JP3103597B2 - コンピュータ制御された機械のための音声を用いたトラブルシューティングシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、コンピュータ制御されたメカトロ機械（el
ectro−mechanical machine）をトラブルシューティン
グ（trouble−shooting）する装置に関するものであっ
て、該装置は、トラブルシューティング検査を行う技術
者を誘導するために、口頭命令（verbal instruction）
を発するものである。

発明の背景 近年、コンピュータ制御された機械類の出現によっ
て、該機械類のメカトロ部品と、機械類を制御するコン
ピュータの両方の故障を診断できる、高度に熟達した技
術者の必要性が生じている。今日では、修理技術者は、
以前のようにメカニクス、電気機械及び電気に熟達して
いなければならないだけでなく、さらにデジタルエレク
トロニクスにも熟達していなければならない。そのよう
な高度に熟達した技術者が不足している。

たとえ熟達した技術者であっても、修理を必要として
いる装置の特にその部分について熟知しているのでなけ
れば、問題点を診断するのに長い時間を費やすだろう。
様々な機械を手入れする必要がある製造プラントにおい
て、修理要員が、該機械全てを、十分なトラブルシュー
ティングを行う程度によく知っていることは難しいだろ
う。

もし、修理技術者が、修理対象の機械に関して高度に
熟達していない場合には、プログラム化された修理ガイ
ドによって、その機械の診断または修理に必要な検査全
てを、該技術者に指示するだろう。前記ガイドは、アウ
トライン（outline）、印刷された命令セット、フロー
チャート等の形式を取り得る。該命令セットは、紙に印
刷され、磁気テープに記録され、或いは他の方法で記録
されるだろう。

最も簡単な種類の命令セットは、技術者に対して、１
度に１ステップという簡単なシーケンスの検査に関する
ものである。より精巧な機械類に関しては、フローチャ
ート形の命令セットが最もよいだろう。フローチャート
を用いて、検査のシーケンスは、検査結果に応じて枝分
れする。

フローチャートの命令セットは、簡単なシーケンスの
場合と同様に、物体の形で提供され得る。しかしなが
ら、もしフローチャートが複雑であれば、デジタルメモ
リを有するコンピュータ、マイクロプロセッサ、または
CPU（中央処理装置）が、命令セットを保有するのに最
もよいだろう。前記命令は、メモリ内に電子回路的にロ
ードされ；インターフェース物品及びプログラムが、技
術者をCPUと対話して、フローチャートを処理するよう
に設けられる。

命令セットのフローチャートと技術者間のインターフ
ェースは、情報の２方向の流れを有する。第１に、メモ
リに記憶した命令は、視覚上または聴覚上の何れかの言
葉で表わされて、技術者に提供されなければならない。
また、プログラムは、例えば、コンピュータスクリーン
上に表示され得るマップまたはダイアグラムのような、
非言語的な補助命令を含み得る。第２に、技術者は、デ
ジタルメッセージをCPUに送信することによって、プロ
グラム中を進むことが可能でなければならない。ビデオ
モニタを有する標準的なパーソナルコンピュータが、命
令セットを保有するために使用されることができる。メ
モリに記憶された命令は、スクリーン上に書かれること
ができ、キーボードは、CPUを促して、フローチャート
プログラム中を進むか、または分岐するために使用でき
る。

命令セットは、質問し、具体的なデータを要求し、或
いは指示を与えて、フローチャートの分岐を処理するこ
とを可能にするだろう：例えば、「もし電圧が25ボルト
よりも高ければ、ステップ７へ行け」、「電圧値は25よ
りも上か」、または「電圧を入力せよ」のようにであ
る。

フローチャートの命令セットがどのように書かれるか
は、コンピュータへの入力数に依存する。例えば、も
し、「はい」と「いいえ」のボタンのみを用いて、技術
者がコンピュータと対話するのであれば、フローチャー
トの分岐点での命令は、「電圧は25ボルトよりも高い
か」という様な内容となるだろう。もし、数字のキーパ
ッドが技術者に提供されるのであれば、同じ分岐点での
命令は、「キーパッドで電圧値を入力せよ」であるだろ
う。

コンピュータ化された、またはデジタル形のガイドが
あれば、技術者は、フローチャートの何処を検査してい
るのかを追う必要はない;CPUは、今、必要とする命令を
発するのみであって、それ以外のものは要求しない。

標準的なパーソナルコンピュータは、高価であり、壊
れやすく、嵩ばり、且つ動かせないが、より小さいコン
ピュータ化されたガイドは、本及びチャート（chart）
よりも嵩ばらないことが可能である。

コンピュータ制御された機械の場合、機械の電気部品
及び機械部品によって、或いは制御用コンピュータによ
って、或いは制御用コンピュータとメカトロ部品間の相
互作用によって、故障は起こり得る。従来は、コンピュ
ータ制御された機械類をトラブルシューティングする際
の問題点に対応していなかった。従来は、多数の修理計
画及び装置を利用しているが、修理を最適化する該計画
及び装置の如何なる組合せも示していない。

大半の産業機械は、メカトロ的である。該機械は、電
気によって動力が供給され或いは制御される機械部品を
有する。例えば、ミシンは、通常、電気モータを有し、
センサー、ステップモータ（step morors）、ソレノイ
ド等を含み得る。

メカトロ機械を検査するには、通常、機械の種々の位
置における電圧（electric tension）を測定する電圧計
が要求される。また、前記検査には、電気信号を検知す
るだけでなく、電気信号を出力する電圧または電流ジェ
ネレータも必要とされる。生成した電圧は、機械の様々
な点に印加されて、特定のデバイスまたは小部品を駆動
する。ジェネレータは、一定の直流電流の生成のみなら
ず、電気パルスを生成し得る。

