工具・金型メーカー

工具および金型メーカーは、製造業で働く高度なスキルを持つ職人です。^[a] 工具および金型メーカーは主に工具室環境で作業します。文字通り 1 つの部屋で作業する場合もありますが、多くの場合、製造作業から柔軟で半透過的な境界がある環境で作業します。彼らは熟練した職人であり、通常、学術的なコースワークと、実質的には見習いである相当期間の実地訓練を組み合わせて技術を習得します。彼らは、製造プロセスで使用される治具、固定具、金型、鋳型、工作機械、切削工具、ゲージ、その他の工具を製作します。^[1]

工具・金型業界の主な部門は次のとおりです。

• ダイカスト
• ダイス
• 備品
• 鍛造
• ゲージ
• ジグ
• 金属加工
• 成形

ツールメーカーは、ツールメーカー、エンジニア、または技術者が作成した設計図に基づいて、原材料（通常は金属）に設計図をレイアウトし、手動で制御される工作機械（旋盤、フライス盤、研削盤、ジググラインダーなど）、電動工具（ダイグラインダー、回転工具など）、手工具（ヤスリ、砥石など）を使用して、原材料をサイズと形状に合わせて切断します。

芸術と科学（特に応用科学）は、エンジニアリングでもあるため、仕事の中で完全に混ざり合っています。製造エンジニアと工具・金型メーカーは、製造エンジニアリングチームの一員として密接に相談しながら働くことがよくあります。教育やキャリアの進路の転換により、人生のさまざまな時期に 1 人の人間が両方の仕事に就くことになる可能性があるため、職業間での入れ替わりがよくあります。19 世紀から 20 世紀前半にかけて、これら 2 つの職業の間には明確な違いはありませんでした。エンジニアリングが、大学の工学学位によってのみ定義される規制された職業になったのは、第二次世界大戦後のことです。どちらの職業も、芸術的/職人的/創造的な分野と数学および科学の分野の両方で、ある程度の才能を必要とします。

製造分野におけるコンピューティング ( CNC、CAD、CAM、およびその他のコンピューター支援技術を含む)の出現以来、工具および金型メーカーは日常業務にITスキルをますます取り入れるようになりました。今日の工具および金型メーカーには、一般的に、従来のスキルのすべてに加えて、かなりのデジタル スキルが求められており、これらの厳しい要件により、この分野を習得するのは困難になっています。

研修プログラムの詳細はさまざまですが、多くの工具および金型製作者は、雇用主のもとで見習いとして働き始めます。これには、教室での研修と実地経験が組み合わされることもあります。基本的な数学、科学、工学、または設計と技術の資格があると役立ちます。多くの工具および金型製作者は、熟練の工具および金型製作者の地位を獲得するために、4 ～ 5 年間の見習いプログラムに参加します。今日の雇用関係は、伝統的な見習い制度とは名前や詳細が異なることが多く、「見習い」や「熟練工」という用語は必ずしも使用されませんが、何年もの実地研修を経てその分野の熟達に至るという考え方は今でも当てはまります。

米国では、NTMA (National Tooling and Machining Association) を卒業した工具および金型製作者は、見習い期間を修了するために 4 年間の大学課程と 10,000 時間の労働を修了しています。また、米国労働省の認定も受けています。

治具および固定具メーカーは、工具および金型メーカー/工具メーカーの派閥に属します。治具と固定具の標準的な区別は、治具は作業を実行するために工具をガイドするのに対し、固定具は単に作業を固定するということです。これらの用語は、互換的に使用されることがあります。治具および固定具メーカーは、これらのデバイスを作成するために、溶接のスキルや、場合によっては木工機器の知識、もちろん工具室の機械加工スキルなど、さまざまな機械の使用方法を知っておく必要があります。

装置の構築では、エンジニアからアドバイスを受けることがよくあります。木材や金属だけでなく、プラスチックなどさまざまな材料に関する幅広い知識が必要です。また、エンジニアリング プランや設計図がなくても作成、設計、構築できます。

