(57)【要約】  反復運動している物体（３０、５６）の存在の有無を検出するための装置および方法が開示される。これらの装置および方法は、物体からの信号を受け取るための受信器（１８、１１８、２１８）と、検出対象である物体の存在の有無を決定するための回路（２０）とを含み、この回路は、物体の反復運動の少なくとも一部分の間、受信器からの信号を、データのパターンとして記録し、そのデータを、以前に記録されたデータパターンと比較し、その比較に基づいて出力信号（４２）を生成する。この信号は、離散時間間隔の間に受け取ることができ、変化する強度で送信するできる光（５２、５４）とすることができる。この回路は、受信器で受け取られた信号の値を決定し、バイナリ値を生成することができる。受信器で受け取られる信号は、検出対象である物体から反射されたものとすることができる。
2008512257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反復運動している物体（３０、５６）の存在の有無を検出するための装置（１０、１００、１０２、２１２、２１８）において、
前記物体からの信号を受け取るための受信器（１８、１１８、２１８）と、
検出対象である前記物体の存在の有無を判定するための回路（２０）と
を含む装置であって、
前記回路（２０）は、前記物体の前記反復運動の少なくとも一部分の間、前記受信器からの前記信号を、データのパターンとして記録し、前記データを、以前に記録されたデータパターンと比較し、前記比較に基づいて出力信号（４２）を生成する
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記信号（３７）は離散時間間隔の間に受け取られることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記信号は光（５２、５４）であることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記光は送信器（１２）からの光であり、前記受信器（１８）は、前記送信器から光を受け取って前記信号を生成することを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記回路（２０）は、前記受信器で受け取られた信号の値を決定し、バイナリ値を生成することを特徴とする前記いずれかの請求項に記載の装置。
【請求項６】
前記物体（３０、５６）から反射された前記信号が所定のしきい値（Ｖｒｅｆ）を上回る場合、前記データの値は１として記録されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記以前に記録されたデータが前記データのパターンとの間に相関関係を有するときに、前記回路によって工具発見信号が発行されることを特徴とする前記いずれかの請求項に記載の装置。
【請求項８】
前記データのパターンが、前記以前に記録されたデータともはや一致しないときに、前記回路によって工具発見信号が発行されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記受信器で受け取られる前記信号は、検出対象である前記物体から反射されたものであることを特徴とする前記いずれかの請求項に記載の装置。
【請求項１０】
送信される前記光（５２）は変化する強度で送信されることを特徴とする請求項３から９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
反復運動をしている物体（３０、５６）の存在の有無を検出するための方法であって、
前記物体からの信号（５４）を受信器で受け取るステップと、
前記物体の前記反復運動の少なくとも一部分の間、前記受信器からの前記信号を、データのパターンとして記録するステップと、
前記データを、以前に記録されたデータパターンと比較するステップと、
前記比較に基づいて出力信号（４２）を生成するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記データパターンが２値パターンであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記物体（３０、５６）から反射された前記信号が所定のしきい値（Ｖｒｅｆ）を上回る場合、前記データの値は１として記録されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記以前に記録されたデータが前記データパターンとの間に相関関係を有するときに、前記回路によって工具発見信号が発行されることを