JPH0671344B2 - トランシーバと、工具に配置されたトランスポンダ間の通信方法 - Google Patents

トランシーバと、工具に配置されたトランスポンダ間の通信方法

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JPH0671344B2
JPH0671344B2 JP61316057A JP31605786A JPH0671344B2 JP H0671344 B2 JPH0671344 B2 JP H0671344B2 JP 61316057 A JP61316057 A JP 61316057A JP 31605786 A JP31605786 A JP 31605786A JP H0671344 B2 JPH0671344 B2 JP H0671344B2
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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、より詳細に
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、コンピユータ数値制御（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、この機械によつ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ヤンクに取り
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（FMS）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。
周知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知ることが必要となる。
更に、再調整の後でも、特定のオペレーシヨンに対して
完全に適合されたような工具でも、そのために機械がプ
ログラムされている最適寸法となつていないことがあ
り、従つてオフセツトを必要とする。
斯かる状況の場合、特定の工具を受ける機械が実行され
るオペレーシヨ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
機械がそれ自身必要なオフセツ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、オフセツトのサイズ及
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
ーシヨンのために共通に配置するバツテリを必要としな
い電子インプ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
とるインプラントを含む。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、切削ビツト10が、工具ホルダシヤンク11に取り
付けられた状態で示されており、シヤンク11は、工具ホ
ルダボデイ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
ユール13が、工具ホルダボデイ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ツクス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、工具ピツクアツプステーシヨンの近くのコンピユ
ータ数値制御（CNC）機械に置かれ、この工具ピツクア
ツプステーシヨンから、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
ユール13及びまたボツクス16に供給する電力を受ける。
ボツクス16は、モジユール13からデータを受けるだけで
なく読出し書込み装置14を経由してモジユール13にデー
タを供給するインターフエースマイクロコンピユータで
あり得る。このインターフエースマイクロコンピユータ
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型であり得る。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ユータは、ケーブル19を経由して多
数の他のマイクロコンピユータ、例えば、120,121及び1
22等のマイクロコンピユータとつながれ、ホストコンピ
ユータ123に接続されている。
第２図及び第３図は、読出し書込みヘツド14及び関連回
路並びにデータモジユール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ユー
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ユナルセミコンダクタ社のNMC9346E
型であり得るメモリチツプ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
ペレーシヨンのための電力は、交流電源によつて駆動さ
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。この共振コンデンサ305を有するコイル3
1に受けられるこの結合エネルギは、ダイオードブリツ
チ32において整流され、コンデンサ33によつてロ波され
る。ツエナーダイオード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。
それぞれデータ入力、クロツ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によつて増幅される。これらの光トラ
ンジスタ及び発光ダイオードへの電流は、抵抗301,302,
303及び304によつて制御される。この読出し書込みヘツ
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27は、信号を第３図の対応する光トラ
ンジスタ35,36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201,202及び203等の電流制限抵抗及び駆動増幅器20
4,205及び206を通して、第１図の参照数字16によつて表
わされるコンピユータに相当する制御インターフエース
コンピユータ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図の発光ダイオードによつ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、インターフ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のエミツタは、大地
ポテンシヤルに接続されている。
その一次巻線の中心タツプが、正の12Vソースに接続さ
れた状態で示されているフエライトコアコイル21は、電
力が工具ホルダの電子モジユ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、
プツシユ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、カツプ
リング変圧器によつて駆動される。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
ユータ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、カツ
