(57)【要約】      （修正有）【課題】  工具機械において、作業室内の対象の測定をより効率的に実施する。【解決手段】  機械フレーム１０と、工具ＷＺによる工作物の加工がそれらの互いに対する移動によってその中で行われる作業室と、工作物の収容部を有する工作物支持体と、工具の収容部を有する工具支持体３０と、工作物を工具により加工するための機械制御部と、作業室内の対象の幾何学データを検出空間内にある検出平面において機械基準点に対して検出するための、光学的測定装置とを有する工作機械において、該対象の測定を効率的に実施するために、測定装置が電子的な画像検出ユニットと対応する結像光学系を有しており、結像光学系が対象を画像検出ユニット上に結像させ、かつ画像検出ユニットに画像処理ユニットが付設されており、前記画像処理ユニットによって対象の幾何学データと基準データに基づいて、機械基準点に対する対象の相対位置が決定可能である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械フレーム（１０）と、
工具（ＷＺ）による工作物（Ｗ）の加工がそれらの互いに対する移動によってその（作業室の）中で行われる、作業室（４２）と、
機械フレーム（１０）に配置された、工作物（Ｗ）のための収容部（１８）を有する工作物支持体（１４）と、
機械フレーム（１０）に配置された、工具（ＷＺ）のための収容部（３４）を有する工具支持体（３０）と、
工作物（Ｗ）と工具（ＷＺ）の互いに対する移動を実施するための機械制御部（１３０）と、
作業室（４２）内に配置されている少なくとも１つの対象（ＷＺ、Ｗ）の幾何学データを、検出空間（６４）内にある検出平面（６０）において機械基準点（ＢＰ）に対して検出するための、光学的測定装置（５０）と、
を有する工作機械において、
前記測定装置（５０）は、電子的な画像検出ユニット（９０）と、これに対応づけられた結像光学系（７４）とを有しており、
前記結像光学系（７４）は、前記検出空間（６４）の内部に配置された前記対象（ＷＺ、Ｗ）を前記画像検出ユニット（９０）上に結像させており、
前記画像検出ユニット（９０）に画像処理ユニット（１２０）が付設されており、前記画像処理ユニットによって前記対象（ＷＺ、Ｗ）の幾何学データと基準データ（ＲＦ１、ＲＦ２）に基づいて、前記機械基準点（ＢＰ）に対する前記対象（ＷＺ、Ｗ）の相対位置が決定可能であることを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記対象（ＷＺ、Ｗ）の相対位置の検出が、前記測定装置（５０）の少なくとも１つの測定位置（Ｍ）内で行われることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記検出空間（６４）と前記検出平面（６０）は、多数の測定位置（Ｍ）へ移動可能であることを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記測定装置（５０）に、位置認識装置（１９８）が対応づけられており、前記位置認識装置によってそれぞれの測定位置（Ｍ）において前記検出平面（６０）の前記検出空間（６４）および前記基準データ（ＲＦ１、ＲＦ２）によって表される場所の、前記機械基準点（ＢＰ）に対する位置が決定可能であることを特徴とする請求項２または３に記載の工作機械。
【請求項５】
前記結像光学系（７４）は、前記作業室（４２）内で測定位置（Ｍ）内に延びるハウジング（７２）内に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項６】
前記ハウジング（７２）は測定位置（Ｍ）内で、前記作業室（４２）を画成する部材（６８、１６８）から始まってこの作業室内へ延びていることを特徴とする請求項５に記載の工作機械。
【請求項７】
前記ハウジング（７２’）は、前記結像光学系（７４）の他に、電子的な画像検出ユニット（９０）を収容することを特徴とする請求項５または６に記載の工作機械。
【請求項８】
電子的な前記画像検出ユニット（９０）は、前記結像光学系（７４）の前記ハウジング（７２）とは別の専用のハウジング（９６）内に配置されていることを特徴とする請求項５または６に記載の工作機械。
【請求項９】
電子的な前記画像検出ユニット（９０）は、前記結像光学系（７４）の前記ハウジング（７２）から取り外し可能であることを特徴とする請求項８に記載の工作機械。
【請求項１０】
前記結像光学系（７４）の前記ハウジング（７２）は、測定位置（Ｍ）から非作動位置（Ｒ）へ移動可能であることを特徴とする請求項５から９のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項１１】
前記結像光学系（７４）の前記ハウジング（７２）は、前記作業室（４２）から非作動位置（Ｒ）へ移動可能であることを特徴とする請求項１０に記載の工作機械。
【請求項１２】
前記結像光学系（７４）の前記ハウジング（７２）は、非作動位置（Ｒ）において削り屑および／または冷媒を受けないように保護されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の工作機械。
【請求項１３】
前記ハウジング（７２”）は、駆動装置（１９０）によって移動可能であることを特徴とする請求項５から１２のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項１４】
前記ハウジング（７２”）は、前記駆動装置（１９０）によって前記作業室（４２）内へ移動可能かつ前記作業室から出るように移動可能であることを特徴とする請求項１３に記載の工作機械。
【請求項１５】
前記ハウジング（７２”）は、前記工作物（Ｗ）を加工する際に、前記工具（ＷＺ）の移動軸（Ｘ）に対して横の方向へ移動可能であることを特徴とする請求項１０から１４のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項１６】
位置決め装置（１０２、１０４；１８０、１８２）が設けられており、前記位置決め装置によって前記ハウジング（７２）が前記結像光学系（７４）と共に、前記作業室（４２）内の測定位置（Ｍ）内で正確に位置決め可能であることを特徴とする請求項５から１５のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項１７】
前記位置決め装置（１０２、１０４；１８０、１８２）によって、前記結像光学系（７４）の前記ハウジング（７２）が前記作業室（４２）内で繰返し正確に位置決め可能であることを特徴とする請求項１６に記載の工作機械。
【請求項１８】
前記位置決め装置（１０２、１０４；１８０、１８２）は、前記ハウジング（７２）を形状結合により正確に位置決めすることを特徴とする請求項１６または１７に記載の工作機械。
【請求項１９】
前記画像検出ユニット（９０）の前記ハウジング（９６）は、前記位置決め装置（１０２、１０４）によって前記結像光学系（７４）の前記ハウジング（７２）に対して正確に位置決め可能であることを特徴とする請求項１６から１８のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項２０】
前記位置決め装置（１８０、１８２）に、前記結像光学系（７４）の前記ハウジング（７２”）を前記作業室（４２）内へ、あるいは前記作業室から移動させるためのガイド（１９０）が付設されていることを特徴とする請求項１６から１９のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項２１】
前記結像光学系（７４）の前記ハウジング（７２）の測定位置（Ｍ）において、前記結像光学系（７４）のための電子的な前記画像検出ユニット（９０）が前記作業室（４２）の外部に配置されていることを特徴とする請求項１６から２０のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項２２】
前記測定装置（５０）は、前記対象（ＷＺ、Ｗ）の外側輪郭（ＡＫ）を検出することを特徴とする請求項１から２１のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項２３】
前記結像光学系（７４）は、定められた前記検出平面（６０）内にある、前記対象（ＷＺ、Ｗ）の幾何学的な外側輪郭（ＡＫ）を前記画像検出ユニット（９０）上に結像させることを特徴とする請求項１から２２のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項２４】
前記測定装置（５０）は、前記検出平面（６０）に対向する側からくる拡散する背景光（１４０）によって、前記検出平面（６０）内に示される輪郭（ＡＫ）を検出することを特徴とする請求項２２または２３に記載の工作機械。
【請求項２５】
前記拡散する背景光（１４０）は、前記検出平面（６０）の、前記結像光学系（７４）に対向する側に配置された放射源によって発生されることを特徴とする請求項２４に記載の工作機械。
【請求項２６】
前記拡散する背景光（１４０）は、少なくとも１つの放射源（１４２）から来る光の反射によって発生され、前記放射源は前記検出平面（６０）の、前記結像光学系（７４）と同じ側に配置されていることを特徴とする請求項２４に記載の工作機械。
【請求項２７】
前記放射源（１４２）が、前記結像光学系（７４）の前記ハウジング（７２）に配置されていることを特徴とする請求項２６に記載の工作機械。
【請求項２８】
