(57)【要約】      （修正有）【課題】キャニスタ内に粉末を均一に充填し、粉末が充填されたキャニスタを密封し、熱間等方圧加圧等により圧密化、焼結により物品を製造する。【解決手段】中空のキャニスタ５８を形成し、粉末材料６６を前記中空のキャニスタ内にホッパ６８より供給し、前記粉末材料が前記キャニスタ内に供給される間、前記キャニスタを振動器６０により振動させ且つ／又は前記キャニスタを第１の軸Ｘのまわりに回動させ且つ／又は前記キャニスタを第２の軸Ｙのまわりに回動させ、前記キャニスタ内に流入する粉末材料の流れと前記中空のキャニスタの前記振動と前記第１の軸Ｘのまわりにおける前記キャニスタの前記回動と前記第２の軸Ｙのまわりにおける前記キャニスタの前記回動とを制御して前記キャニスタの充填を制御し、粉末材料から物品を製造する。【選択図】図３
2014001451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空のキャニスタを形成する段階と、粉末材料を前記中空のキャニスタ内に供給する段階と、前記粉末材料が前記キャニスタ内に供給される間、前記キャニスタを振動させ且つ／又は前記キャニスタを第１の軸のまわりに回動させ且つ／又は前記キャニスタを第２の軸のまわりに回動させる段階と、前記キャニスタ内に流入する粉末材料の流れと前記中空のキャニスタの前記振動と前記第１の軸のまわりにおける前記キャニスタの前記回動と前記第２の軸のまわりにおける前記キャニスタの前記回動とを制御して前記キャニスタの充填を制御する段階とを含む、粉末材料から物品を製造する方法。
【請求項２】
前記キャニスタを垂直軸のまわりに回動させる段階と、前記キャニスタを水平軸のまわりに回動させる段階とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記キャニスタ内の粉末材料の重量を測定する段階と、前記キャニスタ内の粉末材料の深さを測定する段階と、前記キャニスタ内の粉末材料の前記測定された深さを分析する段階と、前記キャニスタ内の粉末材料の前記測定された深さが前記キャニスタ内の粉末材料の前記測定された重量に対応するかを判断する段階と、前記キャニスタ内の粉末材料の前記測定された深さが前記キャニスタ内の粉末材料の前記重量に対応する粉末材料の深さより深い場合に前記キャニスタを振動させ且つ／又は前記キャニスタを前記第１の軸のまわりに回動させ且つ／又は前記キャニスタを前記第２の軸のまわりに回動させて、前記キャニスタ内の粉末材料を再分配する段階とを更に含む、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記粉末材料の密度と前記キャニスタの容積と前記キャニスタの全深さと前記キャニスタの異なる高さにおける前記キャニスタの前記容積の断面積とを含むデータベースを設ける段階を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記キャニスタ内の粉末材料の前記深さと前記キャニスタ内の粉末材料の前記重さとを関係付けるデータベースを設ける段階を含む、請求項３又は請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記粉末材料の前記密度と異なる高さにおける前記キャニスタの前記容積の断面積と前記キャニスタ内の粉末材料の前記測定された重量とから前記キャニスタ内の粉末材料の計算された深さを判断する段階を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記キャニスタ内の粉末材料の前記計算された深さを前記キャニスタ内の粉末材料の前記測定された深さと比較する段階と、前記キャニスタ内の粉末材料の前記測定された深さと前記キャニスタ内の粉末材料の前記計算された深さとの差が所定量より大きい場合に、前記キャニスタを振動させ且つ／又は前記キャニスタを前記第１の軸のまわりに回動させ且つ／又は前記キャニスタを前記第２の軸のまわりに回動させる段階を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
異なる粉末材料の流動特性、前記異なる粉末材料の粒子の粒度分布及び／又は前記キャニスタの異なる表面仕上げに対する前記異なる粉末材料の前記流動特性を含むデータベースを設ける段階を含む、請求項４〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの第１のセンサを前記キャニスタの端部に設けて、前記キャニスタ内の粉末材料の前記深さを測定する段階を含む、請求項３〜８に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの第２のセンサを設けて、前記キャニスタの特定の部分における前記キャニスタ内の粉末材料の前記深さを測定する段階を含む、請求項３〜９に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの第３のセンサを設ける段階と、前記少なくとも１つの第３のセンサを上下に且つ前記キャニスタのまわりで移動させて、前記キャニスタ内の粉末材料の前記深さを測定する段階とを含む、請求項３〜１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記キャニスタを１０〜１００Ｈｚの範囲内の周波数で振動させる段階を含む、請求項１〜１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記キャニスタを１０〜２０Ｈｚの周波数で振動させる段階を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記キャニスタを前記第１の軸のまわりに前後に回動させる段階を含む、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記キャニスタを前記第１の軸のまわりに前後に４５°まで回動させる段階を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記キャニスタを前記第２の軸のまわりに前後に回動させる段階を含む、請求項１〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記キャニスタを前記第２の軸のまわりに前後に±４５°まで回動させる段階を含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
外側半径を有する第１の円筒部材と、前記外側半径より大きい内側半径を有する第２の円筒部材とにより前記キャニスタを形成させ、前記第１の円筒部材と前記第２の円筒部材との間に環状チャンバを形成させる段階を含む、請求項１〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記第２の円筒部材の内面に少なくとも１つの凹部を形成させる段階と、前記第１の円筒部材の外面に少なくとも１つの凹部を形成させる段階とを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記充填されたキャニスタを密封する段階と、前記密封されたキャニスタを排気して前記密封されたキャニスタからガスを除去する段階と、前記キャニスタを加熱し且つ加圧して前記キャニスタ内の前記粉末材料を圧密化することで前記粉末材料物品を成形する段階と、前記キャニスタを前記粉末材料物品から取り外す段階とを含む、請求項１〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記粉末材料物品はガスタービンエンジン構成要素である、請求項１〜２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記ガスタービンエンジン構成要素は、ファンケーシング、圧縮機ケーシング、燃焼室ケーシング及びタービンケーシングからなる群から選択されたものである、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記粉末材料は粉末金属であり、前記粉末材料物品は粉末金属物品である、請求項１〜２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
前記粉末金属は、ニッケル合金、チタン合金及び鉄合金からなる群から選択されたものである、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記キャニスタを第３の軸のまわりに回動させる段階と、更に前記第３の軸のまわりにおける前記キャニスタの前記回動を制御して前記キャニスタの前記充填を制御する段階とを含む、請求項１〜２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
超音波センサとＸ線センサと光学センサとによって構成されるグループから選択されるセンサを用いて前記キャニスタ内の粉末材料の深さを測定する段階を含む、請求項３〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
第１の台と、前記第１の台上に第１の軸のまわりに回動可能に取り付けられる第２の台と、前記第２の台上に第２の軸のまわりに回動可能に取り付けられる第３の台と、前記第３の台により支持される中空のキャニスタと、前記キャニスタを振動させるように構成される振動器と、前記第２の台を前記第１の軸のまわりに回動させる第１のデバイスと、前記第３の台を前記第２の軸のまわりに回動させる第２のデバイスと、粉末材料を前記キャニスタ内に供給するように構成されるホッパと、前記ホッパから前記キャニスタ内に流入する粉末材料の流れを制御する弁と、前記弁と前記振動器と前記第１のデバイスと前記第２のデバイスとを制御して前記キャニスタの充填を制御するプロセッサと、を備えた、粉末材料から物品を製造する装置。
