(57)【要約】【課題】本発明は被削材の回転切り屑除去機械加工のプロセスを制御するための装置及びそれに使用する切削工具に関する。【解決手段】被削材の回転切り屑除去機械加工のプロセスを制御するための装置であって、回転切り屑除去機械加工を監視するための監視システムを含み、監視システムは被削材の回転切り屑除去機械加工のための切削工具（１：１０１；２０１）に取り付けられるように配置された少なくともひとつの表面音響波、ＳＡＷ、センサ（４８；１４８；２４８）を含む。監視システムは、切削工具に取り付けられるように配置された少なくとも一つの第１のアンテナ（５０；１５０；２５０）を備え、少なくとも一つの第１のアンテナは少なくとも一つのＳＡＷセンサに接続可能である。監視システムは少なくともひとつの第２のアンテナ（５２）を含み、第１のアンテナは第２のアンテナと無線通信するように配置される。【選択図】図１０
2014104578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被削材（Ｗ）の回転切り屑除去機械加工のプロセスを制御するための装置であって、
装置は回転切り屑除去機械加工を監視するための監視システムを含み、
監視システムは被削材（Ｗ）の回転切り屑除去機械加工のための切削工具（１；１０１；２０１）に取り付けられるように配置された少なくともひとつの表面弾性波センサ（４８；１４８；２４８）を含み、
監視システムは切削工具に取り付けられるように配置された少なくともひとつの第１のアンテナ（５０；１５０；２５０）を含み、少なくともひとつの第１のアンテナは少なくともひとつの表面弾性波センサに結合可能であり、
監視システムは少なくともひとつの第２のアンテナ（５２）を含み、少なくともひとつの第１のアンテナは第２のアンテナと無線通信するように配置され、各表面弾性波センサは、歪み、温度、及び圧力から成るパラメータの群のうち少なくともひとつのパラメータを検出するように配置され、
少なくともひとつの表面弾性波センサと少なくともひとつの第１のアンテナは、第１のアンテナが第２のアンテナから受信した呼び掛け信号に応答して、検出された少なくともひとつのパラメータを第２のアンテナに送信するように配置され、
少なくともひとつの表面弾性波センサと少なくともひとつの第１のアンテナは検出された少なくともひとつのパラメータを第２のアンテナに送信するために呼び掛け信号からエネルギーを受け取るように配置され、
監視システムは少なくともひとつの第２のアンテナに結合された処理ユニット（６０）を含み、処理ユニットは呼び掛け信号と送信エネルギーを少なくともひとつの第１のアンテナと少なくともひとつの表面弾性波センサに少なくともひとつの第２のアンテナを介して送信するように配置され、
処理ユニットは検出された少なくともひとつのパラメータを少なくともひとつの第２のアンテナを介して受信するように配置され、
装置は監視システムと通信するように配置された制御システム（６２）を含み、
制御システムは、検出された少なくともひとつのパラメータに少なくとも部分的に基づいて、被削材の回転切り屑除去機械加工を制御するように配置されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
装置は切削工具（１；１０１；２０１）を同定するための同定システムを含み、同定システムは切削工具に取り付けられるように配置された同定手段（６４；１６４；２６４）を含み、同定手段は少なくとも切削工具のアイデンティティ・データを提供するように配置され、監視システムが同定システムと通信するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
装置は少なくともひとつの切削工具（１；１０１；２０１）のデータを記憶するための少なくともひとつの記憶メモリー（６６）を含み、同定システムは少なくともひとつの記憶メモリーと通信するように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
装置は切削工具（１；１０１；２０１）によって被削材（Ｗ）を機械加工するように配置された機械（４４）を含み、機械は切削工具を結合できるホルダー又は回転可能なスピンドルを保持するためのスタンド（４６）を含み、制御システム（６２）は、検出された少なくともひとつのパラメータに少なくとも部分的に基づいて、機械を制御するように配置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の装置。
【請求項５】
少なくともひとつの第２のアンテナ（５２）がスタンド（４６）に取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
少なくともひとつの第２のアンテナ（５２）が、どんな導電物質も少なくともひとつの第１のアンテナと少なくともひとつの第２のアンテナ（５２）の間の無線路をブロックしないように前記スタンド（４６）に取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
少なくともひとつの第１及び／又は第２のアンテナ（５０，５２）が１つ又は複数のフレキシブルな物質で作られていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の装置で使用する切削工具（１；１０１；２０１）であって、
切削工具はホルダー又は回転可能なスピンドルに結合できる工具本体（４０；１４０；２４０）を含み、工具本体は、中心軸（Ｃ１；Ｃ４；Ｃ５）を規定すると共に、少なくともひとつの切れ刃（４２；１４２；２４２）又は少なくともひとつの切れ刃（４２；１４２；２４２）を有する切削インサート（２０；１２０）を受け入れる少なくともひとつのインサート座（１９；１１９）を備え、
切削工具には少なくともひとつの表面弾性波センサ（４８；１４８：２４８）と少なくともひとつの表面弾性波センサに結合できる少なくともひとつの第１のアンテナ（５０；１５０；２５０）が設けられ、少なくともひとつの第１のアンテナは少なくともひとつの第２のアンテナ（５２）と無線通信するように配置され、各表面弾性波センサは歪み、温度、及び圧力から成るパラメータの群のうち少なくともひとつのパラメータを検出するように配置され、
少なくともひとつの表面弾性波センサと少なくともひとつの第１のアンテナは、第１のアンテナが第２のアンテナから受信した呼び掛け信号に応答して、検出された少なくともひとつのパラメータを第２のアンテナに送信するように配置され、少なくともひとつの表面弾性波センサと少なくともひとつの第１のアンテナは、検出された少なくともひとつのパラメータを第２のアンテナに送信するために呼び掛け信号からエネルギーを受け取るように配置されていることを特徴とする切削工具。
【請求項９】
工具本体（４０）には少なくともひとつの表面弾性波センサ（４８）が設けられ、特に少なくともひとつの表面弾性波センサ（４８）が少なくともひとつの切れ刃（４２）又は少なくともひとつのインサート座（１９）に隣接して配置されることを特徴とする請求項８に記載の切削工具。
【請求項１０】
切削工具はホルダー又は回転可能なスピンドルに結合できる少なくともひとつの工具部材を含み、工具本体は少なくともひとつの工具部材を介してホルダー又は回転可能なスピンドルに結合可能であり、工具本体には少なくともひとつの表面弾性波センサに結合された少なくともひとつの電気コネクタが設けられ、各電気コネクタは第１のアンテナに直接結合できる又は第１のアンテナに１つ又は複数の中間の電気コネクタを介して間接的に結合できることを特徴とする請求項８又は９に記載の切削工具。
【請求項１１】
切削工具（１）は被削材（Ｗ）のホビングのために配置され、工具本体の中心軸（Ｃ１）は回転軸であり、工具本体が複数のセグメント（８ａ，８ｂ）を含み、各セグメントは周方向に間隔をあけた切れ刃（４２）又はインサート座（１９）を含み、各インサート座は切削インサート（２０）を受け入れるように配置され、各セグメントには少なくともひとつの表面弾性波センサ（４８）が設けられていることを特徴とする請求項８〜１０の何れか一項に記載の切削工具。
【請求項１２】
隣接するセグメント（８ａ，８ｂ）は互いに着脱可能に結合でき、各セグメントには同じセグメントの該少なくともひとつの表面弾性波センサ（４８）に結合された少なくともひとつの電気コネクタ（５８）が設けられ、各電気コネクタは第１のアンテナ（５０）に直接結合できる、又は、第１のアンテナに１つ又は複数の中間セグメントの１つ又は複数の中間電気コネクタを介して間接的に結合できることを特徴とする請求項１１に記載の切削工具。
【請求項１３】
各セグメント（８ａ，８ｂ）は、中心軸（Ｃ３）を規定すると共に、第１の側と第２の側を含み、セグメントの中心軸は第１及び第２の側を通って延びて工具本体（４０）の中心軸（Ｃ１）と同心的であり、第１の側でセグメントの各電気コネクタ（５８）は第１のアンテナ（５０）に及び／又は隣接するセグメントの電気コネクタ（５８）に着脱可能に結合でき、該第２の側で該セグメントの各電気コネクタは該第１のアンテナ）に及び／又は隣接するセグメントの電気コネクタに着脱可能に結合できることを特徴とする請求項１２に記載の切削工具。
【請求項１４】
各セグメント（８ａ，８ｂ）は、周方向に間隔をあけた複数の切れ刃（４２）又はインサート座（１９）が設けられた周縁カム（１２）を含み、周縁カムはらせん状のラインに沿って延び、回転軸（Ｃ１）のまわりの回転の方向（Ｒ１）に対して周縁カムの切れ刃又はインサート座のひとつがセグメントの他の切れ刃又はインサート座に対して先頭切れ刃（４２ｂ）又は先頭インサート座（１９ｂ）であり、少なくとも先頭切れ刃又は先頭インサート座には少なくともひとつの隣接する表面弾性波センサ（４８）が設けられていることを特徴とする請求項１１〜１３の何れか一項に記載の切削工具。
