JPH02503171A - 一体型のセンサを有するインテリジェントインサート - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 一体型のセンサを有するインテリジェントインサート及選！すし艷 １、発明の分野 本発明は、工具の状態及び作動パラメータを示す信号を発生させるための一体に 取り付けられＩ；センサを有する切削工具又はインサートに関する。

２、従来技術の説明 無人のマシニングセンタは工場用として、急速に開発が進んでおり、今日、各種 型式の数値制御式機械が性質上、無人製造に適合したものとなっている。同様に 自動の材料検査システムも開発されているが、四六時中、自動化された無人の運 転を実現する上での主たる困難性はコンピュータ制御下、無人のマシニングセン タの製造システムを監視する効果的でかつ信頼性のあるセンサが存在しないこと である。運転上、切削工具の状態を正確に感知することは重要であるが、これま で実現し得なかった。工具が破断し又は亀裂が生じたとき、それを直ちに認識す るために感知は重要である。又、工具が貯容可能な眼界を以上摩耗したならば、 又は、その他、希望するパラメータの逸脱が生じたならば、工具を迅速に交換し 得るように、その状態を示す信号が必要である。工具が摩耗したり、鈍くなり、 又は破断した場合、規格外れの製品が製造される原因となり、又、製造される部 品が損傷したり、又は工作機械自体が損傷される可能性がある。

その結果、製造コストが増大しかつ製造能力のロスが生ずる。かくて、本発明の 一つの重要な特徴はかかるロスを防止し、無人のマシニングセンタの満足し得る 運転を確実にすることである。

従来の技術において、機械加ニジステム内にて実施される間に製造工程を監視し 、機械がより生産的であるように加工状態を変化させる適応制御が開発されてい る。

機械主軸の駆動モータの電流を感知することにより、作動する適応制御システム は既に一般に市販されている。

又、ある種の力感知及びフィードバック制御システムも市販されているが、一般 的に云って、以下に引用する従来技術において示されるように満足し得るものと は考えられない。このため、本発明は正確でかつ信頼性があり、しかも「オンラ イン」にて使用出来る順応制御に対する現在の要請を満足し得るように設計され たものである。

監視された機械が製造ラインにあるとき、単一の工具の損傷を感知し損なった場 合、全体の製造ラインが影響を受けるため、個々のマシニングセンタにあるとき よりもはるかに大きい損失を被る。故に、本発明はこうした型式の工程に広く適 用可能なものである。

従来の技術において、機械加工中における切屑の発生の動力学について研究が為 され、機械加工力を測定するための各種の方法が開発されている。

例えば、トルスティ（Ｔｌ１ｓｔ２）　Ｄ、　Ｊ及びアンドリューズ（ムｍｄｒ ＊ｖｓ）　Ｇ、　Ｃによる「無人の機械加工用センサの臨界的考察」（ムＣｒ１ ｔｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ　ａｌ　５ｅｎｓｏｒｓ　ｆｏｒ　Ｈａｍｓｓｍｅｄ 　ＭｓｃｋｊｍｔＢ）と題された論文（Ｃ，１，１，Ｐの年報３ｚ−４，１９１ υにおいて、幾つかの型式のセンサが無人の機械加工の運転の信頼性に基いて検 討されている。この論文は無人のマシングセンタの完全な可能性を達成するため に解決されなければならない重要な問題点は、機械の作動を監視し、金属の効率 的な除去速度を可能にし、及び事故又は破断のとき、匡正措置がとれるようにす る信頼性がありかつ効果的なセンサを開発することであると云っている。この論 文はその当時に利用可能なセンサを検討しているが、これらの全ては特に、工具 及び工具サポートの干渉により工具上にて信号が物理的にろ波されるため、信頼 性及び直接的な応答性の点で重大な欠点を有している。