【請求項２８】
前記キャニスタ内の粉末材料の重量を測定するデバイスと、前記キャニスタ内の粉末材料の深さを測定する少なくとも１つのセンサとを更に備え、前記プロセッサは、前記キャニスタ内の粉末材料の前記測定された深さを分析するように構成され、前記プロセッサは、前記キャニスタ内の粉末材料の前記測定された深さが前記キャニスタ内の粉末材料の前記測定された重量に対応するかどうかを判断するように構成され、前記プロセッサが前記キャニスタ内の粉末材料の前記測定された深さが前記キャニスタ内の粉末材料の前記重さに対応する粉末材料の深さより深いと判断すると、前記プロセッサは、前記キャニスタを振動させ且つ／又は前記第２の台を回動させ且つ／又は前記第３の台を回動させて、前記キャニスタ内の粉末材料を再分配するように構成される、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
第１の支持体と、前記第１の支持体上に第１の軸のまわりに回動可能に取り付けられる第２の支持体と、前記第２の支持体上に第２の軸のまわりに回動可能に取り付けられる第３の支持体と、前記第３の支持体により支持される中空のキャニスタと、前記キャニスタを振動させるように構成される振動器と、前記第２の支持体を前記第１の軸のまわりに回動させる第１のデバイスと、前記第３の支持体を前記第２の軸のまわりに回動させる第２のデバイスと、粉末材料を前記キャニスタ内に供給するように構成されるホッパと、前記ホッパから前記キャニスタ内に流入する粉末材料の流れを制御する弁と、前記弁と前記振動器と前記第１のデバイスと前記第２のデバイスとを制御することで前記キャニスタの充填を制御するプロセッサと、を備えた、粉末材料から物品を製造する装置。
【請求項３０】
前記キャニスタ内の粉末材料の重量を測定するデバイスと、前記キャニスタ内の粉末材料の深さを測定する少なくとも１つのセンサとを更に備え、前記プロセッサは、前記キャニスタ内のの粉末材料の前記測定された深さを分析するように構成され、前記プロセッサは、前記キャニスタ内の粉末材料の前記測定された深さが前記キャニスタ内の粉末材料の前記測定された重量に対応するかどうかを判断するように構成され、前記プロセッサが前記キャニスタ内の粉末材料の前記測定された深さが前記キャニスタ内の粉末材料の前記重さに対応する粉末材料の深さより深いと判断すると、前記プロセッサは、前記キャニスタを振動させ且つ／又は前記第２の台を回動させ且つ／又は前記第３の台を回動させて、前記キャニスタ内の粉末材料を再分配するように構成される、請求項２９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は粉末材料から物品を製造する装置及び方法に関し、特に、熱間等方圧加圧により粉末材料から物品を製造する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来的に粉末金属物品は、キャニスタを粉末金属により満たし、満たされたキャニスタを密封し、密封されたキャニスタから気体を排出し、キャニスタを加熱及び圧縮加工、例えば熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）して粉末金属を圧密化することで粉末金属物品を形成させ、最後にキャニスタを粉末金属物品から取り外すことによって製造される。
【０００３】
熱間等方圧加圧は、密封され且つ排気されたキャニスタ内に内包される粉末材料に高温で高静水圧を加えて実質的に１００％の密度の物品を製造する加工技術である。工業規格では、熱間等方圧加圧加工において用いられるキャニスタは約３ｍｍまでの厚さの軟鋼板により製造される。従来的に用いられるキャニスタは、溶接継手により互いに接合されて完成品のキャニスタを形成する複数の分離された部分からなる。熱間等方圧加圧サイクル中に、高ガス圧と高温とが加えられる結果としてキャニスタが潰れて、粉末材料の圧縮又は圧密化がもたらされる。
【０００４】
熱間等方圧加圧加工では寸法と形状とを制御することができるため、キャニスタは、現在のところ、約５ｍｍを最小超過寸法として、相当な超過寸法の物品を製造するように設計される。これはニアネットシェイプであると考えられる。超過寸法の物品における余分な材料により、相当量の余計な材料が付加され、この余計な材料分の費用が発生する。この余計な材料を例えば切削により熱間静水圧加工後に除去して、完成品の粉末金属物品の最終寸法及び最終形状にしなければならず、これが更に費用を増加させる。余分な材料にも熱間静水圧加工を施さなければならず、余分な材料の熱質量の増加により熱間静水圧加工の所要時間が長くなる。
【０００５】
現在のところ、粉末金属物品は、上記のように超過寸法で製造され、切削により余剰金属を粉末金属物品から除去して、完成品の粉末金属物品が所要の最終形状と最終寸法とを有するようにすることが必要である。
【０００６】