プリング変圧器224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つて接続され
ている。この読出し書込みヘツドの内部には他にも、PI
N感光ダイオード20が取り付けられている。そのカソー
ドは、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、インターフエースコン
ピユータ210に接続するための端子に接続されている。
このダイオードは、データモジユールが読み出される位
置にある時に検出する能力を有する。この検出は、この
R/Wヘツドの全ての３つのLEDを非常に早い速度（約2KH
z）でもつてオンとオフに変調することによつて行なわ
れる。このPINダイオード検出器20は、この2KHzの変調
赤外線を反射するようなものがこのR/Wヘツドの近くに
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、マイクロプロセツサは発振器219をオンにし、適当
な信号をデータモジユールに送り、それを読み出すよう
に試みる。モジユールから有効なデータを受けた場合、
データモジユールは、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の１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、従来の様式でもつて
取り付けられている工具ビツト108を有するアダプタ部1
06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ツト1
10を含んでいる。トランスポンダ112は、本明細書にお
いてはインプラント又はモジユールとも呼ばれてきてい
る。第７図に戻つて説明する。読出し／書込みヘツドの
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
ーシヨンの近くにトランシーバ114を位置させることに
よつて適切に行なわれる。当技術において公知の種々の
異なつた工具変化機構があるため、読出し／書込みヘツ
ド即ちトランシーバ114の位置は、工作機械の決定の構
造に応じて変化する。しかしながら、トランシーバ114
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
装置によつ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によつ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。従つて、機械プログラマの仕事は、より簡単に行う
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、コンピユー
タプログラムにおいてではなく工具によつて行なわれる
のである。別の利点は、工具ポイントオフセツトを工具
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つ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り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12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ツプリング及
び静電カツ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
ているように、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つて発振器117によつて供給さ
れる基準周波数を変調するためにモジユレータ115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
ロプロセツサ16等の機械制御装置即ちマイクロプロセツ
サから供給され得る。この変調信号は、増幅器124によ
つて増幅され、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ド化された電
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「データイン」信号
と呼ばれ、これらの信号は、クロツク信号、チツプ選択
信号及び、トランスポンダ112内に含まれる電気的消去
可能プログラマブルメモリ128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/COP395
等のナシヨ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
版されており且つ本明細書に引用されているナシヨナル
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との間の電磁カツプリングによ
つて与えられる。インダクタ130に含まれる電磁エネル
ギは、ロ波され（コンデンサ131によつて表わされる）
且つ整流され（ダイオード133によつて表わされる）、
復調器132を含む内部トランスポンダ電子成分のための
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レーシヨン、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、識別コードがメモリ128
に予めプログラムされ、これにより各工具104に独特の
識別コード即ちタツグを供給する。メモリ128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
にアド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、この容量カツプ
リングは、トランスポンダ112における適当な伝送回路1
36に接続された１つのコンデンサプレート134によつて
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。プレート138は、適当なレシーバ
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。
斯くして、トランシーバ‐トランスポンダ伝送リンク
は、電磁カツプリングによつて行なわれており、これに
対してトランスポンダ‐トランシーバ伝送リンクは、容
量カツプリングによつ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ツプリングが起り
得る。言い換えると、トランシーバにおける電力カツプ
リングコイルからの非常に強力な信号は、トランスポン
ダによつ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、あ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、光学カツプリングが用い
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、電磁容量組合せカツプリング
技術は、これらの問題がもしあつても非常に少ない経費
でもつ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／書込みヘツド
は、プラスチツク外部シエル142の形をとるのが好まし
く、このシエル142は、シエル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。シエル142の内部には、参照数字126によ
