JPH02219627A - ブランクの超可塑性成形の間に材料のブランクのひずみ速度をモニタしかつ制御するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は材料成形の分野に関し、特に材料の超可塑性
の成形に関する。

成る一定の条件のもとで、成る材料はそれらの通常の限
界をかなり越えてラブチャなしに可塑的に変形されるこ
とができ、それは超塑性と呼ばれる特性である。通常の
プロセスは材料のシートをダイの中に置くこと、材料を
それが超塑性を呈する温度まで加熱すること、およびそ
の後シートの一方の側に圧力を印加するためにガスを用
いることを伴なう。選択された温度で形成されつつある
材料の超可塑性のレンジの範囲内である歪速度で材料を
歪ませるのに十分な圧力が印加される。このガス圧力は
シートの平面の中に引張応力を生み出し、それはそれが
ダイキャビティの中に形成するようにする。

形成されつつある材料の伸びおよび薄くなる特性は材料
の歪みの速度に関係する。成形時間を短くし材料のラブ
チャを妨げるために、形成動作を通して最適形成速度を
用いることが必要である。

米国特許節４，１８１，０００号に説明されるように、
このことはブランクが成形ダイの中へ、かつそれに対し
てふかれるときに、ブランクの中の変化を補償するため
に形成圧力の連続的な調節を必要とする。

現在の超可塑性形成技術は前もって算定された与圧サイ
クルに頼る。このアプローチは不十分であり、なぜなら
１）入来の材料のフロー特性における変化は、部分製造
において著しい不正確さおよび再生産不可能性を起こし
得、２）分析的な圧力対時間プロファイルの開発は両方
とも費−用がかかり、材料の超可塑性の成形特質の比較
的複雑な特徴づけを必要とする。これらの問題を克服す
るために実際の成形歪速度を連続的に測定するのにモニ
タ装置が必要とされる。モニタされた歪速度はその後送
り返されることができ、成形動作を自動的に制御する。

しかしながら、゛高温度および形成されつつあるブラン
クの容品にアクセスし難いことのため従来の装置は適用
できない。また、超可塑性ブランクは成形温度において
軟らかく、モニタ装置のセンサとの物理的なコンタクト
により容易に傷つけられる。

発明の概要 二の発明の目的は超可塑性成形の間にブランクにおける
歪速度を連続的にモニタする非コンタクト装置を提供す
ることである。

この発明の目的は超可塑性成形を制御することができ最
短の時間で高品質部分を成形するための最適歪速度を提
供する歪速度モニタを提供することである。

この発明に従って、ブランクが超可型的に成形されつつ
ある間、光をブランクに向けるように光源が置かれる。

ビデオカメラが配備され焦点を合わされ、それでそれは
ブランク上の基準点から反射光を見ることができる。ブ
ランクが広がリダイを充填し部分を形成するにつれて、
これらの基準点およびそれらの間の距離は延びる。ビデ
オモニタはビデオカメラから信号を受取り、ブランクが
形成される間膨張する基準点をデイスプレィする。

これらの基準点が延びる速度（単位時間あたりの距離）
は材料の歪速度である。

画像処理装置はビデオモニタに加えて、またはそれの代
わりにビデオカメラの出力を受取る。画像処理装置はビ
デオカメラにより示されるような基準点における変化に
基づいて歪速度を決定し、成形歪速度の連続的な読出を
提供するようにプログラムされる。

この読出を用いて、成形圧力は調節され、形成されつつ
ある特定の材料および部分のための予め定められた最適
成形速度を維持する。予め定められた歪速度プロファイ
ルが画像処理装置のメモリの中へ入力され、゛プロセッ
サから出力信号を供給し成形圧力を制御し、予め定めら
れた歪速度プロファイルに従って材料における歪速度を
得るのに使用される。

この発明のこれらおよび他の目的および特徴は添付の図
面に関連して理解される次の詳細な説明から明らかであ
ろう。

発明の説明 第１図は液圧プレス６の加熱されたプラテン４の間で加
熱され、かつ−緒につけられるダイ２の中で形成されつ
つあるブランクの歪速度を視覚的にモニタするために使
用されている光学モニタを図示する。ダイ２はブランク
が形成されつつある間ブランクの表面を見るために光が
それを通って通過できる石英窓を有する。

光源８はブランクを照らす強い光、均一の配光を供給す
る。光は調節できるミラー１０により位置調整チャネル
１２の中へ下方へ、それから石英窓を通してダイ２の中
へ反射される。この光は形成ブランクの表面からチャネ
ル１２を通って戻りビデオカメラ１４の中へ反射される
。カメラ１４は長い焦点距離（約２フイート）および大
きい焦点深度（約４インチ）が可能な光学を持つ高解像
度、固体マイクロビデオカメラである。カメラはプレー
ト１６上に装着され、それはチャネル１２とともにカメ
ラを保持し、かつそれを適当な位置に配備し形成されて
いるブランクから反射される光に焦点を合わせる支えを
提供する。チャネル１２はまたカメラ１４を加熱された
プラテン４から離して位置し、プラテンから、およびダ
イから来る熱からの絶縁を提供するのに役立つ。

この実例において、カメラ１４からの信号はビデオモニ
タ１８へ送られ、それは基準点２０を持つブランクの表
面をデイスプレィする。図解された基準点２０は当接す
る円の格子パターンであり、それはブランク表面上で電
子エツチングされる。

この例で使用される光学システムはブランク上の格子に
関して、格子を４倍拡大する。これらの円の直径はブラ
ンクが歪むにつれて増大し、これらの直径が延びる速度
は材料の歪速度である。いくつかの適用について、簡単
な視覚モニタリングおよび歪速度の手動の制御で十分で
あるかもしれない。しかしながら、動作は第２図に関し
て論じられるような利用できる技術を用いて自動化され
得る。