ネットシェイプの粉末金属物品を製造するように設計されるキャニスタの充填中に見受けられる問題は、キャニスタ内に相対的に小さい寸法を有する部分が存在する場合があり、この部分を介して粉末金属を流入させてキャニスタ全体を完全に満たさなければならないところにある。こうした種類のキャニスタにおいて、キャニスタ内に流入する粉末金属は、相対的に小さい寸法を有するキャニスタのこの部分内で閉塞部を形成し、これらの閉塞部がキャニスタのその他の部分への粉末金属の流入を阻止又は妨害する。これにより、キャニスタ内の粉末金属の充填密度にばらつきが生じると共に、粉末金属物品中の粉末金属の縮みにばらつきが生じる。
【０００７】
粉末金属物品の最終形状及び／又は最終寸法を正確に予測する必要がある。粉末金属物品の最終形状及び／又は最終寸法は熱間等方圧加圧中の粉末金属の縮み、圧縮又は圧密化に依存する。粉末金属はキャニスタ内で圧縮されてキャニスタ内のあらゆる空隙を満たすため、縮み、圧縮又は圧密化はキャニスタ内における粉末金属の充填密度に依存する。キャニスタ内における粉末金属の不均一な充填密度の結果として、粉末金属物品中に不均一な縮みが生じるのである。キャニスタ内の粉末金属の不均一な充填密度のまた他の結果として、ある粉末金属物品が別の粉末金属物品とは異なる密度に充填された粉末金属を有する場合があり、以って加工により一定の密度の粉末金属物品を製造することができない。キャニスタ内の粉末金属の不均一な充填密度のまた別の結果として、ある粉末金属物品がある特定の部分において特定の密度で充填された粉末金属を有する場合があると共に、また他の粉末金属物品はその特定の部分においてまた違う密度に充填された粉末金属を有する場合があり、よって加工により特定の部分において一定の密度を有する粉末金属物品を製造することができない。
【０００８】
キャニスタを一様に充填して、各キャニスタ内における粉末金属の充填密度及びキャニスタ内の全ての部分における粉末金属の充填密度が同じになるように、又はキャニスタ全体にわたる充填密度のばらつきが最小限になるようにすることが必要とされている。キャニスタ内における粉末金属の充填密度にばらつきがある場合には、特定の粉末金属物品を製造するための全てのキャニスタに関してキャニスタ内における粉末金属の充填密度のばらつきを同じにして、粉末金属物品が一貫して同じに製造されるようにすることが必要とされる。
【０００９】
この問題を解決するためには、超過寸法の粉末金属物品の製造と所要形状及び寸法への切削とに立ち返らなければならない。
【００１０】
米国特許第５８４９２４４号（特許文献１）により、キャニスタ充填中にキャニスタを振動する台上に置いて、キャニスタ内における粉末金属の充填密度を向上させる方法が周知である。特許文献１には、更にまた、重量計を用いてホッパ内に残っている粉末金属の重量を、よってホッパからキャニスタ内へと供給された粉末金属の重量を測定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第５８４９２４４号
【発明の概要】
【００１２】
本発明は、上記の問題を軽減する、好ましくは解消する、粉末金属物品の製造装置を提供しようとするものである。
【００１３】
従って、本発明は、第１の台と、第１の台上に第１の軸のまわりに回動可能に取り付けられる第２の台と、第２の台上に第２の軸のまわりに回動可能に取り付けられる第３の台と、第３の台により支持される中空のキャニスタと、キャニスタを振動させるように構成される振動器と、第２の台を第１の軸のまわりに回動させる第１のデバイス（機器）と、第３の台を第２の軸のまわりに回動させる第２のデバイス（機器）と、粉末材料をキャニスタ内に供給するように構成されるホッパと、ホッパからキャニスタへの粉末材料の流れを制御する弁と、弁と振動器と第１のデバイスと第２のデバイスとを制御することでキャニスタの充填を制御するプロセッサとを含む、粉末材料から物品を製造する装置を提供するものである。
【００１４】
好ましくは、第２の台は垂直軸のまわりに回動可能に取り付けられ、第３の台は水平軸のまわりに回動可能に取り付けられるか、又は第２の台は水平軸のまわりに回動可能に取り付けられ、第３の台は水平軸に対して垂直な平面上に配置される軸のまわりに回動可能に取り付けられる。
【００１５】
第２の軸は、第１の軸に対して垂直な平面上に配置されてよい。
【００１６】
加えて、この装置は、キャニスタ内の粉末材料の重量を測定するデバイス（機器）と、キャニスタ内の粉末材料の深さを測定する少なくとも１つのセンサとを含み、プロセッサはキャニスタ内の粉末材料の測定された深さを分析するように構成され、プロセッサはキャニスタ内の粉末材料の測定された深さがキャニスタ内の粉末材料の測定された重量に対応するかどうかを判断するように構成され、プロセッサがキャニスタ内の粉末材料の測定された深さがキャニスタ内の粉末材料の重量に対応する粉末材料の深さより深いと判断すると、プロセッサはキャニスタを振動させ且つ／又は第２の台を回動させ且つ／又は第３の台を回動させてキャニスタ内の粉末材料を再分配するように構成される。