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記以前に記録されたデータは前記物体の以前の反復運動のデータを含むことを特徴とする請求項１１から１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記以前に記録されたデータは履歴データを含むことを特徴とする請求項１１から１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記信号（５２、５４）は光であり、前記光は変化する強度を有することを特徴とする請求項１１から１６のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は検出装置および検出方法に関する。詳細には、本発明は、検出装置に対して回転している物体、あるいは検出装置に対する他の循環または反復運動にかけられている物体の検出に関する。具体的には、この物体は、工作機械とともに使用される回転工具である。ただしこれに限定されるわけではない。本発明はさらに、検出装置と回転している要素の間にある物体の検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、工具などの検出は、例えば特許文献１に示されているように、位置合せされた光送信器（ｌｉｇｈｔ  ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）と光受信器（ｌｉｇｈｔ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ）の間を直接に伝搬する光ビームの遮断または再生を使用して実施された。
【０００３】
この配置の１つの問題点は、検出されるためには工具などが、光送信器と光受信器の間に収まらなければならないことである。振動は、送信器と受信器の不良位置合せを引き起こし、これは、工具の検出に影響を及ぼす。さらに、工具は正確に配置されなければならないが、工具の正確なサイズが分からない場合には、これが常に可能とは限らない。このタイプのシステムでは、ビームを横切る工具または他の物品によって検出器上に影が形成され、この影が、所定の量だけビームを覆い隠すと、工具存在信号（ｔｏｏｌ  ｐｒｅｓｅｎｔ  ｓｉｇｎａｌ）が生成される。
【０００４】
有利には、工具などを使用して光を反射させることができ、送信器と受信器を一緒に取り付けることができる。このようなシステムが特許文献２、３および４に記載されている。しかし、工具の反射率は一般に高くないため、工具によって反射される光量は限定され、そのため、この光送信器のパワーは、前の段落で説明した位置合せシステムの光送信器のパワーよりも強力でなければならない。光送信器がレーザである場合には、測定可能な反射を工具から得るために必要なレーザの出力パワーが、現行の安全性限界を超える可能性がある。
【０００５】
特許文献５では、工具が工作物と接触する領域からの電磁放射を検出する。工具の状態に応じて、工具の接触と後退の間で、検出器が受け取る信号の特性は変化する。この信号特性を監視、解析して、制御信号を生成する。冷却剤および破片による干渉はフィルタリングされるが、レーザシステムの場合、このようなフィルタリングは、ある種の特性を覆い隠し、システムをスローダウンさせ、それらの状況に適さないレーザシステムを与える。
【０００６】
【特許文献１】ＥＰ１０５０３６８
【特許文献２】米国特許第５２９３０４８号明細書
【特許文献３】ＧＢ２２００７４７Ａ
【特許文献４】ＤＥ  ３４  ３４４  ６１
【特許文献５】米国特許第５９４０７８７号明細書
【特許文献６】米国特許第５３９３０４８号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の態様によれば、本発明は、物体の存在の有無を検出するための検出装置であって、光送信器と、物体によって反射された光を受け取るように光送信器に対して配置された光受信器とを含む装置を提供し、この装置は、送信される光が、変化する強度で送信されることを特徴とする。
【０００８】
第２の態様によれば、本発明は、物体の存在の有無を検出するための方法を提供し、この方法は、物体に向けて光を送信するステップと、物体によって反射された光を受け取るステップとを含み、送信される光は、変化する強度で送信される。
【０００９】
変化する強度は、無光と、光送信器によって送信される完全光との間を変化することが好ましい。好ましい一実施形態では、この光が周期的に送信される。「オン」期間は、２〜１００マイクロ秒ごとに１〜５０マイクロ秒、すなわち約１０〜５００ｋＨｚであることが好ましい。物体は装置に隣接していることが好ましい。