つ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、フエライトコア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
に接続させており、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のシールド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。シエル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、プラスチツク外部シエル156を用いて
おり、シエル156は、コンデンサプレート134、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ツプを形をとることが
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114に
おける成分の同一の基準ポテンシヤルと同一基準となる
べきである。これは、幾つかの異なつた方法によつて達
成し得る。第10図に示されている実施例の場合、基板16
2における電子成分に結合されているトランスポンダシ
エル156の対抗面の近くに別のプレート164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
接続を行なうか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
機械のポテンシヤ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100に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によつて
同一ポテンシヤルに置かれる。
トランシーバプレート138とトランスポンダプレート134
との容量カツプリングの度合は、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つて変化し得
る。しかしながら、プレート134及び138は、1/2cm2あれ
ば、これらのプレートが約0.305cmの距離だけ離れても
十分な容量カツプリングを与える。この離間量はたぶ
ん、通常必要となるものではない。しかしながら、トラ
ンシーバ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114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ツク図である。特定の実施例に
よると、発振器117は、発振器ネツトワーク166を約４メ
ガヘルツの周波数で駆動する水晶165を含んでいる。発
振器166は、この信号を増幅し且つこれをモジユレータ1
15として機能する周波数シフトキー（FSK）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（「１」）あるいは論理的低レベ
ル（「０」）であるかに応じて２つの異なつた数の１つ
によつて発振器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1
2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。より詳細には、発生器167の出力の周波数は、デ
ータ信号レベルが高レベル（「１」）のときは333キロ
ヘルツに、またデータ信号レベルが低レベル（「０」）
のときは307キロヘルツとなる。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、クロツク信号、チツプ選択信
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、適当な時間スロツトにおいてライン168におけ
る適当な信号レベルを供給することによつて達成され
る。詳細には、送信する場合には、データイン信号とし
て所定間隔で高レベルとなるクロックパルスがライン16
8に付与され、それに対応して発生器167は333キロヘル
ツの周波数の波を出力する。なお、クロックパルスは、
デューティサイクル50％以下、即ちクロックのハイレベ
ル（論理「１」）の部分がローレベル（論理「０」）の
部分より短い波形である。当該クロックパルスは、チッ
プ選択信号あるいは論理１データ信号を発生する必要が
あるかに拘わらず反復的に生じ、適当に時制されたイン
タバルにおいて発生される。つまり、トランシーバ及び
トランスポンダは、送受信されるパルス列が、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。トランシーバ114に内蔵され、トランシー
バ制御装置の機能を果たすトランシーバマイクロプロセ
ッサの制御の下で、クロックパルスとクロックパルスと
の間の所定の位置にパルス位置変調（PPM）クロックパ
ルス（T1およびT2）が与えられる。パルス位置変調クロ
ックパルスT1中に送るべきチップ選択信号がある場合に
は、T1によって定められたタイムスロット内の適当な期
間において当該チップ選択信号有りに対応してデータイ
ン信号は高レベルとなり、発生器167は333キロヘルツの
周波数の波を出力する。また、パルス位置変調クロック
パルスT2中に送るべきデータ信号がある場合には、T2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
て当該データ信号に対応してデータイン信号は高レベル
となり、発生器167は333キロヘルツの周波数の波を出力
する。FSK発生器167のこのように変調された出力は、増
幅器124によつて増幅され、可変コンデンサ169及びイン
ダクタコイル148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。従って、
トランシーバ114が、クロック信号、チップ選択信号お
よびデータ信号のすべての信号がある場合の情報を送る
ときには、トランシーバ114は、周波数307キロヘルツの
波を送っている状態から、クロック信号に対応して所定
期間周波数333キロヘルツの波を送り、再び周波数307キ
ロヘルツの波を送る状態に戻り、次にクロックパルスの
位置から所定時間後のパルス位置変調クロックパルスT1
が発生している間のタイムスロット内の適当な期間にチ
ップ選択信号に対応して所定期間周波数333キロヘルツ
の波を送り、再び周波数307キロヘルツの波を送る状態
に戻り、さらにクロックパルスの位置から所定時間後の
パルス位置変調クロックパルスT2が発生している間のタ
イムスロットT2内の適当な期間にデータ信号に対応して
所定期間周波数333キロヘルツの波を送り、再び周波数3
07キロヘルツの波を送る状態に戻り、以下上記の動作を
繰り返す。
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によつて回復され、整流
され、＋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ツトワーク171に
よつて復調される。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つの異なつた作
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、クロツク信号及びチツプ選択信号とし
て示されている。当技術において公知であるように、ク
