JP3745856B2 - 測定値変換器の種々の動作モード間を切り換える装置と方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、測定値変換器の種々の動作モード間を切り換える装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
位置測定系を測定値変換器として使用すると、このような装置および方法は特に適している。
ドイツ特許第 41 29 577号明細書によれば、回転角を検出する測定系が知られている。この測定系では、使用者により測定系固有のデータを修正できる。これには、測定系がデータ記憶器を有し、この記憶器が信号伝送導線を介して評価ユニットに接続している。測定系の出力端あるいは記憶器の出力端を伝送導線に時折接続して測定系を使用者に合わせてプログラムできる。データの伝送には、時間シーケンス・マルチプレクス法が提唱されているが、これは技術的に相当高価な解決策となっている。更に、測定系と評価ユニットの同期が保証されていない。更に、提唱されているインターフェースは種々の測定系に対して汎用的に使用できない。例えば、実際の測定値を絶対位置の形で出力し、注目する測定値を後続する評価ユニット中で初めて発生させなくてもよい測定系に対して汎用的に使用できない。
【０００３】
更に、測定値変換器と処理ユニットの間で同期シリアル・データ伝送を行う装置およびその方法は欧州特許第 0 171 579号明細書により周知である。この場合には、提案されている装置にクロック信号導線と、測定値変換器と後続する処理ユニットを互いに接続するデータ導線とがある。両方の信号伝送導線はそれぞれ単方向に動作するだけである。測定値変換器に付属する記憶ユニットの書込や読取により測定値変換器を使用者に合わせてプログラムすることは、この装置の場合用意されていないか、不可能である。
【０００４】
欧州特許第 0 660 209号明細書では、この理由により、測定値変換器と処理ユニットの間に少なくとも一つの信号伝送導線を双方向に構成し、測定値変換器に一連の記憶領域を付属させることが提案されている。これ等の記憶領域は使用者により信号伝送導線を介して書き込まれたり、読み取りされるので、このように使用者にとって処理ユニットを測定変換器の特有なパラメータに合わせることができる。使用されている記憶領域は測定器変換器の種々のパラメータ、駆動状態に対する情報、処理ユニットのパラメータ等を含む。このような装置により、測定値変換器を選択的にプログラムしたり測定動作させることができる。しかし、この有利な解決策は測定値変換器の側から特定の前提条件、特に処理ユニットへ双方向に信号を伝送することを必要とし、それ故に、例えば単方向でのみ動作するクロック導線やデータ導線を有する測定値変換器を互いに接続する場合に汎用的に使用することができない。
【０００５】
測定値変換器と後続する処理ユニットの間のインターフェースを構成する他の可能性も欧州特許第 0 324 067号明細書により周知である。この場合、再び測定値変換器に付属する記憶回路が採用されている。これ等の記憶回路は書込や読取が行われ、測定値変換器の識別データを格納する。この解決策も、上で説明した実施態様のように、それ用に設計された測定値変換器や信号伝送導線のそれに合わせた構成に関連してのみ使用できる。
【０００６】
その外、米国特許第 4,831,380号明細書には、測定値変換器用のインターフェースが開示されている。このインターフェースでは、基準信号を検出して測定値変換器の修正データと測定データを同時に処理ユニットへ伝送することが行われる。しかし、測定値変換器に対するプログラム作成可能性、つまり例えば処理ユニットの特定の要請に対して使用者に特有な整合を行うことは、測定値変換器の種々の動作モードの間の切換が規定されているのと同程度に少ししか考慮されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
それ故、この発明の課題は、できる限り多くの異なった測定値変換器の系に関連して確実に動作する測定値変換器の種々の動作モードの間を切り換える装置と方法を提供することにある。特に、後続する処理ユニットに関する測定データの伝送を種々の方法で行える異なった測定モードの外に、各使用者により測定値変換器のプログラムが作成できるべきである。この種のプログラムモードは、例えば処理ユニットを測定値変換器の特定のパラメータに合わせることを簡単に行えるべきである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、特許請求の範囲の従属請求項に規定された特徴を持つ装置と方法によって解決される。