【請求項１５】
切削工具（１）が２つの端部材（５，６）を含み、それらを通って切削工具の中心軸（Ｃ１）が延びており、２つの端部材の間に複数のセグメント（８ａ，８ｂ）が配置され、２つの端部材の少なくともひとつに少なくともひとつの第１のアンテナ（５０）が設けられていることを特徴とする請求項１１〜１４の何れか一項に記載の切削工具。
【請求項１６】
請求項８〜１５の何れか一項に記載の少なくともひとつの切削工具を含む請求項１〜７の何れか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被削材、例えばチタン、鋼、アルミニウム、鋳物、その他の材料の被削材、の回転切り屑除去機械加工のプロセスを制御する装置に関し、装置は回転切り屑除去機械加工を監視する監視システムを備える。さらに、本発明は、被削材、例えば上述した種類の被削材の切り屑除去機械加工のための切削工具に関する。切削工具はホルダー又は回転可能なスピンドルに結合できる工具本体を含む。工具本体は、中心軸を規定し、少なくともひとつの切れ刃又は少なくともひとつの切れ刃を有する切削インサートを受け入れる少なくともひとつのインサート座を備える。
【背景技術】
【０００２】
一般に、被削材、例えばチタン、鋼、アルミニウム、鋳物、その他の材料の被削材、の回転切り屑除去機械加工のための切削工具は、ひとつ又は複数の切れ刃又は少なくともひとつの切れ刃を有する切削インサートが設けられた工具本体を含む。各切削インサートは一般に工具本体に設けられたインサート座、又はポケット、に取り付けられる。工具本体は中心軸、又は回転軸、を規定し、一般にホルダー又は回転可能なスピンドルに結合できる。ドリル加工するとき、工具本体は一般に工具本体を保持するスピンドル又はホルダーの回転によって回転され、被削材は静止している。フライス加工するとき、工具本体は一般に工具本体を保持するスピンドル又はホルダーの回転によって回転され、被削材は静止しているか、又は送り方向に送られる。プロファイル又は輪郭フライス加工を行うとき、例えば、工具本体は中心軸のまわりで回転させて、同時に被削材を工具本体に対して送り方向に送ることができる。旋削加工するとき、及びある種のフライス加工でも、一般に被削材が回転され、工具本体は静止してホルダーに保持される。しばしば、切削インサートに加わる応力が過大になるとき切削インサートを保護するために切削インサートとインサート座の座面の間に敷板が設けられる。敷板は容易に交換でき、それによって工具本体全体の交換を回避できる。
【０００３】
従来技術では、被削材の回転切り屑除去機械加工を監視するためのいろいろな監視システムが提案されている。
【０００４】
特許文献１は切削工作機械のためのセンサ・システムを開示しており、これは切削工作機械内の力及び／又はトルク及び／又はボディ音を測定するセンサ装置、切削工作機械のセンサ装置に供給するエネルギーを交流磁界から誘導的に供給するエネルギー供給ユニット、及びセンサが測定した数値に関するデータを無線で送信するデータ送信ユニットを備える。
【０００５】
特許文献２は、動作状態を監視することができる工作機械スピンドル構造を開示しており、これはスピンドル・ボディと、回転する心棒と、カッター・ベースと、内部検査装置を含む。回転する心棒にはチャンバがあり、内部検査装置はこのチャンバに配置される。内部検査装置の検査切り屑はカッター・ベースに直接配置される。動作パラメータは内部検査装置内の無線伝送モジュールによって外部情報装置へ伝送される。
【０００６】
特許文献３は、被削材をプロセスに従って機械加工するための切削用具を有する被削材加工プロセスを実行する工作機械を用いる工作機械制御方法を開示している。プロセスの少なくともひとつの条件を感知するためにセンサ・デバイスが切削用具に設けられる。
【０００７】
特許文献４は、回転工具、例えばドリル又はミーリングカッターの切削工具先端における切削力を決定するためのチャックを備えた力測定システム、並びに測定された値の処理ステーション、を開示している。
【０００８】
特許文献５は、本体と、本体に配置されたプロセッサと、本体に配置されてプロセッサと通信するトランシーバを含む工具ホルダーを開示している。トランシーバは外部の受信装置と通信するように構成されている。切削アセンブリはいくつかのセンサを有し、プロセッサはセンサと通信するように構成されている。
【０００９】
特許文献６は、センサを有する測定装置を含む工作機械用のセンサ・システムを開示している。システムは、センサの測定装置に供給するための第１のエネルギー供給部を含み、工作機械内で発生する物理量を測定する。第１のエネルギー供給部は、まわりの電磁界から無線で、そしてバッテリーから、電気エネルギーを受け取りセンサの測定装置に供給する。
【００１０】
特許文献７は、被削材を機械加工する工作機械のスピンドルを開示しており、スピンドルの動作及び／又は状態データを記録するデータ取得要素が設けられ、データ取得要素は無線切り屑の形で、読み取りを無線で行うことができる。
【００１１】
特許文献８は、ピエゾセラミック・トランスジューサを用いる被削材の機械加工を制御する装置及び方法を記載している。
【００１２】
特許文献９は、工具本体と、工具本体にしっかりと取り付けられ読み取りと書き込みが可能な集積回路切り屑を含む切削工具を含むシステムを開示している。
【００１３】
特許文献１０は、動作中の工具ホルダー又は工具の動作パラメータを測定するセンサを有する工具ホルダーを記載している。センサは、音響波（auoustic wave）の原理によって動作する表面弾性波センサ（surface auoustic wave sensor）であり、その測定値信号はラジオ波により無接触で読み取り可能である。
【００１４】
特許文献１１は、センサ内で結合されて表面波センサを構成する振動デバイスと振動検出器を有する加工工具用の監視装置を開示している。
【００１５】
特許文献１２は、受動的導電ケーブル構造を用いる機械パーツの無線監視の方法を開示している。受動センサは表面波センサとして構成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】米国特許第７２８９８７３号明細書
【特許文献２】米国特許第７８８３３０３号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００８／０１０５０９４号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００９／０２３５７６３号明細書
【特許文献５】国際公開第２００９／１１７３９６号パンフレット
【特許文献６】米国特許第７７１０２８７号明細書
【特許文献７】米国特許第８０８３４４６号明細書
【特許文献８】米国特許第８０８０９１８号明細書
【特許文献９】米国特許出願公開第２００９／０１７５６９５号明細書
【特許文献１０】米国特許第６２９７７４７号明細書
【特許文献１１】独国特許出願公開第１０２００７０３６００２号明細書
【特許文献１２】独国特許第１０２２７６７７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の発明者らは、被削材の回転切り屑除去機械加工を改善するために、被削材の回転切り屑除去機械加工の効率的な監視と制御の必要性を確認した。
【００１８】
本発明の目的は、被削材、例えばチタン、鋼、アルミニウム、鋳物、その他の材料の被削材、の回転切り屑除去機械加工のプロセスを改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の上記の目的は、被削材の回転切り屑除去機械加工のプロセスを制御する装置であって、回転切り屑除去機械加工を監視する監視システムを含む装置を提供することによって達成される。監視システムは、被削材の回転切り屑除去機械加工のための切削工具に取り付けられるように配置された少なくともひとつの表面弾性波センサを含む。監視システムは、切削工具に取り付けられるように配置された少なくともひとつの第１のアンテナを含み、この少なくともひとつの第１のアンテナは少なくともひとつの表面弾性波センサに結合できる。監視システムは、少なくともひとつの第２のアンテナを含み、少なくともひとつの第１のアンテナは少なくともひとつの第２のアンテナと無線で通信するように配置される。各表面弾性波センサは、歪み、温度、及び圧力から成るパラメータの群から少なくともひとつのパラメータを検出するようになっている。少なくともひとつの表面弾性波センサと少なくともひとつの第１のアンテナは、第２のアンテナから第１のアンテナが受信した呼び掛け信号（interrogation signal）に応答して、検出された少なくともひとつのパラメータを第２のアンテナに送信するように配置されている。少なくともひとつの表面弾性波センサと少なくともひとつの第１のアンテナは、検出された少なくともひとつのパラメータを第２のアンテナに送信するために呼び掛け信号からエネルギーを受け取るように配置されている。監視システムは少なくともひとつの第２のアンテナに結合された処理ユニットを含む。この処理ユニットは、少なくともひとつの第２のアンテナを介して呼び掛け信号と送信エネルギーを少なくともひとつの第１のアンテナと少なくともひとつの表面弾性波センサに送信するように配置されている。処理ユニットは、検出された少なくともひとつのパラメータを少なくともひとつの第２のアンテナを介して受信するように配置されている。装置は、監視システムと通信するように配置された制御システムを含み、制御システムは、検出された少なくともひとつのパラメータに少なくとも部分的に基づいて被削材の回転切り屑除去機械加工を制御するようになっている。
