(57)【要約】      （修正有）【課題】変形工具における形状付与用歯列の機能状態を監視する信頼性を向上する方法を提供する。【解決手段】形状付与用歯列６と、形状付与用歯列に接触している変形されるべき被加工物とが相互に相対的に実施するストロークに起因して形状付与用歯列に対して作用する咬合力が、時間的に相互にずらされた複数の測定時点に、形状付与用歯列における複数の測定位置１２においてそれぞれ測定される。これによって複数の測定時点の各々において、複数の測定位置の各々に対して局所的な咬合力が求められる。比較的早期の瞬間的な局所的な咬合力と、比較的後期の瞬間的な局所的な咬合力とが互いに関連付けられ、この関連性に基づいて、複数の測定位置の各々に対して、測定位置に対応する、形状付与用歯列の機能状態に特有の局所的な状態特性量が求められる。測定位置に対応する局所的な状態特性量に基づいて形状付与用歯列の機能状態が推定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
好ましくは金属からなる被加工物（２）を変形加工するための変形工具（３）における形状付与用歯列（６）の機能状態を監視する方法であって、
前記形状付与用歯列（６）と、前記形状付与用歯列（６）を用いて変形されるべき、前記形状付与用歯列（６）に接触している少なくとも１つの被加工物（２）とが移動経路（４）に沿って相互に相対的に実施するストロークの間、時間的に相互にずらされた複数の測定時点に、前記ストロークに起因して前記形状付与用歯列（６）に対して作用するそれぞれ１つの咬合力を測定する、
方法において、
前記時間的に相互にずらされた複数の測定時点における咬合力を、前記形状付与用歯列（６）における複数の測定位置（１２）においてそれぞれ測定し、これによって前記複数の測定時点の各々において、前記複数の測定位置（１２）の各々に対して１つの瞬間的な局所的な咬合力を求め、
前記複数の測定位置（１２）の各々に対して、比較的早い測定時点に求められた比較的早期の瞬間的な局所的な咬合力と、比較的後の測定時点に求められた比較的後期の瞬間的な局所的な咬合力とを相互に関連付けし、
前記複数の測定位置（１２）の各々に対して、前記比較的早期の瞬間的な局所的な咬合力と前記比較的後期の瞬間的な局所的な咬合力との間の関連性に基づいて、前記測定位置（１２）に対応する、前記形状付与用歯列（６）の機能状態に特有の局所的な状態特性量を求め、
前記測定位置（１２）に対応する前記局所的な状態特性量に基づいて前記形状付与用歯列（６）の機能状態を推定する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記形状付与用歯列（６）の機能状態として、前記形状付与用歯列（６）における歯の破損の有無、および／または前記形状付与用歯列（６）の摩耗状態を監視する、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記形状付与用歯列（６）と、前記変形されるべき被加工物（２）とによって相互に相対的に実施される作業ストロークの間に、かつ／または
前記形状付与用歯列（６）と、前記変形されるべき被加工物（２）とによって作業ストロークに続いて前記作業ストロークとは反対方向に相互に相対的に実施される復路ストロークの間に、
前記時間的に相互にずらされた複数の測定時点における咬合力を、前記形状付与用歯列（６）における複数の測定位置（１２）においてそれぞれ測定する、
請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記時間的に相互にずらされた複数の測定時点における咬合力を、前記形状付与用歯列（６）における複数の測定位置（１２）においてそれぞれ測定することを、
前記形状付与用歯列（６）および前記変形されるべき被加工物（２）の相対移動の移動経路（４）に対して垂直方向に相互にずらされた複数の測定位置（１２）における咬合力を測定することによって実施する、
請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記形状付与用歯列（６）における前記複数の測定位置（１２）の各々に対して、前記比較的早期の瞬間的な局所的な咬合力と、前記比較的後期の瞬間的な局所的な咬合力とを相互に関連付けすることを、
前記比較的早期の瞬間的な局所的な咬合力の値と、前記比較的後期の瞬間的な局所的な咬合力の値とを相互に比較することによって実施する、
