(57)【要約】      （修正有）【課題】測定器を改修すること無く、測定器と制御器の間のインタフェース接続部を介して、その制御器にセンサー信号を伝送できる手段を提供する。【解決手段】改変ユニットは、マスターインタフェース１８のマスターデータ入力信号とセンサーデータ出力信号を供給されて、スレーブデータ出力信号をスレーブインタフェース１２に出力する。プロトコルユニットは、スレーブインタフェース１２、又はマスターインタフェース１８のプロトコルに関連する少なくとも一つのインタフェース信号とセンサーインタフェースのセンサーデータ信号を供給される。そのユニットは、センサーデータ信号からセンサーデータ出力信号を生成するとともに、改変規則とプロトコルに基づき、改変ユニットがマスターインタフェース１８のマスターデータ入力信号、又はセンサーデータ出力信号をスレーブデータ出力信号として出力するのかを選択する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御器（２０）のマスターインタフェース（２２）に接続可能なスレーブインタフェース（１２）と、
測定器（３０）のスレーブインタフェース（３２）に接続可能なマスターインタフェース（１８）と、
センサー（３１０）に接続可能な少なくとも一つのセンサーインタフェース（３００）と、
改変ユニット（１１０）とプロトコルユニット（１００）を有する回路機器（１５）と、
を備えた、センサーデータを伝送するための装置において、
改変ユニット（１１０）は、マスターインタフェース（１８）のマスターデータ入力信号（ＤＩＮ＿Ｍ）とセンサーデータ出力信号（ＳＯＵＴ）を供給されて、スレーブデータ出力信号（ＤＯＵＴ＿Ｓ）をスレーブインタフェース（１２）に出力し、
プロトコルユニット（１００）は、スレーブインタフェース（１２）又はマスターインタフェース（１８）のプロトコルに関連する少なくとも一つのインタフェース信号（ＤＩＮ＿Ｓ、ＴＣＬＫ＿Ｓ、ＤＩＮ＿Ｍ）とセンサーインタフェース（３００）のセンサーデータ信号（Ｓ＿Ｍ）を供給されて、プロトコルユニット（１００）は、センサーデータ信号（Ｓ＿Ｍ）からセンサーデータ出力信号（ＳＯＵＴ）を生成することが可能であるとともに、改変規則とプロトコルに関連する少なくとも一つの（ＤＩＮ＿Ｓ、ＴＣＬＫ＿Ｓ、ＤＩＮ＿Ｍ）とに基づき、何時改変ユニット（１１０）がマスターインタフェース（１８）のマスターデータ入力信号（ＤＩＮ＿Ｍ）又はセンサーデータ出力信号（ＳＯＵＴ）をスレーブデータ出力信号（ＤＯＵＴ＿Ｓ）として出力するのかを選択することが可能である、
装置。
【請求項２】
デジタルセンサー（３１０）をセンサーインタフェース（３００）に接続可能である請求項１に記載の装置。
【請求項３】
アナログセンサー（３１０）をセンサーインタフェース（３００）に接続可能であり、そのアナログセンサー（３１０）のセンサー信号からセンサーデータ信号（Ｓ＿Ｍ）を生成することが可能なセンサー信号処理ユニット（３２０）が更に配備されている請求項１に記載の装置。
【請求項４】
センサーデータ出力信号（ＳＯＵＴ）の出力によって生じる、スレーブデータ出力信号（ＤＯＵＴ＿Ｓ）の矛盾を取り除くために、プロトコルユニット（１００）において、更に補正データ語（Ｘ）を生成して、改変ユニット（１１０）に供給し、プロトコルに関連する少なくとも一つのインタフェース信号（ＤＩＮ＿Ｓ、ＴＣＬＫ＿Ｓ、ＤＩＮ＿Ｍ）に応じて、スレーブデータ出力信号（ＤＯＵＴ＿Ｓ）として出力することが可能である請求項１から３までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項５】
本装置（１０）が、保守ユニット（４０）に接続可能である、回路機器（１５）のプログラミングと保守の中の一つ以上を実行可能とするための保守インタフェース（１６）を更に備えている請求項１から４までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項６】
当該の改変規則を保存することができる改変メモリ（１３０）が、回路機器（１５）に更に配備されている請求項１から５までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項７】
