JP2016128189A - 自然時効する合金からなるワークの成形方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】座標系と、ワークの最終形状に対応したツール経路を有するインクリメンタルシート成形装置を用いて、自然時効する合金からなるワークを最終形状に成形する方法を提供する。
【解決手段】ワーク１０２をインクリメンタルシート成形装置（ＩＳＦ装置）１００に配置することと、ＩＳＦ装置を用いてワークの初期成形処理を行うことと、ワークの最終熱処理を行うことと、ワークをＩＳＦ装置に再配置することと、ワークがＩＳＦ装置に最終ワーク配向で配置されていると共に、ＩＳＦ装置のツール経路がＩＳＦ装置における最終ツール経路配向に設定されている状態で、ワークを最終形状に成形すべく、ＩＳＦ装置を用いてワークの最終成形処理を行うことを含む。加えて、中間熱処理と、ＩＳＦ装置における中間成形処理とを行ってもよい。
【選択図】図６Ｂ
【解決手段】ワーク１０２をインクリメンタルシート成形装置（ＩＳＦ装置）１００に配置することと、ＩＳＦ装置を用いてワークの初期成形処理を行うことと、ワークの最終熱処理を行うことと、ワークをＩＳＦ装置に再配置することと、ワークがＩＳＦ装置に最終ワーク配向で配置されていると共に、ＩＳＦ装置のツール経路がＩＳＦ装置における最終ツール経路配向に設定されている状態で、ワークを最終形状に成形すべく、ＩＳＦ装置を用いてワークの最終成形処理を行うことを含む。加えて、中間熱処理と、ＩＳＦ装置における中間成形処理とを行ってもよい。
【選択図】図６Ｂ
Description
本開示は、自然時効する合金からなるワークの成形方法に関する。
インクリメンタルシート成形（incremental sheet forming：ＩＳＦ）は、金属板材から少量生産の部品を製造するのに好適なプロセスである。強度の高い完成部品とするため、ある種のアルミニウム合金など、自然時効する合金（naturally aging alloys）を用いることが考えられる。しかしながら、そのような合金の自然時効によりワークの材料硬度が比較的短時間で増加するので、複雑な部品を成形する場合には特に、ＩＳＦ処理を行うことが可能な時間枠が不十分となり得る。従って、自然時効により硬化する合金を用いる場合、大型及び／又は複雑な部品についてのＩＳＦ法の生産能力には限界があると言えよう。
よって、上述の課題への対処を意図する方法は有用である。
以下に、本開示における要部の非限定的な実施例を列挙するが、これらの実施例には、請求項に記載されているものと記載されていないものとがある。
本開示の一実施例は、自然時効する合金からなるワークを最終形状に成形する方法に関する。前記方法は、座標系と、ワークの最終形状に対応したツール経路とを有するＩＳＦ装置を用意することを含む。前記方法は、また、前記ワークの初期熱処理を行うことを含む。前記方法は、さらに、前記ＩＳＦ装置の座標系における初期ワーク配向で前記ワークを前記ＩＳＦ装置に配置することを含む。前記方法は、また、前記ワークが前記ＩＳＦ装置の前記座標系における前記初期ワーク配向で配置されていると共に、前記ＩＳＦ装置の前記ツール経路が前記ＩＳＦ装置の前記座標系における初期ツール経路配向に設定されている状態で、前記ＩＳＦ装置を用いて前記ワークの初期成形処理を行うこととを含む。前記方法は、さらに、前記ワークの最終熱処理を行うことを含む。前記方法は、また、前記ＩＳＦ装置の座標系における最終ワーク配向で前記ワークを前記ＩＳＦ装置に再配置することを含む。前記方法は、さらに、前記ワークが前記ＩＳＦ装置の前記座標系における前記最終ワーク配向で配置されていると共に、前記ＩＳＦ装置の前記ツール経路が前記ＩＳＦ装置の前記座標系における最終ツール経路配向に設定されている状態で、前記ワークを前記最終形状に成形すべく、前記ＩＳＦ装置を用いて前記ワークの最終成形処理を行うことを含む。
本開示の別の一実施例は、自然時効する合金からなるワークを最終形状に成形する方法に関する。前記ワークは、初期熱処理済みである。前記方法は、座標系と、ワークの最終形状に対応したツール経路とを有するＩＳＦ装置を用意することを含む。前記方法は、また、前記ＩＳＦ装置の座標系における初期ワーク配向で前記ワークを前記ＩＳＦ装置に配置することを含む。前記方法は、さらに、前記ワークが前記ＩＳＦ装置の前記座標系における前記初期ワーク配向で配置されていると共に、前記ＩＳＦ装置の前記ツール経路が前記ＩＳＦ装置の前記座標系における初期ツール経路配向に設定されている状態で、前記ＩＳＦ装置を用いて前記ワークの初期成形処理を行うこととを含む。前記方法は、また、前記ワークの最終熱処理を行うことを含む。前記方法は、さらに、前記ＩＳＦ装置の座標系における最終ワーク配向で前記ワークを前記ＩＳＦ装置に再配置することを含む。前記方法は、また、前記ワークが前記ＩＳＦ装置の前記座標系における前記最終ワーク配向で配置されていると共に、前記ＩＳＦ装置の前記ツール経路が前記ＩＳＦ装置の前記座標系における最終ツール経路配向に設定されている状態で、前記ワークを前記最終形状に成形すべく、前記ＩＳＦ装置を用いて前記ワークの最終成形処理を行うことを含む。
本開示の例を一般的な文言を用いて説明してきたが、以下では添付の図面を参照する。これらの図面は、必ずしも縮尺にしたがっていない。また、いくつかの図面において、同じ参照符号は、同一または同様の部品を示す。
上述の図６〜図８において、様々な要素及び／又は部品を繋ぐ実線は、例えば、機械的、電気的、流体的、光学的、電磁気的、その他の連結、及び／又は、それらの組み合わせを表す。本明細書において、「連結された（coupled）」は、直接的に関連付けられていることも、間接的に関連付けられていることも意味する。例えば、部材Ａは、部材Ｂと直接に関連付けられているかもしれないし、例えば別の部材Ｃを介して、間接的に関連付けられているかもしれない。なお、開示した様々な要素間の関係が必ずしもすべて示してあるとは限らない。従って、ブロック図に示した以外の連結も存在しうる。様々な要素及び／又は部品を示すブロックを繋ぐ破線は、機能及び目的の面で、実線で表したものに類似する連結を表す場合がある。ただし、破線で表した連結は、選択的に設けられるか、あるいは、本開示の代替的な実施例、又は、任意の実施例に関するものである。同様に、破線で表した要素及び／又は部品は、本開示の代替的な実施例、又は、任意の実施例に関するものである。外的な要素（environmental elements）は、点線で表してある。仮想の（想像上の）要素も、明確にするために図示している場合がある。当業者であればわかるように、図６〜図８に示した特徴部分のいくつかを様々な態様に組み合わせることが、そのような組み合わせが明示的に示されていなくても可能であり、図６〜図８、他の図面、及び／又は、添付の開示に記載された他の特徴部分を組み合わせに含める必要はない。同様に、提示された実施例に限定されない追加の特徴を、本明細書に図示及び記載された特徴のいくつか又はすべてと組み合わせることができる。
上述の図６〜図８におけるブロックは、操作及び／又はその一部を表す場合がある。なお、様々なブロックを繋ぐ線は、操作又はその一部の特定の順序又は従属関係を暗示するものではない。破線で示したブロックは、選択的な処理及び／又はその一部を表す。様々なブロックを繋ぐ破線は、処理及び／又はその一部の従属関係が選択的であることを表す。なお、開示した様々な処理間の関係が必ずしもすべて示してあるとは限らない。図６〜図８及び関連する開示において本明細書の方法における処理を説明するが、この説明は、これらの処理を行う一連の順序を決定するものではない。むしろ、１つの例示的な順序が示されてはいるが、これら処理の順序は適宜変更可能であると理解されるべきである。従って、操作のいくつかは、異なる順序で行ったり、同時に行ったりすることが可能である。また、当業者であればわかるように、記載した処理の必ずしもすべてを行う必要はない。
以下の説明においては、開示した概念が十分に理解されるように、多くの具体的な詳細事項を提示しているが、本開示は、これらの詳細事項のいくつか又はすべてが無くても実施可能である。他の例では、周知の装置および／又は処理についての詳細を省き、本開示が不必要に曖昧になることを避けている。いくつかの概念については特定の実施例に関連させて説明しているが、これらの実施例は本開示を限定することを意図しない旨を理解されたい。
本明細書で用いられる場合、特に明記しない限り、「第１」、「第２」等の用語は、単に標識として用いられており、これらの用語で言及している要素に対し、順序、位置、又は階層的な要件を課すものではない。また、例えば「第２の」アイテムについて言及することによって、例えば「第１の」又は番号の小さいアイテム、及び／又は、「第３の」又は番号の大きいアイテムの存在を要件とするものでも、排除するものでもない。
本明細書において、「一実施例」という時は、当該実施例に関連させて述べる１つ又は複数の特色要素、構造、特徴が、少なくとも１つの実施形態に含まれるということを意味する。本明細書の様々な箇所で用いられる「一実施例」という用語は、同じ実施例ことをさす場合もあるし、そうでない場合もある。
以下に、本開示における要部の非限定的な実施例を列挙するが、これらの実施例には、請求項に記載されているものと記載されていないものとがある。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ｂ（ブロック２０２）を参照すると、自然時効する合金からなるワーク１０２を最終形状に成形する方法２００が開示されている。方法２００は、座標系と、ワーク１０２の最終形状に対応したツール経路とを有するＩＳＦ装置１００を用意することを含む。方法２００は、さらに、ワーク１０２の初期熱処理を行うことを含む。方法２００は、さらに、ＩＳＦ装置１００の座標系における初期ワーク配向でワーク１０２をＩＳＦ装置１００に配置することを含む。方法２００は、さらに、ワーク１０２がＩＳＦ装置１００の座標系における初期ワーク配向で配置されていると共に、ＩＳＦ装置１００のツール経路がＩＳＦ装置１００の座標系における初期ツール経路配向に設定されている状態で、ＩＳＦ装置１００を用いてワーク１０２の初期成形処理を行うことを含む。方法２００は、さらに、ワーク１０２の最終熱処理を行うことを含む。方法２００は、さらに、ＩＳＦ装置１００の座標系における最終ワーク配向でワーク１０２をＩＳＦ装置１００に再配置することを含む。方法２００は、また、ワーク１０２がＩＳＦ装置１００の座標系における最終ワーク配向で配置されていると共に、ＩＳＦ装置１００のツール経路がＩＳＦ装置１００の座標系における最終ツール経路配向に設定されている状態で、ワーク１０２を最終形状に成形すべく、ＩＳＦ装置１００を用いてワーク１０２の最終成形処理を行うことを含む。本段落に記載したこの技術的事項は、本開示の実施例１に相当する。
実施例１の方法によれば、ＩＳＦ法によってワーク１０２に付与できる変形量が、熱処理を一度のみ行うＩＳＦ法に比べて増大する。
図１に模式的に示すＩＳＦ装置１００は、ＩＳＦ処理用に製作あるいは構成した装置である。ＩＳＦ装置１００は、ハンマリングツール又はスタイラスツール（stylus）を操作するロボット（図示略）を備えてもよく、スタイラスツールをワーク１０２（図１に模式的に示す）に押圧させるように構成された工作機械あるいは旋盤などのＣＮＣ装置を備えてもよく、あるいは、ハンマリングツール又はスタイラスツールをワーク１０２に押圧させるように構成されたほかの自動制御の電動機械を備えてもよい。スタイラスツールは、ワーク１０２に接触する、転がり部材又は回転部材や、ワーク１０２に対して押圧、摺動する湾曲膨出状の部材を備えうる。ＩＳＦ装置１００は市販品であってもよく、その例としては、15 Highbury Avenue, St. Thomas, Ontario, Canada N5P 4M1に拠点を置く、Amino North America社から商業的に入手可能な機種、ＤＬＮＣ−ＲＡ、ＤＬＮＣ−ＲＢ、ＤＬＮＣ−ＰＡＤＬＮＣ ＰＢ、ＤＬＮＣ−ＰＣ、ＤＬＮＣ−ＰＤなどがある。
