Die Verwendung von Meßsystemen zum Prüfen von drehantreibbaren Werkzeugen unter Verwendung eines Meßstrahls, insbesondere eines optischen Meßstrahls, ist bekannt. So wird in DE 42 38 504 ein Verfahren beschrieben, das unter Verwendung eines dünnen Laser- strahls die Länge und den Durchmesser eines Werkzeugs sowie Rundheitsfehler vermißt. Auf diese Weise kann nicht nur die Ein- stellung des Werkzeugs überprüft, sondern auch Verschleiß oder ein Bruch des Werkzeugs erkannt werden. Hierbei wird das Werk- zeug einer optischen Meßebene senkrecht zu der Meßebene zuge- stellt. Das Meßsystem gibt ein Signal aus, das angibt, ob das Werkzeug in die Meßebene eintaucht. Beim Eintauchen des Werk- zeugs wird dessen relative Lage gegenüber der Meßebene bestimmt, um unter Verwendung von Referenzpunkten die Maße des Werkzeugs zu berechnen. Um zusätzlich die Rundheit und den Durchmesser des Werkzeugs zu bestimmen, wird das sich drehende Werkzeug der Meß- ebene auch parallel zur Meßebene zugeführt.

Um Beeinträchtigungen des Meßvorgangs aufgrund von Verunreini- gungen der Luft in einem Meßbereich eines optischen Meßsystems zu vermeiden, wird gemäß DE 42 44 869 nur dann ein Signal er- zeugt, das das Eintauchen eines Werkzeugs in die Meßebene an- gibt, wenn ein drastischer Signalabfall in einem als Meßstrahl verwendeten Laserstrahl detektiert wird. Zusätzlich werden von dem Meßsystem Vergleichswerte aufgenommen, die als Referenzwerte für einzelne Meßvorgänge dienen und den Meßvorgang beeinträchti- gende Störeinflüsse reduzieren sollen.

Des weiteren ist in DE 32 18 754 ein Verfahren zur Längenmessung eines drehantreibbaren Werkzeugs offenbart. Hierbei passiert das Werkzeug eine optische Meßeinrichtung, wobei die Position des Werkzeugs bestimmt wird, wenn die Werkzeugspitze eine Meßebene der optischen Meßeinrichtung passiert. Durch einen Vergleich der gemessenen Position mit einer Soll-Position des Werkzeugs kann die Länge des Werkzeugs berechnet werden. Auf diese Weise ist es auch möglich, festzustellen, ob das Werkzeug gebrochen ist.

Bei der industriellen Anwendung dieser beschriebenen Verfahren hat sich gezeigt, daß aufgrund von Verschmutzungen, z. B. durch Kühlmittel oder Metallspäne, in den Meßbereichen der verwendeten optischen Meßsysteme fehlerhafte oder nicht zufriedenstellende Messungen auftreten. Des weiteren müssen die verwendeten opti- schen Meßsysteme in Abhängigkeit der verwendeten Werkzeuge sowie deren Drehzahl für den jeweiligen Anwendungsfall neu eingestellt werden. Außerdem erlaubt keines dieser bekannten Verfahren eine Kontrolle einzelner Schneiden eines Werkzeugs sowie eine voll- ständige Überprüfung der Geometrie eines Werkzeugs.

Aus der DE 39 05 949 A1 ist ein Meßsystem zum Prüfen einer Schneidengeometrie bekannt, bei dem Abschattungen eines Meß- strahls durch Hindernisse auf seinem Ausbreitungsweg erfaßt und ausgewertet werden. Die Berücksichtigung von Soll-Zeitpunkten und Detektions-Zeitpunkten ist dort nicht vorgesehen.

Gemäß der DE 692 23 544 T2 werden Störungen beim optischen Ver- messen des Profiles eines Objektes dadurch beseitigt, daß die optische Abtastung des Objektes mittels eines Laserstrahls auf vorbestimmte Zeitintervalle eingeschränkt wird. Hierfür wird der Laserstrahl in einem Beleuchtungszeitintervall leuchten gelas- sen, während in einem Ausschalt-Zeitintervall der Laserstrahl ausgeschaltet ist. Hierzu synchron wird eine Ausleseeinrichtung zum Empfangen des Laserstrahls betrieben, um einen synchronen Auslese-Abtastbetrieb von Lichtempfangselementen abwechselnd zu wiederholen.

Die DD 245 481 A1 offenbart ein Verfahren und eine Anordnung zur fotoelektrischen Lagebestimmung von Kanten an rotierenden Prüf- lingen bezüglich deren Drehachse. Hierbei wird während einer er-

sten Umdrehung diejenige Drehstellung des Prüflings relativ zu einem Fotoempfänger mittels eines optischen Meßverfahrens be- stimmt, in der eine vorgegebene Kante des Prüflings vom Fotoemp- fänger erfaßt wird. Während weiterer Umdrehungen des Prüflings werden mittels eines hochauflösenden langsamen Verfahrens nur die Fotoempfängersignale ausgewertet, die in der zuvor bestimm- ten Drehstellung des Prüflings erfaßt werden.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, bei der Prüfung eines dreh- antreibbaren Werkzeugs Störeinflüsse in einer Meßebene eines Meßsystems zu eliminieren.

