JP2003512185A - 回転可能に駆動する工具の切刃の幾何学的形状を試験する方法と装置 - Google Patents

回転可能に駆動する工具の切刃の幾何学的形状を試験する方法と装置

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Abstract

(57)【要約】 工具の切刃の幾何学的形状の試験は工具の被試験領域が測定ビームに進入すると予期される時刻に対応する時間間隔で行われ、工具が測定ビームに進入しない時刻には測定は行われず、試験の信頼性を向上させ、また、擬似測定を避けることが可能となり、本発明を種々の工作機械や工具に対して測定システムの構成を変更させずに多目的に用いるために、好ましくは、プログラム化が可能なユニットからなる測定システムが用いられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、回転可能に駆動する工具の切刃の幾何学的形状を試験する方法と、
本発明によるその方法を実施する装置に関する。さらに詳細には、本発明は、破
損および磨耗を調べる目的で測定ビームによって工具の切刃の幾何学的形状を試
験する方法に関する。
【０００２】 測定ビーム、特に光学的測定ビームを用いて、回転可能に駆動する工具を試験
する測定システムが知られている。ＤＥ４２３８５０４は、細いレーザビームを
用いて工具の長さと直径、また同軸度の誤差を測定する方法を記載している。こ
の方法においては、工具の設定値が確認されるのみならず、工具の磨耗または破
損も検出される。この方法の手順によれば、工具は被測定面と直交する光学的測
定面に配置される。測定システムは、工具が測定面に進入したかどうかを示す信
号を出力する。工具が測定面に進入すると、基準点を用いて工具の寸法を計算す
るために、測定面に対する相対的な位置が測定される。なお、工具の同軸度およ
び直径を測定するために、回転する工具が測定面に対して平行に送られる。
【０００３】 光学的測定システムの測定領域に空気中の汚染物が介在することによって生じ
る測定の障害を避けるために、ＤＥ４２４４８６９では、測定ビームとして用い
られるレーザビームによって著しい信号の低下が検出されたときのみ、測定面へ
の工具の進入を示す信号を生成する方法を開示している。なお、個々の測定にお
いて参考値として利用され、測定に障害をもたらす干渉物の影響を低減させよう
としている比較値が、測定システムに記録されることになる。
【０００４】 また、ＤＥ３２１８７５４は、回転可能に駆動する工具の長さを測定する方法
を開示している。この方法において、工具は光学的測定システムに進入し、工具
の先端が光学的装置の測定面を通過したとき、工具の位置が測定される。工具の
長さは、測定された位置を工具の標準位置と比較することによって計算される。
この方法によれば、工具が破損しているかどうかも測定することができる。
【０００５】 上記の方法を工業的用途に用いた場合、使用される光学的測定システムの測定
領域内に汚染物、例えば、冷媒や金属切屑が存在することによって、欠点、すな
わち、不満足な測定が生じる場合がある。さらに、使用される光学的測定システ
ムは使用される工具との関係に基づいて再調整される必要があり、また、工具の
回転速度は具体的な各用途ごとに再調整される必要がある。なお、これら公知の
方法のいずれも、工具の個々の切刃の検査または工具の幾何学的な形状の完全な
検査を行うことはできない。
【０００６】 ＤＥ３９０５９４９Ａ１は、測定ビームの伝搬経路に障害物によって生じる測
定ビームの遮断を検出および評価するための切刃の幾何学的形状を試験する測定
システムを開示している。しかし、この方法は、標準時刻および検出時刻を考慮
していない。
【０００７】 ＤＥ６９２２３５４４Ｔ２は、対象物に対するレーザビームの光学的走査を所
定の時間間隔でのみ行うことによって、対象物の外形の光学的測定における干渉
をなくす方法を開示している。この目的のために、レーザビームを照射時間間隔
で放射し、非照射時間間隔では照射しないように構成されている。また、この目
的のために、レーザビームを受光する読み出し装置は、その装置の受光要素が読
み出し走査をレーザビームの照射と非照射と同期して交互に繰り返すために、レ
ーザビームの照射と非照射に同期して作動される。
【０００８】 ＤＥ２４５４８１Ａ１は、回転試料の縁の位置をその試料の回転軸に関連して
、光電的に測定する方法と装置を開示している。この方法において、試料を一回
だけ回転させて、試料の特定の縁の位置を検出する受光器に対する試料の回転位
置は、光学的測定方法によって測定される。次いで、試料を何度か回転させて、
試料の予め測定された回転位置に対する受光器の信号のみが高解像度かつ低速の
方法で評価される。
【０００９】 従って、本発明の目的は、回転可能に駆動する工具の試験中に測定システムの
測定面への干渉物の影響をなくすことにある。
【００１０】 回転可能に駆動する工具によって所望の加工品質を得るためには、使用される
工具は決まった特性を有している必要がある。そのような特性として、とりわけ
、工作機械の適切な保持装置に対する工具の位置決め、および工具の幾何学的形
状が挙げられる。本発明による方法によれば、回転可能に駆動する工具の実際の
形状を検査することが可能となる。本発明の方法を実施するために、まず、被試
験領域、例えば、工具の切刃の領域が工具上に画成される。この工具は所定の回
転速度で回転され、測定ビームによって画成される測定範囲内に導入される。ま
た、工具の回転によって、測定ビームは工具の被試験領域と衝突することが可能