切削工具を取り付ける典型的な動力計センサはクニオウエハラ及びユーイチカン ダによる、「音響的放出物の測定による切屑発生のメカニズムの解明ｒ　Ｈｅｎ １ｉｆｉｃ＆ｔｉｏ＋＋　ｏｆ　Ｃｈｉｐ　Ｆｏｒ＋ａｓｔｉｏｍ　訃ｃＴｈ＊ ｎ１ｓａ　Ｔｈｒｏｕｇｈ　Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｅｍｉｓｓｉａｍ　Ｎｔｓｓｕ ｒｔ＋ａ＠ｍｔｓ」（Ｃ，１，Ｒ，？、の年報、３３−１．１９１４）という題 の論文に記載されている。工具ホルダを取り付けるための動力計又はプラットフ ォームはＤＣレベルの測定値を用いて平均切削力のような平衡した現象を感知す るには満足し得るものである。しかし、ＡＣ成分又は高い側波数の力は切削工具 又はインサートとその工具ホルダ間、工具ホルダと動力計間の相互接続面により 、及び計測システム自体の力学によりろ波される。その結果、動力計はＩ　ＫＢ ｓ以上にて生ずる現象を感知することはできない。

加速度計を工具ホルダに取り付け、及び力センサと共にその組立体を使用するこ とはＢ、リンドベーグ（Ｌｉｎｄｂｔｒｓ）及びＬリントストローム（Ｌｉｍｄ ｓｔｒｏｍ）による「切屑の発生過程における区分化周波数の測定」（「ｌＩＩ ξ５ｓｉｒｅａｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＳＢｍ＊ｎｔａｔｉａｎ　ＦｒＣｑ＋ ｕｎｅｙ　ｉｎ　ｔｈ＊　Ｃｈｉｐ　Ｆｏｒ＋ａｓｔｉｏＩＩＰｒｏｃｔｓｓＪ 　）という題の論文（Ｃ，１，Ｒ，Ｐの年報、３３−１．１Ｈ３）に記載されて いる。加速度計は極めて高い周波数を感知することが出来る一方、切屑工具又は インサートは工具ホルダのポケット内に物理的にクランプ止めされ、工具ホルダ 及びインサとの相互接続面を通って信号を伝送する能力が小さいため、５−１０ ＫＨ！以上にて工具の切刃部分に生ずる現象を感知する能力は制限されている。

かくて、工具の丁度切刃部分にて生ずる高周波数の現象は工具ホルダに効率良く 伝達されず、故に、工具ホルダに取り付けられた加速度計は切屑工具又はインサ ートが経験する高周波数の力又は振動を感知することが出来ない。

通常の商業的な切削状態において、結晶粒子を通過する周波数はＮｕｓの帯域内 にある。この結晶粒子を通過する周波数及び切屑の区分化といつｔ；その他の力 学的現象テムの力学的挙動はこの騒音の発生を反映し、その結果、その構造体及 び付与される励起周波数に合ったモード及び周波数にて振動する。工具ホルダ及 び工具ポストが動く結果、ワークはこの運動に続いて、その表面に波状の成分を 有することになる。既存のセンサを利用する従来のシステムにおいて、これらの 動きはろ波されるため、工程の監視又は工程の制御の何れのためにも感知するこ とが出来ない。

発明の概要 本発明は工具上に直接、センサを担持し、ろ波することなくインサートに作用す る振動及び力を表示し得る信号を提供する切屑インサート又は切屑工具に関する 。このインサートは標準的な寸法及び形状であるが、その円周内にて本体上にセ ンサを取り付ける手段を備え、このセンサは振動に応答して高い周波数の感知信 号を発生して、全ての関連する振動及び力が確実に判定されるようにするもので ある。

本発明の各種の形態において、インサートは加速度計、望ましくは、圧電感知式 センサ、即ち、圧電式又は圧電放出物のセンサを取り付けるために直接使用され る。これらのセンサは力、温度、振動等のような切削工具の現象を感知すること を目的とする。

本発明の一形態において、圧電体のフィルムがインサートを形成するための材料 の一部分として接合され又は一体に形成されるか、又は、圧電体又は圧電抵抗体 を切削工具の外面に直接付着させることが出来る。圧力感知性接点を切削インサ ート及び圧電性又は圧電抵抗性（圧電感知性）フィルムに使用し、発生された信 号を受は取ることが出来る。