前記結像光学系（７４）は、２つの互いに異なる、非平行の検出平面（６０１、６０２）内で幾何学データの検出が可能であるように、形成されていることを特徴とする請求項２３から２７のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項２９】
前記結像光学系（７４）は、一方の前記検出平面（６０１）から他方の前記検出平面（６０２）へ切り替え可能であることを特徴とする請求項２８に記載の工作機械。
【請求項３０】
前記結像光学系（７４）は、少なくとも１つの前記検出平面（６０）が基準軸（Ｘ、Ｙ）の少なくとも１つに対して平行に延びるように形成されており、工作物（Ｗ）と工具（ＷＺ）の間の相対移動が、前記基準軸に沿って工作物（Ｗ）を加工するために行われることを特徴とする請求項１から２９のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項３１】
前記工作物（Ｗ）は、加工の少なくとも一部を実施するために、スピンドル軸（１６）を中心に回転可能であることを特徴とする請求項１から３０のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項３２】
前記検出平面（６０）が、前記スピンドル軸（１６）に対して平行に延びていることを特徴とする請求項３１に記載の工作機械。
【請求項３３】
前記検出平面（６０）が、前記スピンドル軸（１６）に対して横方向に延びていることを特徴とする請求項３１または３２に記載の工作機械。
【請求項３４】
前記測定装置（５０）によって、前記測定装置が前記作業室（４２）内で移動する間に、幾何学データが検出可能であることを特徴とする請求項１から３３のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項３５】
前記作業室（４２）内の前記測定装置（５０）の移動が、測定システム（１９８）によって検出可能であることを特徴とする請求項３４に記載の工作機械。
【請求項３６】
前記作業室（４２）内の幾何学データを有する対象に対する前記測定装置（５０）の相対移動の検出は、工作機械の、前記測定装置（５０）または対象（Ｗ、ＷＺ）を支持するユニット（１２）の、検出すべき対象（Ｗ、ＷＺ）ないし前記測定装置（５０）に対する制御された相対移動によって行われることを特徴とする請求項３４に記載の工作機械。
【請求項３７】
前記検出空間（６４）を、可視領域における光束（１４６）によって光学的に特徴づけるマーキング光源（１４４）が設けられていることを特徴とする請求項１から３６のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項３８】
前記マーキング光源（１４４）が、前記結像光学系（７４）のハウジング（７２）に配置されていることを特徴とする請求項３７に記載の工作機械。
【請求項３９】
前記画像処理ユニット（１２０）に、対象を表示するモニタ（１２６）が付設されていることを特徴とする請求項１から３８のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項４０】
基準データが基準データセット（ＲＦ１、ＲＦ２）によって形成されており、前記基準データセットが前記画像処理ユニット（１２０）内に記憶されていることを特徴とする請求項１から３９のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項４１】
前記基準データは、少なくとも１つの基準線（ＲＦ１、ＲＦ２）に相当することを特徴とする請求項１から４０のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項４２】
前記基準データは、少なくとも２本の交差する基準線（ＲＦ１、ＲＦ２）に相当することを特徴とする請求項４１に記載の工作機械。
【請求項４３】
前記基準データが、糸状クロス（ＲＦ１、ＲＦ２）を表すことを特徴とする請求項４２に記載の工作機械。
【請求項４４】
前記画像処理ユニット（１２０）が画像処理プログラムを有しており、前記画像処理プログラムは前記対象（ＷＺ、Ｗ）の幾何学データに相当する場所が、前記基準データ（ＲＦ１、ＲＦ２）を定める場所に接触することを認識することを特徴とする請求項１から４３のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項４５】
前記画像処理プログラムは、基準データ（ＲＦ１、ＲＦ２）により定められる場所の接触と、基準データ（ＲＦ１、ＲＦ２）により定められる場所の交差とを区別することを特徴とする請求項４４に記載の工作機械。
【請求項４６】
前記画像処理ユニット（１２０）は測定制御部（１３２）を介して前記機械制御部（１３０）に、前記対象（ＷＺ、Ｗ）がだんだんと距離を小さくして基準データ（ＲＦ１、ＲＦ２）に近づくように移動可能であるように、作動することを特徴とする請求項４４または４５に記載の工作機械。
【請求項４７】
前記画像処理ユニット（１２０）にカメラ（２００）が付設されており、作業位置において前記工作物（Ｗ）へ向けられた前記工具（ＷＺ）が前記カメラの観察領域（２０２）内にあることを特徴とする請求項１から４６のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項４８】
前記カメラ（２００）は、加工のために工作物収容部（１４）内に設けられている前記工作物（Ｗ）の、前記測定装置（５０”）と対向する側に配置されていることを特徴とする請求項４７に記載の工作機械。
【請求項４９】
前記カメラ（２００）の観察領域（２０２）が広がりを有しているので、加工すべき前記工作物（Ｗ）に対応づけられて、作業位置にあるすべての前記工具（ＷＺ）がカメラによって検出可能であることを特徴とする請求項４７または４８に記載の工作機械。
【請求項５０】
前記画像処理ユニット（１２０）および前記カメラ（２００）によって、前記工作物（Ｗ）の処理プロセスが記録可能であることを特徴とする請求項４７から４９のいずれか１項に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械フレーム、その中で工具による工作物の加工がそれらが互いに対して移動することによって行われる作業室、機械フレームに配置された、工作物のための収容部を備えた工作物支持体、機械フレームに配置された、工具のための収容部を備えた工具支持体、工作物と工具の互いに対する運動を実施するための機械制御部および作業室内に配置された少なくとも１つの対象の、機械基準点に対する幾何学的データを検出空間内部に位置する検出平面内で検出するための光学的な測定装置を有する、工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の工作機械は、ドイツ特許第２９４１１５６号（特許文献１）から知られている。
【０００３】
この工作機械においては、作業空間内に配置されている少なくとも１つの工具の幾何学的データの検出は、照準装置を用いて操作者によって行われる。
【０００４】
利用者に提供される照準装置のみを用いて作業室内で工具をこのように測定することは、複雑であって、扱いにくい。
【０００５】
特に、測定すべき多数の工具を有する工作機械においては、そうである。
【特許文献１】ドイツ特許第２９４１１５６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って本発明の課題は、冒頭で挙げた種類の工作機械において、作業室内の対象の測定をより効率的に実施することができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、冒頭で挙げた種類の工作機械において、本発明によれば、測定装置が電子的な画像検出ユニットとそれに対応づけられた結像光学系とを有しており、結像光学系が検出空間内の内部に配置されている対象を画像検出ユニット上へ結像させ、かつ画像検出ユニットに画像処理ユニットが付設されており、その画像処理ユニットによって対象の幾何学データと基準データとに基づいて、機械基準点に対する対象の相対位置が決定可能であることによって、解決される。
【０００８】
本発明に基づく解決の利点は、この解決によって特に効率的な方法で、かつ高い精度で、作業室内の対象の測定が実施可能であることに見られる。
【０００９】
結像光学系を作業室内に効果的に配置することができるようにするために、好ましくは、結像光学系は測定位置において作業室内へ延びるハウジング内に配置されている。
【００１０】
好ましくは、測定装置は、測定位置において機械基準点に対する対象の相対位置を求めるように、形成されている。
【００１１】
しかしまた、複数の測定位置を設けることも可能である。
【００１２】
測定装置のこの種の測定位置において、確実な測定を実施するためには、検出領域と検出平面並びに基準データによって表されるその内部の場所の位置を、機械基準点に対して正確に認識することが必要である。
【００１３】
これは、必ずしも１つの測定位置のみが設けられていることを前提とはしない。本発明に基づく解決の枠内で、少なくとも２つまたはそれより多い測定位置を設けても良い。
【００１４】
その場合に、結像光学系とそのハウジングを、たとえば、それに伴って検出平面を有する検出空間もこれら種々の測定位置へ移動できるように、移動させても良い。
【００１５】
しかしまた、検出空間と検出平面が、列の複数の測定位置を通り移動されることも考えられる。
【００１６】
このような場合において、好ましくは、検出空間と検出平面は定められた順序に従って種々の測定位置へ移動される。
【００１７】
極端な場合においては、特別には、列の複数の測定位置を連続的に通過することが考えられる。
【００１８】