保守インタフェース（１６）を介して改変メモリ（１３０）に書込可能である請求項６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載のセンサーデータを伝送するための装置に関する。特に、本発明による装置を用いて、測定器と制御器の間のインタフェース接続部を介して、その制御器にセンサーの測定値を伝送することができる。
【背景技術】
【０００２】
自動化技術では、デジタル測定値を提供する測定器が益々用いられている。そのことは、例えば、工作機械の制御のために使用される数値制御分野において、特に、直線又は回転運動を測定する位置測定器に言えることである。デジタル測定値を発生する位置測定器は、絶対位置測定器と呼ばれる。
【０００３】
絶対位置の値を伝送するためには、数本のデータ伝送線しか必要とせず、それにも関わらず、データ伝送速度が高いので、主にシリアルデータインタフェースが用いられている。その場合、一本の片方向又は両方向のデータ線と一本のクロック線を備えた所謂同期シリアルインタフェースが特に有利である。データ線を介したデータパケットの伝送は、クロック線上のクロック信号と同期して行われる。自動化技術では、多数のデジタル標準インタフェースが広く普及しており、同期シリアルインタフェースの広く知られた代表的なものは、例えば、本出願人のＥｎＤａｔインタフェースであり、別のものは、「ＳＳＩ」との名称で知られている。それ以外に、例えば、Ｈｉｐｅｒｆａｃｅなどの非同期シリアルインタフェースも普及している。
【０００４】
ＳＳＩインタフェースは、特許文献１に記載されている。それは、片方向のデータ線と片方向のクロック線を用いた同期シリアルデータインタフェースである。そこでは、位置測定器からの位置の値の読み出しは、クロック線上のクロック信号と同期して行われている。
【０００５】
それに対して、特許文献２は、本出願人のＥｎＤａｔインタフェースの基本構成を記載している。それは、同じく同期シリアルインタフェースであるが、片方向のクロック線の外に、両方向のデータ線を有する。それによって、数値制御部から位置測定器へと、位置測定器から数値制御部への両方向でのデータ伝送が可能となっている。そこでも、データ伝送は、クロック線上のクロック信号と同期して行われている。
【０００６】
更に、多くの場合、例えば、位置測定器と数値制御部の間の既存のインタフェース接続部を介して、測定器内で検出又は計算したデータの外に、外部機器又はセンサーが発生したデータも伝送したいとの要求が有る。
【０００７】
即ち、特許文献３は、外部のセンサーに接続できる追加インタフェースをロータリーエンコーダに配備し、エンコーダ内でセンサーデータを処理して、バスインタフェースを介して制御部に伝送できるようにすることを提案している。
【０００８】
特許文献４は、一方では周辺機器、例えば、センサーに接続でき、他方では通信インタフェースを用いて位置測定装置と接続できる中間のコンポーネントを記載している。その位置測定装置は、又もやインタフェース接続部を介してセンサーデータの処理及び／又は数値制御部の方向にセンサーデータを出力することが可能である。
【０００９】
これら二つの変化形態は、ロータリーエンコーダにおいて、更に取り付けた状態でもアクセスできなければならない少なくとも一つの追加インタフェースを必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】欧州特許公開第０１７１５７９号明細書
【特許文献２】欧州特許第０６６０２０９号明細書
【特許文献３】ドイツ特許第１０２００６０４１０５６号明細書
【特許文献４】ドイツ特許公開第１０３０６２３１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、測定器を改修すること無く、測定器と制御器の間のインタフェース接続部を介して、その制御器にセンサー信号を伝送できる手段を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本課題は、請求項１に記載の装置によって解決される。本装置の有利な詳細は、請求項１に従属する請求項から明らかとなる。
【００１３】
そこで、
・制御器のマスターインタフェースに接続可能なスレーブインタフェースと、
・測定器のスレーブインタフェースに接続可能なマスターインタフェースと、