【０００９】
この発明による他の有利な構成は、特許請求の範囲の従属請求項に記載されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
比較ユニットをこの発明のように使用することにより、確実に識別し、次に所望の測定値変換器の動作モードに切り換えることが保証される。この場合、測定値変換器の異なった動作モードが使用される。例えば、異なった形の信号を後続する処理ユニットへ伝送する種々の測定モードが使用される。しかし、この外、測定値変換器の対応する記憶領域の書込と読取が行われるプログラムモードに切り換えることもできる。
【００１１】
この発明による装置あるいはこの発明による方法は、一方で、欧州特許第 0 171 579号明細書に開示されているように、単一方向へ信号を伝送する導線を用いる通常のインターフェースの変形種で使用できる。他方、欧州特許第 0 660 209号明細書の装置あるいは方法もこの発明の方法により最適にできる。従って、種々の測定値変換器に関連して汎用的に使用することが保証される。
【００１２】
プログラムモードの中で、種々の周知の信号伝送方法を使用できる。つまり、この発明による装置およびこの発明による方法を上記の点に関して極度に柔軟性をもって構成できる。更に、この発明による装置とこの発明による方法を測定値変換器の種々の構成に関連して使用できる。
更に、この発明による装置あるいはこの発明による方法の他の利点として、固有な切り換えを行うために独立した接続導線を必要としてないことが得られる。固有な切換信号を既存の信号伝送導線で伝送できる。これには、例えばデータあるいはクロック信号導線のような種々の信号伝送導線を当然援用できる。
【００１３】
【実施例】
以下、図面に示す実施例に基づきこの発明をより詳しく説明する。
この発明による装置の第一実施例は図１の模式図に示してある。図１に関連して以下では、この発明による方法の実施態様も説明する。
図示する装置には、先ず測定値変換器１があり、この測定値変換器１は以下で説明する実施例の場合、位置測定系もしくは絶対測角系として構成されている。単方向動作する二つの信号伝送導線３，４を介して、測定値変換器１は後続する処理ユニット２に接続している。絶対測角系の場合には、処理ユニット２はそれ故、例えば通常の工作機械の制御部に相当する。
【００１４】
注目する絶対角度位置を検出するため、測定値変換器１は周知のように構成されている。つまり、一つの符号円板を光電走査して、あるいは変換歯車で互いに連動する多数の符号円板を光電走査して、アナログ走査信号を発生させることができる。これ等の走査信号は走査ユニットで増幅され、絶対角度位置を表す二進データ語の形のデジタル信号に変換される。伝送すべき位置データを発生する個々の回路部品は図１に詳しく示してないが、参照符号５で測定値発生ユニットの個々の要素の全体を示してある。このユニットの出力端には、絶対角度位置を表す二進データ語が出力する。更に、選らんだ模式図により、測定値を発生する各方法がこの発明に関連して制限するとなく知ることができるように示されている。この代わりに、任意の他の信号発生方法も、この発明による装置あるいはこの発明による方法に関連して使用できる。
【００１５】
測定値発生ユニット５の信号を二つの信号伝送導線３，４を介して後続する処理ユニット２に伝送することは、例えば欧州特許第 0 171 579号明細書に開示されているような周知の方法の測定モードで行われる。この場合、二つの信号伝送導線３，４は単一方向で動作する。つまり、クロック導線３とデータ導線４が使用されている。特定のクロック信号を処理ユニット２からクロック導線３を介して測定値発生ユニット５に伝送して、データ導線４の測定データのシリアル伝送が処理ユニット２の方向にそれに合わせて同期される。
【００１６】
