JP2003525485A - スマート工作機械システム - Google Patents

スマート工作機械システム

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JP2003525485A
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ディー フラナガン ジェームズ
アール フーシェ ブライアン
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ピーシーシー スペシャリティ プロダクツ インコーポレイテッド
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Abstract

(57)【要約】 工作機械システム（３０）は、一つの作動サイクルに於いてワークピースを冷間成形するための工具（３２）と、工具（３２）の各々の作動サイクルを感知するセンサデバイス（４０）とを含む。工具（３２）についての識別データと工具（３２）の作動データが工具（３２）へ固定的に装着された電子的デバイス（３４）に於いて保存される。少なくとも一つのインターフェイスデバイス（４６）が電子的デバイス（３４）とセンサデバイス（４０）との間の通信を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概ね、ボルト成形機の如き複合機を含むガンドリル成形機、頭部成
形機又はねじ転造機に於いてワークピースをガンドリル成形（深孔あけ成形）又
は冷間成形するための方法及び装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の係るねじ転造ダイスに於いて、ワークピースは、一対の細長い概ね平
面のダイスの間を通過するとともに、転造プロセスによって完成されたねじへ変
換される。ダイスの一つは静止しており、もう一つのダイスは、他方に対して変
位され、ワークピースの表面に於いて材料の流れを生成し、これにより、ねじ上
にて連続的な螺旋状のねじ溝を形成する。本発明が特に適用可能であるねじ転造
ダイス機械に於いては、一対のダイスのうちの短いダイスが静止した関係に保持
され、長い方のダイスが長手方向の基準面に概ね平行な方向に移動される。ワー
クピースの本体の回転軸線は一対のダイスの間にて回転すると共に長手方向に進
行する。完成されたねじの直径は、ワークピースの直径とストロークの終端に於
けるダイスの間の距離とによって制御される。ダイスは、ワークピースがダイス
を横切って転動すると共にワークピース上に所望のねじ切りがなされるよう構成
されている。また、ねじ転造は、円筒状若しくはプラネタリダイス及び機械を用
いても達成され、本発明は、全ての公知の仕様に適用可能である。
【０００３】 市場に於いて優位であるためには、製造者は、費用効果的な製造環境を維持し
、顧客の要求に応えられなければならない。しばしば、これら二つの目的は矛盾
することがある。例えば、原材料、完成製品及び工具の在庫を少なく維持するこ
とにより費用は低減される。しかしながら、そのような在庫が少な過ぎると、製
造者は、顧客の注文に速やかに対応することができない。典型的には、製造者は
、仮想的な注文が許容可能な期間内に於いて満たされるよう原材料或いは完成製
品の或る最少の在庫を維持するよう、バランスを図っている。また、そのような
製造者は、彼等の工具を監視し、古い工具がその有効寿命の終りに到達したと同
時に新しい工具が確実に受け入れられるようにしている。
【０００４】 各工具セットは、最大作動サイクル数、即ち蓄積される磨耗によって使用でき
なくなるまで実行可能なサイクル数により定義される有効寿命を有する。工具セ
ットの有効寿命を変更し得る要因は、幾つか存在する。例えば、工具の磨耗の速
度は、ワークピースの材料の硬さに比例し、その場合、ダイスの磨耗速度は、材
料の硬さが増大すると共に増大する。従って、比較的硬いステンレス鋼からなる
ワークピースに於いてねじを成形するために用いられるダイスセットの有効寿命
は、比較的柔らかい炭素鋼からなるワークピースに於いてねじを成形するのに用
いられる同一のダイスセットの有効寿命よりも短い。
【０００５】 短い製造工程を多数実行するのに用いられる場合或いは種々の材料からなる要
素を製造するのに用いられる場合の工具セットの有効寿命を効果的に監視するこ
とには問題が多い。各々の実行過程に於いて製造される要素の数又は各々の材料
の数は、かなり容易に決定されるが、慣用の工具セットの有効寿命を追跡するた
めの記録装置は煩雑であり、製造者及び供給者にとって浪費につながり得る誤差
を生ずる。
【０００６】
