 공구 장치에 사용하는 공작물 검사장치에 있어, 그 구성이 공작물에 관한 제반의 정보를 원격수신기에 전달하는 회로와 상기의 회로에 동력을 공급하는 전원, 그리고 고유의 신호를 접수함에 따라 회로가 작동될 수 있도록 전원을 회로에 연결시키는 검출기등을 포함하는 제 1 차 수단과 아울러 상기의 제 1 차 수단으로부터 원격 설치되어 회로에 전원이 공급될 수 있도록 상기의 검출기에 고유의 신호를 무선 전달하는 제 2 차 수단으로서 구성되며, 여기에 미리 예정된 사용시간에 한해서만 전원의 동력을 선택적으로 취함에 따라 전원의 손실을 최소로 줄인 것을 특징으로 하는 프로브를 사용한 공작물 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 예정된 프로브의 작동시간이 경과한 수 전원의 동력을 회로로부터 단락시키는 계시수단을 상기의 회로에 장착하는 것을 특징으로 하는 프로브를 사용한 공작물 검사 장치.
제 2 항에 있어서, 상기의 예정된 시간이란 회로에 처음으로 전원을 연결, 동력을 공급한 시간, 즉 상기의 제 1 차 수단이 검출 작동을 수행하고 있음을 시사하는 때부터 의미되는 것을 특징으로 하는 프로브를 사용한 공작물 검사 장치.
공작물과의 접촉을 검출하기 위해 기계공구 장치에 적용하여 사용하는 상기의 장치에 있어 그 구성이 공작물과 직접 접촉하는 스타일러스와 원격 수신기에 스타일러스의 접촉에 관계되는 제반의 정보를 전달하는 회로와 배터리 전원, 그리고 고유의 광학신호를 접수함으로서 회로에 배터리의 전원을 연결 시키도록 작동하는 광검출기, 아울러 프로브로부터 원격 설치되어 예정된 프로브의 사용시간 이전에 광검출기에 고유의 광학신호를 전달하는 상기의 제 1 차 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 프로브를 사용한 공작물 검사 장치.
제 4 항에 있어서, 미리 예정된 작동시간이 끝나 고유신호의 발생을 중지하고 스타일러스의 공작물 접촉이 종결된 후 전원을 회로로부터 단락시키는 계시 수단을 상기의 프로브 회로내에 장착하는 것을 특징으로 하는 프로브를 사용한 공작물 검사 장치.
제 5 항에 있어서, 상기의 고유광학 신호가 고광도의 적외선 방사 섬광으로 이루어진 것을 특징으로 하는 프로브를 사용한 공작물 검사 장치.
제 4 항에 있어, 상기 프로브가 상기 회로에 연결되어 스타일러스가 공작물과 접촉하고 있음을 시사하는 광학신호 전달수단을 갖는 것을 특징으로 하는 프로브를 사용한 공작물 검사 장치.
제 4 항에 있어서, 상기의 제 1 차 수단의 구성이 섬광 튜브와 광검출기를 내장하고, 아울러 적외선 여과기로 개구를 덮고 있는 하우징을 갖는 것을 특징으로 하는 프로브를 사용한 공작물 검사 장치.
제 8 항에 있어서, 프로브로부터 발생하는 적외선 방사를 광검출기에 모으는 볼록렌즈를 상기 하우징내에 내장하는 것을 특징으로 하는 프로브를 장착한 공작물 검사 장치.
제 7 항에 있어서, 배터리의 전원이 처음 연결되었을 때 광학신호 전달 수단을 작동하게끔 고유의 주파수를 생성하고, 아울러 스타일러스가 공작물과 접촉했을 경우 주파수를 변조시키는 프로브 회로를 갖는 것을 특징으로 하는 프로브를 사용한 공작물 검사 장치.
기계공구 장치에 적용되어 프로브에 전원을 공급하는 목적의 배터리를 사용하는 방법에 있어, 상기의 방법이란 예정된 프로브의 사용시기 이전에 광학신호를 발생하고, 프로브에서 상기 광학신호를 탐지하여 배터리의 전원을 프로브내의 전기 소자들에 연결해서 공작물에 대해 요구되는 작동을 수행할 수 있는 충분한 시간을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 프로브를 사용한 공작물 검사 방법.
제 11 항에 있어서, 배터리의 전원이 처음으로 회로에 연결되어 전원을 공급할때 프로브로부터 발생하는 고유의 신호를 전달하는 방법과 아울러 스타일러스가 공작물과 접촉했을 경우 상기 전달 광학신호의 주파수를 변조시키는 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브를 사용한 공작물 검사 방법.
제 11 항에 있어서, 예정된 프로브의 사용기간이 경과하여 상기의 광학신호에 대한 검출 작동, 즉 공작물에 대한 스타일러스의 접촉 작용이 종결된 후 전원으로부터 회로소자에의 동력공급을 단락시키는 방법을 갖는 것을 특징으로 하는 프로브를 사용한 공작물 검사 방법.
공작물에 대한 제반의 정보를 검출해 내는 프로브에 있어, 그 구성이 공작물에 대한 제반 정보를 원격 수신기에 무선 전달하는 회로와, 상기 회로에 동력을 공급하는 전원, 그리고, 고유의 무선 전달 신호를 접수함에 따라 회로의 작동이 일어날 수 있도록 상기 회로에 배터리의 전원을 연결 동력을 공급하게 하는 검출기등으로 구성되는 것을 특징으로 하는 프로브.
제 13 항에 있어서, 고유의 광학 신호에 대해 반응 작동을 하는 광검출기로 상기의 검출기를 구성하는 것을 특징으로 하는 프로브.
제 14 항에 있어서, 고광도의 적외선 방사로서 상기의 광학신호를 구성하는 것을 특징으로 하는 프로브.