【００１７】
プロセッサは、粉末材料の密度とキャニスタの容積とキャニスタの全深さとキャニスタの異なる高さにおけるキャニスタ容積の断面積とを含むデータベースを含んでよい。
【００１８】
プロセッサは、キャニスタ内の粉末材料の深さをキャニスタ内の粉末材料の重量と関係付けるデータベースを含んでよい。
【００１９】
プロセッサは、粉末材料の密度と異なる高さにおけるキャニスタ容積の断面積とキャニスタ内の粉末材料の測定された重量とからキャニスタ内の粉末材料の計算された深さを判断するように構成されてよい。
【００２０】
プロセッサは、キャニスタ内の粉末材料の計算された深さとキャニスタ内の粉末材料の測定された深さとを比較するように構成されてよく、キャニスタ内の粉末材料の測定された深さと粉末材料の計算された深さとの差が所定量を超える場合は、プロセッサは、キャニスタを振動させ且つ／又は第２の台を回動させ且つ／又は第３の台を回動させるように構成される。
【００２１】
プロセッサは、異なる粉末材料の挙動のデータベースを含んでよい。このデータベースは、異なる粉末材料の流動特性と異なる粉末材料の粒子の粒度分布とを含んでよい。データベースは、キャニスタの異なる表面仕上げに対する異なる粉末材料の流動特性に関する情報を含んでよい。プロセッサは、特定の粉末材料バッチに関する情報をデータベース内の情報と比較することができる。プロセッサは、キャニスタの表面仕上げに関する情報をデータベース内の情報と比較することができる。
【００２２】
少なくとも１つの第１のセンサをキャニスタの端部に設けて、キャニスタ内の粉末材料の深さを測定することができる。少なくとも１つの第２のセンサを設けて、キャニスタの特定の部分におけるキャニスタ内の粉末材料の深さを測定することができる。少なくとも１つの第３のセンサを上下に且つキャニスタのまわりで移動させるように設けてキャニスタ内の粉末材料の深さを測定することができる。
【００２３】
少なくとも１つのセンサは、超音波センサ、Ｘ線センサ又は光学センサからなってよい。
【００２４】
本発明は、上記の問題を軽減する、好ましくは解消する、粉末金属物品の製造方法を提供しようとするものである。
【００２５】
本発明は、更にまた、中空のキャニスタを形成させる段階と、粉末材料を中空キャニスタ内に供給する段階と、粉末材料が供給される間、キャニスタを振動させ且つ／又はキャニスタを第１の軸のまわりに回動させ且つ／又はキャニスタを第２の軸のまわりに回動させる段階と、キャニスタ内に流入する粉末材料の流れとキャニスタの振動と第１の軸のまわりにおけるキャニスタの回動と第２の軸のまわりにおけるキャニスタの回動とを制御することでキャニスタの充填を制御する段階とを含む、粉末材料から物品を製造する方法を提供するものである。
【００２６】
第２の軸は、第１の軸に対して垂直な平面上に配置されてよい。
【００２７】
この方法は、キャニスタを垂直軸のまわりに回動させる段階と、キャニスタを水平軸のまわりに回動させる段階とを含んでよい。
【００２８】
加えて、この方法は、キャニスタ内の粉末材料の重量を測定する段階と、キャニスタ内の粉末材料の深さを測定する段階と、キャニスタ内の粉末材料の測定された深さを分析する段階と、キャニスタ内の粉末材料の測定された深さがキャニスタ内の粉末材料の測定された重量に対応するかどうかを判断する段階と、キャニスタ内の粉末材料の測定された深さがキャニスタ内の粉末材料の重量に対応する粉末材料の深さより深い場合に、キャニスタを振動させ且つ／又はキャニスタを第１の軸のまわりに回動させ且つ／又はキャニスタを第２の軸のまわりに回動させてキャニスタ内の粉末材料を再分配する段階とを含んでよい。
【００２９】
この方法は、粉末材料の密度とキャニスタの容積とキャニスタの全深さとキャニスタの異なる高さにおけるキャニスタ容積の断面積とを含むデータベースを設ける段階を含んでよい。
【００３０】
この方法は、キャニスタ内の粉末材料の深さをキャニスタ内の粉末材料の重量と関係付けるデータベースを設ける段階を含んでよい。
【００３１】
この方法は、粉末材料の密度と異なる高さにおけるキャニスタ容積の断面積とキャニスタ内の粉末材料の測定された重量とからキャニスタ内の粉末材料の計算された深さを判断する段階を含んでよい。
【００３２】
この方法は、キャニスタ内の粉末材料の計算された深さとキャニスタ内の粉末材料の測定された深さとを比較する段階と、キャニスタ内の粉末材料の測定された深さと粉末材料の計算された深さとの差が所定量を超える場合に、キャニスタを振動させ且つ／又はキャニスタを第１の軸のまわりに回動させ且つ／又はキャニスタを第２の軸のまわりに回動させる段階を含んでよい。
【００３３】
