DE112014006253T5 - Werkzeugformmessvorrichtung und Werkzeugformmessverfahren - Google Patents

Abstract

Eine Werkzeugformmessvorrichtung umfasst: eine Konturerfassungseinheit 31, die eine Werkzeugkontur aus einem von einem Rotationswerkzeug aufgenommenen Bild erfasst, eine Achsenrichtungsberechnungseinheit 32, die auf Basis der Werkzeugkontur eine Werkzeugachsenrichtung berechnet, bei der es sich um eine Achsenrichtung des Rotationswerkzeugs handelt, eine Werkzeugdurchmessermesseinheit 33, die einen scheinbaren Werkzeugdurchmesser des Rotationswerkzeugs in einer Bildebene auf Basis einer kalibrierten Positions- und Lagebeziehung zwischen einer Abbildungsvorrichtung 21 und dem Rotationswerkzeug, der Werkzeugachsenrichtung und der Werkzeugkontur berechnet, und eine Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34, die einen Abstand zwischen der Abbildungsvorrichtung 21 und dem Rotationswerkzeug unter Verwendung der Werkzeugachsenrichtung berechnet und den scheinbaren Werkzeugdurchmesser auf einen tatsächlichen Werkzeugdurchmesser durch Korrigieren der Verfälschung der Werkzeugkontur auf Basis des Abstands korrigiert.