切削工具は、特に、付着された圧電性、圧電感知性、又は熱感知性の材料を使用 するならば、比較的値かなコスト増にてセンサを備えることが出来る。現在販売 されている殆どのカーバイド切削工具又はインサートは既に被覆されているため 、必要な層又は圧電感知性を付与するためには、追加の被覆が必要とされるが、 切削工具に対してその後に材料を付着させることは容易に行い得る。

例えば、シルクスクリーン印刷及び厚膜技術を利用することが出来る。

低レベルの信号を増幅するための回路は第１段階の増幅用の工具ホルダの内部又 は回転する切削ヘッド上に担持することが出来る。このヘッドには、インサート から外部の回路、例えば、光カプラ−、スリップリング又は無線周波数伝達回路 に伝送するための適当な手段が設は第１図はワークピースに係合する摩耗した切 削工具及び発生される切屑を示す部分略図、 第２図はその上に計測器が直接取り付けられた、本発明による切削工具の斜視図 、 第３図は第１型式のセンサが共に使用された第２図に示した切削工具の断面図、 第４図は本発明により形成した工具インサートと共に使用される加速度センサの さらに別の形態の図、第５図は本発明により形成した切削工具と共に使用される 型式の加速度センサの断面図、 第６図は切削インサートが破断したときに、本発明によるセンサを有する切削イ ンサートから受は取った典型的な応答信号のプロット図、 第７図は振動及び力を感知するために使用される圧電性又は圧電抵抗性材料が付 着された切削工具の斜視図、第８図は圧電性又は圧電抵抗性材料の付着層を示す 第５図の中心を通る部分拡大断面図、 第９図は本発明による工具インサートがその上に取り付けられた回転する工具ヘ ッドのの側面図である。

好適な突流例の詳細な説明 第１図において、機械加工に使用される工具の略図が図示されている。全体とし て符号ｌＯで示された切削工具又はインサートは鋭利な切刃部分１１を有し、工 具の表面１２及び工具の側面１３が該切刃部分に隣接している。この側面１３は 摩耗した工具の状態を示す。ワークピース１４は切刃部分１１により係合される 。符号１５で示された切屑は工具がワークピース１４の表面の下方に動くとき、 該ワークピースから除去される。切屑１５は符号１６で示したせん断面に沿って 分離し、廃棄される。工具が摩耗すると、工具をワークピースに対して動かすの に必要な力は変化し、機械加工した面１４Ａの平滑さが変化し、及び切刃部分１ １にて生ずる振動及び同様の現象は工具の状態を表現を示す。切屑の区分化によ り、振動が生じ、工具ｌＯの振動は表面１４Ａの表面仕上げの波として伝達され る。しかし、殆どの作動システムにおいて、工具の切刃部分の振動は高い周波数 であり、この周波数は工具と該工具を適所に保持するクランプ止の間の相互接続 によりろ波される。

従来は、切削工具１０は工具ホルダ又は工具ポストをクランプ止めし、通常、凹 所内の少なくとも２つの横方向側部上に保持され、その底面にクランプ止めされ る。

工具又は切削インサートは略四角であり、その上に１又は２以上の切刃部分を備 えることが出来る。使用される切刃部分の型式はワークピースの材料、ワークピ ースに要求される表面仕上げ及びその他の７アクタにより異なる。

第２図及び第３図を参照すると、本発明の第１実施例による切削工具又はインサ ートは符号２０で示されており、クランプフィンガ１８により工具ホルダ１７に 保持された適当な材料から成るブロックを備えており、該クランプフィンガ１８ はねじ１８Ａにより保持され、工具ホルダ１７の着座面に干渉する支持ブロック １９に対して保持されている。切削インサート又は工具２０は希望するならば被 覆することが出来る。インサートの隔部分２１は切削用に形成された状態が図示 されている。これは希望によりえぐり、全体として、第１図の典型的な工具１０ の形状に適応するようにすることが出来る。切削インサート２０は中心に形成さ れに穴２２（第３図）を有しており、符号２３で示した圧電体スリーブは穴２２ の内面に接着されている。このスリーブ２３は適当な接着技術により締結され、 圧電体を適所に保持する。望ましくは、この接着材料は導電性があり、スリーブ の外面に対する電気接点を形成するようにする。