この場合においては、測定位置の各々において、検出空間と検出平面の位置を機械基準点に対して正確に認識し、あるいは検出することが必要である。そのために、測定装置に位置認識装置が付設されていると、特に効果的である。
【００１９】
この種の位置認識装置は、最も簡単な場合においては、ストッパ手段によって形成することができる。
【００２０】
しかし、測定装置のためのこの種の位置認識装置が連続的に作動して、たとえば連続的に結像光学系の位置変化を検出することができると、特に効果的である。
【００２１】
ハウジングは、作業室の各任意の箇所に配置することができる。特に、ハウジングが測定位置において、作業室を画成する部材から始まってこの作業室内へ、たとえば細長いアームの形状で、延びていると、効果的である。
【００２２】
ハウジングの形成に関しては、様々な可能性が考えられる。１つの可能性においては、ハウジングは結像光学系の他に電子的な画像検出ユニットを収容し、従って結像光学系も電子的な画像検出ユニットも、作業室内の測定位置に位置決めすべき１つのユニットとして組み合わせられる。
【００２３】
他の好ましい解決においては、電子的な画像検出ユニットは、結像光学系のハウジングとは別の、専用のハウジング内に配置されている。
【００２４】
従って特に、電子的な画像検出ユニットを結像光学系のハウジングから取り外し可能に形成する可能性が生じるので、たとえば電子的な画像検出ユニットを工作機械の１つの構成要素に常に配置しておくことができ、結像光学系を有するハウジングは、画像検出ユニットから取り外し可能である。
【００２５】
その場合に特に好ましい解決案においては、結像光学系のハウジングは、測定位置から非作動位置へ、そしてその逆に移動可能である。その場合に結像光学系のハウジングは、手動で、あるいは装置によって、たとえばある種の把持装置によって、測定位置から非作動位置へ、そしてその逆に移動することができる。
【００２６】
複数の測定位置が設けられている実施例の場合については、測定位置の各々において対象の位置を検出することができるようにするために、結像光学系を有するハウジングが複数の測定位置へ移動可能であり、（その場合に）対象の位置は、測定位置の位置が正確にわかっている場合にだけ、検出可能である。
【００２７】
測定位置のこの種の位置は、ストッパ手段によって、あるいは位置検出によって空間内で正確に求めることができる。
【００２８】
これらすべての解決案において、結像光学系のハウジングが移動できることが、複数の測定位置へ移動するために利用される。
【００２９】
しかしまた、本発明の範囲内において、実際の測定は１つの測定位置においてだけ行い、結像光学系のハウジングの移動を、作業室の部分領域に関する概観像を形成するためにも利用することが考えられる。最も簡単な場合においては、作業室の領域を検出する際に測定装置の位置を正確に認識することは、必ずしも必要ではない。作業室の該当する領域に関する概観像を記録することができるようにするためには、測定装置の位置を大まかに求めれば十分である。
【００３０】
その場合に原理的には、作業室内に非作動位置を設けることが考えられる。
【００３１】
結像光学系のハウジングと特にハウジング内に収容されている結像光学系を保護するために、結像光学系のハウジングが作業室から出て非作動位置へ移動可能であると、特に効果的である。
【００３２】
その場合に特に重要なことは、結像光学系のハウジングが非作動位置において削り屑および／または冷媒を受けないように保護されていることである。
【００３３】
特に作業室内で、ハウジングがたとえば測定位置から非作動位置へ、そしてその逆に移動することに関して、ハウジングが駆動装置によって移動可能であると、特に効果的である。
【００３４】
その場合に好ましくは、ハウジングは駆動装置によって作業室内へ、そして作業室から移動可能である。
【００３５】
工具を特に良好に測定することができるようにするために、好ましくは、工作物を加工する際にハウジングは工具の移動軸に対して横の方向へ移動可能である。
【００３６】
本発明に基づく測定装置によって正確な測定結果を得られるようにするために、好ましくは位置決め装置が設けられており、その位置決め装置によってハウジングが結像光学系と共に作業室内の測定位置において正確に位置決め可能である。作業室内で結像光学系をこのように正確に位置決めすることにより、検出空間と検出平面も正確に定めることができるので、それによっても高い測定精度が実現できる。
【００３７】
特に、結像光学系のハウジングを作業室から取り出そうとする場合には、好ましくは、位置決め装置によってハウジングは作業室内で繰返し正確に位置決め可能である。
【００３８】
この種の位置決め装置は、たとえば摩擦結合によるハウジングの位置決めとすることができる。
【００３９】
結像光学系のハウジングの正確かつ特に繰返し正しい位置決めを永続的に得るために、好ましくは、位置決め装置はハウジングを形状結合によって正確に位置決めする。
【００４０】
特に、画像検出ユニットが結像光学系のハウジングと共に作業室から取り除けないすべての場合において、好ましくは、画像検出ユニットのハウジングは位置決め装置によって結像光学系のハウジングに対して正確に位置決め可能であり、すなわち工作機械に対する結像光学系のハウジングの正しい位置決めと同時に、画像検出ユニットに対する結像光学系の正確な位置決めも行われる。
【００４１】
他の好ましい実施形態においては、位置決め装置に、作業室内へ、そして作業室からハウジングを移動させるためのガイドが付設されている。
【００４２】
この種のガイドによって、工作機械内で画像検出ユニットと結像光学系からなる全体を作業室から、あるいは作業室内へ、特に測定位置と非作動位置との間で、移動させても良い。
【００４３】
原則的に、測定装置全体を電子的な画像検出ユニットと共に、作業室内に配置することが考えられる。しかし、電子的な画像検出ユニットは多数の電気的な端子を必要とし、さらに、作業室内の冷媒または潤滑剤および／または削り屑の作用に対して敏感であるので、電子的な画像検出ユニットを作業室内に配置することは、作業室内の有害な影響に対して画像検出ユニットをシールドし、かつ封入するために、高いコストを必要とする。
【００４４】
この理由から、特に好ましい実施例においては、結像光学系のハウジングの測定位置において、結像光学系のための画像検出ユニットは作業室の外部に配置されている。
【００４５】
これは、電子的な画像検出ユニットが結像光学系のためのハウジング内に統合されている場合についても、電子的な画像検出ユニットが別体のハウジングを有しており、そのハウジングが結像光学系のためのハウジングから取り外し可能かつ再び結合可能であって、それによって結像光学系のためのハウジングを画像検出ユニットのハウジングと共に作業室から除去できる場合についても、言えることである。
【００４６】
本発明に基づく測定装置の機能のこれまでの説明に関連して、測定装置によってどのような幾何学データが検出されるかについては、詳しく説明されていない。
【００４７】
特に、測定装置が対象の外側輪郭を検出すると、効果的である。というのは、この外側輪郭は簡単かつ必要な精度で結像可能であるからである。
【００４８】
さらに、本発明に基づく測定装置における結像光学系の作動方法も詳しく説明されていない。
【００４９】
すなわち、特に好ましい実施例においては、結像光学系は、対象の、定められた検出平面内に位置する幾何学的輪郭を、画像検出ユニット上に結像させる。
【００５０】
従って最も簡単な場合においては、結像光学系は、唯一の固定された検出平面に対して結像特性に関して調節される。
【００５１】
しかし、結像光学系を、それが、様々な調節によって複数の、好ましくは互いに対して平行かつ観察方向に異なる間隔を有する検出平面内の幾何学的輪郭を、画像検出ユニット上に結像させることができるように、形成することも考えられる。
【００５２】
測定装置が検出平面に対向する側から来る拡散する背景光によって検出平面内に示される輪郭を検出すると、特に効果的であって、この種の影輪郭はそのシャープさに基づいて測定に効果的に使用することができる。
【００５３】
拡散する背景光は、好ましくは、検出平面の、結像光学系と対向する側に配置されている放射源によって生成されることにより、得られる。
【００５４】
他の可能性においては、拡散する背景光は、検出平面の、結像光学系と同じ側に配置されている放射源からなる光の反射によって形成される。
【００５５】
その場合に、放射源が、結像光学系のハウジングに配置されていると、特に効果的である。
【００５６】
さらに、工具を複数の非平行の検出平面内、たとえば工作機械のＸ／Ｚ平面またはＸ／Ｙ平面で測定する必要性があることが多い。
【００５７】
これは好ましくは、結像光学系が、互いに異なる２つの非平行の検出平面内で幾何学データの検出が可能であるように形成されている、本発明の解決案の実施形態において可能である。
【００５８】
２つの異なる検出平面内でこのように検出することは、大きな手間をかけないと同時に実施できず、かつ同時に評価もできないので、この理由から好ましくは、結像光学系が一方の検出平面から他方の検出平面へ切替え可能であるので、たとえば１つの同一の工具を一方の検出平面と他方の検出平面内で次々と測定することが可能である。
【００５９】
しかしまた、この解決の範囲内において、様々な工具をそれぞれその使用の種類とその加工課題に応じて異なる検出平面内で測定することも、全く同じように考えられる。たとえば、この解決案によって、所定の種類の工具を一方の検出平面内だけで、他の種類の工具を他の検出平面内で、かつ／または他の種類の工具をたとえば両方の検出平面内で測定することが可能である。