請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記形状付与用歯列（６）における前記複数の測定位置（１２）の各々に対して、前記比較的早期の瞬間的な局所的な咬合力の値と、前記比較的後期の瞬間的な局所的な咬合力の値との前記比較の結果に基づいて、
前記瞬間的な局所的な咬合力の値の平均値、および／または
前記瞬間的な局所的な咬合力の値の時間的な進展、および／または
前記瞬間的な局所的な咬合力の値の時間的な進展の数学的な導関数、および／または
前記瞬間的な局所的な咬合力の値の時間的な進展の数学的な積分値を、
局所的な状態特性量として求める、
請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記測定位置（１２）に対応する前記局所的な状態特性量に基づいて前記形状付与用歯列（６）の機能状態を推定することを、
前記複数の測定位置（１２）の各々に対して、前記測定位置に対して求められた局所的な状態特性量を前記測定位置に対応する局所的な基準状態特性量と比較し、前記比較の結果に基づいて前記形状付与用歯列（６）の機能状態を推定することによって実施する、
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記測定位置に対応する局所的な基準状態特性量を、実験によって求める、
請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記形状付与用歯列（６）における前記複数の測定位置（１２）の各々に対して、比較的早期の瞬間的な局所的な咬合力と、比較的後期の瞬間的な局所的な咬合力とを相互に関連付けすることを、ニューラルネットワークを用いて実施する、かつ／または
前記形状付与用歯列（６）における前記複数の測定位置（１２）の各々に対して、前記比較的早期の瞬間的な局所的な咬合力と前記比較的後期の瞬間的な局所的な咬合力との間の関連性に基づいて、前記測定位置（１２）に対応する、前記形状付与用歯列（６）の機能状態に特有の局所的な状態特性量を求めることを、ニューラルネットワークを用いて実施する、かつ／または
前記局所的な状態特性量に基づいて前記形状付与用歯列（６）の機能状態を推定することを、ニューラルネットワークを用いて実施する、
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
変形工具（３）に設けられた形状付与用歯列（６）と、前記形状付与用歯列（６）に接触している被加工物（２）とを移動経路（４）に沿ったストロークによって相互に相対的に移動させることによって、好ましくは金属からなる被加工物（２）を変形加工する、
製造方法において、
前記形状付与用歯列（６）の機能状態を監視するために、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法を実施する、
ことを特徴とする製造方法。
【請求項１１】
好ましくは金属からなる被加工物（２）を変形加工するための変形工具（３）における形状付与用歯列（６）の機能状態を監視するための装置であって、
測定装置（１８）を有し、前記測定装置（１８）を用いて、前記形状付与用歯列（６）と、前記形状付与用歯列（６）を用いて変形されるべき、前記形状付与用歯列（６）に接触している被加工物（２）とが移動経路（４）に沿って相互に相対的に実施するストロークの間、時間的に相互にずらされた複数の測定時点に、前記ストロークに起因して前記形状付与用歯列（６）に対して作用するそれぞれ１つの咬合力を測定することが可能である、
装置において、
前記測定装置（１８）を用いて、前記時間的に相互にずらされた複数の測定時点における咬合力を、前記形状付与用歯列（６）における複数の測定位置（１２）においてそれぞれ測定することが可能であり、これによって前記複数の測定時点の各々において、前記複数の測定位置（１２）の各々に対して１つの瞬間的な局所的な咬合力を求めることが可能であり、
評価装置（１４）が設けられており、前記評価装置（１４）を用いて、
前記複数の測定位置（１２）の各々に対して、比較的早い測定時点に求められた比較的早期の瞬間的な局所的な咬合力と、比較的後の測定時点に求められた比較的後期の瞬間的な局所的な咬合力とを相互に関連付けすることが可能であり、
前記複数の測定位置（１２）の各々に対して、前記比較的早期の瞬間的な局所的な咬合力と前記比較的後期の瞬間的な局所的な咬合力との間の関連性に基づいて、前記測定位置（１２）に対応する、前記形状付与用歯列（６）の機能状態に特有の局所的な状態特性量を求めることが可能であり、
