(57)【要約】  工具を検査する方法であって、ビームを出力して工具をスキャンする発光器と、ビームを受信して影信号を出力する光線受信器とを有する装置及び影信号を処理する評価ユニットを用いて、工具を回転させ、工具を、評価ユニットの範囲の閾値に到達する又は下回る程度にビームを遮光するように刃がビームに没入する開始位置に到達するまで移動させ、工具を、この開始位置から開始してビーム外に移動させて影信号を記録し、刃先の影信号が下側切替閾値より下とならず、上側切替閾値を超えず、影信号が下側切替閾値より上、上側切替閾値より下にあることを判定し、送りは横方向の寸法に依存する測定範囲に比例して定められ、刃先は影信号を１回の回転中に異なる位置で発生させ、１回転毎に、影信号は、工具の遅延及び空間的変化によってオフセットで互いに異なり、重ねることで１つの影信号を構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
数値制御工作工具において用いる工具を検査する方法であって、以下のステップ、すなわち、
ａ）測定ビームを出力し、該測定ビームによって前記工具を非接触スキャンするように設計された発光器と、
前記測定ビームを受信し、前記工具による前記測定ビームの遮光程度を表す影信号を出力するように設計された光線受信器と
を有する計測デバイスを準備するステップと、
ｂ）前記光線受信器からの前記影信号を受信及び処理するように設計された評価ユニットを準備するステップと、
ｃ）前記工具を回転させるステップと、
ｄ）回転する前記工具を前記測定ビームと相対的に、前記工具が、前記評価ユニットの測定範囲の下側及び上側切替閾値に到達する又は下回る程度に前記測定ビームを遮光するように前記工具の１つ又は複数の各刃先が前記測定ビームに没入する開始位置に到達するまで移動させるステップと、
ｅ）所定の速度で回転する前記工具を、少なくともほぼ一定の送り速度で、この開始位置から開始して前記測定ビーム外に、又は前記上側切替閾値より上の開始位置から前記測定ビーム中に、最も短い刃先が前記下側閾値より下となるまで移動させるステップと、
ｆ）回転する前記工具を前記測定ビーム外に移動させる際に、前記測定ビームの遮光の際に前記工具の１つ又は複数の各刃先によって発生する前記影信号を、位置と時間に関して記録するステップと、
ｇ）前記工具の少なくとも１つの刃先について、前記影信号が前記測定範囲の前記下側切替閾値より下とならず、前記測定範囲の前記上側切替閾値を超えず、回転する前記工具を前記測定ビーム外に移動する際に発生する最大影信号が前記測定範囲の前記下側切替閾値より上、前記上側切替閾値より下にあることを判定するステップとを含み、
前記送り速度は前記評価ユニットの測定範囲に比例して定められ、該範囲は前記測定ビームの横方向の寸法に依存し、前記刃先のうち少なくとも１つは前記測定範囲の前記下側切替閾値より上で前記上側切替閾値より下にある最大影信号を、回転する前記工具の少なくとも１回の回転中に異なる位置で発生させ、
回転する前記工具の１回転毎に、各刃先の定められた最大影信号は、
前記工具の遅延及び空間的変化によって少なくともほぼ一定のオフセット量で異なり、
重ねることでこの刃先の合成代表影信号を構成することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記合成代表影信号から切替点を生成するステップと、
前記計測デバイスが、前記切替点を前記工作工具の機械制御装置に出力するステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記工作工具の前記機械制御装置が、回転する前記工具の前記速度及び前記一定の送り速度の信号を前記計測デバイスに送信するステップ
を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
Ｔ＝１／前記工具の速度［ｒｐｍ］であり、ｖ［ｍｍ／ｍｉｎ］は前記工具の前記一定の送り速度であるとき、前記工具の前記刃先の、アナログ測定範囲における前記工具の完全な回転毎の位置変化ｄｅｌｔａＳを、ｄｅｌｔａＳ＝ｖ×Ｔとして定めるステップ
を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記計測デバイスによる前記影信号の時間的及び位置的記録、及び評価は、前記工具の最も短い刃先が、前記アナログ測定範囲においてもはや下側切替閾値より下とならないときに開始することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記工具の前記送り速度ｖ［ｍｍ／ｍｉｎ］は利用できるアナログ測定範囲に比例して選択され、前記工具の各刃先が、少なくとも１回の回転又はより多回転の中で前記測定ビームを、前記アナログ測定範囲中でオフセットの位置で遮光し、回転毎に定められたこの刃先の最大影信号が前記工具の遅延及び空間的変化によって位置変化ｄｅｌｔａＳ＝ｖ×Ｔだけ異なり、ここで、Ｔ＝１／前記工具の速度［ｒｐｍ］であり、ｖ［ｍｍ／ｍｉｎ］は前記工具の前記送り速度であり、各刃先の前記影信号を重ねることでこの／各刃先の合成代表影信号を構成することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記工具の全ての刃先が前記アナログ測定範囲を、少なくとも１回の回転又はより多回転の中で、前記測定ビームの前記下側切替閾値と前記上側切替閾値の間で通り、各刃先の、次の刃先からの相対距離は前記位置変化ｄｅｌｔａＳ（Ｋ）＝ｖ×Ｔ／Ｋの一定のオフセット量によって定められ、ここで、Ｋ［単位なし］は、好ましくは円周上に、対称的に分布するように配置された、前記工具の刃先の数であり、Ｔ＝１／前記工具の速度［ｒｐｍ］であり、ｖ［ｍｍ／ｍｉｎ］は前記工具の前記送り速度であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記工具の全ての刃先が前記アナログ測定範囲を、１回以上の回転又はより多回転の中で、前記測定ビームの前記下側切替閾値と前記上側切替閾値の間で通り、１つ又は複数の各刃先の、任意の時点ｔｋ＞ｔ０［μｓ，ｍｉｎ］における最初の（最も短い）刃先からの相対距離は、位置変化ｄｅｌｔａＳ（ｔ）＝ｖ×（ｔｋ−ｔ０）＝ｖ×ｔ＝ｖ×Ｎ×Ｔ［μｍ］の相対オフセット量によって定められ、ここで、ｔ０＝０［μｓ，ｍｉｎ］は記録及び評価の開始時間を示し、ｔｋ［μｓ，ｍｉｎ］は刃先Ｋの最大影信号のときの時間であり、ｔ［μｓ，ｍｉｎ］は前記時間ｔ０から経過した時間であり、Ｎ［単位なし］は時間ｔ０＝０［μｓ，ｍｉｎ］において記録及び評価を開始してからの完全な回転及び／又は回転の一部の回数であり、Ｔ＝１／前記工具の速度［ｒｐｍ］であり、ｖ［ｍｍ／ｍｉｎ］は前記工具の前記送り速度であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記影信号の時間的及び位置的記録は、切替信号が前記機械制御装置に出力されたときに終了し、前記合成代表影信号からの前記切替点の生成、及び／又は前記切替点の前記工作工具の前記機械制御装置への出力は、最後の刃先が前記測定範囲の前記上側切替閾値を超えたときに起こること、及び／又は、前記切替点の出力の時間が前記工作工具の前記機械制御装置又は前記計測デバイスに保存されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
