WO2020241628A1 - 切削工具本体、切削工具及びデータ収集システム - Google Patents

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WO2020241628A1
WO2020241628A1 PCT/JP2020/020704 JP2020020704W WO2020241628A1 WO 2020241628 A1 WO2020241628 A1 WO 2020241628A1 JP 2020020704 W JP2020020704 W JP 2020020704W WO 2020241628 A1 WO2020241628 A1 WO 2020241628A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cutting tool
recess
substrate
power receiving
sensor
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/020704
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
重孝 橋本
Original Assignee
京セラ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 京セラ株式会社 filed Critical 京セラ株式会社
Priority to JP2021522779A priority Critical patent/JP7200369B2/ja
Publication of WO2020241628A1 publication Critical patent/WO2020241628A1/ja

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool

Definitions

  • the present invention relates to a cutting tool main body, a cutting tool including the cutting tool main body, and a data collection system including the cutting tool main body.
  • the cutting tool is, for example, a cutting tool.
  • the cutting tool body is, for example, a holder to which an insert having a cutting edge can be attached.
  • This cutting tool includes a main body, a cutting blade, a sensor, a cable member, and a communication unit.
  • the communication unit has a battery as a power supply unit.
  • the cutting tool main body includes a base that holds a blade portion, a sensor that is held by the base, and a power receiving portion that is held by the base and is supplied with power by non-contact power transmission. Have.
  • the cutting tool includes the cutting tool main body and the blade portion held by the cutting tool main body.
  • the data collection system includes the cutting tool main body and a storage unit for accumulating information included in a signal output from the sensor.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the cutting tool shown in FIG. 1 as viewed from the same direction as in FIG.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the cutting tool shown in FIG. 1 as viewed from the same direction as in FIG.
  • FIG. 6 (a) and 6 (b) are perspective views showing an example of a structure for attaching the cutting tool of FIG. 1 to a machine tool.
  • 7 (a) is a front view of the tool post shown in FIG. 6 (a), and FIG.
  • FIG. 7 (b) is a cross-sectional view taken along the line VIIb-VIIb of FIG. 6 (b). It is a schematic diagram which shows the manufacturing method of the cut-worked article of embodiment. It is a block diagram which shows the example of the structure of the data collection system. It is a block diagram which shows another example of the configuration of a data collection system.
  • each figure referred to below is a simplified representation of only the main members necessary for explaining the embodiment. Therefore, the cutting tool may include any component not shown in each referenced figure. Further, the dimensions of the members in each drawing do not faithfully represent the actual dimensions of the constituent members, the dimensional ratio of each member, and the like.
  • FIG. 1 is an external perspective view of the cutting tool 1 according to the embodiment.
  • FIG. 2 is an external perspective view of the cutting tool 1 as viewed from a direction different from that of FIG.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the cutting tool 1 as viewed from the same direction as in FIG.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the cutting tool 1 as viewed from the same direction as in FIG.
  • FIG. 5 is a side view of the cutting tool 1 as viewed from above the paper surface of FIG.
  • the cutting tool 1 has a substantially rod-shaped holder 3 (an example of a cutting tool main body) attached to a machine tool, and an insert 5 attached to and detached from the tip side of the holder 3.
  • the cutting tool 1 cuts the work material by bringing the insert 5 into contact with the rotating work material.
  • a cutting tool 1 is sometimes referred to as a turning tool or a cutting tool.
  • Examples of the cutting tool 1 include an outer diameter machining tool, an inner diameter machining tool, a grooving tool, a parting tool, and the like.
  • the holder 3 has, for example, a holder 7 that holds the insert 5.
  • the holding body 7 contributes to attaching the cutting tool 1 to a machine tool (not shown here).
  • the holder 3 has various elements inside (or outside) the holding body 7 for making the cutting tool 1 multifunctional.
  • the holder 3 has a sensor 9, a communication unit 11, and a power receiving unit 13.
  • the sensor 9 detects a physical quantity indicating the state of the cutting tool 1, such as temperature.
  • the communication unit 11 wirelessly transmits information on the physical quantity detected by the sensor 9.
  • the power receiving unit 13 receives electric power from the outside of the cutting tool 1. This power is consumed, for example, by the sensor 9 and the communication unit 11.
  • the holding body 7 has, for example, a rod shape extending from the first end 7a toward the second end 7b. Generally, the first end 7a is the front end and the second end 7b is the rear end.
  • the shape of the cross section (cross section orthogonal to the length direction) of the holding body 7 may be an appropriate shape. In the illustrated example, the shape of the cross section of the holding body 7 is rectangular. In other words, the holding body 7 has a substantially quadrangular prism shape.
  • the holding body 7 is located at the tip of the main body 7c that occupies most of the holding body 7 (for example, 60% or more of the length of the holding body 7) and the main body 7c, and holds the insert 5. It has a tip portion 7d and.
  • the main body 7c extends substantially in a constant cross section (here, a rectangle).
  • the tip portion 7d has an appropriate shape according to, for example, the type of insert 5 and / or the type of processing. In such a case, the central axis O1 may be specified based on the main body 7c.
  • the central axis O1 passes through the center of gravity of the cross section of the main body 7c (the existence of the first recess 21 and the like described later is ignored and the outer shape of the main body 7c is formed) in the length direction of the main body 7c. It may be a parallel axis.
  • the shape of the cross section of the holding body 7 may be another shape such as a shape including a curved line on the outer edge. Further, when the shape of the cross section of the holding body 7 is rectangular, the aspect ratio thereof may be appropriately set. In other words, the shape of the cross section may be a square or a rectangle other than a square. Further, the holding body 7 may have a bent portion on the tip end side.
  • the holding body 7 has an outer peripheral surface around the central axis O1.
  • the outer peripheral surface is, from another point of view, a surface (for example, parallel) along the central axis O1.
  • the outer peripheral surface of the holding body 7 has a first side surface 7e, a second side surface 7f, a third side surface 7g, and a fourth side surface 7h.
  • the second side surface 7f is located on the opposite side of the first side surface 7e.
  • the third side surface 7g and the fourth side surface 7h connect the first side surface 7e and the second side surface 7f, respectively.
  • the holding body 7 since the holding body 7 (more strictly, the main body 7c) has a substantially rectangular columnar shape, these side surfaces are planar, and the planar shape thereof is the first end. It has a rectangular shape with the direction from 7a to the second end 7b as the length direction.
  • a Cartesian coordinate system consisting of the D1 axis, the D2 axis and the D3 axis, and the D1 axis parallel to the central axis O1 is defined.
  • the first side surface 7e and the second side surface 7f are orthogonal to the D2 axis.
  • the third side surface 7g and the fourth side surface 7h are orthogonal to the D3 axis.
  • the first side surface 7e faces the + D2 side.
  • the second side surface 7f faces the ⁇ D2 side.
  • the third side surface 7g faces the + D3 side.
  • the fourth side surface 7h faces the ⁇ D3 side.
  • the size of the holder 7 is not particularly limited. An example is given below.
  • the length from the first end 7a to the second end 7b may be 50 mm or more and 200 mm or less.
  • the thickness from the first side surface 7e to the second side surface 7f on the opposite side thereof and / or the thickness from the third side surface 7g to the fourth side surface 7h may be 5 mm or more and 30 mm or less, respectively.
  • the position and shape of the portion of the holder 7 to which the insert 5 is attached may be an appropriate shape.
  • the retainer 7 has a recess 15 that accommodates at least a portion of the insert 5.
  • Such a recess 15 is generally referred to as a pocket.
  • the position, shape and size of the recess 15 may be appropriately set according to the shape and size of the insert 5 to be attached.
  • the recess 15 is formed at a corner where the first side surface 7e, the third side surface 7g, and the tip surface (reference numeral omitted) intersect, and the shape thereof is substantially a rectangular parallelepiped shape.
  • the holding body 7 has, for example, a base 17 that is the main body of the holding body 7 and a cover 19 that is attached to the base 17.
  • the substrate 17 has, for example, a space for accommodating the sensor 9 and the communication unit 11 (first recess 21 in the illustrated example) and a space for accommodating the power receiving unit 13 (second recess 23 in the illustrated example).
  • the cover 19 closes the first recess 21.
  • the second recess 23 is not closed by the cover, and the power receiving portion 13 is exposed to the outside of the substrate 17.
  • the space may be formed by through holes instead of recesses. Further, the power receiving unit 13 may be covered with a cover.
  • the base 17 constitutes most of the holding body 7, and the description of the shape of the holding body 7 described above may be incorporated for the outer shape thereof.
  • the portion of the holding body 7 corresponding to the first end 7a, the second end 7b, the first side surface 7e, the second side surface 7f, the third side surface 7g, and the fourth side surface 7h is the first end 17a. It may be referred to as a second end 17b, a first side surface 17e, a second side surface 17f, a third side surface 17g, and a fourth side surface 17h.
  • the entire base 17 is integrally formed.
  • the material of the substrate 17 is arbitrary.
  • examples of the material of the substrate 17 include steel and cast iron. Steel may be used among these materials from the viewpoint of increasing the toughness of the substrate 17.
  • first recess 21 and the second recess 23 may be appropriately set.
  • the first recess 21 and the second recess 23 are located on the side of the second end 7b with respect to the insert 5 (the recess 15 from another point of view).
  • the first recess 21 and the second recess 23 are composed of recesses that open on the outer peripheral surface (the surface around the central axis O1) of the substrate 17.
  • the first recess 21 opens in the first side surface 17e.
  • the first recess 21 is, for example, a surface (first side surface 17e) through which the first recess 21 opens and another surface (third side surface 17g, fourth side surface 17h and / or end surface on the side of the second end 7b (rear). Move away from the intersection (ridgeline) with (end face)).
  • the first recess 21 may be opened to the other side surface of the substrate 17 or may be opened to the rear end surface in place of or in addition to the first side surface 17e.
  • the first recess 21 has two recesses (reference numerals omitted) having different depths from each other.
  • the relatively shallow recesses contribute, for example, to accommodate the sensor 9.
  • the relatively deep recesses contribute, for example, to accommodate the communication unit 11. Of course, such a difference in depth does not have to be formed.
  • the position, shape and size of each of the two recesses are also arbitrary.
  • each recess is shaped to form a relatively thin rectangular parallelepiped space.
  • the depth of the first recess 21 from the first side surface 17e is made relatively shallow, for example.
  • the depth of the first recess 21 is less than half or less than one-third of the thickness of the substrate 17 from the first side surface 17e to the second side surface 17f even at the deepest position.
  • the depth of the first recess 21 may be deeper than the above.
  • the second recess 23 opens in the second side surface 17f. From another point of view, the second recess 23 opens in the direction opposite to the first recess 21.
  • the first recess 21 and the second recess 23 may or may not overlap each other (in the illustrated example) by seeing through them in the opening direction.
  • the second recess 23 Similar to the first recess 21, the second recess 23 has a surface (second side surface 17f) through which the second recess 23 opens and another surface (third side surface 17g, fourth side surface 17h and / or second end 7b). It is separated from the intersection position (ridge line) with the end face (rear end face) on the side of.
  • the second recess 23 may be opened to the other side surface of the substrate 17, may be opened to the rear end surface, or the first recess 21 may be opened in place of or in addition to the second side surface 17f. It may be opened on the same surface as the surface to be used.
  • the second concave portion 23 has a shape forming a relatively thin rectangular parallelepiped space.
  • Other shapes of the second recess 23 include, for example, a circular, elliptical, or oval shape (a shape in which the short side of the rectangle is arcuate) in a plan view of the surface (second side surface 17f) through which the second recess 23 opens. ) Can be mentioned.
  • the second recess 23 may be annular in a plan view, provided that the configuration of the power receiving portion 13 is different from the illustrated example (the shape of the power receiving portion 13 is annular). Further, the depth of the second recess 23 from the second side surface 17f is made relatively shallow, for example.
  • the depth of the second recess 23 is less than half or less than one-third of the thickness of the substrate 17 from the second side surface 17f to the first side surface 17e even at the deepest position.
  • the depth of the second recess 23 may be deeper than the above.