【００２０】
本発明による装置で、被削材の回転切り屑除去機械加工の制御は改善される。安全で予測できる効率的な機械加工が可能になる。本発明による装置で、回転切り屑除去機械加工のフィードバック制御が可能になる、例えば、制御システムは、プロセス・データのフィードバックによって機械加工の決定を下したり、制御したりできる。さらにいろいろな部分からのデータ、例えば切削工具や切削工具が配置されている機械からのデータを組み合わせることを可能にする装置によって安全で予測可能な効率的な閉じたループの機械加工プロセスが実現できる。このデータは処理ユニット及び／又はプロセス監視ユニットによって処理される、例えば機械の力、トルク及びパワーと組み合わされたセンサ・データに基づいて切削工具の接触時間及び／又は力が計算又は決定される。処理されたデータは、その後処理ユニット及び／又はプロセス監視ユニットによって、閾値と比較して評価され、制御システム及び／又は制御／行動ユニットによって一連の可能な応答が開始される。ひとつの応答は、アラームと手動調整の勧告の組合せであろう。別の応答は、切削データ及び／又はその他の機械に関するパラメータの半自動的又は自動的な調整、例えば、切削工具を被削材に対してもっと好ましい位置へ移動させること、であろう。また、この装置によって、切削工具／機械からデータを集めて、例えば遠隔場所の切削工具／機械製造業者にそれを送ってオペレータ又は顧客が切削工具／機械に関する広範なサポートやサービスを受けられるようにすることも可能である。製造業者も、専門的な知識によってデータをより深く分析し処理して、機械の動作の監視／制御をそれによって改善することができる。検出された少なくともひとつのパラメータに少なくとも部分的に基づいた回転切り屑除去機械加工の制御の実施例は実施形態の詳細な説明において開示される。表面弾性波センサは電流供給回路を何も必要とせず、検出された少なくともひとつのパラメータ又は数値信号の伝送に必要な送信エネルギーは、第２のアンテナからラジオ波で伝送され表面弾性波センサが受信する呼び掛け信号から引き出される。呼び掛け信号は高周波の呼び掛け信号であってよい。こうして工具本体は、かさばるエネルギー源又は電力源、例えば故障を生ずる可能性があるバッテリーや誘導的エネルギー供給手段など、を備える必要がなくなり、それによって信頼性と耐久性が高い監視及び制御システムが実現される。無線で呼び掛けできる受動的な表面弾性波センサ自体は既に公知であり、例えば米国特許US 6,144,332に開示されている。表面弾性波センサは小さなサイズにすることができ、それによってかさばる構成を回避できる。したがって、本発明によって、回転切り屑除去機械加工を監視するためのコンパクトでフレキシブルな監視システムとコンパクトでフレキシブルな制御システムが得られ、ケーブルや電気導体の量も減らすことができる。表面弾性波センサは切削工具に、少なくともひとつのパラメータが最も効率的に検出できる領域のすぐ近くの位置に装着できる。少なくともひとつのパラメータのより正確な値によって、制御システムは回転切り屑除去機械加工をより効率的に制御できる。さらに、表面弾性波センサを切削工具に装着することにより、検出された少なくともひとつのパラメータがその特定の切削工具に関連づけられ、それによりその特定の切削工具の検出された少なくともひとつのパラメータをその特定の切削工具の他のデータと結びつける又は関連づけることができる。少なくともひとつの表面弾性波センサと少なくともひとつの第１のアンテナのかさばらないコンパクトな構造によって、少なくともひとつの表面弾性波センサと少なくともひとつの第１のアンテナの構造は切削工具の性能を損なうことなく、回転切り屑除去機械加工の制御を損なうこともない。少なくともひとつの表面弾性波センサと少なくともひとつの第１のアンテナは、切削工具を大きく作り替えることなく、切削工具を保持するスピンドル又はホルダー、及びスピンドル又はホルダーを保持する機械、を作り替えることなく、切削工具に装着でき、それにより監視及び制御システムは既存の回転切り屑除去機械加工システムに容易に設置できる。本発明による装置によって、パラメータ検出と制御システムの間の通信は信頼できる効率的なものになり、それによって切り屑除去機械加工の信頼できる正確な制御が可能になる。こうして、本発明の装置によって、被削材、例えばチタン、鋼、アルミニウム、鋳物、その他の材料の被削材、の回転切り屑除去機械加工のプロセスの改善された監視と制御が実現される。
【００２１】
切削工具は、ホルダー又は回転できるスピンドルに結合できる工具本体を含み、工具本体は中心軸を規定し、少なくともひとつの切れ刃、又は少なくともひとつの切れ刃を有する切削インサートを受け入れる少なくともひとつのインサート座が設けられている。制御システムは、検出された少なくともひとつのパラメータに基づいて被削材の回転切り屑除去機械加工を制御するように配置される。
【００２２】
本発明による装置のある好ましい実施形態では、装置は切削工具を同定する同定システムを含み、同定システムは切削工具に取り付けられるようになった同定手段を含み、同定手段は少なくとも切削工具の同定データを与えるようになっており、監視システムは同定システムと通信するように配置されている。この実施形態によって、装置はデータを特定の切削工具と関連づけ、安全で予測できる効率的な機械加工を実現し、制御システムはプロセス・データのフィードバックによってより効率的に決定を下し、機械加工を制御することができる。少なくともひとつの表面弾性波センサはこうして特定タイプの切削工具に関連づけられる。この実施形態によって、装置は回転切り屑除去機械加工を効率的に監視し、分析し、制御することができる。
【００２３】
本発明による装置の別の好ましい実施形態では、装置は少なくともひとつの切削工具のデータを記憶するための記憶メモリーを含み、同定システムがその少なくともひとつの記憶メモリーと通信するように配置されている。装置は、前記少なくともひとつの記憶メモリーを含む少なくともひとつのデータベースを含む。あるいはまた、又はそれに加えて、前記同定手段が前記少なくともひとつの記憶メモリーを含む。
【００２４】
本発明による装置の別の好ましい実施形態では、装置は切削工具によって被削材を機械加工するように配置された機械を含み、機械は切削工具を結合できるホルダー又はスピンドルを保持するスタンドを含み、制御システムは検出された少なくともひとつのパラメータに少なくとも部分的に基づいて前記機械を制御するように配置される。
【００２５】
本発明による装置のさらに別の好ましい実施形態では、少なくともひとつの第２のアンテナは前記スタンドに取り付けられる。この実施形態によって、少なくともひとつの第１のアンテナに対する少なくともひとつの第２のアンテナの効率的な取り付けが可能になる。
【００２６】
本発明による装置のさらに別の好ましい実施形態では、少なくともひとつの第２のアンテナは、少なくともひとつの第１のアンテナとその少なくともひとつの第２のアンテナの間の無線伝送路を導電物質がブロックしないように取り付けられる。機械自身、例えばスタンド、が第１と第２のアンテナの間の伝送をブロックする妨害的な導電部品又は導電物体となる可能性もある。この実施形態によって、第１と第２のアンテナの間の効率的で信頼できる無線通信が保証され、したがって、検出された少なくともひとつのパラメータと呼び掛け信号の効率的で信頼できる伝送が保証される。導電物質は、金属の、例えば鉄の、物質又は物体である。
【００２７】
本発明による装置のある好ましい実施形態では、少なくともひとつの第１及び／又は第２のアンテナはひとつ又は複数のフレキシブルな材料から作られる。これらの実施形態によれば、第２のアンテナを効率的な仕方でスタンドに取り付け、第１と第２のアンテナの間で効率的な無線通信を保証する効率的な位置を与えることができる。これらの実施形態によれば、第１のアンテナを効率的な仕方で切削工具に取り付け、第１と第２のアンテナの間で効率的な無線通信を保証する効率的な配置が得られる。
【００２８】
本発明による装置の別の好ましい実施形態では、少なくともひとつの第２のアンテナは少なくともひとつのマイクロストリップ・アンテナ、例えばパッチ・アンテナ、を含む。マイクロストリップ・アンテナはスタンドに効率的に取り付け、第１と第２のアンテナの間で効率的な無線通信を保証する効率的な位置を与えることができる。しかし、少なくともひとつの第２のアンテナは他のどんなタイプのアンテナであってもよい。
【００２９】
本発明の上記の目的は、被削材の回転切り屑除去機械加工のための切削工具を提供することによって達成される。この切削工具はホルダー又は回転できるスピンドルに結合できる工具本体を含む。工具本体は、中心軸を規定し、少なくともひとつの切れ刃、又は少なくともひとつの切れ刃を有する切削インサートを受け入れる少なくともひとつのインサート座を備える。切削工具には少なくともひとつの表面弾性波センサと、その少なくともひとつの表面弾性波センサに結合できる少なくともひとつの第１のアンテナが設けられる。少なくともひとつの第１のアンテナは少なくともひとつの第２のアンテナと無線通信するように配置されている。各表面弾性波センサは、歪み、温度、及び圧力から成るパラメータの群のうち少なくともひとつのパラメータを検出するように配置される。少なくともひとつの表面弾性波センサと少なくともひとつの第１のアンテナは、第１のアンテナが第２のアンテナから受信した呼び掛け信号に応答して、検出された少なくともひとつのパラメータを第２のアンテナに送信するように配置される。少なくともひとつの表面弾性波センサと少なくともひとつの第１のアンテナは、検出された少なくともひとつのパラメータを第２のアンテナに送信するために呼び掛け信号からエネルギーを受け取るように配置される。