【００６０】
特に好ましい解決においては、結像光学系は、少なくとも１つの検出平面が移動軸の少なくとも１つに対して平行に延びており、工作物を加工するために、その移動軸に沿って工作物と工具の間の相対移動が行われるように、形成されている。
【００６１】
特に、好ましくは工作物が加工の少なくとも一部分を実施するためにスピンドル軸を中心に回転可能である、すべての実施例において、好ましくは、一方の検出平面はスピンドル軸に対して平行に延びている。
【００６２】
これとは別に、あるいはそれに加えて、他の実施形態においては、検出平面はスピンドル軸に対して横方向に延びている。
【００６３】
これまで説明してきた実施例においては、測定位置において測定装置によって幾何学データの検出が行われることが、前提とされている。測定位置の外部にあるすべての位置における測定装置の使用については、説明されていない。
【００６４】
本発明に基づく解決案の範囲内において、その代わりに、あるいはそれに加えて、測定装置によってそれが作業室内で移動する間に幾何学データを検出することが考えられる。これは、測定装置の位置の正確な決定なしの運動とすることができ、従って少なくとも、高い精度に設計されていない、幾何学データの検出である。そしてまた、測定装置の位置を移動の間に正確に検出して、測定装置の位置のこの検出に基づいて、正確な測定を行うことも、考えられる。
【００６５】
作業室内で幾何学データを有する対象に対する測定装置の相対的な位置を正確に検出することは、様々な方法で行うことができる。
【００６６】
たとえば、作業室内の測定装置の移動を検出できる、測定システム（装置）を設けることができる。
【００６７】
しかしまたその代わりに、作業室内の対象に対する測定装置の相対運動は、作業室内の対象に対する測定装置の相対運動の検出が工作機械の、測定装置または対象を支持するユニットの制御された運動によって行われることによっても、検出される。というのは、この場合において、測定装置ないし対象が工作機械のこのユニットに対して定められた配置にある場合に、工作機械のユニットの運動の検出によって同時に、作業室内の測定装置ないし対象の正確な検出も直接可能となるからである。
【００６８】
たとえば、本発明の解決案の範囲内において、測定装置を工作機械のユニットに対して測定位置へ移動させ、その測定位置に測定装置が保持され、その後工作機械のユニットを測定装置と共に移動させ、それによって作業室内で測定装置を制御して移動させることが、考えられる。
【００６９】
カウンタースピンドル装置における特に好ましい解決においては、測定装置はカウンタースピンドルの移動可能なスピンドルハウジングに配置され、その後測定装置はカウンタースピンドルと共に作業室内で移動され、それによってたとえばメインスピンドル内の工作物またはメインスピンドルおよび／またはカウンタースピンドルの工具支持体内の工具が測定される。
【００７０】
その代わりに、たとえば、測定装置が移動できないユニット、たとえばメインスピンドルのスピンドルハウジングと堅固に結合されており、カウンタースピンドル内に収容されている工作物が測定装置に対して移動されることによって、検出すべき対象と測定装置間の相対移動を逆にする可能性もある。
【００７１】
測定装置が測定を行うことのできる検出空間の発見を操作者にとって容易にするために、好ましい実施形態においては、可視領域の光束によって検出空間を視覚的に示す、マーキング光源が設けられるようにすることができる。
【００７２】
マーキング光源は、原理的に作業室内の至る所に、あるいは機械に配置することができる。特に好ましい解決においては、マーキング光源は、結像光学系のハウジングに配置されている。
【００７３】
この場合においては、結像光学系に対するマーキング光源の相対位置は決定されており、従って測定位置における結像光学系の位置決めによって同時にマーキング光源の適切な位置決めも行われる。
【００７４】
本発明に基づく解決のこれまでの説明に関連して、基準データに対する対象の幾何学データの相対位置をどのような手段によって表示するかについては、詳しく説明されていない。
【００７５】
すなわち好ましい実施例においては、画像処理ユニットに対象を示すモニタが付設されており、そのモニタによって、対象とそしてまた基準データも視覚的に表示することが可能である。
【００７６】
基準データに関しては、これまでのところ詳細な説明は行われていない。すなわち、基準データは、たとえば結像光学系に内蔵されている糸状クロス（十字）によって表すことができ、その場合にその糸状クロスは同様に画像検出ユニットによって必然的に、対象の幾何学的輪郭の結像と共に検出される。
【００７７】
しかし、特に好ましい解決案においては、基準データは基準データセットによって形成されており、その基準データセットは画像処理ユニット内に記憶されており、従って簡単な方法で、基準データに対する対象の幾何学データの相対位置を自動的に決定するために利用することができる。
【００７８】
基準データが、少なくとも１つの基準線に相当すると、特に効果的である。
【００７９】
好ましくは、基準データは、それが２本の交差する基準線に相当するように、形成されている。
【００８０】
その場合に基準線は、たとえば湾曲した線とすることもできる。その単純さ故に特に好ましい解決においては、基準データは糸状クロスである。
【００８１】
原理的には、本発明に基づく解決案によって、対象の幾何学データを基準データと比較することにより（たとえば両者は画像処理ユニットのモニタ上に示されている）、操作者の側で対象の幾何学データが基準データに接触することを確認することが、考えられる。
【００８２】
対象の幾何学データと基準データとの間の接触をできるだけ正確かつできるだけ自動的に検出することができるようにするために、好ましくは、画像処理ユニットは画像処理プログラムを有しており、その画像処理プログラムが、対象の幾何学データに相当する場所が基準データによって定められる場所に接触することを認識する。
【００８３】
その場合に、画像処理ユニットが、基準データにより定められる場所の接触と、基準データにより定められる場所の交差とを区別することができると、特に効果的である。
【００８４】
基準データに対する対象の幾何学データの相対位置を自動的に認識する場合に、幾何学データが基準データと接触するまでの間、対象を自動的に制御して移動させることもできるようにするために、好ましくは、画像処理ユニットは測定制御部を介して、対象がだんだんと間隔を小さくして基準データに近づくように、機械制御部に作用する。
【００８５】
他の好ましい実施例においては、画像処理ユニットにカメラが付設されており、作業位置において工作物へ向けられた工具が、そのカメラの検出領域内に来る。従ってこの種のカメラによって、作業位置において工作物へ向けられた工具の位置を、少なくとも大まかに認識することができる。
【００８６】
しかしまた、さらに、この種のカメラによって、たとえば工作物の加工プロセスの実施が記録される。
【００８７】
カメラは、原則的に、作業位置において工作物へ向けられた工具を検出できることが保証されている限りにおいて、作業室内の任意の箇所に配置することができる。
【００８８】
特に、カメラが、加工のために工作物収容部内に設けられている工作物の、測定装置と対向する側に配置されていると、効果的である。
【００８９】
この場合においては、カメラの観察領域と測定装置の検出領域との重なりが生じないで加工することができるので効果的である。
【００９０】
しかしまた、カメラを使用する場合に、カメラをたとえば直接測定装置に配置し、従って検出領域と重なる観察領域を用いて加工することも考えられ、（その場合に）観察領域は通常検出領域よりもずっと大きい。
【００９１】
その場合にカメラの観察領域は、通常、作業室の部分領域である。
【００９２】
その場合に、カメラの観察領域が広がりを有しているので、加工すべき工作物に対応づけられて、作業位置にあるすべての工具がカメラによって検出可能であると、特に効果的である。この解決案は、カメラによって、作業位置にあるすべての工具を工具支持体の位置に関係なく検出して、認識し、その後工具の位置のこの認識に基づいて、工具を検出空間内へ移動させることが可能である、という利点を有している。
【００９３】
他の好ましい解決においては、画像処理ユニットとカメラによって、工作物の加工プロセスを記録することができる。
【００９４】
その場合に加工プロセスのこの種の記録は、いずれにしても加工プロセスが実施される、比較的長い期間にわたって簡単に行うことができる。
【００９５】
他の好ましい解決方法においては、機械制御部がスタート信号と終了信号を供給し、それらの信号によって画像処理ユニットにとって、いつ加工プロセスが始まっていつおわるかが認識可能となり、それによって画像検出を大体において加工プロセスの開始と終了の間の期間に集中させ、不必要に大きいデータ量が発生しないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９６】
本発明の他の特徴と利点は、以下の実施例の説明と図面表示の対象である。
【００９７】
図１に示す、たとえば旋盤として形成されている、本発明に基づく工作機械の第１の実施例は、全体を符号１０で示す機械フレームを有しており、その機械フレームにスピンドルハウジング１２が配置されており、そのスピンドルハウジング内に工作物スピンドル１４が回転可能に軸承されており、その工作物スピンドル自体はスピンドル軸１６を中心にスピンドルハウジング１２に対して回転可能であって、たとえばチャックの形状の工作物収容部１８を有しており、その工作物収容部によって工作物Ｗが工作物スピンドル１４内に収容可能かつ固定可能である。