  • the base 17 has, for example, a through hole 25 through which the first recess 21 and the second recess 23 are passed.
  • a cable 27 is arranged in the through hole 25.
  • the power receiving unit 13 housed in the second recess 23 and the sensor 9 and the communication unit 11 housed in the first recess 21 can be electrically connected via the cable 27.
  • the position, shape and size of the through hole 25 are arbitrary.
  • the through hole 25 communicates with the portion of the first recess 21 and the second recess 23 on the second end 17b side.
  • the cover 19 is, for example, generally flat. Further, the shape and size in the plan view are, for example, substantially the same as the shape and size of the opening on the first side surface 17e of the first recess 21. The cover 19 is located in the opening of the first recess 21 and closes the first recess 21.
  • the method of fixing the cover 19 to the base 17 may be appropriate.
  • the fixing may be made by an adhesive, by directly joining (welding, etc.) the two, by a screw, or by a claw (engagement). May be good.
  • the opening of the first recess 21 may or may not be sealed by the cover 19.
  • the material of the cover 19 is arbitrary.
  • the material of the cover 19 may be an organic material such as plastic, an inorganic material such as glass, or a metal such as stainless steel.
  • the sensor 9 is a member capable of measuring the state of the cutting tool 1 (any part thereof) at the time of cutting.
  • Examples of the state of the cutting tool 1 include physical quantities such as temperature, acceleration, vibration, strain, internal stress, and wear.
  • Measuring the state of the cutting tool 1 means measuring information on at least one of the physical quantities represented by the above in the cutting tool 1. Further, the object of measurement is not limited to the information in the static state, but may be the information in the dynamic state, that is, the change in the state.
  • the information to be measured is the temperature. Further, it is assumed that the temperature of the cutting tool 1 before the cutting process is 20 ° and the temperature of the cutting tool 1 rises to 80 ° during the cutting process. At this time, 20 °, which is the temperature of the cutting tool 1 before cutting, is information on the temperature in a static state. Further, the rise in the temperature of the cutting tool 1 from 20 ° to 80 ° is information on the temperature in a dynamic state. Either one of these pieces of information may be measured, or both may be measured.
  • the holder 3 when the holder 3 has a thermocouple as the sensor 9, it is possible to measure the temperature of the holder 7. Even when the holder 3 has a piezoelectric sensor using a piezo element, it is possible to measure acceleration, vibration, strain, internal stress, and the like. Further, the holder 3 may have a wiring circuit that functions as a sensor 9. Specifically, when the wiring circuit is worn along with the wear of the holding body 7 and the resistance value of this circuit changes, the worn state of the holding body 7 may be measured by the change of the resistance value.
  • the state of the cutting tool 1 that can be measured by the sensor 9 is not limited to the above physical property values.
  • the sensor 9 is not limited to the above specific example, and other elements not particularly described that can measure the physical property values exemplified above may be used.
  • a camera and a microphone may be used.
  • the shape of the sensor 9 is arbitrary. In the figure, the sensor 9 is shown in a thin rectangular parallelepiped shape, but the shape is not limited to such a shape.
  • the sensor 9 may be only a part of a transducer that converts a physical quantity into an electric signal (a sensor in a narrow sense may be used), or may include an amplifier or the like in addition to the transducer. Further, the sensor 9 may include, for example, a microcomputer capable of performing edge processing on the measured physical quantity. Further, the sensor 9 may be one that consumes electric power or one that does not consume electric power. In the description of the present disclosure, basically, a sensor 9 that consumes electric power is taken as an example.
  • the method of fixing the sensor 9 to the holding body 7 (base 17) may be appropriate depending on the type of the sensor 9 and the like.
  • the fixation may be made with an adhesive, an adhesive tape, a direct bond, a screw, or a claw (engagement). It may be done by being pressed by the cover 19.
  • the sensor 9 may be fixed to the substrate 17 while being sealed (embedded) by a sealing material (for example, resin) filled in the first recess 21.
  • the communication unit 11 is wiredly connected to the sensor 9, and the information of the substrate 17 measured by the sensor 9 is transmitted to the communication unit 11.
  • the information of the base 17 transmitted to the communication unit 11 is wirelessly transmitted from the communication unit 11 to the outside of the cutting tool 1.
  • the communication unit 11 basically consumes electric power.
  • connection unit 29 that connects the sensor 9 and the communication unit 11 by wire
  • connection unit 29 Examples of the connection unit 29 that connects the sensor 9 and the communication unit 11 by wire include wiring and a circuit using a conductor.
  • the transmission of information from the sensor 9 to the communication unit 11 is not limited to the above, and may be performed using, for example, optical wiring.
  • Examples of the wireless communication performed by the communication unit 11 include those using radio waves.
  • the communication unit 11 modulates and raises the frequency (conversion to a high frequency signal having a carrier frequency) with respect to the electric signal from the sensor 9 (or the electric signal based on the optical signal from the sensor 9), for example. After that, the high frequency signal is converted into radio waves by the antenna and transmitted.
  • the wireless communication is not limited to the above, and may be, for example, one using light.
  • the range in which the wireless signal transmitted by the communication unit 11 reaches may be narrow or wide.
  • the above range may be a range that can cover the periphery of one machine tool, a range that can cover one factory (building), or one site where a plurality of factories are built. It may be a range that can be covered, a range that can cover an area such as a municipality, or a range that is wider than that.
  • the above-mentioned description of the fixing method of the sensor 9 to the holding body 7 may be incorporated. Further, the fixing method of the communication unit 11 and the fixing method of the sensor 9 may be the same as each other or may be different from each other.
  • the power receiving unit 13 receives power from the outside of the cutting tool 1 by non-contact power transmission. That is, the power receiving unit 13 receives power without going through the terminals.
  • the non-contact power transmission method may be various. Typical examples include an electromagnetic induction method that utilizes electromagnetic induction and a magnetic field resonance method that is an improvement thereof. In the case of these methods, for example, the power receiving unit 13 has a coil 31.
  • the number of turns of the wire rod and the like may be set as appropriate.
  • the overall shape of the coil 31 may be circular, elliptical, rectangular (illustrated example), or the short side of the rectangle on an arc. It may have a rectangular shape.
  • the wire rod may be wound only once, or may be wound a plurality of times so that the wire rods overlap in the axial direction and / or the radial direction of the coil 31 (illustrated example). Further, for example, the wire rod may be wound in an aligned manner or may be wound in a random manner.
  • the coil 31 may be directly attached to the base 17, or may be held by another member and the other member may be attached to the base 17 (illustrated example).
  • the power receiving unit 13 may or may not have a member for holding the coil 31.
  • the power receiving unit 13 has a package 33 that holds the coil 31 inside.
  • the package 33 may be integrally formed of the material in which the coil 31 is embedded, or may be formed by combining two or more members so as to form a space in which the coil 31 is accommodated.
  • the material of the package 33 is also optional.
  • a part or all of the package 33 may be a magnetic material, an insulating material, or a conductive material (however, the coil 31 is insulated from the coil 31 by an insulating material interposed therein). There may be.
  • the shape and size of the package 33 may be set as appropriate.
  • the shape of the package 33 may be the same as the overall shape of the coil 31 (illustrated example), or may be a different shape.
  • the package 33 has a thin rectangular parallelepiped shape that is one size larger than the coil 31.
  • the power receiving unit 13 may have a configuration other than the above.
  • the power receiving unit 13 may include a power supply circuit for performing transformation, conversion between DC power and AC power, and / or stabilization of power.
  • a power supply circuit may be configured by an IC (Integrated Circuit). It should be noted that such a power supply circuit may be included in an element (sensor 9 and / or communication unit 11) to which power is supplied from the power receiving unit 13, and power is supplied from the power receiving unit 13 and the power receiving unit 13. It may be provided in a manner that can be conceptualized as independent of the element.
  • the relationship between the direction in which the coil 31 faces (the direction in which the axis of the coil 31 extends) and the direction of the cutting tool 1 may be appropriately set.
  • the coil 31 faces the opening direction of the second recess 23. From another point of view, the coil 31 faces in the direction in which the second side surface 17f faces. Further, the coil 31 is closer to the second side surface 17f than the first side surface 17e.
  • the distance of the coil 31 from the second side surface 17f (the shortest distance from the virtual surface assuming that the second recess 23 is not provided) is the distance from the first side surface 17e on the back surface (first). It is shorter than (the shortest distance to the virtual surface) assuming that the recess 21 is not provided.
  • the second recess 23 may be opened to a surface other than the second side surface 17f, and in this case, the coil 31 may face in the direction in which the other surface faces. Further, the direction in which the coil 31 faces and the direction in which the surface through which the second recess 23 opens can face may be different.
  • the power receiving portion 13 is inserted from the second recess 23 that opens to the rear end surface, and the coil 31 faces the direction in which the second side surface 17f faces at a position closer to the second side surface 17f than the first side surface 17e. May be good.
  • the cover is not provided in the second recess 23, and the power receiving portion 13 is exposed to the outside of the substrate 17.
  • the positional relationship between the surface of the power receiving unit 13 exposed to the outside (here, the surface on the ⁇ D2 side) and the surface through which the second recess 23 opens (second side surface 17f) may be appropriately set.
  • the outer surface (-D2 side) of the power receiving portion 13 is located inside the substrate 17 with respect to the second side surface 17f.
  • the entire power receiving unit 13 is located inside the base 17 with respect to the second side surface 17f.
  • the size of the step between the outer surface of the power receiving unit 13 and the second side surface 17f may be appropriately set.
  • the size of the step is smaller than the thickness of the power receiving portion 13 (in the D2 direction).
  • the outer surface of the power receiving unit 13 may be flush with the second side surface 17f or may be located outside the second side surface 17f, unlike the illustrated example.
  • the above description of the fixing method of the sensor 9 to the holding body 7 may be incorporated. Further, the method of fixing the power receiving unit 13 and the method of fixing the sensor 9 or the communication unit 11 may be the same or different from each other. Further, the package 33 (all or at least a part constituting the surface exposed from the base 17) is made of a material that is filled in the second recess 23 and then cured in order to fix the coil 31 to the base 17. You may.
  • the insert 5 is also called a throw-away tip.
  • the insert 5 is a tip that constitutes a blade portion 5a that directly contributes to cutting by a part or all of the insert 5. Further, the insert 5 is removable from the holder 3.
  • the blade portion 5a has, for example, a cutting blade 5b, a rake surface 5c and a flank surface 5d that intersect each other with the cutting blade 5b as a ridgeline.
  • the cutting edge 5b directly contributes to the cutting of the work material in the blade portion 5a.
  • the rake face 5c is also a portion that can directly contribute to cutting, and also has a region through which chips flow.
  • the flank surface 5d contributes to avoiding unnecessary contact between the blade portion 5a and the machined finished surface.
  • the shape of the insert 5 may be various depending on the type of processing and the like.
  • the shape of the insert 5 is a square plate shape.
  • various shapes such as a triangular plate shape and a hexagonal plate shape can be mentioned as the shape of the insert 5.
  • the size of the insert 5 is not particularly limited. As an example of the dimensions, the length of one side of the rake face 5c may be 3 mm or more and 20 mm or less. Further, the height of the insert 5 indicated in the direction orthogonal to the rake face 5c may be 5 mm or more and 20 mm or less.
  • the material of the insert 5 is not particularly limited.
  • examples of the material of the insert 5 include cemented carbide and cermet.
  • examples of the composition of the cemented carbide include WC-Co, WC-TiC-Co and WC-TiC-TaC-Co.
  • WC, TiC, and TaC are hard particles
  • Co is a bonding phase.
  • Cermet is a sintered composite material in which a metal is composited with a ceramic component.
  • examples of the cermet include a titanium compound containing titanium carbide (TiC) and / or titanium nitride (TiN) as a main component.
  • the surface of the insert 5 may be coated with a coating using a chemical vapor deposition (CVD) method or a physical vapor deposition (PVD) method.
  • CVD chemical vapor deposition
  • PVD physical vapor deposition
  • the composition of the coating include titanium carbide (TiC), titanium nitride (TiN), titanium carbon nitride (TiCN) and alumina (Al2O3).