ＩＳＦ装置１００は、ハンマリングツール又はスタイラスツールを所定の経路に沿って進行させるように指示するコンピュータ命令機能を有しており、これによりハンマリングツール又はスタイラスツールは、最終形状になるまでワーク１０２を漸次的に打撃する。所定の経路といっても、ハンマリングツール又はスタイラスツールの軌道を１つのみに限定することを示唆するものではない。すなわち、ツール経路は変化してもよく、所定の経路の内で他の部分に先行して完了する部分が異なってもよい。例えば、ワーク１０２を（例えば、図１に模式的に示すオーブン１０４の内部で行う）熱処理のためにＩＳＦ装置１００から一旦取り出して再度戻す場合、ワーク１０２の取り出しのために中断した位置からＩＳＦ処理を再開してもよいし、あるいは、別の位置から再開してもよい。従って、ツール経路は、ワーク１０２を所望の最終形状に成形するためのツールのあらゆる軌道を包含すると理解されるべきであり、連続する経路を示唆すると理解されるべきではない。
また、ツール経路は、ワーク１０２の各点を一度のみ通過することに限定されない。例えば、ワーク１０２に付与すべき変形量が比較的大きい場合は、連続するＩＳＦ処理においてこれらの点を２回以上通過する必要があり得る。
ＩＳＦ装置１００の座標系としては、ＩＳＦ装置１００にワーク１０２を最初に配置した際に定義した三次元空間における特定の基準点をマッピングした仮想座標系を用いてもよい。センサー（図示略）によりこれら基準点を記録して、作業の進行に伴って以降の処理におけるツール経路の配向に利用してもよい。
熱処理はワーク１０２を軟化させる処理であり、これにより、ハンマリングツール又はスタイラスツールによるワーク１０２の変形が容易になる。初期熱処理としては、図２に溶体化焼きなまし（solution annealing）を示し、図３〜図５にミル焼きなまし（mill annealing）を示している。溶体化焼きなましは、例えば、ワーク１０２を水浴（図示略）に浸漬させて行う焼入れ（quenching）を含む。ミル焼きなましは、ＩＳＦ処理の開始に先立って行う受動冷却あるいは空冷（passive or air cooling）を含む。最終熱処理としては、図２〜図５に溶体化焼きなましを示している。図２〜図５には中間熱処理も示しているが、これについては後述する。図２〜図５では、各熱処理に続いてＩＳＦ処理を行う。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ａ（ブロック２０４）を参照すると、ワーク１０２の初期熱処理を行うことは、ワーク１０２のミル焼きなましと冷却、あるいは、ワーク１０２の溶体化焼きなましと焼入れ、のいずれかを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例２に相当し、実施例２は上述の実施例１の技術事項を包含する。
ミル焼きなまし及び溶体化焼きなましは、ワーク１０２を軟化させる熱処理であり、これにより、ＩＳＦ装置１００でのワーク１０２の成形が容易に行える。
ミル焼きなましによるワーク１０２の軟化では、自然時効によるワーク１０２の硬化は生じない。よって、ミル焼きなましの後にＩＳＦ処理を行うまでの経過時間が長くなってもよい。溶体化焼きなましでは、自然時効によるワーク１０２の硬化が後に生じるものの、ミル焼きなましに比べてワーク１０２をより大きく軟化させることができる。溶体化焼きなまし後のＩＳＦ処理では、ミル焼きなまし後では不可能な変形が可能となる。溶体化焼きなましでは、構成成分である合金をその融点近くの温度まで上げる必要がある。アルミニウム合金を例にとると、８００Ｆ°あるいは９００Ｆ°の温度であれば、溶体化焼きなましの要件を満たす。これに対して、ミル焼きなましは、例えば、５００Ｆ°あるいは６００Ｆ°の温度が要件とされる。本明細書に記載した温度範囲は例示に過ぎず、列挙した値より広い範囲でもよい。上述の方法は、マグネシウム、銅、ニッケル、チタン、及び、特定の種類のステンレス鋼にも適用可能である。ただし、ミル焼きなましの温度及び溶体化焼きなましの温度は、アルミニウム合金に適用可能な温度とは異なる。
全体としては例えば図１及び図２を、具体的には図６Ａ（ブロック２０６）を参照すると、ワーク１０２の初期熱処理がワーク１０２の溶体化焼きなましと焼入れを含む場合、ＩＳＦ装置１００を用いてワーク１０２の初期成形処理を行うことは、当該初期成形処理をワーク１０２の焼入れから初期所定時間内に行うことを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例３に相当し、実施例３は上述の実施例１の技術事項を包含する。
初期成形処理を初期所定時間内に行えば、自然時効硬化により、成形処理における変形が困難になったり、あるいは、ＩＳＦ装置１００の損傷を招いたりする前に、ワーク１０２を加工できることになる。
全体としては例えば図１及び図２を、具体的には図６を参照すると、初期所定時間は１時間以内である。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例４に相当し、実施例４は上述の実施例３の技術事項を包含する。
初期所定時間を１時間に制限することで、自然時効による硬化がＩＳＦ処理の妨げとなる前に加工可能な時間が１時間までである特定の種類の合金の加工が行える。２０２４アルミニウム合金は、好ましくは１時間以内、すなわち１時間までであれば加工可能な合金の例である。
全体としては例えば図１及び図２を、具体的には図６を参照すると、初期所定時間は３０分以内である。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例５に相当し、実施例５は上述の実施例３の技術事項を包含する。
初期所定時間を３０分に制限することで、自然時効による硬化がＩＳＦ処理の妨げとなる前に加工可能な時間が３０分までである特定の種類の合金の加工が行える。２０２４アルミニウム合金は、好ましくは３０分以内、すなわち３０分までであれば加工可能な合金の例である。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ａ（ブロック２０８）を参照すると、ワーク１０２の最終熱処理を行うことは、ワーク１０２の溶体化焼きなましと焼入れを行うことを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例６に相当し、実施例６は上述の実施例１〜５のいずれの技術事項も包含する。
最終熱処理が溶体化焼きなましと焼入れを含む場合、ワーク１０２は自然時効による硬化を経てやがて最大強度に至る。最大強度は、ミル焼きなましによっては達成されない。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ａ（ブロック２１０）を参照すると、ワーク１０２を最終形状に成形すべく、ＩＳＦ装置１００を用いてワーク１０２の最終成形処理を行うことは、当該最終成形処理をワーク１０２の焼入れから最終所定時間内に行うことを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例７に相当し、実施例７は上述の実施例６の技術事項を包含する。
焼入れから最終所定時間内に最終成形処理を行えば、上述のように自然時効による硬化がＩＳＦ処理の妨げとなる特定の種類の合金についても加工が可能である。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６を参照すると、最終所定時間は１時間以内である。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例８に相当し、実施例８は上述の実施例７の技術事項を包含する。
最終所定時間を１時間に制限することで、自然時効による硬化がＩＳＦ処理の妨げとなる前に加工可能な時間が１時間までである特定の種類の合金の加工が行える。２０２４アルミニウム合金は、好ましくは１時間以内、すなわち１時間までであれば加工可能な合金の例である。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６を参照すると、最終所定時間は３０分以内である。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例９に相当し、実施例９は上述の実施例７の技術事項を包含する。
最終所定時間を３０分に制限することで、自然時効による硬化がＩＳＦ処理の妨げとなる前に加工可能な時間が３０分までである特定の種類の合金の加工が行える。２０２４アルミニウム合金は、好ましくは３０分以内、すなわち３０分までであれば加工可能な合金の例である。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ａ（ブロック２１２）を参照すると、ワーク１０２の最終熱処理を行うことにより、ワーク１０２に残留応力が発生する。方法２００は、さらに、ワーク１０２の最終成形処理を行う際に、ワーク１０２の少なくとも一部を所定量展伸させることを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例１０に相当し、実施例１０は上述の実施例６〜９のいずれの技術事項も包含する。
ワーク１０２を所定量展伸させることにより残留応力が解放され、ワーク１０２に残留応力による歪みが生じることを防ぐ。ワーク１０２を展伸させることは、それ自体で独立したステップではない。むしろ、ＩＳＦ処理は、最低限でも、所定量の展伸が結果として生じるように実施されている。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ａ（ブロック２１４）を参照すると、ワーク１０２の少なくとも一部を所定量展伸させることは、ワーク１０２の少なくとも一部を少なくとも１％展伸させることを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例１１に相当し、実施例１１は上述の実施例１０の技術事項を包含する。
特定の種類の合金では、ワーク１０２を少なくとも１％展伸させることにより残留応力が除去される。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ａ（ブロック２１６）を参照すると、ワーク１０２の少なくとも一部を所定量展伸させることは、ワーク１０２の少なくとも一部を少なくとも２％展伸させることを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例１２に相当し、実施例１２は上述の実施例１０の技術事項を包含する。
特定の種類の合金では、ワーク１０２を少なくとも２％展伸させることにより、例えば１％の展伸によっては除去できない残留応力が除去される。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ａ（ブロック２１８）を参照すると、ワーク１０２の少なくとも一部を所定量展伸させることは、ワーク１０２の少なくとも一部を１％〜３％展伸させることを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例１３に相当し、実施例１３は上述の実施例１０の技術事項を包含する。
ほとんどのアルミニウム合金とまでは言えないとしても、多くの種類のアルミニウム合金では、ワーク１０２を１％〜３％展伸させることにより残留応力が除去される。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ｂ（ブロック２２０）を参照すると、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるワーク１０２の最終ワーク配向は、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるワーク１０２の初期ワーク配向と同一である。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例１４に相当し、実施例１４は上述の実施例１〜１３のいずれの技術事項も包含する。
