(57)【要約】  ポイントセンサを使用して切削工具の切刃準備体プロファイルを得る方法が提供される。方法は、（ａ）切削工具をその軸まわりに回転させて、ポイントセンサを使用して標的切刃上の標的切刃ポイントを含む切削工具の切刃ポイントを走査し、標的切刃ポイントの位置および向き情報を含む第１の点群を生成すること、（ｂ）センサの焦点が標的切刃ポイントを含む対象領域にあるように、標的切刃ポイントの位置および向き情報に基づいて、ポイントセンサおよび工具を互いに対して再位置決めすること、ならびに（ｃ）ポイントセンサを使用して対象領域を走査し、切刃プロファイル分析のための情報を含む第２の点群を生成することを含む。【選択図】図３、４
2014532171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポイントセンサを使用して工具の切刃プロファイルを得る方法であって、
（ａ）前記工具をその軸まわりに回転させて、前記ポイントセンサを使用して標的切刃上の標的切刃ポイントを含む前記工具の切刃ポイントを走査し、前記標的切刃ポイントの位置および向き情報を含む第１の点群を生成するステップと、
（ｂ）前記センサの焦点が前記標的切刃ポイントを含む対象領域にあるように、前記標的切刃ポイントの位置および向き情報に基づいて、前記ポイントセンサおよび前記工具を互いに対して再位置決めするステップと、
（ｃ）前記ポイントセンサを使用して前記対象領域を走査し、切刃プロファイル分析のための情報を含む第２の点群を生成するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記対象領域が、中心が前記標的切刃ポイントにある小片領域である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ（ａ）が、
（ｉ）標的切刃上の標的切刃ポイントを指定するステップと、
（ｉｉ）前記工具上の前記標的切刃ポイントの前記位置と関連がある前記工具の前記先端または前記軸からの距離内においてセンサビームが前記工具の前記軸を通過できるように、前記ポイントセンサおよび前記工具を互いに対して位置決めするステップと、
（ｉｉｉ）前記工具をその軸まわりに回転させて、前記ポイントセンサを使用して前記標的切刃ポイントを含む前記工具の切刃ポイントを走査し、前記走査から点群を生成するステップと
を含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ステップ（ａ）が、
（ｉｖ）前記ステップ（ｉｉｉ）から得られた前記点群からノイズを除去するステップと、
（ｖ）除去後、前記標的切刃ポイントの位置および向きに関する情報を含む点群を生成するのに十分なポイントが残っていない場合、前記ポイントセンサおよび／もしくは前記工具を互いに近づけるようにビーム方向に沿って移動させ、ステップ（ｉｉｉ）および（ｉｖ）を繰り返す、または得られたノイズ除去済み点群における少なくとも１つのポイントの読み出しが前記センサの動作範囲の下方限界に近い場合、前記ポイントセンサおよび／もしくは前記工具を互いに離すように移動させ、ステップ（ｉｉｉ）および（ｉｖ）を繰り返すステップと、
（ｖｉ）前記標的切刃ポイントの位置および向き情報を含む点群が生成されるまでステップ（ｖ）を繰り返すステップと
を含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記標的切刃ポイントが、前記工具の副切刃上にあり、前記ステップ（ｉｉ）が、前記ポイントセンサを、前記工具の前記標的切刃ポイントと前記先端の間の垂直距離に等しい所与の垂直距離に前記工具の前記先端からオフセットしている水平方向に沿って前記センサビームが前記工具の前記軸を通過できるように、位置決めするステップを含む、請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記標的切刃ポイントが、前記工具の先端端部切刃上にあり、前記ステップ（ｉｉ）が、前記ポイントセンサを、前記軸から前記切削工具の前記標的切刃ポイントと前記軸の間の水平距離に等しい所与の水平距離にある前記工具の先端部上の一ポイントから傾斜方向に沿って前記センサビームが前記工具の前記軸を通過できるように、位置決めするステップを含む、請求項３記載の方法。
【請求項７】