Um eine gewünschte Bearbeitungsqualität mit einem drehantreibba- ren Werkzeug zu ermöglichen, ist sicherzustellen, daß die ver- wendeten Werkzeuge bestimmte Eigenschaften aufweisen. Zu diesen Eigenschaften zählen unter anderem die Positionierung eines Werkzeugs in einer entsprechenden Haltevorrichtung der Werkzeug- maschine sowie die Geometrie des Werkzeugs selbst. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird es möglich, ein drehantreibba- res Werkzeug hinsichtlich seiner tatsächlichen Gestalt zu über- prüfen. Hierfür wird ein zu prüfender Bereich auf dem Werkzeug festgelegt, beispielsweise der Bereich der Schneiden des Werk- zeugs. Das Werkzeug wird mit einer gewünschten Drehzahl gedreht und in einen Meßbereich eingebracht, der von einem Meßstrahl definiert wird. Aufgrund der Drehung des Werkzeugs kann der Meß- strahl auf den zu prüfenden Bereich des Werkzeugs fallen, es ist aber auch möglich, daß der Meßstrahl nicht auf den zu prüfenden Bereich fällt. Neben dieser Wechselwirkung mit dem zu prüfenden Bereich können auch Wechselwirkungen zwischen dem Meßstrahl und anderen in dem Meßbereich befindlichen Medien oder Stoffen auf- treten, beispielsweise mit herabtropfender Kühlflüssigkeit oder Metallspänen. Um das Werkzeug zu prüfen, werden die Wechselwir- kungen des Meßstrahls mit dem zu prüfenden Bereich detektiert.

Dabei ist zu vermeiden, daß Wechselwirkungen zwischen dem Meß- strahl und den anderen Stoffen oder Medien Fehlmessungen verur- sachen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die Detektion nur während Zeitintervallen stattfindet, die Zeitpunkte umfas- sen, an denen zu erwarten ist, daß der zu prüfende Bereich wäh- rend der Drehung in den Meßstrahl eintaucht. Unter Verwendung

einer vorgegebenen Teilung, die im folgenden als Soll-Teilung bezeichnet wird, eines dem zu prüfenden Werkzeug entsprechenden Referenzwerkzeugs werden derartige Zeitpunkte ermittelt. Diese ermittelten Zeitpunkte werden im folgenden als Soll-Zeitpunkte bezeichnet. Danach wird die Detektion während gewählter Detekti- ons-Intervalle durchgeführt, die jeweils einen Soll-Zeitpunkt umfassen, um auf der Basis von auftretenden oder nicht auftre- tenden optischen Wechselwirkungen zu überprüfen, ob das Werkzeug die Soll-Teilung aufweist oder beschädigt ist.

Hierbei ist es vorgesehen, daß die Detektions-Zeitintervalle so gewählt werden, daß sie sich zeitlich nicht überlappen. Des wei- teren können die Detektions-Zeitintervalle so gewählt werden, daß sie den entsprechenden Soll-Zeitpunkt symmetrisch umfassen.

Werkzeuge, die als Referenzwerkzeuge für zu prüfende Werkzeuge verwendet werden, umfassen reale Werkzeuge, deren Maße den für das zu prüfende Werkzeug gewünschten Maßen entsprechen, z. B. un- beschädigte oder neue Werkzeuge, aber auch sogenannte"virtuelle Werkzeuge". Unter"virtuellen Werkzeugen sind hier nicht die Werkzeuge im eigentlichen Sinn zu verstehen, sondern die formale Beschreibung der Maße der Werkzeuggeometrie. Die formale Be- schreibung kann z. B. durch mathematische Formeln und/oder Daten erfolgen. Da die Erfindung, wie weiter unten beschrieben wird, auch programmierbare Komponenten umfassen kann, ist die Verwen- dung"virtueller"Referenzwerkzeuge in Form von Daten zu bevor- zugen, die z. B. rechnergestützt gespeichert und verarbeitet wer- den.

Die Größe der gewählten Detektions-Zeitintervalle ist in Abhän- gigkeit des jeweiligen Anwendungsfalls möglichst klein zu wäh- len, um die Detektion auf einen Zeitbereich zu beschränken, der möglichst kurz vor einem Soll-Zeitpunkt beginnt und möglichst kurz danach endet. Auf diese Weise wird die Zuverlässigkeit der Werkzeugprüfung erhöht. Vorzugsweise werden die Detektions- Zeitintervalle so klein gewählt, daß sie den entsprechenden Soll-Zeitpunkt nur mit geringem Zeitüberschuß enthalten.

Vorzugsweise sollen die Soll-Zeitpunkte und/oder Detektions- Zeitintervalle in Abhängigkeit von der Drehzahl des Werkzeugs bestimmt werden. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die

Soll-Zeitpunkte und/oder Detektions-Zeitintervalle unter Berück- sichtigung der Soll-Teilung bestimmt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Detektionszeitpunkte, die zur Synchronisation der Detektion mit dem zu prüfenden, sich drehenden Werkzeug erforderlich sind, be- stimmt, indem in Abhängigkeit der Soll-Teilung ein Soll-Zeit- intervall bestimmt wird. Dieses Soll-Zeitintervall gibt den zeitlichen Abstand zwischen zwei Zeitpunkten an, an denen zu er- warten ist, daß unterschiedliche Bereiche des zu prüfenden Be- reichs des Werkzeugs in den Meßstrahl eintauchen. Danach werden die Signale detektiert, die Wechselwirkungen des Meßstrahls mit Hindernissen auf seinem Ausbreitungsweg angeben, wobei das De- tektieren solange durchgeführt wird, bis wenigstens zwei aufein- anderfolgende derartige Signale detektiert werden, deren zeitli- cher Abstand mit dem vorbestimmten Soll-Zeitintervall überein- stimmt.

Darüber hinaus ist es möglich, das Detektieren nach einem letz- ten im Soll-Zeitintervall detektierten Signal zu beginnen, wobei der zeitliche Abstand der Soll-Zeitpunkte dem Soll-Zeitintervall entspricht.