スリーブ２３の内側の穴２４は圧電体のスリーブの内面に対する接点を有してい る。−型式のベローズを構成するばね接点２５Ａは電気接点として使用される。

この接点２５Ａは支持ブロック１９に対する接触を実現し、これは、工具ホルダ から適当に絶縁され、導線はブロック１９に接続して信号を伝送することが出来 る。

質量２５及び圧電スリーブは共に、加速度計を形成する。質量２５はスリーブに 負荷を加えて、スリーブの外面と内面間の電圧を変化させ、この電圧の変化はホ ルダ１７及び接点２５Ａからの導線により感知される。切削インサート２０の振 動は質量により拾い上げられ、これにより、せん断力がスリーブに加えられると き、内面と外面間の望ましくは半径方向に成極された圧電体スリーブ２３内に電 圧が発生される。切削工具に影響する振動が感知され、それにより、スリーブ内 のせん断力に比例する出力電圧が発生される。以下に説明するように、切削イン サート２０が破断したならば、振動の振幅、従って、出力電圧の大きさが著しく 増大し、早期の亀裂を感知し、信号を利用して警報を発生させることが出来る。

第４図には、本発明の変形例が図示されている。スリーブ２７は切削インサート 又は工具２０の穴２２の内面に接着されている。このスリーブ２７は任意の適当 な材料にて形成することが出来る。切削工具が高速度鋼又はカーバイド材料にて 形成される場合には、融着し、又は、レーザ又は電子溶接することが出来る。セ ラミック製の切削工具又はインサートの場合、シリコン被覆したステンレス鋼の スリーブを使用することが可能である。窒化珪素及びサイアロン（５ＩＡＬＯＮ ）型式のセラミック切削インサートと共に、ジルコニウム又はチタニウム製のス リーブを使用することも出来る。アルミナ製の切削インサート又は工＾を使用す る場合、コバール（ＫＯＶＡＲ）とし＼う商標名で販売されている金属合金から 成るスリーブが適当である。

スリーブ２７の内側穴２８は符号２９で示した雌ねじ及び高帯域の加速度計を備 え、金属インサート内に緊密に螺入されている。よって、この加速度計は切削イ ンサート２０の中心軸上に位置決めされ、インサートに直接的かつ緊密に物理的 に接触する。このことは、インサートの内部の振動は全て加速度計により拾い上 げられることを意味する。インサートに影響する外部振動も又感知され、そのた め、切削インサートの振動又は動作は全てが加速度計に伝達される。

加速度計２９は加速度計が遭遇する振動を捕捉するために使用することの出来る 適当な回路に接続されて、送り速度、切削インサート又は工具の交換を制御しか つインサートの破断、亀裂又はチッピングに関する情報を提供する。振動の振動 数の関数としての出力を提供する回路が適している。

第５図には、本発明の切削インサート及びセンサのさらに変形された実施例が図 示されている。全体として符号３０で図示された切削インサートは希望するなら ば、工具鋼又はセラミックのような適当な材料にて形成する。

本発明のこの形態において、切削工具はそれぞれ反対方向を向いた一対の盲穴又 は凹所３１，３２を有し、これらの盲穴又は凹所３１，３２は中心軸上にありか つ工具の対向面から内方向に伸長している。これらの面はそれぞれ符号３３．３ ４にて図示されている。

材料の中心パー３５は穴を分離させ、この中心バー３５は穴３１．３２の底部を 形成する反対方向を向いた表面を有し、該底部に対して別個の圧電センサ３６が 支持される。これらの圧電センサ３６は加速度センサであり、センサを構成する 圧電体片の各々の外側上に慣性質量３７を有している。

この慣性質量３７の各々はそれぞれの圧電センサに接着されかつ該圧電センサに 対する電気接点を構成する金属材料を備えている。質量３７の外面には、適当な 接点及び導線３９を設けることが出来る。