【００９８】
その場合にスピンドルハウジング１２は、機械フレーム１０に対して固定的に配置されるか、あるいはキャリッジ２０上に配置され、そのキャリッジが機械フレーム１０に設けられた長手ガイド２２によってスピンドル軸１６に対して平行に延びるＺ方向に摺動可能に案内されている。
【００９９】
さらに、機械フレーム１０の、たとえばスピンドル軸１６の互いに対向する側に、工具支持体３０が設けられており、その工具支持体はたとえば工具リボルバーとして形成されており、かつそれぞれリボルバーハウジング３２を有しており、そのリボルバーハウジングに対してリボルバーヘッド３４がリボルバー軸３６を中心に回転することができる。
【０１００】
これらリボルバーヘッド３４の各々は、多数の工具ＷＺ又は工作物を加工できる一つの工具ＷＺを支持しており、それら工具によって工作物Ｗを加工することができる。
【０１０１】
工具リボルバー３０の各々は、たとえば、キャリッジシステム（装置）４０によって機械フレーム１０に対して少なくとも、スピンドル軸１６に対して平行なＺ方向に、そしてまたＸ方向、すなわちスピンドル軸１６に対して横方向にこのスピンドル軸に近づくように移動可能であり、好ましくはさらに、Ｚ方向およびＸ方向に対して横方向に延びるＹ方向にも移動可能である。
【０１０２】
（その場合に）工作物Ｗの加工は、作業室４２内で行われ、その作業室内へ工作物Ｗが突出し、かつその作業室内には工具ＷＺも配置されている。
【０１０３】
工具ＷＺを直接作業室４２内で測定することができるようにするために、図１と２に示すように、工作機械に２つの測定装置５０が設けられており、それら測定装置はそれぞれ、検出平面６０内に示される、対象の幾何学データを測定することができ、（その場合に）検出平面６０は、それぞれの測定装置から始まって観察方向６２へ延びる検出空間６４内に位置し、かつ観察方向６２に対して横方向、すなわち特に垂直に延びている。
【０１０４】
（その場合に）好ましくは、検出平面６０は、スピンドル軸線１６を通ってＸ方向に延びる幾何学的平面６６内に位置し、従ってその平面６６はＸ方向およびＺ方向に対して平行に延びており、さらに検出空間６４はそれぞれスピンドル軸１６の両側に並んで、特にこのスピンドル軸から、最大で工作物半径の大きさの間隔で配置されているので、作業位置においてＸ／Ｚ平面６６内に延びる工具ＷＺを、たとえば工作物Ｗの加工の前および／または後に測定できる。たとえば、測定装置５０は、工具支持体３０の各々に専用の測定装置５０が対応づけられるように、配置されている。
【０１０５】
図３と４に、測定装置５０の１つを用いて例示するように、測定装置５０の各々は作業室４２の壁６８から始まって作業室４２内へ延びるアーム７０を有しており、そのアームは、全体を符号７４で示す結像光学系のための、パイプ形状のハウジング７２を有しており、その結像光学系はたとえば方向変換ミラー７６とテレスコープ光学系７８を有しており、（その場合に）検出空間６４を定める観察光路８０の外部の分岐８４は、外部のハウジング７２の観察開口部８２から始まって観察方向６２に延びて、検出平面６０上に当接する。
【０１０６】
観察開口部８２から始まってハウジング７２内へ延びる、観察光路８０の内部の分岐８６は、方向変換ミラー７６によって方向変換され、テレスコープ光学系７８を貫通して、画像検出ユニット９０内へ進入し、その画像検出ユニット内に電子的なカメラモジュール９２が配置されている。（その場合に）結像光学系７４は、それが電子的なカメラモジュール９２の検出器面９４上に検出平面６０をシャープに結像させるように、構築されている。
【０１０７】
パイプ形状のハウジング７２を有するアーム７０は、特にアーム７０に配置されている差込みピン１０２によって、ホルダ１００内に取り外し可能に取り付けることができ、その差込みピンはホルダ１００のピン収容部１０４内へ差込み可能であって、ピン収容部１０４に軸承された締付け体１０６によってピン収容部１０４内に精密かつ正確に繰り返せるように固定することができる。その場合に締付け体１０６は、差込みピン１０２を固定するために好ましくは締付け体操作部１０８によってこの差込みピン上へ移動可能であり、（その場合に）締付け体操作部１０８は手動で操作できる。
【０１０８】
差込みピン１０２とピン収容部１０４を介してアーム７０は、たとえば、差込みピン１０２が工具ホルダにとって一般的な差込みピンであって、ピン収容部１０４も同様にそれに応じて形成されている場合に、精密かつ正確に繰り返し可能に固定される。
【０１０９】
ホルダ１００は、壁６８の、作業室４２の側に配置されており、壁６８の、作業室４２とは反対の側においてはホルダ１００に画像検出ユニット９０が配置されている。
【０１１０】
この画像検出ユニットは、電子的なカメラモジュール９２の他にハウジング９６を有しており、そのハウジングも同様に、たとえば固定装置１１２を介して、ホルダ１００と取り外し可能に結合されている。
【０１１１】
アーム７０がホルダ１００内へ差し込まれた場合に、観察光路８０の内部の分岐８６も、差込みピン１０２およびホルダ１００を通して電子的なカメラモジュール９２まで延び、（その場合に）内部の分岐８６は電子的なカメラモジュール９２から観察開口部８２までの距離全体において、ホルダ１００とそれに接続されているアーム７０によって作業室４２内の条件に対して保護されるように延びており、外部の分岐８４は観察開口部８２から始まって観察方向６２において作業室４２内で自由に検出平面６０まで広がる。
【０１１２】
従って本発明に基づく工作機械の第１の実施例においては、たとえば測定平面６０内で工具ＷＺの１つを測定しようとする場合に、アーム７０を測定位置Ｍへ移動させるために、アームをホルダ１００内へ差し込むことができ、そして測定後に、アーム７０を非作動位置へ移動させるために、アーム７０をホルダ１００から外し、たとえば手動で作業室４２から除去することが可能であり、（その場合に）電子的なカメラモジュール９２を保護するために、図４には示されていないダミー栓がピン収容部１０４内へ差し込まれる。
【０１１３】
アーム７０を作業室４２から除去した後に結像光学系７４からの画像検出ユニット９０の分離が行われる、この解決案の利点は、画像検出ユニット９０を作業室４２の外部に固定的に配置することによって、一方では画像検出ユニット９０を保護し、他方では画像処理ユニット１２０と固定的に接続して配置しても良いので、電子的な信号伝達が分離可能である場合に生じる多数の問題を、画像検出ユニット９０の固定的な配置によって回避できることにある。
【０１１４】
図示の実施例においては、アーム７０の長手軸１２２は、好ましくはスピンドル軸１６に対してほぼ平行に延び、観察光路の外部の分岐８４は、好ましくはスピンドル軸１６に対して横方向かつＸ方向に対して横方向および検出平面６０に対して垂直に延びている。
【０１１５】
さらに、この実施例においては、ホルダ１００を機械フレーム１０と直接結合する可能性がある。図示の実施例においては、ホルダ１００はスピンドルハウジング１２を介して機械フレーム１０に支持されており、従ってスピンドルハウジング１２を機械フレーム１０に対して固定的に配置する場合には、測定装置５０の固定的な配置が行われ、あるいはスピンドルハウジング１２が機械フレーム１０に対して移動可能である場合には、測定装置５０の移動可能な配置が行われ、その配置において作業室４２内の観察光路８０の外部の分岐８４の位置は、少なくともスピンドルハウジング１２に対して正確かつ正しく繰り返されるように定められている。後者の場合において、機械フレーム１０に対するスピンドルハウジング１２の相対位置は、機械フレーム１０に対するスピンドルハウジングの位置を定められるように決定する機械制御部１３０によって、機械フレーム１０に対するスピンドルハウジング１２の位置の検出に基づいて求めることができる。
【０１１６】
従って機械フレーム１０に対する観察光路８０の外部の分岐８４の位置は、固定されているか、あるいは常に機械制御部１３０を介して必要な精度で求めることができる。
【０１１７】
本発明の工作機械の第１の実施例に基づく測定装置５０によって、観察光路８０の外部の分岐８４によって検出される対象、たとえば検出平面６０内に延びる工具ＷＺの、検出平面６０内で影の画像として示される、たとえば工具尖端の領域の、幾何学的外側輪郭ＡＫを、機械制御部１３０により基準線ＲＦ１とＲＦ２に対する外側輪郭ＡＫの結像の位置決めが行われることによって検出しても良く、それら基準線は最も簡単な場合においては糸状クロスを形成する直線を表し、かつ機械フレーム１０の基準点ＢＰ（図５）、たとえばスピンドル軸１６上の定められた基準点ＢＰに対するそれらの位置は、固定されているか、あるいは機械制御部１３０によって求めることができる（図３、６）。
【０１１８】
外側輪郭ＡＫの位置を測定するため、すなわち基準点ＢＰに対するその絶対的な位置を決定するために、工具ＷＺが機械制御部１３０によって検出平面６０内で観察光路８０の外部の分岐８４に対して、外側輪郭ＡＫの結像が基準線ＲＦ１およびＲＦ２と交差することなく、接触するまで移動される。
【０１１９】
影形成によって得られる外側輪郭ＡＫの基準平面６０における結像が基準線ＲＦ１とＲＦ２に接触する、工具ＷＺの基準点ＢＰＷＺの位置（図６）と、工具支持体３０のそれに応じた基準点ＢＰＷＴ（図２）の位置は、機械制御部１３０によって求められ、従って機械フレーム１０における基準点ＢＰに対する基準線ＲＦ１とＲＦ２の位置に関連づけることができ、その基準点はスピンドルハウジング１２が移動しない場合には、機械フレーム１０の基準点ＢＰに対する測定装置５０の配置によって決定することができ、あるいはスピンドルハウジング１２が機械制御部１３０によって移動できる場合には、機械制御部１３０によって求めることができる。