ダイ２の断面図が第２図に図示される。ブランク２２は
ブランクの両表面の間のガス圧力の差によってダイ２の
成形チャンバの中に形成される。

この例において、蓋２４が入口２６を設けられ、ブラン
ク２２の上面側上に加圧されたガスを提供する。ダイ２
は出口２５を設けられ、ブランクがそれの中に形成する
間、ダイに出口を与える。ブランク２２の表面を見るた
めに、高温度石英窓２８が蓋２４の中に設けられる。加
熱されたプラテン４がダイ２に対してＭ２４を加熱し保
持するのに使用されるので、ミラー３０および第２の窓
３２が蓋の中に設けられ、それでブランク２２は側面か
ら眺められることができる。形成温度に耐えるために、
ミラー３０は反射するクロム表面を持つ石英である。ア
ルゴンの保護雰囲気が入口３４を通って供給される。封
１Ｆがまた設けられ、それで高圧成形ガスがブランク２
２の上側上に維持されることができる。

ビデオカメラ１４が位置調整チャネル１２によりダイ２
の蓋と整列して、かつそれから間隔を保って保持される
。第１図に図示されるように、チャネル１２およびカメ
ラ１４はプレート１６により支えられ、かつ整列して保
持されることができる。ソース８からの光、は破線３６
により図示されるようにチャネル１２を下ってダイの中
へ反射される。

ビデオカメラからの信号はブランク上の格子の画像であ
り、この信号は第１図について記述されるようにビデオ
モニタ１８の中へ送られる。さらに、ビデオ信号は画像
処理装置３８へ送られる。

部分が形成されるにつれて、格子は広がり、この情報は
ディジタル化され画像処理装置の中のコンピュータへ送
られる。おおよそ１ないし２分ごとに、周期的なサンプ
リングを用い、歪速度は格子寸法における増分の変化か
ら決定され得る。画像処理装置は圧力プロファイラ４０
でプログラムされ成形動作の特定の段階のための適当な
歪速度を示す。この予め定められた歪速度プロファイル
は画像処理装置により決定されるような特定の時間につ
いての実際の歪速度と組合わされ、この情報は形成ガス
圧力制御器４２を動かすのに使用される。この制御器は
ガスソース４４から入口２６への適当なガス圧力を提供
する。米国特許節４，１８１．０００号で記述されたよ
うな制御器がこの目的のために使用されることができる
。

この発明の好ましい実施例が上記の例により図解された
。修正および付加的な実施例が、しかしながら、当業者
にたしかに明らかであろう。たとえば、もし窓が最終の
部分の形に抵触しないのであれば、ブランクは蓋の上面
を介して直接に、またはダイの底面からでも見られ得る
。低圧を必要とする適用について、もし成形チャンバの
中の真空が部分を形成する十分な圧力の差を提供するこ
とができるのであれば、封止された蓋は必要でないかも
しれない。さらに、均等なエレメントがここに図解され
かつ記述されたそれらと置換されてもよく、この発明の
成る特徴が他の特徴から独立して利用されてもよい。し
たがって、適例となる実施例は包括的というよりむしろ
図解的であると考えられるべきであり、前掲の特許請求
の範囲がこの発明の十分な範囲をより示している。

【図面の簡単な説明】

第１図はプレスの加熱されたプラテンの間に位置するダ
イに結合されるこの発明の光学モニタの斜視図である。 第２図は断面図のダイおよび光学モニタの略図を図示す
る。 図において２はダイであり、４は加熱されたプラテンで
あり、６は液圧ブレスであり、８は光源であり、１０は
２１整可能なミラーであり、１２はチャネルであり、１
４はビデオカメラであり、１６はプレートであり、１８
はビデオモニタであり、２０は基準点である。 特許出願人　ロックウェル・インター

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガス圧力を用いるダイに対してブランクの超可塑
   性成形の間に材料のブランクのひずみ速度をモニタしか
   つ制御するための装置であって、ブランクが形成されつ
   つある間にブランク上へ光を向けるように位置された光
   源と、 ブランク上の基準点から反射された光を受取り、かつビ
   デオ信号を発生するための配備されたビデオ手段と、 ビデオ信号を受取り、かつ基準点における変化に基づい
   て歪速度を測定するための手段と、測定された歪速度と
   予め定められた歪速度とを比較し、かつ出力信号を発生
   するための手段と、出力信号を受取り、かつ予め定めら
   れた歪速度に対応するように測定された歪速度を制御す
   るために成形ガス圧力を調整するための手段とを含む装
   置。
2. （２）ビデオ信号受取り手段が歪速度を測定し、かつ予
   め定められた歪速度との測定された歪速度の比較に基づ
   いて出力信号を発生するための画像処理装置を含む、請
   求項１に記載の装置。
3. （３）出力信号受取り手段が成形の間にブランクの測定
   された歪速度を制御するために成形ガス圧力を調整する
   ための成形ガス圧力制御器を含む、請求項２に記載の装
   置。
4. （４）ダイに結合され、形成されつつあるブランクから
   の反射された光を受取るために所定位置にビデオ手段を
   保持するための支えをさらに含む、請求項３に記載の装
   置。
5. （５）ダイの一方の端部を閉じるための蓋をさらに含み
   、蓋は支えに結合され、ブランクから反射された光を伝
   えるための窓を有する、請求項４に記載の装置。
6. （６）蓋の中に配備され、ブランクから反射された光を
   ビデオ手段に向けるためのミラーをさらに含む、請求項
   ５に記載の装置。
7. （７）ビデオ手段が長い焦点距離および大きい被写体深
   度が可能な光学を有する高解像度マイクロビデオカメラ
   を含む、請求項６に記載の装置。