となる。ただし、測定ビームが被試験領域と衝突しないように構成してもよい。
被試験領域による測定ビームの遮断（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）以外に、測定範
囲内に存在する他の媒体、例えば、冷媒の液滴や金属切屑による測定ビームの遮
断が生じることもある。工具を試験するために、被試験領域による測定ビームの
遮断が検出される。この場合、擬似測定をもたらす、他の物質や媒体による測定
ビームの遮断を避ける必要がある。
【００１１】 本発明によれば、測定を工具の回転中に被試験領域が測定ビームに進入すると
予期される時刻に対応する時間間隔でのみ行うことによって、上記の擬似測定を
避けることができる。このような時刻は、被試験工具に対応する基準工具の特定
のピッチ（以下、標準ピッチと呼ぶ）を用いて定められる。定められたこれらの
時刻は、以下、「標準時刻」と呼ぶ。次いで、測定ビームの遮断の有無に基づい
て、工具が標準ピッチを有しているかまたは破損しているかを検査するために、
検出が標準時刻に対応する選択された検出間隔ごとに行われる。
【００１２】 なお、検出時間間隔は、時間的に重複しないように選択される。さらに、検出
時間間隔は、規則正しく標準時刻に対応するように選択されるとよい。
【００１３】 被試験工具に対する基準工具として用いられる工具は、被試験工具の所定の寸
法と一致する、例えば、実損傷または新しい実工具からなり、または、いわゆる
「仮想工具」からなる。ここで、「仮想工具」は現実に存在している工具ではな
く、工具の幾何学的形状の寸法を表した形式上の記載である。形式上の記載とし
て、例えば、数学的な式および／またはデータが挙げられる。後述するように、
本発明はプログラム化可能な構成要素からなるので、例えば、コンピュータ支援
方法で記憶または処理されるデータの形で「仮想」の基準工具を使用するのが好
ましい。
【００１４】 選択された検出時間間隔の大きさは、標準時刻に至る前の検出操作をできるだ
け短くし、かつ標準時刻の後の検出操作をできるだけ短くするために、具体的な
各測定条件に基づいて、できるだけ短く設定することが好ましい。このような設
定によって、工具の試験における信頼性を向上させることができる。好ましくは
、検出時間間隔はその間隔内に適当な標準時刻とそれに加えられたわずかな時間
を含む程度に短く設定されるとよい。
【００１５】 好ましくは、標準時刻および／または検出時間間隔は、工具の回転速度との関
係に基づいて定められるとよい。さらに、標準時刻および／または検出時間間隔
は、標準ピッチを考慮して決定されると好都合である。
【００１６】 本発明の好ましい実施態様において、回転している被試験工具と同期して検出
する必要のある検出時刻は、標準ピッチとの関係に基づいて標準時間間隔を決定
することによって定められる。この標準時間間隔は、被試験工具の種々の領域が
測定ビームに進入すると予期される２つの時刻間の時間の隔たりである。次いで
、少なくとも２つの連続する信号が所定の標準時間間隔に対応する時間の隔たり
で検出されるまで、測定ビームの伝搬経路における障害物による測定ビームの遮
断を示す信号が検出される。
【００１７】 なお、前記の所定の標準時間間隔（これらの時間間隔は同一、すなわち、一定
である）で最後の信号が検出された後、検出を開始することもできる。
【００１８】 不規則な幾何学的形状を有する工具を試験するために、工具の標準ピッチ（こ
の場合、不規則なピッチ）との関係に基づいて一連の標準時間間隔を決定するこ
とができる。次いで、少なくとも２つの連続する信号が前記の一連の標準時間間
隔の１つに対応する時間の隔たりで検出されるまで、測定ビームの伝搬経路にお
ける障害物による測定ビームの遮断を示す信号が検出される。
【００１９】 結果的に、前記一連の標準時間間隔の一つに対応する時間の隔たりにおいて最
後の信号が検出された後、本発明による検出を開始させることができる。本発明
によれば、前記一連の標準時間間隔の決められたシーケンスに対応するシーケン
スを有する時間の隔たりごとの標準時刻において検出がなされる。
【００２０】 さらに、好ましくは、被試験領域の工具の回転によって生じる包絡面の進入を
、測定ビームを用いて検出することによって、被試験工具を測定範囲に位置決め
させるとよい。
【００２１】 また、工具の試験に関する全体的な結果を示すために、本発明による検出に応
じて試験結果を示す信号を生成することもできる。従って、もし標準時刻に検出
された信号の数が所定の数よりも大きいかまたは同一の場合は工具に関して好ま
しい概括的試験結果を示す信号を生成することができる。
【００２２】 本発明の他の実施態様において、もし標準時刻に検出された信号の数が所定の
数よりも小さい場合、標準時刻の決定が再びなされる。また、標準時刻に検出さ
れた信号の数が所定の数よりも小さい場合、工具に関して好ましくない試験結果
を示す信号が生成される。
【００２３】 なお、標準時刻ごとに検査がなされる時間を限定する検出期間を決定すること
もできる。
【００２４】 さらに、標準時刻の決定がなされる時間を限定する標準時刻決定期間が選択さ
れてもよい。この場合、もし標準時刻の決定がなされる時間が所定の標準時刻決
定期間よりも長い場合、工具に関して好ましくない試験結果を示す信号が生成さ
れる。
【００２５】 上記の検出期間および／または標準時刻決定期間は、工具の回転および／また
は標準ピッチとの関係に基づいて決定されるとよい。
【００２６】 工具の各領域を試験するのみならず、工具の複数の領域または工具の全体を試
験する場合、試験が完了した後、本発明の方法が繰り返される。この場合、工具