【０１２０】
基準線ＲＦ１とＲＦ２は、本発明に基づく解決案によって、既知のようにテレスコープ光学系内の糸状クロスとして実現して、電子的なカメラモジュール９２上に結像させることができ、あるいはまた画像処理ユニット１２０、たとえばそれのメモリ内に記憶された、基準線ＲＦ１とＲＦ２を形成するためのデータセットとして、たとえば電子的なカメラモジュール９２の所定のピクセル列を基準線ＲＦ１とＲＦ２として定めることによって実現され、従ってこれはソフトウェアに形成される基準線である。
【０１２１】
たとえば、工具ＷＺの工具尖端ＷＳの外側輪郭ＡＫの位置を視覚的に検査するために、画像処理ユニット１２０のモニタ１２６が設けられており、そのモニタは電子的なカメラモジュール９２によって検出された光学的情報を機械操作者のために拡大して示し、特に、図６に拡大して示すように、基準線ＲＦ１とＲＦ２に対する外側輪郭ＡＫの位置を示す。
【０１２２】
従ってそれぞれのキャリッジシステム４０を用いて工具ＷＺを移動させることによって、工具尖端ＷＳの外側輪郭ＡＫを、外側輪郭ＡＫが基準線ＲＦ１および／またはＲＦ２と交差することなしに、正確に基準線ＲＦ１とＲＦ２に接触させて位置決めしても良い。
【０１２３】
この場合において、工具ＷＺの工具尖端ＷＳの外側輪郭ＡＫは、基準線ＲＦ１とＲＦ２によって正確に定められる位置にあって、その位置は、機械制御部１３０により工具支持体３０を移動させることによって得られる、機械フレーム１０の基準点ＢＰに対する工具支持体３０の基準点ＢＰＷＴの相対位置に関連づけることができる。
【０１２４】
この様な測定によって、工具ホルダＷＨに対する工具ＷＺの基準位置ＢＰＷＺの全体的位置誤差（エラー）と、工具支持体３０に対する工具ホルダＷＨの位置誤差（エラー）を補正しても良い。
【０１２５】
その場合に、画像処理ユニット１２０が機械制御部１３０と直接接続されており、従って基準線ＲＦ１とＲＦ２によって定められる基準位置と、実際に機械制御部１３０によって移動される、工具支持体３０の基準点ＢＰＷＴの位置との対応づけが、画像処理ユニット１２０と機械制御部１３０の間の直接的通信によって得られると、特に効果的である。
【０１２６】
最も簡単な場合においては、外側輪郭ＡＫを基準線ＲＦ１とＲＦ２内に置くことは、機械制御部１３０の手動の操作によって、従って、外側輪郭ＡＫが基準線ＲＦ１とＲＦ２に接触するまで、キャリッジシステム４０を手動制御して移動させることが行われ、（その場合に）接したことは、モニタ１２６を介して操作者により検査することができる。
【０１２７】
それとは異なり、画像処理ユニット１２０はプログラムを介して、たとえば基準線ＲＦ１からＸ方向における、そして基準線ＲＦ２からＺ方向における外側輪郭ＡＫの距離を求め、その距離値を測定制御部１３２へ伝達し、その後その測定制御部が機械制御部１３０を、機械制御部１３０がキャリッジシステム４０を移動させることによりＸ方向とＺ方向における間隔が段階的に小さくなって、Ｘ方向における基準線ＲＦ１とＺ方向における基準線ＲＦ２の接触が行われるように、駆動する。
【０１２８】
この状態が、新たに画像処理ユニット１２０から機械制御部１３０へ伝達され、機械制御部は、工具支持体３０の基準点ＢＰＷＴの位置に関して存在するこのデータに基づいて、この位置に工具ＷＺの外側輪郭ＡＫの該当する位置を、特に好ましくは工具固有に対応づけることができるので、機械制御部１３０の工具データファイル１３４内に工具支持体３０の基準点ＢＰＷＴの位置に対する外側輪郭ＡＫのこの相対位置を記憶して、後の処理プロセスのために使用することができる。
【０１２９】
図６に示すように、検出平面６０内で工具ＷＺの外側輪郭ＡＫの正確な影画像を得るために、工具ＷＺが検出平面６０内で拡散する背景光１４０によって照明されることが必要であって、その背景光は工具ＷＺの、観察光路８０の外部の分岐８４とは反対の側からこの工具上へ入射し、従って検出平面６０内にある、観察光路８０の外部の分岐８４によって検出可能な、外側輪郭ＡＫのシャープな影画像をもたらす。
【０１３０】
この種の背景光１４０は、検出平面６０の、観察光路８０の外部の分岐８４に向かって配置された拡散する放射源上で発生されるか、あるいはアーム７０に配置された放射源１４２の光を拡散反射させることによって発生され、（その場合に）放射は好ましくは可視領域の外部の赤外線内にある波長を有している。
【０１３１】
アーム７０に配置された放射源１４２を用いて拡散する背景光１４０を発生させることは、好ましくは作業室４２を画成する壁とカバーを隅々まで照らすことによって行われ、これらは好ましくは反射するが、凹凸がつけられた（ブラシをかけた）表面を有しており、従って直接光を当てられた場合でも拡散する背景光１４０をもたらす。
【０１３２】
さらに、アーム７０にはマーキング光源１４４が設けられており、そのマーキング光源は光放射フィールド１４６を発生させ、その光放射フィールドは、作業室４２内の機械操作者に、検出空間６４が大体においてどこに延びているかについて知らせるために用いられ、（その場合に）操作者はたとえば、検出空間６４内に進入した工具ＷＺが可視領域の波長によって照明され、今工具ＷＺが検出空間６４に達しており、従って測定装置５０によって測定することができることについて、認識することができる。
【０１３３】
しかしそれに対して代替的に、検出平面６０内で工具ＷＺをマーキング光源１４２の光放射フィールド１４６によって照射することにより、画像を発生させることも考えられ、その画像によって画像処理ユニット１２０により検出空間６４内へ進入した対象を認識することができるので、光放射フィールド１４６によってマーキングされたこの種の対象、この場合には工具ＷＺを認識した後に、プロセスをスタートさせることができ、そのプロセスによって工具ＷＺの尖端ＷＳの外側輪郭ＡＫを検出し、かつ上述したようにそれを基準線ＲＦ１とＲＦ２に近づけることができ、それによって基準線ＲＦ１とＲＦ２に接触した場合に工具支持体３０の基準点ＢＰＷＴの位置に対する外側輪郭ＡＫの相対位置を求めることができる。
【０１３４】
放射源１４２とマーキング光源１４４に給電するために、アーム７０には好ましくは接触ユニット１４８が設けられており、その接触ユニットは、アーム７０の差込みピン１０２がホルダ１００のピン収容部１０４内へ差し込まれている場合に、相手片となる、ホルダ１００に設けられた相手側接触ユニット１５０と強制的に協働して作用するように接続される。
【０１３５】
さらに、接触ユニット１４８は、アーム７０を作業室４２から除去するために、アーム７０の差込みピン１０２がピン収容部１０４から引き抜かれた場合に、相手側接触ユニット１５０から強制的に取り外し可能である。
【０１３６】
第１の実施例に関連して、これまでのところ、アーム７０を有する本発明に基づく測定システム５０が、図７（ａ）に再度概略的に示すように、１つの工具ＷＺの外側輪郭ＡＫを測定するために使用されることについてのみ、説明して来た。
【０１３７】
しかしまた、図７（ｂ）に概略的に示すように、対象として工具ＷＺを測定するのではなく、工作物Ｗを測定するために、アーム７０を使用する可能性もあり、（その場合に）検出平面６０内に位置するその外側輪郭ＡＫは、同様に影画像として検出される。
【０１３８】
他の可能性は、アーム７０を有する測定装置が、工具ＷＺまたは工作物Ｗを測定するために使用されるだけでなく、電子的なカメラモジュール９２を有する画像検出ユニット９０を、工具ＷＺによる工作物Ｗの処理プロセスを観察するために使用することにあり、（その場合に）すでに説明したように、アーム７０内に示される結像光学系７４によって、検出平面６０内に表示される輪郭が電子的なカメラモジュール９２上に結像されて、画像検出ユニット９０によって検出することができる。
【０１３９】
それに対して代替的に、図７（ｂ）に示すように、工具Ｗを測定するためにも、図７（ｃ）に示すように、加工プロセスを観察するためにも、修正された結像光学系７４を有するアーム７０を使用することが考えられ、（その場合に）結像光学系７４の結像特性は、それぞれ検出すべき幾何学的データに適合されており、従ってたとえば検出空間６４の広がりと検出平面６０の位置を様々な課題に適合させることができる。
【０１４０】
図８に示す第２の実施例においては、測定装置５０’のアーム７０’は、パイプ形状のハウジング７２’内に方向変換ミラー７６とテレスコープ光学系７８を有する結像光学系７４が配置されているだけでなく、ハウジング７２’が同時に画像検出ユニット９０と電子的なカメラモジュール９２のためのハウジングとして用いられように形成されているので、結像光学系７４は画像検出ユニット９０と共に、ハウジング７２’によって包囲された、一体式ユニットを形成し、そのユニットを全体として非作動位置から測定位置Ｍへ、そしてその逆へ移動させることができる。
【０１４１】
この場合においては、もはや、観察光路８０の内部の分岐８６が差込みピン１０２を介して延びる必要はなく、差込みピン１０２を介して電気的導線が接触ユニット１５２へ案内されており、その接触ユニットは、差込みピン１０２がピン収容部１０４内へ差し込まれて、締付け体１０６によって固定された場合に、ホルダ１００に設けられた相手側接触ユニット１５４と協働する。その場合に相手側接触ユニット１５４からは、それぞれ導線が画像処理ユニット１２０へ連絡している。
【０１４２】
