WO2022215265A1 - 工作機械の電気的接続構造 - Google Patents

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湯川浩司
田中保則
儒▲コウ▼ 史
Original Assignee
株式会社エニイワイヤ
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B9/00—Safety arrangements
    • G05B9/02—Safety arrangements electric
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current

Definitions

  • the present invention relates to a machine tool such as a machine tool robot and an NC machine tool. It relates to a connection structure.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-89143 includes a plurality of circuit boards that acquire and process signals from a plurality of sensor units, and one of the plurality of circuit boards has two or more sensors among the plurality of sensor units. Techniques for miniaturizing (slimming) and reducing the weight of robots by acquiring signals from parts have been proposed.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-94656 discloses that a signal for controlling the transport robot is transmitted and received using an external power supply line, and a plurality of drive control units are externally connected. It is disclosed that a power line and an internal power line are used to transmit and receive signals to and from a control device to drive a motor.
  • connection part sometimes called a tool changer
  • a connection part for changing working members
  • by superimposing a power supply on the transmission signal it is possible to replace the working members.
  • an inrush current caused by the electrostatic capacity of the communication device installed in the work member may occur in the signal line, disturbing the transmission signal and causing erroneous detection due to garbled data.
  • an inrush current mitigation resistor is inserted in a signal line for transmitting a transmission signal superimposed with a power supply and a power line, and a bypass path is provided in parallel with the inrush current mitigation resistor.
  • the bypass path is in an energization disabled state before mounting the working member for performing a desired operation on the workpiece, and is set in an energization enabled state at a predetermined timing after the mounting of the working member. .
  • the working member may be provided with timer means for measuring the elapsed time from the installation of the working member in order to obtain the timing to bring the bypass path into the energized state.
  • the transmission signal may be composed of a series of a plurality of pulse signals, and the timing for setting the bypass path to the energization enabled state may be obtained based on the current value in a predetermined region of the transmission signal.
  • the work member may be provided with autonomous energization control means for measuring the potential difference across the inrush current mitigation resistor and obtaining the timing to bring the bypass path into the energization enabled state.
  • the autonomous energization control means sets a threshold value of the current value in a predetermined region of the transmission signal that makes the bypass route energized, according to an instruction from the main body to which the work member is attached.
  • the working member is provided with an energization control means for performing processing according to an instruction from the main body side to which the working member is attached, and the main body side determines and transmits an instruction signal based on the state of the transmission signal.
  • the energization control means may acquire the timing to put the bypass route in the energization valid state and bring the bypass route into the energization valid state.
  • a predetermined area in the transmission signal may be an identification waveform that separates a frame of the transmission procedure from the next frame.
  • the bypass path is disabled and the inrush current mitigation resistors inserted in the signal line and the power line are enabled. can be suppressed via an inrush current mitigation resistor. In other words, it is possible to prevent the disturbance of the transmission signal superimposed on the power supply and the occurrence of sparks in the power supply line when replacing the working member.
  • the timing of the energization enabled state is no limit to the timing of the energization enabled state as long as there is no error in communication using the signal line.
  • it may be the timing when the charge time of the electrostatic capacity of the device equipped on the working member has elapsed.
  • the timing may be set such that the current value in a predetermined region of the transmission signal becomes smaller than a preset threshold value.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an electrical connection structure for a machine tool according to the present invention
  • FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the electrical connection structure of the machine tool according to the present invention
  • It is a time chart figure of a transmission signal.
  • FIG. 4 is a block diagram showing still another embodiment of the electrical connection structure of the machine tool according to the present invention
  • an inrush current mitigation device 10 is attached to the working member 1 to suppress an inrush current generated when the working member 1 is replaced.
  • the working member 1 can be replaced with the main body 2 of the machine tool via the connecting part 3.
  • a robot hand can be given as a specific example of the working member 1, but the working member 1 is not limited to this. Also, since the structure of the connecting portion is well known, the description thereof will be omitted.
  • the working member 1 and the main body side 2 are connected by power supply lines Vp, Vn and signal lines Dp, Dn.
  • a control device for exchanging data necessary for controlling the working member 1 with the devices provided in the working member 1 via signal lines Dp and Dn is provided on the main body side 2 . It should be noted that illustration of the control device is omitted in FIG.