Um Werkzeuge unregelmäßiger Geometrie zu prüfen, ist es möglich, in Abhängigkeit einer Soll-Teilung des Werkzeugs, die in diesem Fall eine unregelmäßige Teilung ist, eine Folge Soll-Zeitinter- valle festzulegen. Nachfolgend werden die Signale, die Wechsel- wirkungen des Meßstrahls mit Hindernissen auf seinem Ausbrei- tungsweg angeben, solange detektiert, bis wenigstens zwei auf- einanderfolgende Signale detektiert werden, deren zeitlicher Ab- stand einem der Soll-Zeitintervalle der festgelegten Folge ent- spricht. Vorzugsweise wird bei den oben beschriebenen Ausfüh- rungsformen der Erfindung die Detektion kontinuierlich durchge- führt.

Somit wird es ermöglicht, das erfindungsgemäße Detektieren nach einem letzten in einem der Soll-Zeitintervalle detektierten Si- gnale zu beginnen. Die Detektion erfolgt dann erfindungsgemäß zu den Soll-Zeitpunkten, deren zeitliche Abstände hier eine Folge haben, die der festgelegten Folge der Soll-Zeitintervalle ent- spricht.

Des weiteren ist zu bevorzugen, daß das zu prüfende Werkzeug in dem Meßbereich positioniert wird, indem ein Eintauchen der Hüll- fläche des zu prüfenden Bereichs, die sich aus der Drehung des Werkzeugs ergibt, unter Verwendung des Meßstrahls detektiert wird.

Es ist auch möglich, in Antwort auf die erfindungsgemäße Detek- tion ein Ergebnissignal zu erzeugen, um ein Gesamtergebnis der Prüfung des Werkzeugs anzugeben. So ist es möglich, ein Ergeb- nissignal zu erzeugen, das eine erfolgreiche summarische Prüfung des Werkzeugs angibt, wenn eine Anzahl der zu den Soll-Zeit- punkten detektierten Signale über einer vorbestimmten Anzahl liegt oder die vorbestimmte Anzahl exakt erreicht.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Be- stimmung der Soll-Zeitpunkte erneut durchgeführt, wenn die An- zahl der zu den Soll-Zeitpunkten detektierten Signale unter der vorbestimmten Anzahl liegt. Ergänzend kann ein Ergebnissignal erzeugt werden, das eine nicht erfolgreiche Prüfung des Werk- zeugs angibt, wenn die Anzahl der zu den Soll-Zeitpunkten detek- tierten Signale unter der vorbestimmten Anzahl liegt.

Zusätzlich ist es möglich, eine Detektionsdauer festzulegen, fur die das Detektieren zu den Soll-Zeitpunkten durchgeführt wird.

Außerdem kann eine Bestimmungsdauer gewählt werden, die den Zeitraum angibt, in dem das Bestimmen der Soll-Zeitpunkte durch- geführt wird. So kann dann ein Ergebnissignal erzeugt werden, das eine nicht erfolgreiche summarische Prüfung des Werkzeugs angibt, wenn die Bestimmung der Soll-Zeitpunkte länger als die gewählte Bestimmungsdauer durchgeführt wird.

Die Detektionsdauer und/oder die Bestimmungsdauer können dabei in Abhängigkeit der Rotation des Werkzeugs und/oder in Abhängig- keit der Soll-Teilung bestimmt werden.

Um nicht nur einen einzelnen Bereich des Werkzeugs zu prüfen, sondern mehrere Bereiche des Werkzeugs oder das gesamte Werkzeug zu prüfen, wird nach Ablauf der Prüfung das erfindungsgemäße Verfahren wiederholt. Hierbei wird nach Abschluß der Prüfung ei-

nes Bereichs das Werkzeug relativ zu dem Meßbereich so verfah- ren, daß eine durch die Drehung entstehende Hüllfläche eines weiteren zu prüfenden Bereichs in den Meßbereich eintaucht bzw. in demselben liegt. Danach werden die erfindungsgemäß folgenden Prüfschritte erneut durchgeführt. Diese Vorgehensweise wird für jeden zu prüfenden Bereich wiederholt, wobei jeder weitere zu prüfende Bereich des Werkzeugs vorzugsweise dem zuvor geprüften Bereich benachbart ist.

Alternativ zu diesem Prüfen mehrerer Bereiche oder in Kombinati- on damit können mehrere benachbarte Bereiche, größere zusammen- hängende Bereiche des Werkzeugs oder das gesamte Werkzeug ge- prüft werden, wenn zusätzlich zur Drehung des Werkzeugs dasselbe gleichzeitig relativ zu dem Meßbereich bewegt wird, z. B. senk- recht zu dem Meßbereich, so daß eine durch die Drehung und die Relativbewegung des Werkzeugs entstehende Hüllfläche für die zu prüfenden benachbarten Bereiche bzw. des zu prüfenden zusammen- hängenden Bereichs in den Meßbereich eintaucht bzw. in demselben liegt.

Zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Meß- system verwendet, das einen Sender zum Aussenden eines Meß- strahls, einen Empfänger zum Empfangen des Meßstrahls und zum Ausgeben von Signalen, die einen empfangenen Meßstrahl angeben, eine mit dem Empfänger verbundene Auswerteeinheit zum Empfangen der von dem Empfänger ausgegebenen Signale und zum Erzeugen von Signalen, die Wechselwirkungen des Meßstrahls mit Hindernissen auf seinem Ausbreitungsweg angeben, in Abhängigkeit der empfan- genen Signale und eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Meß- systems aufweist.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Auswerteeinheit geeignet, die Signale des Empfängers nur während gewählter Aus- werte-Zeitintervalle auszuwerten, in denen Soll-Zeitpunkte lie- gen, an denen ein dem zu prüfenden Bereich entsprechender Be- reich eines eine Soll-Teilung aufweisenden Referenzwerkzeugs in den Meßstrahl eintaucht.

Bei einer anderen Ausführungsform empfängt der Empfänger den Meßstrahl nur während gewählter Empfangs-Zeitintervalle, in de- nen jeweils nur ein Soll-Zeitpunkt liegt, an dem ein dem zu prü-

fenden Bereich entsprechender Bereich eines eine Soll-Teilung aufweisenden Referenzwerkzeugs in den Meßstrahl eintaucht.