刃先による前記測定ビームの最大遮光時に、同じ刃先による次の最大遮光までの待ち時間Ｅ［μｓ］の時計が始動され、Ｅは前記工具の１分あたりの速度に依存し、及び／又は、新たな刃先が前記測定ビームを遮光する限りこの時計はリセットされて新たに始動され、前記時計が、前記測定ビームの遮光が記録されることなく止まった場合、前記切替点が出力されることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記測定範囲の前記上側閾値と前記下側閾値の間に最低点がない前記影信号中の情報は排除されることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記工具のＭ回の回転の影信号を含む出力信号が、Ｕ回の回転の影信号を含む入力信号から構成され、Ｕ＞＝Ｍである、及び／又は、特に前記出力信号中の各値に対して、前記入力信号中の１つ以上の値を組み合わせて１つの値を構成することを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記出力信号のうち、特異な外乱は各刃先の影信号の列から排除され、
前記影信号に、周期性を確認するために、繰り返す事象を調べ、
前記工具の回転に対応する影信号の列は信号ブロックとして組み合わせられ、前記工具の続く１つ以上の回転の影信号の列と関連づけられ、
各スキャン時間において、前記影信号の列の個々の信号の値が互いに比較され、最小値が各場合に選択されて出力値として出力され、このスキャン時間における合成代表値を定めるために、最大、平均値、中央値又は類似の値を追加的又は選択的に評価することを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記切替点が前記機械制御装置に出力されたときの刃先の長さを含む各刃先の長さを計算し、
前記切替点の出力時の、計算した長さと、遮光から求めた、前記切替点が出力されたときの刃先の長さとを比較し、
その差を前記機械制御装置に補正値として送信することで
前記切替点の出力の時間誤差を補償することを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記工作工具の前記機械制御装置が、前記工具の速度及び送り速度、また当てはまる場合は前記工具の刃先の数を含む、計測に関連するパラメータを前記計測デバイスに送信する、及び／又は前記計測デバイスが、該計測デバイスが確認した結果を前記工作工具の前記機械制御装置に送信するように、前記計測デバイスと前記工作工具の前記機械制御装置が、必要な情報及び信号を無線で又はデータ線を介して交換することを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
数値制御工作工具において用いる工具を検査するための装置であって、
測定ビームを出力し、該測定ビームによって前記工具を非接触スキャンするように設計された発光器と、
前記測定ビームを受信し、前記工具による前記測定ビームの遮光程度を表す影信号を出力するように設計された光線受信器と
を有する計測デバイスと、
前記光線受信器からの前記影信号を受信及び処理するように、
また、前記工作工具の制御装置からの、前記測定ビームに対する前記工具の回転及び回転する前記工具の動きに関する信号を受信及び処理するように
プログラム及び設計され、
前記評価のユニットの測定範囲の下側及び上側切替閾値に到達する又は下回る程度に前記測定ビームを遮光するように前記工具の１つ又は複数の各刃先が前記測定ビームに没入する開始位置に前記工具が到達する、というメッセージを前記工作工具の制御装置に伝え、
所定の速度で回転する前記工具の、少なくともほぼ一定の送り速度で、この開始位置から開始して前記測定ビーム外に、又は前記上側切替閾値より上の開始位置から前記測定ビーム中に、最も短い刃先が前記下側閾値より下となるまでの動きを伝え、
回転する前記工具を前記測定ビーム外に移動させる際に、前記測定ビームの遮光の際に前記工具の１つ又は複数の各刃先によって発生する前記影信号を、位置と時間に関して記録し、
前記工具の少なくとも１つの刃先について、前記影信号が前記測定範囲の前記下側切替閾値より下とならず、前記測定範囲の前記上側切替閾値を超えず、回転する前記工具を前記測定ビーム外に移動する際に発生する最大影信号が前記測定範囲の前記下側切替閾値より上、前記上側切替閾値より下にあることを判定する評価ユニットとを有し、
前記評価ユニットの測定範囲に比例する前記送り速度が定められ、該範囲は前記測定ビームの横方向の寸法に依存し、前記刃先のうち少なくとも１つは前記測定範囲の前記下側切替閾値より上で前記上側切替閾値より下にある最大影信号を、回転する前記工具の少なくとも１回の回転中に異なる位置で発生させ、
回転する前記工具の１回転毎に、各刃先毎に確認された最大影信号は、
少なくともほぼ一定のオフセット量で前記工具の遅延及び空間的変化によって異なり、
重ねることでこの刃先の合成代表影信号を構成することを特徴とする装置。
【請求項１７】
前記制御装置が、従属する請求項２から請求項１５の方法のステップを１つ以上実行するようにプログラム及び設計されていることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ここでは、工具を検査／測定するための方法及び装置を説明する。その詳細は特許請求の範囲に規定されているが、明細書と図面も、動作の構造及び様態に関する、また方法の変形例に関する、及び装置の部品に関する、関連のある情報を含む。
【０００２】
装置の側面を実現するため、及び方法の側面を実行するため、工具は、そのワークに対する回転及び動きのためにワーク処理機械で取り上げることができる。該ワーク処理機械は（数値制御）工作工具（ＮＣ機械）、（多軸）マシニングセンター、（多軸）フライス盤、又は類似のものとすることができる。工作工具という言葉は、下記でもこれら全ての機械又はこのような機械を指す。このような機械はスピンドルを有し、その上に工具又はワークを設置する。このスピンドルは例えば、固定して設置されていても、機械の作業空間内で３つの直交する方向Ｘ、Ｙ、Ｚに移動でき、これらの軸の周りを回転するように駆動されてもよい。
【０００３】
最初に機械加工プロセスで使用する前に、工作工具の工具マガジンに挿入された工具は、長さ、半径、及びその他の関連のあるパラメータを正確に測定しなければならない。スピンドル速度で確認された工具データは、ここで自動的にＮＣ制御装置の工具表に、固有の工具番号で入力される。この工具データは、この工具を利用する毎に知られ、機械加工の際に利用することができる。
【０００４】
工具は工作工具によって測定ビームの、測定のために規定された空間である測定空間に移動することができる。測定ビームは、例えば容量式、誘導式、又は光学式の装置を用いて表面の近さを感知する。関連する測定データは測定ビームによって作成され、コンピュータプログラムを含んでも良い制御装置に転送される。工作工具の位置情報及び計測デバイスの測定データから、（数値）制御装置は工具の正確な寸法を求めることができる。 
【０００５】
（先行技術）
ＤＥ  １０１  ４０  ８２２  Ａ１より、測定する工具と測定ビームが互いに離れる瞬間を利用して回転駆動工具の位置を求める方法及び装置が知られている。その目的のために、工具は、その光路を遮るように測定ビーム内に位置することで、工具は少なくとも部分的に測定ビームを遮光する。測定ビームが工具によって完全に遮られる、又は所定の限界値より下となるある量の光が通るとき、測定ビームの遮断が生じる。限界値は、測定ビームに用いる受信器によって信号を出力するのに必要な最小量の光によって定義され、この信号は測定ビームの受信を示す。遮断は、工具による測定ビームの部分的な遮光によって、出力された光量の５０％の量の光が通るとき、生じることができる。
【０００６】