  • the working member 1 is equipped with a drive device 4 required for operation and a communication device 5 for exchanging data required for its control. Although one drive device and one communication device are shown in FIG. 1 for the sake of convenience, there is no limit to the number of these devices, and as many devices as necessary may be connected.
  • the driving device 4 is connected to the power lines Vp and Vn, and the electric power necessary for driving is supplied from the main body 2 of the machine tool.
  • a control means provided in the driving device 4 is connected to the signal lines Dp and Dn, and driving is controlled based on control data transmitted from a control device provided on the main body side 2 .
  • the communication device 5 is connected to the signal lines Dp and Dn, and exchanges data necessary for controlling the working member 1 with the main body 2 .
  • a sensor (not shown) is connected to the communication device 5 for the purpose of acquiring data necessary for control, and a control device (not shown) is connected to the communication device 5 for the purpose of controlling other devices. It is connected.
  • drive device 4 shown in FIG. 1 includes control means, a drive device without control means may be connected to the communication device 5 and controlled via the communication device 5 .
  • the communication device 5 obtains the necessary power from the power supply superimposed on the transmission signal, but when sensors are connected, the power necessary for the operation of the sensors can be supplied via the power supply lines Vp and Vn. It can be a thing.
  • the rush current mitigation device 10 includes a rush current mitigation resistor 11, an electronic switch 12, and a timer means 13, and is inserted into power lines Vp, Vn and signal lines Dp, Dn.
  • the inrush current mitigation resistor 11 is inserted in the signal line Dp on the high potential side of the signal lines Dp and Dn and the power supply line Vp on the high potential side of the power supply lines Vp and Vn. may be inserted on the low potential side.
  • the inrush current mitigation resistor 11 has the performance of suppressing the current instantaneously generated when the working member 1 is attached to the main body 2 within a range in which the protection circuit of the control device provided on the main body 2 does not operate. shall be In this embodiment, a 3 Watt resistor is employed.
  • a bypass path 14 is provided in parallel with the inrush current mitigation resistor 11 at the portion where the inrush current mitigation resistor 11 is inserted in the signal line Dp and the power line Vp.
  • An electronic switch 12 is inserted in the bypass path 14 .
  • the electronic switch 12 is in a non-energized state when the working member 1 is removed from the main body of the working machine.
  • the bypass route 14 is in a non-energized state.
  • the electronic switch 12 is turned on. That is, the bypass route 14 is in the energization valid state. Therefore, it is preferable to have a low impedance and low heat generation when the bypass path 14 is in an energized state.
  • the timer means 13 is connected to both the inrush current relaxation resistors 11 inserted in the signal line Dp and the power supply line Vp, and the signal lines Dp and Dn on the body side 2 of the inrush current relaxation resistor 11 inserted in the signal line Dp. It is Then, when the working member 1 is connected to the main body 2 and the potentials of the signal lines Dp and Dn reach a predetermined threshold value, the electronic switch 12 is turned on at the timing when a preset time has elapsed. The energized state is set, and the bypass route 14 is set to the energized enabled state. It should be noted that the timer means 13 of this embodiment is set with a time for charging the capacitance of the communication device 5 .
  • the electronic switch 12 is in a non-energized state and the bypass path 14 is in a non-energized state in the working member 1 before being attached to the main body 2 of the machine tool, forming a high potential side. Since the inrush current mitigation resistors 11 inserted in the power line Vp and the signal line Dp are in the energized state, the inrush current generated when the working member 1 is attached is suppressed via the inrush current mitigation resistors 11. be.
  • the timer means 13 turns on the electronic switch 12 at the timing when the preset time for charging the capacitance of the communication device 5 has passed. Since the energized state is set and the bypass path 14 is in the energized disabled state, power consumption and transmission signal attenuation due to the inrush current mitigation resistor 11 do not occur.
  • the charging time of the electrostatic capacity is set in consideration of the device equipment provided in the working member 1, and is stored in the non-volatile memory provided in the timer means 13.
  • the starting point for measuring the elapsed time in the timer means 13 is when the potentials of the signal lines Dp and Dn reach a predetermined threshold value. good. In that case, the timer means 13 will be connected to the power lines Vp and Vn.
  • the timing at which the bypass path 14 is disabled is the timing at which the electrostatic capacity of the communication device 5 is charged. There is no limit as long as there is no timing. For example, appropriate timing may be determined based on the transmission signals sent through the signal lines Dp and Dn.