技術者は、通常、「プローブ」を使用して、機械また
は回路の各点での電圧を印加し、または電圧をサンプリ
ングするだろう。そのようなプローブは、通常、金属製
の先端を具え、該先端は、絶縁性の取っ手に配備され、
フレキシブル線によってメータまたはジェネレータに電
気的に接続される。

検査中の機械が制御用コンピュータを含む場合、該機
械は、通常、デバイスの電気とコンピュータのデジタル
信号間を「翻訳」する回路を含むだろう。該回路は、
「A/D」（アナログからデジタルへの）コンバータ及び
「D/A」（デジタルからアナログへの）コンバータと呼
称される。例えば、速度センサであれば、大きさが速度
に対応する定常電圧を与える。もし、コンピュータが、
速度が幾らであるかを「知る」ことになっていれば、前
記定常電圧は、A/Dコンバータによって２進コードに変
換されなければならない。２進コードは、「１」、すな
わち電圧パルスと、パルスの欠如を示す「０」の連続で
ある。逆に、もしコンピュータがモータを動かすように
指示しても、コンピュータからのデジタル信号をモータ
に直接には印加できない；該信号をD/Aコンバータに印
加しなければならず、該コンバータの出力が、モータま
たはモータに接続したリレーに印加されるだろう。

デジタル信号は、通常、「データバス」上に送信され
る。アナログ電気は、通常、普通の電線またはケーブル
によって、伝導される。

音声合成は、最近、技術者に、条件を知らせる或いは
命令を与えるべきときに使用されている。音声は、警報
に関して非常に効果的である。なぜなら、音声は、人が
どの方向を見ているかに関係なく、且つ人がどこかを見
る必要もなく、人に警報と情報を同時に知らせるからで
ある。また、作業者が、作業中に印刷された命令を見ず
にすむ。

従来技術には、音声合成の多数の応用が示されてい
る。アラーム式音声報知の簡単な応用が、シバザキ等の
米国特許第4459673号に記載されている。彼らの写真複
写機は、人工音声を用いて、該機械が、用紙の不足また
は紙詰りであることを操作者に告げる。前記音声は、単
に表示として働いているにすぎない。

ジェローム レメルソン及びクリスチャン グランド
は、米国特許第4563770号において、電気マルチメータ
（ボルト、オーム及びアンペアメータを兼ね備えたも
の）を開示し、該メータは、メータ面上の電気的な読取
りを表示するだけでなく、該読取りをしゃべる。ユーザ
は、電気回路上で作業する間、画像ディスプレイを見る
必要がない。音声合成器は、話し言葉を生成するために
使用される。また、この発明においても、音声は単に表
示として働くにすぎない。

リュウゾ ハラダ等の米国特許第4829579号には、チ
ェーンソーに取付けた音声合成器が記載される。人工音
声によって、ユーザは、例えば、「燃料はありますか」
及び「潤滑油はありますか」のような、一連の質問を通
じて、検査工程が進められる。ユーザは、チェーンソー
を操作する前に、各質問に応答してイエスボタンを押さ
なければならない。同様の応用は、イノウエ等によっ
て、米国特許第4420813号に記載され、該特許は、自動
車のチェックリストを音声に出すものである。これら
は、トラブルシューティングまたは診断の発明ではな
く、むしろ通常の動作チェックリストである。

合成音声を有する電子ミシンは、マカベ等の米国特許
第4465003号に記載される。該音声は、機械の状態を説
明する。

レオナードは、米国特許第4872195号において、遠隔
警報器に関する音声合成器の使用を記載している。ユー
ザは、該警報器に電話して、遠隔地に配置した送信機の
状態について、合成音声の報告を受け取る。

ウォルター ボーゲルスバーグは、米国特許第451902
7号において、音声を生成する電子回路を記載してい
る。

ブライアン ジャクソンとディ．ウィルソンに発行し
た米国特許第4821217号には、ジェットエンジンを一括
検査（group testing）するための自動検査ステーショ
ンが記載され、該ステーションは、音声ジェネレータを
含む。

前記ジャクソンの検査ステーションは、データ取込み
用コンピュータを含む。該コンピュータは、基本的に
は、検査のためのスイッチボード及びメモリとして働
き、多数のジェットエンジンを一括して検査することを
可能とし、且つ、時間を節約する。コンピュータは、ジ
ェットエンジンの技術者に、フローチャートに従って検
査を行うように命令するのではなく、該技術者からの命
令を要求している。

従来は、メカトロ部品と制御用コンピュータの両方を
有する装置を、トラブルシューティングするのに適合す
る如何なる検査ユニットも、開示していないことが理解
されるだろう。実際、リレー、スイッチ等に電気的に接
続することと同様に、コンピュータにデータバス経由で
接続するために、物理的に適合した発明すら、従来は開
示していない。

発明の要旨 本発明は、従来技術の欠点を克服するものである。本
発明は、例えば産業用ミシンのような、コンピュータ制
御された機械類を、検査し且つ診断する自給式の（self
contained）携帯用ユニットに関する。該ユニットは、
デジタルエレクトロニクスまたはコンピュータが制御さ
れたミシンを熟知していない技術者でも使用できる。

該ユニットは、CPU及びデジタルメモリを具える。「C
PU」は、中央処理装置を表わす。該CPUは、マイクロプ
ロセッサでよく、通常は、一つの電子チップ上の機器と
して供給される。CPUは、ユニットにおける計算を行う
回路である。CPUは、メモリから記憶したデータを検索
し、データを外部へ送信し、データを外部から受信し、
あるプログラムステップから次のステップへ進み、そし
てプログラムフローチャートにおいて進む方向を決定す
る。