기계공구에 사용되는 탐지 장치에 있어 그 구성이, 광원과 광검출기, 그리고 프로브가 작동에 들어가기전 상기의 광원을 활성화 시키는 수단, 아울러 탐지 작동에 의해 파악된 정보를 소지하고 있는 광학 신호의 수단을 검출하기 위해 광검출기와 연결되어 있는 수단등을 내장한 용기로 구성된 것을 특징으로 하는 프로브를 사용한 공작물 검사 장치.
제 16 항에 있어서, 상기 광원이란 섬광 튜브이고, 상기 광검출기는 적외선 방사에 반응을 나타내며, 상기 용기내에는 적외선 필터가 장치되어 상기 섬광튜브에서 발생하는 가시 스팩트럼속의 빛을 제거하는 것을 특징으로 하는 프로브를 사용한 공작물 검사 장치.
제 16 항에 있어서, 광검출기에 광학신호를 집중시키는 렌즈를 상기 용기속에 내장하는 것을 특징으로 하는 프로브를 사용한 공작물 검사 장치.
기계공구 장치에 적용되는 프로브에 전원을 공급하는 배터리를 사용하는 방법에 있어서, 그 방법적 구성이, 프로브의 스타일러스를 공작물 표면에 접촉시키고, 이에 따라 배터리의 전원을 프로브에 내장된 회로에 연결시키며, 공작물에 대한 제반의 정보 사항을 검출하기 위하여 프로브를 사용하고, 예정된 프로브의 작동 시간이 경과하고 나면 배터리의 전원을 회로로부터 단락시키는 것으로 구성하는 것을 특징으로 하는 프로브를 사용한 공작물 검사 방법.
제 20 항에 있어서, 공작물에 대한 제반의 정보가 무선 전달을 통해 원격수신기에 전달되는 것을 특징으로 하는 프로브를 사용한 공작물 검사 방법.
공작물에 관한 제반의 정보를 검출하는 프로브에 있어, 상기의 하우징 내에 상기의 정보를 원격수신기에 전달하는 최소 한개이상의 광학 전달장치와 상기의 광학 전달장치를 작동시키는 회로 소자들, 그리고, 상기 회로소자에 동력원, 즉 전원을 공급하는 최소 한개이상의 배터리를 내장하는 장치에 있어, 그 세부적인 구성이 원격 발생 섬광에 대해 고유의 진폭을 갖는 출력 신호를 발생하도록 작동하는 캐터리 연결 유도자와 광검출기를 내장하고 아울러 원격 수신기에 제반의 정부를 광학적으로 전달할 수 있도록 배터리 전원을 회로 소자에 연결시키는 작동의 출력신호에 대해 반응을 보이는 스위치 부재를 내장하는 것을 특징으로 하는 프로브.
제 22 항에 있어서, 예정된 프로브 작동 시간 동안 배터리를 회로에 연결 상태로 유지하도록 상기 스위치 부재를 고유의 상태에 유지시키는 단속신호 발생의 계시기와, 프로브가 공작물과 접촉할때 검출을 위한 제 1 차 수단, 상기의 광학신호 전달 장치를 작동하는 최소 2개의 상이한 주파수 발생의 제 2 차 수단등으로 구성되고, 상기의 제 1 차 수단은 상기 계시 요소와 제 2 차 수단에 연결되어 계시기를 원상태로 복귀시키고, 아울러 프로브가 공작물과 접촉했을때 주파수에 있어서의 변조를 유발시키도록 하는 것을 특징으로 하는 프로브.
공작물에 관한 제반의 정보를 검출하는 프로브에 있어, 상기의 하우징내에 상기의 제반 정보를 원격 수신기에 전달하는 최소 한개이상의 광학 전달 장치와 상기 광학 전달 장치를 작동시키는 회로 소자들, 그리고 상기 회로 소자에 동력원, 즉 전원을 공급하는 최소 한개의 배터리를 내장하는 장치에 있어, 프로브의 접촉상태에 따라 배터리의 전원을 회로 소자에 선택적으로 연결시키는 스위치 부재와 프로브의 접촉에 따라 상기 스위치 부재의 상태를 변화시키도록 신호를 발생하고 아울러 배터리로부터의 전원을 회로 소자에 연결시키는 입력 회로로 구성된 것을 특징으로 하는 프로브.
제 24 항에 있어서, 상기의 프로브는 통상적으로 폐쇄 상태에 있다가 스타일러스가 접촉 상태에 들어가면 개방 상태가 되는 최소 한개이상의 접속수단 즉, 스위치와 또 상기 스위치 그리고 배터리에 연결되어 상기 스위치가 개방됨에 따라 배터리로부터의 동력을 축적하는 작동을 하며 아울러 예정된 프로브의 작동시간이 경과된후 상기 스위치의 상태를 변화시키기에 충분한 진폭을 갖는 출력신호를 발생하는 축전기 포함의 입력회로를 내장하는 것을 특징으로 하는 프로브.
제 25 항에 있어서, 그 세부 구성이 예정된 프로브 작동 시간 동안 배터리를 회로 소자에 연결상태로 유지하도록 상기 스위치를 통제하는 단속 신호 발생의 계시 수단과 스타일러스가 공작물과 접촉할때 정보 검출을 위한 제 1 차 수단과, 또한 상기 광학 신호 전달 장치를 작동시키도록 최소 2개의 상이한 주파수를 발생하는 제 2 차 수단으로 구성되고, 여기서 상기 제 1 차 수단은 상기 계시 수단과 상기 제 2 차 수단에 결부되어 스타일러스가 공작물과 접촉했을때 상기 계시 수단을 원위치로 복귀시키고 아울러 주파수 변조를 유도하는 것을 특징으로 하는 프로브.