【発明の概要】
端的に述べれば、好ましい形態に於ける本発明は、一つの作動サイクルに於い
てワークピースを冷間成形するための工具を含む工作機械システムである。工具
は、それに固定的に装着され、工具についての識別データと工具についての作動
データを保存するための手段を含む電子的デバイスを有する。また、システムは
、工具の各々の作動サイクルを感知するセンサデバイスと、電子的デバイスとセ
ンサデバイスとの間の通信を提供する少なくとも一つのインターフェイスデバイ
スとを含む。
【０００７】 好ましくは、電子的デバイスは、工具の外表面に於ける窪み内にてシーラント
材料に覆われている。電子的デバイスは、シーラント材料内にて延在するアンテ
ナ又はシーラント材料を通って工具の表面まで延在する電気的若しくは光ファイ
バーのリードを有していてよい。
【０００８】 工作機械システムのインターフェイスデバイスは、概して、キーパッド、モニ
ター及びマイクロプロセッサを有するプロセス監視システムを含む。プロセス監
視システムは、工具の温度を測定するための温度センサ、或いは、工具への冷却
剤の流れを監視するためのフローディテクタを含んでいてよい。又、概して、イ
ンターフェイスデバイスは、ポータブルの電子的リーダー（読取り器）を含む。
ポータブルの電子的リーダーは、電子的デバイスへ信号を送受信するための第一
のデータ伝送インターフェイスと、電子的デバイスから受信された信号を保存す
るためのメモリと、プロセス監視システムへ保存された信号を伝送するための第
二のデータ伝送インターフェイスとを含む。また、ポータブルの電子的リーダー
は、電子的デバイスから受信された信号を見るためのディスプレイを含む。
【０００９】 工作機械システムは、工具の寿命サイクルを監視するための手段を提供する。
各々の冷間成形工具は、該工具が適切に若しくは効率的に作動できなくなるまで
の該工具から予想される作動サイクル数として表現される寿命を有している。セ
ンサデバイスは、工具の各々の作動サイクルを感知し、作動サイクルデータを電
子的デバイスへ伝送し、電子的デバイスに於いてかかる作動サイクルデータが保
存される。電子的デバイスに於いて保存されている識別データと作動サイクルデ
ータは、監視システム又はポータブルの電子的リーダーによってアクセスされ、
工具が使用されてきた作動サイクル数を計算するために用いられる。工具が使用
されてきた作動サイクル数を工具の寿命期間に於ける期待される作動サイクル数
から減算することにより、工具の残りの寿命の測定がなされる。
【００１０】 本発明の一つの目的は、工具の使用量を自動的に監視し、残りの工具の寿命の
決定を容易にする工作機械システムを提供することである。
【００１１】 また、本発明の一つの目的は、複数の工具の識別及び在庫管理を容易にする工
作機械システムを提供することである。
【００１２】 本発明のその他の目的及び利点は図面及び多々の説明から明かになるであろう
。
【００１３】
【好ましい実施態様の説明】
添付の図面を参照することにより本発明はよりよく理解されその多くの目的及
び利点は当業者にとって明かになるであろう。
【００１４】 図面に於いて同一の符号は同一の部分を示している。図面を参照して、往復動
するフラットダイスによる方法により、静止ダイス１０と可動ダイス１２が、完
成されたねじを製造するべくワークピース上にてねじを転造するために用いられ
る。往復動する可動ダイス１２は、図２及び図４に於いて矢印１４の方向に静止
ダイス１０に対して移動し転造サイクルを定める。ワークピースが静止ダイス１
０の開始端１６及び終端１８の間にて長手方向に転動すると共にねじがワークピ
ース上に形成される。
【００１５】 図２及び図４に於いて例示されている如く、ダイス１０、１２の各々は、隆起
部及び溝部を有するよう構成された対向する面２０、２２を有し、隆起部及び溝
部は、ねじを形成し、例えば、完成されるねじのピッチ、外径、内径及びねじの
形式を定める。各々の転造サイクル中に於いてダイス１０、１２は、共働して徐
々にワークピースを通し、完成されたねじを成形する。ダイス１０、１２は、ド
ウェル部分に於いてできるだけ最少の転造処理がなされダイスの寿命を最大にす
べく構成されている。
【００１６】 スターター指部（図示せず）がワークピースブランクに係合し、可動ダイス１
２がブランクを捉え、転造プロセスを開始することを確実にする。殆どの用途に
於いて、ワークピースは各々のダイス１０、１２の開始端１６、２４にて開始し
、ねじが深く且つ鋭くなる。ドウェル部分２６、２８に於いて、ねじは平坦で浅
くなっている。開始端のねじは、容易に貫通するべく鋭くなっており、ねじが回
転を開始し、ねじが最終的に所望の完成されたねじの形状に等しい幅及び深さに