前記ユニットのCPUは、合成された音声コマンドを通
じて検査を指示し、技術者は、ユニットのヘッドホン用
ジャックに差込んだヘッドホンで、該命令を聞く。電子
音声の指示に従い、電圧プローブを使用することで、技
術者は、ミシンの多数の部品を連続して検査する。技術
者は、キーパッドを用いて、情報をCPUに中継する。CPU
は、該キーパッドの応答を用いて、検査中の機械に関し
て、前もって書かれたトラブルシューティングフローチ
ャートの分岐を処理する。該フローチャートは、デジタ
ルメモリにおいて符号化される。

プローブユニット上のキーパッドは、「YES」、「N
O」、「GO」（引続き前へ進む）、「BACKUP」、及び「R
EPEAT」の押ボタンを有し、該ポタンにより、技術者
は、ヘッドホンで聞いた質問に応答し、或いは検査のシ
ーケンスに従って進むことができる。

合成音声の他に、ユニットは、行われている検査、シ
ステムの状態、または端末の位置について、技術者に知
らせる画像ラインディスプレイを含み得る。

産業用ミシンのような、コンピュータ制御された機械
を検査するためには、まず始めに、該ミシンの制御用コ
ンピュータのバスを、ミシンから取り外して検査器に結
合し、該検査器を、データバスに結合する。制御用コン
ピュータからの出力信号は、ユニットにより、検査器メ
モリに記憶された既知の予想信号と比較することによっ
て、自動的にチェックされる。また、検査器は、従来の
通信ポートを通じて、様々な形式の制御用コンピュータ
に接続され得る。

ミシンの中の多数のデバイス、回路、及び小組立品を
検査するためには、ユニットは、特定の点にプローブを
配置するように、技術者に順番に指示し、該点に関する
適切な検査を自動的に行なう。機械の制御用コンピュー
タは、これらの検査の間、検査器によって１ステップ進
められているから、制御用コンピュータの故障は、多数
のデバイス、回路、及び小組立品の故障と混同しない。

例えば、CPUは、音声合成器が、位置センサの出力に
基づいてプローブを配置するように、技術者に命じさせ
得る。次に、ユニットは、電圧を、自動的に読み出し
て、仕様と比較する。もし、センサ電圧が間違っておれ
ば、技術者は、センサを取替えるように、命令を受ける
だろう。もしセンサの出力電圧が仕様内にあれば、ユニ
ットは、次に、ステッパモータへの入力上にプローブを
配置するように、技術者に指示するだろう。該ステッパ
上にプローブを配置すると、ユニットは、自動的にステ
ッピングパルスをモータに送信し、一方で、モータが回
転しているかどうかを、技術者に見てもらうであろう。

検査中の機械の構成によって、CPUメモリにおいて符
号化された検査用フローチャートプログラムの性質が決
定される。多数の検査プログラムが機械のために書かれ
るが、ある機械に書かれたプログラムは、通常、異なる
機械上では働かないだろう。もし、多数の異なる機械が
検査されるべきであれば、検査ユニットは、各型式の機
械専用でなければならないか、或いは、機械を換えると
きに、フローチャートプログラムを変えなければならな
いかの何れかである。本発明は、メモリカードを使用し
て、機械に特徴的なプログラム部分を該カード中に保有
する。

メモリカードは、ミシンを検査する前に、ユニットの
ケースにあるメモリカードスロットに挿入される。該カ
ードは、前記型式またはモデルのミシンに関する検査プ
ログラムを保持し、そのような機械全てにサービスする
ために使用されることができる。或いは、メモリカード
は、特定の機械専用であり、他の個々の機械をトルブル
シューティングするためには使用されないかもしれな
い。また、この場合、メモリカードは、その機械に関す
る修理及びサービス記録を含むことができる。

ユニットのCPUを中心として、ユニットの他の外部部
品全てが、適当なインターフェースを介して接続され
る。前記インターフェースは、以下の機器を含み得る：
プローブが測定した電圧をデジタルコードに変換するA/
Dコンバータ；検査電圧を生成するD/Aコンバータ；ライ
ンディスプレイ・グラフィックス・インターフェース；
制御用コンピュータに結合するRS232シリアル通信ポー
ト；メモリカードインターフェース；及び任意の必要と
される追加インターフェース（例えば、キーボードのた
めのディバウンシング回路）。

ユニットは、データバスコネクタ、または、機械の制
御用コンピュータに、CPUを結合するその他の手段を含
むだろう。これにより、制御用コンピュータは、機械か
ら取り外され、検査の間、CPUに結合されることができ
る。

プログラムは、メッセージをASCIIコードで出力す
る；ラインディスプレイの出力は、英数字であり、音声
合成器（speech synthesizer）の出力は、アナログ信号
である。

技術者に質問をした後に、ユニットは、セットした時
間の間、待機するだろう。もし技術者が応答しなけれ
ば、ユニットは、追加の情報を技術者に提供するだろ
う。

図面の簡単な説明 図１は、本発明のユニットと、該ユニットと共に使用
され得る附属品とを示す外観図である。

図２は、本発明によって検査され得るコンピュータ制
御された機械の概要を示すブロック図である。

図３は、機械と相互接続した本発明の概要を示すブロ
ック図であり、制御または情報の流れを示す。

望ましい実施例の説明 本発明のユニット（100）は、図１において、附属品
と共に示される。該ユニットは、ケース（10）に収納さ
れ、ケース（10）は、寸法が、検査に関する通常の個人
用の本に略等しい。また、もし必要であれば、ベルトク
リップ（図示せず）を含み得る。