開始位置を定めるために、測定する工具の既知の近似の寸法を用いる、又は工作工具の１つ又は複数の軸を探索動作で有効にすることで、工具が測定ビーム内に位置するようになるまで工具を動かす。この最中に又はその後、工具を回転させる。そして、工具を測定ビームと相対的に、可能な限り一定の選択された速度で、ビームから離れる方向に移動させる。このように工具を、測定ビームがもはや工具によって遮断されない、すなわち工具が測定ビームから離れている測定位置に移動する。工具による測定ビームの遮断によって、通る光の量が受信器の信号を引き起こすのに十分であるような遮光が起こるとき、離れる瞬間に到達する。測定位置は、例えば工作工具の制御装置によって求められた軸の位置を用いて記録され、工具の位置を求めるために用いられる。測定位置は、測定ビームが工具の少なくとも１回の回転の間に遮られないときに記録される。
【０００７】
ＤＥ  １０  ２０１３  ０１１  ３０７  Ａ１は工作工具に取り上げられる、少なくとも１つの刃先又は刃を有する工具を測定する方法に関し、レーザ出力器からレーザビーム受信器に発信された測定ビームによって工具を非接触スキャンするためのレーザ出力器及びレーザビーム受信器を有し、前記レーザビーム受信器は、測定ビームによる工具のスキャン中の測定ビームの遮光の程度を表す信号を出力する計測デバイスを準備するステップと、少なくとも１つの信号を受信及び処理することで、この信号を処理し、出力信号を出力するための評価ユニットを準備するステップと、測定する工具の少なくとも１つの刃先又は刃が、工具の回転中に測定ビームに没入し、再び出るように、工具を測定ビーム中に導入するステップと、前記少なくとも１つの信号を閾値と比較した結果を表す出力信号を生成するステップと、信号又は閾値を変換するために評価ユニット及び／又は計測デバイス内で操作変数の量を変更するステップと、測定ビーム中で工具を回転させるステップ、出力信号を生成するステップ、及び操作変数の量を変更するステップを複数回繰り返すステップと、出力信号が特性値となるときの操作変数の程度を評価するステップとを有する。
【０００８】
この手順によって従来知られている、工具が通常測定ビームと相対的に移動するような方法の測定時間が短くなる。工具を工作工具のスピンドル中に変更するとき、数値制御装置内で補正値が選択される。工具を適切に配置できるように、工具の長さが工具メモリーから読み取られる。押す又は引く測定を、方向付けて固定して行うことができる。そして、工具の長さの測定結果は工具メモリー内のデータと比較される。工具の長さが破損許容範囲内にない場合、エラーメッセージが出力される。
【０００９】
ＤＥ  １  ９９  ５０３  ３１  Ａ１は計測システムによって回転駆動工具の刃先の形状を試験する方法に関し、工具を試験する領域を定めるステップと、工具を選択した速度で回転させるステップと、測定領域を定める測定ビームを出力するステップと、回転によって生じる、工具の試験する領域の包絡面が測定領域に没入するように工具を配置するステップと、測定ビームの伝搬路と障害物との干渉を示す信号を検出するステップとを有する。ここで、試験する領域に相当する、狙い部分を有する基準工具の領域が、測定領域に没入する目標時間を定める。計測システムは工具の回転と同期される。続いて、目標時間を含む選択された検出時間間隔中に検出が行われる。
【００１０】
ＷＯ２００４／０５６５２８Ａ１は工作工具に使用するための、発光器と光受信器を有する工具分析装置に関連し、前記光受信器は発光器から光を受信し、受信した光の量を示す信号を生成する。コンバータは、受信器が生成した信号の数値表現を含むデータを提供する。このデータは処理され、該データが所定の条件を満たす場合は出力信号が生成される。所定の条件は光受信器で受信する発光器からの光の一連のずれを表し、最小及び／又は最大の値は実質的に、予想される種類の曲線に従う。
【００１１】
これらの従来の方法は比較的長時間かかり、工作工具の生産性に不利益である。
【００１２】
従来のアプローチは工具の全ての刃先長さの、スピンドル上の工具の真の連続した特徴を評価するための非接触計測システムの集束する（レーザ）光線の中での１回の測定工程／１回の測定動作による高速かつ正確な測定を可能にしない。これらのアプローチは、１つの切替点の内に工具の最も長い又は最も短い刃先しか求めることができない。切替点を補正することはできない。ここで、最も長い刃先長さを求めるためには、順次減少する送り速度での数回の測定動作が必要である。また、最も短い刃先長さを求めるために、追加の測定動作が必要である。最も長い刃先長さと最も短い刃先長さは、１回の測定工程／測定動作で同時に求めることはできない。これまで、レーザ計測システムを利用して、１回の測定工程で工具の全ての刃先長さを測定することはできなかった。
【００１３】
μｍ領域での正確な測定のため、工具の送り速度は測定動作中に、所望の送り／速度比に調整するべきである。これによって、測定時間が増加する。工具の刃先長さを＜１μｍの精度で求めるために、例えば、送り／速度比を工具の１回転あたり＜１μｍと設定するべきである。言い換えると、考慮する刃先の送り動作は、工具の１回転あたり１μｍを超えてはならない。スピンドル速度がＳ＝３０００ｒｐｍであるとき、１μｍの解像度Ａ（Ａ＝Ｆ／Ｓ）を保証するには、工具の送り速度はＦ＝３ｍｍ／ｍｉｎを超えてはならない。
【００１４】
冷却材や切屑による外乱は測定結果の精度に影響する。従来の測定方法では、そのような外乱を測定結果から確実に除去又は排除することはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
工作工具における工具の一部又は全ての刃先の長さを１回の測定工程で、好ましくは非接触（レーザ光）計測システムによって求める。測定工程の終わりには、最も長い刃先を指す絶対基準位置又は長さが存在することが好ましい。ここで提示された方法／配置は、高い測定精度で、測定工程あたり必要な時間を減少されることを意図している。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
ここで提示された測定範囲の拡大は、刃先長さをアナログ記録するための計測デバイスの使用可能なアナログ測定範囲を拡大することで測定の際に、工具の全ての刃先の測定を可能にする。ここで用いられる、工作工具において用いる少なくとも１つの刃先を有する工具を検査する方法は、以下のステップ、すなわち、
ａ）測定ビームを出力し、該測定ビームによって前記工具を非接触スキャンするように設計された発光器と、
前記測定ビームを受信し、前記工具による前記測定ビームの遮光程度を表す影信号を出力するように設計された光線受信器と
を有する計測デバイスを準備するステップと、
ｂ）前記光線受信器からの前記影信号を受信及び処理するように設計された評価ユニットを準備するステップと、
ｃ）前記工具を回転させるステップと、
ｄ）回転する前記工具を前記測定ビームと相対的に、前記工具が、前記評価ユニットの測定範囲の下側及び上側切替閾値に到達する又は下回る程度に前記測定ビームを遮光するように前記工具の１つの刃先又は複数の各刃先が前記測定ビームに没入する開始位置に到達するまで移動させるステップと、
ｅ）所定の速度で回転する前記工具を、少なくともほぼ一定の送り速度で、この開始位置から開始して前記測定ビーム外に、又は前記上側切替閾値より上の開始位置から前記測定ビーム中に、最も短い刃先が前記下側閾値より下となるまで移動させるステップと、
ｆ）回転する前記工具を前記測定ビーム外に移動させる際に、前記測定ビームの遮光の際に前記工具の１つの刃先又は複数の各刃先によって発生する前記影信号を、位置と時間に関して記録するステップと、