到達するまでダイスの長さ方向に沿って漸進的に広くなっている。ダイス１０、
１２は、適切で最適なねじの連続を生成するべく整合され又は「適合」されてい
る。最終的なダイスの形状はドウエル部分２６、２８と呼ばれ、ねじの寸法を適
切に定めるのに充分な長さの距離だけダイス１０、１２に沿って延在する。ねじ
及び先端はダイスが分かれる直前に於いて完全に形成されている。
【００１７】 各々の転造サイクルについて関連する圧力サイクルが存在する。上記の如く、
ねじの鋭さ及びねじの幅は、ダイス１０、１２の長さに沿って変化する。従って
、ダイス１０、１２によってワークピース上に与えられる圧力は、転造サイクル
に於いてワークピースが進むと共に変化する。理想的な圧力サイクルは、計算す
ることができ、その性能を監視する手段として作動している転造システムの観測
された圧力サイクルと比較されてよい。例えば、ＩＭＰＡＸ／ＳＫ ３０００TM プロセス監視システムは、転造システムの転造サイクルの各々に亙って転造圧力
を監視し表示する。理想的な圧力サイクルは、同時に表示され、操作者は、最適
なシステム作動状態からのずれに関するデュアルタイムの情報が与えられる。
【００１８】 ＩＭＰＡＸ／ＳＫ ３０００TMプロセス監視システムは、ダイスによりワーク
ピース上に与えられる圧力を感知するダイス調節ブロックに装着されたピエゾ電
気式感知デバイスを用いている。その他の慣用的なねじ転造システムのプロセス
監視システムは、その他のセンサを用い、ダイブロック、枠、又はヨークにそれ
らのセンサを配置してよい。
【００１９】 慣用のプロセス監視システムを、幾つかの異なる方法にて、用いることができ
る。測定された圧力サイクルと理想的な圧力サイクルとの間の持続的なずれは、
一般的に、ねじ転造システムのセットアップが不適切であることを支持する。こ
の状態が起こったとき、操作者は、ねじ転造システムのセットアップを調節し、
かかるずれを最小化若しくは除去し、これによりシステムの性能を最適化するこ
とができる。或るずれは、そのずれが観測されている転造サイクル中に欠陥ねじ
が製造されていることを示す場合がある。この状態が生じたとき、操作者は、ね
じ転造システムの出力をチェックし、製品の品質を確かめることができるように
なる。
【００２０】 図１及び図２を参照して、本発明による工作機械システムの第一の実施態様３
０は、マイクロチップ３４などの埋込まれた電子的デバイスを有する一対の平坦
なねじ転造ダイス１０、１２の如き冷間工具３２を含む。好ましくは、マイクロ
チップ３４は、静止ダイス１０に於ける窪み３６に配置され、粒状物質及び液体
による侵入を防ぐべく窪み３６をシールするポッティング化合物又はエポキシの
如きシーラント材料３８によって窪み３６内に装着される。マイクロチップ３４
から延在するアンテナ４０がシーラント材料３８内に配置されてよい。別の態様
として、電気的若しくは光ファイバーのリード４２がマイクロチップ３４からシ
ーラント材料３８を通って少なくとも静止ダイス１０の表面まで延在するように
なっていてもよい。
【００２１】 マイクロチップ３４は、少なくとも一つのメモリー部分４４とデータ伝送部分
４６とを含む。メモリー部分４４は、工具の寿命に亙って変化しない工具の識別
及び設計データと、製造プロセスに於いて工具が用いられると共に更新される工
具作動データとを記憶するのに充分な記憶容量を有する。ねじ転造ダイスセット
についての永久的な工具データは、顧客部分番号、製造者部分番号、製造情報、
最適転造力曲線の如きセットアップ情報、及び、転造サイクル数として表わされ
る有効寿命を含んでいてよい。ねじ転造ダイスセット１０、１２についての作動
データは、各々のセットアップの日／時間、各々の実行の日／時間、各々の実行
に於ける転造サイクルの数、各々の実行に於けるセットアップ調節の回数、異常
な力の発生、実行による磨耗パターンの記述、及び転造サイクル数として表わさ
れる工具の寿命の残り分を含んでいてよい。マイクロチップ３４は、永久的なデ
ータと作動データとを保存し、電子的リーダーによって問い合わせ（クエリー）
があった際このデータを通信する。データ伝送部分４６は、作動データを伝送し
及び受信するのに必要とされる全ての回路要素又はソフトウェアを含む。理解さ
れるべきことは、少なくとも、上記のメモリー及びデータ伝送部分４４、４６を
有し、冷間成形工具３２に於いて埋込まれるのに充分小さく且つ充分頑丈な任意
の電子的デバイスが本発明に於いて用いられてよいということである。
【００２２】 冷間成形工具３２が装着されている冷間成形機４８は、電子的リーダー５２を
有するプロセス監視システム５０を含み、該システムは、冷間成形工具３２に埋