Description

• Gebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugformmessvorrichtung zum Messen der Form eines Werkzeugs und ein Werkzeugformmessverfahren.
• Hintergrund
• Eine erste Werkzeugformmessvorrichtung nach dem Stand der Technik erfasst die Kontur am Endbereich eines Werkzeugkopfs indem ein berührungsloser optischer Sensor relativ zu einer Werkzeugspindel verfahren wird. Die erste Werkzeugformmessvorrichtung wählt aus mehreren Korrekturtabellen, die im Voraus für die jeweiligen Kontourformen des Werkzeugkopfendbereichs ermittelt werden, eine zur Konturform gehörende Korrekturtabelle aus. Die erste Werkzeugformmessvorrichtung erhält zudem einen Korrekturwert für die Werkzeugabmessungen auf Basis der Korrekturtabelle und die eigentlichen Werkzeugabmessungen (Länge und Durchmesser des Werkzeugs) unter Verwendung des Korrekturwerts (es wird zum Beispiel auf Patentdokument 1 verwiesen).
• Ferner weist eine zweite Werkzeugformmessvorrichtung nach dem Stand der Technik einen Werkzeughalterungsmechanismus auf, der zum Drehen eines Werkzeugs um die Mittelachse ausgebildet ist. Die zweite Werkzeugformmessvorrichtung passt eine beim Drehen des Werkzeugs abgebildete Werkzeugform an einen Zylinder an. Außerdem bestimmt die zweite Werkzeugformmessvorrichtung ein Werkzeugmodell auf Basis des Ergebnisses des Mustervergleichs zwischen den Abmessungen des Zylinders, dem aufgenommenen Bild und Werkzeugmodellen und erzeugt unter Verwendung des Werkzeugmodells Werkzeugabmessungsdaten (es wird zum Beispiel auf Patentdokument 2 verwiesen).
• Liste der Zitate
• Patentliteratur
• Patentdokument 1: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2007-185771
• Patentdokument 2: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2006-284531
• Kurzbeschreibung
• Technische Problemstellung
• Im den ersten und zweiten Mechanismus umfassenden Stand der Technik werden die Werkzeugabmessungen unter Verwendung eines Bewegungsmechanismus zum Drehen oder Verschieben eines Sensors oder Werkzeugs gemessen. Der Grund hierfür ist, dass die Werkzeugform komplex ist und ein genaues Messen der Werkzeugabmessungen (Durchmesser und Länge) aus der Form (Werkzeugkontur oder dergleichen), die in einem Zustand erhalten wird, bei dem das Werkzeug und der Sensor aneinander fixiert sind, schwierig ist. Wenn jedoch ein Bewegungsmechanismus nach dem den ersten und zweiten Mechanismus umfassenden Stand der Technik verwendet wird, besteht das Problem erhöhter Kosten und erhöhten Platzbedarfs.
• Die vorliegende Erfindung entstand in Anbetracht des oben Ausgeführten, wobei eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Angabe einer Werkzeugformmessvorrichtung, die ein Messen von Werkzeugabmessungen mit einem einfachen Aufbau ermöglicht, und eines Werkzeugformmessverfahrens besteht.
• Lösung der Problemstellung
• Die oben ausgeführte Problemstellung und die oben genannte Aufgabe werden durch eine erfindungsgemäße Werkzeugformmessvorrichtung gelöst, die aufweist: eine Konturerfassungseinheit zum Erfassen einer Werkzeugkontur aus einem Bild, das von einem Rotationswerkzeug aufgenommen wurde, eine Achsenrichtungsberechnungseinheit, die auf Basis der Werkzeugkontur eine Werkzeugachsenrichtung berechnet, bei der es sich um eine Achsenrichtung des Rotationswerkzeugs handelt, eine Werkzeugdurchmessermesseinheit, die einen scheinbaren Werkzeugdurchmesser des Rotationswerkzeugs in einer Bildebene auf Basis einer kalibrierten Positions- und Lagebeziehung zwischen einer Abbildungsvorrichtung, die das Bild aufnimmt, und dem Rotationswerkzeug, der Werkzeugachsenrichtung und der Werkzeugkontur berechnet, und eine Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit, die einen Abstand zwischen der Abbildungsvorrichtung und dem Rotationswerkzeug unter Verwendung der Werkzeugachsenrichtung berechnet und den scheinbaren Werkzeugdurchmesser durch Korrigieren der Verfälschung der Werkzeugkontur auf Basis des Abstands auf einen tatsächlichen Werkzeugdurchmesser korrigiert.
• Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
• Ein Effekt der vorliegenden Erfindung besteht im Ermöglichen einer Messung von Werkzeugabmessungen mithilfe einer einfachen Anordnung.
• Kurzbeschreibung der Figuren
• 1 zeigt eine Ansicht zur Veranschaulichung eines Werkzeughalterungsmechanismus, der in einer Werkzeugformmessvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform enthalten ist.
• 2 zeigt ein Blockschaltbild zu Veranschaulichung des Aufbaus der Werkzeugformmessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
• 3 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Ablaufs der Vorgänge an der Werkzeugformmessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
• 4 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Korrektur eines Werkzeugdurchmessers.
• 5 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Werkzeugformmessvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
• 6 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Ablaufs der Vorgänge an der Werkzeugformmessvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
• 7 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Vorgangs zum Anpassen eines Primitivs an einen Endbereich eines Werkzeugkopfs.
• 8 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung eines Vorgangs zum Projizieren des Primitivs auf eine Bildebene.
• 9 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Werkzeugformmessvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform.
• 10 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Ablaufs der Vorgänge an der Werkzeugformmessvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform.
• 11 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Werkzeugformmessvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.
• 12 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Ablaufs der Vorgänge an der Werkzeugformmessvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform.
• 13 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung eines Vorgangs zum Bestimmen von Formparametern.
• 14 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Werkzeugformmessvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform.
• 15 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Ablaufs der Vorgänge an der Werkzeugformmessvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform.
• 16 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung der Hardwarekonfiguration einer Berechnungsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform.
• Beschreibung von Ausführungsformen
• Nachfolgend werden eine Werkzeugformmessvorrichtung und ein Werkzeugformmessverfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt.
• Erste Ausführungsform
• Die Ansicht von 1 veranschaulicht einen Werkzeughalterungsmechanismus, der in einer Werkzeugformmessvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform enthalten ist. Die Darstellung von 1(a) zeigt eine perspektivische Ansicht eines Werkzeughalterungsmechanismus 12 und einer Abbildungsvorrichtung 21, die in der Werkzeugformmessvorrichtung enthalten ist. Die 1(b) und 1(c) veranschaulichen ferner Zustände während einer Vermessung eines Werkzeugs. 1(b) zeigt eine perspektivische Ansicht eines Rotationswerkzeugs 11 und der Abbildungsvorrichtung 21, und 1(c) zeigt eine Draufsicht auf das Rotationswerkzeug 11 und die Abbildungsvorrichtung 21. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, bei dem es sich als Beispiel für das Werkzeug um das Rotationswerkzeug 11 handelt. Bei dem Werkzeug kann es sich jedoch auch um ein anderes Werkzeug als um ein Rotationswerkzeug 11 handeln.
• Bei dem Werkzeughalterungsmechanismus 12 handelt es sich um eine Vorrichtung, in der das Rotationswerkzeug 11 als Messobjekt gehaltert ist. Der Werkzeughalterungsmechanismus 12 ist so ausgebildet, dass die Rotationswerkzeuge 11 und ein Standard 16, das später beschrieben wird, sich von diesem abnehmen lassen. Außerdem verfährt der Werkzeughalterungsmechanismus 12 jedes der Rotationswerkzeuge 11 an eine Stelle, an der das entsprechende Werkzeug 11 mithilfe der Abbildungsvorrichtung 21 abgebildet werden kann. Ferner verfährt der Werkzeughalterungsmechanismus 12 den Standard 16 an eine Position an der der Standard 16 mithilfe der Abbildungsvorrichtung 21 erfasst werden kann.
• Die Abbildungsvorrichtung 21 ist so angeordnet, dass sie an dem Werkzeughalterungsmechanismus 12 fixiert ist. Die Abbildungsvorrichtung 21 bildet die von dem Werkzeughalterungsmechanismus 12 gehaltenen Rotationswerkzeuge 11 ab. Die Abbildungsvorrichtung 21 erfasst außerdem Form und Muster des von dem Werkzeughalterungsmechanismus 12 gehaltenen Standards 16. Als Werkzeughalterungsmechanismus 12 kann auch ein in einer Werkzeugmaschine vorhandenes Werkzeugmagazin (eine Vorrichtung die sich zum Aufnehmen mehrerer Rotationswerkzeuge 11 eignet, die verwendet werden) oder dergleichen verwendet werden. In diesem Fall ist das Hinzufügen einer neuen Abbildungsvorrichtung (Mechanismus) nicht erforderlich.
• Wenn Kalibrierungsdaten wie später erläutert erzeugt werden, ist der Standard 16 an dem Werkzeughalterungsmechanismus 12 angebracht. Kalibrierungsdaten sind Daten, die unter Verwendung des Standards 16 kalibriert wurden und (1) eine Positions- und Lagebeziehung zwischen der Abbildungsvorrichtung 21 und dem Werkzeughalterungsmechanismus 12 (dem Rotationswerkzeug 11) und (2) Informationen zu den Skalierungen der von der Abbildungsvorrichtung erfassten Daten und den tatsächlichen räumlichen Größen (Maßverhältnis) umfassen. Die Werkzeugformmessvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform misst Form und Abmessungen des Rotationswerkzeugs 11 unter Verwendung einer kalibrierten Positions- und Lagebeziehung und einer kalibrierten Maßstabsinformation.
• Der Standard 16 wird unter Verwendung eines plattenförmigen Elements ausgebildet, das eine im Wesentlichen plane Form aufweist. Der Standard 16 ist so an dem Werkzeughalterungsmechanismus 12 angebracht, dass nur eine einzige Hauptfläche (die obere Oberfläche des plattenförmigen Elements) des Standards 16 in einer Ebene liegt, die eine gerade Linie umfasst, die bei angebrachtem Rotationswerkzeug 11 durch die Achse (Werkzeugachse 50z) des Rotationswerkzeugs 11 verläuft. Anders ausgedrückt weist der Standard 16 eine Referenzebene auf, welche die durch die Werkzeugachse 50z verlaufende gerade Linie umfasst. An der Referenzoberfläche (die Ebene, in der die Werkzeugachse 50z verläuft) des Standards 16 ist ein regelmäßiges Muster, beispielsweise ein Karomuster, angeordnet, damit der Standard 16 einfach als bekanntes Objekt behandelt werden kann. Dadurch kann ein Kalibrierungsvorgang vereinfacht werden.
• Die Abbildungsvorrichtung 21 wird wie in den 1(b) und 1(c) dargestellt so angeordnet, dass die Werkzeugachse 50z des an dem Werkzeughalterungsmechanismus 12 angebrachten Rotationswerkzeugs 11 senkrecht zu einer Abbildungsrichtung (optischen Achse 52x) ausgerichtet ist. Der Werkzeughalterungsmechanismus 12 verfährt ein erstes Rotationswerkzeug 11 vor die Abbildungsvorrichtung 21 (Abbildungsposition), um die Werkzeugform des ersten Rotationswerkzeugs 11 zu messen, und verfährt ein zweites Rotationswerkzeug 11 vor die Abbildungsvorrichtung 21, um die Werkzeugform des zweiten Rotationswerkzeugs 11 zu messen. Außerdem verfährt der Werkzeughalterungsmechanismus 12 den Standard 16 vor die Abbildungsvorrichtung 21, um (während des Kalibrierungsvorgangs) das Muster des Standards 16 und dergleichen zu erfassen.
• Die erste Ausführungsform wird bezüglich eines Falls beschrieben, bei dem die Werkzeugachse in z-Richtung weist, die Abbildungsrichtung der Abbildungsvorrichtung 21 in x-Richtung weist und die y-Richtung sowohl senkrecht zur Werkzeugachsenrichtung als auch senkrecht zur Abbildungsrichtung verläuft (beispielsweise in vertikaler Richtung).
• Das Blockschaltbild von 2 veranschaulicht den Aufbau der Werkzeugformmessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. Eine Werkzeugformmessvorrichtung 20A gemäß der ersten Ausführungsform weist eine Abbildungsvorrichtung 21, eine Berechnungsvorrichtung 30A und eine Ausgabeeinheit 22 auf. Die Werkzeugformmessvorrichtung 20A weist den Werkzeughalterungsmechanismus 12 auf, wobei der Werkzeughalterungsmechanismus 12 in 2 nicht dargestellt ist.
• Die Abbildungsvorrichtung 21 nimmt von dem vom Werkzeughalterungsmechanismus 12 gehaltenen Rotationswerkzeug 11 ein Bild auf und gibt das aufgenommene Bild (Werkzeugabbildungsdaten) in die Berechnungsvorrichtung 30A ein. Die Abbildungsvorrichtung 21 erfasst außerdem die Form und das Muster des Standards 16 und erzeugt Kalibrierungsdaten unter Verwendung der erfassten Form und des erfassten Musters. Die Abbildungsvorrichtung 21 gibt die erzeugten Kalibrierungsdaten in die Kalibrierungsvorrichtung 30A ein.
• Die Kalibrierungsvorrichtung 30A wird von einem Computer oder dergleichen gebildet, der die Werkzeugform des Rotationswerkzeugs 11 berechnet. Die Berechnungsvorrichtung 30A der vorliegenden Ausführungsform führt diverse Operationen unter Verwendung der Werkzeugkontur des Rotationswerkzeugs 11, der Kalibrierungsdaten und dergleichen aus.
• Die Berechnungsvorrichtung 30A umfasst eine Konturerfassungseinheit 31, eine Achsenrichtungserfassungseinheit 32, eine Werkzeugdurchmessermesseinheit 33 und eine Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34. Die Abbildungsvorrichtung 21 gibt das Bild des Rotationswerkzeugs 11 in die Konturerfassungseinheit 31 und die Kalibrierungsdaten in die Achsenrichtungsberechnungseinheit 32 ein.