Bei einer weiteren Ausführungsform sendet der Sender den Meß- strahl nur während gewählter Sende-Zeitintervalle aus, in denen jeweils ein Soll-Zeitpunkt liegt, an dem ein dem zu prüfenden Bereich entsprechender Bereich eines eine Soll-Teilung aufwei- senden Referenzwerkzeugs in den Meßstrahl eintaucht.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich als Kombi- nationen einzelner oder mehrerer der oben genannten Ausführungs- formen des erfindungsgemäßen Meßsystems.

Um eine kompakte Bauform zu erzielen, können die Steuereinheit und/oder die Auswerteeinheit in dem Sender und/oder dem Empfän- ger integriert werden.

Um das erfindungsgemäße Meßsystem flexibel einsetzen zu können, sollte die Auswerteeinheit und/oder die Steuereinheit program- mierbar sein.

Außerdem ist es wünschenswert, das Meßsystem bzw. vorzugsweise die Steuereinheit mit einer das zu prüfenden Werkzeug drehenden Maschine bzw. deren Steuerung zu verbinden, um z. B. Informatio- nen über die Drehzahl, Form des Werkzeugs, gewünschte Bearbei- tungsvorgänge und deren Genauigkeit sowie mit dem erfindungsge- mäßen Meßsystem durchgeführten Prüfungen des Werkzeugs auszutau- schen.

Der Meßstrahl kann ein beliebiger Strahl sein, der in Wechsel- wirkung mit einem zu prüfenden Werkzeug und mit anderen Hinder- nissen auf seinem Ausbreitungsweg treten kann und der eine De- tektion der Wechselwirkungen mit einem entsprechenden Empfänger oder Detektor ermöglicht. So kann der Meßstrahl ein optischer Meßstrahl, ein elektro-magnetischer Meßstrahl, ein Korpuskel- Meßstrahl oder eine Kombination dieser Meßstrahlen sein. Ange- sichts der verfügbaren Komponenten, die zum Erzeugen, Aussenden und Detektieren von Meßstrahlen erforderlich sind, sowie deren Komplexität und Kosten, ist der Meßstrahl vorzugsweise ein opti- scher Meßstrahl und insbesondere ein Laserlichtstrahl.

Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Prüfung des Werkzeugs im wesentlichen an den sogenannten Soll-Zeitpunkten stattfindet, an denen zu erwarten ist, daß der zu prüfende Bereich des Werk- zeugs in den Meßstrahl eintaucht, werden Fehlmessungen vermie- den, die auf Wechselwirkung zurückzuführen sind, die keine Wech- selwirkungen des Meßstrahls mit dem zu prüfenden Bereich sind.

Des weiteren ermöglicht es die Erfindung durch die Verwendung programmierbarer Steuer-und Auswerteeinheiten, die Prüfung ei- nes Werkzeugs einer Werkzeugmaschine anwendungsspezifisch auf das jeweilig verwendete Werkzeug und die jeweilig verwendete Werkzeugmaschine flexibel anzupassen. So können Werkzeuge ge- prüft werden, die sich mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen und die verschiedenste, auch unregelmäßige Geometrien und Tei- lungen aufweisen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 eine Anordnung des erfindungsgemäßen Meßsystems und ei- nem zu prüfenden Werkzeug in einer Spindel einer Werk- zeugmaschine vor dem erfindungsgemäßen Prüfen, Fig. 2 die Anordnung aus Fig. 1 während der erfindungsgemäßen Prüfung des Werkzeugs, Fig. 3 einen Querschnitt eines zu prüfenden Werkzeugs quer zu dessen Längsachse, wobei der Querschnitt dem zu prüfen- den Bereich des Werkzeugs entspricht, Fig. 4 eine Aufsicht auf das erfindungsgemäße Meßsystem und den zu prüfenden Bereich des Werkzeugs aus Fig. 3 vor einem Eintauchen in einen Meßbereich, Fig. 5 eine schematische Aufsicht auf das erfindungsgemäße Meß- system und den zu prüfenden Bereich des Werkzeugs aus Fig. 3 bei dem Eintauchen in den Meßbereich, Fig. 6 eine schematische Darstellung der Position des Werkzeugs relativ zu dem Meßstrahl in Abhängigkeit von der Lage des Prüfbereichs auf dem Werkzeugs,

Fig. 7 einen Signalverlauf von erfindungsgemäß detektierten Si- gnalen und die dazugehörigen Positionen eines Werkzeugs mit regelmäßiger Querschnittsgeometrie in der erfin- dungsgemäßen Meßanordnung, Fig. 8 einen Signalverlauf von erfindungsgemäß detektierten Si- gnalen sowie die entsprechenden Positionen eines Werk- zeugs mit unregelmäßiger Querschnittsgeometrie in dem erfindungsgemäßenMeßsystem, Fig. 9 einen Signalverlauf von erfindungsgemäß detektierten Si- gnalen und die dazugehörigen Positionen eines fehlerhaf- ten Werkzeugs mit regelmäßiger Querschnittsgeometrie in der erfindungsgemäßen Meßanordnung, und Fig. 10 einen Signalverlauf von erfindungsgemäß detektierten Si- gnalen sowie die entsprechenden Positionen eines fehler- haften Werkzeugs mit unregelmäßiger Querschnittsgeome- trie in dem erfindungsgemäßen Meßsystem.