込まれたマイクロチップ３４と通信する。かかる通信は、マイクロ波、Ｒｆ、赤
外、若しくはその他の電磁波帯域の通常の放射波によってなされてよい。また、
プロセス監視システム５０は、冷間成形工具３２の種々の作動パラメータを検出
するためのセンサ５４を含む。センサ５４は、冷間成形工具の作動を検出するた
めの圧力サイクルを感知することのできるピエゾ電気式センサの如きセンサ、冷
間成形工具の温度を測定するための温度センサ、又は冷間成形工具への冷却剤流
を監視するためのフローディテクタを含んでいてよい。また、プロセス監視シス
テム５０は、データを入力するためのキーパッド５６、圧力サイクルの如きプロ
セス情報を表示するためのモニター５８、マスタスケジューラーシステム又は機
械制御システムへのデータ出力部６０を含んでいてよい。プロセス監視システム
のセンサ５４又はプロセス監視システムのキーパッド５６は、マイクロチップ３
４に記録される全てのパラメータを入力するために用いられる。プロセス監視シ
ステム５０に於けるマイクロプロセッサ６２は、入力信号を変換し又はマイクロ
チップ３４に保存されるよう必要とされる形式に感知若しくは入力されたデータ
を変換するのに必要な任意の計算を実行する。例えば、マイクロプロセッサ６２
は、冷間成形工具３２の作動を検出するセンサ５４の出力、期待される寿命のデ
ータ及びマイクロチップ３４に保存された以前の使用データに基づいて冷間成形
工具３２の残りの有効寿命を計算する。
【００２３】 好ましくは、マイクロチップ３４のデータ伝送部分４６により受信されたデー
タ／クエリー信号が、データを記録し又はクエリーに応答するためのマイクロチ
ップ３４により要求される電力を提供し、これにより外部電力源が必要ではなく
なる。もしデータ／クエリー信号が充分な電力を提供しない場合、外部電力源が
用いられてよい。窪み３６内に装着されたバッテリが外部電力源として用いられ
てもよい。機械により発生される振動パワーを用いることもできる。別の態様と
して、データ／電力の接続が、電気的リード４２を介してプロセス監視システム
５０とマイクロチップとの間に設けられてもよい。外部電力源が用いられる場合
、マイクロチップ３４は、更に電力を使う機能を実行するために用いることがで
きる。例えば、マイクロプロセッサ６２により実行される計算がマイクロチップ
３４によって実行されるであろう。
【００２４】 図５を参照して、また、工作機械システムは、ポータブルの手持ち電子的リー
ダー６４を含む。手持ち電子式リーダー６４は、データ及びクエリー信号の送受
信に必要な回路要素或いはまたソフトウェアを含む通信部分６６と、マイクロチ
ップ３４への信号の送受信のためのデータ伝送インターフェイス６８と、中央制
御システム又は幾つかのその他の中央監視システムへ保存されたデータを伝送す
るためのデータ伝送インターフェイス７０とを含む。また、手持ち電子式リーダ
ー６４は、クエリーに応答して受信されるデータを保存するためのメモリー７２
を含み、マイクロチップ３４から受信されるデータを見るためのディスプレイ７
４を含んでいてよい。
【００２５】 手持ち電子式リーダー６４は、対象となっている工作機械システム３０、３０
′へ融通性を提供する。例えば、プロセス監視システム５０のディスプレイ５８
が冷間成形工具３２から離れた場所にある場合、手持ち電子式リーダー６４は、
操作者が冷間成形工具３２のある場所にいる際に記録されたデータの問い合わせ
を行ない、それらのデータを見ることを可能にする。
【００２６】 また、冷間成形機械４８に於いて任意の瞬間に於いて使用されている冷間成形
工具３２に加えて、製造者の殆どは使用されていない工具３２を含む工具クリブ
（置き場）を有する。第一の形式のねじの製造の実行が完了した際、第一のダイ
スセット１０、１２（第一の形式のねじを製造するのに必要であったもの）は、
冷間成形機から取り外され、第二の形式のねじを製造するために設計されている
ダイスセット１０、１２が工具クリブから取り外され、冷間成形機械４８に装着
され、冷間成形機械４８は、第二の形式のねじの製造の実行を開始する。もし第
一のダイスセット１０、１２がその有効寿命の終りに到達していない場合、第一
のダイスセットは、次の第一の形式のねじの製造に於いて用いられるべく工具ク
リブに配置される。第一のダイスセット１０、１２がその有効寿命の終りに到達
している場合、そのセットは廃棄され、新しい第一のダイスセット１０、１２が
購入されて工具クリブに配置される。従って、工具クリブは、概ね、新しいダイ
スセット及び使用されたダイスセットを含む。良好に管理された制御によれば、
製造者は、どの冷間成形工具３２が冷間成形機械４８に装備されているか、どの