• Die Konturerfassungseinheit 31 erfasst die Kontur des Rotationswerkzeugs 11 (im Anschluss hieran als Werkzeugkontur bezeichnet) auf Basis des von der Abbildungsvorrichtung 21 aufgenommenen Bildes des Rotationswerkzeugs 11. Beispielsweise wird in einem Fall, bei dem die Konturerfassungseinheit 31 die Werkzeugkontur aus einem mit einer im sichtbaren Bereich arbeitenden Kamera aufgenommenen Bild erfasst, an der bei Betrachtung von der Abbildungsvorrichtung 21 rückwärtigen Seite des Rotationswerkzeugs 11 eine Lichtquelle installiert. Die Konturerfassungseinheit 31 erfasst die Werkzeugkontur zudem, indem der Helligkeitsunterschied zwischen den das Rotationswerkzeug abbildenden Pixeln und den die Lichtquelle abbildenden Pixeln in dem aufgenommenen Bild genutzt wird.
• Andererseits kann die Konturerfassungseinheit 31 die Werkzeugkontur auch unter Verwendung eines Hintergrundbildes erfassen. In diesem Falle bezieht die Konturerfassungseinheit 31 das Hintergrundbild vorher in einem Zustand, in dem das Rotationswerkzeug 11 am Werkzeughalterungsmechanismus 12 montiert ist. Die Konturerfassungseinheit 31 erfasst die Werkzeugkontur durch Subtrahieren des Hintergrundbildes von dem Bild, das von dem Rotationswerkzeug 11 aufgenommen wurde. Die Konturerfassungseinheit 31 überträgt die erfasste Werkzeugkontur an die Achsenrichtungsberechnungseinheit 32.
• Die Achsenrichtungsberechnungseinheit 32 berechnet die Werkzeugachsenrichtung, bei der es sich um die Richtung der Achse des Rotationswerkzeugs 11 handelt. Die Konturlinie eines zylindrischen Abschnitts des Rotationswerkzeugs 11 ohne die tatsächlichen Schneiden wird in den zweidimensionalen Aufnahmedaten von zwei geraden Linien dargestellt. Daher behandelt die Achsenrichtungsberechnungseinheit 32 eine Menge von Punkten, die in der Abbildungsebene zu den beiden geraden Linien denselben Abstand aufweisen, als Werkzeugachse 50z. Die Achsenrichtungsberechnungseinheit 32 wandelt die zweidimensionalen Koordinaten der die Werkzeugachse 50z repräsentierenden Punkte ferner unter Verwendung der zuvor bezogenen Kalibrierungsdaten (der Positions- und Lagebeziehung) in dreidimensionale Koordinaten um. Des Weiteren berechnet die Achsenrichtungsberechnungseinheit 32 die dreidimensionale Richtung (die Werkzeugachsenrichtung) der Werkzeugachse 50z auf Basis der Menge der dreidimensionalen Koordinaten (Punkte). Die Achsenrichtungsberechnungseinheit 32 überträgt die Kalibrierungsdaten, die Werkzeugkontur und die berechnete Werkzeugachsenrichtung an die Werkzeugdurchmessermesseinheit 33.
• Die Werkzeugdurchmessermesseinheit 33 misst den Werkzeugdurchmesser (Durchmesser) des Rotationswerkzeugs 11 unter Verwendung der Werkzeugkontur, der Werkzeugachsenrichtung und der Kalibrierungsdaten (der Positions- und Lagebeziehung und der Skalierungsinformation). Der Werkzeugdurchmesser entspricht dem kürzesten Abstand zwischen der Werkzeugkontur an der oberen Seite des aufgenommenen Bildes und der Werkzeugkontur an dessen unterer Seite. Der Durchmesser wird daher als die Länge eines Liniensegments berechnet, das bei einem Abtasten ausgehend von den Punkten auf der Werkzeugachse 50z in Richtung senkrecht zur Werkzeugachsenrichtung im aufgenommenen Bild zwei Punkte auf den Werkzeugkonturen verbindet, die gekreuzt werden. Die Werkzeugdurchmessermesseinheit 33 wandelt die zwei Punkte auf den Werkzeugkonturen unter Verwendung der Kalibrierungsdaten (der Skalierungsinformation) in dreidimensionale Koordinaten um, sodass der Werkzeugdurchmesser in der tatsächlichen räumlichen Größe erhalten wird. Die Werkzeugdurchmessermesseinheit 33 überträgt den Werkzeugdurchmesser und die Werkzeugkonturen an die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34.
• Die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34 korrigiert einen Maßfehler des Werkzeugdurchmessers. Die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34 korrigiert genauer gesagt einen Maßfehler, der durch eine Verfälschung der Kontur in dem von der Werkzeugdurchmessermesseinheit für den Werkzeugdurchmesser übertragenen Bild (der scheinbare Werkzeugdurchmesser im Abbild) verursacht wird.
• Beim Abbilden wird das Rotationswerkzeug 11 so verfälscht, dass es dicker erscheint als das tatsächliche Rotationswerkzeug 11. Anders ausgedrückt ist die Werkzeugkontur auf dem von der Abbildungsvorrichtung 21 aufgenommenen Bild so verfälscht, dass sie dicker erscheint als die Kontur des tatsächlichen Rotationswerkzeugs 11. Dadurch unterscheidet sich die mittels der Werkzeugdurchmessermesseinheit 33 erhaltene Länge eines Liniensegments, das zwei Punkte auf der Werkzeugkontur verbindet (der Werkzeugdurchmesser auf dem Bild), von dem tatsächlichen Werkzeugdurchmesser.
• Daher schätzt die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34 der vorliegenden Ausführungsform eine Konturverfälschung und korrigiert den Werkzeugdurchmesser unter Verwendung des geschätzten Konturverfälschungsbetrags, wodurch der Fehler bei einer Messung des Werkzeugdurchmessers verringert wird. Die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34 überträgt den Werkzeugdurchmesser, bei dem der Maßfehler korrigiert wurde (tatsächlichen Werkzeugdurchmesser), an die Ausgabeeinheit 22. Die Ausgabeeinheit 22 gibt den Werkzeugdurchmesser, bei dem der Maßfehler korrigiert wurde, an eine externe Vorrichtung wie beispielsweise eine Werkzeugmaschine (zum Beispiel eine NC-Werkzeugmaschine) oder eine Datenbank aus. Die Abbildungsvorrichtung 21 kann außerdem von der Werkzeugformmessvorrichtung 20A getrennt ausgebildet sein. Auch der Werkzeughalterungsmechanismus 12 kann von der Werkzeugformmessvorrichtung 20A getrennt ausgebildet sein.
• Als nächstes wird ein Ablauf der Vorgänge an der Werkzeugformmessvorrichtung 20A beschrieben. Das Flussdiagramm von 3 veranschaulicht den Ablauf der Vorgänge an der Werkzeugformmessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. Bei der vorliegenden Ausführungsform kalibriert die Werkzeugformmessvorrichtung 20A die Positions- und Lagebeziehung zwischen der Abbildungsvorrichtung 21 und dem Werkzeughalterungsmechanismus 12 sowie die Informationen zu den Skalierungen der von der Abbildungsvorrichtung erfassten Daten und den tatsächlichen räumlichen Größen unter Verwendung des Standards 16 im Voraus. Hierbei werden als Abbildungsvorrichtung 21 die im sichtbaren Bereich arbeitende Kamera, die ein zweidimensionales Abtasten des Raums ermöglicht, oder dergleichen verwendet.
• Zum Kalibrieren der Positions- und Lagebeziehung sowie der Maßstabsinformation wird der Standard 16 an dem Werkzeughalterungsmechanismus 12 angebracht. Dabei wird der Standard 16 so angeordnet, dass die Ebene (Hauptoberfläche) des Standards 16 zu einer Ebene wird, die durch die Werkzeugachse verläuft. Die Abbildungsvorrichtung 21 erfasst beim Erfassen des Standards 16 eine bekannte Form und ein bekanntes Muster (Form und Muster des Standards 16) (Schritt S10). Durch das Erfassen der bekannten Form und des bekannten Muster bezieht die Abbildungsvorrichtung 21 eine auf den Standard 16 bezogene Positions- und Lagebeziehung sowie Skalierungsinformation.
• Die Abbildungsvorrichtung 21 betrachtet die auf die Hauptoberfläche des Standards 16 bezogene Position und Lage als Position und Lage des Standards 16 und erzeugt die Positions- und Lagebeziehung der Kalibrierungsdaten. Die Abbildungsvorrichtung 21 erzeugt ferner das Verhältnis zwischen der Größe des von der Abbildungsvorrichtung 21 aufgenommenen Musters des Standards 16 und der tatsächlichen räumlichen Größe des Musters als Skalierungsinformation der Kalibrierungsdaten. Die Umwandlung der Abmessungen unter Verwendung des Verhältnisses entspricht in einem Fall, bei dem die Abbildungsvorrichtung 21 von einer im sichtbaren Bereich arbeitenden Kamera gebildet wird, einer Umwandlung der Länge eines jeden Pixels auf dem Bild in mm-Einheiten oder dergleichen.
• Die Kalibrierungsdaten können in Form einer Umwandlungstabelle oder dergleichen erhalten werden, welche die Entsprechungsbeziehung zwischen Punkten auf der Abbildungsebene und Punkten auf den Ebenen in einem dreidimensionalen Raum wiedergibt. Die Abbildungstiefe der Abbildungsvorrichtung 21 wirkt sich auf die relativen Lagen von Abbildungsvorrichtung 21 und Standard 16 aus. Daher ist die Abbildungsvorrichtung 21 vorzugsweise so gestaltet, dass die optische Achse der Abbildungsvorrichtung 21 senkrecht auf der Referenzebene (der Ebene, in der die Werkzeugachse 50z liegt) des Standards 16 stehen kann.
• Nachdem die Abbildungsvorrichtung 21 die Kalibrierungsdaten auf Basis der Form und des Musters des Standards 16 bezogen hat (Schritt S20), gibt die Abbildungsvorrichtung 21 die Kalibrierungsdaten in die Achsenrichtungsberechnungseinheit 32 ein. Andererseits können die Kalibrierungsdaten auch von der Berechnungsvorrichtung 30A erzeugt werden. Im vorliegenden Beispielsfall werden die Kalibrierungsdaten beispielsweise von der Achsenrichtungsberechnungseinheit 32 oder dergleichen erzeugt.
• Nach Abschluss der Erzeugung der Kalibrierungsdaten beginnt die Formvermessung eines jeden Rotationswerkzeugs 11. Die Konturerfassungseinheit 31 erfasst die Werkzeugkontur auf Basis des von der Abbildungsvorrichtung 21 aufgenommenen Bildes des Rotationswerkzeugs 11 (Schritt S30). Die Konturerfassungseinheit 31 überträgt die erfasste Werkzeugkontur an die Achsenrichtungsberechnungseinheit 32.
• Die Achsenrichtungsberechnungseinheit 32 berechnet die Werkzeugachsenrichtung des Rotationswerkzeugs 11 auf Basis der Kalibrierungsdaten und der Werkzeugkontur (Schritt S40). Außerdem überträgt die Achsenrichtungsberechnungseinheit 32 an die Werkzeugdurchmessermesseinheit 33 die Kalibrierungsdaten, die Werkzeugkontur und die berechnete Werkzeugachsenrichtung.
• Die Werkzeugdurchmessermesseinheit 33 misst den Werkzeugdurchmesser des Rotationswerkzeugs 11 unter Verwendung der Werkzeugkontur, der Werkzeugachsenrichtung und der Kalibrierungsdaten (der Positions- und Lagebeziehung zwischen der Abbildungsvorrichtung 21 und dem Rotationswerkzeug 11) (Schritt S50). Außerdem überträgt die Werkzeugdurchmessermesseinheit 33 an die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34 die Werkzeugkontur und den Werkzeugdurchmesser.
• Anschließend korrigiert die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34 die Verfälschung der von der Werkzeugdurchmessermesseinheit 33 übertragenen Werkzeugkontur (Bild). Konkret korrigiert die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34 den Maßfehler, der seine Ursache in der Verfälschung der Kontur im von der Werkzeugdurchmessermesseinheit 33 für den Werkzeugdurchmesser übertragenen Bild hat (Schritt S60). Der von der Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34 korrigierte Werkzeugdurchmesser wird von der Ausgabeeinheit 22 an die externe Vorrichtung in Form von Werkzeugdaten des Rotationswerkzeugs 11 ausgegeben.
• Es wird ein Verfahren zur Korrektur des Werkzeugdurchmessers beschrieben. Die Darstellung von 4 dient der Erläuterung des Verfahrens zur Korrektur des Werkzeugdurchmessers. 4(a) veranschaulicht einen Schnitt durch das Werkzeug in einer Ebene, die ein Liniensegment umfasst, das ein optisches Zentrum Pc der Abbildungsvorrichtung 21 und einen Punkt Pz auf der Werkzeugachse 50z verbindet und senkrecht zur Werkzeugachse 50z angeordnet ist. 4(b) zeigt das Rotationswerkzeug 11 in einer Draufsicht.
• Wenn es sich bei einem zu messenden Werkzeugbereich um einen Zylinder handelt, ist der Schnitt im Allgemeinen elliptisch. 4(a) veranschaulicht die Form einer Ellipse für einen Fall bei dem das Rotationswerkzeug 11 von einer Schnittfläche 51 geschnitten wird, die von der Abbildungsvorrichtung 21 zum Rotationswerkzeug 11 gerichtet ist.
• Wenn die Werkzeugachse 50z senkrecht zur optischen Achse 52x der Abbildungsvorrichtung 21 angeordnet ist, entspricht die Länge Lb der Nebenachse der Ellipse dem Werkzeugradius r des Rotationswerkzeugs 11. Der Werkzeugradius r entspricht hierbei dem tatsächlichen Radius des Rotationswerkzeugs 11.
• Die Länge La der Hauptachse der Ellipse wird unter Verwendung des kürzesten Abstands (des Abstands zwischen der Abbildungsvorrichtung 21 und dem Rotationswerkzeug 11) D' von der Werkzeugachse 50z zum optischen Zentrum Pc und des Abstands D vom Zentrum der Ellipse (Punkt Pz) zum optischen Zentrum Pc durch den folgenden Ausdruck (1) wiedergegeben:
• [Ausdruck 1]
• a = D / D'r (1)
• Eine gerade Linie, die von dem optischen Zentrum Pc auf einen Punkt P₀(x₀, y₀) auf der Ellipse gerichtet ist, der auf der Bildebene als Werkzeugkontur dargestellt wird, wird unter Verwendung des Werkzeugradius r' auf der Bildebene durch den folgenden Ausdruck (2) wiedergegeben. Bei dem Werkzeugradius r' handelt es sich hierbei um den scheinbaren Radius auf der Bildebene.
• [Ausdruck 2]
• y = – r' / Dx + r' (2)
• Der im Ausdruck (2) wiedergegebene Ausdruck für die gerade Linie entspricht der Tangente an die Ellipse, die durch (0, D) verläuft und als Berührungspunkt den Punkt P₀(x₀, y₀) aufweist. Die Steigung dy/dx der Tangente an die Ellipse wird durch den folgenden Ausdruck (3) wiedergegeben, indem die Ellipsengleichung nach x differenziert wird.
• [Ausdruck 3]
• dy / dx = – b²x / a²y (3)
• Hieraus erhält man Ausdruck (4).
• [Ausdruck 4]
• – b²x / a²y = – r' / D (4)
• Durch Einsetzen von Ausdruck (4) in Ausdruck (2) erhält man Ausdruck (5) für den Koordinatenpunkt P₀(x₀, y₀) des Berührungspunktes der Tangente. Durch Einsetzen von Ausdruck (5) in die Gleichung für die Ellipse erhält man Ausdruck (6) für den wahren Werkzeugradius r des Rotationswerkzeugs 11.
• [Ausdruck 5]
• x₀ = Dr'² / D'² + r'² y₀ = D'²r' / D'² + r'² (5)
• [Ausdruck 6]