【００３０】
本発明による切削工具によって、被削材の回転切り屑除去機械加工の監視が改善され、それにより、被削材、例えばチタン，鋼、アルミニウム、鋳物、その他の材料の被削材の回転切り屑除去機械加工が改善される。上述したように、表面弾性波センサは何も電流供給回路を必要とせず、送信エネルギーを呼び掛け信号から引き出す。したがって、工具本体はかさばるエネルギー源又は電力源、例えばバッテリー、を備える必要がない。
【００３１】
切削工具は、被削材の回転切り屑除去機械加工のための切削工具であってよい。切削工具は、被削材のフライス削りするためのフライス削り工具、被削材を旋削する旋削工具、及び／又は被削材に穿孔するドリルであってもよい。同じ第１のアンテナ（単数又は複数）に複数の表面弾性波センサが結合されている又は結合可能である、又は各表面弾性波センサが自身の第１のアンテナ（単数又は複数）に結合されている又は結合可能である。工具本体にはひとつ又は複数のインサート座が設けられ、各インサート座はそのインサート座に取り付けられる切削インサートを受け入れる。切削インサートはインサート座に着脱可能に取り付けられるので、それを交換することが可能になる。あるいはまた、工具本体に１つ又は複数の切れ刃を工具本体に一体化されて設けることもできる。工具本体には周方向に間隔をあけた複数の切れ刃又はインサート座を設けることができる。
【００３２】
本発明による切削工具のある好ましい実施形態では、工具本体には少なくともひとつの表面弾性波センサが設けられる。この実施形態によって、切れ刃又は切削インサートに関するパラメータが効率的に検出される。あるいはまた、工具本体に取り付けられた１つ又は複数の敷板、又は１つ又は複数の切削インサートに少なくともひとつの表面弾性波センサが設けられる。
【００３３】
本発明による切削工具の別の好ましい実施形態では、少なくともひとつの表面弾性波センサは少なくともひとつの切れ刃又は少なくともひとつのインサート座に隣接して配置される。少なくともひとつの表面弾性波センサを少なくともひとつの切れ刃又は少なくともひとつのインサート座に隣接して配置することによって、すなわち切削ゾーンの近くに配置することによって、切れ刃又は切削インサートに関するパラメータを効率的に検出できる。ひとつの切れ刃又はインサート座に、少なくとも２つの表面弾性波センサを設けることもできる。あるいはまた、少なくともひとつの表面弾性波センサ、例えば４つの表面弾性波センサ、を切削工具のシャフト又は切削工具の一端に取り付けて切削工具の振れ又は曲がりに関するパラメータを検出又は測定することもできる。あるいはまた、少なくともひとつの表面弾性波センサを機械加工のさいに冷却流体、例えば冷却液、を供給する冷却流体チャンネルに隣接して、例えば冷却流体チャンネルの開口の近くに配置して、冷却に関するパラメータ、例えば冷却流体の圧力、を検出又は測定するようにできる。
【００３４】
本発明による切削工具の別の好ましい実施形態では、少なくともひとつのインサート座には少なくともひとつの表面弾性波センサが設けられる。少なくともひとつの表面弾性波センサをインサート座に取り付けることにより、切削インサートに関するパラメータを効率的に検出又は決定できる。
【００３５】
本発明による切削工具のさらに別の好ましい実施形態では、各インサート座は少なくともひとつのインサート座表面（座面）を含み、少なくともひとつのインサート座のインサート座表面には少なくともひとつの表面弾性波センサが設けられる。少なくともひとつの表面弾性波センサをインサート座表面に取り付けることにより、切削インサートに関するパラメータを効率的に検出又は決定できる。
【００３６】
本発明による切削工具のまた別の好ましい実施形態では、切削工具は被削材のホビング（hobbing）のために配置され、工具本体の中心軸は回転軸であり、工具本体は複数のセグメントを含み、各セグメントは周方向に間隔をあけた複数の切れ刃又はインサート座を含み、各セグメントには少なくともひとつの表面弾性波センサが設けられる。あるいはまた、切削工具はホビング以外のフライス加工、例えばプロファイル又は輪郭フライス加工のために配置されたミーリング工具であってもよい。切削工具はまた、被削材の旋削のための旋削工具及び／又は被削材の穿孔のためのドリルであってもよい。この実施形態により、被削材のホビングを効率的に監視できる。
【００３７】
本発明による切削工具のある好ましい実施形態では、隣接するセグメントは互いに着脱可能に結合され、各セグメントには、同じセグメントの少なくともひとつの表面弾性波センサに結合された少なくともひとつの電気コネクタが設けられ、各電気コネクタは、第１のアンテナに直接結合できる、又は第１のアンテナに１つ又は複数の中間セグメントの１つ又は複数の電気コネクタを介して間接的に結合できる。前記電気コネクタを設けることにより各表面弾性波センサは第１のアンテナに効率的に結合される。複数の表面弾性波センサを同じひとつの電気コネクタに結合することができる、又はひとつの電気コネクタを各表面弾性波センサに対して設けることができる。あるいはまた、表面弾性波センサは電気コネクタなしに第１のアンテナに直接結合してもよい。
【００３８】
本発明による切削工具の別の好ましい実施形態では、切削工具は、ホルダー又は回転できるスピンドルに結合できる少なくともひとつの工具部材を含み、工具本体はこの少なくともひとつの工具部材を介してホルダー又は回転可能なスピンドルに結合でき、この工具部材には少なくともひとつの電気コネクタが設けられ、工具本体には少なくともひとつの表面弾性波センサに結合された少なくとも電気コネクタが設けられ、各電気コネクタは、第１のアンテナに直接結合できる、又は１つ又は複数の中間の電気コネクタを介して第１のアンテナに間接的に結合できる。各電気コネクタは第１のアンテナに着脱可能に結合できる、及び／又は、別の電気コネクタに着脱可能に結合できる。これらの実施形態により、切削工具はモジュール型式（組み立て式）になり、モジュールは容易に組み立てて完全な切削工具にすることができる。少なくともひとつの工具部材には、少なくともひとつの切れ刃又は少なくともひとつの切れ刃を有する切削インサートを受け入れる少なくともひとつのインサート座を設けることができる、又は工具部材は何も切れ刃やインサート座を含まない工具延長部である。
【００３９】
本発明による切削工具のさらに別の好ましい実施形態では、各セグメントが中心軸を規定し、第１の側と第２の側を含み、セグメントの中心軸は第１の側と第２の側を通って延び、工具本体の中心軸と同心的（collinear）であり、第１の側でセグメントの各電気コネクタは第１のアンテナ及び／又は隣接セグメントの電気コネクタに着脱可能に結合でき、第２の側でセグメントの各電気コネクタは第１のアンテナ及び／又は隣接セグメントの電気コネクタに着脱可能に結合できる。この実施形態によって、複数の着脱可能なセグメントを有するホビング工具で効率的なモジュラー・コンセプトが実現され、ホビング工具が組み立てられセグメントが互いに結合されるとき、表面弾性波センサが容易に自動的に少なくともひとつの第１のアンテナに結合される。
【００４０】
本発明による切削工具のさらに別の好ましい実施形態では、各セグメントは、周方向に間隔をあけた複数の切れ刃又はインサート座が設けられた周縁カムを含み、周縁カムはらせん形の線に沿って延び、回転軸の回転方向に対して周縁カムの切れ刃又はインサート座のひとつはセグメントの他の切れ刃又はインサート座に対して先頭切れ刃又は先頭インサート座であり、少なくとも先頭切れ刃又は先頭インサート座には少なくともひとつの隣接する表面弾性波センサが設けられる。本発明の発明者らは、先頭の切れ刃又は切削インサートには同じホブ・セグメントの他の切れ刃又は切削インサートに比べて大きな応力がかかることを見出した。少なくとも先頭の切れ刃又は切削インサートに関するパラメータを検出又は決定することによって、被削材のホビング加工の効率的な監視が可能になる。
【００４１】
本発明による切削工具のもっと別の好ましい実施形態では、切削工具は２つの端部材を含み、それを通って切削工具の中心軸が延び、複数のセグメントは前記２つの端部材の間に配置され、２つの端部材の少なくともひとつには少なくともひとつの第１のアンテナが設けられる。これは第１のアンテナの効率的な位置であり、それがホビング工具のモジュラー・コンセプトをさらに改善する。第１のアンテナは、この端部材の溝に、例えば周縁溝に、設けることができる。あるいはまた、少なくともひとつのセグメントに少なくともひとつの第１のアンテナを、表面弾性波センサと第１のアンテナがユニットを形成するように設けることもできる。
【００４２】
本発明による切削工具のさらに別の好ましい実施形態では、各切れ刃又は各インサート座には少なくともひとつの隣接する表面弾性波センサが設けられる。各切れ刃又は各切削インサートに関するパラメータを検出又は決定することによって、被削材の回転切り屑除去機械加工の効率的な監視が可能になる。
【００４３】
本発明による切削工具のさらに別の好ましい実施形態では、工具本体には少なくともひとつの第１のアンテナが設けられる。
【００４４】
本発明による切削工具の別の好ましい実施形態では、工具本体はその中心軸のまわりで回転可能であり、少なくともひとつの表面弾性波センサと少なくともひとつの第１のアンテナは少なくともひとつの第２のアンテナに対して動くことができる。
【００４５】
本発明による装置のある好ましい実施形態では、装置は請求項８から１５までのいずれかに記載の少なくともひとつの切削工具及び／又は開示されたその他の実施形態のいずれかに記載の少なくともひとつの切削工具を含む。本発明による装置の実施形態のプラスの技術的効果は、本発明及びその実施形態による工具に関して述べた技術的効果に対応している。