前記測定位置（１２）に対応する前記局所的な状態特性量に基づいて前記形状付与用歯列（６）の機能状態を推定することが可能である、
ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記測定装置（１８）は、前記形状付与用歯列（６）における前記測定位置（１２）を形成する複数の力センサを有し、
前記複数の力センサは、前記形状付与用歯列（６）および前記変形されるべき被加工物（２）の相対移動の移動経路（４）に対して垂直方向に相互にずらされている、
請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
好ましくは金属からなる被加工物を変形加工するための変形機械であって、
形状付与用歯列（６）を有する変形工具（３）を有し、
変形駆動部（１０）を有し、前記変形駆動部（１０）を用いて、前記変形工具（３）の前記形状付与用歯列（６）と、前記形状付与用歯列（６）を用いて変形されるべき、前記形状付与用歯列（６）に接触している被加工物（２）とを移動経路（４）に沿ったストロークによって相互に相対的に移動させることが可能であり、
前記変形工具（３）の前記形状付与用歯列（６）の機能状態を監視するための装置（１５）を有する、
変形機械において、
前記変形工具（３）の前記形状付与用歯列（６）の機能状態を監視するための装置（１５）として、請求項１１または１２に記載の装置（１５）が設けられている、
ことを特徴とする変形機械。
【請求項１４】
前記形状付与用歯列（６）における前記測定位置（１２）の少なくとも一部は、前記形状付与用歯列（６）が設けられた前記変形工具（３）の工具収容部（８）に設けられている、
請求項１３記載の変形機械。
【請求項１５】
好ましくは数値的な駆動部制御装置（１６）を有し、前記駆動部制御装置（１６）を用いて、前記変形駆動部（１０）を制御することが可能であり、
前記変形駆動部（１０）の前記駆動部制御装置（１６）と、前記変形工具（３）の前記形状付与用歯列（６）の機能状態を監視するための装置（１５）とが相互に接続されており、
前記変形工具（３）の前記形状付与用歯列（６）の機能状態を監視するための装置（１５）を用いて求められた、前記変形工具（３）の前記形状付与用歯列（６）の機能状態に基づいて、前記駆動部制御装置（１６）を用いて、前記変形駆動部（１０）を制御することが可能である、
請求項１３または１４記載の変形機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、好ましくは金属からなる被加工物を変形加工するための変形工具における形状付与用歯列の機能状態を監視する方法であって、前記形状付与用歯列と、前記形状付与用歯列を用いて変形されるべき、前記形状付与用歯列に接触している少なくとも１つの被加工物とが移動経路に沿って相互に相対的に実施するストロークの間、時間的に相互にずらされた複数の測定時点に、前記ストロークに起因して前記形状付与用歯列に対して作用するそれぞれ１つの咬合力を測定する、方法に関する。
【０００２】
本発明はさらに、変形工具に設けられた形状付与用歯列と、前記形状付与用歯列に接触している被加工物とを移動経路に沿ったストロークによって相互に相対的に移動させることによって、好ましくは金属からなる被加工物を変形加工する、製造方法に関する。
【０００３】
本発明はさらに、冒頭で述べた方法を実施するための装置であって、測定装置を有し、前記測定装置を用いて、前記形状付与用歯列と、前記形状付与用歯列を用いて変形されるべき、前記形状付与用歯列に接触している被加工物とが移動経路に沿って相互に相対的に実施するストロークの間、時間的に相互にずらされた複数の測定時点に、前記ストロークに起因して前記形状付与用歯列に対して作用するそれぞれ１つの咬合力を測定することが可能である、装置に関する。
【０００４】
本発明は最後に、好ましくは金属からなる被加工物を変形加工するための変形機械であって、形状付与用歯列を有する変形工具を有し、変形駆動部を有し、前記変形駆動部を用いて、前記形状付与用歯列と、前記形状付与用歯列を用いて変形されるべき、前記形状付与用歯列に接触している被加工物とを移動経路に沿ったストロークによって相互に相対的に移動させることが可能であり、前記変形工具における前記形状付与用歯列の機能状態を監視するための冒頭に述べた形式の装置を有する、変形機械に関する。