  • FIG. 2 shows an embodiment in which the timing for setting the bypass path 14 to the non-energization state is determined based on transmission signals transmitted via the signal lines Dp and Dn.
  • the same reference numerals are assigned to substantially the same parts as in the embodiment shown in FIG. 1, and the description thereof will be simplified or omitted.
  • the autonomous energization control means 15 is connected to both ends of the inrush current mitigation resistor 11 inserted in the signal line Dp, and uses the signal lines Dp and Dn based on the transmission signals transmitted through the signal lines Dp and Dn.
  • the electronic switch 12 is brought into the energized state and the bypass path 14 is brought into the energized state at the timing when no error occurs in the communication.
  • the transmission signal is composed of a series of multiple pulse signals. As shown in FIG. 3, the pulse signal that constitutes the transmission signal has three predetermined potential levels (hereinafter referred to as high potential VH, medium potential VM, and low potential VL). Data values (logic data “1” and logic data “0”) depending on whether the clock signal changes across the threshold Vsck set between and the threshold Vsdt set between the middle potential VM and the low potential VL.
  • one period is defined as the timing of the next fall of the clock signal, with reference to the timing at which the clock signal changes (falls) from the high potential VH to the middle potential VM.
  • the timing of changing (rising) from the medium potential VM to the high potential VH may be used as a reference for one cycle, and the period from the rise of the clock signal to the next rise may be set as one cycle.
  • a data value is defined by the length of the time (pulse width) from the timing of the falling edge of the clock signal to the next rising edge of the clock signal.
  • the pulse width (3/4) t0 of the pulse signal forming the transmission signal represents logic data "1"
  • the pulse width (1/4) t0 represents logic data "1”. It represents logical data "0”.
  • the length is not limited and may be determined appropriately.
  • the voltage signal that constitutes this transmission signal is a monitoring signal for transmitting data from the communication device 5 to the main body 2 of the machine tool.
  • data smaller than the threshold Vsdt represents logic data "1"
  • data greater than the threshold Vsdt represents logic data "0”.
  • the voltage area higher than the medium potential VM forms the control data area
  • the lower voltage area forms the monitoring data area
  • each pulse signal is given an address address.
  • the monitoring data area is provided over the entire area of the transmission signal. Monitoring data can be output.
  • the last pulse of the series of pulse signals is an end bit that does not constitute the IO data area, and each terminal detects the end of the IO data area. Note that one frame of the transmission procedure in this embodiment is from the end bit to the next end bit.
  • the autonomous energization control means 15 turns on the electronic switch 12 at the timing when the current value measured using the potential difference across the inrush current mitigation resistor 11 becomes smaller than a predetermined level in the end bit area, The bypass route 14 is brought into the energization valid state.
  • the area of the transmission signal used for measuring the timing of energizing the electronic switch 12 is not limited to the end bit area, but is an area in which the potential does not change according to control data or monitoring data. is preferred. Specifically, an identification waveform that separates the frame of the transmission procedure and the next frame is preferable, and when the frame and the next frame are separated by a start signal provided at the beginning of the IO data area, the current value in the start signal area , the timing of turning on the electronic switch 12 may be measured.
  • FIG. 4 shows an embodiment for timing the bypass path 14 to be in the energization valid state on the main body side 2 .
  • substantially the same parts as those in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be simplified or omitted.
  • the energization control means 16 has a communication circuit, is connected to the signal lines Dp and Dn on the body side 2 of the inrush current mitigation resistor 11 inserted in the signal line Dp, and receives transmission signals.
  • the energization control means 16 is also connected to both ends of the inrush current mitigation resistor 11 inserted in the signal line Dp, measures the current value, and transmits it to the main body 2 .
  • the main body 2 Based on the current value information transmitted from the energization control means 16, the main body 2 acquires the timing to make the bypass path 14 energized and instructs the energization control means 16 to turn the electronic switch 12 into the energized state. Run. Then, the energization control means 16 having received this makes the electronic switch 12 energized and the bypass route 14 energized.
  • Both the timer means 13 of the embodiment shown in FIG. 1 and the autonomous energization control means 15 of the embodiment shown in FIG. A function that enables communication with the side 2 may be provided.
  • the main body 2 By making it possible for the main body 2 to adjust the set time of the timer means 13 and the threshold of the current value for measuring the timing of energizing the electronic switch 12 in the autonomous energization control means 15, the working member 1 can be It may also be used for optimization in subsequent mounting operations.