【００４６】
少なくともひとつの第１の表面弾性波センサは１つ又は複数の表面弾性波センサであってよい。少なくともひとつの第１のアンテナは１つ又は複数の第１のアンテナであってよい。少なくともひとつの第２のアンテナは１つ又は複数の第２のアンテナであってよい。少なくともひとつの記憶メモリーは１つ又は複数の記憶メモリーであってよい。少なくともひとつのパラメータは１つ又は複数のパラメータであってよい。少なくともひとつの切れ刃は１つ又は複数の切れ刃であってよい。少なくともひとつのインサート座は１つ又は複数のインサート座であってよい。少なくともひとつの電気コネクタは１つ又は複数の電気コネクタであってよい。
【００４７】
装置及び切削工具の上述した特徴と実施形態は、それぞれ、可能ないろいろな仕方で組み合わされてさらに有利な好ましい実施形態を得ることができる。
【００４８】
本発明による装置及び切削工具のさらに別の好ましい実施形態と本発明のさらに別の利点は、実施形態についての詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による切削工具の一実施形態を示す概略斜視図である。
【図２】図１の切削工具を組み立てられた状態で示す概略斜視図である。
【図３】図２の切削工具の概略分解斜視図である。
【図４】図１〜３の切削工具のセグメントの一実施形態を示す概略平面図である。
【図５】図４のセグメントを示す概略側面図である。
【図６】図４のセグメントの一部を示す概略拡大斜視図である。
【図７】図４のセグメントに本質的に対応するセグメントの別の実施形態の一部を示す概略拡大斜視図である。
【図８】本発明による切削工具の別の実施形態を示す斜視図である。
【図９】本発明による切削工具のさらに別の実施形態を示す斜視図である。
【図１０】本発明による装置のある実施形態の諸様態（aspects）を示す概略図である。
【図１１】本発明による装置のある実施形態の別の諸様態を示す概略ダイアグラムである。
【図１２】図２の切削工具によって被削材を機械加工するように配置された本発明の装置のある実施形態に含まれる機械のある実施形態を示す概略切り取り斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
図１は、被削材の回転切り屑除去機械加工のための切削工具１のある実施形態を概略的に示している。切削工具１はミーリング工具、例えば、はめば歯車（分かりやすいように、歯（cog）と切れ込み（gash）は仕上げ加工された状態で示されている）を形成するために被削材Ｗのホビング用に配置されたミーリング工具１、であってよい。被削材Ｗは、例えば、チタン、鋼、アルミニウム、鋳物、その他の材料の被削材である。図１に示された切削工具１はホブ又はホビング工具と呼ばれる。切削工具１はホルダー、例えば、回転可能なシャフト２，又は回転可能なスピンドル、に結合できる工具本体４０を含む。工具本体４０は、回転軸Ｃ１と規定できる中心軸Ｃ１を規定し、少なくともひとつの切れ刃４２，又は少なくともひとつの切れ刃４２を有する切削インサート２０を受け入れる少なくともひとつのインサート座１９が設けられている。図１〜５の実施形態では、工具本体４０には少なくともひとつの切れ刃４２を有する切削インサート２０を受け入れるための少なくともひとつのインサート座１９が設けられる。切れ刃４２と切削インサート２０は、例えば、超硬合金、サーメット、立方晶窒化硼素、多結晶ダイヤモンド、又はセラミック、から作られる。切れ刃４２と切削インサート２０の材料は工具本体４０の材料と異なってもよい。工具本体４０は少なくともひとつの切削インサートを含んでもよい。あるいはまた、工具本体に、工具本体と一体化された１つ又は複数の切れ刃を設けてもよい。工具本体４０は複数のセグメント８ａ、８ｂを含むことができる。各セグメント８ａ、８ｂは周方向に間隔をあけた複数のインサート座１９を含み、各インサート座１９は切削インサート２０を受け入れるようになっている。あるいはまた、各セグメントには、それぞれのセグメント８ａ、８ｂと一体化された周方向に間隔をあけた複数の切れ刃４２が設けられる。各切削インサート２０はインサート座１９に着脱可能に取り付けられ、したがって交換できる。各セグメント８ａ、８ｂはディスクの形であってよい。図１の実施形態では、切削工具１は中心軸Ｃ１を規定するシャフト２に取り付けることができる。シャフト２の一端はチャック３に固定され、他端はベアリング・ブラケット４で支持される。あるいはまた、ホビング工具をスピンドルに一端で結合し、他端を自由にすることもできる。図３を参照すると、２つの隣接するセグメント８ａ、８ｂが着脱可能に互いに結合される。切削工具１又は工具本体４０は、２つの端部材５，６を含み、中心軸Ｃ１がそれを通って延び、複数のセグメント８ａ、８ｂを２つの端部材５，６の間に配置することができる。チャック３及びそれによって切削工具１はＲ１の方向に回転でき、他方、同時に被削材ＷはＲ２の方向に、もっと正確には中心軸Ｃ２のまわりで、回すことができる。チャック３とベアリング・ブラケット４は、切削工具１によって被削材を機械加工するように配置された機械４４の一部であり、機械４４はスタンド４６を含むことができる（図１１〜１２参照）。
【００５１】
実際には、切削工具１は被削材Ｗよりもかなり高速に駆動される。例えば、被削材Ｗが１回転する間に、切削工具１を１００回転させることができる。切削工具１の送りは二重の矢印「ｆ」によって示されるように中心軸Ｃ２と平行にすることができる。選ばれた回転方向Ｒ１，Ｒ２によって、送りは上端位置から下向き方向に行われる。セグメント８ａ、８ｂに含まれる個別の切削インサート２０は工具本体４０の外側に沿った連続したらせん形のラインをたどる。図２と３では、切削工具１の性質がもっと詳しく示されている。この例では、工具本体４０は全部で６つのセグメント８ａ、８ｂを含む。しかし、工具本体４０はもっと少ない数のセグメント８ａ、８ｂを含む。図示した組のうちひとつおきのセグメント８ａ、８ｂを中間のセグメント８ａ、８ｂと異なる仕方で形成することができる。異なるセグメントを分離するために、セグメント８ａ、８ｂに、それぞれ、添字「a」と「ｂ」を補っている。２つの端部材５，６のうち、図２と３で観察者から遠い方の端部材５を「後方」 端部材と呼び、他方を「前方」 端部材６と呼ぶ。図３の分解図では、さらに２つのタイプのねじ、すなわち引き込みボルト９と取り外しねじ１０，が示されている。
【００５２】
図４には図３で８ａと表されたタイプの個別セグメントが示されている。各セグメント８ａ、８ｂは中心軸Ｃ３を規定し、第１の側と第２の側を有し、セグメント８ａ、８ｂの中心軸Ｃ３は第１の側と第２の側を通って延び、工具本体１の中心軸Ｃ１と同心（collinear）である。各セグメント８ａは、ハブ（hub）部１１と周縁カム（cam）１２を含み、そこに周方向で間隔をあけた複数の切れ刃４２及び／又はインサート座１９が設けられる。ハブ部１１は２つの平行な端面１３，１４を含み、そのうち最初のものは後方端面、最後のものは前方端面を形成する。外側では、ハブ部１１は部分円筒状包絡面１５によって限られ、そこからカム１２が径方向に一定の延長を有する。セグメント８ａ、８ｂ歯共通の駆動シャフト２に取り付けられ（図１参照）、ハブ部１１には円筒形の中央貫通開口１６を含む。前記中央開口１６に隣接して溝１７が形成され、駆動シャフト２の固定くさび７がそれと係合することができる。２つの端面１３，１４は、工具本体４０の中心軸Ｃ１と合致する中心軸Ｃ３に直交する平面内で延びている。言い換えると、端面１３，１４は互いに平行である。包絡面１５は中心軸Ｃ３と同心である。
【００５３】
周縁カム１２はらせん形のラインに沿って延びる。もっと正確に言うと、周縁カム１２はハブ部１１に沿って一回り延びて予め定められたピッチのらせん形のラインをたどる。このピッチは、ハブ部１１の平面端面１３とカム１２のリング状前面１８の間の角αによって表される（図５参照）。αは１−１０°の範囲にあるのが適当である。カム１２は断面がくさび形で、広いベース（基底）から尖った外側部分へ傾斜している。各インサート座１９と切削インサート２０の回転方向前方には切り屑溝２１があり、切削インサート２０によって除去された切り屑の放出を容易にしている。カム１２のひとつの側面（flank surface）にはインサート座１９と切削インサート２０がひとつおきにあり、他の側面にもひとつおきにある。また、カム１２は平らな面２２で終わり（図５参照）、隣接するセグメント８ａ，８ｂのカム１２の同様な面にそれを圧しつけることができることに注意しておきたい。一緒になって、個別セグメント８ａ，８ｂのカム１２は、組み立てられた切削工具１の連続したひもの形のスクリュー形態を構成する。回転軸Ｃ１，Ｃ３のまわりの回転方向に対して、周縁カムの切れ刃４２又はインサート座１９のひとつが、セグメント８ａ，８ｂの他の切れ刃４２又はインサート座１９に対して先頭（leading）切れ刃４２又は先頭インサート座１９になる。
【００５４】