【０００５】
実地から公知の従来技術の場合には、変形母型における形状付与用歯列が歯の破損および歯の摩耗に関して監視される。この目的のために、監視されるべき変形母型において、被加工物の加工時にこの変形母型に作用する咬合力が、単一の力センサを用いて検出される。単一のセンサによって測定された咬合力の数値的な評価によって、監視対象の歯列の機能状態が推定される。
【０００６】
工具監視の信頼性を従来技術に比べて改善することが、本発明の課題である。
【０００７】
本発明によれば、上記の課題は、請求項１に記載の方法と、請求項１０に記載の製造方法と、請求項１１に記載の装置と、請求項１３に記載の変形機械とによって解決される。
【０００８】
本発明の場合には、形状付与用歯列と、変形されるべき被加工物とが相互に相対的にストロークを実施するときに変形工具の形状付与用歯列に発生する咬合力が、時間的に相互にずらされた複数の測定時点において、形状付与用歯列における１つの測定位置だけでなく複数の測定位置において求められる。したがって本発明によれば、発生する咬合力の空間分解が実施される。複数の測定位置は、相互に空間的にずらされており、形状付与用歯列に直接的に配置することができるが、好ましくは形状付与用歯列から離間されている。
【０００９】
前記形状付与用歯列における前記複数の測定位置の各々に対して、前記時間的に相互にずらされた複数の測定時点に１つの瞬間的な局所的な咬合力が求められる。或る１つの測定位置に対して比較的早い測定時点に求められた比較的早期の瞬間的な局所的な咬合力と、同一の測定位置に対して比較的後の測定時点に求められた比較的後期の瞬間的な局所的な咬合力とがそれぞれ相互に関連付けられる。前記形状付与用歯列における前記複数の測定位置の各々に対して、前記比較的早期の瞬間的な局所的な咬合力と前記比較的後期の瞬間的な局所的な咬合力との間の関連性に基づいて、前記測定位置に対応する、前記形状付与用歯列の機能状態に特有の局所的な状態特性量が求められる。好ましくは形状付与用歯列と、加工されるべき被加工物とによって相互に相対的に実施されるストロークによって、形状付与用歯列の機能状態に関して特に説得力のある１つまたは複数のフェーズが検出されるように、測定時点が選択される。この点において形状付与用歯列および被加工物のストロークのどのフェーズが適切であるかは、具体的な監視プロセスに先立って例えば実験によって求めておくことができる。特有の局所的な状態特性量を求めるためには、複数の順次連続した瞬間的な局所的な咬合力−とりわけ形状付与用歯列と、変形されるべき被加工物とが形状付与用歯列の機能状態に関して特に説得力のあるストローク部分を実施している時間間隔の間における複数の順次連続した瞬間的な局所的な咬合力−を、複数の測定位置の各々に対して継続的に求めて、相互に関連付けることができる。最後に、形状付与用歯列における複数の異なる測定位置に対して求められた局所的な状態特性量から、形状付与用歯列の機能状態が導出される。この場合、複数の測定位置の各々に対して、単一の局所的な状態特性量を考慮することもできるが、複数の局所的な状態特性量を考慮することもできる。
【００１０】
歯列を監視するための本発明による方法は、本発明による製造方法に組み込まれている。
【００１１】
請求項１および請求項１０に記載の方法、請求項１１に記載の装置、ならびに請求項１３に記載の変形機械の特別な実施形態は、従属請求項２〜９，１２，１４，および１５からもたらされる。
【００１２】
請求項２によれば、本発明の好ましい実施形態では、前記形状付与用歯列の機能状態として、前記形状付与用歯列の歯の破損の有無、および／または前記形状付与用歯列の摩耗状態が監視される。
【００１３】
請求項３によれば、本発明の場合には、形状付与用歯列と、変形されるべき被加工物とが作業ストロークによって相互に相対的に移動するときに作用する咬合力に基づいて、かつ／または形状付与用歯列と、変形されるべき被加工物とが作業ストロークに続いて、作業ストロークとは反対方向の復路ストロークを相互に相対的に実施するときに作用する咬合力に基づいて、形状付与用歯列の機能状態が監視される。この場合には、形状付与用歯列の機能状態に関して特に説得力のある作業ストロークおよび／または復路ストロークのフェーズを規定および監視することが可能であり、例えば作業ストロークの場合には、加工されるべき被加工物における材料の流動の開始から作業ストロークの終端まで、とりわけ作業ストロークに後続する復路ストロークの開始までのフェーズを規定および監視することが可能である。