更に、図示する測定値変換器１には、多数の独立した記憶領域６.1, ６.2, ６.3を有する記憶ユニット６がある。この場合、個々の記憶領域６.1, ６.2, ６.3はパラメータの種々の範疇に応じて用意されていて、各使用者によりプログラムモードで規定通りに書込と読取を行える。欧州特許第 0 660 209号明細書に詳しく説明するように、記憶領域６.1, ６.2, ６.3には使用者固有のパラメータが、測定値変換器の製造メーカーの特別なデータ、測定値変換器１の修正データ、動作モードパラメータ等と同じように格納されている。記憶領域６.1, ６.2, ６.3をプログラムしたり特定に変更するため、図示する実施例の場合、測定データを処理ユニット２へ伝送する測定モードの外に、プログラムモードを設けたり、使用者が使用するようになっている。この種のプログラムモードでは、例えば測定変換器１の動作モード、例えば測角系の回転方向の表示を規定通りに与えたり、測定値変換器の製造メーカーのパラメータを読み取る等が行える。
【００１７】
図１に示す単一方向に信号を伝送する導線３，４を用いる実施例の場合にこの種のプログラムモードを可能にするため、この発明の装置の中に比較ユニット７が設けてある。比較ユニット７の役目は、二つの信号伝送導線３，４の少なくとも一方を介して伝送され、そこに出力される信号を連続的に検出することにある。検出された信号は比較ユニット７により所定の基準信号と比較される。その結果、その時に動作している、あるいは所望の動作モードを識別できる。伝送される信号のタイプに応じて、比較ユニット７は使用する基準信号に基づき使用者の望む動作モードを認識し、少なくとも二つの動作モードの間を切り換えるため、対応する切換手段８.1, ８.2を作動させる。この場合、設けてある動作モードの数に応じて、異なった多数の基準信号あるいは基準信号モードも必要である。これに反して、所望の動作モードがただ二つであると、可能な実施例の場合、所望の切換時点を認識するためただ一つの基準信号で十分である。比較ユニット７がこの信号を認識すれば、その都度、両方の動作モードの他方に切り換わる。
【００１８】
更に、この代わりに、異なった動作モードの間を説明した方法で確実に切り換えるため、他の信号伝送導線も当然使用できるものと考えられる。
丁度望む動作モードの選択は、使用者によりそれに適したインターフェース、例えばキーボードの形のインターフェースを有する処理ユニット２を介して行われる。この外、処理ユニット２には、好ましくは表示ユニットもあり、このユニットも図１に図示されていない。通常、使用者は記憶領域６.1, ６.2, ６.3を変更したり、読み取る等のため、使用前に可能なプログラムモードを扱う。同様に、プログラムモードを誤りの診断のために使用すると有利である。
【００１９】
この発明による装置あるいはこの発明による方法の可能な実施例では、例えば、電源を入れた後に自動的にプログラムモードになり、その時の使用者が測定値変換器１を望むようにプログラムするように、測定値変換器１を動作させることができる。プログラム作成を行った後、測定モードへ切り換わり、使用されている比較ユニット７が基準信号に基づき次に望む動作モードを識別し、必要な切換手段を動作させる。これにより、この発明による装置あるいはこの発明による方法の一連の可能な実施態様が与えられる。
【００２０】
図１に示す実施例では、少なくとも一つの信号伝送導線３に伝送される信号の周波数を検出できるように比較ユニット７が構成されている。これにより、基準信号として、基準周波数の信号列を使用し、実際に検出された信号がこの信号列と比較される。図１に示す実施例では、比較ユニット７がクロック信号導線３に出力する信号を監視し、この信号を基準信号と比較する。比較ユニット７が丁度記録した信号周波数により、基準周波数からずれた信号波形があるため、クロック導線３の同期データが伝送されていないことを認識すれば、比較ユニット７はプログラムモードへの切換を行う適当に構成された切換手段８.1, ８.2を作動させる。
【００２１】
動作モードを判別するため、例えば基準周波数が設けてあってもよい。検出された周波数が一定値ほど基準周波数からずれていれば、その都度他の動作モードへ切換が行われる。原理的には、異なった二つ以上の動作モードをこのように使用することも当然可能である。同様に、出力信号の説明した周波数比較に代わる方法でも、各動作モードの判別が可能である。つまり、例えば処理ユニット側で抵抗あるいは負荷をデータ導線に接続することによっても切換信号をデータ導線に発生させることができる。このデータ導線での直流電流レベルあるいは直流電圧レベルのそれに応じた変化は比較ユニットで認識され、変化したレベルに対応する測定値変換器の動作モードが認識あるいは作動される。同様に、そのような抵抗を再び前記データ導線から切り離して、元の動作モードに戻すこともできる。当然、このようにして、異なった多数の動作状態も規定通りに識別して作動させることができる。