・センサーと接続可能な少なくとも一つのセンサーインタフェースと、
・改変ユニットとプロトコルユニットを有する回路機器と、
を備えており、
・この改変ユニットは、マスターインタフェースのマスターデータ入力信号とセンサーデータ出力信号を供給されて、スレーブデータ出力信号をスレーブインタフェースに出力し、
・このプロトコルユニットは、スレーブインタフェース又はマスターインタフェースのプロトコルに関連する少なくとも一つのインタフェース信号とセンサーインタフェースのセンサーデータ信号を供給されて、このプロトコルユニットは、センサーデータ信号からセンサーデータ出力信号を生成するとともに、改変規則とプロトコルに関連する少なくとも一つのインタフェース信号に基づき、何時改変ユニットがスレーブデータ出力信号としてマスターインタフェースのマスターデータ入力信号又はセンサーデータ出力信号を出力するのかを選択することが可能である、
インタフェース信号を改変するための装置を提案する。
【００１４】
本発明の更に別の利点と詳細は、以下における図面に基づく記載から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】制御器と位置測定器の間に配置された本発明による装置の配置図
【図２】本発明による装置に含まれる回路機器のブロック接続図
【図３】本発明による装置の動作形態を図解するための簡略化したデータ伝送シーケンス図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、制御器２０と測定器３０の間に配置されたインタフェース信号を改変するための装置１０を図示している。制御器２０は、少なくとも一つのシリアルインタフェースを備え、そのインタフェースに接続された測定器との通信に適した、自動化技術又は駆動技術の任意の機器とすることができる。その例は、位置表示器、数値制御部（ＮＣ）及びメモリプログラミング可能な制御部（ＳＰＳ）である。以下の実施例では、制御器２０の代わりに数値制御部２０を使用している。測定器は、特に、例えば、軸Ｗの回転角及び／又は回転した回数を測定するための位置測定器３０である。
【００１７】
本装置１０は、数値制御部２０とのデータ交換のために、第一のインタフェースケーブル１３を用いて、数値制御部２０のインタフェースコントローラ２４のマスターインタフェース２２と接続されるスレーブインタフェース１２を備えている。更に、本装置は、第二のインタフェースケーブル１９を用いて、位置測定器３０のスレーブインタフェース３２と接続されるマスターインタフェース１８を備えている。本装置１０の中央ユニットは、インタフェース信号を処理する回路機器１５である。この回路機器１５の構成は、以下において、図２と関連して詳しく説明する。
【００１８】
これらのインタフェースケーブルとインタフェースは、通常通り、好適なコネクタ接続部を備えており、そのため、本発明による装置は、自動化設備又は工作機械の設置が完了している場合でも、例えば、数値制御部２０のマスターインタフェース２２と位置測定器３０のスレーブインタフェース３２の間の接続を切り離して、数値制御部２０のマスターインタフェース２２と本装置１０のスレーブインタフェース１２の間及び位置測定器３０のスレーブインタフェース３２と本装置１０のマスターインタフェース１８の間の接続をそれぞれ行うことによって、数値制御部２０と位置測定器３０の間に簡単に差し込むことができる。完璧を期すために、通常は、インタフェースケーブルを介して、位置測定器３０への電源供給も行っており、それに対応して本装置１０の接続部を構成すること（図示されていない）にも言及しておく。そのような電源供給も、本装置１０の動作形態に関して考慮することができる。
【００１９】
例えば、数値制御部２０、本装置１０及び位置測定器３０において、地電位と関連した簡単なデジタル信号として生成、処理されたインタフェース信号を長距離に渡って妨害されない形での伝送に適した信号に変換するために、これらのインタフェースは、周知の通り、ドライバ及びレシーバモジュールを更に備えることができる。周知のＲＳ−４８５に基づくデジタル信号の差動伝送を可能とするドライバ及びレシーバモジュールが特に普及している。同様に、デジタルインタフェース信号を光ファイバーを介して伝送する光学信号に変換することも知られており、有利である。