冷間成形工具３２が工具クリブに保管されているかを容易に知ることができる。
しかしながら、製造者がどの冷間成形工具３２が新しく、どれが使用されている
かを知ることはより難しく、また、製造者が使用された冷間成形工具３２のうち
の何れによって更にどれくらいの部品が製造可能であるかを知ることは更に難し
い。
【００２７】 手持ち電子式リーダー６４と埋込まれたマイクロチップ３４は、製造者の冷間
成形工具３２の正確な在庫調べを容易に実行し且つかかる在庫を維持するための
手段を提供する。更に重要なことは、手持ち電子式リーダー６４と埋込まれてい
るマイクロチップ３４によって実行される在庫管理により、各々の冷間成形工具
３２の作動履歴及び工具の残りの寿命についての最小の情報に容易にアクセスす
ることができることである。在庫管理を実施するために、使用者は、単に、各々
の冷間成形工具３２ごとに手持ち電子式リーダー６４を用いる。アクセスの各々
に於いて、リーダー６４は、工具３２について問い合わせをし、工具３２は、マ
イクロチップ３４に保存されたデータを伝送し、伝送されたデータは、メモリー
７２に保存される。メモリー７２の容量、各々の工具から受信されるデータ量、
及び在庫されていなければならない工具３２の数に依存して、保存されたデータ
が、在庫管理中に於いて周期的に、又は在庫の終了時に於いて中央コンピュータ
へダウンロードされ、中央コンピュータは、在庫リストをコンパイルする。デー
タの問い合わせは、特定の在庫の必要に応じてカスタマイズされてよい。理解さ
れるべきことは、この在庫方法を用いることの正確さ及び容易さは、各々の冷間
成形工具３２に埋込まれそこから分離不可能なマイクロチップ３４によっている
ということである。
【００２８】 図３及び図４に例示されている実施態様３０′は、ピエゾ電気式デバイスの如
き感知デバイス７６が窪み３６に装着されマイクロチップ３４と通信するという
主要な例外を除いて第一の実施態様３０と非常に類似したものである。従って、
感知デバイスの信号は、プロセス監視システムに於けるマイクロプロセッサ６２
′によるのに代えてマイクロチップ３４により直接受信することができる。好ま
しくは、感知デバイス信号は、データを記録するのにマイクロチップ３４に於い
て必要とされる電力を供給する。別の態様に於いて、バッテリ若しくはマイクロ
プロセッサとの電気的接続の如き外部電力源が用いられてよい。第一の実施態様
に類似してマイクロチップ３４は、もし外部電力源が用いられる場合、任意の必
要とされる計算及びデータ変換を実行することができる。そうでなければ、プロ
セス監視システムのマイクロプロセッサ６２′が必要な計算とデータ変換を実行
する。プロセス監視システムは、電子式リーダー５２′と、追加のセンサーと、
キーパッド５６′と、モニター５８′と、マスタースケジューラーシステム若し
くは機械制御システムへのデータ出力部６０′とを含む。
【００２９】 図６ａから図６ｄは、標準的な形式のソリッドダイス二重ストローク頭部成形
機械の基本的な一連の作用を示している。図６ａに於いて、ワイヤ７８が、ワイ
ヤ停止部８２に到達するまでカットオフダイス８０を通して供給されていること
が示されている。この停止部８２の位置を調節することによって操作者はブラン
ク８６の長さを決定する。
【００３０】 図６ｂに於いて、カットオフナイフ８４は、コイルからブランク８６を既に切
断し、頭部成形ダイス８８へブランクを運んでいる。ナイフのストロークは、ブ
ランク８６が頭部成形ダイス８８上にて中央に位置決めされた際停止するよう設
定されている。
【００３１】 図６ｃに於いて、第一のパンチ９０が第一の打撃のために前進される。第一及
び第二のパンチ９０、９２は、双方ともラム若しくはゲート９４（双方の用語と
も通常に用いられている）上に担持されている。第一のパンチ９０がその前進ス
トロークを開始すると、該パンチは、ブランク８６をノックアウトピン９６（押
出しがなされていない場合）に向かってまっすぐに頭部成形ダイス８８内へ押し
込む。この時点でブランク８６は、第一のパンチ９０の全ての力を受け、新しい
形状に流れ始める。第一の打撃が完了すると、必要であれば押出しが実行され、
頭部がコーン形状に加工され、最終成形の準備が整う。
【００３２】 図６ｄを参照して、カム作動機構が第一の打撃の後にパンチ９０、９２を移動
し、これにより第二のパンチ９２が頭部成形ダイス８８に整合する。ゲート９４
が再度前進し、第二の若しくは最終打撃が与えられ、ゲート９４が後退する。そ
れが後退すると、パンチ９０、９２が移動され、第一若しくはコーンパンチ９０
が再度新しいブランクのために配置される。その後、ゲート９４が後退し、ノッ