  • the structure for mechanically attaching and detaching the insert 5 to and from the holder 3 may be various.
  • a clamp 35 that sandwiches the insert 5 with the holding body 7 (inner surface of the recess 15) and a screw 37 that is inserted into the clamp 35 and screwed into the holding body 7 are provided.
  • the insert 5 is tightened to the holding body 7 and the clamp 35 and fixed to the holder 3.
  • Examples of the configuration other than the illustrated example include a configuration in which a screw inserted through the insert 5 is screwed into the holding body 7.
  • the rake face 5c is inclined at a predetermined rake angle with respect to the D2 direction when viewed in the D1 direction. From another point of view, the rake face 5c faces the + D3 side while inclining its normal with respect to the D3 direction. Further, the flank surface 5d is inclined at a predetermined clearance angle with respect to the D3 direction when viewed in the D1 direction. From another point of view, the flank 5d faces the + D2 side while tilting its normal in the D2 direction.
  • the power receiving unit 13 faces the ⁇ D2 side. Therefore, the power receiving unit 13 faces the side opposite to the side facing the flank 5d.
  • ⁇ Cutter stand> (Holding structure) 6 (a) and 6 (b) are perspective views showing an example of how the cutting tool 1 is attached to the machine tool.
  • the machine tool has a tool post 41 that holds the cutting tool 1.
  • the tool post 41 abuts on the second side surface 17f of the base 17, for example, positions the cutting tool 1 in the D2 direction, and positions the base 17 on the third side surface 17g and the fourth side surface 17h (in another viewpoint, in the D3 direction). ) Hold the cutting tool 1 by clamping.
  • the tool post 41 has a base 43 and a plurality of screws 45 screwed onto the base 43.
  • the base 43 has a groove (reference numeral omitted) in which most of the main body 7c of the cutting tool 1 is accommodated.
  • the groove has a rectangular cross section and extends linearly.
  • the reference surface 43a facing the second side surface 17f, the second facing surface 43c facing the fourth side surface 17h, and the first facing surface facing the third side surface 17g by the inner surface of the groove. 43b is configured.
  • the first facing surface 43b is composed of one surface of the plate-shaped portion 43e of the base portion 43.
  • the screw 45 is screwed so as to penetrate the plate-shaped portion 43e from the side opposite to the first facing surface 43b, and its tip abuts on the third side surface 17g (see FIG. 7B). Therefore, the cutting tool 1 is clamped by screwing the screw 45 into the plate-shaped portion 43e.
  • the base 43 may have a surface for positioning the rear end surface (the surface on the + D1 side) of the substrate 17.
  • the turret 41 may be moved by itself with respect to the work piece, or may be configured as one of a plurality of turrets included in the turret.
  • the tool post may be provided with a power feeding unit that supplies power to the power receiving unit 13 by non-contact power transmission. An example thereof will be described by taking the tool post 41 illustrated above as an example.
  • FIG. 7A is a view of the base 43 of the tool post 41 as viewed from the + D2 side.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line VIIb-VIIb of FIG. 6B.
  • the tool post 41 has a coil 47 that faces the power receiving unit 13 (coil 31) when the cutting tool 1 is attached to the tool post 41. Therefore, when AC power is supplied to the coil 47, power is supplied to the power receiving unit 13 by electromagnetic induction.
  • the overall shape and dimensions of the coil 47, the cross-sectional shape and dimensions of the wire rod constituting the coil 47, the winding method of the wire rod, the number of windings of the wire rod, and the like may be appropriately set, and these are the same as those of the coil 31. It may or may not be.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a method of turning the work material 101 (manufacturing method of the work material 101) using the cutting tools 1 illustrated in FIGS. 1 to 5. Here, an example in which so-called outer rounding is performed is shown.
  • the work material 101 is rotated around the shaft O2 by a machine tool (not shown here). In this state, the insert 5 of the cutting tool 1 comes into contact with the outer peripheral surface side portion of the work material 101, so that the outer peripheral surface side portion of the work material 101 is cut.
  • the cutting tool 1 is arranged so that its central axis O1 is substantially orthogonal to the axis O2 and the first side surface 7e and the second side surface 7f are substantially orthogonal to the axis O2.
  • the shaft O2 is parallel to the D2 direction with respect to the cutting tool 1.
  • the third side surface 7g faces the side opposite to the rotation direction of the work material 101.
  • the rake face 5c faces the side opposite to the rotation direction of the work material 101.
  • the flank surface 5d is oriented so as to face the direction in which the axis O2 extends (however, it is not orthogonal to the axis O2).
  • the cutting tool 1 moves from the position on the ⁇ D2 side to the + D2 side (the side facing the flank surface 4d) with respect to the work material 101, approaches the work material 101, and further contacts the work material 101.
  • the cutting edge 5b comes into contact with the work material 101, and the outer peripheral side portion of the work material 101 is cut by the cutting edge 5b (and the rake face 5c).
  • Cutting is continued by continuing the movement to the + D2 side.
  • the cutting tool 1 is moved in a direction substantially orthogonal to the axis O2 and away from the work material 101. As a result, turning is completed.
  • the cutting tool 1 may be various tools such as an outer diameter machining tool, an inner diameter machining tool, a grooving tool, and a parting tool.
  • the outer diameter machining tool may realize a shape having a constant diameter in the direction in which the shaft O2 extends, or a shape in which the diameter changes depending on the position in the direction in which the shaft O2 extends. You may.
  • the above-mentioned operation is only an example.
  • the direction of the cutting tool 1 with respect to the work material 101, the direction in which the cutting tool 1 approaches the work material 101, the direction in which the cutting tool 1 moves during cutting, and the direction in which the cutting tool 1 moves away from the work material 101. May differ from the illustrated example.
  • the relationship between the rotation start time and / or rotation end time of the work material 101 and the contact time and / or separation time of the cutting tool 1 with the work material 101 may be different from the above-described operation.
  • the material of the work material 101 is arbitrary. Typical examples of the material include carbon steel, alloy steel, stainless steel, cast iron, non-ferrous metal and the like.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a data collection system 51 as an application example of the cutting tool 1.
  • the data collection system 51 includes a cutting tool 1, a machine tool 53 to which the cutting tool 1 is attached, and an information processing device 55 that communicates with the cutting tool 1.
  • the machine tool 53 is also regarded as a part of the data collection system 51.
  • the cutting tool 1 (or holder 3) and the information processing device 55 may be considered to constitute the data collection system 51 (excluding the machine tool 53).
  • the machine tool 53 may be similar to various known machine tools such as lathes. In the illustrated example, arrows are drawn to indicate that signals are transmitted and / or received between the machine tool 53 and the information processing apparatus 55. However, the machine tool 53 may be configured so that such transmission and / or reception is not performed or is not possible.
  • the machine tool 53 has a power supply unit 57 that supplies electric power to the power receiving unit 13 of the cutting tool 1 by non-contact power transmission.
  • a tool post 41 described with reference to FIGS. 7 (a) and 7 (b) can be mentioned.
  • the power receiving unit 13 can receive power from the power feeding unit 57 as long as the cutting tool 1 is attached to the tool post 41.
  • the electric power supplied to the power receiving unit 13 is supplied to the sensor 9 and the communication unit 11 as described above.
  • the information processing device 55 may be arranged relatively close to the machine tool 53, or may be arranged relatively far away. Further, the information processing apparatus 55 may be configured by a plurality of hardware distributed and arranged in a plurality of locations. For example, a part or all of the information processing apparatus 55 may be arranged adjacent to the machine tool 53, or may be arranged away from the machine tool 53 in the factory (building) where the machine tool 53 is arranged. Alternatively, it may be placed in another building on the same site as the site where the factory is built, or it may be placed in another area within the same area as the area where the site is located, or the area. It may be located in a different region or country.
  • the information processing device 55 may communicate with the cutting tool 1 by directly receiving the wireless signal from the cutting tool 1, other devices and / or other devices that have received the wireless signal from the cutting tool 1.
  • communication with the cutting tool 1 may be performed via the communication network. Examples of the communication network include the Internet.
  • the communication network include the Internet.
  • the information processing device 55 includes, for example, a computer.
  • the computer includes a CPU, RAM, ROM and an external storage device. Then, by executing the program recorded in the ROM and / or the external storage device by the CPU, various functional units for executing various processes are constructed.
  • a communication unit 59 that communicates with the cutting tool 1 and an information processing unit 61 that performs information processing based on communication and / or for communication are shown.
  • the RAM and / or the external storage device functions as a storage unit 63 that stores information based on the signal output by the sensor 9.
  • the communication unit 59 may directly receive the radio signal from the communication unit 11 of the cutting tool 1, or may be via another device and / or a communication network. It may be the one that receives the signal from the communication unit 11.
  • the configuration of the communication unit 59 may be appropriate depending on the above reception mode.
  • the communication unit 59 may have an antenna for receiving radio waves as a radio signal, or may have a demodulation device for demodulating an input high frequency signal.
  • the processing executed by the information processing unit 61 may be appropriate.
  • the information processing unit 61 may perform a process of accumulating the information included in the signal output by the sensor 9 obtained via the communication unit 59 in the storage unit 63.
  • the information processing unit 61 may perform a process of evaluating the state of the cutting tool 1 based on the information obtained from the sensor 9 and / or the information accumulated in the storage unit 63.
  • the information processing unit 61 outputs a signal instructing the machine tool 53 to change the machining conditions based on the above evaluation result, or displays an image based on the evaluation result on the display. May be good.
  • information sequentially transmitted from the sensor 9 is sequentially stored in the storage unit 63, and time-series data is generated.
  • the information processing device 55 has been described as a device that is hardware-separate from the control device of the machine tool 53.
  • the information processing device 55 may be included in the control device included in the machine tool 53.
  • the information processing device 55 may be provided separately from the control device of the machine tool 53 in terms of hardware, or may be regarded as a part of the machine tool 53.
  • the information processing device 55 is capable of communicating with a plurality of cutting tools 1, and may receive information from a plurality of sensors 9. Then, the information processing apparatus may generate so-called big data by accumulating information. On the contrary, information may be transmitted from one cutting tool 1 to a plurality of information processing devices 55.
  • FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the cutting tool 201 and the data collection system 251 according to the modified example.
  • the description of the modified example basically, only the differences from the embodiment will be described. Matters not otherwise mentioned may be the same as in the embodiment.
  • the cutting tool 201 has a battery 65 (secondary battery) connected to the power receiving unit 13, the sensor 9, and the communication unit 11.
  • the battery 65 is stored by the electric power supplied to the power receiving unit 13 from the outside of the cutting tool 201. Then, the sensor 9 and the communication unit 11 are supplied with electric power from the battery 65.
  • the type of battery 65 the amount of electric power that can be stored, the shape, the dimensions, and the like may be appropriately set.
  • a type of the battery 65 a lithium ion battery can be mentioned.
  • the amount of electric power that can be stored in the battery 65 may be less than 1 hour in terms of the time that the elements (here, the sensor 9 and the communication unit 11) in the cutting tool 201 can be driven, or 1 hour. It may be more than one day, one day or more, or one week or more.
  • the power receiving unit 13 supplies power to the sensor 9 (and the communication unit 11) without going through the battery.
  • the cutting tool 1 (holder 3) of the embodiment connects the power receiving unit 13 and the sensor 9, and allows the power received by the power receiving unit 13 to flow to the sensor 9 without passing through the battery (connecting unit).
  • the battery For example, it has a cable 27.
  • “Without battery” means that, from another point of view, the power received by the power receiving unit 13 is supplied to the sensor 9 in real time (with almost no delay time).
  • the power receiving unit 13 may include a power supply circuit.
  • This power supply circuit may include a capacitor for the purpose of stabilizing the power supply to the sensor 9.
  • a capacitor can be clearly distinguished from the battery 65 according to the modified example from the viewpoint of structure and / or storage amount, etc., in light of common general technical knowledge.