ロツク信号及びチツプ選択信号は、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ヨン、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158を経由する電磁カツプ
リング）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によつて表わ
されており、このカウンタ172は、タイムスロツトデコ
ーダ173にパルス位置変調（PPM）クロツクパルス（T1,T
2）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、後述する。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128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つ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
メモリから内容を読み出す必要がある時は、トランシー
バからの電磁エネルギの周波数は固定周波数、ここでは
333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333キロヘルツ「搬送」信号は、ライン1
74におけるデータが論理１又は論理０であるかに応じ
て、＋2/3係数制御回路175内に設けられ、カウンタによ
り構成されたデバイダにおける与えられた数によつて除
算される。この特定の実施例の場合、＋2/3係数制御回
路175に設けられたデバイダは、数２又は３によつて除
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174に与える。
斯くして、２つの異なつた周波数の１つでもつて発振す
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ロ
波器176及び177を用いて、トランシーバを同調し、これ
により111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ロ波する。絶対に必要という程で
はないが、同調回路178を用いることにより、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148に電
磁的に発生する周波数に相当する周波数（ここでは330K
Hz）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
ネツトワーク179によつて増幅され、この信号は、フエ
ーズロツクトループ回路180を用いるFSK復調ネツトワー
クに供給される。当技術において公知であるように、フ
エーズロツクトループ（PLL）の回路は、特定の周波数
にロツ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、PLL180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。
ここで、本発明の実施例の動作、特に復号機能について
説明する。例えば、機械の制御装置は、ライン168（第1
2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がデータイン
信号レベルに応じて307キロヘルツないし333キロヘルツ
の周波数のいずれかを有する電磁信号を伝送すると仮定
する。この電磁エネルギーは、ホイートストーンブリッ
ジネットワークおよびツェナーダイオードを含む電力回
復回路170により、整流され、ろ波されかつ調節され、
これにより＋5V直流基準電圧をトランスポンダ112の内
部電子諸要素に供給する。電力回復回路170はまたシェ
ーパデバイスを有し、トランシーバ114から受信された
信号が当該シェーパデバイスに通されることによる丸く
なった受信入力波形は矩形化される。周波数シフトキー
復調ネットワーク171は、単安定マルチバイブレータお
よびフリップフロップを含み、当該フリツプフロップの
Ｑ出力は333キロヘルツ信号を受信すると高レベルにな
るようにされる。このフリツプフロップの高レベルは、
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が用い
られ、情報は復号される。デバイダカウンタ172は、電
力回復回路170の出力に基づいてパルス位置変調クロッ
クT1およびT2を生成し、タイムスロット復号器173に当
該パルス位置変調クロックT1およびT2を付与する。タイ
ムスロット復号器173は、周波数シフトキー復調ネット
ワーク171からの出力、即ち307キロヘルツに対応した部
分は低レベルでありかつ333キロヘルツに対応した部分
は高レベルである出力波形とパルス位置変調クロックT1
およびT2とに基づいて、クロック信号、データ信号およ
びチップ選択信号を復号する。詳細には、タイムスロッ
ト復号器173は、周波数シフトキー復調ネットワーク171
からの出力波形のうちの一定周期で生ずる高レベルから
クロック信号を生成する。タイムスロット復号器173は
また、ラッチを有し、パルス位置変調クロックT1により
それに対応した時点の周波数シフトキー復調ネットワー
ク171からの出力波形が高レベルの場合その高レベルを
ラッチする。タイムスロット復号器173はさらに、別の
ラッチを有し、パルス位置変調クロックT2によりそれに
対応した時点の周波数シフトキー復調ネットワーク171
からの出力波形が高レベルの場合その高レベルをラッチ
する。タイムスロット復号器173は、生成したクロック
信号、チップ選択信号およびデータ信号をメモリ128に
付与する。そのため、タイムスロット復号器173のラッ
チにラッチされたチップ選択信号は、ラッチしたクロッ
クパルスの次のクロックパルスにおいてメモリ128にロ
ードされる。同様に、タイムスロット復号器173の上記
別のラッチにラッチされたデータ信号は、ラッチしたク
ロックパルスの次のクロックパルスにおいてメモリー12
8にロードされる。なお、タイムスロットT1またはT2の
期間中周波数シフトキー復調ネットワーク171から高レ
ベルの出力がタイムスロット復号器173を介して無い場
合には、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
いるにも拘わらず、メモリ128を作動するのに必要な制
御信号の全てがあた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、＋2/3係数制御回路175に設けられたカウンタにより
構成されたデバイダの係数制御入力に直列ビット出力流
を供給する。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
応じてデバイダによつて数２又は３によつて除算され
る。例えば、データビツトが論理的１レベルである場
合、デバイダは、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に容量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り正確に且つ簡単に用いる
ことができるような方法でもつ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
囲を読むことにより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‐インプラント及びマスタープロセツ