【００２０】
数値制御部２０において、アプリケーションインタフェース２７，２８を介してインタフェースコントローラ２４と接続された制御ユニット２６は、位置測定器３０が如何なるデータを必要としているのか、或いは位置測定器３０に送信するのかを決定する。その場合、インタフェースコントローラ２４は、ほぼ一般的なアプリケーションインタフェース２７，２８の通信コマンドを数値制御部２０の特別なマスターインタフェース２２のインタフェース信号に変換する伝達ユニットとしての役割を果たす。位置測定器３０において、必要なデータの準備又は受信データの処理は測定ユニット３４で行われる。
【００２１】
この制御ユニット２６は、特に、マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサに基づくプログラム制御ユニットである。制御ユニット２６の機能の例は、測定器、例えば、位置測定器３０から実際の値を要求されて、その値から駆動部を制御するための目標値を算出することによって、位置の値の読出しと表示、並びに複雑な制御サイクルを制御することである。
【００２２】
本発明では、少なくとも一つのセンサーインタフェース３００が本装置１０に配備されている。このセンサーインタフェース３００は、アナログセンサー３１０と接続するためのアナログインタフェースとして、或いはデジタルセンサー３１０と接続するためのデジタルインタフェースとして実現することができる。
【００２３】
このセンサーインタフェース３００がアナログインタフェースである場合、アナログセンサー信号、即ち、センサー３１０の測定値をデジタルセンサーデータ信号Ｓ＿Ｍに変換するセンサーデータ処理ユニット３２０が本装置１０に配備される。そのため、センサーデータ処理ユニット３２０には、好適な手段、例えば、Ａ／Ｄ変換器が配備される。
【００２４】
それに対して、センサーインタフェース３００がデジタルインタフェースである場合、センサー３１０の測定値を含むデジタルセンサーデータ信号Ｓ＿Ｍが、接続されたセンサー３１０から直接得られる。そのようなセンサーインタフェース３００は、確かに基本的にスレーブインタフェース１２又はマスターインタフェース１８と同じ形式とすることができるが、それらの複雑さとデータ伝送速度は、多くの場合センサーデータの伝送に必要なものよりも大きいので、センサーインタフェース３００としては、より簡単なシリアルインタフェースを用いることもできる。センサーインタフェース３００を実現するための幾つかの例は、Ｉ２Ｃ、ＳＰＩ又はＪＴＡＧインタフェースである。更に、例えば、ＩｒＤＡ標準により光学式又はブルートゥース又はＺｉｇＢｅｅ標準による無線リンク式のワイヤレスインタフェースも使用可能である。同様に、センサーインタフェース３００をＲＦＩＤ読取機として構成し、センサーをＲＦＩＤタグとして構成することもできる。
【００２５】
デジタルセンサーデータ信号Ｓ＿Ｍは、回路機器１５に供給される。その場合、その時々のセンサー値は、センサーデータ信号Ｓ＿Ｍを介して、自発的に連続して、或いは短い時間間隔で回路機器１５に伝送するか、さもなければ回路機器１５の要求に応じてのみ伝送することができる。後者の場合、回路機器１５は、センサーインタフェース３００の制御部の役割を果たす。
【００２６】
更に、本装置１０には、別のインタフェースケーブル４５を用いて改変ユニット４０を接続できる保守インタフェース１６を配備することができる。この保守インタフェース１６は、プログラミングと回路機器１５の機能制御の両方の役割を果たす。この保守インタフェース１６も、所定のインタフェース変化形態に固定されず、基本的にセンサーインタフェース３００用としても選定できるものと同じ実施形態が検討の対象となる。
【００２７】
実際には、商用のパーソナルコンピュータ、特に、ラップトップ又はノートブックを保守ユニット４０として採用するのが特に有利である。そのような機器は、同じく保守インタフェース１６としても適したＵＳＢ又はイーサネットインタフェースを標準装備している。別個の保守ユニット４０の代わりに、制御器２０の（図示されていない）追加インタフェースを介して本装置１０を保守する手法も有る。
【００２８】