【００１４】
瞬間的な局所的な咬合力は、好ましくは形状付与用歯列と、変形されるべき被加工物とによって相互に相対的に実施されるストロークに対して垂直方向に相互にずらされた複数の測定位置において求められる。この場合にはとりわけ、複数の測定位置は、移動経路の周りに周方向に分布されている。本発明による装置の測定装置は、形状付与用歯列における測定位置を形成する複数の力センサを有し、これらの力センサは、相応に配置されている（請求項４，１２）。
【００１５】
本発明による変形機械の好ましい構造形態の場合には、測定位置または力センサは、形状付与用歯列が設けられた変形工具の工具収容部に設けられている（請求項１４）。
【００１６】
請求項５によれば、本発明によれば、前記形状付与用歯列における前記複数の測定位置の各々に対して、前記比較的早期の瞬間的な局所的な咬合力と、前記比較的後期の瞬間的な局所的な咬合力とを相互に関連付けすることは、好ましくは前記比較的早期の瞬間的な局所的な咬合力の値と、前記比較的後期の瞬間的な局所的な咬合力の値とを相互に比較することによって実施される。
【００１７】
本発明のさらなる実施形態では、前記比較の結果に基づいて、前記形状付与用歯列における前記複数の測定位置の各々に対して、前記瞬間的な局所的な咬合力の値の平均値、および／または時間の経過に伴う前記瞬間的な局所的な咬合力の値の推移、および／または前記瞬間的な局所的な咬合力の値の時間的な推移の数学的な導関数、および／または前記瞬間的な局所的な咬合力の値の時間的な推移の数学的な積分値が、前記形状付与用歯列の機能状態に特有の局所的な状態特性量として求められる（請求項６）。好ましくは、前記複数の測定位置の各々に対して、前記瞬間的な局所的な咬合力の値の平均値、および／または前記瞬間的な局所的な咬合力の値の時間依存性の推移の一次および／または二次導関数の絶対値の平均値、および／または前記瞬間的な局所的な咬合力の値の時間依存性の推移の積分値の絶対値の平均値が、（１つまたは複数の）局所的な状態特性量として求められる。
【００１８】
請求項７によれば、本発明の発展形態では、前記測定位置に対応する前記局所的な状態特性量に基づいて前記形状付与用歯列の機能状態を推定することは、前記複数の測定位置の各々に対して、前記測定位置に対して求められた局所的な状態特性量を前記測定位置に対応する局所的な基準状態特性量と比較し、前記比較の結果に基づいて前記形状付与用歯列の機能状態を推定することによって実施される。
【００１９】
とりわけ具体的な監視プロセスに先立って、前記測定位置に対応する局所的な基準状態特性量が、好ましくは実験によって求められる（請求項８）。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態では、形状付与用歯列の複数の異なる測定位置に対して求められた瞬間的な局所的な咬合力を評価するために、ニューラルネットワークが使用される（請求項９）。ニューラルネットワークでは、とりわけ複数の異なる測定位置に対応する、形状付与用歯列の機能状態に特有の局所的な状態特性量が、それぞれ１つのフィールドとして読み込まれ、形状付与用歯列がどのような機能状態にあるかに関して評価される。例えばニューラルネットワークを使用して、形状付与用歯列に歯の破損が存在するかどうか、かつ／または形状付与用歯列が摩耗しているかどうかが推定される。この場合、具体的な変形プロセスのために求められた局所的な状態特性量が、局所的な基準状態特性量と比較される。局所的な基準状態特性量を獲得するために、複数の被加工物を変形加工する場合には１つ１つの被加工物ごとに、複数の測定位置の各々に対して、形状付与用歯列の機能状態に特有の（１つまたは複数の）局所的な状態特性量が求められる。この場合には、複数の測定位置に対して、例えば、瞬間的な局所的な咬合力の値の平均値、および／または、瞬間的な局所的な咬合力の値の時間依存性の推移の一次および／または二次導関数の絶対値の平均値、および／または瞬間的な局所的な咬合力の値の時間依存性の推移の積分値の絶対値の平均値が求められる。上記の４つの全ての局所的な状態特性量が求められる場合には、被加工物の変形時に、１つ１つの被加工物ごとに、１つの測定位置につき４つの平均値が獲得され、したがって、例えば測定位置が４つの場合には、１つ１つの被加工物ごとに合計１６個の平均値が獲得される。
【００２１】