【００１０】
このように、この検出装置は光を連続的には検出せず、所定の期間にだけ検出する。その結果、光送信器は光を連続的に出力しないため、光送信器の周期的な瞬時パワーは平均出力パワーよりも高くなる。このより高い周期的な出力パワーを使用して、安全でない出力光の平均レベルを生み出すことなく、前記期間中に光受信器で受け取られる光量を安全に増大させることができる。平均出力は、保護なしでレーザを見るための現行の許容限界出力よりも小さいことが好ましい。
【００１１】
さらに、この変化する光強度は、光受信器のところに交番信号を生成し、この信号は、一般に一定である周囲光によって生み出される信号とは別個に容易に増幅することができる。
【００１２】
工具検出装置一般に関連し、限定はしないが、特に反射光を利用するタイプの装置に関連した問題には、他の光源からの干渉、検出環境の汚染による反射またはビーム遮断などがある。特許文献６では、工具の回転軸に対して傾けて配置されたレーザ源の使用によって、これらの問題を軽減している。これは、破片による遮断の問題を低減させる。反射信号があるしきい値を上回る場合、工具存在信号が発行される。工具が１回転するのにかかる時間の間にこのしきい値を上回るものがない場合、この工具は破壊されているとみなされる。
【００１３】
従来技術の１つの問題は、しきい値よりも大きい一切の反射を工具存在信号として記録し、したがって冷却剤または切りくずの存在に起因する誤ったトリガが起こることである。さらに、２つ以上の切れ刃が工具に提供されている状況では、これらのうち１つの切れ刃しか識別されない。ある状況では、工具がスルーツール（ｔｈｒｏｕｇｈ  ｔｏｏｌ）冷却剤を含む。この場合、工具チェックを実行するため、冷却剤が排出されるのを待たなければならず、これは機械加工プロセスの遅延につながる。
【００１４】
第３の態様によれば、本発明は、反復運動している物体の存在の有無を検出するための装置であって、物体からの信号を受け取るための受信器と、検出対象である物体の存在の有無を決定するための回路とを含む装置を提供し、この装置は、この回路が、物体の反復運動の少なくとも一部分の間、受信器からの信号を、データのパターンとして記録し、このデータを、以前に記録されたデータパターンと比較し、この比較に基づいて出力信号を生成することを特徴とする。
【００１５】
したがって、この回路は、このパターンが以前に記録されたデータパターンと一致したとき、またはこのパターンが以前に記録されたデータパターンともはや一致しないときに、物体検出出力信号を生成する。
【００１６】
第４の態様によれば、本発明は、反復運動している物体の存在の有無を検出するための方法を提供し、この方法は、物体からの信号を受信器で受け取るステップと、物体の反復運動の少なくとも一部分の間、受信器からの信号を、データのパターンとして記録するステップと、このデータを、以前に記録されたデータパターンと比較するステップと、この比較に基づいて出力信号を生成するステップとを含む。
【００１７】
本発明のこれらの態様においては、工具破損検出の技術分野が、ビームの暗黒化または遮断を識別すること、または反射ビームがしきい値よりも高い強度を有することを記録すること、すなわちオン／オフシステムの選択から、パターン認識による工具の存在の積極的な識別に移行した。すなわちビームの変化が工具の特性として識別される。
【００１８】
反復運動は、回転運動または他の繰返し運動である。
【００１９】
信号は光であることが好ましい。好ましい一実施形態では、この光が送信器からの光であり、受信器が、送信器からの光を受け取って前記信号を生成する。送信される光は変化する強度で送信されることが好ましい。
【００２０】
したがって、本発明の実施形態では、装置の回路が、回転物体と一致する、したがって回転物体の存在を確認するデータパターンを見つけることができる。これらのデータパターンは、ドリルビットパターンの履歴データから選択し、またはダウンロードすることができる。それらは次いでカレントデータと比較され、または好ましい一実施形態では、カレントデータが、少なくとも１つの以前の回転の間に受け取られた以前に記録されたデータと比較される。この明細書における用語「以前に記録されたデータ」は、同じ検査サイクル中の工具の以前の回転の間に記録されたデータと履歴データの両方を含む。
【００２１】