（図示されていない）任意選択として、本装置１０において、例えば、キーパッドとして保守部品を実現して、一行又は複数行のディスプレイの形の表示ユニットを配置し、それらを介して、回路機器１５のプログラミング及び／又は保守を行うこともできる。そのようにして、複雑な保守機能、例えば、センサーインタフェース３００に接続されたセンサー３１０、データフォーマット、インタフェースプロトコルなどの選択を本装置１０で直接行うことができ、そのため、本装置を自立的な機器として動かすことができる。
【００２９】
この例では、数値制御部２０のマスターインタフェース２２は、ＥｎＤａｔインタフェースである。そのため、物理的なデータ伝送は、冒頭で述べた特許文献２に記載されている通り、二対の線によるＲＳ−４８５標準に基づく差動信号の形で行われ、第一の対の線は、両方向にデータを伝送する役割を果たし、第二の対の線は、片方向にクロック信号を伝送する役割を果たす。データの伝送は、クロック信号と同期して行われる。このようなインタフェースでは、クロック信号ＴＣＬＫ、データ入力信号ＤＩＮ及びデータ出力信号ＤＯＵＴの三つのインタフェース信号を内部で処理しなければならない。データの方向、即ち、データ出力信号を能動的に出力するのか否かの設定は、データ伝送プロトコルに対応して切り換えられるイネーブル信号ＯＥＮによって行われる。
【００３０】
以下において、本装置１０のスレーブインタフェース１２を数値制御部２０のマスターインタフェース２２と通信させる役割を果たすスレーブインタフェース信号は、スレーブデータ入力信号ＤＩＮ＿Ｓ、スレーブデータ出力信号ＤＯＵＴ＿Ｓ、スレーブクロック信号ＴＣＬＫ＿Ｓ及びスレーブイネーブル信号ＯＥＮ＿Ｓと称する。それと同様に、本装置１０のマスターインタフェース１８と位置測定器３０のスレーブインタフェース３２の通信は、マスターインタフェース信号、特に、マスターデータ入力信号ＤＩＮ＿Ｍ、マスターデータ出力信号ＤＯＵＴ＿Ｍ、マスタークロック信号ＴＣＬＫ＿Ｍ及びマスターイネーブル信号ＯＥＮ＿Ｍによって行われる。対応するインタフェース信号は、それぞれスレーブデータ入力信号ＤＩＮ＿Ｓとマスターデータ出力信号ＤＯＵＴ＿Ｍ、スレーブクロック信号ＴＣＬＫ＿Ｓとマスタークロック信号ＴＣＬＫ＿Ｍ、並びにマスターデータ入力信号ＤＩＮ＿Ｍとスレーブデータ出力信号ＤＯＵＴ＿Ｓである。
【００３１】
図２は、回路機器１５のブロック接続図を図示している。中央のプロトコルユニット１００は、プロトコルと関連するインタフェース信号、即ち、データ伝送プロトコルの検知及び処理に適した信号を供給される。この例では、（数値制御部２０から位置測定器３０に送信されるコマンドを識別するための）スレーブデータ入力信号ＤＩＮ＿Ｓと、（データ伝送を同期させるための）スレーブクロック信号ＴＣＬＫ＿Ｓとがプロトコルと関連するインタフェース信号である。同様に、例えば、プロトコルの流れが位置測定器３０の応答データ又は所定の応答データの着信時点に依存する場合、データ入力信号ＤＩＮ＿Ｍもプロトコルと関連する信号とすることができる。そのようなプロトコルの流れから生じる、その時々のデータの方向に応じて、プロトコルユニット１００は、スレーブイネーブル信号ＯＥＮ＿Ｓとマスターイネーブル信号ＯＥＮ＿Ｍも生成する。更に、プロトコルユニット１００は、マスターインタフェース１８を介して、位置測定器３０にマスタークロック信号ＴＣＬＫ＿Ｍも出力する。
【００３２】
更に、プロトコルユニット１００は、センサーデータ信号Ｓ＿Ｍを供給される。如何なる任意のデジタルデータ伝送方法もセンサーデータ信号Ｓ＿Ｍをプロトコルユニット１００に伝送するのに適しており、有利には、センサーデータ信号Ｓ＿Ｍは、シリアルデジタルデータフローの形でプロトコルユニット１００に伝送される。既に前に述べた通り、その時々のセンサー値が、センサーデータ信号Ｓ＿Ｍによって、要求されない形で連続して、或いは短い時間間隔で着信するか、或いはその時々のセンサー値の伝送がプロトコルユニット１００によって開始される。
【００３３】