治具メーカーは、製造プロセスがエンジニアリングによって継続的に改善およびレビューされるのを監視および変更しながら、実践的な経験を積みます。会社の規模によっては、エンジニアリングの支援なしにこれらの調整を行う必要がある場合もあります。一部の治具および固定具には、電子および空気圧による作動が必要であり、これらの分野の知識やトレーニングも必要になります。

適切に作られた治具と固定具は、部品の完璧なフィット感を保証することで無駄を減らします。治具と固定具は、車ほどの大きさのものから、手に持てるサイズのものまであります。生産ニーズによって形状と機能が決まります。治具、固定具、ゲージは、少量生産と大量生産の繰り返し需要に対して品質基準を維持するために必要です。

CAD/CAM、CNC、PLCなどのコンピュータ化された設計および制御技術の継続的な進化により、製造における治具の使用は制限されていますが、コンピュータで実行されるすべてのマシンは、生産実行のために何らかのクランプ固定具を必要とします。一般的な例としては、CNC で実行される場合、コンピュータ数値制御であるため、ドリルビットを穴の中心に導くためのドリル治具は必要ありません。ただし、必要な操作のために部品を所定の位置に保持するための固定具は依然として必要です。現在、治具は多くの製造分野で必要とされていますが、主に少量生産で必要とされています。

金型製作は、金型の製作と保守に重点を置いた工具製作のサブ分野です。これには、パンチ、ダイ、スチールルールダイ、ダイセットの製作が含まれることがよくあります。金型製作では精度が不可欠です。パンチとダイスチールは、部品を正確に製造するために適切なクリアランスを維持する必要があり、部品を 1000 分の 1 インチ未満の許容差で機械加工する必要があることがよくあります。

ツール製作とは、通常、製品を生産するために使用するツールを作ることを意味します。一般的なツールには、金属成形ロール、切削工具（ツールビットやフライスカッターなど）、固定具、さらには製品の製造、保持、または製造中のテストに使用する機械工具全体が含まれます。ツールメーカーの仕事は特殊であるため、カスタムツールを製作したり、標準ツールを変更したりする必要があることがよくあります。

上記のすべての活動に 1 人の担当者が対応することがあり、関連するスキルと概念が重複しているため、ツールと金型の製造は 1 つの分野と見なされることが多く、金型の製造は (完全に別の分野ではなく) そのサブセットと見なされることが多いのです。

工具室とは、本来の意味では工具を保管する部屋、つまり工具置き場のことである^[2]。大企業では、そこに保管されている工具は出し入れする必要があり、そのエリアを担当する人員が割り当てられていることもある。工場では、工具室とは、特に工場全体で使用するための工具、セットアップ用の治具、作業員を支援し生産を拡大するためのその他の部品などの加工品を製造および修理するスペースを指す。エンジニアリングおよび製造業では、工具室での活動は、生産ラインでの活動とは対照的に、工具および金型設備に関連するすべてのことを指す。

もともと、工具室は文字通り 1 つの部屋の中にありましたが、緊急治療室と同様に、この用語は、物理的なスペースに関係なく、すべてのそのような場所とそこで使用される方法に、実質的および形容詞的な意味で比喩的に拡張されました。この名前は、もともとtool roomまたはtool-roomというスタイルでしたが、現在では、エンジニアリングと機械加工ではtoolroomが標準となっています。

工具室という言葉の最も単純な意味は、工具の保管を指します。この用語のより広い用法には、工場内で使用するために工具を製造、修理、在庫管理、および/または配布するスペースへの言及が含まれます。後者の意味のこの拡張は、製造におけるより高度なシステム化の発展を反映しています。19 世紀には、工具を製造、修理、記録、保管、および取得する人々が、必ずしも工具を使用して製造作業自体を行う人々と同じではないという分業が徐々に発達しました。このような分業の例は以前の世紀にも存在していましたが、ほとんどの製造は職人技に基づいて行われており、作業場の残りの部分から切り離された工具室という概念は必要ありませんでした。