機械的な接点を介して互いに相互作用する、接触ユニット１５２と相手側接触ユニット１５４を設ける代わりに、互いに誘導的または静電容量的に相互作用する情報伝達ユニットを設けることも、同様に考えられ、それら情報伝達ユニットは、特に電子的なカメラモジュール９２から画像処理ユニット１２０への、情報伝達のために頻繁に接続し、かつ接続解除するのに、機械的な接点よりもずっと適している。
【０１４３】
その他、第２の実施例は、第１の実施例の場合と同じ部分が使用される限りにおいて、同一の参照符号を有しているので、これらの部分に関して第１の実施例を内容的にすべて参照することができる。
【０１４４】
第１と第２の実施例に関連して、検出平面をカメラモジュール９２の検出器面９４上に結像させることができる、結像光学系７４のみが説明されている。
【０１４５】
第３の実施例においては、結像光学系７４’は、観察光路８０’が方向変換ミラー７６の後方でビームスプリッタ１５５へ進入し、そこから第１の分岐１５６1と第２の分岐１５６2が出ているように、形成されている。第１の分岐１５６1は、第１の光学的切替え素子１５７1を貫通し、その切替え素子からはその後観察光路の第１の外部の分岐８４1が出ており、それは既知のように配置された第１の検出平面６０1へ連絡しており、その検出平面は工作機械のＸ方向とＺ方向に対して平行に延びている。
【０１４６】
第２の分岐１５６2は、同様に光学的な切替え素子１５７2を通過して、さらに方向変換ミラー１５８上に当接するので、この方向変換ミラーの後ろで観察光路８０’の第２の外部の分岐８４2が第２の検出平面６０2の方向へ広がっているが、この検出平面はこの場合においてはＸ方向とＹ方向に対して平行に延びている。
【０１４７】
観察光路８０’は、それぞれ光学的な切替え素子１５７1または１５７2のどれが観察光路８０’を通過させるかに従って、電子的なカメラモジュール９２の検出器面９４上に第１の検出平面６０1内に延びる対象の結像が行われるか、または第２の検出平面６０2内に延びる対象の結像が行われるように、調整されており、従って対象を一方の検出平面６０1または他方の検出平面６０2上で交互に検出しても良い。
【０１４８】
しかしまた、１つの同じ工具ＷＺを検出平面６０1と６０2の各々内に位置決めして、一方においては検出平面６０1内で、そして他方においては検出平面６０2内で測定することも可能であるので、外側輪郭ＡＫを第１の検出平面６０1においても、第２の検出平面６０2においても、従って工具ＷＺの外側輪郭ＡＫを異なる空間方向において正確に定めることができる。
【０１４９】
第３の実施例の残りの部分に関して、上述した実施例の説明を内容全体において参照することができる。
【０１５０】
たとえば、図１０と１１に示す、本発明に基づく工作機械の第４の実施例においては、２つの互いに対向する工作物スピンドル１４ａと１４ｂが設けられており、（その場合に）工作物スピンドル１４ａと１４ｂの各々にたとえば２つの工具支持体３０ａないし３０ｂが対応づけられている。
【０１５１】
すべての工具支持体３０ａ、３０ｂの工具ＷＺを測定することができるようにするために、図１１に示すように、測定装置５０は第１の実施例の場合と同様に形成されているが、もちろん違いはあって、作業室４２の互いに対向する壁６８ａと６８ｂにホルダ１００ａないし１００ｂが設けられており、かつアーム７０はホルダ１００ａまたはホルダ１００ｂ内へ差し込むことができ、従って、工具支持体３０ａないし３０ｂの工具ＷＺを測定することができるようにするために、結像光学系７４は、画像検出ユニット９０ａと、あるいは等しく形成された画像検出ユニット９０ｂと協働しており、それら両者は取り外しできない。
【０１５２】
そして、残りの部分に関しては、上述した実施例の説明を内容全体において参照することができる。
【０１５３】
図１２に示す、第５の実施例においては、互いに対向する工作物スピンドル１４ａと１４ｂに、それぞれ１つの測定装置５０’ａ、５０’ｂのみが対応づけられており、それらの測定装置はそれぞれのスピンドル軸１６ａないし１６ｂの、機械フレーム１０へ向いた側に配置されており、（その場合に）観察方向６２はそれぞれアーム７０からスピンドル軸１６ａ、１６ｂへ、従って機械フレーム１０から離れる方向へ向けられている。
【０１５４】
この第５の実施例においては、測定装置５０”は好ましくはスピンドルハウジング１２の基部領域１６０内に配置されており、特に、アーム７０”は図１４に示す、アームがスピンドルハウジング１２の基部領域１６０を越えて作業室４２内へ突出し、それによって検出空間６４が工作物Ｗに対して工作物スピンドル１４とは逆の側に位置して、スピンドル軸１６によって貫通される、測定位置Ｍから、図１５に示す非作動位置Ｒへ移動可能であるように、形成されており、その非作動位置においてアーム７０”は基部領域１６０内へ引き込まれており、もはや作業室４２内へは突出していない。
【０１５５】
特に図１６に示すように、アーム７０”は結像光学系７４のためのハウジング７２”を有しており、その結像光学系は原理的にこれまで説明してきた実施例と同様に形成されており、特に方向変換ミラー７６とテレスコープ光学系７８を有している。
【０１５６】
結像光学系７４のためのパイプ形状のハウジング７２”に、アーム７０”の端部側に配置された終端体１６２が連続しており、その終端体は一方でパイプ形状のハウジング７２”の終端を形成し、他方ではパイプ形状のハウジング７２”と対向する側において画像検出ユニット９０をそのハウジング９６を介して支持しており、そのハウジング内に電子的なカメラモジュール９２が上述したように配置されている。
【０１５７】
その場合に終端体１６２は、通路１６４を有しており、その通路を通して観察光路８０の内部の分岐８６は、終端体１６２を通過して、画像検出ユニット９０内へ進入することができ、それによって電子的なカメラモジュール９２の検出器面９４上に当接する。
【０１５８】
アーム７０”において、ハウジング７２”は画像検出ユニット９０のハウジング９６と共に、堅固に結合されたユニットを形成しており、そのユニットはもちろん、ハウジング９６を有する画像検出ユニット９０全体と、大体において終端体１６２とは、測定位置Ｍにおいても非作動位置Ｒにおいても、基部領域１６０の前壁１６８の、作業室４２とは反対の側に位置し、従って作業室４２からの影響に対して保護されて配置されるように、形成されている。
【０１５９】
測定装置５０”全体は、ホルダ１７０によって固定されており、そのホルダは、基部領域１６０の、作業室４２に隣接する前壁１６８に保持されており、一方でガイドブッシュ１７２を有しており、そのガイドブッシュはアーム７０”をアウターパイプ１７４の領域においてその長手方向１２２の方向へ摺動可能に案内するので、アーム７０”は図１６に示すように、大体において作業室４２内へ突出する測定位置Ｍから、図１５に示す非作動位置Ｒへ移動可能であって、その非作動位置においてはアーム７０”は終端側のカバー１７６によってホルダ１７０のガイドブッシュ１７２の終端を形成するので、アーム７０全体が大体においてスピンドルハウジング１２の基部領域１６０内で、かつ作業室４２の外部に配置されている。
【０１６０】
アーム７０”を測定位置Ｍにその長手軸１２２の方向を正確に向け、かつ長手軸１２２の方向において正確に位置決めすることができるようにするために、ホルダ１７０に第１の形状結合部材１８０が設けられており、それに、アーム７０”の終端体１６２に配置された第２の形状結合部材１８２が係合することができる。その場合にたとえば、第１の形状結合部材１８０と第２の形状結合部材１８２は、たとえばリボルバー体を正確に位置決めするために使用されるような、鋸歯切りを有するリングとして形成される。
【０１６１】
その場合に第１の形状結合部材１８０はホルダ１７０に、アーム７０”がその測定位置Ｍにある場合に、第２の形状結合部材１８２が第１の形状結合部材内へ完全に嵌入して、それによって正確に位置決めされるように、配置されている。
【０１６２】
アーム７０”を測定位置から非作動位置へ、そしてその逆に移動させるために、たとえばシリンダハウジング１９２を有する油圧または空気圧のシリンダの形状の、摺動駆動装置１９０が基部領域１６０内に固定的に配置されており、シリンダハウジング１９２に接して案内される、摺動駆動装置１９０のアクター１９４は、終端体１６２に作用し、好ましくはこの終端体と堅固に結合されている。
【０１６３】
従ってアーム７０”を正確でかつ正しく繰り返して位置決めするために、摺動駆動装置１９０によって、形状結合部材１８０と１８２を互いに嵌め合わせることができる。他方でアクター１９４を介してアーム７０”はさらに、非作動位置への途中でシリンダハウジング１９２に対して案内されるので、非作動位置Ｒにおいてアーム７０”は、一方でガイドブッシュ１７２内で案内されており、他方ではアクター１９４とシリンダハウジング１９２を介して同様にさらに、スピンドルハウジング１２の基部領域１６０に対して案内されている。
【０１６４】
好ましくは終端体１６２には、さらにドラッグチェーンの形状のケーブルガイド１９６も結合されており、それを介して電線は、アーム７０”と連動する画像検出ユニット９０から機械フレーム１０に対して固定的に配置されている画像処理ユニット１２０へ案内されている。
【０１６５】
摺動駆動装置１９０は、好ましくは同様に画像処理ユニット１２０を介して制御可能であるので、作業室４２内で測定装置５０”による測定の実施が必要である場合に、画像処理ユニット１２０は摺動駆動装置１９０によってアーム７０”を非作動位置Ｒから測定位置Ｍへ移動させることができ、その後既知のように検出空間６４の内部で対象の幾何学データを上述したように検出することができる。
【０１６６】