前記標的切刃ポイントが、前記工具のラジアス切刃上にあり、前記ステップ（ｉｉ）が、
前記標的切刃ポイントが、前記工具の前記軸から３０度以上の角度で配向されている場合、前記ポイントセンサを、前記工具の前記標的切刃ポイントと前記先端の間の垂直距離に等しい所与の垂直距離に前記工具の前記先端からオフセットしている水平方向に沿って前記センサビームが前記工具の前記軸を通過できるように、位置決めするステップと
前記標的切刃ポイントが、前記工具の前記軸から３０度未満の角度で配向されている場合、前記ポイントセンサを、前記軸から前記切削工具の前記標的切刃ポイントと前記軸の間の水平距離に等しい所与の水平距離にある前記工具の先端部上の一ポイントから傾斜方向に沿って前記センサビームが前記工具の前記軸を通過できるように、位置決めするステップを含む、請求項３記載の方法。
【請求項８】
前記ステップ（ｂ）が、前記標的切刃ポイントの位置および向き情報から決定される角度に、前記工具をその軸まわりに回転させるステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記ステップ（ｃ）が、前記対象領域を追跡走査して前記対象領域にわたってラインセグメント走査パスを生成するステップと、
前記ラインセグメント走査パスから生成されるパスに沿って前記対象領域を再走査するステップと
を含む、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記対象領域を追跡走査して前記対象領域にわたってラインセグメント走査パスを生成するステップが、
（ａ’）前記標的切刃ポイントまわりの前記標的切刃を横切るラインに沿って前記対象領域を走査して前記走査から点群を生成するステップと、
（ｂ’）前記ステップ（ａ’）から得られた前記点群からノイズを除去するステップと、
（ｃ’）結果として得られたノイズ除去済み点群におけるポイントの読み出しが前記センサの動作範囲の上方限界に近い場合、前記ポイントセンサおよび／もしくは前記工具を互いに近づけるようにビーム方向に沿って移動させ、ステップ（ａ’）および（ｂ’）を繰り返す、または、得られたノイズ除去済み点群における少なくとも１つのポイントの読み出しが前記センサの動作範囲の下方限界に近い場合、前記ポイントセンサおよび／もしくは前記工具を互いに離すようにビーム方向に沿って移動させ、ステップ（ａ’）および（ｂ’）を繰り返すステップと、
（ｄ’）ラインセグメント走査パスが生成されるまで前記ステップ（ｃ’）を繰り返すステップと
を含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記ラインセグメント走査パスから生成されるパスに沿って前記対象領域を追跡走査するステップが、
前記ラインセグメント走査パスを切り取るステップと、
対象領域を、ジグザグパターンである前記切り取られたラインセグメント走査パスで前記標的切刃の切刃方向に沿って走査するステップと
を含む、請求項８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削工具の切刃準備体（ｅｄｇｅ  ｐｒｅｐ）プロファイルを得る方法に関する。より詳細には、本発明は、切削工具の切刃準備体プロファイルを得ることができるポイントセンサを用いて切削工具の切刃準備体プロファイルを得る自動化された方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々なタイプの切削工具が公知であり、部品を機械加工するために使用されている。高性能の切削工具の切刃の準備（例えば、ホーニング、面取り）を行うことによって、正しく用いれば、工具の寿命が延び、機械加工される部品の質が向上することがよく知られている。多くの切削工具製造業者によって、様々な用途について所望の切刃を得るために様々な切刃準備プロセスが確立されてきたが、切削工具、特に複雑な切削工具の切刃準備体を測定する良い方法はなかった。さらに、場合によっては、使用者が、購入した切削工具から満足な性能を得られなかった場合、購入したばかりの切削工具を自らホーニングすることがある。ホーニングされたこれらの切刃は、時間とともに扱いにくくなることがある。
【０００３】