初期と最終のワーク配向が同一であると、初期成形処理後の熱処理のために中断したＩＳＦ処理をシームレスに行える。つまり、初期成形処理後の熱処理を行った後、同一のワーク配向でワーク１０２をＩＳＦ装置１００に再配置することにより、ＩＳＦ処理の再開時にツール経路にずれが生じない。経路のずれは、ツール経路の完了部分と未完了部分とが適切に整列していないと生じる。
ワーク１０２のＩＳＦ装置１００への再配置は、いくつかの方法で行える。これを、例えば、手作業で行った場合、最終ワーク配向が初期ワーク配向とは一致しない可能性が生じる。初期と最終のワーク配向が一致すれば、ＩＳＦ装置１００は、初期ワーク配向と最終ワーク配向とのずれを自動的に補償（machine compensation）できる機能を備える必要がなくなる。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ｆ（ブロック２２２）を参照すると、ＩＳＦ装置１００のツール経路のＩＳＦ装置１００の座標系における最終ツール経路配向は、ＩＳＦ装置１００のツール経路のＩＳＦ装置１００の座標系における初期ツール経路配向と同一である。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例１５に相当し、実施例１５は上述の実施例１４の技術事項を包含する。
最終ツール経路配向が初期ツール経路配向と同一であると、後続のＩＳＦ処理をシームレスに連続して行うことができ、よってワーク１０２を所望の最終形状に成形できる。初期と最終のツール経路配向が同一であると、ＩＳＦ装置１００は、ＩＳＦ処理を再開するにあたり、ツール経路の完了部分と未完了部分との不一致を補償する必要がない。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ｆ（ブロック２２４）を参照すると、方法２００は、さらに、ワーク１０２がＩＳＦ装置１００の座標系における初期ワーク配向で配置されている状態で、ＩＳＦ装置１００に関連付けられた少なくとも１つの第１基準点と、ワーク１０２に関連付けられた少なくとも１つの第２基準点とを設定することを含む。上記少なくとも１つの第２基準点は、上記少なくとも１つの第１基準点と対応関係にある。方法２００は、また、ＩＳＦ装置１００の座標系における最終ワーク配向でワーク１０２をＩＳＦ装置１００に再配置することを含む。この再配置は、ワーク１０２に関連付けられた上記少なくとも１つの第２基準点を、ＩＳＦ装置１００に関連付けられた上記少なくとも１つの第１基準点に対応させるように行われる。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例１６に相当し、実施例１６は上述の実施例１４及び１５のいずれの技術事項も包含する。
ＩＳＦ装置１００とワーク１０２に対応関係にある基準点を設定したことにより、熱処理後にワークをＩＳＦ装置１００に再配置する際に、後続のＩＳＦ処理においてＩＳＦ装置１００の所望のツール経路がシームレスに再開されるような位置に配置することが可能になる。ＩＳＦ装置１００へのワーク１０２の配置は、手作業で行ってもよい。
基準点の設定は、様々な方法で行える。例えば、センサー（図示略）を使ってワーク１０２上の所定の点を特定し、これらの点をＩＳＦ装置１００の座標系に関連付けて記録してもよい。あるいは、ワーク１０２における所定の点あるいは装置により特定した点を、光学走査を用いてＩＳＦ装置１００の基準点に対してマッピングしてもよい。基準点の設定は、ＩＳＦ装置１００の操作者が手作業で行ってもよい。ＩＳＦ装置１００におけるワーク支持面（図示略）上の任意の点からワーク１０２のエッジや点の位置を測定しておき、例えば、熱処理後にワーク１０２をＩＳＦ装置１００に再配置する際に各測定値を再現するようにしてもよい。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ｃ（ブロック２２６）を参照すると、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるワーク１０２の最終ワーク配向は、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるワーク１０２の初期ワーク配向と異なる。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例１７に相当し、実施例１７は上述の実施例１〜１３のいずれの技術事項も包含する。
ＩＳＦ装置１００の座標系において同一の配向とする必要がなければ、ワーク１０２をより迅速にＩＳＦ装置１００に再配置することが可能になり、よって、自然時効硬化によってＩＳＦ処理が制限される前にＩＳＦ処理を行うための時間がより長く確保できる。
初期と最終でワーク１０２の配向が異なる状況は、例えば、熱処理後にワーク１０２を手作業でＩＳＦ装置１００に再配置した場合などに起こりうる。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ｃ（ブロック２２８）を参照すると、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるＩＳＦ装置１００のツール経路の最終ツール経路配向は、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるＩＳＦ装置１００のツール経路の初期ツール経路配向と異なる。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例１８に相当し、実施例１８は上述の実施例１７の技術事項を包含する。
前回のツール経路を再現しない、異なった最終ツール経路配向とすることにより、ワーク１０２が新たな配向でＩＳＦ装置１００に再配置された場合でも、後続のＩＳＦ処理において、ＩＳＦ装置１００のワーク１０２に対する所望のツール経路をシームレスに再開、完結できる。初期と最終でツール経路の配向が異なる状況は、例えば、熱処理後にワーク１０２を手作業でＩＳＦ装置１００に再配置した場合などに起こりうる。
ツール経路の再開には、最終ツール経路配向の位置ずれを自動的に補償することを含みうるので、最終ツール経路配向が異なっていても、想定したツール経路には影響がない。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ｃ（ブロック２３０）を参照すると、方法２００は、さらに、ワーク１０２の初期成形処理をＩＳＦ装置１００で行った後に、ワーク１０２がＩＳＦ装置１００の座標系における初期ワーク配向で配置されている状態で、ワーク１０２の初期仮想モデルを生成することを含む。初期仮想モデルは、ＩＳＦ装置１００の座標系における初期仮想モデル配向を有する。方法２００は、また、ワーク１０２を最終形状に成形すべく、ＩＳＦ装置１００を用いてワーク１０２の最終成形処理を行う前に、ワーク１０２がＩＳＦ装置１００の座標系における最終ワーク配向で配置されている状態で、ワーク１０２の最終仮想モデルを生成することを含む。最終仮想モデルは、ＩＳＦ装置１００の座標系における最終仮想モデル配向を有する。方法２００は、さらに、ワーク１０２の最終仮想モデルにおける最終仮想モデル配向を、ワーク１０２の初期仮想モデルにおける初期仮想モデル配向と比較することを含む。方法２００は、さらに、ワーク１０２の最終仮想モデルについての、ＩＳＦ装置１００の座標系における最終仮想モデル配向と、ワーク１０２の初期仮想モデルについての、ＩＳＦ装置１００の座標系における初期仮想モデル配向との差分に相当する第１空間変換(first spatial transformation)を生成することを含む。方法２００は、さらに、第１空間変換を初期ツール経路配向にあるツール経路に適用することにより、ＩＳＦ装置１００のツール経路をＩＳＦ装置１００の座標系における初期ツール経路配向から、ＩＳＦ装置１００の座標系における最終ツール経路配向に変換することを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例１９に相当し、実施例１９は上述の実施例１７及び１８のいずれの技術事項も包含する。
ＩＳＦ装置１００のツール経路を初期ツール経路配向から変換することにより、熱処理後にワーク１０２が新たな配向でＩＳＦ装置１００に再配置されていても、ＩＳＦ装置１００のワーク１０２に対する所望のツール経路をシームレスに再開、完結できる。
初期及び最終の仮想モデルの各々における選択点の特定、比較により、ＩＳＦ処理の再開に際してツール経路の軌道を調整することが可能になる。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ｃ（ブロック２３２）を参照すると、ワーク１０２の最終仮想モデルについての、ＩＳＦ装置１００の座標系における最終仮想モデル配向と、ワーク１０２の初期仮想モデルについての、ＩＳＦ装置１００の座標系における初期仮想モデル配向との差分に相当する第１空間変換を生成することは、ＩＳＦ装置１００の座標系における、ワーク１０２の最終仮想モデル上の少なくとも３つの最終座標値と、ＩＳＦ装置１００の座標系における、ワーク１０２の初期仮想モデル上の少なくとも３つの初期座標値との差分に相当する第１空間変換を生成することを含む。ワーク１０２の最終仮想モデルにおける少なくとも３つの最終座標値が示す最終の位置は、ワーク１０２の初期仮想モデルにおける少なくとも３つの初期座標値が示す初期の位置に対応する。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例２０に相当し、実施例２０は上述の実施例１９の技術事項を包含する。
少なくとも３つの初期および最終の座標値に基づいてＩＳＦ装置１００におけるワーク１０２の位置を検知することにより、ツール経路の未完了部分を完了部分に対して適切に位置調整することが可能になる。
ワーク１０２の初期および最終の各仮想モデルにおける少なくとも３つの座標値は、特定および比較の対象である選択点に相当する。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ｄ（ブロック２３４）を参照すると、方法２００は、さらに、ワーク１０２の初期成形処理をＩＳＦ装置１００で行った後に、ワーク１０２の中間熱処理を行うことを含む。方法２００は、さらに、、ＩＳＦ装置１００の座標系における中間ワーク配向でワーク１０２をＩＳＦ装置１００に再配置することを含む。方法２００は、さらに、ワーク１０２がＩＳＦ装置１００の座標系における中間ワーク配向で配置されていると共に、ＩＳＦ装置１００のツール経路がＩＳＦ装置１００の座標系における中間ツール経路配向に設定されている状態で、ワーク１０２の最終熱処理を行う前に、ワーク１０２を中間形状に成形すべく、ＩＳＦ装置１００を用いてワーク１０２の中間成形処理を行うことを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例２１に相当し、実施例２１は上述の実施例１〜２０のいずれの技術事項も包含する。
中間熱処理により、ワーク１０２に対して追加のＩＳＦ処理を行うことが可能になり、ワーク１０２が大型あるいは複雑な形状である場合でも、ＩＳＦ処理で適切に成形することが可能である。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ｄ（ブロック２３６）を参照すると、ワーク１０２の中間熱処理を行うことは、ワーク１０２のミル焼きなましと冷却、あるいは、ワーク１０２の溶体化焼きなましと焼入れ、のいずれかを行うことを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例２２に相当し、実施例２２は上述の実施例２１の技術事項を包含する。