クアウトピン９６がダイス８８の面まで完全に前進し、完成された部品９８をそ
の方向へ押出す。ゲート９４がその完全に後退された位置に到達すると、完成部
品９８が排出され、収集ビン１００へ落下する。カットオフナイフ８４が既に新
しいブランクの位置に移動を始め、サイクルを再び開始する用意をする。
【００３３】 図６ｃ及び６ｄに示されている如く、センサ１０２、１０２′及びマイクロチ
ップ１０４、１０４′がゲート９４及び頭部成形ダイス８８の各々に於ける窪み
内に装着される。センサ１０２、１０２′は、冷間頭部成形工具の作動の各々を
検出し、プロセス監視システムにより使用されるため及びマイクロチップ１０４
、１０４′に於いて保存するためプロセス監視システムへ信号を伝送する。
【００３４】 図７を参照して、ガンドリル成形は、ドリル成形機１０８、高圧冷却システム
１１０及び単一若しくは二つの溝ガンドリル１１２とを用いた金属除去プロセス
である。ガンドリル成形プロセスは、寸法、場所、仕上げ状態及び真直精度を提
供する制御された操作であり、厳密な公差が重要となる。付加的な利点としては
、９０°以外の角度にての表面への進入に加えて、スクラップの低減、バリのな
い孔の成形、底部成形、ブラインド孔の成形である。再現性があることにより、
多くの制御された装置に於いて適用可能になっている。
【００３５】 特定の目的のためのガンドリル成形機１０８に加えて、ガンドリル１１２と冷
却システム１１０には、ＣＮＣマシニングセンター、ラッチ及びミリング加工機
が容易に搭載され、使用者に比較的小さな投資に於ける処理の全ての利点を提供
する。ガンドリル１１２をその他の形式の機械に組み込むことは、しばしば、ガ
ンドリル成形機の開始ブッシュ１１６の位置に於いて用いられる短い（１−２直
径深さ）のスタータ孔を必要とする。ガンドリルの先端１１４は、その後、スピ
ンドルに係合する前に予め穿孔された孔内へ送られる。
【００３６】 ガンドリル１１２は、３つの実質的な部分、即ち、先端１１４、シャンク１１
８及びドライバー１２０を有する単純で基本的な工具である。これらの部分は、
一つの正確に整合されたユニットとして互いに蝋付けされている。
【００３７】 先端１１４は、３つの要素のうち最も重要である。先端１１４は、孔を切削し
、その部分を通してドリルを案内する際の精度を維持し、一つの経路に於いて精
密孔を生成する。ポイント若しくはノーズグラインドは、二つの基本的な角度を
有し、それらの角度は、穿孔される材料に依存して最適な結果を得るべく変更さ
れてよい。これらの角度は切削力のバランスをとり、それらの力を先端のベアリ
ングパッドへ分散し、ドリルの同心性を維持するようになっていなければならな
い。先端１１４は、シャンクよりも直径に於いて僅かに大きく、シャンク１１８
が孔の壁に接触することなく自由に回転できるようにする。先端１１４を通って
、オイル孔があり、オイル孔は、シャンクのオイルチャンネルに整合し、切削縁
へ高い圧力にて冷却剤が正しく流れることを容易にする。
【００３８】 図７に示されている如く、センサ１２２及びマイクロチップ１２４がガンドリ
ル１１２に於ける窪み１２６に装着される。センサ１１２は、ガンドリル１１２
の各々の作動を検出し、プロセス監視システムによる使用のため及びマイクロチ
ップ１２４に於いて保存するためにプロセス監視システムへ信号を伝送する。
【００３９】 理解されるべきことは、上記の頭部成形、ねじ切り、ガンドリル成形工作機械
は、負荷センサ以外の、追加的なシステムパラメータを監視するためのセンサを
含んでいてよい。例えば、図７に示されている如く、センサ１２８、１３０、１
３２は、ガンドリル成形システムのその他の構成要素に於いて配置されてよい。
冷却システム１１０に於けるセンサ１２８は、冷却剤の流れ或いはまた温度を感
知するために設けられてよい。
【００４０】 好ましい実施態様が示され説明されているが、種々の変更置換が本発明の概念
及び範囲から逸脱することなく適用可能である。従って、本発明は、例示により
説明されているが限定を意味するものではないと理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明による工作機械システムの第一の実施態様の模式的なダイスヤ
グラム図である。
【図２】 図２は、適合した状態の短い静止ダイスと長い変位可能なダイスとを含む図１
の工作機械の部分的な模式的な上面図であり、静止ダイスは、マイクロチップを
含む窪みを有している。
【図３】 図３は、本発明による工作機械システムの第二の実施態様の模式的なダイスヤ
グラム図である。
【図４】 図４は、適合した状態の短い静止ダイスと長い変位可能なダイスを含む図２の