Die in Fig. 1 und 2 vereinfachte Darstellung einer erfindungsge- mäßen Anordnung umfaßt im wesentlichen ein Meßsystem 10,12,14, 16,18 und eine Werkzeugmaschine, von der lediglich ein zu prü- fendes Werkzeug 20, eine das Werkzeug 20 haltende Spindel 22, ein die Spindel 22 antreibender Spindelmotor 24 und eine Steuer- einheit 26 gezeigt sind. Das Meßsystem umfaßt einen Sender 10, einen Empfänger 12, der einen vom Sender 10 ausgesendeten Meß- strahl 14 empfängt, sowie eine Steuereinheit 16 und eine Auswer- teeinheit 18, die mit dem Sender 10 und dem Empfänger 12 verbun- den sind.

Der hier verwendete Meßstrahl 14 ist ein Laserlichtstrahl, es ist aber auch möglich, jeden zum Messen geeigneten optischen Strahl, elektromagnetische Meßstrahlen, Korpuskel-Meßstrahlen oder Kombinationen dieser Meßstrahlen zu verwenden.

Der Bereich des Meßstrahls 14 zwischen dem Sender 10 und dem Empfänger 12 entspricht dem Bereich des Meßsystems, in dem eine Prüfung eines Werkzeugs durchgeführt wird. In Abhängigkeit der Abmessungen zu prüfender Werkzeuge ist der Abstand zwischen dem

Sender 10 und dem Empfänger 12 möglichst klein zu halten, um Störungen bei der Messung zu vermeiden.

Auf dem zu prüfenden Werkzeug 20 wird ein Prüfbereich 32 fest- gelegt. Die Lage und Abmessungen des Prüfbereichs 32 hängen von der jeweiligen Werkzeuggeometrie und von mit diesem Werkzeug durchgeführten Bearbeitungsschritten ab. Zur Durchführung des Verfahrens ist es notwendig, daß der Prüfbereich 32 in den Meß- bereich 30 eintaucht. Hierzu wird das Werkzeug 20 aus einer Po- sition, in der sich der Prüfbereich 32 außerhalb des Meßbereichs 30 befindet, wie in Fig. 1 dargestellt ist, in eine Position verfahren, in der der Prüfbereich 32 in dem Meßbereich 30 liegt, wie in Fig. 2 zu sehen ist. In den Fig. 1 und 2 wird das Werk- zeug 20 und somit der Prüfbereich 32 in einer parallel zur Längsachse des Werkzeugs 20 verlaufenden Richtung verfahren, so daß der Prüfbereich 32 in den Meßbereich 30 eintaucht. In Abhän- gigkeit von der Werkzeugmaschine, die ein zu prüfendes Werkzeug trägt, der Anordnung des Meßsystems in der Werkzeugmaschine, der Art des zu prüfenden Werkzeugs und der Lage und Abmessung eines festgelegten Prüfbereichs ist die Art der Bewegung des zu prü- fenden Werkzeugs für jeden Anwendungsfall zu definieren. Die Art der Bewegung des Werkzeugs 20 spielt bei der Ausführung des Prüfverfahrens keine Rolle, es ist nur zu gewährleisten, daß der Prüfbereich 32 in den Meßbereich 30 eintaucht.

In Fig. 3 ist eine vereinfachte Darstellung einer Querschnitts- ansicht auf den Prüfbereich 32 des Werkzeugs 20 gezeigt. In die- sem Fall weist das Werkzeug 20 vier Schneiden 202,204,206,208 auf, die überprüft werden sollen. Zur Durchführung des Verfah- rens ist es notwendig, daß das Werkzeug 20 mit einer gewünsch- ten, konstanten Drehzahl gedreht wird, bevor und/oder während der Prüfbereich 32 in den Meßbereich 30 eintaucht, und sich der Prüfbereich 32 in dem Meßbereich 30 befindet. Aufgrund der Dre- hung des Werkzeugs 20 entsteht eine den Prüfbereich 32 umhüllen- de Hüllfläche 210. Die Bewegung des Werkzeugs 20 aus einer Posi- tion, in der der Prüfbereich 32 außerhalb des Meßbereichs 30 liegt, wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird beendet, sobald die Hüll- fläche 210 in den Meßbereich eintaucht, wie in Fig. 5 gezeigt ist.

Vorzugsweise wird der Meßstrahl 14 verwendet, um das Eintauchen der Hüllfläche 210 in den Meßbereich 30 zu detektieren. Es ist beispielsweise aber auch möglich, das Eintauchen der Hüllfläche 210 in den Meßbereich 30 aus der relativen Lage des Werkzeugs 20 zu dem Meßstrahl 14 zu ermitteln. Wird der Meßstrahl 14 zur De- tektion des Eintauchens der Hüllfläche 210 in den Meßbereich 30 verwendet, wird Meßstrahl 14 blockiert, sobald eine der Schnei- den 202,204,206,208 in den Meßbereich 30 eintaucht, so daß der Empfänger 12 den Meßstrahl 14 nicht mehr empfängt. Der Emp- fänger 12 detektiert die Unterbrechung des Meßstrahls 14 und erzeugt ein Signal, das diese Unterbrechung angibt.

Vorzugsweise gibt der Empfänger 12 in diesem Fall ein impulsar- tiges Signal ab, aber es ist jedes bekannte Signal verwendbar, das eine Unterbrechung des Meßstrahls 14 angibt. Dieses Signal wird von dem Empfänger 12 entweder direkt an die Steuereinheit 16 des Meßsystems oder über die Auswerteeinheit 18 an diese wei- tergegeben.

Die Steuereinheit 16 gibt dann ein Signal an die Steuereinheit 26 der Werkzeugmaschine aus. In Anwort auf dieses Signal beendet die Steuereinheit 26 die Verfahrbewegung des Werkzeugs 20. Liegt der zu prüfende Bereich 32 des Werkzeugs 20 auf einer äußeren Oberfläche desselben, wird die Verfahrbewegung unmittelbar nach Erhalt des von der Steuereinheit 16 ausgegebenen Signals been- det. Im Gegensatz dazu wird die Verfahrbewegung nach Erhalt des von der Steuereinheit 16 ausgegebenen Signals erst nach einer vorbestimmten Zeitdauer oder einer vorbestimmten zusätzlichen Wegstrecke beendet, wenn der Prüfbereich 32 des Werkzeugs 20 nicht auf einer äußeren Oberfläche desselben, sondern"im"Werk- zeug liegt. Die resultierenden Positionen des Werkzeugs 20 rela- tiv zu dem Meßbereich 30 bzw. dem Meßstrahl 14 für diese unter- schiedlichen Fälle sind in Fig. 6 skizziert.