の１つの領域の試験が完了した後、さらなる被試験領域の回転によって生じる包
絡面が測定範囲に進入または配置されるように測定範囲に対する相対的な工具の
移動がなされる。次いで、本発明による後続の工程が再びなされる。このような
手順が各被試験領域に対して繰り返される。なお、工具の更なる被試験領域は好
ましくはすでに試験された領域に隣接しているとよい。
【００２７】 複数の領域を試験する前記方法に対する変更例、または組合せ例において、も
し工具が回転と同時に測定範囲と直交して測定範囲と相対的に移動され、試験さ
れる隣接領域または連続領域の工具の回転および相対移動によって生じる包絡面
が測定範囲に進入または配置される場合、工具の複数の隣接領域、かなり大きな
連続領域、または工具の全体を試験することができる。
【００２８】 本発明の方法を実施するための測定システムは、測定ビームを放射する送光器
と、測定ビームを受光し、受光された測定ビームを示す信号を出力する受光器と
、受光器に接続され、受光器から出力された信号を受信して、測定ビームの伝搬
経路における障害物による測定ビームの遮断を示す信号を受信した信号に基づい
て生成する評価ユニットと、測定ビームを制御する制御装置とを備えている。
【００２９】 本発明の一実施態様において、評価ユニットは、被試験領域に対応する領域に
標準ピッチを有する基準工具が回転中に測定ビームに進入する標準時刻に対応し
て選択された各評価時間間隔においてのみ前記受光器の信号を評価している。
【００３０】 本発明の他の実施態様において、受光器は、被試験領域に対応する領域に標準
ピッチを有する基準工具が回転中に測定ビームに進入する標準時刻に対応して選
択された受光時間間隔においてのみ測定ビームを受光する。
【００３１】 本発明のさらに他の実施態様において、送光器は、被試験領域に対応する領域
に標準ピッチを有する基準工具が回転中に測定ビームに進入する標準時刻に対応
して選択された各送光時間間隔においてのみ測定ビームを放射する。
【００３２】 本発明のさらに他の実施態様において、本発明による前述の測定システムの個
々の実施例、すなわち、複数の実施態様を組合せることができる。
【００３３】 コンパクトな設計を得るには、制御ユニットおよび／または評価ユニットが送
光器および／または受光器内に組み込まれるとよい。
【００３４】 本発明による測定システムを多目的に用いるために、評価システムおよび／ま
たは制御ユニットはプログラム化されるとよい。
【００３５】 なお、回転速度、工具の形状、所定の加工操作およびその精度、および本発明
による測定システムを用いてなされる工具の試験などに関する一連の情報を交換
するために、好ましくは、測定システム、さらに好ましくは測定システムの制御
ユニットは被試験工具を回転させる工作機械またはその制御装置に接続されると
よい。
【００３６】 測定ビームは、被試験工具および他の障害物によってその伝搬経路が遮断され
、その遮断が適切な受光器または検出器によって検出可能であるビームであれば
よい。従って、測定ビームは光学的ビーム、電磁気測定ビーム、粒子測定ビーム
、またはそれらの組合せであるとよい。測定ビームの生成、放射および検出に適
した構成要素、構造の複雑さ、およびコストの観点から、測定ビームは光学的ビ
ーム、特にレーザ光ビームであることが好ましい。
【００３７】 本発明による方法において、工具の試験は基本的に工具の被試験領域が測定ビ
ームに進入すると予期されるいわゆる標準時刻においてなされるので、被試験領
域以外の他の障害物による測定ビームの遮断に起因する擬似測定を避けることが
できる。さらに、本発明は、プログラム化が可能な制御ユニットと評価ユニット
を用いるので、工作機械の工具の試験を使用される工具および使用される工作機
械に柔軟に適応させることができる。従って、異なった回転速度で回転する工具
や著しく不規則な幾何学的形状およびピッチを有する工具も試験することができ
る。
【００３８】 以下、本発明の具体的な実施例をさらに詳細な内容を含む概略的な図面を参照
して説明する。
【００３９】 図１および図２に概略的に示すように、本発明による装置は、基本的に測定シ
ステム１０，１２，１４，１６，１８および工作機械を備え、工作機械の内、被
試験工具２０、該工具２０を保持するスピンドル２２、該スピンドル２２を駆動
するスピンドルモータ２４、および制御ユニット２６のみが示されている。この
測定システムは、送光器１０、送光器１０から放射されるビーム１４を受光する
受光器１２、および送光器１０と受光器１２に接続される制御ユニット１６およ
び評価ユニット１８を備えている。
【００４０】 ここで用いられる測定ビーム１４はレーザビームであるが、測定に適したいか
なる光学的ビーム、電磁気測定ビーム、粒子測定ビーム、またはそれらの組合せ
を用いてもよい。
【００４１】 送光器１０および受光器１２間の測定ビーム１４の範囲は、工具を試験する測
定システムの範囲に対応している。送光器１０および受光器１２間の距離は、測
定中の干渉を避けるために、被試験工具の寸法との関係に基づき、できるだけ短
く設定されるべきである。
【００４２】 試験領域３２は、被試験工具２０上に画成されている。試験領域３２の位置お
よび寸法は、工具の具体的な幾何学的形状およびその工具を用いてなされる加工
工程に依存している。本方法を行うには、試験領域３２が測定範囲３０に進入す
る必要がある。この目的のために、工具２０は、試験領域３２が測定範囲３０外
に配置される図１に示されるような位置から、試験領域３２が測定範囲３０内に
配置される図２に示されるような位置に移動されるようになっている。図１およ