ミル焼きなまし及び溶体化焼きなましは、ワーク１０２を軟化させる熱処理であり、これにより、後続のＩＳＦ処理におけるワーク１０２の成形が容易になる。
全体としては例えば図１、図２、図５を、具体的には図６Ｄ（ブロック２３８）を参照すると、ワーク１０２の中間熱処理がワーク１０２の溶体化焼きなましと焼入れを含む場合には、ＩＳＦ装置１００を用いてワーク１０２の中間成形処理を行うことは、当該中間成形処理をワーク１０２の焼入れから中間所定時間内に行うことを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例２３に相当し、実施例２３は上述の実施例２１の技術事項を包含する。
中間成形処理を溶体化焼きなまし及び焼入れから中間所定時間内に行えば、自然時効により硬化する合金であっても、その硬化がＩＳＦ処理の妨げとなるよりも前にＩＳＦ処理により加工することができる。
全体としては例えば図１〜図３及び図５を、具体的には図６を参照すると、中間所定時間は１時間以内である。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例２４に相当し、実施例２４は上述の実施例２３の技術事項を包含する。
中間所定時間を１時間に制限することで、自然時効による硬化がＩＳＦ処理の妨げとなる前に加工可能な時間が１時間までである特定の種類の加工が行える。
全体としては例えば図１〜図３及び図５を、具体的には図６を参照すると、中間所定時間は３０分以内である。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例２５に相当し、実施例２５は上述の実施例２３の技術事項を包含する。
中間所定時間を３０分に制限することで、自然時効による硬化がＩＳＦ処理の妨げとなる前に加工可能な時間が３０分までである特定の種類の合金の加工が行える。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ｇ（ブロック２４０）を参照すると、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるワーク１０２の中間ワーク配向は、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるワーク１０２の初期ワーク配向と同一である。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例２６に相当し、実施例２６は上述の実施例２１〜２５のいずれの技術事項も包含する。
初期と中間のワーク配向が同一であると、初期成形処理後の熱処理のために中断したＩＳＦ処理を、ツール経路にずれをもたらすことなくシームレスに行える。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ｇ（ブロック２４２）を参照すると、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるＩＳＦ装置１００のツール経路の中間ツール経路配向は、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるＩＳＦ装置１００のツール経路の初期ツール経路配向と同一である。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例２７に相当し、実施例２７は上述の実施例２６の技術事項を包含する。
中間ツール経路配向が初期ツール経路配向と同一であると、後続のＩＳＦ処理をシームレスに連続して行うことができ、よってワーク１０２を所望の中間形状に成形できる。初期と中間のツール経路配向が同一であると、ＩＳＦ装置１００は、ＩＳＦ処理を再開するにあたり、ツール経路の完了部分と未完了部分との不一致を補償する必要がない。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ｇ（ブロック２４４）を参照すると、方法２００は、さらに、ワーク１０２がＩＳＦ装置１００の座標系における初期ワーク配向に配置されている状態で、ＩＳＦ装置１００に関連付けられた少なくとも１つの第３基準点と、ワーク１０２に関連付けられた少なくとも１つの第４基準点とを設定することを含む。上記少なくとも１つの第４基準点は、上記少なくとも１つの第３基準点と対応関係にある。方法２００は、また、ＩＳＦ装置１００の座標系における中間ワーク配向にてワーク１０２をＩＳＦ装置１００に再配置することを含む。この再配置は、ワーク１０２に関連付けられた上記少なくとも１つの第４基準点を、ＩＳＦ装置１００に関連付けられた上記少なくとも１つの第３基準点に対応させるように行われる。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例２８に相当し、実施例２８は上述の実施例２６及び２７のいずれの技術事項も包含する。
これにより、熱処理後にワーク１０２をＩＳＦ装置１００に再配置するための労力が最小限に抑えられ、よって時間が節約される。節約した時間は、ワーク１０２が自然時効により硬化する前にＩＳＦ処理を行うために利用できる。
性質上、第３基準点および第４基準点は、上述した第１基準点および第２基準点と同様のものである。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ｄ（ブロック２４６）を参照すると、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるワーク１０２の中間ワーク配向は、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるワーク１０２の初期ワーク配向と異なる。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例２９に相当し、実施例２９は上述の実施例２１〜２５のいずれの技術事項で包含する。
これにより、ワーク１０２をＩＳＦ装置１００に再配置する際に要求される正確さ、ひいては所要時間が最小限に抑えられる。初期と中間でワーク１０２の配向が異なる状況は、例えば、熱処理の後にワーク１０２を手作業でＩＳＦ装置１００内の新たな位置に再配置した場合などに起こりうる。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ｄ（ブロック２４８）を参照すると、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるＩＳＦ装置１００のツール経路の中間ツール経路配向は、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるＩＳＦ装置１００のツール経路の初期ツール経路配向と異なる。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例３０に相当し、実施例３０は上述の実施例２９の技術事項を包含する。
ＩＳＦ装置１００の座標系において同一の配向とする必要がなければ、ワーク１０２をより迅速にＩＳＦ装置１００に再配置することが可能になり、よって、自然時効硬化によってＩＳＦ処理が制限される前にＩＳＦ処理を行うための時間がより長く確保できる。初期と中間でツール経路の配向が異なる状況は、例えば、熱処理後にワーク１０２を手作業でＩＳＦ装置１００内の新たな位置に再配置した場合などに起こりうる。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ｅ（ブロック２５０）を参照すると、方法２００は、さらに、ワーク１０２の初期成形処理をＩＳＦ装置１００で行った後に、ワーク１０２がＩＳＦ装置１００の座標系における初期ワーク配向で配置されている状態で、ワーク１０２の初期仮想モデルを生成することを含む。初期仮想モデルは、ＩＳＦ装置１００の座標系における初期仮想モデル配向を有する。方法２００は、また、ワーク１０２を中間形状に成形すべく、ＩＳＦ装置１００を用いてワーク１０２の中間成形処理を行う前に、ワーク１０２がＩＳＦ装置１００の座標系における中間ワーク配向に配置されている状態で、ワーク１０２の中間仮想モデルを生成することを含む。中間仮想モデルは、ワーク１０２がＩＳＦ装置１００の座標系における中間ワーク配向に配置されている状態で、ＩＳＦ装置１００の座標系における中間仮想モデル配向を有する。方法２００は、さらに、ワーク１０２の中間仮想モデルにおける中間仮想モデル配向を、ワーク１０２の初期仮想モデルにおける初期仮想モデル配向と比較することを含む。方法２００は、また、ワーク１０２の中間仮想モデルについての、ＩＳＦ装置１００の座標系における中間仮想モデル配向と、ワーク１０２の初期仮想モデルについての、ＩＳＦ装置１００の座標系における初期仮想モデル配向との差分に相当する第２空間変換を生成することを含む。方法２００は、さらに、第２空間変換を初期ツール経路配向に適用することにより、ＩＳＦ装置１００のツール経路をＩＳＦ装置１００の座標系における初期ツール経路配向から、ＩＳＦ装置１００の座標系における中間ツール経路配向に再設定することを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例３１に相当し、実施例３１は上述の実施例２９及び３０のいずれの技術事項も包含する。
初期及び中間の仮想モデルに基づいてＩＳＦ装置１００のツール経路を初期ツール経路配向から変換することにより、熱処理後にワーク１０２が新たな配向でＩＳＦ装置１００に再配置されていても、ＩＳＦ装置１００のワーク１０２に対する所望のツール経路をシームレスに再開できる。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ｈ（ブロック２５２）を参照すると、ワーク１０２の中間仮想モデルについての、ＩＳＦ装置１００の座標系における中間仮想モデル配向と、ワーク１０２の初期仮想モデルについての、ＩＳＦ装置１００の座標系における初期仮想モデル配向との差分に相当する第２空間変換を生成することは、ＩＳＦ装置１００の座標系における、ワーク１０２の中間仮想モデル上の少なくとも３つの中間座標値と、ＩＳＦ装置１００の座標系における、ワーク１０２の初期仮想モデル上の少なくとも３つの初期座標値との差分に相当する第２空間変換を生成することを含む。ワーク１０２の中間仮想モデルにおける少なくとも３つの中間座標値が示す中間の位置は、ワーク１０２の初期仮想モデルにおける少なくとも３つの初期座標値が示す初期の位置に対応する。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例３２に相当し、実施例３２は上述の実施例３１の技術事項を包含する。
これにより、ＩＳＦ装置１００内のワーク１０２の検知位置に基づいて、ツール経路の未完了部分についての適切な位置調整が可能になる。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ｅ（ブロック２５４）を参照すると、方法２００は、さらに、ワーク１０２の初期成形処理をＩＳＦ装置１００で行った後であって、ワーク１０２の最終熱処理を行う前に、ワーク１０２の中間熱処理を複数回行うことを含む。方法２００は、さらに、ワーク１０２の中間成形処理をＩＳＦ装置１００で複数回行うことを含む。中間熱処理と中間成形処理とは交互に行われる。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例３３に相当し、実施例３３は上述の実施例１〜２０のいずれの技術事項も包含する。
中間熱処理を複数回行うことにより、ワーク１０２に対して追加のＩＳＦ処理を複数回行うことが可能になり、ワーク１０２が大型あるいは複雑な形状である場合でも、ＩＳＦ処理で適切に成形することが可能である。