履歴データを使用する利点は、２つ以上の切れ刃を有する工具を使用しているときに生じる。１つまたは複数の切れ刃の不在は、生成されたパターンが履歴データとは異なるときに識別することができる。有利には、これらの２つのデータタイプの混合体を使用して、表面仕上げが影響を受け、工具が破損しやすくなり、それによって破片を生み出す危険が増大するため、工具をすぐに変えなければならないことを知らせることができる。任意の幾何学的な変化によって、例えば誤った工具がチャックにあることを識別することができ、このことが操作員に知らされる。
【００２２】
物体は、その存在を確認する切削工具または機械の可動部品とすることができ、この工具は、物体検出信号を妨げ、したがって物体発見信号の中断の結果としてその存在を確認するために、装置と可動部品の間に移動される。
【００２３】
この回路は、離散時間間隔中に受信器で受け取られた信号の量を決定し、それぞれの間隔に対して値を生み出すことが好ましい。
【００２４】
この回路は、受け取った（光などの）信号の値をバイナリ値（ｂｉｎａｒｙ  ｖａｌｕｅ）などのディジタル化された形態に変換し、またはアナログ信号が使用される。バイナリ値が好ましいのは、リアルタイムで実行することができる単純な処理が可能になるためである。バイナリ値または他のデータパターンが、以前のデータと相関関係を有するときに、この回路によって工具発見信号が発行されることが好ましい。
【００２５】
このようにして、２つ以上のデータセットのパターンが比較され、一致したときに、回転工具または同様の移動物体が検出される。受信器で受け取られた信号の量が監視され、任意の１つ間隔の間にしきい値を超えた場合に、データのバイナリ値が１として記録されることが好ましい。あるいは、信号の値がその間隔中にしきい値に達しない場合、バイナリ値０が記録される。
【００２６】
次に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１に、検出装置１０およびこの装置を機械などに固定するための取付けブラケット８０の絵画図を示す。検出器１０の検出対象である工具３０の一部分も示されている。
【００２８】
図２に同じ装置１０の断面図を示す。レーザダイオード光送信器１２、送信器集束レンズ１４、出力光路５２、反射光路５４、受信器レンズ１６およびフォトダイオード光受信器１８が示されている。光は名目上、工具３０に対して垂直に送信される。
【００２９】
レーザ１２から発射された光は概ね、工具３０があると予想される経路５２上の点に集束する。回転工具３０が存在するとき、送信された光は、少なくとも反射光経路５４に沿って反射される。反射光５４は次いでレンズ１６によって光検出器１８上に集束する。
【００３０】
機械加工環境では、破片粒子が、レーザビーム５２、５４を覆い隠し、レンズ１４、１６を曇らせる。これを軽減するため、送信器レンズ１４は、ハウジングの開口２４を通して機械環境内へ流出する空気供給２２を備え、受信器レンズ１６は必要な大きさよりも大きく、そのため、粒子が表面に付着し、または油膜が表面を部分的に覆った場合でも、信号を受け取ることができる十分な表面積が残る。このように、このシステムには冗長性が組み込まれており、そのため、反射信号が最適な経路から外れても、反射信号を受け取ることができる。
【００３１】
検出装置１０は回路２０を含み、この例では回路２０が装置１０の内部に取り付けられている。回路２０の詳細は図３に示されている。この回路が工具３０を検出したとき（または検出しなかったとき）に、工具３０の動作を制御するコントローラ５０に出力信号が送られる。
【００３２】
図７ａおよび７ｂに本発明に基づく装置の代替配置を示す。図７ａでは、送信器１１２と受信器１１８が互いに垂直方向に変位しており、これらは、別々のハウジング１００および１０２の中に配置されている。図７ｂには、２組の送信器／受信器２１２／２１８および２１２’／２１８’が示されている。両組とも、送信器／受信器対が実質的に同じ垂直平面上にあるが、それらは、工具３０の回転軸を中心に放射状に変位している。一方のケース２１２／２１８では変位角が９０°未満である。もう一方のケース２１２’／２１８’では、変位角が９０°と１８０°の間にある。
【００３３】
図３を参照すると、発振器２１および分周回路２２が示されている。分周器２２は同期した２つの出力を生成する。第１の出力はレーザをトリガする信号であり、第２の出力はサンプルおよびホールド回路２３への信号である。この分周回路からの信号は約１５０ｋＨｚで働く。この周波数において、レーザダイオード１２は、機械操作員または監視員には弱いレーザ出力に見える速度で絶え間なく点滅している。したがって、レーザ１２の平均光出力５２は、保護なしでレーザを見るための現行の許容限界出力よりも小さい。したがって、レーザの出力５２は操作員にとって安全である。