び図２において、工具２０および工具２０上の試験領域３２は、工具２０の縦軸
方向と平行に延びる方向に移動され、その結果として、試験領域３２が測定範囲
３０に進入することになる。被試験工具の移動のパターンは、被試験工具を保持
する工作機械、工作機械内への測定システムの配置、被試験工具の種類および画
成される試験領域の位置と寸法に基づき、測定試験ごとに定められる必要がある
。しかし、工具２０の移動のパターンは、本試験方法を実施するのに重要ではな
く、試験領域３２が測定範囲３０に確実に進入されればよい。
【００４３】 図３は、工具２０の試験領域３２を示す概略断面図である。この場合、工具２
０は試験される４つの切刃２０２，２０４，２０６，２０８を有している。本方
法を行うには、試験領域３２が測定範囲３０に進入して、その測定範囲３０内に
位置される前および／またはその間に、工具２０が所定の一定回転速度で回転さ
れる必要がある。工具２０の回転によって、試験領域３２を包絡する包絡面２１
０が生成される。図４に示されるように、試験領域３２が測定範囲３０外に配置
される位置から工具２０は移動し、その移動は、図５に示されるように、包絡面
２１０が測定範囲に入った直後に終了する。
【００４４】 好ましくは、包絡面２１０の測定範囲３０内への進入の検出には測定ビーム１
４が用いられるとよい。ただし、包絡面２１０の測定範囲３０内への進入は、例
えば、測定ビーム１４に対する工具２０の相対位置から決定することもできる。
包絡面２１０の測定範囲３０内への進入を測定ビームを用いて検出する場合、切
刃２０２，２０４，２０６，２０８の１つが測定範囲３０に進入した直後に測定
ビーム１４がその切刃によって遮断され、その結果として、受光器１２は測定ビ
ーム１４を受光することがない。受光器１２は、測定ビーム１４の遮断（ｉｎｔ
ｅｒｒｕｐｔｉｏｎ）を検出し、そのビームの遮断を示す信号を生成する。
【００４５】 好ましくは、この場合、受光器１２はパルス状の信号を出力するとよい。ただ
し、測定ビーム１４の遮断を示すどのような公知の信号を用いてもよい。このよ
うな信号は、受光器１２から直接的にまたは評価ユニット１８を介して、測定シ
ステムの制御ユニット１６に送られる。
【００４６】 そして、制御ユニット１６は信号を工作機械の制御ユニット２６に出力する。
その信号に応じて、制御ユニット２６は工具２０の移動を終了させる。被試験工
具２０の試験領域３２が工具２０の外面に存在する場合、制御ユニット１６から
出力された信号を受信した直後に、工具２０の移動は終了させられる。一方、工
具２０の試験領域３２が工具２０の外面ではなく、工具の内側にある場合は、制
御ユニット１６から出力された信号を受信した後、工具２０を所定の期間または
所定の追加距離だけ移動させてから、工具２０の移動は終了させられる。上記の
各場合における測定範囲３０または測定ビーム１４に対する工具２０の位置は、
図６に概略的に示されている。
【００４７】 工具２０を回転させることによって、切刃２０２，２０４，２０６，２０８は
連続的に測定範囲３０に進入し、進入するごとに、測定ビーム１４を遮断する。
この場合、工具２０は一定の回転速度で回転し、切刃２０２、２０４、２０６お
よび２０８間の各距離は同一であるので、切刃２０２，２０４，２０６，２０８
による測定ビーム１４の遮断の各時間間隔は同一で、かつ一定である。
【００４８】 測定ビーム１４のこのような各遮断によって、受光器１２は、図７に例示され
るような信号を出力する。図７は、受光器１２によって生成される信号パターン
と、測定範囲３０における工具２０の各信号に対応する位置、さらに詳細には、
測定ビーム１４に対する切刃２０２，２０４，２０６，２０８の相対位置を示し
ている。切刃の１つに損傷または完全な欠落があれば、受光器１２は、ある時刻
、具体的には、切刃が測定ビームを遮断すると予期される、いわゆる標準時刻に
、損傷されまたは欠落した切刃は測定ビーム１４を遮断しないので、信号を生成
しない。
【００４９】 逆に、測定ビーム１４の遮断が切刃の１つによる遮断ではなく他の理由による
場合、受光器１２は信号を生成することになる。例えば、冷媒または切粉が測定
範囲３０に進入して測定ビーム１４を遮断するような場合である。このような信
号を評価することは擬似測定をもたらし、結果的に、工具２０の検査不良をもた
らす。
【００５０】 一方で擬似測定を避けて、他方で切刃２０２，２０４，２０６，２０８を検査
するために、受光器１２によって生成されて評価ユニット１８に出力された信号
は、切刃２０２，２０４，２０６，２０８の１つが測定ビーム１４を遮断すると
予期される標準時刻に対応して選択される検出時間間隔においてのみ評価される
。検出時間間隔は時間的に重複せず、その間隔内に標準時刻とそれに加えられた
わずかな時間を含むように設定される。
【００５１】 評価ユニット１８が前記の検出時間間隔ごとの測定において信号の欠落を検出
した場合、切刃２０２，２０４，２０６，２０８の１つが欠落されているかまた
は損傷されている、すなわち、必要とされる寸法と合致しない寸法を有している
、と判断される。
【００５２】 受光器１２によって生成される信号を評価する上記の手順によって、前述の擬
似測定を避けることができる。何故なら、検出時間間隔以外の時刻における測定
ビームの遮断、すなわち、工具による測定ビームの遮断は起こり得ない時刻にお
ける測定ビームの遮断は切刃２０２，２０４，２０６，２０８の１つによるもで
はなく、そのような場合、切刃２０２，２０４，２０６，２０８の１つによる測
定ビームの遮断と無関係の信号は検出および評価されないからである。
【００５３】 また、本発明の方法は、不規則な形状の工具を試験するのにも適している。被