ニューラルネットワークを教育するために、１つ１つの被加工物ごとに１６個の上記のような平均値が、被加工物の変形に使用される形状付与用歯列が摩耗しているか、破損しているか、または新品であるかどうかに関する情報と共に、ソフトウェアに読み込まれる。ソフトウェアは、十分に多数の被加工物またはデータに基づいてニューラルネットワークを形成する。システムの教育において重要なのは、個々の測定位置に対応する局所的な状態特性量が、それぞれの測定位置に対して別個に（各自のフィールドの）局所的な状態特性量として入力され、相互に結合されないことである。このようにして教育されたニューラルネットワークは、その後、後続する変形プロセスの際に、これらの変形プロセスで使用される形状付与用歯列の機能状態を評価するために使用される。
【００２２】
本発明による方法または本発明による装置によって獲得される、変形工具の形状付与用歯列の機能状態に関する情報は、本発明による変形機械の好ましい実施形態では、変形工具の形状付与用歯列と、変形されるべき被加工物とを相互に相対的に移動させる変形駆動部を制御するために使用される（請求項１５）。この場合には例えば、変形工具の形状付与用歯列において歯の破損が識別された場合に、変形駆動部を停止させることが可能である。追加的または代替的に、歯の破損が確認された場合、かつ／または形状付与用歯列の監視対象の摩耗が所定の程度に達した場合に、機械の操作者への警告メッセージを生成することが考えられる。
【００２３】
以下では、本発明を、例示的な概略図に基づいてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】変形工具と、変形工具の形状付与用歯列の機能状態を監視するための装置とを有する、再帰的な軸方向成形のための変形機械を示す図である。
【図２】図１の変形機械の変形工具を、図１の矢印ＩＩの方向から見たときの図である。
【図３】再帰的な軸方向成形の際に図１および図２の変形工具の形状付与用歯列に対して作用する咬合力の例示的な時間的な推移を示す図である。
【図４】再帰的な軸方向成形の際に図１および図２の変形工具の形状付与用歯列に対して作用する咬合力の例示的な時間的な推移を、新品の形状付与用歯列の場合と、摩耗した形状付与用歯列の場合とで示した対比図である。
【００２５】
軸方向成形（Axialformen）は、押出成形法であり、つまり、変形工具を用いて圧力を印加することによって被加工物が変形される変形方法である。変形工具により、加工されるべき被加工物に押圧力が印加され、この押圧力により、変形されるべき被加工物の材料が流動し始める。材料の降伏点を超えると、被加工物において本来の変形プロセスが開始される。変形プロセスの進行中に、被加工物と変形工具とによって移動経路に沿って相互に相対的に実施される作業ストロークの結果として、被加工物の形状が、変形工具の幾何形状によって予め規定された通りに変化される。
【００２６】
再帰的な軸方向成形（das rekursive Axialformen）は、軸方向成形の特別な形態である。再帰的な軸方向成形の場合には、該当する被加工物の所期の変形が、単一の連続的な作業ストロークによって実施されるのではなく、複数の順次連続した作業ストロークによって実施され、この場合には、被加工物への圧力の印加に関連した作業ストロークに次いで、それぞれ、被加工物と変形工具とによって作業ストロークとは反対方向に相互に相対的に実施される復路ストロークが続いて実施され、この復路ストロークにおいて変形工具が被加工物から取り外される。
【００２７】
再帰的な軸方向成形によれば、図１に非常に概略的に図示された変形機械１において、シャフトブランク２の形態の変形されるべき被加工物が、変形工具として設けられた従来の構造形態の変形母型３を用いて変形され、より詳細に言えば、図１に一点鎖線で図示された変形軸線４に沿って延在する複数の歯を有する外側歯列が設けられる。通例のように変形母型３は、図２で見て取れる母型開口部５を有し、この母型開口部５の軸線平行の壁には、全周にわたって形状付与用歯列６が設けられている。形状付与用歯列６は、図２では一点鎖線の円線によって図示されており、この円線に沿って形状付与用歯列６の歯先が配置されている。形状付与用歯列６の歯は、変形軸線４に沿って延在している。変形プロセスの際には、形状付与用歯列６の歯と歯の間の空間においてシャフトブランク２の外側歯列が形成される。
【００２８】