中間熱処理は、初期のＩＳＦ処理後であって、最終の熱処理前に行われる。図２〜図５には２種類の中間熱処理が示してあり、各熱処理は冷却ステップを含む。冷却ステップは、熱処理が溶体化焼きなましの場合（図２、図３、図５）には焼入れであり、熱処理がミル焼きなましの場合（図４および図５）には空冷である。冷却処理の後、ワーク１０２がＩＳＦ装置１００に再配置される。図２には、合計で４回の熱処理及びＩＳＦ処理が示してあり、図３〜図５には、合計で５回の熱処理及びＩＳＦ処理が示してある。アルミニウム合金については、熱処理及びＩＳＦ処理を３回から６回行うのが実用的である。
図２では、全ての熱処理が溶体化焼きなましである。これにより、ワーク１０２を最大限に軟化させることができ、ＩＳＦ処理による最大限の変形が行える。図３は、初期熱処理としてミル焼きなましを示しており、残りの熱処理は全て溶体化焼きなましである。熱処理がミル焼きなましの場合には、後にワーク１０２となる板材の製作から最初のＩＳＦ処理までにかかる時間には制限がない。従って、初期熱処理としてのミル焼きなましは、ＩＳＦ施設でおこなってもよいし、板材の製作施設で行ってもよい。
図４は、最終熱処理以外の全ての熱処理がミル焼きなましであるプロセスを示す。図４に示すプロセスでは、自然時効硬化によりＩＳＦ処理の完結が不可となる前にＩＳＦ処理を行える作業時間が最大限に長い。
図５は、ミル焼きなましと溶体化焼きなましを組み合わせたプロセスを示す。この選択肢によれば、ＩＳＦ成形処理における作業時間の延長と、いくつかのＩＳＦ処理においてワーク１０２の比較的大きな変形を行えることが併せて可能になる。
図２〜図５の実施例では、方法２００を用いることができる。図３〜図５の実施例では、後述する方法３００を代わりに用いることができる。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ｅ（ブロック２５６）を参照すると、ワーク１０２の中間熱処理を複数回行うことは、ワーク１０２のミル焼きなましと冷却、あるいは、ワーク１０２の溶体化焼きなましと焼入れ、の少なくともいずれかを行うことを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例３４に相当し、実施例３４は上述の実施例３３の技術事項を包含する。
ミル焼きなまし及び溶体化焼きなましは、ワーク１０２を軟化させる熱処理であり、よって、後続のＩＳＦ処理におけるワーク１０２の成形を適切に行える。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６Ｈ（ブロック２５８）を参照すると、ワーク１０２の中間熱処理がワーク１０２の溶体化焼きなましと焼入れを含む場合には、ＩＳＦ装置１００を用いてワーク１０２の中間成形処理を複数回行うことは、直近に行った熱処理におけるワーク１０２の焼入れから中間所定時間内に各中間成形処理を行うことを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例３５に相当し、実施例３５は上述の実施例３３の技術事項を包含する。
中間成形処理を中間所定時間内に行えば、自然時効硬化が以降の成形を妨げたり、ＩＳＦ装置１００の損傷を招いたりする前に、ワーク１０２を加工できる。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６を参照すると、中間所定時間は１時間以内である。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例３６に相当し、実施例３６は上述の実施例３５の技術事項を包含する。
中間所定時間を１時間に制限することで、自然時効による硬化がＩＳＦ処理の妨げとなる前に加工可能な時間が１時間までである特定の種類の合金の加工が行える。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図６を参照すると、中間所定時間は３０分以内である。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例３７に相当し、実施例３７は上述の実施例３５の技術事項を包含する。
中間所定時間を３０分に制限することで、自然時効による硬化がＩＳＦ処理の妨げとなる前に加工可能な時間が３０分までである特定の種類の合金の加工が行える。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ｃ（ブロック３０２）を参照すると、自然時効する合金からなるワーク１０２であって、初期熱処理済みのワーク１０２を最終形状に成形する方法３００が開示されている。方法３００は、座標系と、ワーク１０２の最終形状に対応したツール経路とを有するＩＳＦ装置１００を用意することを含む。方法３００は、さらに、ＩＳＦ装置１００の座標系における初期ワーク配向でワーク１０２をＩＳＦ装置１００に配置することを含む。方法３００は、さらに、ワーク１０２がＩＳＦ装置１００の座標系における初期ワーク配向で配置されていると共に、ＩＳＦ装置１００のツール経路がＩＳＦ装置１００の座標系における初期ツール経路配向に設定されている状態で、ＩＳＦ装置１００を用いてワーク１０２の初期成形処理を行うことを含む。方法３００は、また、ワーク１０２の最終熱処理を行うことを含む。方法３００は、さらに、ＩＳＦ装置１００の座標系における最終ワーク配向でワーク１０２をＩＳＦ装置１００に再配置することを含む。方法３００は、さらに、ワーク１０２がＩＳＦ装置１００の座標系における最終ワーク配向で配置されていると共に、ＩＳＦ装置１００のツール経路がＩＳＦ装置１００の座標系における最終ツール経路配向に設定されている状態で、ワーク１０２を最終形状に成形すべく、ＩＳＦ装置１００を用いてワーク１０２の最終成形処理を行うことを含む。本段落に記載したこの技術的事項は、本開示の実施例３８に相当する。
実施例３８の方法によれば、ＩＳＦ法によってワーク１０２に付与できる変形量が、熱処理を一度のみ行うＩＳＦ法に比べて増大する。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ａ（ブロック３０４）を参照すると、ワーク１０２の最終熱処理を行うことは、ワーク１０２の溶体化焼きなましと焼入れを行うことを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例３９に相当し、実施例３９は上述の実施例３８の技術事項を包含する。
最終熱処理が溶体化焼きなましと焼入れを含む場合、ワーク１０２は自然時効による硬化を経て、やがて強度が増加する。
溶体化焼きなましでは、自然時効によるワーク１０２の硬化が後に生じるものの、ミル焼きなましに比べてワーク１０２をより大きく軟化させることができる。溶体化焼きなまし後のＩＳＦ処理では、ミル焼きなまし後では不可能な変形が可能となる。溶体化焼きなましでは、構成成分である合金を、その融点近くの温度まで上げる必要がある。アルミニウム合金を例にとると、８００Ｆ°あるいは９００Ｆ°の温度であれば、溶体化焼きなましの要件を満たす。これに対して、ミル焼きなましは、例えば、５００Ｆ°あるいは６００Ｆ°の温度が要件とされる。本明細書に記載した温度範囲は例示に過ぎず、列挙した値より広い範囲でもよい。上述の方法は、マグネシウム、銅、ニッケル、チタン、及び、特定の種類のステンレス鋼にも適用可能である。ただし、ミル焼きなましの温度及び溶体化焼きなましの温度は、アルミニウム合金に適用可能な温度とは異なる。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ａ（ブロック３０６）を参照すると、ワーク１０２を最終形状に成形すべく、ＩＳＦ装置１００を用いてワーク１０２の最終成形処理を行うことは、当該最終成形処理をワーク１０２の焼入れから最終所定時間内に行うことを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例４０に相当し、実施例４０は上述の実施例３９の技術事項を包含する。
最終成形処理を最終所定時間内に行えば、自然時効硬化により、成形処理における変形が困難になったり、あるいは、ＩＳＦ装置１００に損傷を招いたりする前に、ワーク１０２を加工することができる。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７を参照すると、最終所定時間は１時間以内である。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例４１に相当し、実施例４１は上述の実施例４０の技術事項を包含する。
最終所定時間を１時間に制限することで、自然時効による硬化がＩＳＦ処理の妨げとなる前に加工可能な時間が１時間までであるこれらの種類の合金の加工が行える。２０２４アルミニウム合金は、好ましくは１時間以内、すなわち１時間までであれば加工可能な合金の例である。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７を参照すると、最終所定時間は３０分以内である。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例４２に相当し、実施例４２は上述の実施例４０の技術事項を包含する。
最終所定時間を３０分に制限することで、自然時効による硬化がＩＳＦ処理の妨げとなる前に加工可能な時間が３０分までである特定の種類の合金の加工が行える。２０２４アルミニウム合金は、好ましくは３０分以内、すなわち３０分までであれば加工可能な合金の例である。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ａ（ブロック３０８）を参照すると、ワーク１０２の最終熱処理を行うことにより、ワーク１０２に残留応力が発生する。方法３００は、さらに、ワーク１０２の最終成形処理を行う際に、ワーク１０２の少なくとも一部を所定量展伸させることを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例４３に相当し、実施例４３は上述の実施例３９〜４２のいずれの技術事項も包含する。
ワーク１０２を所定量展伸させることにより残留応力が解放され、ワーク１０２に残留応力による歪みが生じることを防ぐ。ワーク１０２を展伸させることは、それ自体で独立したステップではない。むしろ、ＩＳＦ処理は、最低限でも、所定量の展伸が結果として生じるように実施されている。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ａ（ブロック３１０）を参照すると、ワーク１０２の少なくとも一部を所定量展伸させることは、ワーク１０２の少なくとも一部を少なくとも１％展伸させることを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例４４に相当し、実施例４４は上述の実施例４３の技術事項を包含する。
特定の種類の合金では、ワーク１０２を少なくとも１％展伸させることにより残留応力が除去される。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ａ（ブロック３１２）を参照すると、ワーク１０２の少なくとも一部を所定量展伸させることは、ワーク１０２の少なくとも一部を少なくとも２％展伸させることを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例４５に相当し、実施例４５は上述の実施例４３の技術事項を包含する。
特定の種類の合金では、ワーク１０２を少なくとも２％展伸させることにより、例えば１％の展伸によっては除去できない残留応力が除去される。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ａ（ブロック３１４）を参照すると、ワーク１０２の少なくとも一部を所定量展伸させることは、ワーク１０２の少なくとも一部を１％〜３％展伸させることを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例４６に相当し、実施例４６は上述の実施例４３の技術事項を包含する。