測定がもはや必要なくなるとすぐに、画像処理ユニット１２０は摺動駆動装置１９０を、アーム７０”がその非作動位置Ｒへ移動されて、従って作業室ＵＺ内の影響の外部にあるように駆動する。
【０１６７】
好ましくは、この実施例において検出空間６４は、検出平面６０がスピンドル軸１６を通して延びており、従って工作物Ｗに使用すべき全ての工具ＷＺが、測定装置５０”によって測定されるために、検出平面６０内へ移動することができても良いように、配置されている。
【０１６８】
その場合に検出空間６４は、スピンドル軸１６に対して好ましくは横方向に延びるが、このスピンドル軸によって中央を横方向に貫通される。
【０１６９】
図１２に示すように、作業スピンドル１４ａ、１４ｂの各々にこの種の測定装置５０”が付設されているので、作業スピンドル１４ａ、１４ｂ内に挟持された工作物Ｗの前にそれぞれの検出空間６４が配置されており、その検出空間内でその後この工作物Ｗに使用される工具ＷＺを測定することができる。
【０１７０】
第５の実施例においては、測定位置Ｍにおいて対象を測定する可能性の他に、さらに、アーム７０”が非作動位置Ｒから測定位置Ｍへあるいはその逆に直線的に移動する途中に、それぞれの工作物スピンドル１４内に保持されている工作物Ｗを、少なくとも視覚的に、たとえばその影画像によって検出しても良い。
【０１７１】
従って、たとえば、そもそも工作物Ｗが工作物スピンドル１４内に正しく配置されているかを認識しても良い。しかし、工作物Ｗの検出は、たとえば工作物Ｗの外側輪郭を検出し、あるいは少なくともスピンドル軸１６に対して横方向の広がりを測定する可能性が存在する限りにおいて、さらに他の情報を提供することもできる。
【０１７２】
その場合に、スピンドル軸に対して横方向における工作物Ｗの広がりの測定精度は、非作動位置Ｒから測定位置Ｍへ、あるいはその逆のルートでアーム７０”を案内する案内品質に依存し、アーム７０の正確なガイドによって、同様に十分に正確であり得る。
【０１７３】
さらに、アーム７０”が非作動位置Ｒから測定位置Ｍへ、そしてその逆に移動する際のアームの摺動距離を測定し、そしてそれに伴って付加的に、スピンドル軸１６の方向におけるその広がりに関する工作物Ｗの測定を実施することも可能であり、（その場合に）同様にスピンドル軸１６の方向における測定の精度は、非作動位置Ｒと測定位置Ｍの間でアーム７０”の位置を検出することができる精度によって決定される。
【０１７４】
工作物Ｗの測定の他に、提供可能な工具ＷＺを少なくともその存在に関して、あるいはアーム７０”が非作動位置Ｒから測定位置Ｍへ、そしてその逆に移動する場合のその大まかな位置を、その際に作業室４２を通って移動する検出空間６４に基づいて検出することも可能であり、それによってたとえばその後で、大まかな位置決定に基づいて機械制御部１３０によって、認識された工具ＷＺを測定位置Ｍに相当する検出空間６４内へ移動させることができることによって、アーム７０”が測定位置Ｍにある場合の工具ＷＺの正確な測定を実施することができる。
【０１７５】
しかしまた、測定装置５０”が移動する場合にその位置を測定システム（装置）１９８によって正確に検出し、それによって個々の位置、またはすべての位置において正確に定められた測定位置が存在するようにし、その後その位置において工具ＷＺまたは工作物Ｗの正確な測定を実施できるようにすることも考えられる。
【０１７６】
作業室４２内で測定装置５０”を移動させて、その位置を正確に検出する別の可能性は、たとえば、測定装置５０”ｂをスピンドル軸１２ｂに対して測定位置Ｍへ移動させて、その場合に機械制御部１３０によって制御されることによる移動距離に関してわかっている、スピンドルハウジング１２ｂの移動によって、作業室４２内で測定装置５０”ｂを移動させることであって、それによってたとえば工作物スピンドル１４ａ内の工作物Ｗを測定し、あるいは工作物スピンドル１４ａまたは場合によっては工作物スピンドル１４ｂに対応づけられた工具ＷＺを測定することができる。
【０１７７】
それに対して代替的に、測定装置５０”とたとえば測定すべき工作物Ｗの間の相対移動を、たとえば測定装置５０”ａがスピンドルハウジング１４ａに対して測定位置へ移動され、そして工作物Ｗは工作物スピンドル１４ｂ内に保持されて、機械制御部１３０によって制御されることによる移動距離に関してわかっている工作物スピンドル１４ｂの移動によって測定装置５０”ａに対して移動されることによって、発生させる可能性もある。
【０１７８】
その他、上述した実施例の部分と同一であり、かつそれらと同じ参照符号を有する部分に関しては、上述した実施例との関連におけるその説明を内容的にすべて参照することができる。
【０１７９】
図１７に示す、第６の実施例においては、構造は原理的に第５の実施例の構造に相当する。
【０１８０】
第５の実施例の部材の他に、第６の実施例においては、工作物Ｗの、測定装置５０”と対向する側において作業室の壁６８に、ワイドアングルカメラ２００が設けられており、それは観察領域２０２を有しており、その観察領域は、作業位置にあるすべての工具ＷＺが、それら工具ＷＺを支持する工具支持体３０の位置に関係なく観察領域２０２の内部にあるような大きさであるので、工具支持体３０の各位置において、作業位置にある工具ＷＺのローカル位置をワイドアングルカメラ２００によって検出することができる。
【０１８１】
従ってワイドアングルカメラ２００の画像は、同様に画像処理ユニット１２０へ伝達され、この画像処理ユニットは、作業室４２内の工具ＷＺの大まかな位置を認識して、機械制御部１３０を、工具ＷＺが検出空間６４内へ移動されるように駆動することができ、それによってそこで測定装置５０”により測定を行うことができる。
【０１８２】
さらに、ワイドアングルカメラ２００は一般に、処理プロセスを文書記録するために使用することができ、（その場合に）画像データは好ましくは通常の圧縮方法によって圧縮されるため、メモリスペースを節約するように記憶することができる。
【０１８３】
好ましくは、処理プロセスの開始と処理プロセスの終了の表示は、スタート信号とストップ信号によって行われ、その信号は機械制御部１３０から画像処理ユニット１２０へ伝達され、（その場合に）この画像処理ユニットはスタート信号とストップ信号の間で処理プロセスを完全に記録して記憶する。
【０１８４】
その他、第６の実施例は、第５の実施例と同様に形成され、かつ作動するので、第５の実施例についての説明と、上述した実施例と同一の部分に関しては上述した実施例についての説明を、内容的に完全に参照することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１８５】
【図１】本発明に基づく工作機械の第１の実施例を示す斜視図である。
【図２】第１の実施例を、図１の矢印１の方向で示す図である。
【図３】図１に示す工具支持体を取り去って、本発明に基づく測定システムを図２のＢ−Ｂ線に沿って示す断面図である。
【図４】図３と同様に示す断面図であって、作業室から結像光学系のハウジングが取り出されている。
【図５】図３に示す測定システムを拡大して示す断面図である。
【図６】画像処理ユニットのモニタ上で認識可能な、基準データに対する幾何学データを拡大して示している。
【図７】第１の実施例によって可能な種々の測定を概略的に示している。
【図８】本発明に基づく工作機械の第２の実施例の、本発明に基づく装置を示す、図５と同様の断面図である。
【図９】本発明に基づく工作機械の第３の実施例の、本発明に基づく測定システムの結像光学系を概略的に示している。
【図１０】本発明に基づく工作機械の第４の実施例に基づく工作機械を示している。
【図１１】第４の実施例に基づく種々の使用可能性を概略的に示している。
【図１２】本発明に基づく工作機械の第５の実施例に基づく工作機械を上面で示す斜視図である。
【図１３】図１２の矢印Ｃ方向に見た、第５の実施例を示している。
【図１４】図１３のＤ−Ｄ線に沿って第５の実施例の測定システムを断面で示しており、測定装置は測定位置にある。
【図１５】図１４と同様の断面図であって、測定装置は非作動位置にある。
【図１６】第５の実施例の測定システムを、図１４と同様の断面で拡大して示している。
【図１７】第６の実施例を、図１３と同様に示している。
【符号の説明】
【０１８６】
１０…機械フレーム
１２…スピンドルハウジング
１４…工作物スピンドル
１６…スピンドル軸
２０…キャリッジ
２２…長手ガイド
３０…工具支持体
３２…リボルバーハウジング
３４…リボルバーヘッド
３６…リボルバー軸
４０…キャリッジシステム
５０…測定装置
７０…アーム
７４…結像光学系
ＷＺ…工具
【図１】
2004338084.tif 000003
【図２】
2004338084.tif 000004
【図３】
2004338084.tif 000005
【図４】
2004338084.tif 000006
【図５】
2004338084.tif 000007
【図６】
2004338084.tif 000008
【図７】
2004338084.tif 000009
【図８】
2004338084.tif 000010
【図９】
2004338084.tif 000011
【図１０】
2004338084.tif 000012
【図１１】
2004338084.tif 000013
【図１２】
2004338084.tif 000014
【図１３】
2004338084.tif 000015
【図１４】
2004338084.tif 000016
【図１５】
2004338084.tif 000017
【図１６】
2004338084.tif 000018
【図１７】
2004338084.tif 000019