ｇ）前記工具の少なくとも１つの刃先について、前記影信号が前記測定範囲の前記下側切替閾値より下とならず、前記測定範囲の前記上側切替閾値を超えず、回転する前記工具を前記測定ビーム外に移動する際に発生する最大影信号が前記測定範囲の前記下側切替閾値より上、前記上側切替閾値より下にあることを判定するステップとを含み、
前記送り速度は測定範囲に比例して定められ、該範囲は前記測定ビームの横方向の寸法に依存し、前記刃先のうち少なくとも１つは前記測定範囲の前記下側切替閾値より上で前記上側切替閾値より下にある最大影信号を、回転する前記工具の少なくとも１回の回転中に異なる位置で発生させ、
回転する前記工具の１回転毎に、各刃先の定められた最大影信号は、
前記工具の遅延及び空間的変化によって少なくともほぼ一定のオフセット量で異なり、
重ねることでこの刃先の合成代表影信号を構成することを特徴とする方法。
【００１７】
効果、変形例、特性
ここで提示された方法においては、（レーザ）光線又は測定ビーム内で工具の個々の刃先の影の程度を記録するために、使用可能なアナログ測定範囲は測定ビームの焦点径によって定められ、限定される。正確で、高解像度の測定［μｍ／ｄｉｇｉｔ］には、測定ビームの小さい直径が好都合である。固定された測定位置で、小さい直径の束ねられた又はコヒーレントな測定ビーム内で長さの異なる刃先をアナログ記録することは使用可能な測定範囲が制限されているため、これまでは不都合であると考えられていた。刃先長さに大きな差がある場合、固定された測定位置で全ての刃先長さをアナログ記録によって記録しようとしても、アナログ測定範囲が制限されるためたいていの場合は完全な結果は得られない。このように幅広くばらついた刃先長さの集合と制限された測定範囲の中では、固定された測定位置の場合、より短い刃先の最大影信号のみ又はより長い刃先の最大影信号のどちらかがアナログ測定範囲内に見られるが、測定範囲内で全ての刃先が同時に固定された測定位置で観察されることは滅多にない。評価ユニットで求めた機械座標系における基準への移動を伴うアナログ記録の結果を得るために、切替点を伴う参照測定が有用である。
【００１８】
ここで提示された方法においては、工具（又はワーク）の刃先又は刃に関して発生した出力信号はその後、評価ユニットで直接、又は下流の制御ユニットで評価することができる。これは、以下のステップ、すなわち、合成代表影信号から切替点を生成するステップと、切替点を工作工具の機械制御装置に出力するステップとを含む１つの変形例において行われる。
【００１９】
ここで提示された方法においては、工具を測定するためにアナログデータ記録と切替点の生成を組み合わせることによって、送り／速度比によって起こりうる切替点の測定誤差を計算することもできる。測定誤差を認識し、これを工作工具のＮＣ制御装置に送信することで、測定の精度を所望の水準とすることができる。
【００２０】
ここで提示された方法において出力される切替点は、処理ステップと更なる評価によって、切替点の出力時間と計算した刃先の長さを比較することで最適化することができる。送り／速度比による誤差は、ここで同様に記録し、補償することができる。
【００２１】
ここで提示された方法によって、工具が測定ビームと相対的に移動される従来公知の方法の長い測定時間は短くなる。ここで提示された方法には、工具のレーザビームに対する比較的遅い移動を、ここで提示されたステップによって、測定精度を損なわずに実質的により速く行うことができるという利点がある。
【００２２】
工具の刃先の異なる長さは測定工程で検出される。その目的のために、回転する工具は、最初は測定ビーム内に、全ての刃先が光線に完全に没入し、光線を完全に遮光する／遮るように配置される。工具がこの位置にあると、利用可能なアナログ測定範囲は常に又は周期的に低い電圧範囲で下回る。この開始位置から開始して、工具（同じ又は異なる速度Ｓで回転している）は、一定の送り速度ｖで光線外に移動される。この速度Ｓ及び一定の送り速度ｖ、また当てはまる場合は（つまり制御装置で把握されていれば）、工具の刃先Ｋの数も計測デバイスに送信される。
【００２３】
工具の１回転あたりの既知の速度Ｓ［ｒｐｍ］とこれから導かれる時定数Ｔ＝１／Ｓ［ｍｉｎ］及び工具の一定の送り速度ｖ［ｍｍ／ｍｉｎ］より、工具の刃先が光線に没入したときに発生した影信号を計測デバイス又は下流の制御装置で、正確に位置及び時間に関して記録及び入力することができる。工具の一定の送り速度ｖでの測定ビーム外への連続的な動きにより、個々の刃先長さの位置は、工具の各完全な回転後に時定数Ｔの時間間隔でアナログ測定範囲と相対的に変化する。アナログ測定範囲内での刃先の位置の変化ｄｅｌｔａＳと工具の完全な回転の関連は、関係ｄｅｌｔａＳ＝ｖ×Ｔ［μｍ］によって表される。
【００２４】
工具の全ての刃先がまだアナログ測定範囲より完全に下である限り、刃先の正確な（位置／長さ）判定はまだ可能ではない。
【００２５】
刃先がもはやアナログ測定範囲より完全に下とならなくなり、発生した最大影信号がアナログ測定範囲にあるときに初めて刃先の正確な（位置／長さ）判定が可能となる。
【００２６】
ここでの最大影信号は工具の先端又は外縁が測定ビームに一番深く没入したときに発生した影信号の領域と理解される。
【００２７】
従って、影信号の時間的及び位置的記録、及び評価は最初の（最も短い）刃先がもはやアナログ測定範囲の下側閾値より下とならないときに初めて開始される（時間ｔ０＝０［μｓ，ｍｉｎ］）。
【００２８】
送り速度ｖ［ｍｍ／ｍｉｎ］は、各刃先が、少なくとも１回又はより多回転Ｎ（例えば、Ｎ＝１〜１６、好ましくはＮ＝８回転）の中で測定ビームを、アナログ測定範囲中でオフセットの位置で遮光するように、利用できるアナログ測定範囲（工具が移動する方向の測定ビームの横方向の寸法Ｄ（円形に集束する測定ビームにおいては、その直径）マイナス下側及び上側限度範囲）に比例して選択される。回転毎に定められたこの刃先の最大影信号はここで提示された方法では、一定の送り速度ｖのとき、工具の遅延及び空間的変化によって一定の位置変化ｄｅｌｔａＳ＝ｖ×Ｔ［μｍ］だけ異なる。
【００２９】
ここで提示された方法においては、不完全な回転の一部又は複数に関して定めた最大影信号は工具の遅延及び空間的変化によって、一定の送り速度ｖのとき、時間に依存する相対的な位置変化ｄｅｌｔａＳ（ｔ）＝ｖ×（ｔｋ−ｔ０）＝ｖ×ｔ＝ｖ×Ｎ×Ｔ［μｍ］だけ異なる。ここで、ｔ０＝０［μｓ，ｍｉｎ］は記録及び評価の開始時間を示し、ｔｋ＞ｔ０［μｓ，ｍｉｎ］は刃先Ｋの最大影信号が観察される時間であり、ｔ［μｓ，ｍｉｎ］は時間ｔ０から経過した時間であり、Ｎ［単位なし］は時間ｔ０＝０［μｓ，ｍｉｎ］において記録及び評価を開始してからの完全な回転及び／又は回転の一部の回数であり、Ｔ＝１／工具の速度［ｒｐｍ］であり、ｖ［ｍｍ／ｍｉｎ］は工具の送り速度である。不完全な回転の場合は、値Ｎは正の整数値（Ｎ＝０，１，２，３，…）の代わりに、有理数の範囲から正の値（Ｎ＝（ｔｋ−ｔ０）／ＴかつＮ＞＝０）をとることもできる。このように、任意の時点ｔｋ［μｓ，ｍｉｎ］又は任意の回転Ｎにおける測定値は互いに相対的に設定することができ、重ねることでこの／各刃先の合成代表測定値を構成することができる。
【００３０】
ここで提示された方法においては、工具の全ての刃先が測定ビームのアナログ測定範囲を、少なくとも１回又はより多回転の中で通る。他の刃先の合成代表測定値は、最も長い刃先及びお互いに関して求めることができる。言い換えると、各刃先の、次の刃先からの相対距離は一定のオフセット量（計算、グラフで求める）によって求めることができ、他の刃先の実際の測定値と比較して確認することができる。
【００３１】