  • the amount of power that such a capacitor can store is less than 1 minute, less than 10 seconds, or less than 1 second in terms of the time that the elements (here, the sensor 9 and the communication unit 11) in the cutting tool 201 can be driven. Is.
  • the data collection system 251 does not have the power feeding unit 57 shown in FIG. Instead, the data collection system 251 has a charger 67 for charging the power receiving unit 13.
  • the power feeding unit 57 is provided on a member (for example, a tool post 41 on which the cutting tool 1 is attached) adjacent to the cutting tool 1 when the cutting tool 1 is subjected to cutting.
  • the charger 67 is configured as, for example, a device in which the cutting tool 1 removed from the tool post 41 is arranged.
  • the principle of power supply from the charger 67 to the power receiving unit 13 is the same as the principle of power supply from the power feeding unit 57 to the power receiving unit 13.
  • the outer shape and the like of the charger 67 may be appropriately set.
  • the charger 67 may be separated from the machine tool 253 in terms of hardware (example in the figure), or may be provided as a part of the machine tool 253 in terms of hardware. Examples of the latter include a mode in which power is supplied to the charger 67 from the power supply circuit of the machine tool 253, and / or a mode in which the charger 67 is fixed to the machine tool 253. In the former aspect as well, the charger 67 may be regarded as a part of the machine tool 253.
  • the cutting tool 201 may be charged not only by the charger 67 when not in use, but also when it is attached to the machine tool 53 having the power feeding unit 57 of FIG. 9 and used. Further, the power supply circuit included in the cutting tool 201 switches the power supply source to the sensor 9 and / or the communication unit 11 between the power receiving unit 13 and the battery 65, or from the power receiving unit 13 to the sensor 9 and / or the communication unit 11. The surplus electric power may be supplied to the battery 65 while supplying electric power.
  • the holder 3 (an example of the cutting tool body) of the cutting tool 1 (or the cutting tool 201; the same applies hereinafter) includes the base 17 and the sensor 9. , And a power receiving unit 13.
  • the substrate 17 holds the blade portion 5a.
  • the sensor 9 is held on the substrate 17.
  • the power receiving unit 13 is held by the substrate 17, and power is supplied from the outside by non-contact power transmission.
  • the cutting tool 1 does not have to have a terminal exposed to the outside. That is, it is possible to solve the problem that the terminal deteriorates due to contact with a cutting agent for reducing friction or cooling. As a result, the life of the cutting tool 1 can be extended.
  • the cutting material is, for example, a water-insoluble oil agent or a water-soluble oil agent, and can be appropriately selected and used according to the material of the work material.
  • the water-insoluble oil agent include oil-based cutting oils, inactive extreme pressure type and active extreme pressure type cutting oils.
  • Water-soluble oils include, for example, cutting oils such as emulsions, solutions and solutions.
  • the cutting material is not limited to a liquid, and may be a gas such as an inert gas.
  • the substrate 17 has a second recess 23 for accommodating the power receiving unit 13.
  • the power receiving unit 13 is protected from impact, cutting agent, etc. by the substrate 17. As a result, the probability that the power receiving unit 13 will deteriorate is reduced.
  • the substrate 17 has a shape extending from the blade portion 5a side in the first direction (D1 direction).
  • the second recess 23 in which the power receiving portion 13 is housed opens in the outer peripheral surface (first side surface 17e to fourth side surface 17h) of the substrate 17 along the D1 direction.
  • the second recess 23 is also included in the technique according to the present disclosure. It is easy to increase the opening of the recess 23. As a result, the power receiving unit 13 can be easily arranged. Further, when the power receiving unit 13 receives power from the opening of the second recess 23, it is easy to increase the area for receiving power.
  • the outer peripheral surface of the substrate 17 has a first side surface 17e to a fourth side surface 17h.
  • the first side surface 17e faces one side (+ D2 side) of the second direction (D2 direction) orthogonal to the D1 direction.
  • the second side surface 17f faces the other side (-D2 side) in the D2 direction.
  • the third side surface 17g faces one side (+ D3 side) of the third direction (D3 direction) orthogonal to both the D1 direction and the D2 direction.
  • the fourth side surface 17h faces the other side (-D3 side) in the D3 direction.
  • one end (tip 7d) of the substrate 17 When viewed in the D1 direction, one end (tip 7d) of the substrate 17 has a rake face 5c of the blade 5a inclined at a predetermined rake angle with respect to the D2 direction, and a flank 5d of the blade 5a is oriented in the D3 direction. On the other hand, it has a shape that holds the blade portion 5a in a direction of tilting at a predetermined clearance angle.
  • the second recess 23 opens in the first side surface 17e or the second side surface 17f.
  • the cutting tool 1 is clamped and held on the third side surface 17g and the fourth side surface 17h intersecting the direction in which the rake surface 5c faces (D3 direction) among the first side surface 17e to the fourth side surface 17h.
  • D3 direction the direction in which the rake surface 5c faces
  • the tip portion 7d of the substrate 17 has a shape that holds the blade portion 5a in the direction in which the flank 5d faces the side (+ D2 side) facing the first side surface 17e on both sides in the D2 direction.
  • the second recess 23 opens in the second side surface 17f.
  • the second recess 23 opens on the side of the first side surface 17e and the second side surface 17f opposite to the side where the blade portion 5a is exposed.
  • the second recess 23 opens on the side opposite to the side where cutting is performed. Therefore, the probability that the cutting chips will fly around the power receiving unit 13 is reduced. As a result, the protection of the power receiving unit 13 is improved.
  • the second side surface 17f facing the side opposite to the side facing the relief surface 5d (-D2 side) is positioned by the reference surface 43a of the tool post 41. Often referred to as the side. This is because the force (feed component force) toward the ⁇ D2 side is applied to the cutting tool 1 by moving the cutting tool 1 to the + D2 side. Therefore, for example, by opening the second recess 23 in the second side surface 17f, it is highly probable that the power feeding unit 57 provided inside the reference surface 43a can supply power to the power receiving unit 13.
  • the power receiving unit 13 has a coil 31 facing in the direction in which the second recess 23 opens.
  • the probability that the substrate 17 affects the electromagnetic induction for power supply is reduced.
  • the area of the coil 31 may be increased. It's easy.
  • the outer surface of the substrate 17 is a first surface (second side surface 17f) through which the second recess 23 opens and a second surface (third side surface 17g, fourth side surface) intersecting the second side surface 17f. 17h and / or the rear end face).
  • the second recess 23 is separated from the intersection position of the second side surface 17f and the second surface.
  • the probability that the second recess 23 affects the positioning of the cutting tool 1 in the direction in which the second surface faces and / or in the direction parallel to the second surface is reduced. Further, since the strength against bending deformation on the first side surface 17e side of the second surface is improved, the power receiving portion 13 can be protected.
  • the depth of the second recess 23 is less than half the thickness of the substrate 17 from the surface (second side surface 17f) where the second recess 23 opens to the back surface (first side surface 17e). Is.
  • the power receiving unit 13 is entirely located inside the base 17 with respect to the surface (second side surface 17f) through which the second recess 23 of the base 17 opens.
  • the probability that the power receiving unit 13 will come into contact with external equipment and / or cutting chips is reduced, and the protection of the power receiving unit 13 is improved. Further, the probability that the power receiving unit 13 affects the positioning of the second side surface 17f and the reference surface 43a is reduced.
  • the cutting tool 1 connects the power receiving unit 13 and the sensor 9, and allows the power received by the power receiving unit 13 to flow to the sensor 9 without going through the battery (cable 27). Has.
  • the senor 9 is driven only when power is supplied to the power receiving unit 13. Therefore, the probability of wasteful power consumption is reduced.
  • the sensor 9 can be driven only when the sensor 9 is arranged on the tool post 41.
  • the cutting tool 201 has a battery 65 connected to the power receiving unit 13 and connected to the sensor 9.
  • the senor 9 can be driven by charging the battery 65 in advance with the charger 67.
  • the cutting tool 201 can be applied to a conventional machine tool that does not have a power feeding unit 57. Further, by providing the battery 65, it becomes easy to supply stable electric power to the sensor 9.
  • the cutting tool 1 is located in the substrate 17 and has a communication unit 11 capable of wirelessly transmitting information included in the signal output from the sensor 9.
  • this mode is also included in the technique according to the present disclosure
  • it is compatible with using non-contact power transmission.
  • it is easy to seal the inside of the substrate 17.
  • the holder 3 is an example of a cutting tool body.
  • the second recess 23 is an example of the recess.
  • the D1 direction is an example of the first direction.
  • the D2 direction is an example of the second direction.
  • the D3 direction is an example of the third direction.
  • the tip portion 7d of the substrate 17 is an example of one end portion.
  • the second side surface 17f is an example of the first side surface.
  • the third side surface 17g, the fourth side surface 17h, and the rear end surface of the substrate 17 are examples of the second surface.
  • the cable 27 is an example of a connection portion.
  • Cutting tools are not limited to turning tools.
  • the cutting tool may be a rolling tool (drill, end mill, etc.).
  • the cutting tool is not limited to an insert type tool in which an insert (a type of tip) is mechanically attached to a holder (cutting tool body) in a detachable manner.
  • the cutting tool may be a welding tool in which the tip is welded to the cutting tool body or a brazing tool in which the tip is brazed to the cutting tool body, or a blade portion is formed by a part of the cutting tool body. It may be a welding tool (also called a solid tool).
  • the cutting tool main body may be configured separately from the blade portion, or may be configured integrally with the blade portion. (Or including the blade). That is, in the present disclosure, when the substrate (or holding body) "holds the blade portion", any of the above aspects is included.
  • the usage of such terms is the same as the usage of the term of body (which can be the main body when translated into Japanese) in the technical field of cutting tools.
  • the blade when the blade is attached to the holder, the blade is not limited to the one composed of chips (inserts, etc.).
  • a peeling tool may be attached to the holder, such as a plug-in tool.
  • the cutting tool may be configured as an adjusting tool whose external dimensions and the like can be adjusted.