【００３４】
フォトダイオード１８によって、レンズ１６へ戻ってきた反射光５４および周囲光が検出され、そのアナログ信号は、２段式増幅器２４／２５で増幅される。直流分再生回路２６は、例えば周囲光レベルの変化によってこの交番信号が迷走しないように、この信号を適当な電圧付近に保持する。サンプルおよびホールド回路２３は、クロック分周回路２２からの同期信号によってレーザとほぼ同時にトリガされる。増幅器２４／２５によって生成される信号はレーザ光５２の１回の点滅を表す。サンプルおよびホールド回路からの信号３７は非常に周波数が高く（１５０ｋＨｚ）、そのため、図４ａに示すように連続しているように見えるが、実際には約６マイクロ秒ごとに１つのサンプルがとられる。このサンプリングされた信号は次いで、不必要な高周波雑音を除去するために低域フィルタ２７にかけられる。このフィルタからの周期性のアナログ信号は次いで分割され、信号比較器および、ピーク信号強度検出器とパーセンテージ（ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ）除算回路とを含む基準電圧生成回路２９に供給される。基準電圧回路２９からの出力Ｖｒｅｆはしたがって、低域フィルタ２７からのピークアナログ信号強度のパーセンテージである。この基準電圧Ｖｒｅｆはアナログ信号３７と比較され、比較器２８は、このアナログ信号が基準電圧よりも大きいときにだけ出力を生成する。これが起きるのは、光検出器における光量が異常に高いとき、すなわちレーザ光５４が光検出器１８上へ反射されているときだけである。比較器２８の出力３８を図４ｂに示す。工具３０が回転工具であり、歯または他の凹凸を有する場合、光検出器によって検出される光量は、この歯などが光パルス５２の中へ移動し、検出器１８によって検出される反射５４を生じさせたときに、規則正しくピークに達する。これらのパルスの周波数は非常に高く、そのため、検出回路が、回転している歯などを見逃すことはない。
【００３５】
比較器２８の出力はマイクロコントローラ３２に供給される。マイクロコントローラは、プログラミング入力を介してプログラムされ、それをサンプリングレートと同期させるクロックを有する。マイクロコントローラは、ある期間にわたってディジタル入力信号を監視し、比較器から信号が得られた場合、マイクロコントローラはこの事象をバイナリ値「１」として記録する。得られなかった場合にはバイナリ値「０」が記録される。この例ではこの期間が３．７５ミリ秒である。別の言い方をすれば、この期間は、１０００ｒｐｍで回転する工具の１／１６回転分である。この他の期間も可能である。この記録は、１つの位置ずつ新しいデータが古いデータを絶え間なく置き換えるスクローリング（ｓｃｒｏｌｌｉｎｇ）法で、図４ｃに示した３２ビットレジスタ４０に入力される。
【００３６】
図４ｃの行１は、図４ａおよびｂに示した信号に対応する工具３０の１回転に対するマイクロコントローラの記録を示す。行２は、行１に記録された工具の回転の前の工具の回転中に記録されたデータを表す。行２のデータは行１から変位させたものである。実際にはこのレジスタは、１２０ミリ秒前までのデータ、すなわち１０００ｒｐｍで回転する工具の２回転分のデータを保持する十分な長さを有する。実際には、この実施形態では行１と行２が１つのレジスタである。
【００３７】
図示のように、レジスタの行１と行２のエントリの排他的論理和をとって、その結果である行３を得る。行３が全て０となるのは行１と行２が一致しているときだけであり、行１と行２が一致するのは、それらが同じデータパターンを有するときだけである。行１と行２が同じデータパターンを有するのは、回転工具などが、工具などの各回の回転中の同じ時点で、光検出器１８上に光を反射しているときである。したがって、行３が０だけを含むのは、工具が検出器１０のところで回転しているときである。
【００３８】
さらに、行１および行２が１だけまたは０だけを含むときにも、行３は０だけを含む。これは、工具が存在しないとき、または光ビーム５２が検出器１０上へ常に反射されているとき、または過度の光が検出器に到達したときに起こりうる。上記のいずれかの事象によって、工具検出器が誤ったトリガを引き起こすことを防ぐために、論理が使用される。行１および行２が１だけまたは０だけを含む場合、ＡＮＤゲート４２に論理０が入力される。行１および行２が１だけではなく、または０だけでもなく、かつ行３が全て０であるときだけ、ＡＮＤゲートは出力をトリガする。以上のことから、回路２０から出力を生成させるためには回転物体が必要であることが分かる。一般にこの出力は、単純な２４ボルトオン／オフ信号を含むスキップ（ｓｋｉｐ）線として知られているものを通して工作機械コントローラ５０に供給される。