回路機器１５は、プロトコルユニット１００の外に、改変ユニット１１０を備えている。その第一の入力には、マスターデータ入力信号ＤＩＮ＿Ｍが供給され、第二の入力には、プロトコルユニット１００においてセンサーデータ信号Ｓ＿Ｍから生成されたセンサーデータ出力信号ＳＯＵＴと、場合によっては、補正データ信号Ｘが供給される。改変ユニット１１０は、その出力に、スレーブデータ出力信号ＤＯＵＴ＿Ｓを数値制御部２０の方向に出力する。改変ユニット１１０内の変換器１１２は、マスターデータ入力信号ＤＩＮ＿Ｍ、センサー出力データ信号ＳＯＵＴ又は補正データ信号Ｘの何れをスレーブデータ出力信号ＳＯＵＴとして出力するのかを決定する。言い換えると、この変換器１１２によって、マスターデータ入力信号ＤＩＮ＿Ｍにより位置測定器３０から着信したデータの代わりに、代替データ、特に、センサーデータ出力信号ＳＯＵＴを数値制御部２０に出力する手段が実現される。
【００３４】
この変換器１１２の制御は、プロトコルユニット１００によって行われる。それは、有利には、プロトコルと関連するインタフェース信号により数値制御部２０から着信する情報、特に、コマンドを検知し、その情報に応じて、所定の改変規則に基づき変換器１１２の制御を行う状態制御オートマトンとして実現される。
【００３５】
更に、プロトコルユニット１００は、センサーデータ信号Ｓ＿Ｍからセンサーデータ出力信号ＳＯＵＴを生成し、そのため、その信号は、スレーブ出力データ信号ＤＯＵＴ＿Ｓとして出力されるデータフロー内に隙間無く挿入される。ここで述べた例では、データがマスターデータ入力信号ＤＩＮ＿Ｍとして位置測定器３０からマスタークロック信号ＴＣＬＫ＿Ｍと同期して改変ユニット１１０に着信して、スレーブ出力データ信号ＤＯＵＴ＿Ｓとして数値制御部２０の方向に再送され、それは、プロトコルユニット１００が同じくマスタークロック信号ＴＣＬＫ＿Ｍと同期した出力のために改変ユニット１１０に出力されるデータシーケンスをセンサーデータ出力信号ＳＯＵＴとして生成することを意味する。更に、センサーデータ出力信号ＳＯＵＴの生成のために実施されるオペレーションは、データフォーマットの変換又はセンサーデータ信号Ｓ＿Ｍ内に含まれるセンサー値の分解能への適合を含むことができる。
【００３６】
センサーデータ出力信号ＳＯＵＴの出力は、数値制御部２０においてエラーとして解釈されるスレーブ出力データ信号ＤＯＵＴ＿Ｓの矛盾を引き起こす。そのような矛盾を取り除くために、プロトコルユニット１００において、更に、センサーデータ出力信号ＳＯＵＴと同様に、改変ユニット１１０に供給して、マスターデータ入力信号ＤＩＮ＿Ｍの代わりにスレーブ出力データ信号ＤＯＵＴ＿Ｓとして数値制御部２０に出力することができる補正データ信号Ｘを生成することができる。プロトコルユニット１００は、又もやプロトコルに関連するインタフェース信号、即ち、例えば、スレーブデータ入力信号ＤＩＮ＿Ｓ、スレーブクロック信号ＴＣＬＫ＿Ｓ又はマスターデータ入力信号ＤＩＮ＿Ｍに基づき、データ伝送の如何なる位置で補正データ信号Ｘを出力するのかを決定する。
【００３７】
それに関する例：データ伝送を保証するために、或いはデータが数値制御部２０に正しく着信したか否かの制御手段として、多くの場合、送信器（位置測定器３０）がチェックサムＣＲＣ（周期的冗長検査）を生成して、同じく数値制御部２０に伝送する。ここで、データフローが改変されて、伝送されてきたデータの一部がセンサーデータ出力信号ＳＯＵＴによって置き換えられていた場合、チェックサムＣＲＣが最早伝送されてきたデータと合致せず、数値制御部２０が、そのような矛盾においてエラーを検知する。この場合、それを防止するために、プロトコルユニット１００が、マスターデータ入力信号ＤＩＮ＿Ｍに含まれるデータとセンサー出力データワードＳＯＵＴから、変更されたデータを考慮した新たなチェックサムを生成して、それを補正データ信号Ｘとして位置測定器３０から送られてきたチェックサムの代わりに出力する。センサーデータ出力信号ＳＯＵＴの出力と同様に、補正データ信号Ｘの出力は、マスタークロック信号ＴＣＬＫ＿Ｍと同期して行われる。
【００３８】