Aufgrund der Drehung des Werkzeugs 20 tauchen die Schneiden 202, 204,206,208 nacheinander in den Meßbereich 30 ein und unter- brechen dabei den Meßstrahl 14. Der zeitliche Abstand der Unter- brechungen des Meßstrahls 14 durch die Schneiden 202,204,206, 208 ist hier gleich und konstant, da sich das Werkzeug 20 mit einer konstanten Drehzahl dreht und der Abstand zwischen den Schneiden 202,204,206,208 gleich ist.

Diese Art der Unterbrechung des Meßstrahls 14 führt dazu, daß der Empfänger 12 Signale, wie sie beispielhaft in Fig. 7 darge- stellt sind, abgibt. In Fig. 7 ist der von dem Empfänger 12 er- zeugte Signalverlauf sowie die entsprechenden Positionen des Werkzeugs 20 in dem Meßbereich 30, genauer die relative Lage der Schneiden 202,204,206,208 zu dem Meßstrahl 14, gezeigt. Eine Beschädigung oder ein vollständiges Fehlen einer der Schneiden würde dazu führen, daß der Empfänger 12 an einem Zeitpunkt, ei- nem sogenannten Soll-Zeitpunkt, an dem zu erwarten ist, daß eine Schneide den Meßstrahl unterbricht, kein Signal erzeugt, da die beschädigte oder fehlende Schneide keine Unterbrechung des Meß- strahls 14 verursacht.

Demgegenüber wurde der Empfänger 12 auch ein Signal erzeugen, wenn die Unterbrechung des Meßstrahls 14 nicht auf eine Unter- brechung durch eine der Schneiden zurückzuführen ist, sondern andere Gründe hat. Dies ist der Fall, wenn beispielsweise Kühl- flüssigkeit oder Späne in den Meßbereich 30 eintauchen und den Meßstrahl 14 unterbrechen. Die Auswertung eines solchen Signals kann zu Fehlmessungen und somit zu einer fehlerhaften Überprü- fung des Werkzeugs 20 führen.

Um einerseits diese Art von Fehlmessungen zu vermeiden und um andererseits die Schneiden 202,204,206,208 zu überprüfen, werden die von dem Empfänger 12 erzeugten und an die Auswerte- einheit 18 weitergeleiteten Signale nur während gewählter Detek- tions-Zeitintervalle ausgewertet, die jeweils einen Soll-Zeit- punkt umfassen, an dem zu erwarten ist, daß eine der Schneiden 202,204,206,208 den Meßstrahl 14 unterbricht. Hierbei werden Detektions-Zeitintervalle verwendet, die sich zeitlich nicht überschneiden und den jeweiligen Soll-Zeitpunkt mit nur geringem zeitlichen Überschuß symmetrisch umfassen.

Detektiert die Auswerteeinheit 18 ein Fehlen eines Signals wäh- rend dieser Detektions-Zeitintervalle, kann daraus geschlossen werden, daß eine der Schneiden 202,204,206,208 fehlt oder be- schädigt ist, d. h. Abmessungen hat, die nicht den erforderlichen Abmessungen entsprechen.

Die Vorgehensweise bei der Auswertung der von dem Empfänger 12 erzeugten Signale vermeidet die oben beschriebenen Fehlmessun- gen, da Signale nicht erfaßt und ausgewertet werden, die nicht auf eine Unterbrechung des Meßstrahls 14 durch eine der Schnei- den 202,204,206,208 zurückzuführen sind, da sie außerhalb der Detektions-Zeitintervalle liegen und somit auch nicht durch das Werkzeug verursacht werden können.

Das Verfahren eignet sich auch zur Prüfung unregelmäßig gestal- teter zu prufende Werkzeug 20 beispielswei- se unregelmäßig beabstandete Schneiden 202,204,206 auf, wie in Fig. 8 zu sehen ist, erzeugt der Empfänger 12 Signale, deren zeitliche Abstände unterschiedlich sind. Ein solcher unregelmä- ßiger, als beispielhaft zu verstehender Signalverlauf ist in Fig. 8 gezeigt. Auch in diesem Fall werden von der Auswerteein- heit 18 Signale des Empfängers 12 nur während der Detektions- Zeitintervalle ausgewertet, die jeweils einen Soll-Zeitpunkt um- fassen, an dem zu erwarten ist, daß eine der Schneiden 202,204, 206 den Meßstrahl 14 unterbricht.

Zur Durchführung des Prüfverfahrens ist es daher notwendig, die Auswertung der Signale des Empfängers 12 synchronisiert mit der Drehung des Werkzeugs 20 und in Abhängigkeit der Werkzeuggeome- trie durchzuführen. Hierfür erhält die Steuereinheit 16 z. B. von der Steuereinheit 26 der Werkzeugmaschine Informationen, die die Drehzahl und die Gestalt (z. B. Teilung) des aktuell verwendeten Werkzeugs betreffen. Alternativ dazu greift Steuereinheit 16 auf die Gestalt (z. B. Teilung) des aktuell verwendeten Werkzeugs be- treffende Daten zu, die in der Steuereinheit 16 einprogrammiert oder in einem nicht gezeigten Speicher gespeichert sind. Hierbei können die Informationen, die die Drehzahl des Werkzeugs betref- fen, von Steuereinheit 26 an die Steuereinheit 16 übermittelt werden. Um einen möglichst einfachen Aufbau der Prüfvorrichtung zu ermöglichen, ist es auch möglich, das Werkzeug 20 bei der Prüfung mit einer zuvor definierten konstanten Drehzahl zu dre- hen, wobei Daten, die diese Drehzahl angeben, in der Steuerein- heit 16 einprogrammiert sind oder in dem nicht gezeigten Spei- cher zum Zugriff durch die Steuereinheit 16 gespeichert sind.