【００２２】
このように、動作モードが望むように変化したことを検出した後、次に、記憶ユニット６の記憶領域６.1, ６.2, ６.3の書込や読取ができるように、クロック導線３とデータ導線４を切り換える。比較ユニット７により作動される切換手段８.1，８.2は、図１でスイッチとして模式的に示してある。この発明による装置の回路要素や更に説明する部品は種々の構成でソフトウェヤおよび／またはハードウェヤにより実現できる。選択された図面では、この発明による装置またはこの発明による方法の原理的な信号処理のみを示している。
【００２３】
比較ユニット７に必要な基準信号は、図示する実施例の場合、測定値変換器１に付属する発振回路９により生じる。この代わりに、図１で処理ユニット２への接続部により、この種の基準信号を処理ユニット２の外部で発生させ、比較ユニットへ導入できる可能性もある。
図示する装置のこの発明による構成あるいはこの発明による方法により、使用者が処理ユニット２を介して測定値変換器１の種々の動作モード間を規定通りに切り換えることができる。その場合、使用する比較ユニット７は基準信号と比較して、その都度所望の動作モードを判別し、必要な変化を与える切換手段８.1，８.2を作動させる。
【００２４】
プログラムモードに必要なデータ伝送はクロック信号導線３で処理ユニット２と測定値変換器１または記憶ユニット６との間で、周知のように、伝送する信号を適当に符号化あるいはエンコードして行われる。これには、パルス符号変調法、パルス位相変調法あるいは周波数変調法等のような周知の変調方法が考えられる。例えば、プログラムモードで伝送する信号の周波数変調では、測定値変換器の方向への信号伝送は 1.5 MHzと 3 MHzの間の周波数範囲内で行われる。
【００２５】
この発明による装置あるいはこの発明による方法の他の実施態様を図２に基づき説明する。この場合、信号伝送導線２３，２４を介して互いに接続する測定値変換器２１と後続する処理ユニット２２が新たに示してある。測定値変換器２１は再び絶対位置測定系として構成され、基本構造に関しては上に説明した実施例と一致する。この場合、測定値変換器２１には特に模式的に示す測定値発生ユニット２５と種々の記憶領域２６.1, ２６.2, ２６.3を有する記憶ユニット２６とがある。更に、前に説明した実施例と同じように、比較ユニット２７がこの発明による装置の中に配置されている。このユニットは、少なくとも一つの信号伝送導線２３に出力する信号を基準信号と比較してその時に動作している動作モードを判別して種々の動作モードの間を規定通りに切り換える。
【００２６】
図１で説明した実施例と異なり、両方の信号伝送導線の一方２４が双方向駆動できる信号伝送導線２４として形成されている。これは図２に模式的な形で示してある。両方の信号伝送導線の一方２３に出力する信号が所定の基準信号からずれていることを比較ユニット２７が認識すると、直ちに切換手段２８が動作する。この場合、切換手段２８により処理ユニット２２と書込・読取可能な記憶ユニット２６の間の接続が行われる。双方向動作する信号伝送導線２４を介して、記憶ユニット２６を使用者に合わせてプログラムすること、あるいは記憶領域２６.1, ２６.2, ２６.3の書込と読取が行われる。
【００２７】
上に説明した実施例の場合と同じように、再び比較ユニット２７に対する基準信号を実際の測定値変換器２１に付属する発振回路２９により発生させている。この他、外部基準信号を処理ユニット２２を介して導入する可能性もある。これも図２に示してある。
他の構成に関しては、この実施例は図１の実施例と同じである。特に、この実施例でも、模式的に示す比較ユニット２７や切換手段２８をハードウェヤおよび／またはソフトウェヤで構成する一連の可能性がある。選んだ図面に基づき、測定値変換器の種々の動作モードを可能にするこの発明による機能的な作用を説明する。ここでは、個々の部品を一定の実施態様に限定するものではない。
【００２８】