図６と７を参照すると、切削工具１には少なくともひとつの表面音響波（ＳＡＷ）センサ４８（以下ではＳＡＷセンサと呼ぶ）と少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８に結合できる少なくともひとつの第１のアンテナ５０が設けられる。少なくともひとつの第１のアンテナは少なくともひとつの第２のアンテナ５２と、例えばラジオ波によって、無線通信するように配置される（図１０〜１２参照）。各ＳＡＷセンサ４８は、歪み、温度、及び圧力から成るパラメータの群のうち少なくともひとつのパラメータを検出、又は感知、するように配置される。別のパラメータを検出された少なくともひとつのパラメータに少なくとも部分的に基づいて、すなわち検出された歪み、温度、及び／又は圧力に基づいて、決定することができる。切削工具１，切削インサート及び／又は切れ刃４２について、応力、チョック（chock）、力、及び／又は摩耗の進行、を実時間でＳＡＷセンサ４８によって、検出された少なくともひとつのパラメータに基づいて決定することができる。ＳＡＷセンサ４８は音響波デバイスの原理に従って動作する。無線によって呼び掛けることができるＳＡＷセンサ自体は従来から公知であり、例えば米国特許US 6,144,332に開示されている。各ＳＡＷセンサ４８は工具本体４０の凹み５４に配置され、工具本体４０に前記凹み５４で取り付けられる。図６と７を参照すると、２つのＳＡＷセンサ４８を同じ凹み５４に配置することができ、外側ＳＡＷセンサ４８が温度を検出するように配置されている。少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８と少なくともひとつの第１のアンテナ５０は、第１のアンテナ５０が第２のアンテナ５２から受信した呼び掛け信号に応答して、検出された少なくともひとつのパラメータを第２のアンテナ５２に送信するように配置されている。少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８と少なくともひとつの第１のアンテナ５０は、検出された少なくともひとつのパラメータを第２のアンテナ５２に送信するために呼び掛け信号からエネルギーを、又はパワーを、受け取るように配置される。すなわち、検出された少なくともひとつのパラメータの送信に必要なエネルギー、又はパワー、は呼び掛け信号から受け取られる。工具本体４０には少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８が設けられる。少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８は工具本体４０に取り付けることができる。この少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８は少なくともひとつの切れ刃４２に隣接して，又は少なくともひとつのインサート座１９に隣接して配置される。少なくともひとつのインサート座１９には少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８を設けることができる。各セグメント８a、８ｂには少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８を設けることができる。すなわち、少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８を各セグメントに取り付けることができる。図６を参照すると、少なくとも先頭の切れ刃４２及び／又は先頭インサート座１９に少なくともひとつの隣接するＳＡＷセンサ４８を設けることができる。
【００５５】
図３と４を参照すると、各インサート座１９は少なくともひとつのインサート座表面５６を含み、少なくともひとつのインサート座１９のインサート座表面５６には少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８を設けることができる。各切れ刃４２又は各インサート座１９には少なくともひとつの隣接するＳＡＷセンサ４８を設けることができる。
【００５６】
図３を参照すると、２つの端部材５，６の少なくともひとつには少なくともひとつの第１のアンテナ５０が設けられる。すなわち、少なくともひとつの第１のアンテナ５０が２つの端部材５，６のひとつ又は両方に取り付けられる。第１のアンテナ５０は中心軸Ｃ１のまわりに少なくとも部分的に周方向の拡がりを有する、又は、第１のアンテナ５０は中心軸Ｃ１のまわりに実質的に円環状の拡がりを有する。第１のアンテナ５０は端部材５，６の周方向の溝に設置することができる。第１のアンテナはダイポール・アンテナであってよい。第１のアンテナはスロット・アンテナであってよい。第１のアンテナは非対称スロット・ダイポール・アンテナであってよい。図１２を参照すると、工具本体４０が中心軸Ｃ３のまわりで回転可能であるとき、少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８と少なくともひとつの第１のアンテナ５０は少なくともひとつの第２のアンテナ５２に対して可動である。端部材５，６の各々に第１のアンテナ５０を設けることができる。工具本体４０に少なくともひとつの第１のアンテナを設けることができる。すなわち、第１のアンテナ５０は工具本体４０に装着又は取り付けることができる。
【００５７】
図７を参照すると、各セグメント８ａ、８ｂには、同じセグメント８ａ、８ｂの少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８に結合された少なくともひとつの電気コネクタ５８を設けることができる。電気コネクタ５８は、工具本体４０に設けられた溝、凹み、及び／又は孔、又はそれらの組合せに設けられたケーブル、通信ライン、又は電気導体、などによって少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８に結合することができる。各電気コネクタ５８は第１のアンテナ５０に直接に結合できる、又は、１つ又は複数の中間セグメント８ａ、８ｂの１つ又は複数の中間電気コネクタ５８を介して間接的に第１のアンテナ５０に結合できる。
【００５８】
セグメント８ａ、８ｂの第１の側で、セグメント８ａ、８ｂの各電気コネクタ５８は第１のアンテナ５０に及び／又は隣接するセグメント８ａ、８ｂの電気コネクタ５８に着脱可能に結合することができる。セグメント８ａ、８ｂの第２の側で、セグメント８ａ、８ｂの各電気コネクタ５８は第１のアンテナ５０に及び／又は隣接するセグメント８ａ、８ｂの電気コネクタ５８に着脱可能に結合することができる。ここで、切削工具１とそのＳＡＷセンサ４８とその少なくともひとつのアンテナ５０のモジュラー・コンセプトが実現される。セグメント８ａ、８ｂは、２つのセグメント８ａ、８ｂがただひとつの仕方で、ただひとつの特定の相互関係で互いに結合されるように、セグメント８ａ、８ｂが、例えば、Coromant Capto（登録商標）結合によって、上記の溝１７によって組み立てられたとき、異なるセグメント８ａ、８ｂの電気コネクタ５８が共通の長手軸に沿って配置されるように構成することができる。
【００５９】
図８は、本発明による被削材の回転切り屑除去機械加工のための切削工具１０１の別の実施形態を概略図で示している。図８に示された切削工具１０１は被削材を旋削するための回転させることができる旋削工具である。切削工具１０１はホルダーに結合できる工具本体１４０を含む。工具本体１４０は中心軸Ｃ４を規定し、少なくともひとつの切れ刃１４２，又は少なくともひとつの切れ刃１４２を有する切削インサート１２０を受け入れる少なくともひとつのインサート座１１９が設けられている。図８の実施形態では、工具本体１４０には少なくともひとつの切れ刃１４２を有する切削インサート１２０を受け入れる少なくともひとつのインサート座１１９が設けられている。切削インサート１２０は、超硬合金、サーメット、立方晶窒化硼素、多結晶ダイヤモンド、又はセラミックから作られる。切削工具１０１には少なくともひとつのＳＡＷセンサ１４８と、この少なくともひとつのＳＡＷセンサ１４８に結合できる、又は結合された、少なくともひとつの第１のアンテナ１５０が設けられる。少なくともひとつのＳＡＷセンサ１４８は、工具本体１４０に設けられた溝、凹み、及び／又は、孔（図示せず）又はそれらの組合せ、に設けられたケーブル、通信線、又は電気導体など、によって少なくともひとつの第１のアンテナ１５０に結合できる。少なくともひとつの第１のアンテナ１５０は少なくともひとつの第２のアンテナと、例えばラジオ波によって、無線通信するように配置される。各ＳＡＷ１４８センサは、上で開示されたＳＡＷセンサ４８に対応する。少なくともひとつの第１のアンテナ１５０は上で開示された少なくともひとつの第１のアンテナ５０に対応する。
【００６０】
図９は、本発明による被削材の回転切り屑除去機械加工のための切削工具２０１の別の実施形態を概略図で示している。図９に示された切削工具２０１は被削材を穿孔するためのドリルである。切削工具２０１は回転可能なスピンドルに結合できる工具本体２４０を含む。工具本体２４０は中心軸Ｃ５を規定する。図９の実施形態では、工具本体２４０には工具本体と一体化された少なくともひとつの切れ刃１４２が設けられている。切削工具２０１には少なくともひとつのＳＡＷセンサ２４８と、その少なくともひとつのＳＡＷセンサ２４８に結合できる、又は結合された、少なくともひとつの第１のアンテナ２５０が設けられる。少なくともひとつのＳＡＷセンサ２４８は、工具本体２４０に設けられた溝、凹み、及び／又は、孔、又はそれらの組合せ、に設けられたケーブル２４９、通信線、又は電気導体、などによって少なくともひとつの第１のアンテナ２５０に結合できる。少なくともひとつの第１のアンテナ２５０は、ラジオ波などによって少なくともひとつの第２のアンテナ５２と無線通信するように配置される。各ＳＡＷセンサ２４８は上で開示されたＳＡＷセンサ４８に対応する。少なくともひとつの第１のアンテナ２５０は本質的に上で開示された少なくともひとつの第１のアンテナ５０に対応する。切削工具２０１のトルクは少なくともひとつのＳＡＷセンサ２４８、例えば複数のＳＡＷセンサ、によって、検出された少なくともひとつのパラメータに少なくとも部分的に基づいて決定される。