【００３９】
あるいは、行１は、履歴データソースから選択され、またはダウンロードされた以前に記録されたデータを示す。この実施形態では行１および行２が、前述の方法で比較される２つのレジスタを含む。
【００４０】
図３に示した装置の代替動作方法を図６に示す。
【００４１】
機械冷却剤の小滴が工具検出器に隣接する環境を飽和しているときには、これらの小滴が、工具発見信号の誤ったトリガを引き起こす可能性がある。そのため、有利には、誤ったトリガを防ぐために、３回転以上にわたってデータの相関がとられる。
【００４２】
図６では、工具の３回転（ａ、ｂおよびｃ）にわたってデータパターンの一致が追求される。図４ｃに示した論理回路を使用して、レジスタ４１の３つの部分ａ’、ｂ’およびｃ’において相関しているデータが見つかった場合に、すなわち１または０が一致した場合に、工具発見信号を生成する。４回転以上を使用することもできる。相関データの判定は１回転（この場合６０ミリ秒）ごとに実施される。レジスタ４１の長さは任意だが、３６個の情報ビットを記憶する必要がある。
【００４３】
実際には、図４に示した２回転にわたって、クロック２１の速度と工具の回転速度とが正確に同期している必要はない。これは、関与する時間が短いため、これら２つの位相が大きくずれることはないためである。また、工具の要求された回転速度と実際の回転速度とが正確には一致しないことはしばしばである。
【００４４】
しかし、より多くの回転を使用してデータを相関させるということは、正確な結果を得るために、クロックサンプル速度と工具の回転とをより一致させなければならないということでもある。これは３程度になるが、回転速度による。このシステムでは、工具の回転速度を正確に決定する必要はない。
【００４５】
図６に示した方法では、１回転につき１６サンプルを使用する代わりに、１回転につき１２サンプル、すなわち５ミリ秒に１回を使用する。これによって、集められる１回転あたりのデータは低減する。所望の１０００ｒｐｍではなく、約９８０ｒｐｍで回転している２歯工具（ドリルビットなど）を検出している。アナログ信号３７がしきい値Ｖｒｅｆよりも高くなると、レジスタ４１の現在位置にバイナリ値１が挿入される。従来どおり、このレジスタは、新しいデータをスクロールし、最も古いデータをプッシュアウトする。第１の信号３７ａが受け取られると、信号３７ａの受取り時がサンプルの中央になるように内部クロックがリセットされる。すなわち次のサンプルが２．５ミリ秒後に始まる（７．５ミリ秒後に終わる）。
【００４６】
このような調整は、この場合６０ミリ秒（１回転）の間に信号が受け取られなかったときに実施され、次いで、１２番目のサンプルがとられた後に起こる信号３７ｂ、ｃごとに、６０ミリ秒の間にデータが集められない限り行われる。
【００４７】
したがって、歯が再び巡ってきたが、工具が正確に１０００ｒｐｍで回転していない場合、歯と工具検出器は１回転ごとに再同期される。これは、歯の反射によって起こるデータパターンが、１つの回転と別の回転の間で、レジスタ位置１から１２にわたって移動せず、各回転でのクロックと工具の再同期によって、それぞれの回転の間、同じレジスタ位置にとどまることを意味する。したがって、工具を検出するために使用する回転数を増やすことができ、これは、誤ったトリガまたは工具の非検出の発生を低減させる。
【００４８】
図６に示した例では、工具が９８０ｒｐｍでしか回転していないにもかかわらず、全てのレジスタａ’、ｂ’およびｃ’が一致したデータを有する。これは、それぞれの１３番目の記録において、レジスタ内の記録が量ｄだけわずかに遅延しているためである。回転が速すぎる工具に対しても同じ考え方を使用することができる。このような場合には、それぞれの１２番目のサンプルの後の最初のサンプルの持続期間が、次のサンプルが２．５ミリ秒後に始まるように切り詰められる。
【００４９】
１回転につき１２サンプルが好ましいのは、切削工具の歯数が１２の倍数であることが多いためである。その場合、歯検出信号は、サンプル時間の周縁ではなしにサンプル時間の中央で起こる。その結果、検出の３回転以上の間に、歯検出信号が、１つのサンプル位置から隣接するサンプル位置に移動する危険が低減し、したがって、相関データの欠如によって工具が検出されない可能性が低下する。しかし、他のサンプルレートおよび工具速度を使用することができること、および含まれる相対サンプル時間を当業者が計算することは単純な作業であることを理解されたい。
【００５０】