試験工具２０が、例えば、図８に示されるような、不規則に離間された切刃２０
２，２０４，２０６を有している場合、受光器１２は異なった時間間隔で信号を
生成する。このような不規則な信号パターンの一例が図８に示されている。この
場合も、受光器１２によって生成された信号は、切刃２０２，２０４，２０６の
１つが測定ビーム１４を遮断すると予期される標準時刻に対応する検出時間間隔
においてのみ、評価ユニット１８によって評価される。
【００５４】 従って、本試験方法を行うには、受光器１２の信号の評価を、工具２０の回転
と同期させて、工具の幾何学的形状との関係に基づいて行う必要がある。この目
的のために、制御ユニット１６は、例えば、工作機械の制御ユニット２６から実
際に使用されている工具の回転速度と形状（例えば、ピッチ）に関する一連の情
報を入力する。一変更例として、制御ユニット１６は、その制御ユニット１６に
プログラムされているかまたは図示しないメモリ内に記憶されている、実際に使
用されている工具の形状（例えば、ピッチ）に関するデータにアクセスしてもよ
い。この場合、工具の回転速度に関する一連の情報は制御ユニット２６から制御
ユニット１６に送信させることができる。なお、試験装置の構造をできるだけ簡
素にするには、試験中、予め定められた一定の回転速度で回転させるとよい。そ
のような回転速度を示すデータは、制御ユニット１６にプログラムさせておくか
、または制御ユニット１６がアクセスできる図示しないメモリに記憶させておく
とよい。この場合、実際に使用される工具の回転速度および／または形状（例え
ば、ピッチ）に関する一連の情報を工作機械の制御ユニット２６から制御ユニッ
ト１６に送信する必要はない。
【００５５】 前記一連の情報に基づいて、工具２０が所定のピッチ、すなわち、標準ピッチ
を有している場合、制御ユニット１６は、その工具２０が測定ビームを遮断する
標準時刻を計算する。制御ユニット１６は、評価ユニット１８が検出時間間隔ご
とに受光器１２の信号を評価するように、評価ユニット１８を制御する。評価ユ
ニット１８の評価間隔が測定ビーム１４の好ましい遮断を生じる工具２０の回転
に伴なう時刻に対応するように、測定システムは工具２０の回転と同期して作動
される必要がある。この場合に選択される同期の詳細は、以下の通りである。
【００５６】 評価ユニット１８を回転している工具２０に対して同期させるには、受光器１
２によって生じるすべての信号は、実際の測定操作に先立つ工程において、以下
に述べるように、評価ユニット１８によって評価される。受光器１２によって受
信されたすべての信号は、所定の時間間隔ごとに評価ユニット１８によって評価
される。例えば、制御ユニット１６に受信された一連の情報によって、受光器１
２が測定ビーム１４の好ましい遮断によって信号を生成すべき時刻間の間隔（時
間間隔）が評価ユニット１８に付与されている。被試験工具２０の幾何学的形状
との関係に基づくこれらの時間間隔（以下、標準時間間隔と呼ぶ）は、すべてが
同一であるか、または互いに異なっている。評価ユニット１８は、受光器１２に
よって受信されたすべての信号の時間間隔を１つの一定標準時間間隔または一連
の異なる標準時間間隔と比較する。
【００５７】 標準時間間隔に対応する時間の隔たりで２つの信号が検出された場合、その信
号パルスが示す測定ビーム１４の遮断は切刃２０２，２０４，２０６，２０８に
起因する遮断であると判断される。誤差を避けるために、好ましくは、上記の１
つの一定標準時間間隔に対応する時間の隔たりで２つ以上の連続する信号が検出
された場合には同期操作を終了させるとよい。
【００５８】 不規則な標準ピッチの工具の場合に、上記の一連の異なる標準時間間隔が比較
に用いられた場合、好ましくは、複数の連続的な信号における時間の隔たりの不
規則なシーケンスが上記の一連の異なる標準時間間隔の不規則なシーケンスに対
応している場合には、同期操作を終了させるとよい。この場合、少なくとも３つ
の連続的な信号が、上記の一連の異なる標準時間間隔の不規則なシーケンスの一
部に対応する不規則なシーケンスの時間の隔たりで検出された場合にのみ同期操
作を終了することにより、試験の信頼性を向上させることができる。
【００５９】 上記の同期操作の手順において受光器１２の最後の信号が標準時間間隔で検出
された後、すべての標準時刻に対する検出時間間隔に対応する各時間の隔たりで
実際の試験操作が開始される。
【００６０】 検出時間間隔の大きさは、測定ビーム１４の好ましい遮断に関連する受光器１
２の信号が失われずに、かつ測定ビーム１４の好ましくない遮断に関連する信号
は評価されないように、決められるべきである。従って、検出時間間隔の大きさ
を決定するには、工具２０の回転速度とその幾何学的形状（例えば、ピッチ）、
および工具２０によってなされる加工において必要とされる品質などが、とりわ
け、考慮されねばならない。理想的には、検出時間間隔はその間隔内に標準時刻
とそれに加えられたわずかな時間を含む程度の小さい値に選択されるべきである
。しかし、このような設定を行うには、擬似測定が生じないように測定システム
を正確にかつ複雑に制御する必要がある。従って、検出時間間隔の大きさは、個
々の具体的な用途ごとに選択されるべきである。
【００６１】 評価ユニット１８は、定められた検出期間において検出時間間隔ごとに受光器
１２のパルスの検出を行う。切刃２０２，２０４，２０６，２０８のすべてを検
査するために、検出期間は切刃２０２，２０４，２０６，２０８の各々が測定範
囲に少なくとも一度進入するように選択されるべきである。すなわち、検出期間