ケース（10）の外側には、ヘッドホン用ジャック（2
0）、信号プローブユニット用ジャック（30）、メモリ
カード用スロット（40）、２行のテキストディスプレイ
（50）、及び５個の瞬間接触（momentary−contact）の
押ボタン、すなわちキー（61）−（65）を有するキーパ
ッド（60）が配備され、ケース（10）の後部パネル上に
RS232ジャック（70）が配備される。RS232ジャック（7
0）は、RS232プラグ（74）を受け入れ、該プラグ（74）
は、シリアルデータバス（72）に接続される。該データ
バス（72）は、検査中の機械の制御用コンピュータ及び
ユニット（100）のCPU間を通信するために、デジタル信
号を運ぶ。（「CPU」は、中央処理装置、制御用回路を
表わし、例えば、マイクロプロセッサを表わす。） プローブユニット（80）は、プローブユニット用ジャ
ック（30）に挿入可能なプラグ（32）を有する。プロー
ブユニット（80）は、プローブジャック（35）を有し、
該ジャック（35）にプローブ（34）が挿入される。プロ
ーブは、公知であり、鋭い金属製の先端と絶縁された取
っ手を具えている。フレキシブル線は、プローブユニッ
ト（80）をプラグ（32）に接続し、該プラグ（32）は、
ユニットケース（10）にあるプローブユニット用ジャッ
ク（30）と接続する。プラグを含む従来のヘッドホンま
たはヘッドセットは、ケース（10）にあるホンジャック
（20）に挿入されることができる。また、ヘッドホン用
ジャック（20）は、ラウドスピーカ、イアープラグ（ea
rplug）、その他の音響変換器に接続され得る。

メモリカードは、ケース（10）側面にあるスロット
（40）に挿入できる。メモリカードは、電極指（conduc
tive fingers）を有し、電極指は、カードスロット（4
0）内部の電極要素（conductive element）に接続され
る。

電気コネクタ（14）は、ユニット（100）に電力を供
給するために、ハウジング（10）の後部に配備される。
また、ユニット（100）は、バッテリ若しくはその他従
来の任意の電源、またはその組合せを利用し得る。電力
のオン／オフスイッチは、キー（61）−（65）の中の１
つとして提供され得る。

前記ユニット（100）及び附属品を用いて、本質的に
メカトロである機械を検査し、診断し、或いはトラブル
シューティングする。該機械は、デバイスの活動を指示
し或いは制御する制御用コンピュータを含む。本発明の
望ましい実施例は、コンピュータ制御された産業用ミシ
ンの検査に適用されるが、本発明は、他の種類の機械
に、（トラブルシューティングプログラムを除いて）変
更することなく適用され得る。

プローブユニット（80）は、ユーザの手に適合する寸
法である。プローブユニット（80）は、５個のボタン
（81）−（85）を含み、ユーザは、該ボタン（81）−
（85）を用いて、検査プログラムからの命令に応答す
る。ユーザは、「NO」キー（81）と「YES」キー（82）
を用いて、検査プログラムが尋ねた質問に応答できる。
ユーザは、「BACKUP」、「GO」、及び「REPEAT」キー
（83）（84）（85）を用いて、望むとおりに検査プログ
ラム中をスクロールできる。

本発明によって検査されるべき機械（200）は、図２
にて模式的に示される。該機械（200）は、制御用コン
ピュータ（210）、データバス（212）、データバスコネ
クタ（214）、及び種々のデバイス（220）を含む。デー
タバス（212）は、種々のデバイス（220）に結合され、
その結果、制御用コンピュータ（210）は、その制御の
下に、前記デバイス（220）の全てとデータを通信でき
る。電源（230）は、電気回路及び電子回路に電力を供
給する。

コンピュータ（210）の制御下にある幾つかのデバイ
ス（220）は、D/AまたはA/Dコンバータ（222）と対応付
けられる。これらは、コンピュータ（210）のデジタル
信号と、デバイス（220）に対応付けられる電圧または
電流とを相互に変換する。

一般に、本発明を用いて機械（200）のトラブルシュ
ーティングを行なうことは、検査中の機械（200）に関
する制御用コンピュータ（210）のプログラムを使用禁
止にすることを伴う。次に、検査中の機械は、検査器の
制御に基づいて動作する。これによって、制御用コンピ
ュータ（210）がデバイス（220）から切り離され、デバ
イス（220）を個々にまたは一群の小組立品として検査
することが可能になる。ある適用では、データバスコネ
クタ（214）は、検査を始める前に開放される。

図３を参照すると、ユニット（100）（すなわち、ケ
ース（10））は、破線の箱で示される。RS232データバ
ス（72）は、ユニット（100）のケース（10）のジャッ
ク（70）に差し込まれ、他端は、データバスコネクタ
（214）と接続される。前記接続が行なわれるとき、制
御用コンピュータ（210）は、ユニット（100）のCPU（1
70）に直接結合される。

本発明は、特定の型式のデータバスまたは接続方法に
限定されるものではない。シリアルバスによく似た類例
を使用でき、且つ、特定のプラグ、ジャック、コネク
タ、その他の接続方法は、本発明を実施するために必要
とされることはない。

CPU（170）は、デジタルプログラム中で符号化したフ
ローチャートに従って、検査（トラブルシューティン
グ）を制御し且つ指示する。CPUは、プローブ（34）の
先端を介して、電圧または測定量をサンプリングし、或
いは電圧を生成する;CPUは、キー（81）−（85）を具え
るキーパッド経由で、ユーザからの情報を受信し、且つ
音声合成器（120）及びヘッドホン（24）経由で、ユー
ザに命令する。

機械（200）の制御用コンピュータ（210）もまた、中
央処理装置を具え得るが、特に断らない限り、以下の明
細書及び請求の範囲における「CPU」とは、本発明の検
査ユニット（100）のCPU（170）を示すことに注意すべ
きである。「コンピュータ」の語は、たとえマイクロプ
ロセッサまたはその同等物を組み込んでいても、機械
（200）に用いられる。

検査の間、制御用コンピュータ（210）とデバイス（2
20）間は、ユニット（100）、プローブユニット用ジャ
ック（30）、及びプローブ（34）を通してのみ、電気的
に連結する。プローブ（34）は、ユーザ（図示せず）に
よって、機械（200）における種々の電気的接続点上に
配置されて、前記接続を継続させる。制御用コンピュー
タ自身が疑わしいとき、ユニット（100）のデータバス
を、機械に直接接続できる。