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Abstract

本発明は、工作用ロボットやＮＣ加工用機械などの工作機械において、工作対象物に対し目的とする操作を行うための作業用部材を交換する際に、電源が重畳された伝送信号の乱れと、電源線のスパークの発生を防止できる、工作機械の電気的接続構造を提供することを目的とする。本発明に係る工作機械の電気的接続構造では、電源が重畳される伝送信号を伝送する信号線、および、電源線に突入電流緩和抵抗が挿入され、前記突入電流緩和抵抗と並列にバイパス経路が設けられる。そして、前記バイパス経路は、工作対象物に対し目的とする操作を行うための作業用部材の取り付け前に通電無効状態とされ、前記作業用部材の取り付け後所定のタイミングで通電有効状態とされる。

Description

工作機械の電気的接続構造
　本発明は、工作用ロボットやＮＣ加工用機械などの工作機械において、工作対象物に対し目的とする操作を行うための作業用部材の付け替えのために設けられる接続部に適用される、電気的接続構造に関するものである。
　工場等で使用される工作機械の、工作対象物に対し目的とする操作を行うための作業用部材は、操作に必要な駆動装置（モータ）とその制御のために必要なセンサを備える必要がある一方、操作性等の観点から、小型で軽量であることが好ましい。特に、ロボットでは、その作業用部材であるロボットハンドの小型化、軽量化の要望は多く、そのための様々な提案がなされている。
　例えば、特開２０１９－８９１４３公報には、複数のセンサ部から信号を取得して処理する複数の回路基板を備え、複数の回路基板のうちいずれかが複数のセンサ部のうち２つ以上のセンサ部から信号を取得することで、ロボットを小型化（細身化）、軽量化する技術が提案されている。
　また、小型化、軽量化のためには、配線を可能な限り簡素にすることも有効である。そして、ロボットの配線を簡素化する手法として、例えば、特開２０１８－９４６５６公報には、外部電源線を用いて搬送ロボットを制御するための信号を送受信するとともに、複数の駆動制御部が、外部電源線及び内部電源線を用いて制御装置との間で信号を送受信しモータを駆動することが開示されている。
特開２０１９－８９１４３公報 特開２０１８－９４６５６公報
　一方、作業用部材が備えるセンサの動作に必要な電力は、駆動装置の動作に必要な電力と比較し小さいため、制御・監視データを授受する伝送信号を利用して供給する手法、すなわち、伝送信号に電源を重畳する手法を採用することにより、省配線化を図ることもできる。
　しかしながら、工作機械に、作業用部材の付け替えのための接続部（ツールチェンジャーと称されるものもある）が設けられた場合、伝送信号に電源を重畳することにより、作業用部材の交換の際に作業用部材に装備された通信機器の持つ静電容量に起因する突入電流が信号線に生じ、伝送信号が乱れ、データ化けによる誤検知の生じるおそれがあった。
　そのため、共通の信号線に複数の工作機械が接続されている環境では、作業を行っていない工作機械の作業用部材を交換するために、交換対象となっている工作機械に関する他の機器の作業を止めなければならない問題があった。
　また、工作機械に作業用部材の付け替えのための接続部が設けられた場合、作業用部材の交換の際には、伝送信号への電源重畳の有無に関わらず、電源線にスパークが生じ、接続部が損傷するおそれがあった。
　そこで、本発明は、作業用部材を交換する際に、電源が重畳された伝送信号の乱れと、電源線のスパークの発生を防止できる、工作機械の電気的接続構造を提供することを目的とする。
　本発明に係る工作機械の電気的接続構造では、電源が重畳される伝送信号を伝送する信号線、および、電源線に突入電流緩和抵抗が挿入され、前記突入電流緩和抵抗と並列にバイパス経路が設けられる。そして、前記バイパス経路は、工作対象物に対し目的とする操作を行うための作業用部材の取り付け前に通電無効状態とされ、前記作業用部材の取り付け後所定のタイミングで通電有効状態とされる。
　前記作業用部材に、前記バイパス経路を通電有効状態とするタイミングを得るための、前記作業用部材の取り付け時からの経過時間を計測するタイマー手段が設けられてもよい。