工作機械の部分的な模式的な上面図であり、静止ダイスは、センサ或いはマイク
ロチップ或いはピエゾ式電力源を含む窪みを有している。
【図５】 図５は、図１及び図３の手持ち電子式リーダーの模式図である。
【図６】 図６ａから６ｄは、本発明による工作機械システムの第三の実施態様を用いた
冷間頭部成形プロセスを模式的に表わしたものである。
【図７】 図７は、本発明による工作機械システムの第四の実施態様を用いたガンドリル
成形機の部分的に断面が示された全体図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年１２月４日（２００１．１２．４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブライアン アール フーシェ アメリカ合衆国 01612 マサチューセッ ツ州 パクストン スオミ ストリート 50 Ｆターム(参考） 3C100 AA27 AA45 BB15 BB19 BB36 CC14 DD07 DD25 EE20

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 工作機械システムであって、 一つの作動サイクルに亘りワークピースを冷間成形するための工具にして、該
    工具に固定的に装着された電子的デバイスを有し、該電子的デバイスが前記工具
    についての識別データと前記工具についての作動データを含むデータを保存する
    ための手段を有している工具と、 前記工具の各々の作動サイクルを感知するセンサデバイスと、 前記電子的デバイスと前記センサデバイスとの間の通信をする少なくとも一つ
    のインターフェイスデバイスと、 を含む工作機械システム。
  2. 【請求項２】 請求項１の工作機械システムであって、前記工具が外表面を有し、該外表面か
    ら延在する窪みを郭定し、前記電子的デバイスが前記窪み内に配置されている工
    作機械システム。
  3. 【請求項３】 請求項２の工作機械システムであって、更に、前記窪み内にて前記電子的デバ
    イスを覆うシーラント材料を含む工作機械システム。
  4. 【請求項４】 請求項３の工作機械システムであって、前記電子的デバイスが前記シーラント
    材料内にて延在するアンテナを有している工作機械システム。
  5. 【請求項５】 請求項３の工作機械システムであって、前記電子的デバイスが前記シーラント
    材料を通って少なくとも前記工具の表面まで延在する電気的若しくは光ファイバ
    ーリードを有している工作機械システム。
  6. 【請求項６】 請求項１の工作機械システムであって、前記少なくとも一つのインターフェー
    スデバイスが、キーパット、モニター及びマイクロプロセッサを有するプロセス
    監視システムを含む工作機械システム。
  7. 【請求項７】 請求項６の工作機械システムであって、前記プロセス監視システムが、前記工
    具の温度を測定するための温度センサを含む工作機械システム。
  8. 【請求項８】 請求項６の工作機械システムであって、前記工具が、該工具を通して冷却剤を
    流す冷却システムを有し、前記プロセス監視システムが前記冷却剤の流れを監視
    するためのフローディテクタを含む工作機械システム。
  9. 【請求項９】 請求項６の工作機械システムであって、前記少なくとも一つのインターフェー
    スデバイスがポータブルの電子的リーダーを含む工作機械システム。
  10. 【請求項１０】 請求項９の工作機械システムであって、前記ポータブルの電子的リーダーが前
    記電子的デバイスへ信号を送受信するための第一のデータ伝送インターフェース
    と、前記電子的デバイスから受信された信号を保存するためのメモリーと、前記
    プロセス監視システムへ前記保存された信号を伝送するための第二のデータ伝送
    インターフェースとを含む工作機械システム。
  11. 【請求項１１】 請求項１０の工作機械システムであって、前記ポータブルの電子的リーダーが
    、前記電子的デバイスから受信された信号を見るためのディスプレイを含む工作
    機械システム。
  12. 【請求項１２】 請求項１の工作機械システムであって、前記センサデバイスが前記工具の作動
    の各々に関連した圧力サイクルを感知することのできるピエゾ電気式センサーで
    ある工作機械システム。
  13. 【請求項１３】 請求項１の工作機械システムであって、前記電子的デバイスと前記インターフ
    ェースデバイスの各々が通信部分を有し、前記インターフェースデバイスの前記
    通信部分がデータ／クエリー信号を伝送するための手段を含み、前記通信部分が