工具の最後の（最も長い）刃先がアナログ測定範囲の上側閾値に到達したとき、切替信号が基準測定のために機械制御装置に出力され、影信号の時間的及び位置的記録が終わる。この切替点の位置は、最後の（最も長い）刃先の絶対的長さを計算するための基準の役割を果たす。より短い刃先の合成代表測定値も同様に最後の（最も長い）刃先に関して求められるため、これらの刃先長さであってもそれぞれ相対的にだけではなく、絶対的に求めることができる。
【００３２】
ここで提示された方法においては、工具の全ての刃先が測定ビームのアナログ測定範囲を、少なくとも１回又はより多回転の中で通る。合成代表影信号からの切替点の生成、及び切替点の、工作工具の機械制御装置への出力は、最後の（最も長い）刃先が測定範囲の上側切替閾値を超えた／離れたときに起こる。切替点が出力された時間は、後の切替点補正で利用できるように工作工具の機械制御装置又は計測デバイスに保存される。
【００３３】
測定ビームの最大遮光が刃先として認識された各時点で、時計が、待ち時間Ｅ［μｓ］＝１．１×１０６×６０［ｓ／ｍｉｎ］／Ｓ［１／ｍｉｎ］、すなわち、Ｅ［μｓ］＝１．１×Ｔ［μｓ］で、評価ユニット又は計測デバイスの下流のプロセッサにおいて始動される。これは、完全な１回転の後の、同じ刃先による次の最大遮光と対応する。ここで、Ｅは工具の１分あたりの速度Ｓ又はそこから計算された、完全な１回転の時間Ｔに依存する。この時計は、別の又は同じ刃先が測定ビームを遮光する限りリセットされて新たに始動（誘発）される。時計が止まったとき、より正確には、測定ビーム内にある、工具の全ての刃先の最大影信号が上側切替閾値より上にあることによって、測定ビームの更なる遮光が記録されなかったとき、切替点が出力される。時計の最後の再開と切替点の出力の間の時間は、待ち時間Ｅに相当し、図５に期間ｔＫｏｎｔｒｏｌｌとして示されている。
【００３４】
ここで提示された方法の変形例においては、影信号中に存在し、測定ビーム内での工具の移動中に得られた情報をマスクする。変形例のうちの１つでは、第１の処理段階によって、影信号中の関連のない情報の種類を排除する。この影信号中の関連のない情報の種類は、その最低点が測定範囲の上側及び下側切替閾値の間にない。このような情報は排除され、影信号から除去される。刃先の長さは最低点、つまり刃先の先端が測定ビーム内に見られるときにのみ求めることができる。
【００３５】
ここで提示された方法の別の変形例においては、工具のＭ回の回転の影信号を含む出力信号（列）が、第２の処理ステップにおいて、Ｕ回の回転の影信号を含む入力信号（列）から構成され、Ｕ＞＝Ｍである。１つの変形例においては、出力信号（列）中の各値に対して、いくつかの時間的に対応する入力信号（列）の値を組み合わせて１つの値を構成する。このようにして、工具の長さＭ回の回転の出力信号が長さＵ回の回転の入力信号から構成される。処理段階の出力信号中の各値に対して、異なる時点及び工具の異なる位置で記録された１つ以上の値、例えば３つ又は４つの値が利用可能である。そのために、これらの値は第２の処理段階において１つの値に組み合わせられる。１つの変形例においては、関連のある情報を持つデータは線形化され、スケール値からμｍ値に変換される。時間的位置変化ｄｅｌｔａＳを利用して、各関連のある測定値に対して空間的変化も考慮する。
【００３６】
ここで提示された方法の別の変形例においては、第３の処理段階で、特異な外乱が各刃先の影信号の列から排除される。こうすることで、繰り返す事象、従って、刃先による測定ビームの定期的な遮光のみが評価のために用いられる。この第３の処理段階によって、これらの繰り返す事象を、例えば工具に付着した冷却材の液滴やフライス破片等の１回の事象と区別することができ、更なる処理のために出力することができる。
【００３７】
そのために、１つの変形例においては、影信号の周期性を確認するために影信号の繰り返す事象を調べる。そして、工具の回転に対応する影信号の列は信号ブロックとして組み合わせられ、工具の続く１つ以上の回転の影信号の列と重ねられる。これにより、影信号の列の個々の信号の値が各スキャン時点において互いに比較され、それぞれの最小値が選択される。ここで、あるスキャン時間における値を選択する数学的手法は異なってもよく、最大、平均値、中央値又は類似の方法により実現することもでき、前記最小値を第３の処理段階の出力値として出力することができる。全ての信号ブロックで繰り返し、従って全ての信号ブロックで起こる事象のみが出力値に追加されるため、冷却材の液滴等の形の外乱がこのようにしてマスクされる。 
【００３８】
これらの処理段階を適用することで、工具の、小さな測定範囲での移動中に拾われた測定信号及び集束した測定ビームはより大きな測定範囲に広げられる。個々の刃先の長さは最後の（最も長い）刃先を基準として考慮に入れて計算され、このとき、相対長さ＝０であり、他の刃先のここからの差を考慮する。
【００３９】
送り／速度比により、機械制御装置に出力される切替点には誤差があり、最後の（最も長い）刃先の長さの寸法と一致しない。 この方法においては、この誤差は計算した長さと切替点が誘発されたときの時間を利用して補正される。
【００４０】
切替点の出力の際の、送り／速度比による上記時間誤差は、上側切替閾値と最後の誘発時間で切替点を誘発した刃先の没入深さ／長さとの差によって生じる。ここで、各刃先の長さが計算され、従って、切替点が機械制御装置に出力されるときの刃先の長さも計算される。切替点の出力時間において長さが計算され、この値が、切替点が出力されたときの刃先と比較される場合、誤差は送り／速度比、及び計測デバイスで、待ち時間Ｅだけ遅延した切替点の出力と較正された切替点閾値からの既知のオフセットとによって認識されているずれから得られる。このとき、例えば、光線受信器で光強度５０％であり、この方法で用いられる上側切替点閾値は例えば、光線受信器で光強度９０％である。この誤差は、機械制御装置に補正値として伝えられる。
【００４１】
（レーザ）計測デバイスと工作工具の機械制御装置は、ここで提示された方法においては無線で又はデータ線、例えばＰＲＯＦＩＢＵＳを介して通信することで必要な情報及び信号を交換する。工作工具の機械制御装置は、工具の速度及び送り速度、また当てはまる場合は工具の刃先の数を含む、計測に関連するパラメータを計測デバイスに送信する。計測デバイスは、計測デバイスが求めた結果を機械制御装置に送信する。
【００４２】
各刃先が一定の速度及び一定の送り速度で測定ビーム内を通って移動する間に各刃先の影信号をアナログスキャン及び記録することによって、刃先の長さのアナログ記録に使用可能な測定範囲が、ここで提示された方法においては拡大される。従来の切替点を用いた測定では、精度が送り／速度比によって特定されるため正確に測定するためには送り速度を低下させる必要があり、そのため、測定の時間が長くなる。ここで提示された方法においては、従来の切替点を用いた測定と違い、切替点が工具の測定中にアナログデータ記録から生成されるという点で、アナログ記録の結果は機械座標系に関連している。
【００４３】
ここで提示された方法によれば、個々の測定の時間が実質的に短いため、複数の測定を同じ時間で行うことができる。これにより、測定の信頼性に加え、精度も向上させる。 
【００４４】
ここで提示された方法を用いることで、厳しい環境条件下での測定も可能である。従来の方法の場合に必要であったような測定の繰り返しは、ここで提示された方法を用いればもはや必要ない。例えば液滴や破片による特異な妨害的影響は、ここで提示された方法によって確実にマスクすることができる。従来の方法で誤った測定の原因となったこのような妨害的影響は、ここで提示された方法を用いれば、外乱を引き起こさない。ここで提示された方法によれば、機械制御装置によって実行される、測定ビームと相対的な工具の測定動作及び位置決めが減少する。従って、より短い測定時間を達成することができる。ここで提示された方法においては、機械制御装置に出力された切替点を補正することも可能である。ここで提示された方法によって、１回だけの測定の実行で、全体的に信頼性高く、工具の全ての刃先の長さ／位置を判定することができる。