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Abstract

切削工具のホルダは、基体と、センサと、受電部とを有する。基体は、刃部を保持する。センサは、基体に保持される。受電部は、基体に保持され、非接触電力伝送によって外部から電力が供給される。

Description

切削工具本体、切削工具及びデータ収集システム
 本発明は、切削工具本体、当該切削工具本体を含む切削工具、及び切削工具本体を含むデータ収集システムに関する。切削工具は、例えば、バイトである。切削工具本体は、例えば、切刃を備えたインサートが取り付けられるホルダである。
 金属などの被削材を旋削加工する際に、旋削加工の状態を測定することが可能な切削工具として、例えば特許文献1に記載の切削工具が知られている。この切削工具は、本体部、切削刃、センサ部、ケーブル部材及び通信部を備える。通信部は、電源部としての電池を有する。
特開2012-20359号公報
 本開示の一態様に係る切削工具本体は、刃部を保持する基体と、前記基体に保持されるセンサと、前記基体に保持され、非接触電力伝送によって電力が供給される受電部と、を有する。
 本開示の一態様に係る切削工具は、上記切削工具本体と、前記切削工具本体に保持される前記刃部と、を有する。
 本開示の一態様に係るデータ収集システムは、上記切削工具本体と、前記センサから出力される信号に含まれる情報を蓄積する記憶部と、を有する。
実施形態の切削工具を示す斜視図である。 図1に示す切削工具を図1とは別の方向から見た斜視図である。 図1に示す切削工具を図1と同様の方向から見た分解斜視図である。 図1に示す切削工具を図3と同様の方向から見た分解斜視図である。 図1に示す旋削工具の側面図である。 図6(a)及び図6(b)は図1の切削工具の工作機械への取付構造の一例を示す斜視図である。 図7(a)は図6(a)に示す刃物台の正面図であり、図7(b)は図6(b)のVIIb-VIIb線における断面図である。 実施形態の切削加工物の製造方法を示す概略図である。 データ収集システムの構成の例を示すブロック図である。 データ収集システムの構成の他の例を示すブロック図である。
 以下、実施形態に係る切削工具について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、実施形態を説明する上で必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、切削工具は、参照する各図に示されない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
<切削工具>
 図1は、実施形態に係る切削工具1の外観斜視図である。図2は、図1とは別の方向から見た切削工具1の外観斜視図である。図3は、図1と同様の方向から見た切削工具1の分解斜視図である。図4は、図2と同様の方向から見た切削工具1の分解斜視図である。図5は、切削工具1を図1の紙面上方側から見た側面図である。
 切削工具1は、工作機械に取り付けられる概略棒状のホルダ3(切削工具本体の一例)と、ホルダ3の先端側に着脱されるインサート5と、を有する。切削工具1は、回転する被削材にインサート5を当接させることによって被削材を切削する。このような切削工具1は、旋削工具又はバイトと呼称されることもある。切削工具1としては、例えば、外径加工用工具、内径加工用工具、溝入れ工具及び突っ切り工具などが挙げられる。
 ホルダ3は、例えば、インサート5を保持する保持体7を有する。保持体7は、インサート5の保持に加え、ここでは不図示の工作機械に対して切削工具1を取り付けることに寄与する。また、ホルダ3は、切削工具1を多機能化するための種々の要素を保持体7の内部(外部も可)に有する。例えば、ホルダ3は、センサ9、通信部11及び受電部13を有する。センサ9は、例えば、温度等の切削工具1の状態を示す物理量を検出する。通信部11は、例えば、センサ9の検出した物理量の情報を無線で送信する。受電部13は、切削工具1の外部から電力を受ける。この電力は、例えば、センサ9及び通信部11によって消費される。
(保持体の概略形状)
 保持体7は、例えば、第1端7aから第2端7bに向かって延びた棒形状である。一般的には、第1端7aが先端であり、第2端7bが後端である。保持体7の横断面(長さ方向に直交する断面)の形状は適宜な形状とされてよい。図示の例では、保持体7の横断面の形状は矩形状である。換言すれば、保持体7は、概略、四角柱形状である。第1端7aから第2端7bに向かって延びた仮想直線を中心軸O1としたとき、保持体7は、中心軸O1を有し、この中心軸O1に沿って延びる、とも言える。
 より詳細には、保持体7は、保持体7の大部分(例えば保持体7の長さの6割以上)を占める本体7cと、本体7cに対して先端に位置し、インサート5を保持する先端部7dと、を有する。本体7cは、概略、一定の横断面(ここでは矩形)で延びる。一方、先端部7dは、例えば、インサート5の種類及び/又は加工の種類等に応じた適宜な形状とされる。このような場合、中心軸O1は、本体7cに基づいて特定されてよい。例えば、中心軸O1は、本体7cの横断面(後述する第1凹部21等の存在は無視し、本体7cの外形がなす図形とする。)の図心を通る、本体7cの長さ方向に平行な軸とされてよい。
 なお、図示とは異なり、保持体7の横断面の形状は、外縁に曲線を含む形状等の他の形状であってもよい。また、保持体7の横断面の形状が矩形である場合において、その縦横比は適宜に設定されてよい。換言すれば、横断面の形状は、正方形であってもよいし、正方形を除く長方形であってもよい。また、保持体7は、先端側に屈曲部分を有してもよい。
 保持体7は、中心軸O1回りの外周面を有する。外周面は、別の観点では、中心軸O1に沿う面(例えば平行な)である。保持体7の外周面は、第1側面7e、第2側面7f、第3側面7g及び第4側面7hを有する。第2側面7fは、第1側面7eの反対側に位置する。第3側面7g及び第4側面7hは、それぞれ第1側面7e及び第2側面7fをつないでいる。図示の例では、上記のように、保持体7(より厳密には本体7c)は、概略四角柱状であるから、これらの側面は、平面状であり、また、その平面形状は、第1端7aから第2端7bへの方向を長さ方向とする長方形状である。
 説明の便宜上、D1軸、D2軸及びD3軸からなり、かつD1軸が中心軸O1に平行な直交座標系を定義する。第1側面7e及び第2側面7fは、D2軸に直交する。第3側面7g及び第4側面7hは、D3軸に直交する。第1側面7eは、+D2側に面する。第2側面7fは、-D2側に面する。第3側面7gは、+D3側に面する。第4側面7hは、-D3側に面する。
 保持体7の大きさは特に限定されない。一例を以下に挙げる。第1端7aから第2端7bまでの長さは、50mm以上200mm以下とされてよい。第1側面7eからその反対側の第2側面7fまでの厚さ、及び/又は第3側面7gから第4側面7hまでの厚さは、それぞれ5mm以上30mm以下とされてよい。
(保持体のインサートの取り付けに係る構成)
 保持体7のインサート5が取り付けられる部分の位置及び形状は適宜な形状とされてよい。図示の例では、保持体7は、インサート5の少なくとも一部が収容される凹部15を有する。このような凹部15は、一般的には、ポケットと呼ばれる。凹部15の位置、形状及び大きさは、取り付けられるインサート5の形状及び大きさに応じて適宜に設定されてよい。図示の例では、凹部15は、第1側面7e、第3側面7g及び先端面(符号省略)が交わる角部に構成され、その形状は、概略、直方体状である。
(保持体のセンサ等の収容に係る構成)
 保持体7は、例えば、保持体7の主体となる基体17と、基体17に取り付けられるカバー19と、を有する。基体17は、例えば、センサ9及び通信部11を収容する空間(図示の例では第1凹部21)と、受電部13を収容する空間(図示の例では第2凹部23)と、を有する。カバー19は、第1凹部21を塞いでいる。第2凹部23は、カバーによって塞がれておらず、受電部13は、基体17の外部に露出する。なお、空間は、凹部ではなく、貫通孔によって構成されるなどしてもよい。また、受電部13は、カバーによって覆われてもよい。
(基体)
 基体17は、保持体7の大部分を構成し、その外形については、既述の保持体7の形状の説明が援用されてよい。なお、基体17における、第1端7a、第2端7b、第1側面7e、第2側面7f、第3側面7g及び第4側面7hに対応する、保持体7の部分を第1端17a、第2端17b、第1側面17e、第2側面17f、第3側面17g及び第4側面17hと言うことがある。
 基体17は、例えば、その全体が一体的に形成される。基体17の材料は任意である。例えば、基体17の材料としては、鋼、鋳鉄などが挙げられる。基体17の靭性を高める観点から、これらの材料の中で鋼が用いられてもよい。
 第1凹部21及び第2凹部23の位置、形状及び大きさは適宜に設定されてよい。図示の例では、第1凹部21及び第2凹部23は、インサート5(別の観点では凹部15)に対して第2端7bの側に位置する。また、第1凹部21及び第2凹部23は、基体17の外周面(中心軸O1回りの面)に開口する凹部によって構成される。

 より詳細には、図示の例では、第1凹部21は、第1側面17eに開口する。第1凹部21は、例えば、当該第1凹部21が開口する面(第1側面17e)と他の面(第3側面17g、第4側面17h及び/又は第2端7bの側の端面(後端面))との交差位置(稜線)から離れる。なお、第1凹部21は、第1側面17eに代えて、又は加えて、基体17の他の側面に開口してもよいし、後端面に開口してもよい。
 また、図示の例では、第1凹部21は、互いに深さが異なる2つの凹部(符号省略)を有する。相対的に浅い凹部は、例えば、センサ9を収容することに寄与する。相対的に深い凹部は、例えば、通信部11を収容することに寄与する。もちろん、このような深さの相違は形成されなくてもよい。また、2つの凹部それぞれの位置、形状及び大きさも任意である。図示の例では、各凹部は、比較的薄い直方体状の空間を構成する形状とされる。また、第1凹部21の第1側面17eからの深さは、例えば、比較的浅くされる。例えば、第1凹部21の深さは、最も深い位置においても、第1側面17eから第2側面17fまでの基体17の厚さの半分以下又は1/3以下である。もちろん、第1凹部21の深さは、上記より深くても構わない。
 また、図示の例では、第2凹部23は、第2側面17fに開口する。別の観点では、第2凹部23は、第1凹部21とは反対方向に開口する。第1凹部21及び第2凹部23は、これらの開口方向に透視して、互いに重複してもよいし(図示の例)、互いに重複しなくてもよい。第2凹部23は、第1凹部21と同様に、当該第2凹部23が開口する面(第2側面17f)と他の面(第3側面17g、第4側面17h及び/又は第2端7bの側の端面(後端面))との交差位置(稜線)から離れる。なお、第2凹部23は、第2側面17fに代えて、又は加えて、基体17の他の側面に開口してもよいし、後端面に開口してもよいし、第1凹部21が開口する面と同一の面に開口してもよい。
 また、図示の例では、第2凹部23は、比較的薄い直方体状の空間を構成する形状とされる。第2凹部23のその他の形状としては、例えば、第2凹部23が開口する面(第2側面17f)の平面視において、円形、楕円形又は長円形(長方形の短辺を円弧状とした形状)であるものを挙げることができる。また、第2凹部23は、図示の例とは受電部13の構成が異なる(受電部13の形状が環状である)ことを条件として、平面視において環状であってもよい。また、第2凹部23の第2側面17fからの深さは、例えば、比較的浅くされる。例えば、第2凹部23の深さは、最も深い位置においても、第2側面17fから第1側面17eまでの基体17の厚さの半分以下又は1/3以下である。もちろん、第2凹部23の深さは、上記より深くても構わない。
 基体17は、例えば、第1凹部21及び第2凹部23を通じさせる貫通孔25を有する。貫通孔25には、例えば、ケーブル27が配置される。これにより、第2凹部23に収容される受電部13と、第1凹部21に収容されるセンサ9及び通信部11と、をケーブル27を介して電気的に接続できる。貫通孔25の位置、形状及び大きさは任意である。図示の例では、貫通孔25は、第1凹部21及び第2凹部23のうち第2端17b側の部分を連通する。
(カバー)
 カバー19は、例えば、概略、平板状とされる。また、その平面視における形状及び大きさは、例えば、概ね、第1凹部21の第1側面17eにおける開口部の形状及び大きさと同等である。そして、カバー19は、第1凹部21の開口部内に位置して第1凹部21を塞いでいる。
 カバー19の基体17に対する固定方法は、適宜なものとされてよい。例えば、当該固定は、接着剤によってなされてもよいし、両者が直接に接合(溶接等)されることによってなされてもよいし、ねじによってなされてもよいし、爪(係合)によってなされてもよい。第1凹部21の開口部は、カバー19によって密閉されてもよいし、密閉されなくてもよい。