は、少なくとも工具２０の一回転分の期間に対応するように設定されるべきであ
る。より長い検出期間を選択することによって、すなわち、一回転以上工具を検
査することによって、本発明による方法の信頼性を向上させることができる。な
お、工作機械の実際の回転は、試験期間の選択における回転よりは遥かに速いこ
とに注意すべきである。
【００６２】 評価ユニット１８が検出期間中に所定の数より少ない受光器１２の信号の数を
検出した場合、切刃２０２，２０４，２０６，２０８の１つが欠損しているかま
たは損傷していると判断される。所定の信号の数は、検出期間、工具２０の幾何
学的形状またはピッチ、所望の品質および測定方法の信頼性、および測定操作に
影響を及ぼす他の因子との関係に基づいて定められるべきである。受光器１２の
信号の数が所定の数よりも多いかまたは等しい場合、評価ユニット１８は、工具
の全体的な試験が好ましいことを示す信号を発信する。信号の数が所定の数より
も小さい場合、評価ユニット１８は試験が好ましくないことを示す信号を発信す
る。
【００６３】 試験操作をできるだけ短くするには、検出期間は、工具２０の一回転分の期間
に相当するように選択されるとよい。この場合、検出された信号の数が切刃の数
に相当していれば、工具２０は損傷していないと判断される。すなわち、図７に
示される例において、４つの信号が検出されれば、工具２０の試験は好ましく、
図８に示される例において、３つの信号が検出されれば、工具２０は好ましいと
判断される。
【００６４】 図７に示される例において４よりも小さい数の信号が検出される場合、または
図８に示される例において３よりも小さい数の信号が検出される場合、工具が破
損していると判断され、すなわち、図９における切刃２０４および図１０におけ
る切刃２０６のように、切刃の１つが欠損しているかまたは損傷していると判断
される。この場合、欠損しているかまたは損傷している切刃、すなわち、切刃２
０４および２０６の各々に対して、標準時刻に対応する時刻で、被試験領域３２
による測定ビーム１４の遮断を示す信号が検出されない。ここで検出された信号
のパターンは、図９および図１０に概略的に示されている。図において、標準時
刻に予期されながら実際には検出されなかった信号は、点線で示されている。
【００６５】 上記の説明において、検出は検出時間間隔ごとに、標準時間間隔に対応する検
出時間間隔においてのみ受光器１２の信号を評価ユニット１８によって評価され
る。しかし、検出は、標準時間間隔に対応する検出時間間隔においてのみ測定ビ
ーム１４を放射する送光器１０によって行うこともできる。同様に、受光器１２
が標準時間間隔に対応する検出時間間隔においてのみ測定ビーム１４を検出でき
るなら、検出は受光器１２によって行うこともできる。工具の検査は、ここに述
べたこれら３つの検出形態のいかなる組合せを用いて行ってもよい。
【００６６】 本発明を柔軟に個々の具体的な用途に適用させるために、好ましくは、制御ユ
ニット１６および／または評価ユニット１８はプログラム化可能なユニットであ
るとよい。プログラム化可能なユニットを用いることによって、本発明による測
定システムの構造的な設計を変更することなく、測定システムを個々の具体的な
工作機械、種々の被試験工具、および広範な試験条件に自在に適応させることが
できる。プログラム化可能なユニットとして、例えば、制御ユニット１６および
／または評価ユニット１８内に組み込まれるマイクロプロセッサ、制御ユニット
１６および／または評価ユニット１８に接続されるコンピュータシステム、また
はそれらの組合せが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による試験を行う前で、本発明による測定システムと工作機械のスピン
ドルに取付けられた被試験工具の配置を示す図である。
【図２】 本発明による工具の試験中における図１に示される配置を示す図である。
【図３】 縦軸を横切る方向から見た、断面が被試験領域に対応する被試験工具の断面図
である。
【図４】 図３の工具の被試験領域が測定範囲に進入する前の状態であって、本発明によ
る測定システムを示す図である。
【図５】 図３の工具の被試験領域が測定範囲に進入している状態であって、本発明によ
る測定システムの概略図である。
【図６】 工具の試験領域との位置関係に基づく測定ビームに対する工具の位置を示す概
略図である。
【図７】 本発明による測定装置に用いられた規則的な幾何学的断面形状を有する工具に
対して、本発明によって検出された信号の信号パターンと工具の関連位置を示す
図である。
【図８】 本発明による測定装置に用いられた不規則な幾何学的断面形状を有する工具に
対して、本発明によって検出された信号の信号パターンと工具の対応位置を示す
図である。
【図９】 本発明による測定装置に用いられた規則的な幾何学的断面形状を有する欠陥工
具に対して、本発明によって検出された信号の信号パターンと工具の関連位置を
示す図である。
【図１０】 本発明による測定装置に用いられた不規則な幾何学的断面形状を有する欠陥工
具に対して、本発明によって検出された信号の信号パターンと工具の対応位置を
示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA51 CC10 FF02 GG04 HH04 HH15 MM04 PP13 QQ01 2F069 AA61 BB02 GG04 GG07 GG08 JJ17 3C029 AA21 AA40 DD04 DD08

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転可能に駆動する工具の切刃の幾何学的形状を測定システ