【００６１】
図１０を参照すると、本発明による被削材Ｗの回転切り屑除去機械加工のプロセスを制御するための装置のある実施形態の諸様態が概略図で示されている。装置は、回転切り屑除去機械加工を監視する監視システムを含む。監視システムは被削材Ｗの回転切り屑除去機械加工のための切削工具１；１０１；２０１に取り付けられるようになっている少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８；１４８；２４８を含む。ＳＡＷセンサ４８；１４８；２４８は上で開示されたように構成される。切削工具１；１０１；２０１は、上述の切削工具１；１０１；２０１のいずれかによる切削工具１；１０１；２０１、又は被削材の回転切り屑除去機械加工のための他のどんな切削工具であってもよい。切削工具は、少なくともホルダー又は回転可能なスピンドルに結合できる工具本体４０；１４０；２４０を含み、工具本体４０；１４０；２４０は中心軸Ｃ１；Ｃ４；Ｃ５を規定し、少なくともひとつの切れ刃４２；１４２；２４２，又は少なくともひとつの切れ刃４２；１４２；２４２を有する切削インサート２０；１２０を受け入れる少なくともひとつのインサート座１９；１１９が設けられている。監視システムは、例えば上で開示されたような切削工具１；１０１；２０１に取り付けられるように配置された少なくともひとつの第１のアンテナ５０；１５０；２５０を含む。少なくともひとつの第１のアンテナ５０；１５０；２５０は、例えば上で開示されたような少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８；１４８；２４８に結合できる、又は結合されている。少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８；１４８；２４８は、接着、例えば接着剤、スナップ手段、又はＳＡＷセンサを挿入するスロット又はポケットによって、工具１；１０１；２０１に取り付けられる。少なくともひとつの第１のアンテナ５０；１５０；２５０は、接着、例えば接着剤、スナップ手段、又は第１のアンテナを挿入するスロット又はポケットによって、及び／又は、他の適当な付着部材によって、工具１；１０１；２０１に取り付けられる。その他の付着手段も可能である。
【００６２】
監視システムは少なくともひとつの第２のアンテナ５２を含み、少なくともひとつの第２のアンテナ５２は少なくともひとつの第１のアンテナ５０；１５０；２５０と無線通信するように配置される。すなわち、少なくともひとつの第１のアンテナ５０；１５０；２５０も少なくともひとつの第２のアンテナ５２と無線通信するように配置される。少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８；１４８；２４８とは少なくともひとつの第１のアンテナ５０；１５０；２５０は、第２のアンテナ５２から第１のアンテ５０；１５０；２５０ナが受信した呼び掛け信号に応答して、第２のアンテナに検出された少なくともひとつのパラメータを送信するように配置される。上で開示されたように、少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８；１４８；２４８と少なくともひとつの第１のアンテナ５０；１５０；２５０は、検出された少なくともひとつのパラメータを第２のアンテナに送信するために呼び掛け信号からエネルギーを受け取るように配置される。監視システムはさらに、少なくともひとつの第２のアンテナ５２に結合された処理ユニット６０を含む。処理ユニット６０は、呼び掛け信号と送信エネルギーをこの少なくともひとつの第２のアンテナを介して少なくともひとつの第１のアンテナ５０；１５０；２５０と少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８；１４８；２４８に伝送するように配置される。処理ユニット６０は、この少なくともひとつの第２のアンテナを介して検出された少なくともひとつのパラメータを受信するように配置される。装置は、監視システムと通信するように配置された制御システム６２を含む。制御システム６２は処理ユニットと通信するように配置される。制御システム６２はコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）装置を含む。制御システム６２は、検出された少なくともひとつのパラメータに、すなわち少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８；１４８；２４８によって検出された少なくともひとつのパラメータに少なくとも部分的に基づいて、被削材Ｗの回転切り屑除去機械加工を制御するように配置される。監視システム、例えば処理ユニット６０、又はプロセス監視ユニット７２，又は制御システム６２は、上述のように、検出された少なくともひとつのパラメータに少なくとも部分的に基づいて、少なくともひとつのパラメータ、例えば実時間での工具摩耗の進行、を決定するように配置できる。
【００６３】
制御システム６２は、検出された少なくともひとつのパラメータに少なくとも部分的に基づいて、工具本体４０；１４０；２４０及び／又は被削材Ｗの回転速度を増減させるなどコントロールして被削材Ｗの回転切り屑除去機械加工を制御するように配置できる。制御システム６２は、検出された少なくともひとつのパラメータに少なくとも部分的に基づいて、工具本体４０の回転速度を増減させるなどコントロールし、被削材Ｗの工具本体４０に対する送り方向の運動をコントロールして被削材Ｗの回転切り屑除去機械加工を制御するように配置できる。ホビングのために配置されたミーリング工具の場合、制御システム６２は、検出された少なくともひとつのパラメータに少なくとも部分的に基づいて、工具本体４０及び／又は被削材Ｗの回転速度を増減させるなどコントロールする、及び／又は、工具本体４０の中心軸Ｃ１の方向の直線運動をコントロールすることにより、被削材Ｗの回転切り屑除去機械加工を制御するように配置できる。上述したように、検出された少なくともひとつのパラメータは歪み、温度、及び圧力から成るパラメータの群のどのパラメータであってもよい。切削工具１；１０１；２０１；切削インサート２０；１２０；及び／又は切れ刃４２；１４２；２４２の、応力、チョック（chock）、力、及び摩耗の進行、及び切削工具１；２０１のトルク、が実時間で、検出された少なくともひとつのパラメータ、すなわち少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８；１４８；２４８によって検出された歪み、温度、及び／又は圧力、に少なくとも部分的に基づいて決定できる。ホビング工具１の工具本体４０の直線運動をコントロールすることによって、切削を行うホブの位置をずらして工具の使用寿命を伸ばし、最適化することができる。制御システム６２は、回転切り屑除去機械加工をフィードバック制御するように構成できる。制御システム６２は、少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８；１４８；２４８によって検出される少なくともひとつのパラメータに関し、又は検出された少なくともひとつのパラメータに基づいて決定されるパラメータに関し、所望の値、又は所望の範囲を設定するように配置できる。監視システムは少なくともひとつのパラメータを検出するように配置され、制御システム６２は、検出される少なくともひとつのパラメータが前記所望の値より上又は下になるように、又は検出又は決定される少なくともひとつのパラメータが前記範囲より下、上、又はその範囲内になるように、回転切り屑除去機械加工の制御を調整するように配置される。制御システム６２は、回転切り屑除去機械加工の制御の調整を行うプロセス制御／決定（action）ユニット６３を含むことができる。プロセス制御／決定ユニット６３は、少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８；１４８；２４８から受信した検出された少なくともひとつのパラメータに少なくとも部分的に基づき、切削工具データ・モジュール６８（切削工具データ・モジュール６８については以下でもっと詳しく開示する）からのデータに少なくとも部分的に基づいて、決定を下し、制御し、又は機械加工の制御を調整するように配置される。プロセス制御／決定ユニット６３は検出された少なくともひとつのパラメータに少なくとも���分的に基づいて、例えば、切削データ、切削工具１；１０１；２０１の位置、及び／又は工具本体及び／又は被削材の回転速度、を変更するように配置される。プロセス制御／決定ユニット６３は監視システムに含めることができる。プロセス制御／決定ユニット６３は処理ユニット６０に含めることができる。プロセス制御／決定ユニット６３は制御システム６２に、例えばＣＮＣに、一体化させることもできる。プロセス制御／決定ユニット６３は切削工具１；１０１；２０１に一体化させ、少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８；１４８；２４８及び少なくともひとつの第１のアンテナ５０；１５０；２５０と結合する／結合可能にすることもできる。プロセス制御／決定ユニット６３は、自立した独立モジュールとする、又はインターネットのクラウド・サービスやその他のサービスを介した遠隔機能とすることもできる。
【００６４】