ほとんどのアルミニウム合金とまでは言えないとしても、多くの種類のアルミニウム合金では、ワーク１０２を１％〜３％展伸させることにより残留応力が除去される。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ｂ（ブロック３１６）を参照すると、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるワーク１０２の最終ワーク配向は、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるワーク１０２の初期ワーク配向と同一である。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例４７に相当し、実施例４７は上述の実施例３８〜４６のいずれの技術事項も包含する。
初期と最終のワーク配向が同一であると、初期成形処理後の熱処理のために中断したＩＳＦ処理を、ＩＳＦ処理再開時にツール経路のずれをもたらすことなく、シームレスに行える。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ｂ（ブロック３１８）を参照すると、ＩＳＦ装置１００のツール経路のＩＳＦ装置１００の座標系における最終ツール経路配向は、ＩＳＦ装置１００のツール経路のＩＳＦ装置１００の座標系における初期ツール経路配向と同一である。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例４８に相当し、実施例４８は上述の実施例４７の技術事項を包含する。
最終ツール経路配向が初期ツール経路配向と同一であると、後続のＩＳＦ処理をシームレスに連続して行うことができ、よってワーク１０２を所望の最終形状に成形できる。初期と最終のツール経路配向が同一であると、ＩＳＦ装置１００は、ＩＳＦ処理を再開するにあたり、ツール経路の完了部分と未完了部分が不一致を補償する必要がない。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ｂ（ブロック３２０）を参照すると、方法３００は、さらに、ワーク１０２がＩＳＦ装置１００の座標系における初期ワーク配向で配置されている状態で、ＩＳＦ装置１００に関連付けられた少なくとも１つの第１基準点と、ワーク１０２に関連付けられた少なくとも１つの第２基準点とを設定することを含む。上記少なくとも１つの第２基準点は、上記少なくとも１つの第１基準点と対応関係にある。方法３００は、また、ＩＳＦ装置１００の座標系における最終ワーク配向でワーク１０２をＩＳＦ装置１００に再配置することを含む。この再配置は、ワーク１０２に関連付けられた上記少なくとも１つの第２基準点を、ＩＳＦ装置１００に関連付けられた上記少なくとも１つの第１基準点に対応させるように行われる。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例４９に相当し、実施例４９は上述の実施例４７及び４８のいずれの技術事項も包含する。
ＩＳＦ装置１００とワーク１０２に対応関係にある基準点を設定したことにより、熱処理後にワークをＩＳＦ装置１００に再配置する際に、後続のＩＳＦ処理においてＩＳＦ装置１００の所望のツール経路がシームレスに再開されるような位置に配置することが可能になる。ＩＳＦ装置１００へのワーク１０２の配置は、手作業で行ってもよい。
基準点の設定は、様々な方法で行える。例えば、センサー（図示略）を使ってワーク１０２上の所定の点を特定し、これらの点をＩＳＦ装置１００の座標系に関連付けて記録してもよい。あるいは、ワーク１０２における所定の点あるいは装置により特定した点を、光学走査を用いてＩＳＦ装置１００の基準点に対してマッピングしてもよい。基準点の設定は、ＩＳＦ装置１００の操作者が手作業で行ってもよい。ＩＳＦ装置１００におけるワーク支持面（図示略）上の任意の点からワーク１０２のエッジや点の位置を測定しておき、例えば、熱処理後にワーク１０２をＩＳＦ装置１００に再配置する際に各測定値を再現するようにしてもよい。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ｃ（ブロック３２２）を参照すると、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるワーク１０２の最終ワーク配向は、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるワーク１０２の初期ワーク配向と異なる。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例５０に相当し、実施例５０は上述の実施例３８〜４６のいずれの技術事項も包含する。
ＩＳＦ装置１００の座標系において同一の配向とする必要がなければ、ワーク１０２をより迅速にＩＳＦ装置１００に再配置することが可能になり、よって、自然時効硬化によってＩＳＦ処理が制限される前にＩＳＦ処理を行うための時間がより長く確保できる。初期と最終でワーク１０２の配向が異なる状況は、例えば、熱処理後にワーク１０２を手作業でＩＳＦ装置１００に再配置した場合などに起こりうる。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ｆ（ブロック３２４）を参照すると、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるＩＳＦ装置１００のツール経路の最終ツール経路配向は、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるＩＳＦ装置１００のツール経路の初期ツール経路配向と異なる。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例５１に相当し、実施例５１は上述の実施例５０の技術事項を包含する。
前回のツール経路を再現しない、異なった最終ツール経路配向とすることにより、ワーク１０２が新たな配向でＩＳＦ装置１００に再配置された場合でも、後続のＩＳＦ処理でＩＳＦ装置１００のワーク１０２に対する所望のツール経路をシームレスに再開、完結できる。
ツール経路の再開には、最終ツール経路配向の位置ずれを自動的に補償することを含みうるので、最終ツール経路配向が異なっていても、想定したツール経路には影響がない。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ｆ（ブロック３２６）を参照すると、方法３００は、さらに、ワーク１０２の初期成形処理をＩＳＦ装置１００で行った後に、ワーク１０２がＩＳＦ装置１００の座標系における初期ワーク配向で配置されている状態で、ワーク１０２の初期仮想モデルを生成することを含む。初期仮想モデルは、ＩＳＦ装置１００の座標系における初期仮想モデル配向を有する。方法３００は、また、ワーク１０２を最終形状に成形すべく、ＩＳＦ装置１００を用いてワーク１０２の最終成形処理を行う前に、ワーク１０２がＩＳＦ装置１００の座標系における最終ワーク配向で配置されている状態で、ワーク１０２の最終仮想モデルを生成することを含む。最終仮想モデルは、ＩＳＦ装置１００の座標系における最終仮想モデル配向を有する。方法３００は、さらに、ワーク１０２の最終仮想モデルにおける最終仮想モデル配向を、ワーク１０２の初期仮想モデルにおける初期仮想モデル配向と比較することを含む。方法３００は、さらに、ワーク１０２の最終仮想モデルについての、ＩＳＦ装置１００の座標系における最終仮想モデル配向と、ワーク１０２の初期仮想モデルについての、ＩＳＦ装置１００の座標系における初期仮想モデル配向との差分に相当する第１空間変換を生成することを含む。方法３００は、さらに、第１空間変換を初期ツール経路配向のツール経路に適用することにより、ＩＳＦ装置１００のツール経路をＩＳＦ装置１００の座標系における初期ツール経路配向から、ＩＳＦ装置１００の座標系における最終ツール経路配向に変換することを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例５２に相当し、実施例５２は上述の実施例５０及び５１のいずれの技術事項も包含する。
ＩＳＦ装置１００のツール経路を初期ツール経路配向から変換することにより、熱処理の後にワーク１０２が新たな配向でＩＳＦ装置１００に再配置されていても、ＩＳＦ装置１００のワーク１０２に対する所望のツール経路をシームレスに再開できる。
初期及び最終の仮想モデルの各々における選択点の特定、比較により、ＩＳＦ処理の再開に際してツール経路の軌道を調整することが可能になる。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ｆ（ブロック３２８）を参照すると、ワーク１０２の最終仮想モデルについての、ＩＳＦ装置１００の座標系における最終仮想モデル配向と、ワーク１０２の初期仮想モデルについての、ＩＳＦ装置１００の座標系における初期仮想モデル配向との差分に相当する第１空間変換を生成することは、ＩＳＦ装置１００の座標系における、ワーク１０２の最終仮想モデル上の少なくとも３つの最終座標値と、ＩＳＦ装置１００の座標系における、ワーク１０２の初期仮想モデル上の少なくとも３つの初期座標値との差分に相当する第１空間変換を生成することを含む。ワーク１０２の最終仮想モデルにおける少なくとも３つの最終座標値が示す最終の位置は、ワーク１０２の初期仮想モデルにおける少なくとも３つの初期座標値が示す初期の位置に対応する。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例５３に相当し、実施例５３は上述の実施例５２の技術事項を包含する。
これにより、ＩＳＦ装置１００内のワーク１０２の検知位置に基づいて、ツール経路の未完了部分を完了部分に対して適切に位置調整することが可能になる。
ワーク１０２の初期および最終の各仮想モデルにおける少なくとも３つの座標値は、特定および比較の対象となる選択点に相当する。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ｄ（ブロック３３０）を参照すると、方法３００は、さらに、ワーク１０２の初期成形処理をＩＳＦ装置１００で行った後に、ワーク１０２の中間熱処理を行うことを含む。方法３００は、さらに、ＩＳＦ装置１００の座標系における中間ワーク配向でワーク１０２をＩＳＦ装置１００に再配置することを含む。方法３００は、さらに、ワーク１０２がＩＳＦ装置１００の座標系における中間ワーク配向で配置されていると共に、ＩＳＦ装置１００のツール経路がＩＳＦ装置１００の座標系における中間ツール経路配向に設定されている状態で、ワーク１０２の最終熱処理を行う前に、ワーク１０２を中間形状に成形すべく、ＩＳＦ装置１００を用いてワーク１０２の中間成形処理を行うことを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例５４に相当し、実施例５４は上述の実施例３８〜５３のいずれの技術事項も包含する。
中間熱処理により、ワーク１０２に対して追加のＩＳＦ処理を行うことが可能になり、ワーク１０２が大型あるいは複雑な形状である場合でも、ＩＳＦ処理で適切に成形することが可能である。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ｄ（ブロック３３２）を参照すると、ワーク１０２の中間熱処理を行うことは、ワーク１０２のミル焼きなましと冷却、あるいは、ワーク１０２の溶体化焼きなましと焼入れ、のいずれかを行うことを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例５５に相当し、実施例５５は上述の実施例５４の技術事項を包含する。
ミル焼きなまし及び溶体化焼きなましは、ワーク１０２を軟化させる熱処理であり、これにより、後続のＩＳＦ処理におけるワーク１０２の成形が適切に行われる。