Dadurch entfällt die Notwendigkeit, Informationen hinsichtlich der Drehzahl des Werkzeugs und/oder der Gestalt (z. B. Teilung)

des aktuell verwendeten Werkzeugs an die Steuereinheit 16 zu übermitteln.

Aus diesen Informationen errechnet die Steuereinheit 16 die Soll-Zeitpunkte, an denen das Werkzeug 20 den Meßstrahl 14 un- terbricht, wenn es die gewünschte Teilung, d. h. die Soll-Tei- lung, aufweist. Die Steuereinheit 16 steuert nun die Auswerte- einheit 18 so, daß sie nur Signale des Empfängers 12 während der Detektions-Zeitintervalle auswertet. Um zu gewährleisten, daß die Auswerteintervalle der Auswerteeinheit 18 die Zeitpunkte um- fassen, an denen gewünschte Unterbrechungen des Meßstrahls 14 aufgrund der Drehung des Werkzeugs 20 auftreten sollen, muß das Meßsystem mit der Drehung des Werkzeugs 20 synchronisiert wer- den. Im folgenden wird die hier gewählte Synchronisation be- schrieben.

Bei der Synchronisation der Auswerteeinheit 18 mit dem sich dre- henden Werkzeug 20 werden in einem dem eigentlichen Meßvorgang vorgelagerten Schritt alle vom Empfänger 12 erzeugten Signale von der Auswerteeinheit 18 wie im folgenden erläutert ausgewer- tet. Alle von dem Empfänger 12 erhaltenen Signale werden von der Auswerteeinheit 18 hinsichtlich ihres zeitlichen Abstandes zu- einander ausgewertet. Aufgrund der z. B. von der Steuereinheit 16 erhaltenen Informationen sind der Auswerteeinheit 18 die Abstän- de zwischen den Zeitpunkten bekannt, an denen der Empfänger 12 aufgrund einer gewünschten Unterbrechung des Meßstrahls 14 ein Signal erzeugen sollte. Diese im folgenden als Soll-Zeitinter- valle bezeichneten Zeitabstände können in Abhängigkeit der Geo- metrie des zu prüfenden Werkzeugs 20 gleich sein oder aus einer Folge unterschiedlicher Soll-Zeitintervalle bestehen. Die Aus- werteeinheit 18 vergleicht nun die Zeitabstände aller von dem Empfänger 12 erhaltenen Signale mit dem Soll-Zeitintervall oder den Soll-Zeitintervallen.

Werden zwei Signale detektiert, deren zeitlicher Abstand einem Soll-Zeitintervall entspricht, kann daraus geschlossen werden, daß die zu diesen Impulsen führende Unterbrechung des Meßstrahls 14 auf eine der Schneiden 202,204,206,208 zurückzuführen ist.

Um hierbei Fehler zu vermeiden, ist es zu bevorzugen, den Syn- chronisationsvorgang erst zu beenden, wenn mehr als zwei aufein-

anderfolgende Signale detektiert wurden, deren jeweiliger zeit- licher Abstand dem Soll-Zeitintervall entspricht.

Wird im Falle einer unregelmäßigen Soll-Teilung eine Folge un- terschiedlicher Soll-Zeitintervalle zum Vergleich verwendet, wird der Synchronisationsvorgang bevorzugterweise beendet, wenn die zeitlichen Abstände mehrerer aufeinanderfolgender Signale eine Folge aufweisen, die dieser gewünschten Folge entspricht.

Die Prüfsicherheit kann hier dadurch erhöht werden, daß der Syn- chronisationsvorgang erst beendet wird, wenn wenigstens drei aufeinanderfolgende Signale detektiert werden, deren Folge zeit- licher Abstände zueinander einem Teil der Folge der Soll-Zeit- intervalle entspricht.

Nachdem bei den oben beschriebenen Synchronisationabläufen das letzte Signal des Empfängers 12 in einem Soll-Zeitintervall de- tektiert wurde, wird der eigentliche Prüfvorgang in einem zeit- lichen Abstand begonnen, der gewährleistet, daß die Detektions- Zeitintervalle alle Soll-Zeitpunkte umfassen.

Die Größen der Detektions-Zeitintervalle sind so zu dimensionie- ren, daß einerseits kein Signal des Empfängers 12 verloren geht, der auf eine gewünschte Unterbrechung des Meßstrahls 14 zurück- zuführen ist, und andererseits Signale nicht ausgewertet werden, die auf unerwünschte Unterbrechungen des Meßstrahls 14 zurückzu- führen sind. So ist bei der Dimensionierung der Detektions-Zeit- intervalle unter anderem die Drehzahl des Werkzeugs 20, dessen Geometrie (z. B. Teilung) und eine gewünschte Qualität eines mit dem Werkzeug 20 durchzuführenden Bearbeitungsvorgangs vorzuneh- men. Idealerweise werden die Detektions-Zeitintervalle so klein gewählt, daß sie die Soll-Zeitpunkte mit nur geringem Zeitüber- schuß enthalten. Dies erfordert aber eine exakte und aufwendige Steuerung des Meßsystems, um keine Fehlmessungen zu erhalten.

Daher sind die Größen der Detektions-Zeitintervalle in Abhängig- keit des jeweiligen Anwendungsfalls zu wählen.