【００４５】
別の側面において、数値制御工作工具において用いる工具を検査するための装置をここで提供する。この装置は、測定ビームを出力し、該測定ビームによって前記工具を非接触スキャンするように設計された発光器と、前記測定ビームを受信し、前記工具による前記測定ビームの遮光程度を表す影信号を出力するように設計された光線受信器とを有する計測デバイスと、前記光線受信器からの前記影信号を受信及び処理するように、また、前記工作工具の制御装置からの、前記測定ビームに対する前記工具の回転及び回転する前記工具の動きに関する信号を受信及び処理するようにプログラム及び設計され、前記評価のユニットの測定範囲の下側及び上側切替閾値に到達する又は下回る程度に前記測定ビームを遮光するように前記工具の１つ又は複数の各刃先が前記測定ビームに没入する開始位置に前記工具が到達する、というメッセージを前記工作工具の制御装置に伝え、所定の速度で回転する前記工具の、少なくともほぼ一定の送り速度で、この開始位置から開始して前記測定ビーム外への動きを伝え、回転する前記工具を前記測定ビーム外に移動させる際に、前記測定ビームの遮光の際に前記工具の１つ又は複数の各刃先によって発生する前記影信号を、位置と時間に関して記録し、前記工具の少なくとも１つの刃先について、前記影信号が前記測定範囲の前記下側切替閾値より下とならず、前記測定範囲の前記上側切替閾値を超えず、回転する前記工具を前記測定ビーム外に移動する際に発生する最大影信号が前記測定範囲の前記下側切替閾値より上、前記上側切替閾値より下にあることを判定する評価ユニットとを備え、前記評価ユニットの測定範囲に比例する前記送り速度が定められ、該範囲は前記測定ビームの横方向の寸法に依存し、前記刃先のうち少なくとも１つは前記測定範囲の前記下側切替閾値より上で前記上側切替閾値より下にある最大影信号を、回転する前記工具の、評価に十分な数回の回転中に異なる位置で発生させ、回転する前記工具の１回転毎に、各刃先毎に確認された最大影信号は、少なくともほぼ一定のオフセット量で前記工具の遅延及び空間的変化によって異なり、重ねることでこの刃先の合成代表影信号を構成する。
【００４６】
１つ又は複数の変形例では、この装置内の制御装置は、上記方法のステップを１つ以上行うようにプログラム及び設計されている。
【００４７】
３つ全ての処理段階とそこで行われるそれぞれのデータ処理、又は処理段階の２つ又は１つのみを用いて検査／測定の質を向上させることができることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
ここに記載した方法及び装置のその他の詳細、特徴、目的、利点、応用の可能性及び効果は、一般に好ましい変形例の以下の説明及び関連する図面の結果として生じる。ここでは、説明された及び／又は描かれた全ての特徴及びステップは、それ自身で又はいかなる組み合わせでも、また特許請求の範囲におけるグループ分けや参照にかかわらず、ここで開示される内容を構成する。
【００４９】
【図１】数値制御工作工具において、ここで説明する解決手段によって測定する状況の変形例を概略図で示す。
【図１ａ】記録及び処理された信号の特徴の図を示す。
【図２】記録及び処理された信号の特徴の図を示す。
【図３】記録及び処理された信号の特徴の図を示す。
【図４】記録及び処理された信号の特徴の図を示す。
【図５】記録及び処理された信号の特徴の図を示す。
【図６】記録及び処理された信号の特徴の図を示す。
【図７】記録及び処理された信号の特徴の図を示す。
【００５０】
図面の詳細な説明
図１は少なくとも１つの刃先又は刃Ｋを有し、ワーク処理機械に取り上げられる工具ＷＺＧを測定するための装置の概略図である。この装置は、測定ビームＭＳを出力するように設計されたレーザ出力器ＬＳと、該レーザ出力器ＬＳと正確に一直線上に整列されたレーザビーム受信器ＬＥとを有する計測デバイスＭＶを有する。レーザ出力器ＬＳは、対応する、レーザ出力を制御するための制御信号ＰＬＳがレーザ出力器ＬＳに存在するときに測定ビームＭＳをレーザビーム受信器ＬＥに発信し、工具ＷＺＧを非接触スキャンするように設計されている。レーザビーム受信器ＬＥは、工具ＷＺＧを測定ビームＭＳによってスキャンしている間に、測定ビームＭＳの遮光程度を表す信号Ｓ１を出力するように設計されている。この表現信号Ｓ１は、上限がＯＧ及び下限がＵＧである連続した値の範囲ＷＢを有する。制御及び評価ユニットＥＣＵで表現信号Ｓ１を信頼性高く評価するために、用いられる値の範囲は上側及び下側切替閾値ＯＳＳ、ＵＳＳによって限定される。
【００５１】
後者は図１ａの図にも示されており、表現信号Ｓ１は縦座標に記入され、工具ＷＺＧの刃Ｋが測定ビームＭＳに没入する量（没入深さＥＴ）は横座標に記入される。ここで示される、没入深さＥＴに対する表現信号Ｓ１の曲線において、ビームは円形の断面を有する測定ビーム束ＭＳである。
【００５２】
装置の制御及び評価ユニットＥＣＵは、表現信号Ｓ１を受信及び処理するように設計されている。評価ユニットＥＣＵはこの表現信号Ｓ１を処理し、出力信号ＡＳを出力する。１つの変形例においては、この出力信号ＡＳは１つの切替点だけを含む。別の変形例においては、この出力信号ＡＳは、補正値も含む。更に出力信号ＡＳは、工具を移動及び／又は回転させる指令も含むことができる。切替点の詳細及び補正値の詳細、また工具を移動及び／又は回転させる指令に関しても、以下で詳細に説明する。
【００５３】
工具ＷＺＧが回転し、その刃先／刃Ｋが前／同時又は後に測定ビームＭＳ中に又は測定ビームＭＳ外に移動されるとき、その結果、工具ＷＺＧの少なくとも１つの刃先又は刃Ｋが測定ビームＭＳに没入し、再び測定ビームＭＳから出る。レーザビーム受信器ＬＥに到着する測定ビームＭＳからの光の量はこのようにして変調される。
【００５４】
表現信号Ｓ１の処理に続いて、装置の制御及び評価ユニットＥＣＵはこのように工作工具の数値制御装置ＮＣに出力信号ＡＳを届ける。
【００５５】
この構成によって数値制御工作工具において用いる工具を検査又は測定するための方法が実行される。
【００５６】
図１は、開始位置におけるＷＺＧの配置を示す。このために、配置記録又は測定記録が工作工具の数値制御装置ＮＣにおいて開始される。この記録によって、工具ＷＺＧは回転し、また回転する工具ＷＺＧは測定ビームＭＳと相対的に、工具が、評価ユニットの測定範囲の下側及び上側切替閾値に到達する又は下回る程度に測定ビームを遮光するように工具の１つの刃先又は複数の各刃先が測定ビームに没入する開始位置に到達するまで移動する。
【００５７】
図２は、回転する工具ＷＺＧの刃先による測定ビームの遮光の信号曲線に基づいて切替点の出力を説明する。信号曲線は図の上部に見られる。刃先Ｋの測定ビームＭＳを通る動きはスケール値から明らかである。
【００５８】
図２は、刃先Ｋの測定ビームを通る動きがスケール値（縦座標）から確認することができる様子を示す。この場合、（上側）切替閾値ＯＳＳは、従来技術において通常であるように５０％ではなく、より高い閾値（例えば、光線受信器で光強度９０％）である。まだ上側切替閾値ＯＳＳより下で起こる、刃先Ｋによる測定ビームＭＳの各最大遮光時に、同じ刃先による次の最大遮光までの待ち時間Ｅの時計（タイマー）が評価ユニット（ＥＣＵ）において始動される。ここで、Ｅは工具の１分あたりの速度ｎに依存する。この評価ユニットＥＣＵ内の時計は、新たな刃先Ｋが測定ビームＭＳを、まだ上側切替閾値ＯＳＳより下で（最大）遮光するたびにリセットされて新たに始動される。評価ユニットＥＣＵが測定ビームＭＳの遮光を記録することなく時計の待ち時間Ｅが切れると、切替点が数値制御装置ＮＣに出力される。（上側）切替閾値を最後に下回ってから切替点が出力されるまでの期間は待ち時間Ｅと一致する。