デジタル符号化されたメッセージは、CPU（170）から
音声合成器（120）に送信され、該音声合成器（120）
は、デジタル符号化されたデータを、時変数電圧の形を
取る中間メッセージ信号に変換する。そのような合成器
は、市販されている。該アナログ電圧信号は、必要があ
れば、増幅され、次に、ユーザがつけたヘッドホン（2
4）に印加される。例えばラウドスピーカのような別の
変換器で代用することもできる。

図１にて見られるラインディスプレイ（50）は、CPU
（170）からユーザへの連絡を追加するために、ヘッド
ホンと関連して使用される。ラインディスプレイは、行
われている検査、電気端末の位置、または状態の報告を
記載し得る。

CPU（170）からのラインディスプレイのメッセージ
は、文字合成器（150）に送信され、該文字合成器（15
0）は、該ディスプレイ（50）を活動化して文字を表示
する信号に、２進コードを変換する。ディスプレイ（5
0）は、ポケット計算機及び腕時計にて使用されるよう
なLCDスクリーン、その他任意の形式の電気−視覚変換
器でもよい。

他の任意の合成器−変換器ペアは、本発明の範囲及び
以下の請求の範囲内である：メモリ（172）またはメモ
リカード（42）が記憶するデジタルデータから、イメー
ジを形成する（CRTまたはLCDスクリーンのような）描画
スクリーンは、その一例である。合成器及び変換器は、
しばしば、組合せ機器として市販されるだろう。また、
それらは、設計上統合され、その結果、両者がすぐには
明確に区別されないかもしれない。しかしながら、上記
の場合では、合成器及び変換器は、機能及び内部構成に
おいて、独立したままである。合成器は、CPUからのデ
ジタル信号を、中間形式の他の信号に変換し；変換器
は、前記中間形を、例えば書かれた文字、絵、または音
のような、ユーザが認識できる感覚情報として提供す
る。

検査プログラムを実行することは、検査器が情報を受
信することを必要とし、従って、データバスは双方向で
あり；ユーザは、CPUの要求、命令及び質問に応答する
ために、CPU（170）と通信する必要がある。本発明の望
ましい実施例において、キーパッド（60）は、このため
に使用される。

図１にて示される、プローブユニット（80）上に配備
される５個のキー（81）−（85）には、「YES」、「N
O」、「BACKUP」、「GO」、及び「REPEAT」のラベルが
貼られている。ユーザは、「YES」または「NO」キーを
用いて、デバイス（220）の状態についての質問に回答
する。他の３個のキーによって、ユーザは、検査プログ
ラム中を、望みのままに移動できる。

「REPEAT」キー（85）は、検査ステップを繰返すため
に使用される。もし、ユーザは、検査が誤ってなされて
いると気づけば、該キー（85）が使用されるだろう。フ
ローチャートのある点では、プログラムは、処理を実行
する前に、ユーザを待機する。該点では、「GO」キー
（84）が、次のプログラム検査ステップへ進むために使
用される。CPUは、処理すべきかどうか、及びもし「G
O」キーが押されていないときは、進まないことをユー
ザに尋ねるだろう。

検査プログラムは、ユーザからの応答を待機する時間
の最大値を含み、該最大の時間後に、CPUは、別のメッ
セージを送信し得る。該メッセージは、ユーザが混乱し
ているという仮定のもとで、より多くを説明するだろ
う。

キーパッド以外の、他のユーザ応答手段は、本発明の
範囲内である。例えば、電子ノートパッド、マウスまた
はジョイスティック、若しくは音声分析器も、ユーザが
CPU（170）と通信するために使用されることができる。

CPU（170）は、ユニットが働く前に、（トラブルシュ
ーティングフローチャートを組込む）検査プログラムを
ロードしなければならない。ロードするためには、ユー
ザは、検査プログラムを保持するメモリカード（42）
を、ユニット（100）のスロット（40）に挿入する。イ
ンターフェース（140）は、該カード（42）をCPU（17
0）に結合する。検査プログラムは、CPU（170）上で実
行されるように設計され、通常、デジタルコードで書か
れるだろう。該プログラムは、機械（200）のコンピュ
ータ（210）、コンピュータ（210）のプログラム、及び
他の多数のデバイス（220）をトラブルシューティング
するように指示する。

前記カード（42）は、トラブルシューティングプログ
ラムを含むことができるメモリチップ（または他の形式
のメモリ）を有する。また、カードのメモリは、特定の
機械についての情報を含むために使用されてもよく、そ
の場合、そのカードは、該機械専用である。カードは、
機械の識別データ、メモ、及び修理記録を保持してもよ
い。メモは、５個ボタンのキーバッドでは入力できない
ので、別のインターフェース及び完全なキーボードが、
前記機能のために使用されなければならない。ユーザが
メモまたは情報を入力したいとき、インターフェースに
よって、カードは、RS−232またはパラレルポートを有
する任意の端末またはコンピュータによっってプログラ
ミングされることができる。

また、ユニット（100）は、固定メモリ（172）を含み
得る。該メモリ（172）は、トラブルシューティングプ
ログラム自体と同様に、フローチャートのアウトライ
ン、メモリカード（42）をロードする際の命令等を保持
することができ；もし検査プログラムがメモリ（172）
に永久に記憶されれば、ローディングを必要としない。

メモリカード（42）のプログラムが、スロット（40）
を介してロードされ、且つCPU（170）が制御用コンピュ
ータに接続されると、検査が開始可能となる。ユーザ
は、ヘッドホン（24）をつける。次にユーザは、機械を
「検査」モードにする機械上のスイッチを入れる。まず
始めに、検査プログラムによって、CPU（170）は、制御
用コンピュータから来る信号を読み出す。CPU（170）
は、該プログラムを開始するように、コンピュータ（21
0）を促すか、或いは、制御用コンピュータを直接使用
可能にするように、ユーザに命令するだろう。