  
• Das Erscheinungsbild (der Werkzeugradius r' in der Bildebene) des Rotationswerkzeugs 11 in der Bildebene hängt in Ausdruck (6) lediglich vom Werkzeugradius r und vom kürzesten Abstand D' zwischen dem optischen Zentrum Pc und der Werkzeugachse 50z ab. Durch Berechnen des kürzesten Abstands D' zwischen dem optischen Zentrum Pc und der Werkzeugachse 50z aus der von der Achsenrichtungsberechnungseinheit 32 erhaltenen Werkzeugachse 50z kann hierbei der Werkzeugdurchmesser gemessen werden.
• Wenn die Werkzeugachse 50z nicht senkrecht zur optischen Achse ausgerichtet ist, ändert sich auch der Abstand der Werkzeugachse 50z relativ zur Bildebene, wodurch sich auch die Größe der Werkzeugkontur in der Bildebene ändert. Hier kann zusätzlich zu der unter Verwendung des oben angegebenen Ausdrucks (6) vorgenommenen Korrektur eine dem nachfolgenden Ausdruck (7) gemäße Korrektur erfolgen, die den Abstand der Werkzeugachse 50z berücksichtigt. Unter Bezugnahme auf den kürzesten Abstand D' zwischen dem optischen Zentrum Pc und der Werkzeugachse 50z berücksichtigt Ausdruck (7) das Verhältnis zwischen dem kürzesten Abstand D' und dem Abstand Dp zwischen der Bildebene und dem Zentrum der Ellipse. [Ausdruck 7]