プロトコルユニット１００は、回路機器１５でも生成されず、その機器に外部からも供給されない動作クロック信号ＣＬＫと同期して動作する。数値制御部２０の方向から回路機器１５に着信するインタフェース信号が、この例では具体的にはスレーブクロック信号ＴＣＬＫ＿Ｓとスレーブデータ入力信号ＤＩＮ＿Ｓが、動作クロック信号ＣＬＫと同期していない場合、それらの信号を早くも回路機器１５の入力において同期ユニット１０２，１０４を用いて動作クロック信号ＣＬＫと同期させるのが有利である。しかし、この場合、これらの信号は、時間的に遅れるだけであり、それ以外は大幅に変更されていない。それによって、位置測定器３０の応答データも遅れて数値制御部２０に着信するので、そのような遅延は、長いインタフェースケーブル１３，１９を用いた場合と同様に数値制御部２０に作用する。インタフェース信号を処理できるためには、動作クロック信号ＣＬＫの周波数は、スレーブクロック信号ＴＣＬＫ＿Ｓの最大限期待できる周波数以上でなければならない。基本的に、動作クロック信号ＣＬＫの周波数が高くなる程、インタフェース信号の時間的な遅延が小さくなる。実際に、スレーブクロック信号ＴＣＬＫ＿Ｓの最大周波数が１０ＭＨｚの場合、動作クロック信号ＣＬＫの周波数範囲を４０〜１００ＭＨｚとするのが有利であることが分かった。
【００３９】
改変規則は、例えば、プロトコルユニット１００内に固定的に保存することができる。しかし、改変メモリ１３０を設けて、その内容を保守インタフェース１６を介して保守ユニット４０と通信する通信ユニット１４０によってプログラミング可能とするのが特に有利である。位置測定器３０から着信した本来のデータの代わりにセンサー出力信号ＳＯＵＴを伝送するために、数値制御部２０が位置測定器３０に送信するコマンドの中のどれを使用するのかを改変メモリ１３０内に保存することができる。そのようにして、本装置１０は、変更された要件に柔軟に適合することができる。
【００４０】
有利には、プログラミング可能なモジュール、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）が回路機器１５として用いられる。そのようなモジュールは、何時でも新たにプログラムすることができ、従って、本発明による装置１０の改変手段の変更及び／又は拡張に対応するのに最適である。同様に、マイクロコントローラも、簡単にプログラムを変更できて、変更された条件に適合させることができるので、回路機器１５として好適である。回路機器１５のプログラミングは、例えば、同じく保守インタフェース１６を介して行うことができる。
【００４１】
図３は、本発明による装置１０の動作形態を図解するための簡略化したデータ伝送シーケンスを図示している。特に、回路機器１５においてインタフェース信号の処理又は同期によって生じる僅かな時間的遅延を図示することは省略している。数値制御部２０から位置測定器３０への特別な位置要求コマンドの伝送を図示しており、それに対して、位置測定器３０がその時々の位置データＰＯＳと追加データＺを数値制御部２０に送信している。追加データとは、例えば、位置測定器３０内のメモリからのデータとすることができる。一方では、伝送の安全性を向上するために、位置要求コマンドは冗長的に設計されている、特に、例えば、それぞれ３ビットから成る第一のコマンドブロックＣ１と第二のコマンドブロックＣ２から構成されており、第二のコマンドブロックＣ２は、第一のコマンドブロックＣ１と単に同じか、或いは反転して繰り返されたものである。他方では、位置測定器３０は、それに続いてチェックサムＣＲＣを送信する。
【００４２】
本装置１０では、前述した位置要求コマンドに関する改変規則として、追加データＺの代わりに、センサー３１０としてセンサーインタフェース３００に接続された温度センサーの温度値を数値制御部２０に伝送することが保存されている。そのため、この改変規則は、如何なる時点で改変ユニット１１０を切り換えて、スレーブデータ出力信号ＤＯＵＴ＿Ｓとして、マスターデータ入力信号ＤＩＮ＿Ｍの代わりに、センサー出力信号ＳＯＵＴとそれに応じて変更されたチェックサムＣＲＣを出力しなければならないのかを決定する。
【００４３】
ここで、改変規則を必ずしもデータ伝送プロトコルの枠組みにおいて数値制御部２０から位置測定器３０に送られるコマンドに対応付ける必要がないことを明確に指摘しておきたい。むしろ、数値制御部２０又は位置測定器３０から本装置１０又は回路機器１００に着信する如何なる任意の情報も改変規則に対応付けることができる。最も簡単な場合、クロック信号の始まり、即ち、データ伝送の開始でも改変規則に対応付ける情報と看做すことができる。
【００４４】
図３に図示されたデータ伝送シーケンスの第一列は、数値制御部２０から回路機器１５に着信するスレーブクロック信号ＴＣＬＫ＿Ｓ又は（遅延を無視して）回路機器１５から位置測定器３０に転送されるマスタークロック信号ＴＣＬＫ＿Ｍを図示している。
【００４５】