ユーザに対する命令は、メモリカード（42）に記憶さ
れる。これらのメッセージは、検査プログラムの一部と
してロードされ、検査プログラムの指示により、CPU（1
70）によって、メモリから音声合成器（120）に送信さ
れる。音声合成器（120）は、通常のものである。音声
合成器（120）は、メモリから取り出した、デジタル信
号に符号化されたメッセージを、中間のメッセージ信号
に変換する。該信号は、音声合成器の場合では、ヘッド
ホン（24）に結合されるアナログ電圧信号である。ヘッ
ドホン（24）は、電圧信号を、ユーザの感覚器が知覚で
きる合成音声の音響に変換する変換器として働く。合成
音声は、ユーザを指示し得る。合成音声は、質問を尋
ね、ある事柄についてユーザに知らせ、或いは任意の種
類のメッセージをユーザに送信する。

機械（200）の多数のデバイス（220）は、個々に、或
いは一群の小組立品として検査される。ある種類のデバ
イス（220）は、入力デバイスであり、光電池（photoce
ll）、リミットスイッチ、エンコーダ入力、及びその他
の信号入力を含む。これらは、機械（200）の条件につ
いての情報を制御用コンピュータ（210）に送信する。

前記種類のデバイス（220）をトラブルシューティン
グする際には、検査プログラムのフローチャートに従う
典型的な手順は、以下のようであるだろう：ユーザは、
検査器の正面に対象を配置し、検知器を操作し、或いは
対象を操作するように、検査器によって命令されて、一
組の動作を実行し、該動作により入力デバイス（220）
から或る電圧信号が発生する。また、ユーザは、電圧信
号を測定できる電気的な接続点上へ、プローブ（34）の
先端を置くように命令される。該接続点は、例えば、導
線を光電池に取り付けるためのハダカ端子であるだろ
う。

機械（200）の任意の接続点での電圧を測定する間、
サンプリングされた電圧は、プローブ（34）の導電性の
リード線によって、ユニット（100）のケース（10）に
収納されたA/Dコンバータ（130）に伝えられ、A/Dコン
バータ（130）は、該電圧を、デジタルに符号化された
振幅に変換する。変換されたデジタル振幅信号は、CPU
（170）によって「読み出され」、プログラム内のパラ
メータと比較されることができる。該パラメータも２進
データとして記憶されている。

もし、デバイス（220）自身が、適当な２進信号を出
力すれば、A/Dコンバータは不要であり、プローブ（3
4）は、CPUに直接接続した論理プローブとして働く。

この明細書及び以下の請求の範囲における、「A/Dコ
ンバータ」及び「D/Aコンバータ」という名称は、アナ
ログ信号と２進コード間で変換する前記名称を有する通
常のデバイスと、同じ機能を実行する他の回路の両方を
含む。前記回路の一例は、定常電圧の振幅の関数である
周波数を有するデジタルパルス列に、電圧を変えるもの
である。パルス列は、CPUによって、一定間隔でカウン
トされ、該カウント数は、電圧の測定値として使用され
ることができる。他の変換手段も、専門家の念頭に浮か
ぶだろう。

A/Dコンバータ（130）をユニット（100）内に設ける
ことによって、ユーザが、電圧計により表示される電圧
を読み出す必要性、または、電圧値を述べる合成音声を
聞く必要性を取り除く。これは、ユーザの仕事を簡略化
し、且つユーザの誤りを避けることができる。

もし電圧の振幅が仕様内でなければ、ユーザは、電源
（230）から検出器デバイス（220）への供給電圧をサン
プリングできる別の点上へ、電圧プローブ（34）を置く
ように命令される。CPUは、電源電圧が適当であるかど
うかを、ユーザに知らせるだろう。もし、検査により、
デバイス（220）に欠陥があることが示されれば、CPU
は、デバイス（220）を取替えるように、ユーザに命令
するだろう。

ソレノイドバルブ、ステッパモータ、リレー、または
信号出力のような、出力デバイスをチェックするには、
まず始めに、CPUは、電源（230）電圧を測定できる接続
点上に、プローブ（34）を置くように、ユーザに命令す
る。CPUは、デバイス（220）を制御する電圧信号をサン
プリングするための接続点上に、プローブ（34）を置く
ようにユーザに命じるだろう。CPUは、デバイスを活動
させている間、デバイス（220）を観察するように、ユ
ーザに要求するだろう。例えば、制御電圧をオン及びオ
フに動かすと同時に、オン及びオフに動いた時期をユー
ザに告げるだろう。次に、CPUは、ユーザに応答を尋ね
るだろう。ユーザは、NOまたはYESキー（81）（82）を
押して、応答する。もし、CPUが、デバイス（220）に欠
陥があると決定すれば、CPUは、デバイス（220）を取替
えるようにユーザに命じるだろう。

出力デバイスを上述のように動かすために、CPUは、
振幅コマンド（２進コード化されたデジタル信号）を、
D/Aコンバータ（132）に送信するだろう。ここで、D/A
コンバータ（132）は、A/Dコンバータ（130）と同様
に、プローブユニット用ジャック（30）に接続される。
該コマンドにより、D/Aコンバータは、ある検査電圧を
出力する。生成した検査電圧は、導電性のパスに沿っ
て、プローブ（34）の先端に伝えられる。

メモリに記憶した一連の２進数は、上述の方法によっ
て、プロープ（34）先端で、時間連続の電圧に変換され
ることができる。その結果、CPU（170）は、例えばパル
スまたは正弦波のような、デバイス（220）を制御する
のに必要とされる任意の信号を、生成することができ
る。