しかし、機械加工される部品の中には、切削工具の切刃準備体の影響を非常に受けやすいものがある。例えば、エーロフォイルの厚さは、不適切な切刃準備処理の影響を非常に受けやすいおそれがある。切刃をホーニングし過ぎると、エーロフォイルに歪みによるオーバーサイズ状態が引き起こされ、結果的に、さらに、費用がかかる段切りまたは再加工が必要になることがある。切刃準備が少な過ぎる、またはまったくされないと、寸法不足状態になり、びびりが過度になり、カッタが破損し、場合によっては機器を廃棄することになるおそれがある。機械加工される部品における許容誤差を小さくするためにより正確で頑丈な切削工具に対する需要が高まるにつれ、特に、許容誤差が厳しい機械加工プロセスについて、切刃準備体プロファイルは、工具の寿命および部品の質に影響を与えるのでさらに重要になってきている。
【０００４】
したがって、切刃の実際の寸法および形状を正確に知る必要がある。
【０００５】
切刃準備体を測定するのに使用可能なシステムには、市販の３Ｄプロファイル測定システムがある。一つの市販のシステムは、白色光干渉法を使用して、切刃領域の非常に高い解像度のスライスを作り出す。他の市販のシステムは、焦点変化ベースのまたは共焦点のイメージング法を使用して、切刃の細い垂直スライスを画成する。これらの技術は、いかにして高い密度で正確なデータを得るかということに焦点をあてている。これらの両方のシステムは、顕微鏡ベースであり、典型的には１ｍｍよりもはるかに小さい、非常に小さい領域しか一度に測定することができない。より広域をカバーするには、データをつなぎ合わせ、切削工具を連続的に再位置決めする必要がある。これらの現行の方法を用いて切削工具をセットアップし再位置決めするには、オペレータが、切削工具を位置決めし、標的領域がセンサの動作範囲内にあることを確かめる必要がある。一般的に、この手動による位置決めプロセスは、冗長であり、時間がかかり、角度範囲やこれらの方法の測定範囲が非常に限定されるので、良質なデータの取得はオペレータの技量に依るものが非常に大きい。
【０００６】
したがって、切削工具の切刃準備体プロファイルを得るための改善された技法を開発することが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第２０１０／０７９７６９号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態は、ポイントセンサを使用して切削工具の切刃準備体プロファイルを得る自動化された方法を提供し、それによって、切削工具における切刃準備体に関連する、これらに限定されるわけではないが切刃準備体の半径および面取り長さを含む、切刃準備体プロファイルパラメータが測定され得る。方法は、（ａ）工具をその軸まわりに回転させて、ポイントセンサを使用して標的切刃上の標的切刃ポイントを含む工具の切刃ポイントを走査し、標的切刃ポイントの位置および向き情報を含む第１の点群を生成するステップ、（ｂ）センサの焦点が標的切刃ポイントを含む対象領域にあるように、標的切刃ポイントの位置および向き情報に基づいて、ポイントセンサおよび工具を互いに対して再位置決めするステップ、ならびに（ｃ）ポイントセンサを使用して対象領域を走査し、切刃プロファイル分析のための情報を含む第２の点群を生成するステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的な切削工具を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による、回転切削工具の切刃プロファイルを得るための、ポイントセンサを有する測定システムを示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態による、ポイントセンサを有する測定システムを使用して回転切削工具の切刃プロファイルを得る自動的な方法を示すブロック流れ図である。
【図４】本発明の一実施形態による、切削工具の副切刃上にある標的切刃ポイントの指定方法を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による、切削工具の先端端部切刃上にある標的切刃ポイントの指定方法を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による、切削工具のラジアス切刃（ｒａｄｉｕｓ  ｅｄｇｅ）上にある標的切刃ポイントの指定方法を示す図である。