第二列は、コマンドブロックＣ１及びＣ２を含む、場合によっては、同期ユニット１０２における動作クロック信号ＣＬＫとの同期後に、位置測定器３０の方向にマスターデータ出力信号ＤＯＵＴ＿Ｍとして転送されるスレーブデータ入力信号ＤＩＮ＿Ｓを図示している。
【００４６】
第三列には、位置測定器３０の応答データを含むマスターデータ入力信号ＤＩＮ＿Ｍが図示されている。
【００４７】
最後に、第四列は、プロトコルユニット１００によって生成されるセンサーデータ出力信号ＳＯＵＴと補正データ信号Ｘを図示しており、前者はセンサーデータ信号Ｓ＿Ｍから生成され、後者は数値制御部２０に送られてきたデータフロー全体から生成される。
【００４８】
時間的なフローは、次の通りである。
【００４９】
スレーブクロック信号ＴＣＬＫ＿Ｓがアクティブとなった後、先ずはデータ方向の転換が行われる。アイドル状態では、スレーブイネーブル信号ＯＥＮ＿Ｓがアクティブに切り換えられており、マスターイネーブル信号ＯＥＮ＿Ｍがパッシブに切り換えられているとの仮定の下で、プロトコルユニット１００は、時点ｔ１とｔ２の間の転換時間間隔Ｕ１において、先ずはスレーブイネーブル信号ＯＥＮ＿Ｓをパッシブに切り換えてから、マスターイネーブル信号ＯＥＮ＿Ｍをアクティブに切り換える。この転換は、データの衝突を防止するために時間的に段階的に行われる。
【００５０】
時点ｔ２以降、第一のコマンドブロックＣ１の伝送が行われて、時点ｔ３以降、第二のコマンドブロックＣ２の伝送がそれに続く。
【００５１】
第二のコマンドブロックＣ２の伝送が時点ｔ４で終了し、そこで、プロトコルユニット１００は、コマンドブロックＣ１，Ｃ２の比較によって、コマンドの伝送に誤りが無かったか否かを決定することができる。
【００５２】
遅くとも時点ｔ４では、プロトコルユニット１００は、インタフェース信号の改変を行うべきか、即ち、この例での通り、そのコマンドに関して改変規則が存在するか否かを決定できるのに十分な情報を有する。そのような改変規則は、例えば、プロトコルユニット１００で定義されているか、或いは改変メモリ１３０内に保存されている。
【００５３】
コマンドの伝送に続いて、データの方向を転換して、特に、プロトコルユニットがマスターイネーブル信号ＯＥＮ＿Ｍをパッシブに切り換えるとともに、スレーブイネーブル信号ＯＥＮ＿Ｓをアクティブに切り換えるための第二の転換時間間隔Ｕ２が時点ｔ４以降、時点ｔ５まで続く。
【００５４】
時点ｔ５以降、位置測定器３０から数値制御部２０への応答データのデータの伝送が始まり、例えば、スタートビットと、それに続く位置測定器３０の動作状態の推定を可能とする様々なステータスビットとから成るスタートシーケンスＳＴＡＲＴが最初に送信される。
【００５５】
スタートシーケンスＳＴＡＲＴに続いて、時点ｔ６以降、位置の値ＰＯＳが伝送される。
【００５６】
生成されたコマンドに関する改変規則に応じて、プロトコルユニット１００は、時点ｔ７で改変ユニット１１０内のスイッチ素子１１２を切り換え、その結果、その時点以降、プロトコルユニット１００がセンサーデータ信号Ｓ＿Ｍから生成したセンサーデータ出力信号ＳＯＵＴが、マスターデータ入力信号ＤＩＮ＿Ｍの代わりに、スレーブデータ出力信号ＤＯＵＴ＿Ｓとして数値制御部２０に出力される。
【００５７】
時点ｔ８以降、直ちにチェックサムＣＲＣの伝送が続き、スイッチ素子１１２は切り換えられた位置に留まり、プロトコルユニット１００は、変更されたデータに適合したチェックサムＣＲＣを補正データ語Ｘとして出力する。
【００５８】
時点ｔ９で、データ伝送が終了し、プロトコルユニット１００と改変ユニット１１０は、初期状態に戻る。
【００５９】
図３と関連して述べた、数値制御部２０のマスターインタフェース２２と位置測定器３０のスレーブインタフェースの間のデータ通信の改変に関する例が示す通り、本発明による装置１０又は回路機器１５は、センサー３１０の測定データを既存のインタフェース通信に取り込むための簡単で効果的な手段を提供する。そのために数値制御部２０も位置測定器３０も変更する必要がないことが特に有利である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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