　前記伝送信号は、複数のパルス信号が連なって構成され、前記伝送信号の所定の領域における電流値に基づき、前記バイパス経路を通電有効状態とするタイミングを得るものとしてもよい。
　前記作業用部材に、前記突入電流緩和抵抗の両端の電位差を計測し、前記バイパス経路を通電有効状態とするタイミングを得るための自律通電制御手段が設けられていてもよい。
　前記自律通電制御手段は、前記バイパス経路を通電有効状態とする前記伝送信号の所定の領域における電流値の閾値を、前記作業用部材の取り付けられる本体側からの指示により設定する
　前記作業用部材に、前記作業用部材の取り付けられる本体側からの指示に応じた処理を行う通電制御手段が設けられ、前記本体側において前記伝送信号の状態に基づき決定され送信される指示信号により、前記通電制御手段が、前記バイパス経路を通電有効状態とするタイミングを得て、前記パイパス経路を通電有効状態としてもよい。
　前記伝送信号における所定の領域が、伝送手順のフレームと次のフレームを区切る識別波形とされてもよい。
　本発明によれば、作業用部材の取り付け前にバイパス経路を通電無効状態とし、信号線と電源線に挿入された突入電流緩和抵抗を通電有効状態とすることにより、作業用部材の取り付けの際に生じる突入電流を、突入電流緩和抵抗を介して抑制することができる。すわなち、作業用部材を交換する際に、電源が重畳された伝送信号の乱れと、電源線のスパークの発生を防止できる。
　また、電源が重畳された伝送信号の乱れが防止されるため、共通の信号線に複数の工作機械が接続されている環境において、作業を行っていない工作機械の作業用部材を交換する際、交換対象となっている工作機械に関する他の機器の作業を止める必要もなくなる。
　なお、突入電流緩和抵抗のバイパス経路は、作業用部材の取り付け後所定のタイミングで通電有効状態とされるため、通常作業時に、突入電流緩和抵抗による電力消耗や伝送信号の減衰が発生することはない。
　通電有効状態とするタイミングは、信号線を使用した通信にエラーの生じないタイミングであれば制限はない。例えば、作業用部材に装備された機器の静電容量のチャージ時間が経過したタイミングとしてもよい。また、伝送信号が複数のパルス信号の連なった構成であれば、伝送信号の所定の領域における電流値が予め設定された閾値より小さくなったタイミングとしてもよい。
本発明に係る工作機械の電気的接続構造の実施形態を示すブロック図である。 本発明に係る工作機械の電気的接続構造の他の実施形態を示すブロック図である。 伝送信号のタイムチャート図である。 本発明に係る工作機械の電気的接続構造の更に他の実施形態を示すブロック図である。
　図１を参照しながら、本発明に係る工作機械の電気的接続構造の実施形態を説明する。
　この実施形態では、作業用部材１の交換の際に発生する突入電流を抑制するための突入電流緩和装置１０が、作業用部材１に取り付けられている。
　作業用部材１は、工作機械の本体側２に対し、接続部３を介した付け替えが可能とされている。作業用部材１の具体例として、ロボットハンドを挙げることができるが、これに制限されるものではない。また、接続部の構造は公知であるため、その説明は省略する。
　作業用部材１と本体側２とは、電源線Ｖｐ、Ｖｎ、および、信号線Ｄｐ、Ｄｎで接続されている。そして、信号線Ｄｐ、Ｄｎを介し作業用部材１が備える装置機器と、作業用部材１の制御に必要となるデータの授受を行う制御装置が本体側２に設けられている。なお、図１において、制御装置の図示は省略する。
　作業用部材１は、操作に必要な駆動装置４と、その制御のために必要なデータの授受を行う通信装置５を備えている。なお、図１には、便宜上、駆動装置と通信装置が１個ずつ示されているが、これらの数に制限はなく、必要に応じた数を接続すればよい。
　駆動装置４は電源線Ｖｐ、Ｖｎに接続され、駆動に必要な電力は、工作機械の本体側２から供給されるものとなっている。また、駆動装置４の備える制御手段が信号線Ｄｐ、Ｄｎに接続され、本体側２に設けられた制御装置から送信される制御データに基づき、駆動の制御がなされるものとなっている。