監視システムはさらにプロセス監視ユニット７２を含むことができる。プロセス監視ユニット７２は処理ユニット６０と通信するように配置することができる。プロセス監視ユニット７２はソフトウエア・モジュールを含むことができる。装置は切削工具１；１０１；２０１を同定する同定システムを含むことができる。同定システムは切削工具１；１０１；２０１に取り付けられるように配置された同定手段６４；１６４；２６４を含む（図８と９も見よ）。同定手段６４；１６４；２６４は少なくとも切削工具１；１０１；２０１のアイデンティティ・データを供給するように配置される。監視システムは同定システムと通信するように配置される。制御システム６２は同定システムと通信するように配置できる。装置は、少なくともひとつの切削工具１；１０１；２０１のデータを記憶する少なくともひとつの記憶メモリー６６を含むことができる。同定システムはこの少なくともひとつの記憶メモリー６６と通信するように配置できる。少なくともひとつの記憶メモリー６６は少なくともひとつのデータベースという形であってよい。装置は、切削工具１；１０１；２０１によって被削材Ｗを機械加工するように配置された機械４４を含む。機械は、切削工具１；１０１；２０１を結合することができるホルダー又は回転可能なスピンドルを保持するように配置されたスタンド４６を含む。制御システム６２は、検出された少なくともひとつのパラメータに少なくとも部分的に基づいて前記機械４４を制御するように配置される。装置は、切削工具データ・モジュール６８を含み、それは少なくともひとつの記憶メモリー６６に結合することができる、又は少なくともひとつの記憶メモリー６６を含む。切削工具データ・モジュール６８及び／又は少なくともひとつの記憶メモリー６６は、各切削工具１；１０１；２０１のデータ、例えば、切削工具の望ましい値又は基準値、を記憶するように配置される。少なくともひとつの切削工具１；１０１；２０１のデータは、監視用の限界値、公称／実際の寸法データ（例えば、切削工具の直径と長さ）、切削工具に関するその他のデータ、例えば歯車のホビング工具の使用できる長さとモジュール・サイズ、勧告される及び実際の切削データ（例えば、速度、送り、切削深さ）、工具名称、工具寿命、及びプロセス関連データ、例えば、使用時間、ＳＡＷセンサ４８やその他のセンサからのデータ、などである。切削工具データ・モジュール６８及び／又は少なくともひとつの記憶メモリー６６は、また、監視用の限界値を記憶するようにできる。装置は、特定切削工具１：１０１；２０１の実際の寸法（切削工具の実際の値）を提供するように配置された切削工具プリセッティング・ユニット７０を含むことができる。特定切削工具の実際の寸法は、特定切削工具１：１０１；２０１の測定から得られる。特定切削工具１：１０１；２０１に関する実際の寸法は、切削工具プリセッティング・ユニット７０から切削工具データ・モジュール６８に、及び／又は、同定手段６４に、ロードすることができる。切削工具データ・モジュール６８、及び／又は、少なくともひとつの記憶メモリー６６は、また、機械４４からの機械加工プロセス・データ、監視／分析モジュールからの監視データ、機械加工を調整／制御するための決定／制御データ、等を記憶するように配置される。
【００６５】
少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８；１４８；２４８に加えて、装置は、切削工具１；１０１；２０１に、又はスタンド４６又は機械４４の他の部分に、取り付けられるように配置された少なくともひとつの追加のセンサ７１を含むことができる。装置はこの少なくともひとつの切削工具１；１０１；２０１を含むことができる。
【００６６】
図１１を参照すると、本発明による装置のある実施形態の別の様態が概略図で示されている。処理ユニット６０は、中枢処理装置、ＣＰＵ、又はプロセッサであってよい。処理ユニット６０は、少なくともひとつの第２のアンテナに、例えばケーブルなどの通常の通信路によって結合することができる。上述のように、処理ユニット６０は、呼び掛け信号と送信エネルギーを少なくともひとつの第２のアンテナ５２を介して少なくともひとつの第１のアンテナ５０と少なくともひとつのＳＡＷセンサ４８に送信するように配置される。処理ユニット６０は、検出された少なくともひとつのパラメータを少なくともひとつの第２のアンテナ５２を介して受信するように配置される。監視システムはプロセス監視ユニット７２を含むことができる。プロセス監視ユニット７２は、処理ユニット６０と、例えば、ケーブルなどの通常の通信路を介して、又は無線で、通信するように配置された独立のユニットであってよい。プロセス監視ユニット７２は、切削工具とプロセスの監視のためのアルゴリズムと共に処理ユニット６０に含めることもできる。図１１に示されるように、プロセス監視ユニット７２は、切削工具とプロセスの監視のためのアルゴリズムと共にソフトウエア・モジュールを、制御システム６２，例えばＣＮＣ、と一体化した形で含むことができる。このように、制御システム６２はプロセス監視ユニット７２と通信するように配置することができる。プロセス監視ユニット７２は、上記のプロセス制御／決定ユニット６３を介してＣＮＣと結合することができる。あるいはまた、プロセス監視ユニット７２は遠隔機能であってもよい、例えばインターネットのクラウド・サービスやその他のサービスによる遠隔機能であってよい。制御システム６２は、被削材Ｗの機械加工のさいの機械の軸Ｃ１，Ｃ２，ｆ、スピンドル、工具交換メカニズム、等に沿った、又はそのまわりの、運動を制御するように配置される（図１参照）。制御システム６２は、上述のように、ケーブルなどの通常の通信路によって、又は無線で、監視システムと通信するように配置される。
【００６７】
図１２を参照すると、装置は切削工具１によって被削材を機械加工するように配置された機械４４を含む。機械４４は、切削工具１が結合されるホルダー又は回転可能なスピンドルを保持するように配置されたスタンド４６を含む。スタンド４８は被削材Ｗを保持するように配置される。制御システム６２は前記機械を制御するように配置される。制御システム６２は、前記機械４４の軸（直線及び回転）、冷却液供給、等を制御するように配置できる。少なくともひとつの第２のアンテナ５２は、少なくともひとつの第１のアンテナ５０；１５０；２５０と少なくともひとつの第２のアンテナの間の無線通信路を、どんな導電物質又は物体、例えば金属物質、もブロックしないように取り付けられることが好ましく、それによりアンテナ５０，５２の間の良好な無線通信が保証される。第２のアンテナ５２は切削工具１が動作するスペースの内壁に取り付けることができる。少なくともひとつの第２のアンテナは、１つ又は複数のフレキシブルな材料から作られ、したがってフレキシブルであり、機械４４内に最適にフィットさせることができる。少なくともひとつの第１のアンテナは１つ又は複数のフレキシブルな材料から作られ、したがってフレキシブルであり、切削工具１に最適にフィットさせることができる。少なくともひとつの第２のアンテナ５２は少なくともひとつのマイクロストリップ・アンテナを含むことができる。各第２のアンテナ５２は少なくともひとつのパッチ・アンテナを含むことができる。しかし、各第２のアンテナ５２は他のどんなタイプのアンテナを含むこともできる。各第２のアンテナ５２は、利用できる伝送チャンネルの数を増やすために２つの一体化されたアンテナを有することができる。各第１のアンテナ５０に対してひとつの第２のアンテナを設けることができる。すなわち、２つの第１のアンテナ５０がある場合、２つの第２のアンテナ５２が、例えばそれぞれの第１のアンテナの近くに、設けられる。
【００６８】
図１１を参照すると、切削工具１；１０１；２０１に取り付けられるように配置された上記同定手段６４；１６４；２６４（図８及び９を参照），又は同定ユニットは、例えば、少なくとも切削工具１のアイデンティティ・データを提供するＲＦＩＤユニット、ＱＲコード、及び／又はメモリー・切り屑であってよい。あるいはまた、ＳＡＷセンサ４８が同定手段６４を構成することもできる。監視システムは同定システムと、例えばケーブルなどの通常の通信路によって、又は無線で、通信するように配置できる。同定システムは少なくともひとつの記憶メモリー６６と、例えばケーブルなどの通常の通信路によって、又は無線で、通信するように配置できる。上述のように、記憶メモリー６６は少なくともひとつのデータベースを含み、切削工具データ・モジュール６８に含められる。あるいはまた、同定手段６４が記憶メモリー６６を含むこともできる。切削工具データ・モジュール６８は切削工具プリセッティング・ユニット７０に、例えばケーブルなどの通常の通信路によって、又は無線で、結合できる。ユーザー端末７４，例えばコンピュータ、ＰＣ，スマートフォン、その他のデバイス、を切削工具データ・モジュール６８に結合し、それと通信するように配置できる。
【００６９】
上で開示された装置と切削工具のいろいろな実施形態は、それぞれ、可能ないろいろな仕方で組み合わせてさらに有利な実施形態を得ることができる。
【００７０】
本発明は図示した実施形態に限定されると考えるべきものではなく、添付されたクレームの範囲から逸脱することなく多くの仕方で変更と修正が当業者には可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１，１０１，２０１    切削工具
４，１４８，２４８    表面弾性波（ＳＡＷ）センサ
４４    機会
４６    スタンド
５０，１５０，２５０    第１のアンテナ
５２    第２のアンテナ
６０    処理ユニット
６２    制御システム
６４，１６４，２６４    同定手段
６６    記憶メモリー
Ｗ    被削材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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