【００５９】
回転する工具のこの移動は、工作工具の数値制御装置ＮＣにおいて測定記録によって実行される。工作工具の数値制御装置ＮＣ内の測定記録によって、所定の速度ｎで回転する工具ＷＺＧは、少なくともほぼ一定の送り速度ｖで、開始位置から開始して測定ビームＭＳ外に移動される。また、回転する工具の速度ｎ及び前記一定の送り速度ｖが、工作工具の機械制御装置から計測デバイスＭＶに送信される。
【００６０】
回転する工具ＷＺＧの移動中、回転する工具ＷＺＧを測定ビームＭＳ外に移動させる際に、測定ビームＭＳの遮光の際に工具ＷＺＧの１つ又は複数の各刃先Ｋによって発生する影信号が、位置と時間に関して記録される。
【００６１】
評価ユニットＥＣＵにおいて、工具ＷＺＧの少なくとも１つの刃先Ｋについて、影信号が測定範囲の下側切替閾値ＵＳＳより下とならず、測定範囲の上側切替閾値ＯＳＳを超えず、回転する工具ＷＺＧを測定ビームＭＳ外に移動する際に発生する最大影信号が測定範囲の下側切替閾値ＵＳＳより上、上側切替閾値ＯＳＳより下にあることを判定する。
【００６２】
計測デバイスによる影信号の時間的及び位置的記録、及び評価は、工具ＷＺＧの最も短い刃先が、アナログ測定範囲においてもはや下側切替閾値ＵＳＳより下とならないときに開始する。このことにより、評価を開始するための最初の関連のある情報が見つけられる時間ｔ０＝０μｓが定義される。
【００６３】
信号の質及び出力されたデータ／出力された切替点の精度を向上させるために、最低点が測定範囲の上側及び下側切替閾値の間にない情報は、影信号の第１の処理段階において排除される。
【００６４】
ここで図３は、評価できる情報を含まない信号の部分が評価ユニットＥＣＵにおいて排除される様子を示す。影信号の最低点が上側切替閾値ＯＳＳと下側切替閾値ＵＳＳの間の範囲内にない場合（図３左）、関連のある情報のみを評価するためにそれぞれの刃先Ｋの影信号は排除される（図３右）。刃先の実際の長さは、最低点、従って刃先の先端が測定ビームの上側切替閾値ＯＳＳと下側切替閾値ＵＳＳの間にあるときのみ求めることができる。
【００６５】
ここで、送り速度は評価ユニットによって測定範囲に関連して定められ、該範囲は測定ビームの横方向の寸法に依存し、このとき刃先Ｋのうち少なくとも１つは測定範囲の下側切替閾値より上で上側切替閾値より下にある最大影信号を、回転する工具ＷＺＧの、評価に十分な数回の回転中に異なる位置で発生させる。例えば図３において、このことは左側の図で４つの刃先を有する工具ＷＺＧの最初の刃先に関して確認することができ、この刃先は、それぞれ一定の量上向きにオフセットされた５番目、９番目及び１３番目の影信号も発生させる。このオフセットは、回転する工具の回転毎に、各刃先Ｋにおいて求められた最大影信号が少なくともほぼ一定のオフセット量で、工具の遅延及び空間的変化によって異なる結果生じる。
【００６６】
より正確には、評価ユニットＥＣＵが、工具ＷＺＧのそれぞれの刃先Ｋの、アナログ測定範囲における工具ＷＺＧの完全な回転毎の位置変化ｄｅｌｔａＳをｄｅｌｔａＳ＝ｖ×Ｔとして、ｄｅｌｔａＳからオフセット量を求める。ここで、時定数Ｔ＝１／工具の１分あたりの速度［ｒｐｍ］であり、ｖ［ｍｍ／ｍｉｎ］は工具の一定の送り速度である。
【００６７】
この場合、工具ＷＺＧの送り速度ｖ［ｍｍ／ｍｉｎ］は利用できるアナログ測定範囲に比例して選択され、工具ＷＺＧの各刃先Ｋが、少なくとも１回の又はより多回転の中で測定ビームＭＳを、アナログ測定範囲中でオフセットの位置で遮光する。工具ＷＺＧの１回転毎に、この刃先Ｋの求められた最大影信号はこのように工具ＷＺＧの遅延及び空間的変化に応じて位置変化ｄｅｌｔａＳ異なる。
【００６８】
工具ＷＺＧの全ての刃先Ｋがアナログ測定範囲を、少なくとも１回又はより多回転の中で、測定ビームＭＳの下側切替閾値ＵＳＳと上側切替閾値ＯＳＳの間で通るとき、各刃先の、次の刃先からの相対距離は位置変化ｄｅｌｔａＳ（Ｋ）＝ｖ×Ｔ／Ｋの一定のオフセット量によって各場合に定められる。ここで、Ｋ＞＝１［単位なし］は、対称的に分布／配置されていると推定される、工具ＷＺＧ刃先の数である。
【００６９】
一般的に、評価ユニットＥＣＵは、影信号の記録及び評価の時間ｔ０＝０［μｓ，ｍｉｎ］での開始から任意の時間ｔｋ＞ｔ０［μｓ，ｍｉｎ］における最初の（最も短い）刃先の影信号と比較した１つの／各刃先の影信号の相対的なオフセット量を、ｔ＝（ｔｋ−ｔ０）＝Ｎ×Ｔ［μｓ，ｍｉｎ］であるとき、位置変化ｄｅｌｔａＳ（ｔ）［μｍ］＝ｖ×（ｔｋ−ｔ０）＝ｖ×ｔから求める。ここで、Ｎ＝（ｔｋ−ｔ０）／Ｔ＞＝０［単位なし］は、時間ｔ０から部分的に及び／又は完全に実行された回転の回数を表し、時定数Ｔ＝１／工具の１分あたりの速度［ｒｐｍ］である。この一般的に記述された関係において、必要なのは時間ｔ０から経過した時間ｔ＝（ｔｋ−ｔ０）及び工具ＷＺＧの１回転の時定数Ｔ［μｓ，ｍｉｎ］及び工具の一定の送り速度ｖ［ｍｍ／ｍｉｎ］だけであり、刃先Ｋの正確な数を知る必要はない。
【００７０】
時間ｔ＝（ｔｋ−ｔ０）は時間ｔ０から部分的に及び／又は完全に実行された回転の回数又はサンプル時間ｔｓ［μｓ］＝１／ｆｓの倍数として表すことができ、ここで、ｆｓ［μｓ−１］は測定値Ｘｉを読み込むための走査周波数である。時間ｔ０における測定値Ｘ０は測定値メモリーに、インデックスｉ＝０で保存される。新たな測定値Ｘｉの読み込み毎に、インデックスｉはカウンターｉ＝ｉ＋１でインクリメントされ、測定値は新しいインデックスｉで測定値メモリーに保存される。或は、評価ユニットＥＣＵが関係ｔ［μｓ］＝ｉ／ｆｓから時間ｔを求める。ここで、ｉは測定値Ｘｉの現在の測定値インデックスであり、ｆｓ［μｓ−１］は測定値Ｘｉを読み込むサンプルレート（走査周波数）である。
【００７１】
評価ユニットＥＣＵは、切替信号を機械制御装置ＮＣに出力することで影信号の時間的及び位置的記録を終了する。この場合、合成代表影信号から切替点が生成され、この切替点は、最後の刃先Ｋが測定範囲の上側切替閾値ＯＳＳを超えたときに工作工具の機械制御装置ＮＣへ出力される。ここで切替点が出力された時間も工作工具の機械制御装置ＮＣ又は計測デバイスＭＶの評価ユニットＥＣＵに保存される。
【００７２】
図４に示したように、評価ユニットＥＣＵにおける更なる処理段階において、工具のＭ回の回転の影信号を含む出力信号（列）がＵ回の回転の影信号を含む１つの入力信号（列）から構成される。ここで、Ｕ＞＝Ｍである。そのために、出力信号（列）中の各値に対して、いくつかの時間に関して対応する入力信号（列）の値が１つの値として組み合わせられる。このようにして、工具の長さＭ回の回転の出力信号が長さＵ回の回転の１つの入力信号から構成される。この第２の処理段階の出力信号の各値に対して、１つ以上の値、例えば３つ又は４つの値が利用可能である。これらの値は第２の処理段階で１つの値に組み合わせられる。関連のある情報を有するデータは、当てはまる場合は線形化され、スケール値からμｍ値に変換される。
【００７３】
評価ユニットＥＣＵは、変換多項式Ｓ（ｘ）［μｍ］＝ｆ（ｘ［Ｄｉｇｉｔｓ］）によってスケール値からμｍ値への変換を行う。ここで、Ｓ（ｘ）はあるスケール値における、工具刃先が測定ビームに没入深さであり、関数ｆは変換のための多項式を表す。時間に依存する相対オフセット量ｄｅｌｔａＳ（ｔ）［μｍ］を考慮すると、対応する、ある時間ｔにおける工具刃先が没入深さＳ［μｍ］は、和Ｓ［μｍ］＝Ｓ（ｘ）［μｍ］＋ｄｅｌｔａＳ（ｔ）［μｍ］から導かれる。
【００７４】