変形母型３は、半径方向の補強のために公知の方法で補強材７に嵌め込まれている。補強材７によって変形母型３は、工具収容部として設けられた、変形機械１の母型収容部８に固定されている。母型収容部８自体は、変形駆動部として設けられた液圧式のピストンシリンダ装置１０のプレスシリンダ９に取り付けられている。ピストンシリンダ装置１０は、変形機械１のプレスフレーム１１に支持されている。
【００２９】
母型収容部８には合計４つの力測定センサ１２が埋め込まれており、これら４つの力測定センサ１２が１つの測定装置１８を形成している。変形母型３または形状付与用歯列６と、形状付与用歯列６に接触しているシャフトブランク２とが移動経路として設けられた変形軸線４に沿って相互に相対的にストローク（作業ストロークまたは復路ストローク）を実施する際に、変形母型３の形状付与用歯列６に対して作用する押圧力または咬合力が、これらの力測定センサ１２を用いて変形母型３の４つの測定位置において空間分解されて測定される。これらの力測定センサ１２と、これらの力測定センサ１２が設けられた測定位置とは、変形軸線４の周りに変形軸線４に対して垂直方向に相互にずらされて配置されている。変形母型３は補強材７に緊密に嵌め込まれており、補強材７は母型収容部８に遊び無しで支持されているので、形状付与用歯列６に作用する押圧力または咬合力を、力測定センサ１２を用いて正確に検出することができる。
【００３０】
力測定センサ１２は、接続線路１３を介して数値的な評価装置１４に接続されている。数値的な評価装置１４は、力測定センサ１２または測定装置１８と一緒に、変形母型３における形状付与用歯列６の機能状態を監視するための装置１５を形成している。
【００３１】
形状付与用歯列６の機能状態を監視するための装置１５は、数値的な評価装置１４を介して、変形機械１の変形駆動部１０の数値的な駆動部制御装置１６に接続されている。装置１５の数値的な評価装置１４も、変形駆動部１０の数値的な駆動部制御装置１６も、変形機械１の数値的な機械制御装置１７に組み込まれている。
【００３２】
シャフトブランク２の再帰的な軸方向成形のために変形母型３は、製造プロセス中に、冒頭に述べた方法で、従来の被加工物クランプシステムを用いて変形機械１のプレステーブル上でクランプされたシャフトブランク２に対して相対的に、変形軸線４に沿って交番する作業ストロークおよび復路ストロークによって移動させられる。数値的な駆動部制御装置１６による変形駆動部１０の相応の制御に基づき、図１の矢印Ｗの方向に実施される変形母型３および形状付与用歯列６のそれぞれの作業ストロークに次いで、図１の矢印Ｂの方向における変形母型３および形状付与用歯列６の復路ストロークが続いて実施される。
【００３３】
シャフトブランク２の再帰的な軸方向成形の際に、変形母型３の形状付与用歯列６に作用する咬合力の時間的な推移は、例えば図３に図示されている。
【００３４】
形状付与用歯列６の復路ストロークの終了時には、形状付与用歯列６が、シャフトブランク２の既に変形された部分長さにわたって、シャフトブランク２のまだ変形されていない残りの長さに対して引き戻されており、形状付与用歯列６の復路ストロークに続いて、点Ｉでは、形状付与用歯列６が再びシャフトブランク２に接触する。点ＩＩＩでは、形状付与用歯列６は、作業ストロークの方向Ｗに、シャフトブランク２のまだ加工されていない部分長さの上に乗り上げている。形状付与用歯列６においてこれまで発生していた咬合力は、形状付与用歯列６がシャフトブランク２の既に加工された部分長さにわたって移動した際に発生した摩擦に起因するものである。この場合、点ＩＩは、静止摩擦から動摩擦への移行点をマーキングしている。
【００３５】
形状付与用歯列６が作業ストロークの方向Ｗに、シャフトブランク２のまだ加工されていない部分長さの上に乗り上げているとき（点ＩＩＩ）に、作業ストロークを継続すると、シャフトブランク２の材料が流動し始める（点ＩＶ）まで、比較的顕著に増加する圧力が形状付与用歯列６によってシャフトブランク２に印加される。
【００３６】
シャフトブランク２において材料の流動が開始された後、形状付与用歯列６によってシャフトブランク２に加えられる圧力は、まず始めに大幅に減少する。形状付与用歯列６は、シャフトブランク２を変形させながらシャフトブランク２に沿って移動する。作動ストロークの方向Ｗに移動する変形母型３の形状付与用歯列６と、シャフトブランク２との間に存在する、シャフトブランク２に予め塗布された潤滑剤の潤滑剤膜は、形状付与用歯列６の移動が進行するにつれて徐々に減少する。潤滑剤膜の減少は、形状付与用歯列６に作用する咬合力の増加に付随して生じる。