この方法は、異なる粉末材料の挙動のデータベースを設ける段階を含んでよい。このデータベースは、異なる粉末材料の流動特性と異なる粉末材料の粒子の粒度分布とを含んでよい。データベースは、キャニスタの異なる表面仕上げに対する異なる粉末材料の流動特性に関する情報を含んでよい。この方法は、特定の粉末材料バッチに関する情報をプロセッサに入力してデータベース内の情報と比較する段階を含んでよい。
【００３４】
この方法は、キャニスタの幾何学的形状を測定する段階を含んでよい。この方法は、キャニスタの内面を測定して、その表面仕上げ又は表面粗さを判断する段階を含んでよい。この方法は、キャニスタの表面仕上げに関する情報をプロセッサに入力してデータベース内の情報と比較する段階を含んでよい。
【００３５】
この方法は、少なくとも１つの第１のセンサをキャニスタの端部に設けて、キャニスタ内の粉末材料の深さを測定する段階を含んでよい。
【００３６】
この方法は、少なくとも１つの第２のセンサを設けて、キャニスタの特定の部分におけるキャニスタ内の粉末材料の深さを測定する段階を含んでよい。
【００３７】
この方法は、少なくとも１つの第３のセンサを設ける段階と、この少なくとも１つの第３のセンサを上下に且つキャニスタのまわりで移動させてキャニスタ内の粉末材料の深さを測定する段階とを含んでよい。
【００３８】
この方法は、キャニスタを１０〜１００Ｈｚの範囲内の周波数で振動させる段階を含んでよい。この方法は、キャニスタを１０〜２０Ｈｚの周波数で振動させる段階を含んでよい。
【００３９】
この方法は、キャニスタを第１の軸のまわりに前後に回動させる段階を含んでよい。この方法は、キャニスタを第１の軸のまわりに前後に４５°まで回動させる段階を含んでよい。この方法は、キャニスタを第１の軸のまわりに前後に３０°まで回動させる段階を含んでよい。この方法は、キャニスタを第１の軸のまわりに前後に１０°まで回動させる段階を含んでよい。
【００４０】
この方法は、キャニスタを第２の軸のまわりに前後に回動させる段階を含んでよい。この方法は、キャニスタを第２の軸のまわりに前後に±４５°まで回動させる段階を含んでよい。
【００４１】
この方法は、外側半径を有する第１の円筒部材と、この外側半径より大きい内側半径を有する第２の円筒部材とによりキャニスタを形成させて、第１の円筒部材と第２の円筒部材との間に環状チャンバを形成させる段階を含んでよい。
【００４２】
この方法は、第２の円筒部材の内面に少なくとも１つの凹部を形成させる段階と、第１の円筒部材の外面に少なくとも１つの凹部を形成させる段階とを含んでよい。
【００４３】
この方法は、充填されたキャニスタを密封する段階と、密封されたキャニスタを排気して密封されたキャニスタからガスを除去する段階と、キャニスタを加熱し且つ加圧してキャニスタ内の粉末材料を圧密化することで粉末材料物品を成形する段階と、キャニスタを粉末材料物品から取り外す段階とを含んでよい。
【００４４】
粉末材料物品は、ガスタービンエンジン構成要素であってよい。このガスタービンエンジン構成要素は、ファンケーシング、圧縮機ケーシング、燃焼室ケーシング又はタービンケーシングであってよい。
【００４５】
粉末材料は、粉末金属であってよく、粉末材料物品は粉末金属物品であってよい。粉末金属は、ニッケル合金、チタン合金又は鉄合金を含んでよい。
【００４６】
一例として添付図面を参照して本発明をより完全に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に従った方法により製造される粉末金属ケーシングを示すターボファンガスタービンエンジンの部分切取図である。
【図２】図１に示す粉末金属ケーシングの拡大断面図である。
【図３】本発明に従った粉末金属物品製造装置の斜視図である。
【図４】図３に示す装置の断面図である。
【図５】本発明に従ったまた他の粉末金属物品製造装置の斜視図である。
【図６】本発明に従った更に他の粉末金属物品製造装置の断面図である。
【図７】図６の矢印Ｚ−Ｚの方向の断面図である。
【図８】本発明に従ったまた別の粉末金属物品製造装置の斜視図である。
【図９】本発明に従ったまた他の粉末金属物品製造装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図１に示すターボファンガスタービンエンジン１０は、流れの方向に連続して、吸気部１１と、ファン１２と、中圧圧縮機１３と、高圧圧縮機１４と、燃焼器１５と、高圧タービン１６と、中圧タービン１７と、低圧タービン１８と、排気部１９と、を含む。高圧タービン１６は、第１の軸２６により高圧圧縮機１４を駆動するように構成される。中圧タービン１７は、第２の軸２８により中圧圧縮機１３を駆動するように構成され、低圧タービン１８は、第３の軸３０によりファン１２を駆動するように構成される。動作時において、空気は吸気部１１内に流入すると共に、ファン１２により圧縮される。空気の第１の部分は、中圧圧縮機１３と高圧圧縮機１４とを通って流れると共にこれらの圧縮機により圧縮されて、燃焼器１５に供給される。燃料は燃焼器１５内に噴射されると共に空気中で燃焼して高温の排気ガスを生成し、この高温の排気ガスが高圧タービン１６と中圧タービン１７と低圧タービン１８とを通って流れると共にこれらのタービンを駆動する。低圧タービン１８から出て行く高温排気ガスは排気部１９を通って流れて推進力をもたらす。空気の第２の部分は主エンジンを迂回して推進力をもたらす。