図４によると、第２の処理段階で、例えば回転Ｕ＝１、６、１１、Ｕ−３からの情報を組み合わせることで合成回転１Ｆを得る。あるインデックスにおいて、情報がない場合又は有効な未処理の情報が１つしかない場合、１Ｆの値はそのように設定される。有効な情報がいくつかある場合、これらは適切な数学的方法によって組み合わせられる。適切な方法として、例えば平均値の構成や中央値の構成、又は特に定義された評価アルゴリズムも用いることができる。この第２の処理段階において、工具ＷＺＧのこれら個々の回転Ｕとここで刃先Ｋによって発生する影信号は、工具ＷＺＧの１つの回転（１Ｆ，２Ｆ，３Ｆ，…）を合成する信号列として組み合わせられる。個々の回転Ｕが異なる時間において記録されるため、μｍへの変換における示された送り速度に関して時間オフセットも考慮しなければならない。
【００７５】
図５に示すように、第３の処理段階によって特異な外乱が出力信号中の各刃先の影信号の列から排除される。ここで、影信号の周期性を確認するために、影信号の繰り返す事象を調べる。影信号の周期性に基づいて、工具ＷＺＧの回転に対応する影信号の列は信号ブロックとして組み合わせられ、工具ＷＺＧの続く１つ以上の回転（１Ｆ，２Ｆ，３Ｆ，…）の影信号の列と関連づけられる。そして、影信号の列の個々の信号の値が各スキャン時間において互いに比較され、最長値が各場合に選択される。ここで、このスキャン時点で代表値を定めるための数学的方法は、最大、平均値、中央値又は類似の方法によっても実現することができ、これを第３の処理段階の出力値（１Ｂ）として出力することができる。
【００７６】
図５で確認することができるように、第３の処理段階によって、影信号を記録する際の１回の単独の事象が排除される。この例においては、繰り返さない事象Ａが最初は信号に示されている。これは第３の処理段階によって除去され、続く評価においてはそれ以上考慮されない。
【００７７】
図６で切替点の出力の時間誤差が補償される様子を説明する。このために、以下のステップ、すなわち切替点が機械制御装置に出力されたときの刃先の長さを含む各刃先の長さを計算するステップと、切替点の出力時の、計算した長さと、この切替点が出力されたときの刃先の影から求めた長さとを比較するステップと、その差を機械制御装置に補正値として送信するステップとを用いる。この計算によって、計測デバイスで認識されているずれは、待ち時間Ｅだけ遅延した切替点の出力と較正された切替点閾値からのオフセットとによっても補正される。このとき、例えば、光線受信器で光強度５０％であり、この方法で用いられる上側切替閾値は例えば、光線受信器で光強度９０％である。
【００７８】
図７に測定範囲の拡大の完全な記録を示す。信号中に、測定中のある時間の間、アナログ測定範囲内に一時的に見られる個々の刃先の曲線が描き込まれている。測定の際に工具ＷＺＧが移動するため、刃先の刃Ｋは必ず異なる位置にある。１つの／各刃先の刃Ｋは、点１ａ…４ａで初めて限定されるアナログ測定範囲に没入し、一定の測定速度によって数回の回転の間にこの測定範囲を通り、点１…４で再びアナログ測定範囲から出る。刃先の長さが異なる場合、これらの刃先の刃は全てが同時にはアナログ測定範囲内に見られない。ディジットの場合、描き込まれた赤い線の曲線は、送り速度が一定であるため直線であるはずだが、値が線形化特性によって変換してあるため直線ではない。
【００７９】
次に、各刃先Ｋの影信号は全体が重ねられ、この／各刃先の合成代表影信号が上記のようにして構成される。
【００８０】
計測デバイスＭＶと工作工具の機械制御装置ＮＣは、必要な情報及び信号を無線で又はデータ線を介して交換する。この場合、工作工具の機械制御装置は、工具の速度及び送り速度等の計測に関連するパラメータを計測デバイスに送信する。計測デバイスは、確認した結果を工作工具の機械制御装置に送信する。
【００８１】
前述の方法及び装置の変形例は、構造、動作の様態及び提示された解決手段の特性のより良い理解のためにのみ役立つ。例えば、開示を例示的な実施形態に限定するものではない。図は、機能、動作原理、技術的構成及び特徴を明確にするために、実質的な特性及び効果が部分的にかなり拡大されている概略図である。図中又は文中で開示された各動作形態、各原理、各技術的構成及び各特徴は、自由に任意の方法で、本開示又はそこから得られる結果の全ての請求項、文中及び他の図中の各特徴、他の動作形態、原理、技術的構成及び特徴と結合することができ、全ての考えられる組み合わせは、記載された解決手段に関連するものとする。組み合わせは、文中、すなわち、明細書の各項目、特許請求の範囲の全ての個々の実施形態も含み、文中、特許請求の範囲及び図の異なる変形例の間の組み合わせも含む。上記で説明した装置及び方法の詳細は組み合わせて示されているが、それぞれ互いに独立しており、また互いに自由に組み合わせることもできるということを指摘する。図面に示される個々の部分とその区分の関係、寸法及び比率は限定されると理解されるべきではない。それどころか、個々の寸法及び比率は示されたものと異なっても良い。また、特許請求の範囲は本開示を制限せず、従って、全ての示された特徴が互いに組み合わせられる可能性も制限されない。開示されたすべての特徴は、ここでは個別に、及び他の全ての特徴と組み合わせて明示的に開示されている。
【図１】
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【図１ａ】
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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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【手続補正書】
【提出日】令和3年4月16日(2021.4.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
測定ビームの最大遮光が刃先として認識された各時点で、時計が、待ち時間Ｅ［μｓ］＝１．１×１０６×６０［ｓ／ｍｉｎ］／Ｓ［１／ｍｉｎ］、すなわち、Ｅ［μｓ］＝１．１×Ｔ［μｓ］で、評価ユニット又は計測デバイスの下流のプロセッサにおいて始動される。これは、完全な１回転の後の、同じ刃先による次の最大遮光と対応する。ここで、Ｅは工具の１分あたりの速度Ｓ又はそこから計算された、完全な１回転の時間Ｔに依存する。この時計は、別の又は同じ刃先が測定ビームを遮光する限りリセットされて新たに始動（誘発）される。時計が止まったとき、より正確には、測定ビーム内にある、工具の全ての刃先の最大影信号が上側切替閾値より上にあることによって、測定ビームの更なる遮光が記録されなかったとき、切替点が出力される。時計の最後の再開と切替点の出力の間の時間は、待ち時間Ｅに相当する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
図７に測定範囲の拡大の完全な記録を示す。信号中に、測定中のある時間の間、アナログ測定範囲内に一時的に見られる個々の刃先の曲線が描き込まれている。測定の際に工具ＷＺＧが移動するため、刃先の刃Ｋは必ず異なる位置にある。１つの／各刃先の刃Ｋは、点１ａ…４ａで初めて限定されるアナログ測定範囲に没入し、一定の測定速度によって数回の回転の間にこの測定範囲を通り、点１…４で再びアナログ測定範囲から出る。刃先の長さが異なる場合、これらの刃先の刃は全てが同時にはアナログ測定範囲内に見られない。ディジットの場合、曲線は、送り速度が一定であるため直線であるはずだが、値が線形化特性によって変換してあるため直線ではない。
【国際調査報告】
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