　通信装置５は信号線Ｄｐ、Ｄｎに接続され、本体側２と、作業用部材１の制御のために必要なデータの授受を行うものとなっている。そして、制御のために必要なデータの取得を目的とする通信装置５には図示しないセンサが接続され、他の装置機器の制御を目的とする通信装置５には図示しない制御目的の装置機器が接続されている。
　なお、図１に示す駆動装置４は制御手段を備えているが、制御手段を備えない駆動装置を通信装置５に接続し、通信装置５を介して制御することとしてもよい。
　通信装置５は、伝送信号に重畳された電源から必要な電力を得るものとなっているが、センサが接続されている場合は、センサの動作に必要な電力を電源線Ｖｐ、Ｖｎを介し得るものとしてもよい。
　突入電流緩和装置１０は、突入電流緩和抵抗１１、電子スイッチ１２、およびタイマー手段１３を備え、電源線Ｖｐ、Ｖｎ、および、信号線Ｄｐ、Ｄｎに挿入されている。
　なお、この実施形態において、突入電流緩和抵抗１１は、信号線Ｄｐ、Ｄｎにおいて高電位側をなす信号線Ｄｐ、および、電源線Ｖｐ、Ｖｎにおいて高電位側をなす電源線Ｖｐに挿入されているが、低電位側に挿入してもよい。
　突入電流緩和抵抗１１は、作業用部材１の本体側２への取り付け時に瞬間的に生じる電流を、本体側２に設けられた制御装置の保護回路が作動しない範囲に抑えることのできる性能を有するものとする。この実施形態では、３ワットの抵抗が採用されている。
　信号線Ｄｐ、電源線Ｖｐにおいて突入電流緩和抵抗１１の挿入された部位には、突入電流緩和抵抗１１と並列にバイパス経路１４が設けられている。そして、バイパス経路１４には、電子スイッチ１２が挿入されている。
　電子スイッチ１２は、作業用部材１が作業機械の本体から取り外されているときは非通電状態となっている。すなわち、バイパス経路１４は通電無効状態となっている。そして、タイマー手段１３に設定された時間が経過したときに電子スイッチ１２が通電状態となる。すなわち、バイパス経路１４は通電有効状態となる。そのため、バイパス経路１４の通電有効状態において、低インピーダンス、低発熱となるものが好ましい。
　タイマー手段１３は、信号線Ｄｐ、電源線Ｖｐに挿入された双方の突入電流緩和抵抗１１、および、信号線Ｄｐに挿入された突入電流緩和抵抗１１の本体側２において信号線Ｄｐ、Ｄｎに接続されている。そして、作業用部材１が本体側２に接続されることにより信号線Ｄｐ、Ｄｎの電位が所定の閾値となったときを起点とし、予め設定された時間が経過したタイミングで、電子スイッチ１２を通電状態とし、バイパス経路１４を通電有効状態とする。なお、この実施形態のタイマー手段１３には、通信装置５の静電容量のチャージされる時間が設定されている。
　この突入電流緩和装置１０では、工作機械の本体側２に取り付けられる前の作業用部材１において、電子スイッチ１２が非通電状態となっておりバイパス経路１４が通電無効状態と、高電位側をなす電源線Ｖｐ、信号線Ｄｐに挿入された突入電流緩和抵抗１１が通電有効状態となっているため、作業用部材１の取り付けの際に生じる突入電流が、突入電流緩和抵抗１１を介して抑制される。
　また、工作機械の本体側２に取り付けられた作業用部材１において、タイマー手段１３が、予め設定されている、通信装置５の静電容量のチャージされる時間が経過したタイミングで電子スイッチ１２を通電状態とし、バイパス経路１４が通電無効状態となるため、突入電流緩和抵抗１１による電力消耗や伝送信号の減衰が発生することはない。
　静電容量のチャージされる時間は、作業用部材１が備える装置機器を考慮して設定され、タイマー手段１３の備える不揮発性メモリに記憶されている。
　タイマー手段１３における経過時間の計測の起点は、信号線Ｄｐ、Ｄｎの電位が所定の閾値となったときとされているが、電源線Ｖｐ、Ｖｎの電位を利用して起点を得ることとしてもよい。その場合、タイマー手段１３は、電源線Ｖｐ、Ｖｎに接続されることになる。