また、ユーザは、クラッチ、ブレーキ、またはスイッ
チが自由に動くかどうかを試すような、全く機械的な検
査を実行するように要求されるだろう。

検査が進むにつれて、CPUが実行しているトラブルシ
ューティングプログラムのフローチャートは、ステップ
及び分岐点によって処理される。CPUは、分岐につい
て、上述のように、決定するだろう。ユーザは、通常、
分岐の決定を直接行なわず、質問に答えて、その結果、
分岐が決定する。

特定の実施例において上述のように、本発明によっ
て、コンピュータ、制御用コンピュータ（210）のプロ
グラム、または、検査されるべき特定の機械デバイス
（220）の何れかを熟知していないユーザが、幅広く多
様なメカトロ的で、コンピュータ制御された機械を、ト
ラブルシューティングできることが理解されるだろう。

機械（200）の制御用コンピュータ（210）を、検査用
ユニット（100）のCPU（170）に直接結合することによ
って、本発明は、ユーザがデジタルエレクトロニクスを
扱う必要性を最小限にする。電気プローブ（34）をCPU
（170）に直接結合することによって、本発明は、ユー
ザによる決定及びヒューマンエラーを最小限にし、且つ
ユーザが電圧計を運ぶ必要性を無くす。

合成音声を使用することによって、本発明は、ユーザ
が嵩ばったマニュアルを運ぶ必要性を無くし、記載頁を
調べ、或いは回路図を広げるための空間を工場フロア上
に見出そうとするユーザの労力を取り払う。

交換可能なメモリカード（42）を使用することによっ
て、本発明は、単一のユニット（100）が、容易に、素
早く且つ低コストで用いられて、略任意の機械をトラブ
ルシューティングすることを可能にする。ある機械（20
0）のためのメモリカードは、該機械の設定位置に備え
ることができ、従って、カードに関するライブラリを必
要としない。

以下の定義は、本発明の請求の範囲の用語に適用され
るべきであることに、注意すべきである。また、請求の
範囲に先行する以下のパラグラフにおいて列挙するもの
は、単なる例示であって、パラグラフにおける先行した
定義に入るであろう他の列挙されないものを排除するも
のではないことに、注意すべきである。

「データバス」は、デジタル信号を伝送する任意の器
具を意味し、例えば、シリアルまたはパラレルポート；
電気ケーブル、電線またはコネクタ；光伝導性のファイ
バまたは光ビーム；ラジオリンク等のようなものであ
る。

「データバスコネクタ」は、データバス経由でデジタ
ル通信するために、データバスに結合する任意の器具ま
たは方法を意味する。

「CPU」は、デジタル形式に記憶され、或いはデジタ
ル形式の回路または器具に伝送されるプログラムを実行
できるデジタル回路または器具を意味する。

「プローブ手段」は、ここでは、デバイス（220）、
デバイス（220）への電気的接続部、または接地点等、
機械（200）におけるその他任意の導電性接続点に、電
気的に接続できる任意のものであると定義される。前記
定義に基づいて、上記記載の通常の電圧プローブ（プロ
ーブ（34））の鋭い先端、ワニ形クリップ、ひねってオ
ンまたは押してオンになる端末、プラグ、ジャック、デ
ータバスコネクタ等は、全てプローブ手段である。

「電圧手段」は、電圧を生成し、検知し、または伝送
する任意のものを含む。

「変換器手段」は、ここでは、変換器または変換器に
結合する器具の何れかを意味すると定義される。例え
ば、ヘッドホン用ジャック（20）は、変換器とは言えな
いが、ユニット（100）を変換器（ヘッドホンセット（2
4）のイヤホン）に結合する手段であり、従って、前記
定義内の変換器手段である。

「応答手段」は、ユニット（100）において、ユーザ
によりデジタル信号がCPUに進むことを可能にする任意
の方法または器具を含む。

「デジタルメモリ手段」は、ここでは、メモリデバイ
スであると定義され、例えば、磁気ディスクドライブ、
レーザディスク、RAM、ROM、メモリカード、レジスタ、
その他、プログラムを保持し、且つ、読み出し、または
読み出される何れかであり得る任意のデジタル記憶装置
のようなものである。

一般に、本発明は、上記記載の特定の実施例に限定さ
れるのではなく、以下の請求の範囲内全てを包含する
と、理解されるべきである。

フロントページの続き (56)参考文献 米国特許4694408（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 31/00 G01M 17/00 - 17/06 G01M 19/00 - 19/02 G01D 21/00 - 21/02