【図７】標的切刃ポイントの位置および向き情報を含む、粗走査から得られた例示的な点群を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態による、図７の点群から切削工具を回転させなければならない角度の計算方法を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による、追跡走査がそれに沿って実施されるラインセグメントを示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態による、より短い有効なラインセグメント走査パスを得るように、図９のラインセグメントを切り取る方法を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態による、対象領域がそれに沿って再走査されるジグザグパターンを示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態による、図１１のジグザグパターンがそれに沿って延在する切刃方向を指定する方法を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態による、切刃プロファイルを分析するための情報を含む例示的な点群を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書において、添付の図面を参照して、以下に本開示の実施形態を説明する。以下の説明では、本発明を不必要に曖昧にするのを避けるために、周知の機能および構造は詳しく説明しない。
【００１１】
近似を表す文言が、明細書および特許請求の範囲を通じて使用される場合、その文言は、関連する基本的な機能に変化をもたらすことなく許容される範囲内で変化する可能性のある何らかの定量的表現を修飾するために用いられることがある。したがって、「約」および「実質的」などの１つまたは複数の用語によって修飾される値は、明示される値だけに限定されるものではない。少なくとも、近似を表す文言は、値を測定する機器の精度に相当する場合がある。
【００１２】
本明細書中に記載される任意の数値は、任意の低い値と任意の高い値との間に少なくとも２単位のひらきがあれば、低い値から高い値まで１単位ずつ大きくなる値をすべて含む。例えば、成分の量または例えば、温度、圧力、時間などのプロセス変量の値が、例えば１〜９０、好ましくは２０〜８０、さらに好ましくは３０〜７０であると述べられている場合、本明細書において１５〜８５、２２〜６８、４３〜５１、３０〜３２などの値が明記されたものとする。１より小さい値については、１単位は場合に応じて０．０００１、０．００１、０．０１または０．１であると考えられる。これらは明確に意図しているものの例示に過ぎず、記載された最低値と最高値の間の数値の可能な組合せはすべて、本出願において同様に明記されていると考えるべきである。
【００１３】
本発明の実施形態では、典型的には回転切削工具である例えばボールエンドミル、フラットエンドミル、ドリルおよびリーマなどの切削工具の異なるタイプの切刃プロファイルを捕え測定することができる。
【００１４】
図１を参照すると、図にはボールエンドミルのような回転切削工具１１０が示されている。ボールエンドミル１１０は、シャンク１１１および円柱形の切削本体１１２を含む。切削本体１１２は、側部１１４および丸みのある先端部１１６を含む。図示の実施形態では、切削本体１１２は、機械加工される部品の所望のプロファイルに基づいた、複数の切刃１１８および複数の溝１２０を含む。一例では、スロットまたはグルーブの切削には２溝付回転刃を用いることができる。表面のフライス作業には４溝付回転刃を用いることができる。切刃１１８は、すくい面１１９および（図１では見えない）第一逃げ面または第二逃げ面によって形成される。切刃１１８は、切削本体１１２の側部１１４に位置する副切刃１２２、切削本体１１２の先端端部に位置する先端端部切刃１２４、および丸みのある先端部１１６の外側境界すなわち外縁に位置するラジアス切刃１２６を含む。
【００１５】
本発明は、任意の特定のタイプの切削工具に限定されるものではないことに留意されたい。むしろ、図１に示される例は、単なる例示に過ぎない。
【００１６】