この発明による装置あるいはこの発明による方法の第三の実施態様を図３の模式図に基づき以下に説明する。上に説明した二つの実施例では測定値変換器の測定モードとプログラムモードの間の切換がその都度行われるが、この第三実施例では、測定値変換器３１の種々の測定モードの間で規定通りに切換が行われる。この場合、二つの測定モードは後続する評価ユニット３２に伝送される信号の形が異なっている。つまり、第一測定モードではアナログ信号が伝送されるが、第二測定モードではデジタル信号の伝送が行われる。位置測定装置として形成される測定値変換器３１の異なった出力信号の間のこのような切換可能性は、例えば通常の矩形出力信号から誤動作診断のためにアナログ走査信号へ切り換える場合に誤動作診断に有利である。これ等のことは、測定値変換器３１の誤動作を診断するため、以下の処理ユニット３２の中で分析される。
【００２９】
当然、説明する処置は必要に応じて組み合わせることもできる。つまり、この発明により、種々の測定モード間や測定モードとプログラムモードの間の切換を行える。図３の実施例には、例えば再び位置測定装置として形成された測定値変換器３１の側に測定値発生ユニット３５を設けている。このユニットにより一つまたはそれ以上の符号円板を光電走査して、相対運動する二つの物体の絶対位置を測定するために使用されるアナログ信号を発生させることができる。基本的に、測定値発生ユニット３５を他のもので形成してもよい。例えば、周期的な目盛を光電あるいは磁気的に走査して位置を増分的に測定するものも形成してもよい。従って、測定値発生ユニット３５により、測定値変換器３１内の信号処理ユニット３６に達するアナログ信号を発生させる。使用されている信号処理ユニット３６は、アナログ信号をデジタル信号、つまり例えば対応する矩形状の出力信号に変換する働きをする。信号伝送導線３４を介してデジタル出力信号が後続する処理ユニット３２に伝送される。データを後続する処理ユニットへ伝送する信号伝送導線３４の外に、他の信号伝送導線３３が使用されている。この導線３３を介して第一実施例と同じように、データの伝達を適切に同期するため、クロック信号を測定値発生ユニット３５に伝送することが行われている。
【００３０】
この発明によれば、デジタル出力信号を処理ユニット３２に送る第一測定モードの外に、アナログ走査信号を処理ユニット３２に送ることのできる測定値変換器３１の少なくとも一つの第二測定モードも使用されている。これには対応するアナログ信号を測定値発生ユニット３５と信号処理ユニット３６の間で取り出す。信号伝送導線３４と、アナログまたはデジタル信号が出力する測定値変換器３１の側の二つの信号導線との間には、適当な切換手段３８が配置されているので、処理ユニット３２に伝達される出力側の信号としてアナログまたはデジタル信号を選択できる。
【００３１】
異なった測定モードの間の対応する切換は、上に説明した二つの実施例と同じように行われる。再び比較ユニット３７が設けてあり、この比較ユニット３７は第二信号伝送導線３３に出力する信号周波数を検出できるように構成されている。出力する信号周波数は、先に説明したように、絶えず基準信号と比較される。この基準信号は測定値変換器３１に付属する発振回路３９から発生する。二つの測定モードの何れにも、特定の基準周波数が対応している。それ故、この種の基準周波数を認識すると、切換手段３８により対応する測定モードに切り換わる。
【００３２】
従って、この発明による処置により、処理ユニット３２と測定値変換器３１の間に独立した接続導線が必要でなく、異なった動作モードの間で望ましい切換を行える。当然なことであるが、図３に示す実施例は、この種の切換が可能な測定値変換器の可能な実施態様を単に示しているに過ぎない。更に、この発明による処置は他の測定値変換器にも適当に変更して採用できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明による装置およびこの発明による方法を用いると、できる限り多くの異なった測定値変換器の系に関連して測定値変換器の種々の動作モードの間を確実に切り換えることができる。その場合、後続する処理ユニットに関する測定データの伝送を種々の方法で行える異なった測定モードの外に、各使用者により測定値変換器のプログラムを作成でき、この種のプログラムモードは、例えば処理ユニットを測定値変換器の特定のパラメータに合わせることを簡単に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による装置の第一実施例の模式ブロック図、
【図２】 この発明による装置の第二実施例の模式ブロック図、
【図３】 この発明による装置の第三実施例の模式ブロック図。
【符号の説明】