しかし、全ての工作機械が回転工具を有しているわけではない。旋盤は一般に、回転できない工具と、回転する工作物保持チャックとを有する。これらの工具は、反復不可能な方法でしか動くことができない。図５に、工具が回転しない旋盤などの機械で使用される本発明の一実施形態を示す。旋盤の主軸台５１に固定され、旋盤チャック５６の方向に向けられた検出器１０の平面図が示されている。旋盤チャック５６は矢印Ａの方向に回転する。前述と同様に、チャックが回転すると、チャック上の反射特徴によって、検出器１０の回路から出力信号が生成される。しかし、旋盤切削工具３０’がビーム５２または５４の中に移動すると、出力信号は停止する。したがって、回路２０からの出力信号の状態から、旋盤工具３０’の存在の有無を判定することができる。光ビーム５２が、旋盤工具がそのビームに入ると予想される点に集束する場合には、より大きな正確さを得ることができる。
【００５１】
この実施形態は、工具がビームと相互作用したときに工具がパターンを生成し、したがってパターンの生成が工具の存在を意味するのではない、逆の状況である。チャックによって生成されたパターンが存在しないことが、工具の存在を指示する。いずれにせよ、パターンを生成し、またはパターンを覆い隠すデータストリームの変化が、工具の存在を指示する。
【００５２】
これまでに説明した実施形態では、物体（工具またはチャック）から反射された光が受信器に導かれた。代替例では、物体から発射された光が受信器に導かれ、例えば物体がＬＥＤを備える。図５では、点５８にＬＥＤがはめ込まれており、これらの角度は、ほぼ同じ方向に光を送信するように決められている。従来どおり、チャック５６の回転は、ＬＥＤを検出器１０に対して移動させ、工具３０’がビーム経路の中に入ったときに覆い隠されるパターンを生み出す。送信された光を使用すると、チャックの回転によって生成されるデータパターンは、その強度と周波数／波長の両方を変化させることができる。これを使用して、（単に要求された速度を知るだけでなく）実際のチャック／主軸速度を確認することができ、異なる色を使用すると、これらのＬＥＤのうちの１つが切れたことを示すことができる。
【００５３】
工作機械コントローラ５０内のソフトウェアを使用して、工具（回転工具または非回転旋盤型工具）が検出されたときに、機械加工プロセスを続けるように機械切削プログラムに知らせることができる。
【００５４】
物体を検出する１つの装置および３つの方法を説明した。当業者には、本発明の範囲に含まれる多くの変形形態がすぐに明白となろう。例えば、検出対象の物体またはその物体の近くの何らかの部品が移動している限りにおいて、工具以外の物体の検出が可能である。検出対象である物体の回転を説明したが、他の反復運動で同じ成果を得ることも可能である。レーザ光を説明したが、周囲光を含む任意の源からの任意の可視または非可視光を使用することができる。物体の運動速度に応じて、検出器１８で検出される光量の記録の間隔を大きくし、または小さくすることができる。最高３６ビットの２値レジスタを説明したが、他のサイズも可能であり、２値データを使用しなければならないわけでもない。
【００５５】
２値データを記録する場合には、説明した単一ビットの代わりに、任意のビット数を使用することができる。このような場合には、説明したオン／オフ値だけでなく、受信器に存在する光量を記録することも可能である。
【００５６】
以上の改良として、工具から反射された光に対応する信号を送るユニットを提供することもできる。このようにすると、検出器に隣接して工具を配置する必要なしに、工具検出器を設置し、工作機械上でチェックすることができる。このユニットは、単純な回転鏡または他の反射面を含むことができるが、工具検出器によって送られた同様のパルスに応答してレーザ光パルスを生成する固体配置であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】切削工具検出器として使用されている本発明に基づく検出装置を示す図である。
【図２】図１に示した装置の概略図である。
【図３】図１および２に示した検出装置において使用される回路の回路ブロック図である。
【図４】４ａ〜４ｃは図３に示した回路の動作を表す図である。
【図５】別の方法で使用された本発明を示す図である。
【図６】図３に示した回路の代替動作を表す図である。
【図７ａ】本発明に基づく装置の代替構成を示す図である。
【図７ｂ】本発明に基づく装置の他の代替構成を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【国際調査報告】
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