 カバー19の材料は任意である。例えば、カバー19の材料は、プラスチックなどの有機材料、ガラスなどの無機材料、又は、ステンレスなどの金属であってもよい。
(センサ)
 センサ9は、切削加工時における切削工具1(その任意の部位)の状態を測定することが可能な部材である。切削工具1の状態としては、例えば、温度、加速度、振動、ひずみ、内部応力及び損耗などの物理量が挙げられる。切削工具1の状態を測定するとは、切削工具1における上記に代表される物理量の少なくともいずれか1つの情報を測定することを意味する。また、測定の対象は、静的な状態での情報に限定されず、動的な状態での情報、すなわち、状態の変化であってもよい。
 例えば、測定対象の情報を温度とする。また、切削加工前の切削工具1の温度が20°であって、切削加工時に切削工具1の温度が80°に上昇したとする。このとき、切削加工前の切削工具1の温度である20°が、温度に関する静的な状態での情報である。また、20°から80°への切削工具1の温度の上昇が、温度に関する動的な状態での情報である。これらの情報のいずれか一方が測定されてもよく、また、両方が測定されてもよい。
 例えば、ホルダ3がセンサ9として熱電対を有する場合には、保持体7の温度を測定することが可能である。ホルダ3がピエゾ素子を用いた圧電センサを有する場合にも、加速度、振動、ひずみ及び内部応力などを測定することが可能である。また、ホルダ3がセンサ9として機能する配線回路を有してもよい。具体的には、保持体7の損耗に伴って配線回路が損耗し、この回路の抵抗値が変化した場合に、この抵抗値の変化によって保持体7の損耗状態を測定してもよい。
 なお、センサ9で測定され得る切削工具1の状態は上記の物性値に限定されない。また、センサ9は上記の具体例に限定されるものではなく、上に例示した物性値を測定できる特に記載しない他の素子を用いてもよい。例えば、カメラ及びマイクが挙げられる。また、上記の説明から理解されるように、センサ9の形状は任意である。図では、センサ9を薄型の直方体状に示すが、そのような形状に限定されない。
 センサ9は、物理量を電気信号に変換するトランスデューサーの部分だけであってもよいし(狭義のセンサであってもよいし)、トランスデューサーに加えて増幅器等を含んでいてもよい。また、センサ9は、例えば、測定された物理量に対してエッジ処理を行うことが可能なマイクロコンピューターを含んでもよい。また、センサ9は、電力を消費するものであってもよいし、電力を消費しないものであってもよい。なお、本開示の説明では、基本的に、センサ9として、電力を消費するものを例に取る。
 センサ9の保持体7(基体17)に対する固定方法は、センサ9の種類等に応じて適宜なものとされてよい。例えば、当該固定は、接着剤によってなされてもよいし、粘着テープによってなされてもよいし、直接的な接合によってなされてもよいし、ねじによってなされてもよいし、爪(係合)によってなされてもよいし、カバー19によって押さえ付けられることによってなされてもよい。また、センサ9は、第1凹部21に充填された封止材(例えば樹脂)によって封止されつつ(埋設されつつ)、基体17に固定されてもよい。
(通信部)
 通信部11は、センサ9に有線接続され、センサ9で測定された基体17の情報が通信部11に伝達される。通信部11に伝達された基体17の情報は、通信部11から切削工具1の外部へ向けて無線で送信される。通信部11は、基本的には、電力を消費する。
 センサ9及び通信部11を有線接続する接続部29としては、例えば、導体を用いた配線及び回路が挙げられる。なお、センサ9から通信部11への情報の伝達は、上記に限定されず、例えば、光配線を用いて行われてもよい。
 通信部11が行う無線通信としては、例えば、電波を用いたものが挙げられる。この場合、通信部11は、例えば、センサ9からの電気信号(又はセンサ9からの光信号等に基づく電気信号)に対して変調及び周波数の引き上げ(搬送波周波数を有する高周波信号への変換)を行い、その後、アンテナによって高周波信号を電波に変換して送信する。なお、無線通信は、上記に限定されず、例えば、光を用いたものであってもよい。
 また、通信部11が送信する無線信号が届く範囲(通信部11が直接に無線通信を行う範囲)は、狭くてもよいし、広くてもよい。例えば、上記範囲は、1つの工作機械の周囲をカバーできる範囲であってもよいし、1つの工場(建屋)をカバーできる範囲であってもよいし、複数の工場が建てられる1つの敷地をカバーできる範囲であってもよいし、市町村等の地域をカバーできる範囲であってもよいし、それよりも広い範囲であってもよい。
 通信部11の保持体7(基体17)に対する固定方法については、上述したセンサ9の保持体7に対する固定方法の説明が援用されてよい。また、通信部11の固定方法と、センサ9の固定方法とは、互いに同じであってもよいし、互いに異なってもよい。
(受電部)
 受電部13は、非接触電力伝送によって切削工具1の外部から電力を受け取る。すなわち、受電部13は、端子を介さずに電力を受け取る。非接触での電力の伝送方式は、種々のものとされてよい。代表的なものとしては、電磁誘導を利用する電磁誘導方式及びこれを改良した磁界共振方式を挙げることができる。これらの方式の場合、例えば、受電部13は、コイル31を有する。
 コイル31の材料、コイル31の周囲に配置される材料、コイル31の全体的な形状(例えば外縁及び内縁の形状)及び寸法、コイル31を構成する線材の断面形状及び寸法、線材の巻き方及び線材の巻き数等は適宜に設定されてよい。例えば、コイル31の全体的な形状は、円形であってもよいし、楕円形であってもよいし、矩形状(図示の例)であってもよいし、長方形の短辺を円弧上にした形状であってもよい。また、例えば、線材は、1回巻かれるだけであってもよいし、コイル31の軸方向及び/又は径方向に線材が重なるように複数回巻かれてもよい(図示の例)。また、例えば、線材は、整列巻きされてもよいし、乱巻きされてもよい。
 また、コイル31は、基体17に直接的に取り付けられてもよいし、他の部材に保持されて、当該他の部材が基体17に取り付けられてもよい(図示の例)。別の観点では、受電部13は、コイル31を保持する部材を有しなくてもよいし、有してもよい。図示の例では、受電部13は、コイル31を内部に保持するパッケージ33を有する。
 パッケージ33は、コイル31が埋設される材料によって一体形成されてもよいし、コイル31が収容される空間を構成するように2以上の部材が組み合わされて構成されてもよい。パッケージ33の材料も任意である。例えば、パッケージ33の一部又は全部は、磁性材料であってもよい、絶縁材料であってもよいし、導電材料(ただし、コイル31とはその間に介在する絶縁材料によって絶縁される。)であってもよい。
 パッケージ33の形状及び大きさも適宜に設定されてよい。パッケージ33の形状は、コイル31の全体的な形状と同様の形状(図示の例)であってもよいし、異なる形状であってもよい。図示の例では、パッケージ33は、コイル31よりも一回り大きい薄型直方体状とされる。
 受電部13は、上記以外の構成を備えてもよい。例えば、受電部13は、変圧、直流電力と交流電力との間の変換、及び/又は電力の安定化等を行うための電源回路を含んでいてもよい。このような電源回路は、IC(Integrated Circuit)によって構成されてもよい。なお、このような電源回路は、受電部13から電力が供給される要素(センサ9及び/又は通信部11)が有してもよいし、受電部13及び受電部13から電力が供給される要素からは独立すると概念できる態様で設けられてもよい。
 コイル31が面する方向(コイル31の軸が延びる方向)と切削工具1の向きとの関係等は適宜に設定されてよい。図示の例では、コイル31は、第2凹部23の開口方向に面する。別の観点では、コイル31は、第2側面17fが面する方向に面する。また、コイル31は、第1側面17eよりも第2側面17fに近い。換言すれば、コイル31は、第2側面17fとの距離(第2凹部23が設けられないと仮定した場合の仮想面との最短距離)がその背面の第1側面17eとの距離(第1凹部21が設けられないと仮定した場合の仮想面との最短距離)よりも短い。
 なお、既に述べたように、第2凹部23は、第2側面17f以外の他の面に開口してよく、この場合、コイル31は、当該他の面が面する方向に面してよい。また、コイル31が面する方向と、第2凹部23が開口する面が面する方向とは別の方向とすることも可能である。例えば、受電部13は、後端面に開口する第2凹部23から挿入され、コイル31は、第1側面17eよりも第2側面17fに近い位置で第2側面17fが面する方向に面してもよい。
 既述のように、第2凹部23にカバーは設けられておらず、受電部13は、基体17の外部に露出する。受電部13の基体17の外部に露出する面(ここでは-D2側の面)と、第2凹部23が開口する面(第2側面17f)との位置関係は適宜に設定されてよい。図示の例では、受電部13の外側(-D2側)の面は、第2側面17fよりも基体17の内側に位置する。換言すれば、受電部13は、その全体が第2側面17fよりも基体17の内側に位置する。このような態様において、受電部13の外側の面と第2側面17fとの段差の大きさ(これらの面のD2方向における位置の差)は適宜に設定されてよい。例えば、当該段差の大きさは、受電部13の厚さ(D2方向)よりも小さい。なお、受電部13の外側の面は、図示の例とは異なり、第2側面17fと面一になってもよいし、第2側面17fよりも外側に位置してもよい。
 受電部13の保持体7(基体17)に対する固定方法については、上述したセンサ9の保持体7に対する固定方法の説明が援用されてよい。また、受電部13の固定方法と、センサ9又は通信部11の固定方法とは、互いに同じであってもよいし、互いに異なってもよい。また、パッケージ33(その全部、又は少なくとも基体17から露出する面を構成する一部)は、コイル31を基体17に固定するために第2凹部23に充填されてから硬化された材料によって構成されてもよい。
(インサート)
 インサート5は、スローアウェイチップとも呼ばれる。インサート5は、その一部又は全部によって、切削に直接に寄与する刃部5aを構成するチップである。また、インサート5は、ホルダ3に対して着脱可能である。
 刃部5aは、例えば、切刃5bと、切刃5bを稜線として互いに交差するすくい面5c及び逃げ面5dと、を有する。切刃5bは、刃部5aのうち被削材の切削に直接に寄与する。すくい面5cも切削に直接寄与し得る部分であり、また、切屑が流れる領域を有する。逃げ面5dは、刃部5aと切削仕上げ面との不必要な接触を避けることに寄与する。
 インサート5の形状は、加工の種類等に応じて種々のものとされてよい。図示の例では、インサート5の形状は、四角板形状とされる。この他にも、インサート5の形状としては、三角板形状及び六角板形状等の種々のものが挙げられる。
 インサート5の大きさは特に限定されない。寸法の一例を挙げると、すくい面5cの一辺の長さは、3mm以上20mm以下とされてよい。また、すくい面5cに直交する方向で示されるインサート5の高さは、5mm以上20mm以下とされてよい。
 インサート5の材料も特に限定されない。例えば、インサート5の材料としては、超硬合金及びサーメットなどが挙げられる。超硬合金の組成としては、例えば、WC-Co、WC-TiC-Co及びWC-TiC-TaC-Coが挙げられる。ここで、WC、TiC、TaCは硬質粒子であり、Coは結合相である。また、サーメットは、セラミック成分に金属を複合させた焼結複合材料である。具体的には、サーメットとして、炭化チタン(TiC)及び/又は窒化チタン(TiN)を主成分としたチタン化合物が挙げられる。
 インサート5の表面は、化学蒸着(CVD)法、又は物理蒸着(PVD)法を用いて被膜でコーティングされてもよい。被膜の組成としては、炭化チタン(TiC)、窒化チタン(TiN)、炭窒化チタン(TiCN)及びアルミナ(Al2O3)などが挙げられる。
 インサート5をホルダ3に機械的に着脱するための構成も種々のものとされてよい。図示の例では、保持体7(凹部15の内面)とでインサート5を挟み込むクランプ35と、クランプ35に挿通され、保持体7に螺合されるねじ37とが設けられる。ねじ37が保持体7にねじ込まれることにより、インサート5は保持体7とクランプ35とに締め付けられて、ホルダ3に固定される。図示の例以外の構成としては、例えば、インサート5に挿通されたねじを保持体7に螺合する構成が挙げられる。
(インサートと受電部との位置関係)
 図示の例では、すくい面5cは、D1方向に見てD2方向に対して所定のすくい角で傾斜する。別の観点では、すくい面5cは、その法線をD3方向に対して傾斜させつつも+D3側に面する。また、逃げ面5dは、D1方向に見て、D3方向に対して所定の逃げ角で傾斜する。別の観点では、逃げ面5dは、その法線をD2方向に傾斜させつつも+D2側に面する。一方、図示の例では、受電部13は、-D2側に面する。従って、受電部13は、逃げ面5dが面する側とは反対側に面する。
<刃物台>
(保持構造)
 図6(a)及び図6(b)は、切削工具1の工作機械に対する取付態様の一例を示す斜視図である。