    、前記データ／クエリー信号を受信するための手段を有し、前記データ／クエリ
    ー信号により前記データを保存するための手段に電力を与える工作機械システム
    。
  14. 【請求項１４】 請求項１の工作機械システムであって、更に、前記工具へ装着された電力源を
    含む工作機械。
  15. 【請求項１５】 請求項１の工作機械システムであって、前記センサデバイスが前記工具上に装
    着されている工作機械システム。
  16. 【請求項１６】 請求項１の工作機械システムであって、前記工具がパンチとダイスとを含み、
    前記ダイスが窪みを郭定し、前記センサデバイスが前記ダイスの前記窪み内に装
    着された第一のセンサを含んでいる工作機械システム。
  17. 【請求項１７】 請求項１６の工作機械システムであって、前記電子的デバイスが、前記ダイス
    の前記窪み内に装着された第一のマイクロチップを含む工作機械システム。
  18. 【請求項１８】 請求項１７の工作機械システムであって、前記工具が窪みを郭定するゲートを
    含み、前記センサデバイスが、前記ゲートの前記窪み内に装着された第二のセン
    サを含んでいる工作機械システム。
  19. 【請求項１９】 請求項１８の工作機械システムであって、前記電子的デバイスが前記ゲート
    の前記窪み内に装着された第二のマイクロチップを含んでいる工作機械システム
    。
  20. 【請求項２０】 請求項１の工作機械システムであって、前記工具が窪みを郭定しているガンド
    リルであり、前記センサが前記ガンドリルの前記窪み内に装着されている工作機
    械システム。
  21. 【請求項２１】 請求項２０の工作機械システムであって、前記電子的デバイスが前記ガンドリ
    ルの前記窪み内に装着されている工作機械システム。
  22. 【請求項２２】 冷間成形システムに於いて冷間成形工具の寿命サイクルを監視する方法であっ
    て、前記工具が該工具へ固定的に装着された電子的デバイスを有し、 前記電子的デバイスに前記工具についての識別データを保存する過程と、 前記工具の各々の作動サイクルを作動サイクルセンサデバイスにより感知し、
    前記作動サイクルセンサデバイスからの作動サイクルデータを伝送する過程と、 前記電子的デバイスにて前記作動サイクルデータを受信し保存する過程と を含む方法。
  23. 【請求項２３】 請求項２２の方法であって、前記冷間成形システムがプロセス監視システムを
    有しており、更に、 前記プロセス監視システムにて前記作動サイクルデータを受信する過程と、 前記プロセス監視システムから前記電子的デバイスへ前記作動サイクルデータ
    を伝送する過程とを含む方法。
  24. 【請求項２４】 請求項２３の方法であって、前記冷間成形システムが、更に温度センサを有し
    、更に、 前記工具の温度を感知する過程と、 前記工具の感知された温度に対応する信号を前記プロセス監視システムへ伝送
    する過程と、 を含む方法。
  25. 【請求項２５】 請求項２３の方法であって、更に、 前記電子的デバイスに保存された前記識別データと前記作動サイクルデータを
    、前記プロセス監視システムによりアクセスする過程と、 前記プロセス監視システムにて前記識別データと前記作動サイクルデータとを
    表示する過程と、 を含む方法。
  26. 【請求項２６】 請求項２２の方法であって、更に、前記電子的デバイスに保存された前記識別
    データと前記作動サイクルデータとをポータブルリーダーによりアクセスする過
    程を含む方法。
  27. 【請求項２７】 請求項２６の方法であって、前記ポータブルリーダーに前記識別データと前記
    作動サイクルデータを記録する過程を含む方法。
  28. 【請求項２８】 請求項２６の方法であって、更に、前記ポータブルリーダーにて前記識別デー
    タと前記作動サイクルデータとを表示する過程を含む方法。
  29. 【請求項２９】 請求項２２の方法であって、更に、前記工具の寿命期間に於いて期待される作
    動サイクル数を決定する過程と、 前記電子的デバイスに保存された前記識別データと前記作動サイクルデータに
    アクセスする過程と、 前記作動サイクルデータから前記工具が使われた作動サイクル数を計算する過
    程と、 前記工具の寿命期間に於いて期待される作動サイクル数から前記工具が使われ
    た作動サイクル数を減算し、前記工具の残りの寿命を決定する過程とを 含む方法。
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