　この実施形態では、バイパス経路１４を通電無効状態とするタイミングを、通信装置５の静電容量のチャージされる時間が経過したタイミングとしているが、信号線Ｄｐ、Ｄｎを使用した通信にエラーの生じないタイミングであれば制限はない。例えば、信号線Ｄｐ、Ｄｎに流される伝送信号に基づき適切なタイミングを図ることとしてもよい。信号線Ｄｐ、Ｄｎを介して伝送される伝送信号に基づき、バイパス経路１４を通電無効状態とするタイミングが計られる実施形態を図２に示す。なお、図２において、図１に示す実施形態と実質的に同じ部分には同一の符号を付し、その説明を簡略化または省略するものとする。
　図２に示す実施形態の突入電流緩和装置１０は、タイマー手段１３に代わる自律通電制御手段１５を備えている。そして、自律通電制御手段１５は、信号線Ｄｐに挿入された突入電流緩和抵抗１１の両端に接続され、信号線Ｄｐ、Ｄｎを介して伝送される伝送信号に基づき、信号線Ｄｐ、Ｄｎを使用した通信にエラーの生じないタイミングで電子スイッチ１２を通電状態とし、バイパス経路１４を通電有効状態とするものとなっている。
　伝送信号は、複数のパルス信号が連なって構成されている。伝送信号を構成するパルス信号は、図３に示すように、所定の３個の電位レベル（以下、高電位ＶＨ、中電位ＶＭ、低電位ＶＬとする）をとり、高電位ＶＨと中電位ＶＭの間に設定された閾値Ｖｓｃｋを挟んで変化するクロック信号と、中電位ＶＭと低電位ＶＬの間に設定された閾値Ｖｓｄｔに対する高低によりデータ値（論理データ“１”及び論理データ“０”）が定義されている電圧信号と、で構成されている。
　この伝送信号においては、クロック信号が高電位ＶＨから中電位ＶＭに変化（立下り）するタイミングを基準として、クロック信号の次の立下りのタイミングまでが１周期とされている。なお、中電位ＶＭから高電位ＶＨに変化（立上り）するタイミングを１周期の基準とし、クロック信号の立上りから次の立上りまでを１周期としてもよい。
　また、クロック信号の立下りのタイミングから、クロック信号の次の立上りまでの時間（パルス幅）は、その長さによりデータ値が定義されており、工作機械の本体側２から通信装置５へデータを送信するための制御信号となっている。
　この実施形態では、伝送信号の１周期をｔ０とした時、伝送信号を構成するパルス信号のパルス幅（３／４）ｔ０が論理データ“１”を表し、パルス幅（１／４）ｔ０が論理データ“０”を表している。ただし、工作機械の本体側２から通信装置５へ送信される制御データの値に応じたものであれば、その長さに制限はなく適宜に決めればよい。
　更に、この伝送信号を構成する電圧信号が、通信装置５から工作機械の本体側２へデータを送信するための監視信号となっている。この実施形態では、閾値Ｖｓｄｔより小さい場合が論理データ“１”を表し、閾値Ｖｓｄｔより大きい場合が論理データ“０”を表している。
　この実施形態では、中電位ＶＭより高い電圧エリアが制御データ領域を、低い電圧エリアが監視データ領域をなし、各パルス信号にアドレス番地が付与されている。なお、監視データ領域は、伝送信号の全域にわたって設けられることとなり、伝送信号において工作機械の本体側２と通信装置５の間でのデータ授受に用いられる領域（ＩＯデータ領域）の全アドレス番地に対する監視データの出力が可能とされている。
　一連のパルス信号の最後のパルスは、ＩＯデータ領域を構成しない終了ビットとなっており、これにより、ターミナルの各々は、ＩＯデータ領域の終了を検出するものとなっている。なお、終了ビットから次の終了ビットまでが、この実施形態における伝送手順の１フレームとなっている。
　そして、自律通電制御手段１５は、突入電流緩和抵抗１１両端の電位差を利用して計測された電流値が、終了ビット領域において所定のレベルより小さくなったタイミングで、電子スイッチ１２を通電状態とし、バイパス経路１４を通電有効状態とする。
　なお、電子スイッチ１２を通電状態とするタイミングを計るために利用する伝送信号における領域は、終了ビット領域に制限されるものでは無いが、制御データや監視データに応じて電位の変化しない領域であることが好ましい。具体的には、伝送手順のフレームと次のフレームを区切る識別波形が好ましく、フレームと次のフレームが、ＩＯデータ領域の始めに設けられるスタート信号で区切られる場合は、スタート信号領域における電流値により、電子スイッチ１２を通電状態とするタイミングを計ることとしてもよい。