 この例では、工作機械は、切削工具1を保持する刃物台41を有する。刃物台41は、例えば、基体17の第2側面17fに当接して切削工具1をD2方向において位置決めし、かつ基体17を第3側面17g及び第4側面17hにおいて(別の観点ではD3方向において)クランプすることによって切削工具1を保持する。
 上記のような位置決め及びクランプを実現するための具体的な構成は適宜なものとされてよい。図示の例では、刃物台41は、基部43と、基部43に螺合される複数のねじ45と、を有する。基部43は、切削工具1の本体7cの大部分が収容される溝(符号省略)を有する。溝は、概略、横断面が矩形で、直線状に延びる。そして、溝の内面によって、第2側面17fに対向して当接する基準面43aと、第4側面17hに対向して当接する第2対向面43cと、第3側面17gに対向する第1対向面43bとが構成される。第1対向面43bは、基部43の板状部43eの一面によって構成される。ねじ45は、第1対向面43bとは反対側から板状部43eを貫通するように螺合され、その先端は、第3側面17gに当接する(図7(b)参照)。従って、ねじ45を板状部43eにねじ込むことによって、切削工具1はクランプされる。
 なお、基部43は、基体17の後端面(+D1側の面)を位置決めする面を有してもよい。刃物台41は、単体で被削物に対して移動されるものであってもよいし、タレットが含む複数の刃物台の1つとして構成されるものであってもよい。
(給電部)
 刃物台には、非接触電力伝送によって受電部13に給電を行う給電部が設けられてもよい。その一例について、上記で例示した刃物台41を例にとって説明する。
 図7(a)は、刃物台41の基部43を+D2側から見た図である。図7(b)は、図6(b)のVIIb-VIIb線における断面図である。
 刃物台41は、切削工具1が刃物台41に取り付けられたときに受電部13(コイル31)と対向するコイル47を有する。従って、コイル47に交流電力が供給されることによって、受電部13に電磁誘導によって電力が供給される。コイル47の全体的な形状及び寸法、コイル47を構成する線材の断面形状及び寸法、線材の巻き方及び線材の巻き数等は適宜に設定されてよく、また、これらは、コイル31と同様であってもよいし、異なってもよい。
<切削工具を用いた旋削方法の一例>
 図8は、図1~図5に例示した切削工具1を用いて被削材101を旋削する方法(被削材101の製造方法)の一例を示す図である。ここでは、いわゆる外丸削りが行われる例が示される。
 被削材101は、ここでは不図示の工作機械によって軸O2回りに回転される。この状態で、切削工具1のインサート5が被削材101の外周面側部分に当接することにより、被削材101の外周面側部分が切削される。
 より詳細には、切削工具1は、その中心軸O1が軸O2に概ね直交する向きで、かつ第1側面7e及び第2側面7fが概ね軸O2に直交する向きで配置される。別の観点では、軸O2は、切削工具1を基準とするD2方向に平行である。また、第3側面7gは、被削材101の回転方向とは反対側に面する。インサート5に着目して換言すれば、すくい面5cは、被削材101の回転方向とは反対側に面する。逃げ面5dは、軸O2が延びる方向に面する(ただし軸O2に直交しない)向きとされる。
 そして、切削工具1は、被削材101に対して-D2側の位置から+D2側(逃げ面4dが面する側)へ移動して、被削材101に近づき、さらには当接する。これにより、切刃5bが被削材101に当接し、切刃5b(及びすくい面5c)によって被削材101の外周側部分が切削される。+D2側への移動が継続されることによって、切削が継続される。その後、例えば、切削工具1は、軸O2に概ね直交し、かつ被削材101から離れる方向に移動される。これにより、旋削が終了する。
 既に述べたように、切削工具1は、外径加工用工具、内径加工用工具及び溝入れ工具及び突っ切り工具等の種々の工具とされてよい。また、外径加工用工具は、図示の例のように、軸O2が延びる方向に径が一定の形状を実現してもよいし、軸O2が延びる方向の位置によって径が変化する形状を実現してもよい。これらのことから理解されるように、上述した動作は一例に過ぎない。例えば、切削工具1の被削材101に対する向き、切削工具1が被削材101に対して近づく方向、切削工具1が切削中に移動する方向、及び切削工具1が被削材101から離れる方向は、図示の例と異なってよい。また、被削材101の回転開始時期及び/又は回転終了時期と、切削工具1の被削材101に対する接触時期及び/又は離反時期との関係も上述の動作と異なってよい。
 被削材101の材料は任意である。当該材料の代表例としては、炭素鋼、合金鋼、ステンレス、鋳鉄、又は非鉄金属などが挙げられる。
<切削工具の応用例>
 図9は、切削工具1の応用例としてのデータ収集システム51の構成を示すブロック図である。
 データ収集システム51は、切削工具1と、切削工具1が取り付けられた工作機械53と、切削工具1と通信を行う情報処理装置55と、を有する。
 ここでは、工作機械53もデータ収集システム51の一部として捉える。ただし、切削工具1(又はホルダ3)及び情報処理装置55によって(工作機械53を除いて)データ収集システム51が構成されると捉えられてもよい。
 工作機械53は、旋盤等の種々の公知の工作機械と同様とされてよい。図示の例では、工作機械53と情報処理装置55との間で信号の送信及び/又は受信がなされることを示す矢印が描かれる。ただし、工作機械53は、そのような送信及び/又は受信がなされない構成、又はできない構成であってもよい。
 工作機械53は、非接触電力伝送によって切削工具1の受電部13に電力を供給する給電部57を有する。給電部57としては、図7(a)及び図7(b)を参照して説明した刃物台41を挙げることができる。この態様においては、受電部13は、切削工具1が刃物台41に取り付けられる限り、給電部57から電力を受け取ることが可能である。受電部13に供給された電力は、既に述べたように、センサ9及び通信部11に供給される。
 情報処理装置55は、工作機械53に対して比較的近くに配置されてもよいし、比較的遠くに配置されてもよい。また、情報処理装置55は、複数の場所に分散して配置された複数のハードウェアによって構成されてもよい。例えば、情報処理装置55の一部又は全部は、工作機械53に隣接して配置されてもよいし、工作機械53が配置される工場(建屋)内で工作機械53から離れて配置されてもよいし、前記工場が建てられる敷地と同一の敷地内の別の建物に配置されてもよいし、前記敷地がある地域と同一の地域内の別の地域に配置されてもよいし、前記地域とは異なる地域又は国に配置されてもよい。
 また、情報処理装置55は、切削工具1からの無線信号を直接に受信することなどにより切削工具1と通信を行ってもよいし、切削工具1からの無線信号を受信した他の機器及び/又は通信網を介して切削工具1と通信を行ってもよい。通信網としては、例えば、インターネットを挙げることができる。なお、上記のように、分散して配置された複数のハードウェアを情報処理装置55と捉える場合においては、上記の他の機器及び/又は通信網は、情報処理装置55の一部として捉えられてもよい。
 情報処理装置55は、例えば、コンピュータを含んで構成される。コンピュータは、CPU、RAM、ROM及び外部記憶装置を含む。そして、CPUがROM及び/又は外部記憶装置に記録されるプログラムを実行することによって、種々の処理を実行する種々の機能部が構築される。図示の例では、機能部として、切削工具1との間で通信を行う通信部59と、通信に基づく及び/又は通信のための情報処理を行う情報処理部61とが示される。また、RAM及び/又は外部記憶装置は、センサ9が出力した信号に基づく情報を蓄積する記憶部63として機能する。
 既述の説明から理解されるように、通信部59は、切削工具1の通信部11からの無線信号を直接に受信するものであってもよいし、他の機器及び/又は通信網を介して通信部11からの信号を受信するものであってもよい。通信部59の構成は、上記の受信態様に応じて適宜なものとされてよい。例えば、通信部59は、無線信号としての電波を受信するアンテナを有してもよいし、入力された高周波信号を復調する復調装置を有してもよい。
 情報処理部61が実行する処理は、適宜なものとされてよい。例えば、情報処理部61は、通信部59を介して得られる、センサ9が出力した信号に含まれる情報を記憶部63に蓄積する処理を行ってよい。また、例えば、情報処理部61は、センサ9から得られる情報及び/又は記憶部63に蓄積した情報に基づいて、切削工具1の状態を評価する処理を行ってもよい。また、例えば、情報処理部61は、上記の評価結果に基づいて、工作機械53に対して加工条件の変更を指示する信号を出力したり、ディスプレイに評価結果に基づく画像を表示させたりしてもよい。なお、情報の蓄積では、例えば、センサ9から順次送信される情報が順次記憶部63に記憶されて、時系列データが生成される。
 なお、上記の説明では、情報処理装置55は、工作機械53が有する制御装置とはハードウェア的に別個の装置として説明された。ただし、情報処理装置55は、工作機械53が有する制御装置に含まれてもよい。また、情報処理装置55は、ハードウェア的に工作機械53の制御装置とは別個に設けられても、工作機械53の一部とみなされても構わない。
 情報処理装置55は、複数の切削工具1と通信可能とされ、複数のセンサ9から情報を受信してもよい。そして、情報処理装置は、情報の蓄積によって、いわゆるビッグデータを生成してもよい。なお、逆に、1つの切削工具1から複数の情報処理装置55へ情報が送信されてもよい。
(変形例)
 図10は、変形例に係る切削工具201及びデータ収集システム251の構成を示すブロック図である。なお、変形例の説明においては、基本的に、実施形態との相違点についてのみ述べる。特に言及がない事項については、実施形態と同様とされてよい。
 切削工具201は、受電部13、センサ9及び通信部11に接続されるバッテリ65(二次電池)を有する。バッテリ65は、切削工具201の外部から受電部13に供給された電力によって蓄電される。そして、センサ9及び通信部11は、バッテリ65から電力が供給される。
 バッテリ65の種類、蓄電可能な電力量、形状及び寸法等は適宜に設定されてよい。例えば、バッテリ65の種類としては、リチウムイオン電池を挙げることができる。また、バッテリ65が蓄電可能な電力量は、切削工具201内の要素(ここではセンサ9及び通信部11)を駆動可能な時間に換算して、1時間未満であってもよいし、1時間以上であってもよいし、1日以上であってもよいし、1週間以上であってもよい。
 なお、変形例との対比において、実施形態においては、受電部13は、バッテリを介さずにセンサ9(及び通信部11)へ電力を供給するといえる。換言すれば、実施形態の切削工具1(ホルダ3)は、受電部13及びセンサ9を接続し、受電部13が受電した電力がバッテリを介さずにセンサ9に流れることを許容する接続部(例えばケーブル27)を有する。「バッテリを介さずに」は、別の観点では、受電部13が受け取った電力がリアルタイムで(遅延時間が殆ど生じることなく)センサ9に供給されるということである。
 実施形態の説明では、受電部13が電源回路を含んでもよいことを述べた。この電源回路は、センサ9への電力供給を安定化させることなどを目的として、コンデンサを含んでいてもよい。ただし、そのようなコンデンサは、技術常識に照らして、構造及び/又は蓄電量等の観点から変形例に係るバッテリ65と明確に区別可能である。例えば、そのようなコンデンサが蓄電可能な電力量は、切削工具201内の要素(ここではセンサ9及び通信部11)を駆動可能な時間に換算して1分未満、10秒未満又は1秒未満である。
 変形例に係るデータ収集システム251は、図9に示した給電部57を有さない。その代わり、データ収集システム251は、受電部13を充電するための充電器67を有する。給電部57は、切削工具1が切削に供されるときに切削工具1に隣接する部材(例えば切削工具1が取り付けられる刃物台41)に設けられた。これに対して、充電器67は、例えば、刃物台41から取り外された切削工具1が配置される機器として構成される。充電器67から受電部13への給電の原理は、給電部57から受電部13への給電の原理と同様である。充電器67の外形等は適宜に設定されてよい。
 充電器67は、ハードウェア的に工作機械253から分離されてもよいし(図示の例)、ハードウェア的に工作機械253の一部として設けられてもよい。後者としては、例えば、工作機械253の電源回路から充電器67に電力が供給される態様、及び/又は充電器67が工作機械253に固定される態様を挙げることができる。なお、前者の態様においても、充電器67は、工作機械253の一部として捉えられても構わない。
 実施形態と変形例とは組み合わされてもよい。例えば、切削工具201は、使用されないときに充電器67によって充電されるだけでなく、図9の給電部57を有する工作機械53に取り付けられて、使用されるときにも充電されてよい。また、切削工具201が含む電源回路は、センサ9及び/又は通信部11への給電元を受電部13とバッテリ65との間で切り換えたり、受電部13からセンサ9及び/又は通信部11に給電しつつ、余剰な電力をバッテリ65に供給したりしてもよい。