Die Auswerteeinheit 18 führt die Detektion von Impulsen des Emp- fängers 12 während der Detektions-Zeitintervalle für eine fest- zulegende Detektionsdauer durch. Um zu gewährleisten, daß alle Schneiden 202,204,206,208 des Werkzeugs 20 überprüft werden, sollte die Detektionsdauer so gewählt werden, daß jede der

Schneiden 202,204,206,208 wenigstens einmal in den Meßbereich eintaucht. Das heißt, die Detektionsdauer sollte wenigstens der Dauer einer vollständigen Umdrehung des Werkzeugs 20 entspre- chen. Eine erhöhte Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Verfah- rens kann erreicht werden, wenn eine längere Detektionsdauer ge- wählt wird, d. h. das Werkzeug für mehr als eine Umdrehung über- prüft wird. Dabei ist zu berücksichtigen, daß bei der Wahl der Prüfdauer der eigentliche Betrieb der Werkzeugmaschine nicht we- sentlich verlängert wird.

Detektiert die Auswerteeinheit 18 während der Detektionsdauer eine Anzahl von Signalen des Empfängers 12, die unter einer vor- bestimmten Anzahl liegt, kann darauf geschlossen werden, daß ei- ne der Schneiden 202,204,206,208 fehlt oder beschädigt ist.

Diese vorbestimmte Anzahl ist in Abhängigkeit der Detektionsdau- er, der Geometrie bzw. Teilung des Werkzeugs 20, einer gewünsch- ten Qualität und Zuverlässigkeit des Meßverfahrens und anderer Faktoren festzulegen, die den Meßvorgang beeinflussen. Wird eine Anzahl von Signalen des Empfängers 12 detektiert, die größer als die vorbestimmte Anzahl oder gleich groß ist, gibt die Auswerte- einheit 18 ein Signal aus, das angibt, daß die gesamte Prüfung des Werkzeugs erfolgreich war. Liegt die Anzahl der erfaßten Si- gnale unter der vorbestimmten Anzahl, gibt die Auswerteeinheit 18 ein Signal aus, das eine fehlgeschlagene Gesamtprüfung an- gibt.

Um den Prüfvorgang möglichst kurz zu gestalten, ist die Detekti- onsdauer so zu wählen, daß sie der Dauer einer vollständigen Um- drehung des Werkzeugs 20 entspricht. In diesem Fall kann darauf geschlossen werden, daß das Werkzeug 20 nicht beschädigt ist bzw. die gewünschte Geometrie aufweist, wenn die Anzahl der de- tektierten Signale der Anzahl der Schneiden entspricht. D. h. bei dem in Fig. 7 dargestellten Fall ist die Prüfung des Werkzeugs 20 erfolgreich, wenn vier Signale detektiert werden, während bei dem in Fig. 8 dargestellten Fall die Prüfung des Werkzeugs 20 erfolgreich ist, wenn drei Signale detektiert werden.

Werden bei dem in Fig. 7 dargestellten Fall weniger als vier Si- gnale und dem in Fig. 8 dargestellten Fall weniger als drei Si- gnale detektiert, ist die jeweilige Werkzeugprüfung fehlgeschla- gen, d. h. eine der Schneiden fehlt oder ist beschädigt, wie dies

in Figur 9 für die Schneide 204 und in Figur 10 für die Schneide 206 gezeigt ist. Somit werden zu den Zeitpunkten, die den jewei- ligen Soll-Zeitpunkten für die fehlenden oder fehlerhaften Schneiden, nämlich den Schneiden 204 und 206 aus Fig. 9 bzw. 10, entsprechen, keine Signale detektiert, die eine Wechselwirkung des Meßstrahls 14 mit dem zu prüfenden Bereich 32 angeben. Der Verlauf der hier detektierten Signale ist ebenfalls in den Fig.

9 und 10 skizziert, wobei die zu den Soll-Zeitpunkten erwarte- ten, aber nicht detektierten Signale gestrichelt dargestellt sind.

In der bisherigen Beschreibung wurde das Detektieren während der Detektions-Zeitintervalle durchgeführt, indem die Auswerteein- heit 18 Signale des Empfängers 12 nur während der die Soll- Zeitpunkte umfassenden Detektions-Zeitintervalle auswertet. Das Detektieren kann aber auch dadurch erreicht werden, indem der Sender 10 den Meßstrahl 14 nur während der die Soll-Zeitpunkte umfassenden Detektions-Zeitintervalle aussendet. Dies wird eben- falls erreicht, wenn der Empfänger 12 den Meßstrahl 14 nur wäh- rend der die Soll-Zeitpunkte umfassenden Detektions-Zeitinter- valle detektiert. Die Überprüfung eines Werkzeugs kann unter Verwendung einer beliebigen Kombination dieser drei, zuletzt ge- nannten Ausführungsformen durchgeführt werden.

Um einen möglichst flexiblen und anwendungsspezifischen Einsatz der Erfindung zu ermöglichen, ist es zu bevorzugen, daß die Steuereinheit 16 und/oder die Auswerteeinheit 18 programmierbare Einheiten umfassen. Unter Verwendung der programmierbaren Ein- heiten wird es möglich, das erfindungsgemäße Meßsystem auf die jeweilige verwendete Werkzeugmaschine, die verschiedenen zu prü- fenden Werkzeuge und unterschiedlichste Prüfbedingungen anzupas- sen, ohne dabei das Meßsystem in seinem strukturellen Aufbau än- dern zu müssen. Die programmierbaren Einheiten können z. B. aus Mikroprozessoren bestehen, die in der Steuereinheit 16 und/oder der Auswerteeinheit 18 integriert sind, in Form eines Rechnersy- stems zur Verfügung gestellt werden, das mit der Steuereinheit 16 und/oder der Auswerteeinheit 18 verbunden ist, oder durch be- liebige Kombinationen davon gebildet werden.