図２は、本発明の一実施形態による、回転切削工具１０の切刃プロファイルを得るための測定システム２０の概略図である。図２に示されるように、測定システム２０は、基部２１、ステージ２２、ポイントセンサ２３およびコントローラ２４を備える。図示の実施形態では、ステージ２２は、第１のステージ２２０および第２のステージ２２１を含む。第１のステージ２２０は、基部２１上に移動可能に配置され、一緒にスタックされた下部要素２２３および上部要素２２４を含む位置決め要素２２２を備える。一実施形態では、下部要素２２３および上部要素２２４は、基部２１に対してＸ軸およびＹ軸にそれぞれ沿って動くことができる。さらに、第１のステージ２２０は、上部要素２２４上に回転可能に配置され回転切削工具１０を保持する、回転可能要素２２５をさらに備えることができる。したがって、回転切削工具１０は、位置決め要素２２２の直線運動と回転可能要素２２５の回転により、基部２１に対してＸ−Ｙ軸に沿って移動することができＺ軸まわりに回転することができる。
【００１７】
本発明の非限定的な一例では、第１のステージ２２０は、最小変位約０．１μｍで約０ｍｍ〜約５０ｍｍの範囲内でＸ軸に沿って移動可能であり、最小変位約０．１μｍで約０ｍｍ〜約１００ｍｍの範囲内でＹ軸に沿って移動可能である。他の実施形態では、第１のステージ２２０は、任意の適当な最小変位で他の適当な範囲内でＸ軸および／またはＹ軸に沿って移動可能である。さらに、回転可能要素２２５は、最小変位約０．０００１度で、約３６０度回転可能である。あるいは、回転可能要素２２５は、他の適当な最小変位で、他の適当な範囲内で回転可能である。
【００１８】
図示の実施形態では、第２のステージ２２１は、第１のステージ２２０に近接して基部２１に固定され、ポイントセンサ２３を移動可能に保持する。一例では、ポイントセンサ２３は、第２のステージ２２１上をＺ軸に沿って移動可能である。より具体的な例では、ポイントセンサ２３は、最小変位約０．１μｍで約０ｍｍ〜約２５０ｍｍの範囲内でＺ軸に沿って移動可能である。他の実施形態では、ポイントセンサ２３は、他の適当な最小変位で他の適当な範囲内でＺ軸に沿って移動可能である。
【００１９】
特定の実施形態では、ポイントセンサ２３は、さらに、第１のステージ２２０と実質的に同様の範囲および最小変位で第２のステージ２２１上をＸ軸とＹ軸に沿って移動することができる。他の実施形態では、第２のステージ２２１は、基部２１上に移動可能に配置され得る。したがって、本発明の実施形態では、コントローラ２４は、第１のステージ２２０と第２のステージ２２１を協働させるように制御して、回転切削工具１０上のポイントを測定するように回転切削工具１０から可変距離にポイントセンサ２３を位置決めすることができる。
【００２０】
図示の実施形態では、コントローラ２４は、ステージ２２およびポイントセンサ２３の動きを制御し、ポイントセンサ２３からの測定データポイントを記憶分析する、コンピュータ、データベースおよび／またはプロセッサのうちの少なくとも１つを含む。本発明は本発明の処理タスクを実行する任意の特定のコンピュータ、データベースまたはプロセッサに限定されるものではないことに留意されたい。本明細書で使用されるような「コンピュータ」という用語は、本発明のタスクの実行に必要な計算または演算を行うことができる任意の機械を示すものである。「コンピュータ」という用語は、構造化インプットを受け取ることができ、規定ルールに従ってそのインプットを処理してアウトプットを生成することができる、任意の機械を示すものである。コンピュータは、当業者には理解できるような、本発明のタスクを実行するハードウェアとソフトウェアの組合せを装備することができる。さらに、測定システム１０は、データを表示するＬＣＤのようなモニタ２５をさらに備えることができる。
【００２１】
一実施形態では、各ステージの精度は、移動範囲２０ｍｍ内では１μｍよりも高い精度である。一実施形態では、ポイントセンサは、動作範囲が約０．２ｍｍであり、精度が１μｍよりも良く、横方向最小変位が４μｍよりも優れている。
【００２２】
図３を参照して、以下に本発明の実施形態によるポイントセンサを備えた測定システムを使用して切削工具の切刃プロファイルを得る方法を説明する。図３に示されるように、方法は、（ａ）切削工具をその軸まわりに回転させて、ポイントセンサを使用して標的切刃ポイントを含む切削工具の切刃ポイントを走査し、標的切刃ポイントの位置および向き情報を含む第１の点群を生成すること、（ｂ）センサの焦点が標的切刃ポイントを含む対象領域にあるように、標的切刃ポイントの位置および向き情報に基づいて、ポイントセンサと切削工具を互いに対して再位置決めすること、ならびに（ｃ）ポイントセンサを使用して対象領域を走査し、切刃プロファイル分析のための情報を含む第２の点群を生成することを含む。