 以上のとおり、本実施形態(又は変形例。以下、同様)では、切削工具1(又は切削工具201。以下同様。)のホルダ3(切削工具本体の一例)は、基体17と、センサ9と、受電部13と、を有する。基体17は、刃部5aを保持する。センサ9は、基体17に保持される。受電部13は、基体17に保持され、非接触電力伝送によって外部から電力が供給される。
 従って、切削工具1は、外部に露出する端子を有しなくてもよい。すなわち、端子が摩擦低減又は冷却のための切削剤に触れて劣化するという課題を解決可能である。ひいては、切削工具1を長寿命化できる。
 切削材は、例えば、不水溶性油剤又は水溶性油剤からなり、被削材の材質に応じて適宜選択して用いることができる。不水溶性油剤としては、例えば、油性形、不活性極圧形及び活性極圧形の切削油が挙げられる。水溶性油剤としては、例えば、エマルジョン、ソリューブル及びソリューションなどの切削油が挙げられる。また、切削材は液体に限定されるものではなく、不活性ガスなどの気体であってもよい。
 また、本実施形態では、基体17は、受電部13を収容する第2凹部23を有する。この場合、例えば、受電部13が基体17によって衝撃又は切削剤等から保護される。その結果、受電部13が劣化する蓋然性が低減される。
 また、本実施形態では、基体17は、刃部5a側から第1方向(D1方向)に延びる形状を有する。受電部13が収容される第2凹部23は、基体17のD1方向に沿う外周面(第1側面17e~第4側面17h)に開口する。
 この場合、例えば、棒状の基体17の後端面(+D1側に面する面)に第2凹部23を形成する態様(当該態様も本開示に係る技術に含まれる。)に比較して、第2凹部23の開口を大きくすることが容易である。ひいては、受電部13の配置が容易である。また、受電部13が第2凹部23の開口から給電を受ける場合においては、給電を受ける面積を大きくすることが容易化される。
 また、本実施形態では、基体17の外周面は、第1側面17e~第4側面17hを有する。第1側面17eは、D1方向に直交する第2方向(D2方向)の一方側(+D2側)に面する。第2側面17fは、D2方向の他方側(-D2側)に面する。第3側面17gは、D1方向及びD2方向の双方に直交する第3方向(D3方向)の一方側(+D3側)に面する。第4側面17hは、D3方向の他方側(-D3側)に面する。基体17の一端部(先端部7d)は、D1方向に見て、刃部5aのすくい面5cがD2方向に対して所定のすくい角で傾斜するとともに刃部5aの逃げ面5dがD3方向に対して所定の逃げ角で傾斜する向きで、刃部5aを保持する形状を有する。第2凹部23は、第1側面17e又は前記第2側面17fに開口する。
 ここで、切削工具1は、第1側面17e~第4側面17hのうち、すくい面5cが面する方向(D3方向)に交差する第3側面17g及び第4側面17hにおいてクランプされて保持されることが多い。これは、切削時において、相対的に大きい主分力がD3方向に生じるからである。従って、例えば、第2凹部23が第1側面17e又は第2側面17fに開口することによって、受電部13がクランプに影響を及ぼす蓋然性を低減することができる。
 また、本実施形態では、基体17の先端部7dは、D2方向の両側のうち第1側面17eが面する側(+D2側)に逃げ面5dが面する向きで刃部5aを保持する形状を有する。第2凹部23は、第2側面17fに開口する。
 この場合、例えば、第2凹部23は、第1側面17e及び前記第2側面17fのうち、刃部5aが露出する側とは反対側に開口する。換言すれば、第2凹部23は、切削が行われる側とは反対側に開口する。従って、切削屑が受電部13の周囲において飛び交う蓋然性が低減される。その結果、受電部13の保護が向上する。
 また、第1側面17e及び前記第2側面17fのうち、逃げ面5dが面する側とは反対側(-D2側)に面する第2側面17fは、刃物台41の基準面43aによって位置決めされる側とされる場合が多い。これは、切削工具1の+D2側への移動によって、-D2側への力(送り分力)が切削工具1に加えられるからである。従って、例えば、第2凹部23が第2側面17fに開口することによって、基準面43aの内側に設けられた給電部57によって受電部13に給電を行うことができる蓋然性が高くなる。
 また、本実施形態では、受電部13は、第2凹部23が開口する方向に面するコイル31を有する。この場合、例えば、基体17が給電のための電磁誘導に影響を及ぼす蓋然性が低減される。また、既述のように、基体17の中心軸O1回りの外周面に第2凹部23が開口し、第2凹部23の面積を大きくしやすい場合においては、コイル31の面積を大きくすることも容易である。
 また、本実施形態では、基体17の外面は、第2凹部23が開口する第1面(第2側面17f)と、第2側面17fに交差する第2面(第3側面17g、第4側面17h及び/又は後端面)と、を有する。第2凹部23は、第2側面17fと第2面との交差位置から離れる。
 この場合、第2面が面する方向及び/又は第2面に平行な方向において第2凹部23が切削工具1の位置決めに影響を及ぼす蓋然性が低減される。また、第2面の第1側面17e側における撓み変形に対する強度が向上するから、受電部13の保護が図られる。
 また、本実施形態では、第2凹部23の深さは、基体17の、第2凹部23が開口する面(第2側面17f)からその背面(第1側面17e)までの厚さの半分以下である。
 この場合、例えば、基体17の強度を確保しやすい。第3側面17g及び第4側面17hの間が空洞とされる蓋然性が低減されるから、これらの側面がクランプによって撓む蓋然性が低減される。
 また、本実施形態では、受電部13は、その全部が基体17の第2凹部23が開口する面(第2側面17f)よりも基体17の内側に位置する。
 従って、受電部13が外部の機器及び/又は切削屑に触れる蓋然性が低減され、受電部13の保護が向上する。また、受電部13が第2側面17fと基準面43aとの位置決めに影響を及ぼす蓋然性が低減される。
 また、本実施形態では、切削工具1は、受電部13及びセンサ9を接続し、受電部13が受電した電力がバッテリを介さずにセンサ9に流れることを許容可能な接続部(ケーブル27)を有する。
 この場合、例えば、センサ9は、受電部13に給電されるときだけ駆動される。従って、無駄に電力が消費される蓋然性が低減される。刃物台41に給電部57が設けられる場合においては、センサ9が刃物台41に配置されるときだけセンサ9を駆動することができる。
 また、変形例では、切削工具201は、受電部13に接続されるとともにセンサ9に接続されるバッテリ65を有する。
 この場合、例えば、充電器67によって予めバッテリ65を充電しておくことにより、センサ9を駆動することができる。その結果、例えば、給電部57を有さない従来の工作機械に対して切削工具201を適用することができる。また、バッテリ65が設けられることにより、安定した電力をセンサ9に供給することが容易化される。
 また、本実施形態では、切削工具1は、基体17内に位置し、センサ9から出力される信号に含まれる情報を無線で送信可能な通信部11を有する。
 この場合、切削工具1から延び出るケーブルによって切削工具1の外部へ情報を送信する態様(当該態様も本開示に係る技術に含まれる。)に比較して、非接触電力伝送を用いることと相俟って、基体17の内部を密閉しやすい。
 以上の実施形態及び変形例において、ホルダ3は切削工具本体の一例である。第2凹部23は凹部の一例である。D1方向は第1方向の一例である。D2方向は第2方向の一例である。D3方向は、第3方向の一例である。基体17の先端部7dは一端部の一例である。第2側面17fは第1面の一例である。第3側面17g、第4側面17h及び基体17の後端面それぞれは第2面の一例である。ケーブル27は接続部の一例である。
 本開示に係る技術は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
 切削工具は、旋削工具に限定されない。例えば、切削工具は、転削工具(ドリル及びエンドミル等)であってもよい。また、切削工具は、インサート(チップの一種)をホルダ(切削工具本体)に対して着脱可能に機械的に取り付けるインサート式の工具に限定されない。例えば、切削工具は、チップが切削工具本体に溶接される溶接工具又はチップが切削工具本体にろう付けされるろう付け工具であってもよいし、切削工具本体の一部によって刃部が構成されるむく工具(ソリッド工具とも呼ばれる)であってもよい。
 実施形態の説明及び上記の説明からも理解されるように、本開示において、切削工具本体は、刃部とは別個に構成されるものであってもよいし、刃部と一体的に構成される(あるいは刃部を含む)ものであってもよい。すなわち、本開示において、基体(又は保持体)が「刃部を保持する」という場合、上記のいずれの態様も含まれる。このような用語の用い方は、切削工具の技術分野におけるボデー(和訳すると本体になり得る)の用語の用い方と同様である。
 また、刃部がホルダに取り付けられる場合において、刃部は、チップ(インサート等)によって構成されるものに限定されない。例えば、差込み工具のように、むく工具がホルダに取り付けられてもよい。また、切削工具は、その外形の寸法等を調整可能な調整工具として構成されてもよい。
 1…切削工具、3…ホルダ(切削工具本体)、5…インサート、5a…刃部、9…センサ、11…通信部、13…受電部、17…基体。

Claims (14)

  1.  刃部を保持する基体と、
     前記基体に保持されるセンサと、
     前記基体に保持され、非接触電力伝送によって電力が供給される受電部と、
     を有する切削工具本体。
  2.  前記基体は、前記受電部を収容する凹部を有する
     請求項1に記載の切削工具本体。
  3.  前記基体は、前記刃部側から所定の第1方向に延びる形状を有し、
     前記凹部は、前記基体の前記第1方向に沿う外周面に開口する
     請求項2に記載の切削工具本体。
  4.  前記基体の外周面は、
      前記第1方向に直交する第2方向の一方側に面する第1側面と、
      前記第2方向の他方側に面する第2側面と、
      前記第1方向及び前記第2方向の双方に直交する第3方向の一方側に面する第3側面と、
      前記第3方向の他方側に面する第4側面と、を有し、
     前記基体の一端部は、前記第1方向に見て、前記刃部のすくい面が前記第2方向に対して所定のすくい角で傾斜するとともに前記刃部の逃げ面が前記第3方向に対して所定の逃げ角で傾斜する向きで、前記刃部を保持する形状を有し、
     前記凹部は、前記第1側面又は前記第2側面に開口する
     請求項3に記載の切削工具本体。
  5.  前記基体の前記一端部は、前記第2方向の両側のうち前記第1側面が面する側に前記逃げ面が面する向きで前記刃部を保持する形状を有し、
     前記凹部は、前記第2側面に開口する
     請求項4に記載の切削工具本体。
  6.  前記受電部は、前記凹部が開口する方向に面するコイルを有する
     請求項3~5のいずれか1項に記載の切削工具本体。
  7.  前記基体の外面は、
      前記凹部が開口する第1面と、
      前記第1面に交差する第2面と、を有し、
     前記凹部は、前記第1面と前記第2面との交差位置から離れる
     請求項2~6のいずれか1項に記載の切削工具本体。
  8.  前記凹部の深さは、前記基体の、前記凹部が開口する面から当該面の背面までの厚さの半分以下である
     請求項2~7のいずれか1項に記載の切削工具本体。
  9.  前記受電部は、その全部が、前記基体の前記凹部が開口する面よりも前記基体の内側に位置する
     請求項2~8のいずれか1項に記載の切削工具本体。
  10.  前記受電部及び前記センサを接続し、前記受電部が受電した電力がバッテリを介さずに前記センサに流れることを許容可能な接続部を有する
     請求項1~9のいずれか1項に記載の切削工具本体。
  11.  前記受電部に接続されるとともに前記センサに接続されるバッテリを有する
     請求項1~10のいずれか1項に記載の切削工具本体。
  12.  前記基体内に位置し、前記センサから出力される信号に含まれる情報を無線で送信可能な通信部を有する
     請求項1~11のいずれか1項に記載の切削工具本体。
  13.  請求項1~12のいずれか1項に記載の切削工具本体と、
     前記切削工具用本体に保持される前記刃部と、
     を有する切削工具。
  14.  請求項1~12のいずれか1項に記載の切削工具本体と、
     前記センサから出力される信号に基づく情報を蓄積する記憶部と、
     を有するデータ収集システム。
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