それぞれの質量３７は全体としてその関係する圧電センサ３６に直接接続され、 切削インサートの穴の表面に締結されていないため、質量は軸線３８に沿った方 向への振動下、動いてそれぞれのセンサに負荷を与える。圧電体から成るセンサ ３６（望ましくは、圧電性セラミック材料）は切削インサート３０の穴の表面に 接着されている。センサの側面は通常、金属にて被覆され、切削インサートに対 する電気的接続を実現している。切削インサートと圧電体間の相互の接続面は接 地接続部分を形成する。感知周波数は一般に、切削工具の対象とする状態を表現 するのに十分であるため、適当な抵抗器を圧電センサの感知表面を横断して接続 したときに発生する電圧の降下を測定することにより、必要とされる情報が得ら れる。

インサートの破断を示す回路は第３図にブロック図にて示すように極めて簡単な ものとすることが出来る。圧電スリーブ２３により構成され、又は第４図及び第 ５図に示した型式の加速度計からの電圧信号は導線２６Ａ１２６Ｂに表れる。こ の出力信号は図示するように電圧信号であり、適当な設計の増幅器４３を通じて 増幅される。

増幅器４３の出力である線４４上の信号は比較器４５に提供することが望ましく 、この比較器４５はある水準に対して設定された基準点４５Ａを有する増幅器４ ３からの電圧を備え、通常の作動時、該比較器は出力を提供しないが、破断が生 じたとき、加速度計の出力は第６図に示すように急激に増大し、線４４の電圧が 基準水準を上回ったとき、該比較器は出力を提供し、この出力を利用して、信号 回路４５Ａを通じて警報を鳴らすか又はその他の表示を行う。

別の形態として、特に、工具インサート及びセンサが回転するホルダ又はヘッド 上に使用されるとき、圧電体から成るセンサ２３又はその他の加速度センサから の出力電圧を使用してＬＥＤ４６（第３図）を点灯させることが出来る。圧電体 から十分な電圧が発生されるか、又は増幅器４３を使用することが出来るならば 、このＬＥＤ　４６は圧電センサからの導線に直接接続することが出来る。

感光性トランジスタ４６Ａを使用して、ＬＥＤ４６からの光レベルを感知し、問 題点の信号を発生させ及びａ！能を記録するための出力を提供することが出来る 。ＬＥＤ４６及びその関係する回路は回転する工具ホルダに取り付けることが出 来る一方、受信センサ４６Ａは工作機械のフレームに取り付け、インサート上の センサからの信号を光学的に出力回路に結合させることが出来る。この回路は第 ２図に符号１７Ａで図示するように、工具ホルダ内の容器又は窯内に収納するこ とが出来る。脱着可能なカバーを利用して、室の蓋をすることが出来る。

第６図には、工具インサート上に設けられた圧電センサスはその他の同様のセン サからの出力の典型的なプロット図が図示されている。第６図は不必要な周波数 を除去するために電子的ろ波を行った後の電圧を垂直軸（ｙ軸）に、及び時間を 水平軸（Ｘ軸）に示すものである。通常の振動は線部分４７Ａにて図示する略一 定の出力電圧を提供する。破断により、線部分４７Ｂで図示するように出力の大 きさが変化する。ピーク振幅が比較器４５にて所定の時間、基準値４８を上回る と、該比較器４５は警報信号を提供するための出力を発生させる。

切削インサート又は工具は既存の米ｍ標準及びＩＳＯ標準に適合し得るように設 計されているため、正規の振動値及び出力の警報値を現場にて較正することは必 要ないと考えられる。加速度計又はセンサが適所に設置された後、メーカが切削 インサートのセンサ出力をオフラインにて設定することは、現場の作業として十 分正確に行うことが可能である。導線を自動的に設定することの出来る回路を利 用して、作動状態の変化に対応することが出来る。

チタネート及びジルコネート材料、又はキューリ点の高い水晶のようなその他の 材料は、第３図及び第５図に図示した加速度計の構造に適した材料の例である。

かかる圧電性セラミック又は圧電性構造体を強力な電界中にて加熱し徐々に冷却 させることにより、冷却相が強磁性点を通過すると、圧電感知性が確実に得られ る。誤って過熱された切削インサート又は工具は加熱し及び徐々ｊ：冷却させる という同一の段階を支流することにより復旧される。加速度計センサを有する切 削インサートは使用中、対流又は伝導手段の何れかによる冷却を必要とし、希望 するならば、工具ホルダ内には冷却通路を形成することが出来る。