【００４９】
ファン１２、中圧圧縮機１３、高圧圧縮機１４、燃焼器１５、高圧タービン１６、中圧タービン１７及び低圧タービン１８の各々は、それぞれのケーシングにより包囲されている。
【００５０】
図２に燃焼器ケーシング３２がより分かりやすく示されており、燃焼器ケーシング３２は、燃焼器ケーシング３２の上流側端部３４において半径方向外方に延在する環状フランジ３８を、そして燃焼器ケーシング３２の下流側端部３６において半径方向外方に延在する環状フランジ４０を含む。フランジ３８及び４０は、燃焼器ケーシング３２を隣接する高圧圧縮機１４のケーシングと高圧タービン１６のケーシングとに固定することを可能にする。フランジ３８及び４０は、それぞれ隣接するケーシングを互いに固定するために用いられるボルト及びナット又はその他の適切な締結具用の孔部３９及び４１を有する。燃焼器ケーシング３２は、更にまた、燃料噴射器を燃焼室１５内に挿入可能にするために、周方向に離間する複数の孔部４２を有し、これらの孔部は、関連あるボス４３とねじ付きめくら穴とを有する。
【００５１】
燃焼器ケーシング３２は、粉末材料、例えば粉末金属又は粉末合金の熱間等方圧加圧加工により製造される。粉末合金は、ニッケル基超合金、例えばＲＲ１０００であってよい。
【００５２】
粉末材料から物品、例えば燃焼器ケーシング３２を製造する、図３及び４に示す装置５０は、第１の台５２と、第１の台５２上に第１の軸Ｘのまわりに回動可能に取り付けられる第２の台５４と、第２の台５４上に第２の軸Ｙのまわりに回動可能に取り付けられる第３の台５６とを含み、第２の軸Ｙは第１の軸Ｘに対して垂直な平面上に配置される。中空のキャニスタ５８は第３の台５６により支持される。振動器６０はキャニスタ５８を振動させるように構成される。特に、振動器６０は、第１の台５２上に取り付けられると共に、以って第１の台５２と第２の台５４と第３の台５６と中空のキャニスタ５８とを振動させる。振動器６０は、例えば、キャニスタ５８を１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの周波数で、好ましくは１０Ｈｚ〜２０Ｈｚの周波数で振動させるように構成される。第１のデバイス６２は、第２の台５４を第１の軸Ｘのまわりに回動させるように構成され、第２のデバイス６４は、第３の台５６を第２の軸Ｙのまわりに回動させるように構成される。第１のデバイス６２は、第２の台５４を４５°までの角度α１にわたって回動させるように構成される。第２のデバイス６４は、第３の台５６を±４５°の角度α２にわたって回動させるように構成される。ホッパ６６は粉末材料６８をキャニスタ５８内に供給するように構成され、弁７０はホッパ６６から主供給管７２と１本以上の送給管７３とを介してキャニスタ５８内へと至る粉末材料６８の流れを制御するように構成される。プロセッサ７４は、弁７０と振動器６０と第１のデバイス６２と第２のデバイス６４とを制御することでキャニスタ５８の充填を制御するように構成される。これにより、プロセッサ７４は弁７０と振動器６０と第１のデバイス６２と第２のデバイス６４との実時間のＣＮＣ、すなわち計算機数値制御を達成して、キャニスタ５８の充填を制御する。本例において、第２の軸Ｙは中空のキャニスタ５８の軸と同軸をなすことに注意するべきである。
【００５３】
第１のデバイス６２は、第２の台５４を好ましくは３０°までの角度α１にわたって、一般に１０°までの角度α１にわたって回動させるように構成される。第２の台５４をこの範囲の上限の角度にわたって回動させる場合は、ゴム等の可撓性の送給管７３を設けることが必要になることがある。しかし、ゴム製送給管７３は、粉末材料６８による侵食を被り、ゴムが粉末材料６８の汚染を招きかねない。金属の送給管７３を用いることができるように、第２の台５４は、この範囲の下限の１０°までの角度にわたって回動されることが好ましい。
【００５４】
第２の台５４は水平軸Ｘのまわりに回動可能に取り付けられる。第２の台５４は、第２の台５４の第１の端部５４Ａの１対の平行なスタブ軸８４により第１の台５２上に回動可能に取り付けられ、スタブ軸８４は第１の端部５４Ａにおいて第２の台５４の両側部から向かい合った方向に延在する。スタブ軸８４は、第１の台５２に取り付けられるそれぞれの軸受８２内に取り付けられる。第１のデバイス６２は、第２の台５４の第２の端部５４Ｂの１対のラムからなる。ラム６２は、第２の端部５４Ｂにおいて第２の台５４の両側部に取り付けられると共に、第１の台５２に取り付けられる。ラム６２は、第２の台５４の第２の端部５４Ｂを上昇又は下降させるように構成される。ラム６２は油圧式ラム、空気式ラム、電気式ラム又はその他の適切な種類のラムであってよい。