【００２３】
本明細書で使用される、切刃ポイントは、すくい面および第一逃げ面または第二逃げ面によって形成される切削工具の切刃上に位置するポイントを示す。
【００２４】
一実施形態では、対象領域は、中心が標的切刃ポイントにある、小片領域である。特定の実施形態では、対象領域は、その中心が標的切刃ポイントにある、約４ｍｍ四方の領域を示す。
【００２５】
方法の（以下、「粗走査（ｃｏａｒｓｅ  ｓｃａｎｎｉｎｇ）」と称され得る）ステップ（ａ）は、（ｉ）標的切刃上の標的切刃ポイントを指定すること、（ｉｉ）切削工具上の標的切刃ポイントの位置と関連がある切削工具の先端または軸からの所与の距離内においてセンサビームが切削工具の軸を通過できるように、ポイントセンサと切削工具を互いに対して位置決めすること、および（ｉｉｉ）切削工具をその軸まわりに回転させて、ポイントセンサを使用して標的切刃ポイントを含む切削工具の切刃ポイントを走査し、走査から点群を生成することを含むことができる。
【００２６】
図４に示されるように、切削工具５１０の副切刃５１４上の標的切刃ポイント５１２に関しては、ポイントは切削工具５１０の先端５１６までの垂直距離Ｈおよび副切刃５１４のインデックスによって指定され得る。例えば、標的切刃ポイントは、第３の切刃上において切削工具の先端から約５ｍｍの垂直距離に指定され得る。したがって、ポイントセンサは、切削工具の標的切刃ポイントと先端の間の垂直距離Ｈに等しい所与の垂直距離に切削工具５１０の先端５１６からオフセットしている水平方向に沿って、センサビームが切削工具の軸５１８を通過できるように、位置決めされ得る。
【００２７】
図５に示されるように、切削工具５２０（フラットエンドミル）の先端端部切刃５２４上の標的切刃ポイント５２２に関しては、ポイントは、切削工具５２０の標的切刃ポイント５２２と軸５２８の間の水平距離Ｌ、および切刃５２４のインデックスによって指定され得る。したがって、ポイントセンサは、軸から切削工具の標的切刃ポイントと軸の間の水平距離Ｌに等しい所与の水平距離にある、切削工具の先端部５２６上の（標的切刃ポイントでもそうでなくてもよい）ポイントから、傾斜方向に沿ってセンサビームが切削工具の軸５２８を通過できるように、位置決めされ得る。
【００２８】
図６に示されるように、切削工具５３０のラジアス切刃上の標的切刃ポイント５３２に関しては、標的切刃ポイント５３２が切削工具の軸５３８から３０度の角度よりも大きい角度で配向されている（軸５３８と、標的切刃ポイント５３２と標的切刃ポイントが位置する円弧の中心５３４を結ぶ線との間の角度αが３０度よりも大きい）場合は副切刃ポイントとして見なしてよく、ポイントセンサは、切削工具の標的切刃ポイントと先端の間の垂直距離に等しい所与の垂直距離に切削工具の先端からオフセットしている水平方向に沿ってセンサビームが切削工具の軸を通過できるように位置決めされ、標的切刃ポイント５３２が切削工具の軸５３８から３０度よりも小さい角度で配向されている（α＜３０度）場合は先端端部切刃ポイントとして見なしてよく、ポイントセンサは、軸から切削工具の標的切刃ポイントと軸の間の水平距離に等しい所与の水平距離にある切削工具のポイントから、傾斜方向に沿ってセンサビームが切削工具の軸を通過できるように位置決めされ得る。
【００２９】
したがって、センサビームは、切削工具がその軸まわりに例えば３６０度回転する間、少なくとも１回は標的切刃ポイントを通過することができ、その結果、標的切刃ポイントを含む切刃ポイントが走査され、標的切刃ポイントの位置および向き情報を含む点群が生成され得る。
【００３０】