切削インサートは、比較的簡単な方法にて形成することが出来、個々のセンサも 又パッチ法により形成し、適当に被覆することが出来る。各電圧センサ２３又は ２６に追加された質量２５又は３７は希望の感度が得られるように選択すること が出来る。

適当な力センサは第７図及び第８図に図示すように構成し、この場合、切削イン サート又は工具５０は図示するような適当な形状に形成し、希望する形状の切刃 部分又はカバーを備えることが出来る。この場合、切刃本体自体には、一体の力 感知（圧電性又は圧電抵抗性）材料を設ける。例えば、符号５１に示した軸方向 に中心法めされた円形の圧電膜を切削インサート５０の対向する主要側面に設け 、圧電体は肉厚が１以下から５００７１１以内までとすることが望ましく、切削 インサートの表面上に炭化付着物がある場合には、銅又はニッケル層上に付着さ せ、センサ５１に対する電気的接触が得られるようにすることが望ましい。次い で、切削工具自体は接地電極として作用し、電気的接点は第８図に符号５３で略 図的に示した適当な外部層に取り付けることが出来る。インサート５０の１又は ２以上の横方向側部を利用して、圧電体を付着させることが出来る。例えば、セ ンサ５４はインサート又は工具５０の少なくとも１つの円周側面に設け、センサ ５０はセンサ５４Ｉ；対して隣接しかつ直角の角度を成す何部に設けることが出 来る。

これらは又、適当な被覆層５６（肉厚６．２乃至０．５ｐｍ）を有し、電気的接 点５７を取り付けることが出来、切削インサート５０は接地接続を提供する一方 、センサ層を横切って電気的な励起信号を印加させ得るようにすることが出来る 。圧電抵抗性材料を従来の架橋回路に接続し、負荷下における抵抗値の変化を感 知することが出来る。

又、希望であれば、工具ホルダ内に組み込まれた接点は電極として機能させるこ とも出来る。第７図及び第８図に示した力センサ内で発生された圧電性又は圧電 抵抗性の電圧、又は圧電抵抗性ブリッジからの出力信号は増幅され、信号は適当 な回路により処理され、信号の大きさは切削インサート上の力と相関付けられる 。

第７図及び第８図の装置により感知された切削インサートに直接作用する力を利 用して、工具の摩耗を判定し、又は監視し、あるいは破断寸前の状態を検出する ことが出来る。工具の振動は工具の摩耗に伴って変化し、振動の振動数は振動数 検出回路によって検出され、分析される。希望するならば、加速度信号及び力信 号の双方を使用することが出来るように、冗長性を持たせることが出来るが、通 常はその何れか一方の信号のみが機能する。

商業的な適用においては低コストの圧電体を使用することが望ましい。余剰な酸 素の存在下、無線周波数スパッタの二酸化亜鉛を付着させることは、第７図及び 第８図に示すように、圧電層を付着させるための低廉な手段である。再度、カー バイド切削インサート又は工具は一般に被覆されており、これらが使用される場 合、圧電性感知性を付着させる前に銅又はその他の導電体の付着層を必要とする 。

第１０図には、第３図又は第７図及び第８図に示すようなセンサが回転するカッ タへラグ６３上に取り付けられた切削インサートの典型的な適用例が図示されて いる。

切削インサート６４は適当な方法にて適所に保持され、切削へラド６３は各イン サート６４上にてセンサに結合された検出回路６６用の脱着可能なカバーを有す る容器６５を備えている。回路に対する電源も又容器６５内に収納することが出 来る。センサに接続するための適当な導線を設けることも出来る。発光ダイオー ドを使用する場合、センサ６８は切削インサートの破断、摩耗その他の感知され た状態を表示するであろう光出力を感知し得るようにヘッドに隣接して取り付け ることが出来る。

ここに開示されｔ；切削インサート又は工具は切削インサートに加えられる振動 の振動数又は力を表示する情報を直接表示し、切削インサートに対する各種の切 削現象に極めて迅速に応答する。センサ及び工具は予め組み込むことが出来、傷 付き易い接触プレートを正確に挿入したり、締め付ける必要がない。さらに、切 削インサートとその支持構造体間には物理的な相互接続によるろ波が一切行われ ない。音響的放出物の信号は高感度の圧電体にて１０　ＫＨ！乃至３Ｈ！Ｉｌｌ ！の帯域にて感知することが出来る。