上記の最も単純な意味は、 toolcrib ( tool-cribまたはtool cribと表記されることもある)という言葉でも伝えられます。

エンジニアリングと製造業において、工具室とは、工場の現場や生産ラインの活動とは対照的に、工具と金型の設備と方法に関連するすべてのものを指します。これらの分野に精通していない人にとって、専門的な使用法を理解するには、いくつかの説明が必要です。

機械加工の一般的な分野には、(a) 工具室での作業と (b) 生産作業 (大量の複製部品の製造) の間に大まかではあるが繰り返し生じる区分があります。これは、製造自体と、製造をサポートするために行われる工具と金型の作業との違いです。同様の区別に関する逸話的な例は、おそらく人類の歴史を通じてあちこちで見受けられますが、物質文化の「構造」の広範な一部として、この区別 (およびそれについて話すための用語) は、産業革命以降、特に武器庫での作業とその後の大量生産の出現以降に進化してきました。

アイデアの変化を要約する良い単純な方法は、異なる時代における特定の製品の製造を比較することです。 1750 年には、ライフルは職人が手工具を使用して工房で製造しており、新しいツールが必要な場合は、製品であるライフルの製造に使用するのと同じツールと方法 (鍛冶、やすり、木彫りのナイフなど) を使用して自分で作成した可能性があります。 この種の職人技は今日でも行うことができますが、出力単位あたりの熟練労働時間の点で高価であるため、総出力量が少なく、単価が高いことを意味します。 ただし、今日、ライフルを大量に低価格で製造する方法は、最初にツールと金型の作業 (ツールルーム作業) を行い (つまり、工作機械、治具、固定具を自分で作成するか、他の人に作成させる)、次にそれらの特殊なツールを使用して、ツールルーム方式を必要としない自動化された方法でライフルを大量生産することです。

もう 1 つの例では、異なる世紀を比較するのではなく、今日選択できるさまざまなツールパス制御方法を比較します。ドリル ビット用に各パーツに特定の穴の位置が必要な場合、手動で何度も慎重に調整しますか(製造するパーツごとに 1 回)。それとも、後続のドリルをすばやく簡単にガイドするためのドリル ジグを作成しながら、 手動で1 回だけ慎重に調整しますか。

少量生産は、この方法の分割にとって最大の課題となることがよくあります。少量生産のみが要求される場合、(a) 単価が上がる「カスタム」方法 (手作業または工具室スタイルのレイアウトと機械加工) を使用して各部品を生産するか、(b) 独自の方法で単価が上がる資本コスト集約型の工具室生産分割を維持するか。言い換えると、固定具を作るのに時間をかける価値があるか、また、固定具専用に設定してドリル プレスの可用性を拘束する価値があるかということです。ドリル プレスは、明日、別の部品のために別の設定が必要になるかもしれません。部品が 100 個の場合、固定具を作成し、機械の可用性を拘束するコストは正当化されます。部品が 5 個の場合、工具室スタイルのレイアウトとツールパス制御を使用して、5 個それぞれを作成するだけでよいかもしれません。

ITの進化と製造業への統合により、疑問や方程式はさらに変化しています。たとえば、CNCとロボット工学はラピッドプロトタイピングとインスタント製造への道を開き、ツールルームへの先行投資に柔軟性を与えて、バッチサイズに関係なくあらゆる製品設計に迅速かつ簡単に使用できるようにすることで、ツールルームと製造部門をシフトさせています。

大企業では、工具室作業と生産機械加工の間に明確な分業があり、それぞれに異なる従業員がいますが、ジョブショップ作業では、各プロジェクトで工具室作業と生産作業の両方が一部必要になるため、同じ従業員が順番に「両方の役割を担う」可能性があるため、工具室作業と生産作業が混在していることがよくあります。

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