場合によっては、標的切刃ポイントの位置および向き情報を含む有効な点群を得るには、切削工具がポイントセンサに近すぎるまたはそれから遠すぎることがある。そうした状況では、ポイントセンサと切削工具を互いに対して再位置決めし再走査することが必要となることがある。したがって、一実施形態では、ステップ（ａ）は、さらに、（ｉｖ）ステップ（ｉｉｉ）から得られた点群からノイズを除去すること、（ｖ）除去後、標的切刃ポイントの位置および向き情報を含む点群を生成するのに十分なポイントが残っていない場合、ポイントセンサおよび／もしくは切削工具を互いに近づけるようにビーム方向に沿って移動させ、ステップ（ｉｉｉ）および（ｉｖ）を繰り返す、または得られたノイズ除去済み点群における少なくとも１つのポイントの読み出しが、センサの動作範囲の下方限界に近い場合、ポイントセンサおよび／もしくは切削工具を互いに離すようにビーム方向に沿って移動させ、ステップ（ｉｉｉ）および（ｉｖ）を繰り返すこと、ならびに（ｖｉ）標的切刃ポイントの位置および向き情報を含む点群が生成されるまでステップ（ｖ）を繰り返すことを含むことができる。
【００３１】
図７には、回転切削工具の副切刃の粗走査から得られた、標的切刃ポイント６０４の位置および向き情報を含む、例示的な点群６０２が示されている。点群６０２から、点群のハル（ｈｕｌｌ）および間隙閾値に基づいてすべての副切刃の切刃ポイントを検出し、標的切刃ポイントの向き角度γによって標的切刃ポイント６０４を識別することができる。標的切刃ポイント６０４の向き角度γに基づいて、センサの焦点が標的切刃ポイント６０４まわりの対象領域にあるように切削工具を正しい位置に回転させることができる。
【００３２】
一実施形態では、ポイントセンサと切削工具を互いに対して再位置決めするステップ（ｂ）は、標的切刃ポイントの位置および向き情報から決定される角度に、切削工具をその軸まわりに回転させることを含む。図８を参照すると、図には、走査中に標的切刃ポイント６０４が位置決めされることになる計画ビュー位置６０５がある。したがって、切削工具を回転させなければならない角度は、標的切刃ポイント６０４の向きγから計画ビュー位置６０５の向きδを引いたものに等しい。
【００３３】
センサの焦点が対象領域にあるように標的切刃ポイントが計画ビュー位置に位置決めされると、センサを用いた対象領域の走査が開始され、切刃プロファイル分析のための情報を含む第２の点群が生成され得る。
【００３４】
ある状況では、適切かつ有効なパスに沿って対象領域を確実に走査するために、対象領域を走査するステップ（ｃ）は、対象領域の追跡走査（ｔｒａｉｌ  ｓｃａｎｎｉｎｇ）を行い、対象領域にわたるラインセグメント走査パス（ｌｉｎｅ  ｓｅｇｍｅｎｔ  ｓｃａｎ  ｐａｔｈ）を生成すること、およびそのラインセグメント走査パスから生成されたパスに沿って対象領域を再走査することを含むことができる。
【００３５】
図９を参照すると、追跡走査は、標的切刃ポイント７０６まわりに標的切刃７０４を横切るラインセグメント７０２に沿って実施される。一実施形態では、追跡走査は、切刃ポイント７０６で交差し切刃７０４を形作る側面７０８、７１０の両方と概ね等しい角度を形成するラインセグメントに沿って実施される。
【００３６】
場合によっては、標的切刃ポイントの実際の位置が計画ビュー位置と異なることがあり、その場合、１回の走査では正しいラインセグメント走査パスを得ることができない。そうした状況では、ポイントセンサと切削工具を互いに対して再位置決めし、再走査することが必要となる場合がある。したがって、一実施形態では、対象領域を追跡走査して対象領域にわたってラインセグメント走査パスを生成するステップは、以下のステップである、（ａ’）標的切刃ポイントまわりに標的切刃を横切るラインに沿って対象領域を走査して走査から点群を生成するステップ、（ｂ’）ステップ（ａ’）から得られた点群からノイズを除去するステップ、（ｃ’）ノイズ除去後に十分なポイントが残っていないおよびノイズ除去後に十分なポイントが残っていなくかつ結果として得られたノイズ除去済み点群におけるポイントの読み出しがセンサの動作範囲の上方限界に近い場合、ポイントセンサおよび／もしくは切削工具を互いに近づけるようにビーム方向に沿って移動させ、ステップ（ａ’）および（ｂ’）を繰り返す、または結果として得られたノイズ除去済み点群における少なくとも１つのポイントの読み出しがセンサの動作範囲の下方限界に近い場合、ポイントセンサおよび／もしくは切削工具を互いに離すようにビーム方向に沿って移動させ、ステップ（ａ’）および（ｂ’）を繰り返すステップ、ならびに（ｄ’）ラインセグメント走査パスが生成されるまでステップ（ｃ’）を繰り返すステップを含む。
【００３７】
追跡走査によって、追跡走査前の標的切刃ポイントの実際の位置が計画ビュー位置と異なっていても、正しいラインセグメント走査パスの生成が可能になる。