本発明のセンサを利用する切削工具の幾何学的形状又は外形は異なる機械の形態 に合うように図示したものとは別のものとすることが出来る。

本発明は好適な実施例について説明したが、当業者は本発明の精神及び範囲から 逸脱することなく、形態及び細部に変形を加え得るものであることが理解されよ う。

時間 国際調査報告 国際調査報告

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．切刃部分を有する、材料を機械加工する切削インサートにして、中実な本体 と、及び前記インサートに一体に結合され、前記インサートに作用する切削現象 の関数である切刃部分におけるパラメータを感知するセンサと、を備えることを 特徴とする切削インサート。
2. ２．前記センサが加速度計手段であって、前記インサートの略幾何学的形態の中 心に取り付けられ、かつ前記切削インサートに作用する力及び振動の関数として 出力を提供する前記加速度計手段を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に 記載の切削インサート。
3. ３．前記加速度計が従来型式の帯域幅の広い加速度計と、及び前記加速度計を前 記切削インサートに取り付ける手段とを備え、前記インサートが該インサートの 中央部分に形成された穴を有し、さらに、前記穴内に設けられかつ該穴内の切削 インサートに接着されたスリーブインサートであって、前記加速度計をスリーブ インサートに取り付ける手段を備えることを特徴とする請求の範囲第２項に記載 の装置。
4. ４．前記センサが切削インサートに固定された外面を有すると共に、切削インサ ートに形成された内側穴内に位置決めされた圧電体から成るリングと、前記リン グの一部分に固定され、前記開放した中心を画成する質量と、及び圧電体の離間 された部分に結合され、電圧出力を感知する電気的導線手段とを備えることを特 徴とする請求の範囲第１項に記載の切削インサート。
5. ５．前記切削インサートが平面状の側面及び前記側面に対して垂直の軸線を有し 、及び前記加速度計手段が圧電体を備え、前記切削インサートが表面を有する少 なくとも一つの穴と、前記圧電体を前記穴の表面に接着させる手段と、及び前記 圧電体の表面上にて質量を構成し、切削インサートの側面に対して垂直な方向に 加速したとき、前記圧電体の電圧出力を変化させる手段とを備えることを特徴と する請求の範囲第２項に記載の装置。
6. ６．前記切削インサートの選択された表面上に付着され、前記切削インサートに 電気的に接触する圧電感知性材料手段であって、切削力が切削インサートに加え られたとき、性質を変化させ得るように位置決めされた前記圧電材料手段を備え ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の切削インサート。
7. ７．前記圧電感知性材料手段が切削インサートに電気的に接触すると共に、圧電 感知性材料の電出表面に電気的に接触する手段を備えることを特徴とする請求の 範囲第６項に記載の切削インサート。
8. ８．肉厚を画成する略平行な一対の主要な側面と、及び切削インサートの周囲の 外局切刃部分とを有する中実な本体と、切削インサートの少なくとも一つの表面 に付着され、該表面と電気的に按敏し得るように形成された圧電感知性材料層で わって、露出面を有する前記圧電感知性材料層と、及び露出面に設けられ、該露 出面に対して第２の電気的接点を提供する手段と、を備え、前記圧電感知性材料 層が切削インサートが適所に保持されかつ材料の機械加工に使用されるとき、切 削インサートに作用する力に応答する一体のセンサを備えることを特徴とする材 料を機械加工する切削インサート。
9. ９．前記圧電感知性材料が切削インサートの表面に一体に接合されこることを特 徴とする請求の範囲第８項に記載の切削インサート。
10. １０．圧電材料が切削インサートの少なくとも一つの側面及び切削インサートの 外周切刃部分の少なくとも一部に付着されることを特徴とする請求の範囲第８項 に記載の切削インサート。
11. １１．切削インサートを工具キャリア上に取り付けるための手段と、及び回路手 段を担持し、圧電感知性材料に接続するための、工具キャリアに形成された手段 とを備えることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の切削インサート及び工具 キャリア。