Claims (21)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ユーザがメカトロ機械（200）を検査でき
   る、手持式検査器であって、以下を具えるもの： a.ハウジング（10）； b.該ハウジング（10）に配備され、該機械（200）から
   電気的に切り離された制御用コンピュータ（210）とイ
   ンターフェースを取る手段を有するCPU（170）； c.前記ハウジング（10）から延びており、ユーザに促し
   た該機械（200）のメカトロデバイス（220）上の検査位
   置に、検査器を電気的に結合して、該メカトロデバイス
   （220）に制御信号を提供するプローブ手段； d.アナログ電圧信号を供給して、デバイスからメカトロ
   的な応答を誘導するために、検査器をデバイスに電気的
   に結合する手段； e.制御信号に対するデバイスによる応答を検知する検知
   手段；及び f.該検知手段に結合した、欠陥位置を特定する手段で、
   以下を具えるもの： （１）異常な状態を特定するようにユーザを誘導するた
   めに、トラブルシューティングのフローチャートに基づ
   いて、検査の命令又は質問をユーザに提供する命令／質
   問手段であって、該命令／質問手段は、前記プロープ手
   段をデバイス上の検査位置に結合するようにユーザに促
   す手段を含んでいる； （２）該命令又は質問に対するユーザの応答を受け取る
   応答入力手段；及び （３）該応答入力手段に入力されたユーザの応答に基づ
   いてフローチャートのステップを進めるステップ手段。
2. 【請求項２】命令／質問手段は、多ラインのテキストデ
   ィスプレイを含む、請求項１の検査器。
3. 【請求項３】命令／質問手段は、音声メッセージを発生
   する、請求項１の検査器。
4. 【請求項４】命令／質問手段は、フォンジャックを含
   む、請求項３の検査器。
5. 【請求項５】命令／質問手段は、ヘッドホンを含む、請
   求項３の検査器。
6. 【請求項６】機械はミシンである、請求項１の検査器。
7. 【請求項７】検知手段は、サンプリングされた電圧を、
   欠陥位置を特定する手段に送信されるべく、デジタル符
   号化された振幅に変換する電圧測定手段を含む、請求項
   １の検査器。
8. 【請求項８】電気的に結合する手段は、欠陥位置を特定
   する手段からの２進コード化されたデジタル信号を、ア
   ナログ電圧信号に変換する電圧発生手段を含む、請求項
   １の検査器。
9. 【請求項９】欠陥位置を特定する手段を指示するための
   検査指示手段を具える、請求項１の検査器。
10. 【請求項１０】検査指示手段は、１番目の検査を、機械
    の制御用コンピュータ上で実行し、且つ、２番目の検査
    を、機械のメカトロデバイス上で実行し、２番目の検査
    は、検査命令又は質問を提供する手段によって提供され
    るユーザに対する音声メッセージを含む、請求項９の検
    査器。
11. 【請求項１１】メモリカードを受入れるカード手段を含
    み、該メモリカードは、検査指示手段を保有する請求項
    10の検査器。
12. 【請求項１２】もし、ユーザが、音声メッセージの１つ
    の後に続くある時間内に、ユーザの応答を受信する手段
    を活動化しなければ、命令／質問手段は、ユーザに追加
    のメッセージを送信する、請求項10の検査器。
13. 【請求項１３】検査中の機械の中の、メカトロ部品と制
    御用コンピュータ間を直列に結合できる携帯式ユニット
    であって、以下を具えるユニットであり： a.ハウジング； b.前記ハウジングに配備され、検査中の機械の中のコン
    ピュータとインターフェースをとる手段を有するCPU; c.前記ハウジングから延びる単一の電気プローブであっ
    て、CPUからの命令に従って検査中の機械の中の、前も
    って選択された複数の電気的接続位置の１つに、ユニッ
    トを選択的に結合するプローブ； d.前記ハウジングに配備され、デジタル電圧情報をCPU
    に送信する電圧計であって、該電圧計は、該接続位置で
    の電圧をサンプリングするために、プローブに結合され
    るもの； e.前記ハウジングに配備され、検査中の機械の中のメカ
    トロ部品に電圧信号を送信する電圧ジェネレータであっ
    て、該ジェネレータは、該接続位置に検査電圧を提供す
    るために、プローブに結合されるもの； f.前記ハウジングに配備される音声合成器であって、デ
    ジタルに符号化されたCPUからのメッセージを、ユーザ
    に命令し、知らせ、且つ質問するために、音声に変換す
    る音声合成器；及び g.CPUに接続され、デジタルに符号化された検査プログ
    ラムを記憶するメモリ手段であって、該メモリ手段によ
    り、トラブルシューティングのフローチャートに従っ
    て、機械における欠陥位置を突き止める際に、CPUがユ
    ーザに指示できるもの。
14. 【請求項１４】ユーザが、デジタルの応答をCPUに通信
    するためのキーパッドを具える、請求項13のユニット。
15. 【請求項１５】電圧ジェネレータは、CPUからのデジタ
    ル振幅コマンドを検査電圧に変換する手段を具える、請
    求項13のユニット。
16. 【請求項１６】機械はミシンである、請求項13のユニッ
    ト。
17. 【請求項１７】検査中の機械の中の、メカトロ部品と制
    御用コンピュータ間を直列に結合できる携帯式ユニット
    であって、以下を具えるユニットであり： a.該機械の中のコンピュータとデジタル的にインタフェ
    ースをとる手段を有するCPU; b.CPUからの命令に従って検査中の機械の中の複数の電
    気的接続位置の１つに、ユニットを選択的に結合する単
    一の電気プローブ； c.関連して動作するようにCPUに結合され、デジタル電
    圧情報をCPUに送信する電圧計であって、該電圧計は、
    該接続位置での電圧をサンプリングするために、プロー
    ブに結合されるもの； d.検査中の機械の中のメカトロ部品に電圧信号を送信す
    る電圧ジェネレータであって、該ジェネレータは、該接
    続位置に検査電圧を提供するために、プローブに結合さ
    れるもの； e.デジタルに符号化されたCPUからのメッセージを、ユ
    ーザに命令し、知らせ、且つ質問するために、音声に変
    換する音声合成器； f.ユーザからCPUにデジタルの応答を通信するユーザ通
    信手段；及び g.デジタルに符号化された検査プログラムを保有して、
    トラブルシューティングのフローチャートに従って、機
    械における欠陥位置を突き止める際に、CPUが、該プロ
    グラムを実行し、ユーザに指示するためのデジタルメモ
    リ。
18. 【請求項１８】電圧ジェネレータは、CPUからの２進コ
    ード化されたデジタル信号を検査電圧に変換する手段を
    具える、請求項17のユニット。
19. 【請求項１９】機械はミシンである、請求項17のユニッ
    ト。
20. 【請求項２０】ヘッドホンを含む、請求項17のユニッ
    ト。
21. 【請求項２１】メモリ手段は、取外し可能な磁気カード
    であり、該手段に具える検査プログラムは、特定の形式
    の機械専用である、請求項13のユニット。