  
• Die Ausgabeeinheit 22 gibt den Werkzeugdurchmesser, bei dem der Maßfehler korrigiert wurde, als Werkzeugdaten an die Datenbank (Speichervorrichtung) aus. Dementsprechend wird die Datenbank für die Werkzeugdurchmesser der Rotationswerkzeuge 11 erzeugt. Die Datenbank kann innerhalb der Werkzeugmaschine, aber auch außerhalb der Werkzeugmaschine angeordnet sein. Die Datenbank kann außerdem innerhalb oder außerhalb der Werkzeugformmessvorrichtung 20A angeordnet sein.
• Befindet sich die Datenbank außerhalb der Werkzeugformmessvorrichtung 20A, dann werden die Werkzeugdaten unter Verwendung einer Datenübertragungseinheit an die Datenbank übertragen. In diesem Fall können mehrere Werkzeugmaschinen die Datenbank gemeinsam nutzen. Der Vorteil einer gemeinsam genutzten Datenbank besteht darin, dass mehrere der in den Werkzeugmaschinen aufgenommenen Rotationswerkzeuge 11 einheitlich verwaltet werden können. Zudem kann der Verschleißgrad wie beispielsweise die Abnutzung des Rotationswerkzeugs 11 durch Vergleich der früher gemessenen Werkzeugdaten mit den aktuellen Werkzeugdaten bestimmt werden. Ferner können die von den Einsatzbedingungen abhängigen Beanspruchungen des Rotationswerkzeugs 11 aus der Korrelation zwischen Verschleißgrad und Nutzungsvorgeschichte geschätzt werden, wodurch der Zeitpunkt zum Ersetzen des Rotationswerkzeugs 11 genau erkannt werden kann.
• Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform können Werkzeugachsenrichtung und Werkzeugdurchmesser unter Verwendung der aus dem Abbild des Rotationswerkzeugs 11 gewonnenen Werkzeugkontur und der zuvor bezogenen Kalibrierungsdaten problemlos gemessen werden. Zudem kann, da die Abmessungen des Rotationswerkzeugs 11 auf Basis der geschätzten Konturverfälschung korrigiert werden, der Messfehler bei den Abmessungen, der auftritt, wenn das Rotationswerkzeug 11 so verfälscht abgebildet wird, dass es in Richtung des Werkzeugdurchmessers dicker erscheint, verringert werden. Somit erübrigt sich ein Mechanismus zum Verfahren oder Drehen eines Sensors oder Werkzeugs, wie er im Stand der Technik erforderlich ist. Damit lassen sich die Werkzeugabmessungen mithilfe einer einfachen Konfiguration messen. Zudem können die Kosten für die Messung der Werkzeugform gesenkt und der zur Installation der Vorrichtung erforderliche Bauraum verkleinert werden.
• Zweite Ausführungsform
• Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die 5 bis 8 beschrieben. Bei der zweiten Ausführungsform passt eine Werkzeugformmessvorrichtung 20B, die später beschrieben wird, ein Primitiv wie beispielsweise einen Kreis, eine Kugel, oder einen Kegel an die Kontur des Werkzeugkopfendbereichs an und projiziert das Primitiv auf eine Bildebene. Beim Projizieren des Primitivs auf die Bildebene korrigiert die Werkzeugformmessvorrichtung 20B unter Verwendung der Werkzeugachsenrichtung und der Kalibrierungsdaten Neigung oder Größe des Primitivs so, dass eine Form zu erreicht wird, die dem Schnitt eines tatsächlichen Primitivs entspricht. Außerdem misst die Werkzeugformmessvorrichtung 20B die Position des Endes des Werkzeugkopfs des Rotationswerkzeugs 11 unter Verwendung des projizierten Primitivs und berechnet die Werkzeuglänge des Rotationswerkzeugs 11 auf Basis der Position des Endes des Werkzeugkopfs.
• Das Blockschaltbild von 5 veranschaulicht den Aufbau der Werkzeugformmessvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform. Die Werkzeugformmessvorrichtung 20B gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst die Abbildungsvorrichtung 21, eine Berechnungsvorrichtung 30B und die Ausgabeeinheit 22. In 5 sind die Komponenten, deren Funktionen den Komponenten der in 2 dargestellten Werkzeugformmessvorrichtung 20A der ersten Ausführungsform entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wobei eine überschneidende Beschreibung vermieden wird.
• Die Berechnungsvorrichtung 30B der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Konturerfassungseinheit 31, die Achsenrichtungsberechnungseinheit 32, die Werkzeugdurchmessermesseinheit 33, die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34, eine Werkzeugkopfendemesseinheit 35 und eine Werkzeuglängenmesseinheit 36.
• Bei der vorliegenden Ausführungsform überträgt die Werkzeugdurchmessermesseinheit 33 die Werkzeugkontur, die Werkzeugachsenrichtung, die Kalibrierungsdaten und den Werkzeugdurchmesser an die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34. Die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34 überträgt zudem die Werkzeugkontur, die Werkzeugachsenrichtung, die Kalibrierungsdaten und einen korrigierten Werkzeugdurchmesser an die Werkzeugkopfendemesseinheit 35.
• Die Werkzeugkopfendemesseinheit 35 misst die Position des Endes des Kopfs des Rotationswerkzeugs 11 (im Anschluss hieran als Position des Werkzeugkopfendes bezeichnet) sowie dessen Form (Werkzeugkopfform) unter Verwendung der Werkzeugkontur, der Werkzeugachsenrichtung, der Kalibrierungsdaten und des korrigierten Werkzeugdurchmessers. Die Werkzeugkopfendemesseinheit 35 der vorliegenden Ausführungsform misst die Position des Werkzeugkopfendes durch Anpassen eines Primitivs wie beispielsweise eines Kreises, einer Kugel oder eines Kegels an die Kontur des Werkzeugkopfendes des Rotationswerkzeugs 11. Die Werkzeugkopfendemesseinheit 35 überträgt die Kalibrierungsdaten und die gemessene Position des Werkzeugkopfendes an die Werkzeuglängenmesseinheit 36.
• Die Werkzeuglängenmesseinheit 36 misst die Werkzeuglänge des Rotationswerkzeugs 11 unter Verwendung der Position des Werkzeugkopfendes und der Kalibrierungsdaten. Die Kalibrierungsdaten umfassen die Positions- und Lagebeziehung zwischen dem Werkzeughalterungsmechanismus 12 und der Abbildungsvorrichtung 21. Die Werkzeuglängenmesseinheit 36 berechnet die Position des Werkzeugkopfendes in Bezug auf den Werkzeughalterungsmechanismus 12, also die Werkzeuglänge, unter Verwendung der Kalibrierungsdaten. Die Werkzeuglängenmesseinheit 36 überträgt die gemessene Werkzeuglänge an die Ausgabeeinheit 22. Die Ausgabeeinheit 22 gibt die Werkzeuglänge und den Werkzeugdurchmesser, bei dem der Maßfehler korrigiert wurde, an die externe Vorrichtung aus.
• Als Nächstes wird ein Ablauf der Vorgänge an der Werkzeugformmessvorrichtung 20B beschrieben. Das Flussdiagramm der 6 veranschaulicht den Ablauf der Vorgänge an der Werkzeugformmessvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform. Außerdem wird die Erläuterung der Vorgänge unterlassen, die denen der Werkzeugformmessvorrichtung 20A gemäß der unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen ersten Ausführungsform entsprechen.
• Die Werkzeugformmessvorrichtung 20B berechnet den korrigierten Werkzeugdurchmessers nach demselben Ablauf der Vorgänge wie die Werkzeugformmessvorrichtung 20A (Schritte S10 bis S60). Die Werkzeugdurchmessermesseinheit 33 überträgt hierbei die Werkzeugkontur, die Werkzeugachsenrichtung, die Kalibrierungsdaten und den Werkzeugdurchmesser an die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34. Die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34 überträgt ferner die Werkzeugkontur, die Werkzeugachsenrichtung, die Kalibrierungsdaten und den korrigierten Werkzeugdurchmesser an die Werkzeugkopfendemesseinheit 35. Die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34 überträgt den korrigierten Werkzeugdurchmesser an die Ausgabeeinheit 22.
• Die Werkzeugkopfendemesseinheit 35 misst die Position des Kopfendes und die Form des Kopfendes des Rotationswerkzeugs 11 unter Verwendung der Werkzeugkontur, der Werkzeugachsenrichtung, der Kalibrierungsdaten und des korrigierten Werkzeugdurchmessers (Schritt S70). Die Werkzeugkopfendemesseinheit 35 misst die Position des Werkzeugkopfendes hierbei durch Anpassen eines Primitivs wie beispielsweise eines Kreises, einer Kugel oder eines Kegels an die Kontur des Kopfendenbereichs des Rotationswerkzeugs 11.
• Die Werkzeugkopfendemesseinheit 35 passt ein Primitiv wie beispielsweise einen Kreis, eine Kugel oder einen Kegel an die Kontur des Werkzeugkopfendbereichs an, wobei davon Gebrauch gemacht wird, dass es viele Primitive gibt, Kreis, Kugel und dergleichen eingeschlossen, die eine Approximation an einen Schnitt durch das Kopfende des Rotationswerkzeugs 11 darstellen. Die Werkzeugkopfendemesseinheit 35 wählt ein zur Anpassung an die Kopfendeform des Rotationskörpers des Rotationswerkzeugs 11 geeignetes Primitiv aus. Beim Auswählen des Primitivs können das anzupassende Primitiv oder der Typ des Rotationswerkzeugs 11 von einer Arbeitskraft bestimmt werden, das am besten geeignete Primitiv kann aber auch von der Werkzeugkopfendemesseinheit 35 durch Anpassen mehrerer Primitive an die Kontur des von der Konturerfassungseinheit 31 erhaltenen Werkzeugkopfendbereichs ausgewählt werden.
• Wie die Kontur kann auch der Werkzeugkopfendbereich beim Abbilden eine Verfälschung aufweisen. Folglich wird ein diesbezüglicher Maßfehler vorzugsweise korrigiert. Die Werkzeugformmessvorrichtung 20B ermöglicht ein Messen der Abmessungen, bei der der Effekt der Verfälschung aufgehoben wird, indem die an der Bildebene auftretende Verfälschung beim Anpassen eines Primitivs an die Werkzeugkontur reproduziert wird.
• Falls der Schnitt durch den Werkzeugkopfendbereich einem Kreis ähnelt (einem Schaftfräser mit vierkantförmigen Enden oder dergleichen), dann projiziert die Werkzeugkopfendemesseinheit 35 einen Kreis mit dem Werkzeugdurchmesser (Schnitt durch das Rotationswerkzeug 11), der mit der Werkzeugdurchmessermesseinheit 33 und der Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34 gemessen wurde, auf jede Position an der Werkzeugachse 50z in der Bildebene.
• 7 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung eines Ablaufs zum Anpassen eines Primitivs an den Werzeugkopfendbereich. 8 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung einer Projektion eines Primitivs auf die Bildebene. In 7(a) ist als Beispiel für ein Rotationswerkzeug 11 ein Rotationswerkzeug 11A dargestellt. 7(b) zeigt einen Zustand, bei dem das in 7(a) dargestellte Rotationswerkzeug 11A auf eine Bildebene 45 projiziert wird.
• Beim Projizieren des Primitivs auf die Bildebene 45 passt die Werkzeugkopfendemesseinheit 35 Neigung oder Größe unter Verwendung der Werkzeugachsenrichtung (Werkzeugachsenwinkel θ1) und der Kalibrierungsdaten an, um eine Form des Primitivs zu erreichen, die einem tatsächlichen Schnitt entspricht. Als Primitiv wird hier ein Kreis 42 (ein Kreis auf der Werkzeugachse 50z) mit Pa(X₁, Y₁, Z₁) als Zentrum verwendet. Durch Einstellen der Neigung und der Größe kann die Werkzeugkopfendemesseinheit 35 die Verfälschung auf der Bildebene 45 nachbilden. Ein auf die Bildebene 45 projizierter Kreis 44 mit (x₁, y₁) als Zentrum wird generell zur Ellipse, wobei das Verhältnis zwischen Hauptachse und Nebenachse der Ellipse mit zunehmender Entfernung der elliptischen Projektion von der optischen Achse 52x abnimmt.
• Beim Anpassen der elliptischen Projektion (des Kreises 42) an eine Kontur 41 des Primitivs verwendet die Werkzeugkopfendemesseinheit 35 lediglich einen bezüglich des Ellipsenmittelpunkts in Richtung des Werkzeugkopfendes gelegenen halbkreisförmigen Abschnitt. Dabei bestimmt die Werkzeugkopfendemesseinheit 35 den Ellipsenmittelpunkt als Position P1 des Werkzeugkopfendes, wenn der halbkreisförmige Abschnitt an der Werkzeugkopfendbereichskontur vollständig oder teilweise anliegt.
• Die Kontur des Werkzeugkopfendbereichs weist im Allgemeinen eine Form auf, die komplexe unebene Bereiche umfasst und in die Kontur des Rotationskörpers des Werkzeugs einbeschrieben ist. Beispielsweise ist die Kontur des Werkzeugkopfendbereichs des Primitivs wie in 7(b) veranschaulicht in die Kontur 41 des Primitivs einbeschrieben.
• Daher wird als Position des Werkzeugkopfendes P1 die Position des Primitivs bestimmt, bei der das Primitiv an der Kontur des Werkzeugkopfendbereichs anliegt und sich in der vom Werkzeughalterungsmechanismus 12 in Richtung Werkzeugkopfendbereich am weitesten entfernten Stelle befindet, sodass die Auswirkung der Konturverfälschung in dem Bild aufgehoben werden kann.
• Die Werkzeugkopfendemesseinheit 35 kann den Werkzeugkopfendbereich an die Kontur auch mit dem gleichen Verfahren wie beim Anpassen eines Kreises jedoch mithilfe anderer Primitive wie beispielsweise einer Kugel (angewandt bei einem Schaftfräser mit Kugelkopf oder dergleichen) oder einem Kegel (angewandt bei einem Bohrer oder dergleichen) anpassen.
• Beim Berechnen der Position des Werkzeugkopfendes kann zur Position des Werkzeugkopfendes auch ein für das angepasste Primitiv geeigneter Versatz addiert werden. Wenn es sich bei dem Primitiv um einen Kreis handelt, setzt die Werkzeugkopfendemesseinheit 35 den Versatz der Position des Werkzeugkopfendes auf Null. Wenn es sich bei dem Primitiv um eine Kugel handelt, berechnet die Werkzeugkopfendemesseinheit 35 als Position des Werkzeugkopfendes eine Position, zu der in Richtung der Werkzeugachse der Kugelradius (entspricht der Länge des Werkzeugdurchmessers) hinzuaddiert wird. Wenn es sich bei dem Primitiv um einen Kegel handelt, berechnet die Werkzeugkopfendemesseinheit 35 als Position des Werkzeugkopfendes eine Position, zu der in Richtung der Werkzeugachse die Höhe des Kegels hinzuaddiert wird.
• Die Werkzeugkopfendemesseinheit 35 überträgt die Form des Kopfendes, die Kalibrierungsdaten und die gemessene Position des Werkzeugkopfendes an die Werkzeuglängenmesseinheit 36. Die Werkzeuglängenmesseinheit 36 misst die Werkzeuglänge des Rotationswerkzeugs 11A unter Verwendung der Position des Werkzeugkopfendes und der Kalibrierungsdaten. Die Werkzeuglängenmesseinheit 36 berechnet die Position des Werkzeugkopfendes (Werkzeuglänge) in Bezug auf den Werkzeughalterungsmechanismus 12 unter Verwendung der in den Kalibrierungsdaten enthaltenen Positions- und Lagebeziehung zwischen dem Werkzeughalterungsmechanismus 12 und der Abbildungsvorrichtung 21 (Schritt S80). Die Werkzeuglängenmesseinheit 36 überträgt die Form des Kopfendes und die gemessene Werkzeuglänge an die Ausgabeeinheit 22. Die Ausgabeeinheit 22 gibt die Kopfendeform, die Werkzeuglänge und den Werkzeugdurchmesser, bei dem der Maßfehler korrigiert wurde, als Werkzeugdaten an eine externe Vorrichtung aus.
• Wie oben erläutert kann die Werkzeuglänge bei der zweiten Ausführungsform, da die Position des Werkzeugkopfendes unter Verwendung eines Primitivs gemessen wird, unter Ausschluss von zum Maßfehler führenden Faktoren wie die durch die Kontur des Werkzeugkopfendbereichs und die komplexen unebenen Formen des Werkzeugkopfendbereichs bedingte Verfälschung im Abbild gemessen werden. Ein im Stand der Technik erforderlicher Mechanismus zum Verschieben oder Drehen eines Sensors oder Werkzeugs ist daher nicht mehr erforderlich. Folglich können die Werkzeugabmessungen mithilfe einer einfachen Konfiguration genmessen werden.
• Dritte Ausführungsform
• Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die 9 und 10 eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Bei der dritten Ausführungsform ruft eine Werkzeugformmessvorrichtung 20C, die später beschrieben wird, aus einer zuvor aufgezeichneten Konturinformation Informationen zu einem der erfassten Werkzeugkontur entsprechenden Primitiv ab. Die Werkzeugformmessvorrichtung 20C misst ferner die Form des Werkzeugkopfendbereichs unter Verwendung der abgerufenen Primitivinformation.
• Das Blockschaltbild von 9 veranschaulicht den Aufbau einer Werkzeugformmessvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform. Die Werkzeugformmessvorrichtung 20C gemäß der dritten Ausführungsform umfasst die Abbildungsvorrichtung 21, eine Berechnungsvorrichtung 30C und eine Ausgabeeinheit 22. In 9 sind die Komponenten, deren Funktionen den Komponenten der in 5 dargestellten Werkzeugformmessvorrichtung 20B der zweiten Ausführungsform entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wobei eine überschneidende Beschreibung vermieden wird.
• Die Berechnungsvorrichtung 30C der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Konturerfassungseinheit 31, die Achsenrichtungsberechnungseinheit 32, die Werkzeugdurchmessermesseinheit 33, die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34, die Werkzeugkopfendemesseinheit 35, die Werkzeuglängenmesseinheit 36 und eine Primitivenauswahleinheit 37.
• Bei der vorliegenden Ausführungsform überträgt die Werkzeugdurchmessermesseinheit 33 die Werkzeugkontur, die Werkzeugachsenrichtung, die Kalibrierungsdaten und den Werkzeugdurchmesser an die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34. Die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34 überträgt ferner die Werkzeugkontur, die Werkzeugachsenrichtung, die Kalibrierungsdaten und den korrigierten Werkzeugdurchmesser an die Primitivenauswahleinheit 37.
• Die Primitivenauswahleinheit 37 ist mit einer Konturdatenbank 60 verbunden. Die Konturdatenbank 60 speichert Konturinformation in der die Werkzeugkonturen diverser Werkzeugkopfendebereiche mit Informationen zu Primitiven verknüpft sind, die am besten zu den Werkzeugkonturen passen. Die Konturinformation umfasst die Werkzeugkonturen des Rotationswerkzeugs 11 bei Betrachtung des Rotationswerkzeugs 11 unter verschiedenen Winkeln.
• Die Primitivenauswahleinheit 37 gleicht die von der Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34 übertragene Werkzeugkontur (die von der Konturerfassungseinheit 31 erfasste Werkzeugkontur) mit den Werkzeugkonturen in der Konturinformation ab. Die Primitivenauswahleinheit 37 durchsucht die Konturinformation nach der Werkzeugkontur, die der erfassten Werkzeugkontur entspricht. Ferner ruft die Primitivenauswahleinheit 37 aus der Konturinformation Informationen ab, die der erfassten Werkzeugkontur entsprechen (Informationen zu dem Primitiv, das der erfassten Werkzeugkontur am ehesten entspricht). Folglich ruft die Primitivenauswahleinheit 37 aus der Konturdatenbank 60 Informationen zu dem Primitiv ab, das an das Rotationswerkzeug 11 angepasst wird. Die Primitivenauswahleinheit 37 überträgt die Werkzeugkontur, die Werkzeugachsenrichtung, die Kalibrierungsdaten, den korrigierten Werkzeugdurchmesser und die abgerufene Primitiveninformation an die Werkzeugkopfendemesseinheit 35.
• Die Werkzeugkopfendemesseinheit 35 misst die Position des Werkzeugkopfendes und die Form des Kopfendes des Rotationswerkzeugs 11 unter Verwendung der Werkzeugkontur, der Werkzeugachsenrichtung, der Kalibrierungsdaten, des korrigierten Werkzeugdurchmessers und der abgerufenen Primitiveninformation. Die Werkzeugkopfendemesseinheit 35 passt hierzu das aus der Konturinformation abgerufene Primitiv an die Kontur des Kopfendebereichs des Rotationswerkzeugs 11 an. Die Werkzeugkopfendemesseinheit 35 erhält die Position des Werkzeugkopfendes des Rotationswerkzeugs 11 unter Verwendung des angepassten Primitivs und die Werkzeuglänge auf Basis der Position des Werkzeugkopfendes.
• Als Nächstes wird ein Ablauf der Vorgänge an der Werkzeugformmessvorrichtung 20C beschrieben. Das Flussdiagramm von 10 veranschaulicht den Ablauf der Vorgänge an einer Werkzeugformmessvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform. Außerdem wird die Erläuterung der Vorgänge unterlassen, die denen der Werkzeugformmessvorrichtung 20B gemäß der unter Bezugnahme auf 6 beschriebenen zweiten Ausführungsform entsprechen.
• Die Werkzeugformmessvorrichtung 20C berechnet den korrigierten Werkzeugdurchmesser nach demselben Ablauf der Vorgänge wie die Werkzeugformmessvorrichtungen 20A und 20B (Schritte S10 bis S60). Die Werkzeugdurchmessermesseinheit 33 überträgt hierbei die Werkzeugkontur, die Werkzeugachsenrichtung, die Kalibrierungsdaten und den Werkzeugdurchmesser an die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34. Die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34 überträgt ferner die Werkzeugkontur, die Werkzeugachsenrichtung, die Kalibrierungsdaten und den korrigierten Werkzeugdurchmesser an die Primitivenauswahleinheit 37. Die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34 überträgt den korrigierten Werkzeugdurchmesser an die Ausgabeeinheit 22.
• Die Primitivenauswahleinheit 37 gleicht die durch die Konturerfassungseinheit 31 erfasste Werkzeugkontur mit den Werkzeugkonturen in der Konturinformation ab und durchsucht die Konturinformation nach Informationen zu einer der erfassten Werkzeugkontur entsprechenden Werkzeugkontur (Schritt S65). Ferner ruft die Primitivenauswahleinheit 37 aus der Konturinformation Informationen zu dem Primitiv ab, das der erfassten Werkzeugkontur entspricht. Folglich bezieht die Primitivenauswahleinheit 37 aus der Konturdatenbank 60 Informationen zu dem an das Rotationswerkzeug 11 angepasste Primitiv.
• Die Primitivenauswahleinheit 37 überträgt die Werkzeugkontur, die Werkzeugachsenrichtung, die Kalibrierungsdaten, den korrigierten Werkzeugdurchmesser und die abgerufene Primitiveninformation an die Werkzeugkopfendemesseinheit 35. Die Werkzeugkopfendemesseinheit 35 misst die Position des Werkzeugkopfendes und die Kopfform des Rotationswerkzeugs 11 unter Verwendung der Werkzeugkontur, Werkzeugachsenrichtung, der Kalibrierungsdaten, des korrigierten Werkzeugdurchmessers und der abgerufenen Primitiveninformation (Schritt S70).
• Die Werkzeugkopfendemesseinheit 35 überträgt die Kalibrierungsdaten, die gemessene Position des Werkzeugkopfendes und die Kopfendeform an die Werkzeuglängenmesseinheit 36. Die Werkzeuglängenmesseinheit 36 misst die Werkzeuglänge des Rotationswerkzeugs 11 unter Verwendung der Position des Werkzeugkopfendes und der Kalibrierungsdaten (Schritt S80). Die Werkzeuglängenmesseinheit 36 überträgt die Kopfendeform und die gemessene Werkzeuglänge an die Ausgabeeinheit 22. Die Ausgabeeinheit 22 gibt die Kopfendeform, die Werkzeuglänge und den Werkzeugdurchmesser, bei dem der Maßfehler korrigiert wurde, als Werkzeugdaten an die externe Vorrichtung aus.
• Wie oben erläutert kann bei der dritten Ausführungsform, da die Information zu dem Primitiv, das der erfassten Berechnungsvorrichtung entspricht, aus der zuvor aufgezeichneten Konturinformation abgerufen wird, das Primitiv, das der Kopfendeform des Rotationswerkzeugs 11 am ähnlichsten ist, problemlos ausgewählt werden. Hierdurch kann die Genauigkeit einer Messung der Form des Kopfendebereichs verbessert werden.
• Vierte Ausführungsform
• Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die 11 bis 13 beschrieben. Bei der vierten Ausführungsform bestimmt eine Werkzeugformmesseinrichtung 20D, die später beschrieben wird, ob es sich bei einer Kante, die die Bedingungen einer äußeren umfangseitigen Schneidkante erfüllt, um eine äußere umfangseitige Schneidkante handelt oder nicht. Die Werkzeugformmesseinrichtung 20D bestimmt auf Basis der äußeren umfangseitigen Schneidkante auch Formparameter (Anzahl der Schneiden und/oder effektive Schneidenlänge und/oder Wendelwinkel), die sich auf Eigenschaften (die Ausführung) des Rotationswerkzeugs 11 beziehen.
• Das Blockdiagramm von 11 veranschaulicht den Aufbau einer Werkzeugformmesseinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform. Die Werkzeugformmesseinrichtung 20D gemäß der vierten Ausführungsform umfasst die Abbildungsvorrichtung 21, eine Berechnungsvorrichtung 30D und die Ausgabeeinheit 22. In 11 sind die Komponenten, deren Funktionen den Komponenten der in 5 dargestellten Werkzeugformmessvorrichtung 20B der zweiten Ausführungsform entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wobei eine überschneidende Beschreibung vermieden wird.
• Die Berechnungsvorrichtung 30D der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Konturerfassungseinheit 31, die Achsenrichtungsberechnungseinheit 32, die Werkzeugdurchmessermesseinheit 33, die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34, die Werkzeugkopfendemesseinheit 35, die Werkzeuglängenmesseinheit 36 und eine Kantenerfassungseinheit 38 und eine Formbestimmungseinheit 39. Bei der vorliegenden Ausführungsform überträgt die Abbildungsvorrichtung 21 das von dem Rotationswerkzeug 11 aufgenommene Bild an die Achsenrichtungsberechnungseinheit 32 und die Kantenerfassungseinheit 38.
• Die Kantenerfassungseinheit 38 erfasst die äußere umfangsseitige Schneidkante des Rotationswerkzeugs 11 aus dem mit der Abbildungsvorrichtung 21 erhaltenen Bild. Die Kantenerfassungseinheit 38 überträgt die erfasste äußere umfangsseitige Schneidkante an die Formbestimmungseinheit 39. Die Formbestimmungseinheit 39 bestimmt unter Verwendung der äußeren umfangsseitigen Schneidkante Formparameter (Anzahl der Schneiden, effektive Schneidenlänge, Wendelwinkel und dergleichen), die die Eigenschaften des Rotationswerkzeugs 11 betreffen. Die Formbestimmungseinheit 39 bestimmt die Formparameter auf Basis der charakteristischen Formmerkmale der äußeren umfangsseitigen Schneidkante (der Stetigkeit der äußeren umfangsseitigen Schneidkante und dergleichen). Die Formbestimmungseinheit 39 überträgt die Formparameter an die Ausgabeeinheit 22. Die Ausgabeeinheit 22 gibt die Kopfendeform, den Werkzeugdurchmesser, die Werkzeuglänge und die Formparameter an die externe Vorrichtung oder dergleichen aus.
• Als nächstes wird ein Ablauf der Vorgänge an der Werkzeugformmessvorrichtung 20D beschrieben. Das Flussdiagramm von 12 veranschaulicht den Ablauf der Vorgänge an der Werkzeugformmessvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform. Die Darstellung von 13 dient der Erläuterung eines Vorgangs zum Bestimmen der Formparameter. Außerdem wird die Erläuterung des Vorgangs unterlassen, der dem der Werkzeugformmessvorrichtung 20B gemäß der unter Bezugnahme auf 6 beschriebenen zweiten Ausführungsform entspricht.
• Die Werkzeugformmessvorrichtung 20D berechnet den korrigierten Werkzeugdurchmesser nach demselben Ablauf der Vorgänge wie bei den Werkzeugformmessvorrichtungen 20A und 20B (Schritte S10 bis S80). Die Abbildungsvorrichtung 21 überträgt hierbei das von dem Rotationswerkzeug 11 aufgenommene Bild an die Konturerfassungseinheit 31 und die Kantenerfassungseinheit 38. Des Weiteren überträgt die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34 den korrigierten Werkzeugdurchmesser an die Ausgabeeinheit 22 und die Werkzeuglängenmesseinheit die gemessene Werkzeuglänge an die Ausgabeeinheit 22.
• Die Kantenerfassungseinheit 38 erfasst die äußere umfangsseitige Schneidkante des Rotationswerkzeugs 11 aus einem über die Abbildungsvorrichtung 21 erhaltenen Bild 70 (siehe 13(a)) (Schritt S90). Wird als Abbildungsvorrichtung 21 eine im Sichtbaren arbeitende Kamera verwendet, dann können zum Abbilden der Oberfläche des Rotationswerkzeugs 11 auch bei einer Werkzeugmaschine Maßnahmen zum Beleuchten des Rotationswerkzeugs 11 mit Licht getroffen werden. Dabei kann abhängig von der Lage des Rotationswerkzeugs 11 oder der Richtung des Lichts der Fall eintreten, dass die äußere umfangseitige Schneidkante nicht problemlos erfasst werden kann. Daher kann die äußere umfangsseitige Schneidkante auch unter Verwendung des Ergebnisses (der Bilder) mehrerer Aufnahmen erfasst werden, die durch Beleuchten des Rotationswerkzeugs 11 aus mehreren unterschiedlichen Richtungen gemacht wurden. Die Kantenerfassungseinheit 38 überträgt die erfasste äußere umfangsseitige Schneidkante an die Formbestimmungseinheit 39.
• Die Formbestimmungseinheit 39 bestimmt die Formparameter (Anzahl der Schneiden und/oder effektive Schneidenlänge und/oder Wendelwinkel) des Rotationswerkzeugs 11 unter Verwendung der von der Kantenerfassungseinheit 38 erfassten äußeren umfangsseitigen Schneidkante (Schritt S100).
• Konkret passt die Formbestimmungseinheit 39 einen Kreis 71, der dem Durchmesser des Werkzeugschnitts entspricht, an die äußere umfangsseitige Schneidkante in einem dem Verfahren der Werkzeugkopfmesseinheit 35 gleichenden Verfahren an. Ferner extrahiert die Formbestimmungseinheit 39 Kanten, die den angepassten Kreis 71 (der in der Bildebene zu einer Ellipse wird) schneiden, als Kandidatenpunkte 72 für die äußere umlaufseitige Schneide und berechnet die dreidimensionalen Koordinaten der Kandidatenpunkte 72. Die hierbei berechneten dreidimensionalen Kandidatenpunkte befinden sich an der Mantelfläche eines Zylinders, dessen Durchmesser dem Werkzeugdurchmesser entspricht, wobei die Werkzeugachse der Zylinderachse entspricht. Die Formbestimmungseinheit 39 führt den Vorgang zum Extrahieren der Kandidatenpunkte 72 für die äußere umfangsseitige Schneide unter Verlagern ihrer Position entlang der Werkzeugachse mehrmals aus, wodurch an der Mantelfläche des Zylinders kontinuierlich aneinandergereihte Kandidatenpunkte 72 für die äußere umfangsseitige Schneidkante erhalten werden. Durch eine Abwicklung der erfassten Mantelfläche des Zylinders erhält die Formbestimmungseinheit 39 eine Kandidatenpunkteschar für die äußere umfangsseitige Schneide in Form von in einer Ebene liegenden geraden Linien oder Kurven.
• Die von der Kantenerfassungseinheit 38 erfassten Kanten umfassen auch andere Kanten als die äußeren umfangseitigen Schneiden. Daher bestimmt die Formbestimmungseinheit 39, welche Kante der äußeren umfangseitigen Schneide zuzurechnen ist. Der Wendelwinkel θ2 der äußeren umfangseitigen Schneide des Rotationswerkzeugs 11 ist konstant und die äußere umfangseitige Schneide ist in den Rotationskörper des Werkzeugs einbeschrieben. Wenn die Formbestimmungseinheit 39 daher die Mantelfläche des Zylinders abwickelt, auf der die Kandidatenpunkteschar für die äußere umfangsseitige Schneide aufgetragen ist, dann sind die Kanten der äußeren umfangseitigen Schneide auf einer Abwicklungsdarstellung 75 als gerade Linien angeordnet.