    ムで試験する方法において、 前記工具上に被試験領域を画成する段階と、 前記工具を選択された回転速度で回転させる段階と、 測定範囲を画成する測定ビームを放射する段階と、 前記工具を、前記被試験領域の回転によって生じる包絡面が前記測定範囲に進
    入するように、位置決めする段階と、 前記測定ビームの伝搬経路における障害物による前記測定ビームの遮断を示す
    信号を検出する段階と、 を備え、 標準ピッチを有する基準工具の前記被試験領域に対応する領域が回転中に前記
    測定領域に進入する標準時刻が決定され、 前記測定システムは、一連の検出信号に基づいて、前記工具の回転と同期して
    作動され、 標準時刻に対応して選択された検出時間間隔ごとに前記検出が継続的になされ
    る、 ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記検出時間間隔は、時間的に重複しないように選択される
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記検出時間間隔は、規則正しく前記標準時刻に対応するよ
    うに選択されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記検出時間間隔は、その間隔内に前記標準時刻とそれに加
    えられたわずかな時間を含むように選択されることを特徴とする請求項１ないし
    ３のいずれか１つに記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記標準時刻および／または前記検出時間間隔は、前記工具
    の前記回転速度との関係に基づいて決定されることを特徴とする請求項１ないし
    ４のいずれか１つに記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記標準時刻および／または前記検出時間間隔は、前記標準
    ピッチとの関係に基づいて決定されることを特徴とする請求項１ないし５のいず
    れか１つに記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記標準時刻の決定は、 前記工具の前記標準ピッチおよび前記選択された回転速度との関係に基づいて
    標準時間間隔を決定する段階と、 前記測定ビームの伝搬経路における障害物による前記測定ビームの遮断を示す
    信号を検出する段階とを備え、 前記検出は前記標準時間間隔に対応する時間の隔たりごとに少なくとも２つの
    連続する信号が検出されるまで行われる、 ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記標準時刻間の前記時間の隔たりは前記標準時間間隔に対
    応し、前記検出は、前記標準時間間隔において最後の信号が検出された後、前記
    検出時間間隔ごとになされる、 ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記標準時刻の決定は、 前記工具の前記標準ピッチとの関係に基づいて、少なくとも２つの特定された
    標準時間間隔からなる一連の標準の時間間隔を決定する段階と、 前記測定ビームの伝搬経路における障害物による前記測定ビームの遮断を示す
    信号を検出する段階とを備え、 前記検出は前記時間間隔の１つに対応する時間の隔たりごとに少なくとも２つ
    の連続する信号が検出されるまで行われる、 ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記検出は、連続的になされることを特徴とする請求項７
    ないし９のいずれか１つに記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記標準時刻間の一連の時間の隔たりは前記一連の特定さ
    れた標準時間間隔に対応し、 前記検出は、前記標準時間間隔の１つにおいて最後の信号が検出された後、前
    記検出時間間隔ごとに開始される、 ことを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記被試験領域の前記包絡面の前記測定範囲への進入が、
    前記測定ビームを用いて検出されることを特徴とする請求項１ないし１１のいず
    れか１つに記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記切刃の幾何学的形状の試験の概括的結果を示す信号が
    、前記検出信号に対応して生成されることを特徴とする請求１ないし１２のいず
    れか１つに記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記検出信号間隔ごとに検出された信号の数が所定の数よ
    りも大きいかまたは同一である場合、前記切刃の幾何学的形状に関して好ましい
    概括的試験結果を示す信号が生成されることを特徴とする請求項１３に記載の方
    法。
  15. 【請求項１５】 前記検出信号間隔ごとに検出された信号の数が所定の数よ
    りも小さい場合、前記標準時刻の決定および前記検出が再び行われることを特徴
    とする請求項１３に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記検出時間間隔ごとに検出された信号の数が所定の数よ
    りも小さい場合、前記切刃の幾何学的形状に関して好ましくない概括的試験結果
    を示す信号が生成されることを特徴とする請求項１３ないし１５のいずれか1つ