１，２１，３１ 測定値変換器
２，２２，３２ 処理ユニット
３，２３，３３ クロック信号伝送導線
４，２４，３４ データ信号伝送導線
５，２５，３５ 測定値発生ユニット
６，２６ 記憶ユニット
７，２７，３７ 比較ユニット
８.1，８.2，２８，３８ 切換手段
９，２９，３９ 発振回路
６.1，６.2，６.3 記憶領域
２６.1，２６.2，２６.3 記憶領域
３６ 信号処理ユニット

Claims (9)

1. 異なった動作モードの間で切換可能な、位置測定装置として構成された測定値変換器（１；２１；３１）と、複数の信号伝送導線（３，４；２３，２４；３３，３４）を介してこの測定値変換器（１；２１；３１）と接続された処理ユニット（２；２２；３２）との間でデータを伝送するための装置において、その際、
   少なくとも一つの第一の信号伝送導線（４；２４；３４）上において、この測定値変換器（１；２１；３１）から処理ユニット（２；２２；３２）へのデータの伝送が行われ、ならびに、
   この第一の信号伝送導線（４；２４；３４）上におけるデータのシリアル伝送の同期を取るために、少なくとも一つの第二の信号伝送導線（３；２３；３３）上において、処理ユニット（２；２２；３２）から測定値変換器（１；２１；３１）の方向へのクロック信号の伝送が行われ、ならびに、
   さらに、この第二の信号伝送線（３；２３；３３）上における信号を監視する比較ユニット（７；２７；３７）を有し、このユニットが、この監視している信号伝送導線（３；２３；３３）上で検出した信号にもとづき、異なった動作モードの間の切換を可能とし、その際この切換が、この検出した信号を基準信号と比較し、その比較結果から、第二の信号伝送導線上には、もはや同期を取るためのクロック信号が伝送されておらず、このクロック信号と周波数が異なる信号が伝送されていることを検知することにもとづき行われる装置。
2. 測定値変換器（１；２１）が、少なくとも二つの異なった動作モードの間で選択的に動作可能であり、これらの動作モードが、
   測定値変換器（１；２１）から処理ユニット（２；２２）への測定データの伝送が行われる少なくとも一つの測定モード、および、
   測定値変換器（１；２１）の記憶ユニット（６，２６）の書込および読取を可能とする少なくとも一つのプログラムモードである請求項１に記載の装置。
3. 測定値変換器（１；２１）に組み込まれた記憶ユニット（６，２６）が、複数の独立した記憶領域（６.1，６.2，６.3；２６.1，２６.2，２６.3）を有し、これらの領域が、それぞれ異なったパラメータの範疇に対応して割り当てられており、プログラムモードにおいて、規定のとおりに書込および読取可能である請求項２に記載の装置。
4. 比較ユニット（７；２７）と接続された切換手段（８.1，８.2；２８）を備え、この切換手段が、実行された比較結果に応じて起動されて、測定値変換器（１；２１）の記憶ユニット（６，２６）の書込および／または読取、あるいは処理ユニット（２；２２）への測定データの伝送が行なわれる請求項２に記載の装置。
5. プログラムモードにおける、記憶ユニット（６）への書込のための測定値変換器（１）の方向へのデータの伝送が、単一方向で動作する第二の信号伝送導線（３）を介して行われる請求項２に記載の装置。
6. 第一の信号伝送導線（２４）が、両方向で動作する信号伝送導線（２４）として構成され、プログラムモードにおける、記憶ユニット（２６）への書込のための測定値変換器（２１）の方向へのデータの伝送が、この信号伝送導線を介して行われる請求項２に記載の装置。
7. 測定値変換器が、アナログ信号をデジタル出力信号に変換する信号処理ユニット（３６）を有するとともに、異なった測定モードの間の切換を可能にする切換手段（３８）を備え、一方の測定モードにおいては、このアナログ信号を後続する処理ユニット（３２）へ伝送するものと規定し、他方の測定モードにおいては、信号処理ユニット（３６）により生成したデジタル出力信号を後続する処理ユニットへ伝送するものと規定する請求項１に記載の装置。
8. 比較ユニット（７；２７；３７）が、少なくとも一つの信号伝送導線（３；２３；３３）上に出力される信号周波数の検出と、その検出した周波数の予め設定した基準信号の周波数との比較が可能であるように構成される請求項１に記載の装置。
9. 二つの規定した動作モードの間の切換が、唯一つの基準信号を用いて行われる請求項１〜８までのいずれか一つに記載の装置。

Images