全体としては例えば図１〜図３、図５を、具体的には図７Ｇ（ブロック３３４）を参照すると、ワーク１０２の中間熱処理がワーク１０２の溶体化焼きなましと焼入れを含む場合には、ＩＳＦ装置１００を用いてワーク１０２の中間成形処理を行うことは、当該中間成形処理をワーク１０２の焼入れから中間所定時間内に行うことを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例５６に相当し、実施例５６は上述の実施例５４の技術事項を包含する。
中間成形処理を焼入れから中間所定時間内に行えば、自然時効により硬化する合金であっても、その硬化がＩＳＦ処理の妨げとなるよりも前にＩＳＦ処理により加工することができる。
全体としては例えば図１〜図３、図５を、具体的には図７を参照すると、中間所定時間は１時間以内である。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例５７に相当し、実施例５７は上述の実施例５６の技術事項を包含する。
中間所定時間を１時間に制限することで、自然時効による硬化がＩＳＦ処理の妨げとなる前に加工可能な時間が１時間までである特定の種類の加工が行える。
全体としては例えば図１〜図３、図５を、具体的には図７を参照すると、中間所定時間は３０分以内である。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例５８に相当し、実施例５８は上述の実施例５６の技術事項を包含する。
中間所定時間を３０分に制限することで、自然時効による硬化がＩＳＦ処理の妨げとなる前に加工可能な時間が３０分までである特定の種類の加工が行える。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ｄ（ブロック３３６）を参照すると、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるワーク１０２の中間ワーク配向は、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるワーク１０２の初期ワーク配向と同一である。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例５９に相当し、実施例５９は上述の実施例５４〜５８のいずれの技術事項も包含する。
初期と中間のワーク配向が同一であると、初期成形処理後の熱処理のために中断したＩＳＦ処理を、ツール経路にずれをもたらすことなくシームレスに行える。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ｇ（ブロック３３８）を参照すると、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるＩＳＦ装置１００のツール経路の中間ツール経路配向は、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるＩＳＦ装置１００のツール経路の初期ツール経路配向と同一である。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例６０に相当し、実施例６０は上述の実施例５９の技術事項を包含する。
中間ツール経路配向が初期ツール経路配向と同一であると、後続のＩＳＦ処理をシームレスに連続して行うことができ、よってワーク１０２を所望の最終形状に成形できる。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ｇ（ブロック３４０）を参照すると、方法３００は、さらに、ワーク１０２がＩＳＦ装置１００の座標系における初期ワーク配向に配置されている状態で、ＩＳＦ装置１００に関連付けられた少なくとも１つの第３基準点と、ワーク１０２に関連付けられた少なくとも１つの第４基準点とを設定することを含む。上記少なくとも１つの第４基準点は、上記少なくとも１つの第３基準点と対応関係にある。方法３００は、また、ＩＳＦ装置１００の座標系における中間ワーク配向でワーク１０２をＩＳＦ装置１００に再配置することを含む。この再配置は、ワーク１０２に関連付けられた上記少なくとも１つの第４基準点を、ＩＳＦ装置１００に関連付けられた上記少なくとも１つの第３基準点に対応させるように行われる。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例６１に相当し、実施例６１は上述の実施例５９及び６０のいずれの技術事項も包含する。
これにより、熱処理後にワーク１０２をＩＳＦ装置１００に再配置するための労力が最小限に抑えられ、よって時間が節約されて、ワーク１０２が自然時効により硬化する前にＩＳＦ処理を行うための時間が増える。
性質上、第３基準点および第４基準点は、上述した第１基準点および第２基準点と同様のものである。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ｄ（ブロック３４２）を参照すると、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるワーク１０２の中間ワーク配向は、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるワーク１０２の初期ワーク配向と異なる。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例６２に相当し、実施例６２は上述の実施例５４〜５８のいずれの技術事項も包含する。
これにより、ワーク１０２をＩＳＦ装置１００に再配置する際に要求される正確さ、ひいては所要時間が最小限に抑えられる。初期と中間でワーク１０２の配向が異なる状況は、例えば、熱処理後のワーク１０２を手作業でＩＳＦ装置１００に再配置した場合などに起こりうる。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ｄ（ブロック３４４）を参照すると、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるＩＳＦ装置１００のツール経路の中間ツール経路配向は、ＩＳＦ装置１００の座標系におけるＩＳＦ装置１００のツール経路の初期ツール経路配向と異なる。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例６３に相当し、実施例６３は上述の実施例６２の技術事項を包含する。
ＩＳＦ装置１００の座標系において同一の配向とする必要がなければ、ワーク１０２をより迅速にＩＳＦ装置１００に再配置することが可能になり、よって、自然時効硬化によってＩＳＦ処理が制限される前にＩＳＦ処理を行うための時間がより長く確保できる。初期と中間でツール経路の配向が異なる状況は、例えば、熱処理後のワーク１０２を手作業でＩＳＦ装置１００に再配置した場合などに起こりうる。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ｈ（ブロック３４６）を参照すると、方法３００は、さらに、ワーク１０２の初期成形処理をＩＳＦ装置１００で行った後に、ワーク１０２がＩＳＦ装置１００の座標系における初期ワーク配向で配置されている状態で、ワーク１０２の初期仮想モデルを生成することを含む。初期仮想モデルは、ＩＳＦ装置１００の座標系における初期仮想モデル配向を有する。方法３００は、また、ワーク１０２を中間形状に成形すべく、ＩＳＦ装置１００を用いてワーク１０２の中間成形処理を行う前に、ワーク１０２がＩＳＦ装置１００の座標系における中間ワーク配向に配置されている状態で、ワーク１０２の中間仮想モデルを生成することを含む。中間仮想モデルは、ワーク１０２がＩＳＦ装置１００の座標系における中間ワーク配向に配置されている状態で、ＩＳＦ装置１００の座標系における中間仮想モデル配向を有する。方法３００は、さらに、ワーク１０２の中間仮想モデルにおける中間仮想モデル配向を、ワーク１０２の初期仮想モデルにおける初期仮想モデル配向と比較することを含む。方法３００は、また、ワーク１０２の中間仮想モデルについての、ＩＳＦ装置１００の座標系における中間仮想モデル配向と、ワーク１０２の初期仮想モデルについての、ＩＳＦ装置１００の座標系における初期仮想モデル配向との差分に相当する第２空間変換を生成することを含む。方法３００は、さらに、第２空間変換を初期ツール経路配向に適用することにより、ＩＳＦ装置１００のツール経路をＩＳＦ装置１００の座標系における初期ツール経路配向から、ＩＳＦ装置１００の座標系における中間ツール経路配向に変換することを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例６４に相当し、実施例６４は上述の実施例６２及び６３のいずれの技術事項も包含する。
初期及び中間の仮想モデルに基づいてＩＳＦ装置１００のツール経路を初期ツール経路配向から変換することにより、熱処理の後にワーク１０２が新たな配向でＩＳＦ装置１００に再配置されていても、ＩＳＦ装置１００のワーク１０２に対する所望のツール経路をシームレスに再開できる。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ｈ（ブロック３４８）を参照すると、ワーク１０２の中間仮想モデルについての、ＩＳＦ装置１００の座標系における中間仮想モデル配向と、ワーク１０２の初期仮想モデルについての、ＩＳＦ装置１００の座標系における初期仮想モデル配向との差分に相当する第２空間変換を生成することは、ＩＳＦ装置１００の座標系における、ワーク１０２の中間仮想モデル上の少なくとも３つの中間座標値と、ＩＳＦ装置１００の座標系における、ワーク１０２の初期仮想モデル上の少なくとも３つの初期座標値との差分に相当する第２空間変換を生成することを含む。ワーク１０２の中間仮想モデルにおける少なくとも３つの中間座標値が示す中間の位置は、ワーク１０２の初期仮想モデルにおける少なくとも３つの初期座標値が示す初期の位置に対応する。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例６５に相当し、実施例６５は上述の実施例６４の技術事項を包含する。
少なくとも３つの初期および最終の座標値に基づいて、ＩＳＦ装置１００内のワーク１０２の位置を検知することにより、ツール経路の未完了部分を完了部分に対して適切に位置調整することが可能になる。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ｅ（ブロック３５０）を参照すると、方法３００は、さらに、ワーク１０２の初期成形処理をＩＳＦ装置１００で行った後であって、ワーク１０２の最終熱処理を行う前に、ワーク１０２の中間熱処理を複数回行うことを含む。方法３００は、さらに、ワーク１０２の中間成形処理をＩＳＦ装置１００で複数回行うことを含む。中間熱処理と中間成形処理とは交互に行われる。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例６６に相当し、実施例６６は上述の実施例３８〜５３のいずれの技術事項も包含する。
中間熱処理を複数回行うことにより、ワーク１０２に対して追加のＩＳＦ処理を複数回行うことが可能になり、ワーク１０２が大型あるいは複雑な形状である場合でも、ＩＳＦ処理で適切に成形することが可能である。
中間熱処理は、初期のＩＳＦ処理後であって、最終の熱処理前に行われる。図２〜図５には２種類の中間熱処理が示してあり、各熱処理は冷却ステップを含む。冷却ステップは、溶体化焼きなましの場合（図２、図３、図５）には焼入れであり、ミル焼きなましの場合（図４および図５）には空冷である。冷却処理の後、ワーク１０２がＩＳＦ装置１００に再配置される。図２には、合計で４回の熱処理及びＩＳＦ処理が示してあり、図３〜図５には、合計で５回の熱処理及びＩＳＦ処理が示してある。アルミニウム合金については、熱処理及びＩＳＦ処理を３回から６回行うのが実用的である。
図２では、全ての熱処理が溶体化焼きなましである。これにより、ワーク１０２を最大限に軟化させることができ、ＩＳＦ処理による最大限の変形が行える。図３は、初期熱処理としてミル焼きなましを示しており、残りの熱処理は全て溶体化焼きなましである。熱処理がミル焼きなましの場合には、後にワーク１０２となる板材の製作から最初のＩＳＦ処理までにかかる時間には制限がない。従って、初期熱処理としてのミル焼きなましは、ＩＳＦ施設でおこなってもよいし、板材の製作施設で行ってもよい。