    に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記検出は、選択された検出期間において、前記検出時間
    間隔ごとになされることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１つに記載
    の方法。
  18. 【請求項１８】 前記標準時刻の決定が選択された標準時刻決定期間内にな
    され、および／または 前記標準時刻の決定に要した時間が前記選択された標準時刻決定期間よりも長
    い場合、工具に関して好ましくない試験結果を示す信号が生成される、 ことを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか１つに記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記検出期間および／または前記標準時刻決定期間は、前
    記工具の回転数および／または前記標準ピッチとの関係に基づいて決定されるこ
    とを特徴とする請求項１７または１８に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記試験の終了後、前記工具のさらなる領域を試験するた
    めに先行する請求項のいずれか１つによる方法が繰り返され、前記工具が前記さ
    らなる被試験領域の回転によって生成される包絡面が前記測定範囲に進入するよ
    うに移動されることを特徴とする請求項１ないし１９に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記工具の回転に加えて、同時に前記工具を前記測定範囲
    内に相対的に移動させることにより、前記被試験領域の工具の回転および相対的
    な移動によって生成される包絡面が前記測定範囲に進入することを特徴とする請
    求項１ないし２０のいずれか１つに記載の方法。
  22. 【請求項２２】 選択された回転速度で回転可能に駆動される工具の切刃の
    幾何学的形状を試験する測定システムにおいて、 測定ビームを放射する送光器と、 前記測定ビームを受光し、受光された測定ビームを示す信号を出力する受光器
    と、 前記受光器に接続され、前記受光器から出力された信号を受信して、前記測定
    ビームの伝搬経路における障害物による前記測定ビームの遮断を示す信号を前記
    受信した信号に基づいて生成する評価ユニットと、 前記測定ビームを制御する制御装置とを備え、 前記評価ユニットは、被試験領域に対応する領域に標準ピッチを有する基準工
    具が回転中に測定ビームに進入する標準時刻に対応して選択された各評価時間間
    隔においてのみ前記受光器の信号を評価する、 ことを特徴とする測定システム。
  23. 【請求項２３】 選択された回転速度で回転可能に駆動される工具の切刃の
    幾何学的形状を試験する測定システムにおいて、 測定ビームを放射する送光器と、 前記測定ビームを受光し、受光された測定ビームを示す信号を出力する受光器
    と、 前記受光器に接続され、前記受光器から出力された信号を受信して、前記測定
    ビームの伝搬経路における障害物による前記測定ビームの遮断を示す信号を前記
    受信した信号に基づいて生成する評価ユニットと、 前記測定ビームを制御する制御装置とを備え、 前記受光器は、被試験領域に対応する領域に標準ピッチを有する基準工具が回
    転中に測定ビームに進入する標準時刻に対応して選択された各受光時間間隔にお
    いてのみ、前記測定ビームを受光する、 ことを特徴とする測定システム。
  24. 【請求項２４】 選択された回転速度で回転可能に駆動される工具の切刃の
    幾何学的形状を試験する測定システムにおいて、 測定ビームを放射する送光器と、 前記測定ビームを受光し、受光された測定ビームを示す信号を出力する受光器
    と、 前記受光器に接続され、前記受光器から出力された信号を受信して、前記測定
    ビームの伝搬経路における障害物による前記測定ビームの遮断を示す信号を前記
    受信した信号に基づいて生成する評価ユニットと、 前記測定ビームを制御する制御装置とを備え、 前記送光器は、被試験領域に対応する領域に標準ピッチを有する基準工具が回
    転中に測定ビームに進入する標準時刻に対応して選択された各送光時間間隔にお
    いてのみ、前記測定ビームを放射する、 ことを特徴とする測定システム。
  25. 【請求項２５】 前記評価ユニットおよび／または前記制御ユニットは、少
    なくとも部分的に前記送光器および／または前記受光器内に組み込まれているこ
    とを特徴とする請求項２２ないし２４のいずれか１つに記載の測定システム。
  26. 【請求項２６】 前記制御ユニットおよび／または前記評価ユニットは、プ
    ログラム化可能であることを特徴とする請求項２２ないし２５のいずれか１つに
    記載の測定システム。
  27. 【請求項２７】 前記制御ユニットおよび／または前記評価ユニットは、前
    記工具を回転させる機械の制御装置に接続されていることを特徴とする請求項２
    ２ないし２６のいずれか１つに記載の測定システム。
  28. 【請求項２８】 前記測定ビームは、光学的測定ビーム、好ましくはレーザ
    光ビームであることを特徴とする請求項２２ないし２７のいずれか１つに記載の
    測定システム。
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