• Wenn die Kante andererseits nicht der äußeren umfangseitigen Schneide zuzurechnen ist, dann wird die Kante unabhängig davon, ob die Kante in den Rotationskörper des Werkzeugs einbeschrieben ist oder nicht, als an der Mantelfläche des Zylinders vorhanden angesehen und es werden dreidimensionale Koordinaten berechnet. Daher ist die auf die Abwicklungsdarstellung projizierte Kante verzerrt. Die Formbestimmungseinheit 39 schließt als Kandidaten für die äußere umfangsseitige Schneidkante alle Kantenpunkte aus, die auf der Abwicklungsdarstellung 75 auf einer Kurve angeordnet sind. Anders ausgedrückt extrahiert die Formbestimmungseinheit 39 als Kandidatenpunkte für die äußere umfangsseitige Schneidkante die Kantenpunkte, die auf der Abwicklungsdarstellung 75 auf geraden Linien angeordnet sind.
• Außerdem sind, wie aus 13(b) ersichtlich ist, die Abstände zwischen den äußeren umfangseitigen Schneiden 76 in Umfangsrichtung konstant, die Länge der Abstände 74 ergibt sich durch gleichmäßiges Teilen der Umfangslänge 73 und die äußeren umfangseitigen Schneiden 76 weisen die gleichen Wendelwinkel θ2 auf. Daher kann die Formbestimmungseinheit 39 bestimmen, welche der geraden Linien die äußere umfangseitige Schneidkante ist. Die Formbestimmungseinheit 39 extrahiert aus der Abwicklungsdarstellung 75 des Zylinders eine Kombination gerader Linien, die für die Bedingungen (die Charakteristika der Form der äußeren umfangseitigen Schneide) am besten geeignet ist. Auf Basis der extrahierten Abwicklungsdarstellung 75 bestimmt die Formbestimmungseinheit 39 als Anzahl der Schneiden des Rotationswerkzeugs 11 die Anzahl der aus der Umfangslänge 73 gleichmäßig geteilten Teile, als Wendelwinkel θ2 die Steigung der geraden Linien und als effektive Schneidenlänge die Strecke von einem Startpunkt 76A, an dem die äußere umfangseitige Schneidkante erfasst wird, bis zur Position des Werkzeugkopfendes.
• Die Formbestimmungseinheit 39 überträgt die bestimmten Formparameter (Anzahl der Schneiden, effektive Schneidenlänge und Wendelwinkel) an die Ausgabeeinheit 22. Die Ausgabeeinheit 22 gibt die Kopfendenform, den Werkzeugdurchmesser, die Werkzeuglänge und die Formparameter an die externe Vorrichtung oder dergleichen aus.
• Die Werkzeugformmessvorrichtung 20D kann ferner auch die Primitivenauswahleinheit 37 umfassen. In diesem Fall misst die Werkzeugformmessvorrichtung 20D die Form des Kopfendenformbereichs unter Verwendung der Primitiveninformation, die der Werkzeugkontur entspricht. Die Werkzeugformmessvorrichtung 20D kann zudem einen der Vorgänge der Schritte S90 bis S100 sowie der Vorgänge der Schritte S10 bis S80 ausführen.
• Wie oben erläutert wird bei der vierten Ausführungsform bestimmt, ob unter den Kanten die Kante, die für die Bedingungen einer äußeren umfangsseitigen Schneidkante geeignet ist, die äußere umfangsseitige Schneidkante ist oder nicht, wodurch die Formparameter (Anzahl der Schneiden, effektive Schneidenlänge und Wendelwinkel) bestimmt werden können, die sich auf die Eigenschaften des Rotationswerkzeugs 11 beziehen. Im Stand der Technik werden Rotationswerkzeuge gleichen Durchmessers und gleicher Länge als gleiche Werkzeuge identifiziert, wobei Rotationswerkzeuge, die sich nur in der Anzahl der Schneiden oder im Wendelwinkel voneinander unterscheiden nicht erfasst werden können. Durch Bestimmen der Formparameter des Rotationswerkzeugs 11 können bei der vorliegenden Ausführungsform Rotationswerkzeuge 11 mit gleichem Rotationswerkzeugkörper aber unterschiedlichen Formparametern identifiziert werden.
• Fünfte Ausführungsform
• Als nächstes wird die fünfte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die 14 bis 16 beschrieben. Bei der fünften Ausführungsform bestimmt eine Werkzeugformmessvorrichtung 20E, die später beschrieben wird, den Anbringungszustand des Rotationswerkzeugs 11 auf Basis einer Information, die die Werkzeugachsenrichtung, den Werkzeugdurchmesser, die Werkzeuglänge und die Formparameter umfasst.
• Das Blockschaltbild der 14 veranschaulicht den Aufbau einer Werkzeugformmessvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform. Die Werkzeugformmessvorrichtung 20E gemäß der fünften Ausführungsform umfasst die Abbildungsvorrichtung 21, eine Berechnungsvorrichtung 30E und die Ausgabeeinheit 22. In 14 sind die Komponenten, deren Funktionen den Komponenten der in 11 dargestellten Werkzeugformmessvorrichtung 20D der vierten Ausführungsform entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wobei eine überschneidende Beschreibung vermieden wird.
• Die Berechnungsvorrichtung 30E der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Konturerfassungseinheit 31, die Achsenrichtungsberechnungseinheit 32, die Werkzeugdurchmessermesseinheit 33, die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34, die Werkzeugkopfendemesseinheit 35, die Werkzeuglängenmesseinheit 36 und die Kantenerfassungseinheit 38, sowie die Formbestimmungseinheit 39 und eine Anbringungszustandsbestimmungseinheit 40.
• Bei der vorliegenden Ausführungsform überträgt die Achsenrichtungsberechnungseinheit 32 die berechnete Werkzeugachsenrichtung an die Anbringungszustandsbestimmungseinheit 40. Ferner überträgt die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34 den Werkzeugdurchmesser, bei dem der Maßfehler korrigiert wurde, an die Anbringungszustandsbestimmungseinheit 40. Die Werkzeuglängenmesseinheit 36 überträgt die gemessene Werkzeuglänge an die Anbringungszustandsbestimmungseinheit 40. Die Formbestimmungseinheit 39 überträgt die Formparameter an die Anbringungszustandsbestimmungseinheit 40.
• Die Anbringungszustandsbestimmungseinheit 40 bestimmt den Anbringungszustand des Rotationswerkzeugs 11. Konkret ermittelt die Anbringungszustandsbestimmungseinheit 40 auf Basis von zumindest einer Einzelinformation aus Werkzeugachsenrichtung, Werkzeugdurchmesser, Werkzeuglänge und Formparameter, ob das Rotationswerkzeug 11 normal angebracht ist oder nicht. Daher kann in die Anbringungszustandsbestimmungseinheit 40 zumindest eine Einzelinformation aus Werkzeugachsenrichtung, Werkzeugdurchmesser, Werkzeuglänge und Formparameter eingegeben werden.
• Falls die Werkzeugachsenrichtung verwendet wird, bestimmt die Anbringungszustandsbestimmungseinheit 40, ob das Rotationswerkzeug 11 schief angebracht ist oder nicht, indem es eine Verlagerung der Werkzeugachsenrichtung in Bezug auf den Werkzeughalterungsmechanismus 12 erfasst.
• Falls der Werkzeugdurchmesser oder die Werkzeuglänge oder die Formparameter verwendet werden, bestimmt die Anbringungszustandsbestimmungseinheit 40 ferner, ob ein für die Bearbeitungsbedingungen (Schnittbreite und -tiefe, Vorschubgeschwindigkeit und dergleichen) geeignetes Rotationswerkzeug 11 angebracht ist oder nicht. Bei einem Verfahren zum Bestimmen des Anbringungszustands können die Bearbeitungsbedingungen beispielsweise von einer Arbeitskraft im Voraus manuell zur Verfügung gestellt werden, wobei die Anbringungszustandsbestimmungseinheit 40 die Bearbeitungsbedingungen mit den Messergebnissen von dem verwendeten Rotationswerkzeug 11 abgleicht. Aus den Ergebnissen der Vermessung des Rotationswerkzeugs 11 können in dem Fall, in dem das Rotationswerkzeug 11 verwendet wird, der Arbeitskraft Schnittbreite und -tiefe, Vorschubgeschwindigkeit und dergleichen vorgeschlagen werden, wobei die Bestimmung, ob sich das gewählte Rotationswerkzeug 11 eignet oder nicht, von der Arbeitskraft vorgenommen werden kann. Außerdem kann jede der Werkzeugformmesseinheiten 20A bis 20D eine Anbringungszustandsbestimmungseinheit 40 enthalten.
• Als nächstes wird ein Ablauf der Vorgänge an der Werkzeugformmesseinheit 20E beschrieben. Das Flussdiagramm von 15 veranschaulicht den Ablauf der Vorgänge an der Werkzeugformmesseinheit gemäß der fünften Ausführungsform. Außerdem wird die Erläuterung der Vorgänge unterlassen, die denen der Werkzeugformmessvorrichtung 20D gemäß der unter Bezugnahme auf 12 beschriebenen vierten Ausführungsform entsprechen.
• Die Werkzeugformmesseinheit 20E berechnet den korrigierten Werkzeugdurchmesser, die Werkzeuglänge, die Kopfendenform und dergleichen nach demselben Ablauf der Vorgänge wie die Werkzeugformmessvorrichtung 20D (Schritte S10 bis S100). Die Werkzeugachsenrichtungsberechnungseinheit 32 und/oder die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34 und/oder die Werkzeuglängenmesseinheit 36 und/oder die Formbestimmungseinheit 39 übertragen hierbei Informationen zur Bestimmung des Anbringungszustands des Rotationswerkzeugs 11 an die Anbringungszustandsbestimmungseinheit 40.
• Beispielsweise überträgt die Werkzeugachsenrichtungsberechnungseinheit 32 die berechnete Werkzeugachsenrichtung an die Anbringungszustandsbestimmungseinheit 40. Ferner überträgt die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34 den Werkzeugdurchmesser, bei dem der Maßfehler korrigiert wurde, an die Anbringungszustandsbestimmungseinheit 40. Die Werkzeuglängenmesseinheit 36 überträgt die gemessene Werkzeuglänge an die Anbringungszustandsbestimmungseinheit 40. Die Formbestimmungseinheit 39 überträgt den Formparameter an die Anbringungszustandsbestimmungseinheit 40.
• Die Anbringungszustandsbestimmungseinheit 40 bestimmt unter Verwendung der bezogenen Information (Werkzeugachsenrichtung und/oder Werkzeugdurchmesser, bei dem der Maßfehler korrigiert wurde, und/oder Werkzeuglänge und/oder Formparameter), ob das Rotationswerkzeug 11 normal angebracht ist oder nicht (Schritt S110). Die Anbringungszustandsbestimmungseinheit 40 überträgt das Ergebnis der Bestimmung des Anbringungszustands an die Ausgabeeinheit 22. Die Ausgabeeinheit 22 gibt das Ergebnis der Bestimmung des Anbringungszustands, die Kopfendeform, den Werkzeugdurchmesser, die Werkzeuglänge und den Formparameter an die externe Vorrichtung oder dergleichen aus.
• Die Darstellung von 16 veranschaulicht die Hardwarekonfiguration der Berechnungsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform. Die Berechnungsvorrichtung 30E weist eine Zentraleinheit (CPU) 91, einen Festwertspeicher (read only memory, ROM) 92, einen Direktzugriffsspeicher (random access memory, RAM) 93, eine Anzeigeeinheit 94 und eine Eingabeeinheit 95 auf. CPU 91, ROM 92, RAM 93, Anzeigeeinheit 94 und Eingabeeinheit 95 der Berechnungsvorrichtung 30E sind untereinander über Busleitungen B verbunden.
• Die CPU 91 misst die Werkzeugform unter Verwendung eines Werkzeugformmessprogramms 90, bei dem es sich um ein Computerprogramm handelt. Die Anzeigeeinheit 94 wird von einer Anzeigevorrichtung wie beispielsweise einem Flüssigkristallbildschirm gebildet und zeigt die Kontur des Rotationswerkzeugs 11, die Werkzeugachsenrichtung, den Werkzeugdurchmesser vor der Korrektur, den Werkzeugdurchmesser nach der Korrektur, die Position des Werkzeugkopfendes, die Kopfendeform, die Werkzeuglänge, die die Eigenschaften des Rotationswerkzeugs 11 betreffenden Formparameter, den Anbringungszustand, das Ergebnis einer Bestimmung des Anbringungszustands und dergleichen auf Basis einer Anweisung von der CPU 91 an. Die Eingabeeinheit 95 ist so ausgebildet, dass sie eine Maus oder eine Tastatur zum Eingeben von Anweisungsinformationen (zur Messung der Werkzeugform erforderliche Parameter und dergleichen) aufweist, die durch einen Anwender von außen eingegeben werden. Die in die Eingabeeinheit 95 eingegebene Anweisungsinformation wird an die CPU 91 übertragen.
• Das Werkzeugformmessprogramm 90 wird in dem ROM 92 gespeichert und über die Busleitungen B in den RAM 93 geladen. Die CPU 91 führt das in den RAM 93 geladene Werkzeugformmessprogramm 90 aus. Konkret liest die CPU 91 bei der Berechnungsvorrichtung 30E das Werkzeugformmessprogramm 90 aus dem ROM 92 entsprechend der von einem Anwender über die Eingabeeinheit 95 eingegebene Anweisung aus und entfaltet das Werkzeugformmessprogramm 90 in einem Programmspeicherbereich des RAM 93 zur Ausführung diverser Vorgänge. Die CPU 91 ermöglicht, dass die während der diversen Vorgänge erzeugten unterschiedlichen Datentypen vorübergehend in einem Datenspeicherbereich gespeichert werden, der in dem RAM 93 ausgebildet ist.
• Das von der Berechnungsvorrichtung 30E ausgeführte Werkzeugformmessprogramm 90 weist einen modularen Aufbau auf, der die Konturerfassungseinheit 31, die Achsenrichtungsberechnungseinheit 32, die Werkzeugdurchmessermesseinheit 33, die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34, die Werkzeugkopfendenmesseinheit 35, die Werkzeuglängenmesseinheit 36, die Kantenerfassungseinheit 38, die Formbestimmungseinheit 39 und die Anbringungszustandsbestimmungseinheit 40 umfasst, wobei diese Einheiten in eine Hauptspeichereinheit geladen und in der Hauptspeichereinheit erzeugt werden.
• Die Berechnungsvorrichtungen 30A bis 30D weisen dieselbe Hardwarekonfiguration wie die Berechnungsvorrichtung 30E auf. Das von der Berechnungsvorrichtung 30A ausgeführte Werkzeugformmessprogramm 90 weist einen modularen Aufbau auf, der die Konturerfassungseinheit 31, die Achsenrichtungsberechnungseinheit 32, die Werkzeugdurchmessermesseinheit 33 und die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34 umfasst.
• Das von der Berechnungsvorrichtung 30B ausgeführte Werkzeugformmessprogramm 90 weist einen modularen Aufbau auf, der die Konturerfassungseinheit 31, die Achsenrichtungsberechnungseinheit 32, die Werkzeugdurchmessermesseinheit 33, die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34, die Werkzeugkopfendenmesseinheit 35 und die Werkzeuglängenmesseinheit 36 umfasst.
• Das von der Berechnungsvorrichtung 30C ausgeführte Werkzeugformmessprogramm 90 weist einen modularen Aufbau auf, der die Konturerfassungseinheit 31, die Achsenrichtungsberechnungseinheit 32, die Werkzeugdurchmessermesseinheit 33, die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34, die Werkzeugkopfendenmesseinheit 35, die Werkzeuglängenmesseinheit 36 und die Primitivenauswahleinheit 37 umfasst.
• Das von der Berechnungsvorrichtung 30D ausgeführte Werkzeugformmessprogramm 90 weist einen modularen Aufbau auf, der die Konturerfassungseinheit 31, die Achsenrichtungsberechnungseinheit 32, die Werkzeugdurchmessermesseinheit 33, die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit 34, die Werkzeugkopfendenmesseinheit 35, die Werkzeuglängenmesseinheit 36, die Kantenerfassungseinheit 38 und die Formbestimmungseinheit 39 umfasst.
• Wie oben erläutert kann bei der fünften Ausführungsform, da der Anbringungszustand des Rotationswerkzeugs 11 unter Verwendung von zumindest einer einzelnen Information aus Werkzeugachsenrichtung, Werkzeugdurchmesser, Werkzeuglänge und Formparameter bestimmt werden, ob das Rotationswerkzeug 11 normal abgebracht ist oder nicht, bzw., ob ein dem Einsatzzweck entsprechendes Rotationswerkzeug 11 angebracht ist. Daher kann verhindert werden, dass eine Bearbeitung bei einem falschen Anbringungszustand vorgenommen wird, wodurch eine Beschädigung des Rotationswerkzeugs 11 oder eines Werkstücks verhindert werden kann. Außerdem kann verhindert werden, dass es aufgrund einer Verwendung eines falschen Rotationswerkzeugs 11, das nicht zu den von der Arbeitskraft verlangten Bearbeitungsbedingungen passt, zu einem Fehler kommt.
• Gewerbliche Anwendbarkeit
• Wie oben ausgeführt eignen sich eine Werkzeugformmessvorrichtung und ein Werkzeugformmessverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur Messung der Form eines Werkzeugs.
• Bezugszeichenliste