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ツク図。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‐インプラントの回路の略図。第４図
は、メモリ‐インプラントの平面図。第５図は、メモリ
‐インプラントの側断面図。第６図は、読出し／書込み
ヘツドの平面図。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、モジユ
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
ビツトを含む工具の側面図。第９図は、本発明の一実施
例の教示に従つて製作されたトランシーバ即ち読出し／
書込みヘツドの断面図。第10図は、本発明の一実施例の
教示に従つて製作された植え付けモジユール即ちトラン
スポンダの側断面図。第11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つて実施され
る機能を示す一般的なブロツク図。第12図は、本発明の
一実施例に従つ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ツク図。 10……切削ビツト、11……工具ホルダシヤンク 13……電子モジユール、14……電力及びデータ伝送受信
装置 15……発振器、16……マイクロプロセツサ 120,121,122……マイクロコンピユータ 123……ホストコンピユータ 210……インタフエースマイクロプロセツサ 30……メモリ、31……コイル 25,26,27,39……発光ダイオード 29,35,36,37……光トランジスタ 21……フエライトコアコイル 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……工具ビツト 110……駆動キースロツト 112……トランスポンダ、114……トランシーバ 117……加工物、124……増幅器 115……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……ダイオード、132……復調器 134,138……コンデンサプレート 136……伝送回路、140……レシーバ増幅復調回路 142……プラスチツク外部シエル 148……巻線、150……フエライトコア 160……コア、162……印刷回路基板 167……＋12/13係数制御 170……電力回復回路、173……タイムスロツト復号器 175……＋2/3係数制御回路 180……フエーズロツクループ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】トランシーバと、工具に配置されたトラン
    スポンダ間の通信方法であって、前記トランスポンダが
    読出し／書込みメモリを有し、前記書込み／読出しメモ
    リが、自身を動作させるため前記読出し／書込みメモリ
    に付与されるチップ選択動作信号、クロック動作信号及
    びデータ動作信号を必要とする、通信方法であって、 識別コードを前記読出し／書込みメモリに記憶するステ
    ップと、 前記トランスポンダを前記工具に取り付けるステップ
    と、 前記工具を一時的な収納デバイスに配置するステップ
    と、 チップ選択信号、クロック信号及びデータ信号でもって
    選択的にコード化されて変調された波形であって、前記
    読出し／書込みメモリを動作させるのに十分な電力を含
    みかつ印加されて繰り返し発生されたクロック・コード
    を常に少なくとも含む変調された波形を前記トランシー
    バから前記トランスポンダに無線で送るために同じ通信
    リンクを用いるステップと、 複数のタイムスロットを規定するために前記トランスポ
    ンダにより受信された前記変調された波形の中に前記繰
    り返し発生されたクロック・コードを用いるステップ
    と、 前記チップ選択信号及び前記データ信号と関連した印加
    されたコードの存在に関して、前記の規定されたタイム
    スロットの期間に前記変調された波形を検査することに
    より前記変調された波形を復号し、これにより、前記ト
    ランスポンダの前記読出し／書込みメモリに１つの通信
    リンクを介して複数の動作信号を与えるステップと、 前記読出し／書込みメモリに記憶された前記識別コード
    を読み出すため前記の復号された波形を用いるステップ
    と、 前記識別コードを前記トランスポンダの前記読出し／書
    込みメモリから前記トランシーバに送信するステップ
    と、 前記識別コードを予め選択された情報と比較するステッ
    プと、 前記比較の結果として加工物に加工を行うため前記工具
    を機械に装着するステップと を備えることを特徴とするトランシーバと、工具に配置
    されたトランスポンダ間の通信方法。
  2. 【請求項２】前記波形は、印加された第１のクロック・
    コード及び第２のクロック・コードを発生するために基
    準信号の周波数を変調することによりコード化され、 前記チップ選択信号は、前記クロック・コード間の第１
    のタイムスロットの期間に前記の基準周波数を変調する
    ことにより前記波形の中にコード化され、 所与のディジタル状態のデータ信号が、前記クロック・
    コード間の第２のタイムスロットにおいて前記の基準周
    波数を変調することにより発生されることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項記載の通信方法。
  3. 【請求項３】前記の基準周波数は、その周波数をシフト
    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２項記載の通信方法。
  4. 【請求項４】前記トランスポンダが、前記クロック・コ
    ードの発生により起動され前記受信された波形を復号す
    るのに用いられる第１のタイムスロット及び第２のタイ
    ムスロットをつくるデバイダを用いることを特徴とする
    特許請求の範囲第３項記載の通信方法。
  5. 【請求項５】前記トランシーバからのコード化された波
    形は、電磁エネルギーの形であり、 前記トランスポンダの前記読出し／書込みメモリから送
    られる識別コードが、静電エネルギーの形であることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の通信方法。
  6. 【請求項６】前記トランスポンダは、機械工具のアダプ
    タ部に取り付けられ、 前記トランシーバは、複数の異なった工具を保持する工
    具マガジンに取り付けられことを特徴とする特許請求の
    範囲第５項記載の通信方法。
  7. 【請求項７】前記トランスポンダは、当該トランスポン
    ダの電子的構成要素が前記トランシーバの電気的構成要
    素と同電位に基準化されるように前記の工具アダプタに
    設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第６項
    記載の通信方法。
JP61316057A 1985-12-30 1986-12-27 トランシーバと、工具に配置されたトランスポンダ間の通信方法 Expired - Lifetime JPH0671344B2 (ja)

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