【００３７】
形状付与用歯列６における咬合力の値は、最後に点Ｖにおいて、数値的な駆動部制御装置１６に保存されている予め規定された限界値に到達する。限界値に到達すると、数値的な駆動部制御装置１６は、作業ストロークの矢印Ｗの方向への形状付与用歯列６の移動が中断されるように、かつ形状付与用歯列６が復路ストロークによって、シャフトブランク２のまだ加工されていない部分に対して矢印Ｂの方向に引き戻されるように、変形駆動部１０を制御する。復路ストロークにおいても形状付与用歯列６に対して摩擦力が作用し、この摩擦力の値は、点ＶＩにおいて局所的な最大値に到達する。形状付与用歯列６に対してほぼ一定の摩擦力が作用する復路ストローク区分であって、点ＶＩＩでマーキングされる終端を有する復路ストローク区分が後続する。最後に、形状付与用歯列６の次の作動ストロークが点Ｉａで開始される。
【００３８】
図４には、変形母型３の形状付与用歯列６に作用する咬合力の時間的な推移が、新品の形状付与用歯列６の場合には破線で例示されており、摩耗した形状付与用歯列６の場合には実線で例示されている。
【００３９】
形状付与用歯列６の機能状態に関して特徴的であるのは、
・点ＩＩ，ＩＩ’と点ＩＩＩ，ＩＩＩ’との間における咬合力の値と、
・点ＩＶ，ＩＶ’と点Ｖ，Ｖ’との間における咬合力の値と、
・点ＶＩ，ＶＩ’と点ＶＩＩ，ＶＩＩ’との間における咬合力の値
である。
【００４０】
変形母型３における形状付与用歯列６の機能状態を監視するための装置１５の測定装置１８を用いて、力測定センサ１２によって規定される４つの測定位置において、形状付与用歯列６に作用する咬合力が継続的に測定される。複数の測定位置の各々に対して、変形機械１の数値的な評価装置１４において、図３および図４に図示されたような時間依存性の力推移が生成される。力推移曲線の各点は、それぞれの測定時点と、これらの測定時点に該当する測定位置に対して求められた瞬間的な局所的な咬合力とを対応付けている。
【００４１】
その後、時間の経過に伴う咬合力の推移から、複数の測定位置の各々に対して、点ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ，Ｖ，ＶＩ，およびＶＩＩ、または点ＩＩ’，ＩＩＩ’，ＩＶ’，Ｖ’，ＶＩ’，およびＶＩＩ’が選び出され、相互に２つ１組で対応付けられる（ＩＩ，ＩＩＩ；ＩＶ，Ｖ；ＶＩ，ＶＩＩ；ＩＩ’，ＩＩＩ’；ＩＶ’，Ｖ’；ＶＩ’，ＶＩＩ’）。点ＩＩ，ＩＩ’／ＩＩＩ，ＩＩＩ’；ＩＶ，ＩＶ’／Ｖ，Ｖ’；ＶＩ，ＶＩ’／ＶＩＩ，ＶＩＩ’の間の時間間隔またはストローク区分に関して、評価装置１４を用いて、複数の測定位置の各々に対して、瞬間的な局所的な咬合力に基づいて、瞬間的な局所的な咬合力の値の平均値と、瞬間的な局所的な咬合力の値の時間依存性の推移の一次および二次導関数の絶対値の平均値と、瞬間的な局所的な咬合力の値の時間依存性の推移の積分値の絶対値の平均値とが、特有の局所的な状態特性量として求められる。
【００４２】
このようにして複数の異なる測定位置に対して獲得された複数の局所的な状態特性量は、数値的な評価装置１４のニューラルネットワークにそれぞれ１つのフィールドとして供給され、予め獲得された局所的な参照状態特性量と比較される。局所的な参照状態特性量は、ニューラルネットワークを教育することによって予め規定されたものである。
【００４３】
ニューラルネットワークを教育するためには、十分に多数の被加工物の変形において獲得された関連する局所的な状態特性量が、使用されている形状付与用歯列の、獲得された局所的な状態特性量にそれぞれ結びつけられた摩耗状態に関する情報と共に、ニューラルネットワークに供給される。教育プロセスによってニューラルネットワークは、後々の実行時に、変形プロセスに際して獲得された局所的な状態特性量を用いて、変形プロセスの際に使用される形状付与用歯列の摩耗状態に関する的確なデータを高確率で提供する決定経路を選択するようにコンフィギュレーションされる。数値的な評価装置１４のための対応するソフトウェアは、例えばIBM社によってIBM SPSS Modelerという名称で提供される。
【００４４】
歯の破損の有無に関して形状付与用歯列６を監視する場合にも相応にして実施される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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