図４は、最終熱処理以外の全ての熱処理がミル焼きなましであるプロセスを示す。図４に示すプロセスでは、自然時効硬化によりＩＳＦ処理の完結が不可となる前にＩＳＦ処理を行える作業時間が最大限に長い。
図５は、ミル焼きなましと溶体化焼きなましを組み合わせたプロセスを示す。この選択肢によれば、ＩＳＦ成形処理における作業時間の延長と、いくつかのＩＳＦ処理においてワーク１０２の比較的大きな変形を行えることが併せて可能になる。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ｅ（ブロック３５２）を参照すると、ワーク１０２の中間熱処理を複数回行うことは、ワーク１０２のミル焼きなましと冷却、あるいは、ワーク１０２の溶体化焼きなましと焼入れ、の少なくともいずれかを行うことを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例６７に相当し、実施例６７は上述の実施例６６の技術事項を包含する。
ミル焼きなまし及び溶体化焼きなましは、ワーク１０２を軟化させる熱処理であり、よって、後続のＩＳＦ処理におけるワーク１０２の成形が適切に行われる。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７Ｅ（ブロック３５４）を参照すると、ワーク１０２の中間熱処理がワーク１０２の溶体化焼きなましと焼入れを含む場合には、ＩＳＦ装置１００を用いてワーク１０２の中間成形処理を複数回行うことは、直近に行った熱処理におけるワーク１０２の焼入れから中間所定時間内に各中間成形処理を行うことを含む。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例６８に相当し、実施例６８は上述の実施例６６の技術事項を包含する。
中間成形処理を中間所定時間内に行えば、自然時効硬化が以降の成形を妨げたり、ＩＳＦ装置１００の損傷を招いたりする前にワーク１０２を加工できる。
全体としては例えば図１〜図５を、具体的には図７を参照すると、中間所定時間は１時間以内である。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例６９に相当し、実施例６９は上述の実施例６８の技術事項を包含する。
中間所定時間を１時間に制限することで、自然時効による硬化がＩＳＦ処理の妨げとなる前に加工可能な時間が１時間までである特定の種類の合金の加工が行える。
全体としては例えば図１〜５を、具体的には図７を参照すると、中間所定時間は３０分以内である。本段落に記載したこの技術的事項は本開示の実施例７０に相当し、実施例７０は上述の実施例６８の技術事項を包含する。
中間所定時間を３０分に制限することで、自然時効による硬化がＩＳＦ処理の妨げとなる前に加工可能な時間が３０分までである特定の種類の合金の加工が行える。
本開示の実施例は、図８に示す航空機の製造及び保守方法８００並びに図９に示す航空機９０２に当てはめて説明することもできる。例示的な方法８００は、生産開始前の工程として、航空機９０２の仕様決定及び設計（ブロック８０４）と、材料調達（ブロック８０６）とを含む。生産中の工程としては、航空機９０２の部品及び小組立品（subassembly）の製造（ブロック８０８）及びシステムインテグレーション（ブロック８１０）が行われる。その後、航空機９０２は、認証及び納品（ブロック８１２）の工程を経て、就航（ブロック８１４）に入る。顧客による就航中は、航空機９０２は、定期的な整備及び保守（ブロック８１６）のスケジュールに組み込まれる。定期的な整備及び保守には、航空機９０２の１つ又は複数のシステムの変更、再構成、改装なども含みうる。
例示的な方法８００の各工程は、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレーター（例えば顧客）によって実行又は実施することができる。説明のために言及すると、システムインテグレーターは、航空機メーカー及び主要システム（majority-system）下請業者をいくつ含んでいてもよいが、これに限定されない。第三者は、売主、下請業者、供給業者をいくつ含んでいてもよいが、これに限定されない。オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体（military entity）、サービス組織（service organization）などであってもよい。
図９に示すように、例示的な方法８００によって製造される航空機９０２は、複数の高水準システム１９２０と内装９２２とを備えた機体９１８を含む。複数の高水準システム９２０の例としては、駆動系９２４、電気系９２６、油圧系９２８、環境系９３０の内の１つ又は複数のシステムが挙げられる。また、その他のシステムをいくつ含んでいてもよい。また、航空産業に用いた場合を例として説明したが、本明細書において開示した原理は、例えば自動車産業などの他の産業に適用してもよい。従って、本明細書において開示した原理は、航空機９０２以外にも、例えば、陸上車両、海上船舶、航空宇宙飛行体などの他の輸送体にも適用可能である。
本明細書において図示又は記載した装置及び方法は、製造及び保守方法８００の段階の１つ又は複数の段階において用いてもよい。例えば、部品及び小組立品製造工程８０８に対応する部品又は小組立品は、航空機９０２の就航中に製造される部品又は小組立品と同様の方法で製造されてもよい。また、実施例の装置、方法、又はそれらの組み合わせの１つ又は複数を、製造工程８０８及び８１０で用いることによって、例えば、航空機９０２の組み立て速度を大幅に速めたりコストを削減したりすることができる。同様に、実施例の装置、方法、又はそれらの組み合わせの１つ又は複数を、航空機９０２の就航中に、例えば、整備及び保守（ブロック８１６）に用いてもよいが、これに限定されない。
明細書に開示した種々の実施例の装置及び方法は、種々の部品、特徴、及び、機能を備える。当然ながら、本明細書に開示の種々の実施例における装置及び方法は、本明細書に開示される他の実施例の装置及び方法の部品、特徴、及び機能をどのような組み合わせで含んでいてもよく、このような可能性の全ては本開示の精神及び範囲に含まれるものとする。
本開示に関連する当業者が上述の記載及び関連図面の教示による利点を念頭におけば、本明細書に記載した実施例について多くの変形が予測可能であろう。
従って、本開示は、記載された特定の実施例に限定されるべきではなく、その変形及び他の実施例も、添付の請求の範囲に含まれることは言うまでもない。さらに、上述の説明及び関連図面は、特定の要素及び／又は機能の例示的組み合わせについて記載しているが、添付する請求の範囲から逸脱することなく、異なる要素及び／又は機能の組み合わせを用いることが可能であることを理解されたい。
Claims (10)
- 自然時効する合金からなるワーク（１０２）を最終形状に成形する方法であって、
座標系と、前記ワーク（１０２）の前記最終形状に対応したツール経路とを有するＩＳＦ装置（１００）を用意することと、
前記ワーク（１０２）の初期熱処理を行うことと、
前記ＩＳＦ装置（１００）の座標系における初期ワーク配向で前記ワーク（１０２）を前記ＩＳＦ装置（１００）に配置することと、
前記ワーク（１０２）が前記ＩＳＦ装置（１００）の前記座標系における前記初期ワーク配向で配置されていると共に、前記ＩＳＦ装置（１００）の前記ツール経路が前記ＩＳＦ装置（１００）の前記座標系における初期ツール経路配向に設定されている状態で、前記ＩＳＦ装置（１００）を用いて前記ワーク（１０２）の初期成形処理を行うことと、
前記ワーク（１０２）の最終熱処理を行うことと、
前記ＩＳＦ装置（１００）の座標系における最終ワーク配向で前記ワーク（１０２）を前記ＩＳＦ装置（１００）に再配置することと、
前記ワーク（１０２）が前記ＩＳＦ装置（１００）の前記座標系における前記最終ワーク配向で配置されていると共に、前記ＩＳＦ装置（１００）の前記ツール経路が前記ＩＳＦ装置（１００）の前記座標系における最終ツール経路配向に設定されている状態で、前記ワーク（１０２）を前記最終形状に成形すべく、前記ＩＳＦ装置（１００）を用いて前記ワーク（１０２）の最終成形処理を行うことを含む方法。 - 前記ワーク（１０２）の前記初期熱処理を行うことは、
前記ワーク（１０２）のミル焼きなましと冷却、あるいは、
前記ワーク（１０２）の溶体化焼きなましと焼入れのいずれかを行うことを含む、請求項１に記載の方法。 - 前記ワーク（１０２）の前記初期熱処理が前記ワーク（１０２）の溶体化焼きなましと焼入れを含む場合、前記ＩＳＦ装置（１００）を用いて前記ワーク（１０２）の前記初期成形処理を行うことは、当該初期成形処理を前記ワーク（１０２）の焼入れから初期所定時間内に行うことを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記ワーク（１０２）の前記最終熱処理を行うことは、前記ワーク（１０２）の溶体化焼きなましと焼入れを行うことを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
- 前記ワーク（１０２）の前記最終熱処理を行うことにより前記ワーク（１０２）に残留応力が生じ、前記方法は、さらに、前記ワーク（１０２）の前記最終成形処理を行う際に、前記ワーク（１０２）の少なくとも一部を所定量展伸させることを含む、請求項４に記載の方法。
- 前記ＩＳＦ装置（１００）の前記座標系における前記ワーク（１０２）の前記最終ワーク配向は、前記ＩＳＦ装置（１００）の前記座標系における前記ワーク（１０２）の前記初期ワーク配向と同一である、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
- 前記ＩＳＦ装置（１００）の前記座標系における前記ワーク（１０２）の前記最終ワーク配向は、前記ＩＳＦ装置（１００）の前記座標系における前記ワーク（１０２）の前記初期ワーク配向と異なる、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
- 前記ＩＳＦ装置（１００）を用いて前記ワーク（１０２）の前記初期成形処理を行った後に、前記ワーク（１０２）の中間熱処理を行うことと、
前記ＩＳＦ装置（１００）の前記座標系における中間ワーク配向で前記ワーク（１０２）を前記ＩＳＦ装置（１００）に再配置することと、
前記ワーク（１０２）が前記ＩＳＦ装置（１００）の前記座標系における前記中間ワーク配向に配置されていると共に、前記ＩＳＦ装置（１００）の前記ツール経路が前記ＩＳＦ装置（１００）の前記座標系における中間ツール経路配向に設定されている状態で、前記ワーク（１０２）の前記最終熱処理を行う前に、前記ワーク（１０２）を中間形状に成形すべく、前記ＩＳＦ装置（１００）を用いて前記ワーク（１０２）の中間成形処理を行うことをさらに含む、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。 - 前記ワーク（１０２）の前記中間熱処理を行うことは、
前記ワーク（１０２）のミル焼きなましと冷却、あるいは、
前記ワーク（１０２）の溶体化焼きなましと焼入れのいずれかを行うことを含む、請求項８に記載の方法。 - 前記ワーク（１０２）の前記初期成形処理を前記ＩＳＦ装置（１０２）で行った後であって、前記ワーク（１０２）の前記最終熱処理を行う前に、
中間熱処理を複数回行うことと、
前記ＩＳＦ装置（１００）で前記ワーク（１０２）の中間成形処理を複数回行うことをさらに含み、
前記中間熱処理と前記中間成形処理とは交互に行われる、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
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