　更に、図１および図２に示す実施形態では、作業用部材１が、バイパス経路１４を通電有効状態とするタイミングを計る機能を備えるものとなっているが、本体側２において、そのタイミングを計るものとしてもよい。図４に、本体側２において、バイパス経路１４を通電有効状態とするタイミングを計る実施形態を示す。なお、図４において、図１および図２に示す実施形態と実質的に同じ部分には同一の符号を付し、その説明を簡略化または省略するものとする。
　図４に示す実施形態の突入電流緩和装置１０は、タイマー手段１３或いは自律通電制御手段１５に代わる通電制御手段１６を備えている。通電制御手段１６は通信回路を有し、信号線Ｄｐに挿入された突入電流緩和抵抗１１の本体側２において信号線Ｄｐ、Ｄｎに接続され、伝送信号を受信するものとなっている。通電制御手段１６は、また、信号線Ｄｐに挿入された突入電流緩和抵抗１１の両端に接続され、電流値を計測し、本体側２に送信するものとなっている。
　本体側２は、通電制御手段１６から送信される電流値情報に基づき、バイパス経路１４を通電有効状態とするタイミングを得て、通電制御手段１６に電子スイッチ１２を通電状態とするための指示を実行する。そして、これを受けた通電制御手段１６は、電子スイッチ１２を通電状態とし、バイパス経路１４を通電有効状態とする。
　図１に示す実施形態のタイマー手段１３、および、図２に示す実施形態の自律通電制御手段１５は、いずれも、本体側２に依ることなく動作するものとなっているが、これらに、本体側２との通信を可能とする機能を備えてもよい。そして、タイマー手段１３の設定時間や、自律通電制御手段１５において電子スイッチ１２を通電状態とするタイミングを計る電流値の閾値の、本体側２による調整を可能とすることにより、作業用部材１の次の取り付け操作における最適化を図るものとしてもよい。
１　　作業用部材
２　　本体側
３　　接続部
４　　駆動装置
５　　通信装置
１０　突入電流緩和装置
１１　突入電流緩和抵抗
１２　電子スイッチ
１３　タイマー手段
１４　バイパス経路
１５　自律通電制御手段
１６　通電制御手段

Claims (7)

  1. 　電源が重畳される伝送信号を伝送する信号線、および、電源線に突入電流緩和抵抗が挿入され、前記突入電流緩和抵抗と並列にバイパス経路が設けられ、前記バイパス経路は、工作対象物に対し目的とする操作を行うための作業用部材の取り付け前に通電無効状態とされ、前記作業用部材の取り付け後所定のタイミングで通電有効状態とされることを特徴とする工作機械の電気的接続構造。
  2. 　前記作業用部材に、前記バイパス経路を通電有効状態とするタイミングを得るための、前記作業用部材の取り付け時からの経過時間を計測するタイマー手段が設けられている請求項１に記載の工作機械の電気的接続構造。
  3. 　前記伝送信号は、複数のパルス信号が連なって構成され、前記伝送信号の所定の領域における電流値に基づき、前記バイパス経路を通電有効状態とするタイミングを得る請求項１に記載の工作機械の電気的接続構造。
  4. 　前記作業用部材に、前記突入電流緩和抵抗の両端の電位差を計測し、前記バイパス経路を通電有効状態とするタイミングを得るための自律通電制御手段が設けられている請求項３に記載の工作機械の電気的接続構造。
  5. 　前記自律通電制御手段は、前記バイパス経路を通電有効状態とする前記伝送信号の所定の領域における電流値の閾値を、前記作業用部材の取り付けられる本体側からの指示により設定する請求項４に記載の工作機械の電気的構造。
  6. 　前記作業用部材に、前記作業用部材の取り付けられる本体側からの指示に応じた処理を行う通電制御手段が設けられ、前記本体側において前記伝送信号の状態に基づき決定され送信される指示信号により、前記通電制御手段が、前記バイパス経路を通電有効状態とするタイミングを得て、前記パイパス経路を通電有効状態とする請求項３に記載の工作機械の電気的接続構造。
  7. 　前記伝送信号における所定の領域が、伝送手順のフレームと次のフレームを区切る識別波形とされている請求項３～６の何れかの項に記載の工作機械の電気的接続構造。
     
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