【００３８】
図１０を参照すると、ラインセグメント走査パス７０２は、例えば、より短い有効なラインセグメント走査パス７１２を得るように切り取られ得る。図１１を参照すると、対象領域の再走査ステップは、標的切刃の切刃方向に沿って、ジグザグのパターン７２２である切り取られたラインセグメント走査パスに沿って実施され得る。図１２を参照すると、切刃方向は、副切刃に関しては、切削工具の軸８０２と概ね平行であってよく、先端端部切刃に関しては、水平面内において計画ビュー位置から工具中心に向かう方向であってよく、ラジアス切刃に関しては、計画ビュー位置から半径の中心に向かう方向に垂直でありかつ切削工具の軸と計画ビュー位置によって決定される平面内にある方向８１２であってよい。
【００３９】
一実施形態では、ラインセグメント走査パスから生成されたパスに沿った対象領域の再走査ステップは、ラインセグメント走査パスを切り取ること、および標的切刃の切刃方向に沿って、ジグザグパターンである切り取られたラインセグメント走査パスで走査し、図１３に示される点群９０２のような切刃プロファイル分析のための情報を含む第２の点群を生成することを含む。
【００４０】
第２の点群に基づいて、これらに限定されるわけではないが、切刃準備体の半径および面取り長さを含む、切削工具の切刃準備体に関するパラメータが測定され計算され得る。
【００４１】
本発明の実施形態は、回転切削工具の性能を最適化するように、切刃の形状を決定することができる方法を提供する。方法は、切削工具についての知識および切削工具の粗走査から得られた位置情報を使用して、ポイントセンサを用いて切刃領域を走査し、測定ポイントを直接取得する。この方法によって、切削工具の準備時間を大幅に短縮することができる。さらに、局所的な切刃準備体プロファイルデータを巨視的な切削工具のプロファイルデータとそろえることができるので、切削工具の全体の幾何形状の関連の中で切刃準備体プロファイルを可視化することができる。切削工具の全体の幾何形状と統合された切刃準備体のより完全な幾何形状情報を得ることができるので、切削工具の性能の有意な分析と最適化を行うことができるようになる。切削工具の性能が向上するので、工具の寿命だけでなく重要部品の質が向上し、例えば航空宇宙で用いる構成要素である重要部品の機械加工時間を減少させることができるようになる。
【００４２】
本発明のいくつかの特徴だけを図示し本明細書で説明してきたが、当業者には多くの修正および変更が思いつくであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、そうしたすべての修正および変更を、本発明の真の精神の範囲内にあるとして包含するものとする。
【符号の説明】
【００４３】
１０  回転切削工具
２０  測定システム
２１  基部
２２  ステージ
２３  ポイントセンサ
２４  コントローラ
２５  モニタ
１１０  切削工具
１１１  シャンク
１１２  切削本体
１１４  側部
１１６  先端部
１１８  切刃
１１９  すくい面
１２０  溝
１２２  副切刃
１２４  先端端部切刃
１２６  ラジアス切刃
２２０  第１のステージ
２２１  第２のステージ
２２２  位置決め要素
２２３  下部要素
２２４  上部要素
２２５  回転可能要素
５１０  切削工具
５１２  標的切刃ポイント
５１４  副切刃
５１６  先端
５１８  軸
５２０  切削工具
５２２  標的切刃ポイント
５２４  先端端部切刃
５２６  先端部
５２８  軸
５３０  切削工具
５３２  標的切刃ポイント
５３４  円弧の中心
５３８  軸
６０２  点群
６０４  標的切刃ポイント
６０５  計画ビュー位置
７０２  ラインセグメント、ラインセグメント走査パス
７０４  標的切刃
７０６  標的切刃ポイント
７０８  側面
７１０  側面
７１２  ラインセグメント走査パス
７２２  ジグザグパターン
８０２  軸
８１２  方向
９０２  点群
Ｈ  垂直距離
Ｌ  水平距離
α  角度
γ  角度
δ  角度
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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