11, 11A

Rotationswerkzeug,

12

Werkzeughalterungsmechanismus,

16

Standard,

20A bis 20E

Werkzeugformmessvorrichtung,

21

Abbildungsvorrichtung,

30A bis 30E

Berechnungsvorrichtung,

31

Konturerfassungseinheit,

32

Achsenrichtungsberechnungseinheit,

33

Werkzeugdurchmessermesseinheit,

34

Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit,

35

Werkzeugkopfendemesseinheit,

36

Werkzeuglängenmesseinheit,

37

Primitivenauswahleinheit,

38

Kantenerfassungseinheit,

39

Formbestimmungseinheit,

40

Anbringungszustandsbestimmungseinheit,

50z

Werkzeugachse,

52x

optische Achse,

60

Konturdatenbank

Claims (10)

1. Werkzeugformmessvorrichtung, die aufweist: eine Konturerfassungseinheit, die eine Werkzeugkontur aus einem von dem Rotationswerkzeug aufgenommenen Bild erfasst, eine Achsenrichtungsberechnungseinheit, die auf Basis der Werkzeugkontur eine Werkzeugachsenrichtung berechnet, bei der es sich um eine Achsenrichtung des Rotationswerkzeugs handelt, eine Werkzeugdurchmessermesseinheit, die einen scheinbaren Werkzeugdurchmesser des Rotationswerkzeugs in einer Bildebene auf Basis einer kalibrierten Positions- und Lagebeziehung zwischen einer das Bild aufnehmenden Abbildungsvorrichtung und dem Rotationswerkzeug, der Werkzeugachsenrichtung und der Werkzeugkontur berechnet, und eine Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit, die einen Abstand zwischen der Abbildungsvorrichtung und dem Rotationswerkzeug unter Verwendung der Werkzeugachsenrichtung berechnet und den scheinbaren Werkzeugdurchmesser durch Korrigieren der Verfälschung der Werkzeugkontur auf Basis des Abstands auf einen tatsächlichen Werkzeugdurchmesser korrigiert.
2. Werkzeugformmessvorrichtung nach Anspruch 1, worin die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit die kürzeste Entfernung zwischen einem optischen Zentrum der Abbildungsvorrichtung und einer Werkzeugachse des Rotationswerkzeugs berechnet und den scheinbaren Werkzeugdurchmesser unter Verwendung der kürzesten Entfernung auf den tatsächlichen Werkzeugdurchmesser korrigiert.
3. Werkzeugformmessvorrichtung nach Anspruch 2, worin die Werkzeugdurchmesserkorrektureinheit den tatsächlichen Werkzeugdurchmesser korrigiert, indem sie ferner ein Verhältnis zwischen der kürzesten Entfernung und einem Abstand der Bildebene zu einem Zentrum des Rotationswerkzeugs verwendet.
4. Werkzeugformmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner aufweist: eine Werkzeugkopfendemesseinheit, die eine Position des Kopfendes des Rotationswerkzeugs misst, indem sie Position und Form eines Primitivs berechnet, das an eine dreidimensionale Form einer Kontur eines Kopfendebereichs des Rotationswerkzeugs angepasst ist, und eine Werkzeuglängenmesseinheit, die eine Werkzeuglänge des Rotationswerkzeugs auf Basis der Werkzeugkontur und der Position des Kopfendes misst.
5. Werkzeugformmessvorrichtung nach Anspruch 4, die ferner aufweist: eine Primitivenauswahleinheit, die unter mehreren in einer Datenbank gespeicherten Werkzeugkonturen ein der Kontur des Kopfendebereichs entsprechendes Primitiv auswählt.
6. Werkzeugformmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner aufweist: eine Kantenerfassungseinheit, die aus dem Bild eine äußere umfangsseitige Schneidkante des Rotationswerkzeugs erfasst, und eine Formbestimmungseinheit, die einen Formparameter, der sich auf eine Eigenschaft des Rotationswerkzeugs bezieht, auf Basis einer Charakteristik der Form der äußeren umfangseitigen Schneidkante bestimmt.
7. Werkzeugformmessvorrichtung nach Anspruch 6, worin der Formparameter die Anzahl der Schneiden des Rotationswerkzeugs und/oder eine effektive Schneidenlänge und/oder einen Wendelwinkel umfasst.
8. Werkzeugformmessvorrichtung nach Anspruch 4, die ferner aufweist: eine Anbringungszustandsbestimmungseinheit, die einen Anbringungszustand des Rotationswerkzeugs unter Verwendung der Werkzeugachsenrichtung und/oder des tatsächlichen Werkzeugdurchmessers und/oder der Werkzeuglänge bestimmt.
9. Werkzeugformmessvorrichtung nach Anspruch 6, die ferner aufweist: eine Anbringungszustandsbestimmungseinheit, die einen Anbringungszustand des Rotationswerkzeugs unter Verwendung der Werkzeugachsenrichtung und/oder des tatsächlichen Werkzeugdurchmessers und/oder des Formparameters bestimmt.
10. Werkzeugformmessverfahren, das umfasst: einen Konturerfassungsschritt zum Erfassen einer Werkzeugkontur aus einem von einem Rotationswerkzeug aufgenommenen Bild, einen Achsenrichtungsberechnungsschritt zum Berechnen einer Werkzeugachsenrichtung, bei der es sich um eine Achsenrichtung des Rotationswerkzeugs handelt, auf Basis der Werkzeugkontur, einen Werkzeugdurchmessermessschritt zum Berechnen eines scheinbaren Werkzeugdurchmessers des Rotationswerkzeugs in einer Bildebene auf Basis einer kalibrierten Positions- und Lagebeziehung zwischen einer Abbildungsvorrichtung, die das Bild aufnimmt, und dem Rotationswerkzeug, der Werkzeugachsenrichtung und der Werkzeugkontur, und einen Werkzeugdurchmesserkorrekturschritt zum Berechnen eines Abstands zwischen der Abbildungsvorrichtung und dem Rotationswerkzeug unter Verwendung der Werkzeugachsenrichtung und zum Korrigieren des scheinbaren Werkzeugdurchmessers in einen tatsächlichen Werkzeugdurchmesser durch Korrigieren der Verfälschung der Werkzeugkontur auf Basis des Abstands.

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