【００５５】
第３の台５６は、水平軸Ｘに対して垂直な平面上に配置される軸Ｙのまわりに回動可能に取り付けられる。軸Ｙは垂直であってよい。第３の台５６は、適切な構成の軸受８６及び８８により第２の台５４上に回動可能に取り付けられる。図４に示すように、第１の軸受８６は、軸Ｙのまわりに同軸的に且つ第２の台５４と第３の台５６との間において軸方向に設けられる。第２の軸受８８は、第３の台５６から第２のデバイス６４まで延在する軸９０と第２の台５４との間に設けられる。第２のデバイス６４は、例えば電気モータからなるが、その他の適切なデバイスを用いてもよい。
【００５６】
装置５０は、更に、キャニスタ５８内の粉末材料６８の重量Ｗを測定するデバイス７６と、キャニスタ５８内の粉末材料６８の深さＤを測定する少なくとも１つのセンサ７８Ａ、７８Ｂ及び７８Ｃとを含む。プロセッサ７４は、キャニスタ５８内の粉末材料６８の測定された深さＤを分析するように構成されており、プロセッサ７４は、キャニスタ５８内の粉末材料６８の測定された深さＤがキャニスタ５８内の粉末材料６８の測定された重量Ｗに対応するかどうかを判断するように構成され、プロセッサ７４がキャニスタ５８内の粉末材料６８の測定された深さＤがキャニスタ５８内の粉末材料６８の重量Ｗに対応する粉末材料６８の深さより深いと判断すると、プロセッサ７４はキャニスタ５８を振動させ且つ／又は第２の台５４を回動させ且つ／又は第３の台５６を回動させて、キャニスタ５８内の粉末材料６８を再分配するように構成される。
【００５７】
プロセッサ７４は、粉末材料６８の密度とキャニスタ５８の容積とキャニスタ５８の全深さとキャニスタ５８の異なる高さにおけるキャニスタ５８の容積の断面積とを含むデータベース８０を含んでよい。プロセッサ７４は、キャニスタ５８内の粉末材料６８の深さをキャニスタ５８内の粉末材料６８の重量と関係付けるデータベース８０を含んでよい。
【００５８】
プロセッサ７４は、粉末材料６８の密度と異なる高さにおけるキャニスタ５８の容積の断面積とキャニスタ５８内の粉末材料６８の測定された重量Ｗとからキャニスタ５８内の粉末材料６８の計算された深さＣＤを判断するように構成されてよい。
【００５９】
プロセッサ７４は、キャニスタ５８内の粉末材料６８の計算された深さＣＤとキャニスタ５８内の粉末材料６８の測定された深さＤとを比較するように構成されてよく、キャニスタ５８内の粉末材料６８の測定された深さＤと粉末材料５８の計算された深さＣＤとの差が所定量を超える場合は、プロセッサ７４は、キャニスタ５８を振動させ且つ／又は第２の台５４を回動させ且つ／又は第３の台５６を回動させるように構成される。
【００６０】
プロセッサ７４は、異なる粉末材料６８の挙動のデータベース８０を含んでよい。特に、このデータベース８０は、異なる粉末材料６８の流動特性と異なる粉末材料６８の粒子の粒度分布とを含んでよい。データベース８０は、キャニスタ５８の異なる表面仕上げに対する異なる粉末材料６８の流動特性に関する情報を含んでよい。動作時において、粉末材料６８の特定のバッチに関する情報がプロセッサ７４に入力されて、データベース８０内の情報と比較される。キャニスタ５８の幾何学的形状が測定され、キャニスタ５８の内面が測定されて、その表面仕上げ又は表面粗さが判断される。動作時において、キャニスタ５８の表面仕上げに関する情報がプロセッサ７４に入力されて、データベース８０内の情報と比較される。プロセッサ７４は、その後、粉末材料６８の特定のバッチ、例えばキャニスタ５８の異なる表面仕上げに対する粉末材料６８の流動特性及び粉末材料６８の粒度分布と、キャニス５８の内面の表面仕上げとに関する情報を考慮に入れて、キャニスタ５８の振動周波数とキャニスタ５８の振幅と第１の軸Ｘのまわりにおける第２の台５４上でのキャニスタ５８の回動角と第２の軸Ｙのまわりにおける第３の台５６上でのキャニスタ５８の回動角とを判断することができる。
【００６１】
少なくとも１つの第１のセンサ７８Ａをキャニスタ５８の端部に設けて、キャニスタ５８内の粉末材料６８の深さＤを測定することができる。第１のセンサ７８Ａは、例えばキャニスタ５８の上端部５８Ａに配置されると共に、長手方向に下向きにキャニスタ５８内を観察するように構成されてよい。第１のセンサ７８Ａは、超音波信号が第１のセンサ７８Ａからキャニスタ５８内の粉末材料６８に到達して超音波センサ７８Ａへと戻る時間を測定し、以ってキャニスタ５８内の粉末材料６８の深さを判断するように構成される超音波センサであってよい。これに代わる方法として、その他の適切なセンサを用いてキャニスタ５８の上端部５８Ａからの深さを測定することもできる。少なくとも１つの第２のセンサ７８Ｂを設けて、キャニスタ５８の特定の部分におけるキャニスタ５８内の粉末材料６８の深さを測定することができる。第２のセンサ７８Ｂは、キャニスタ５８を透視して、粉末材料６８が既にキャニスタ５８をその特定の位置まで完全に満たし、且つ粉末材料６８の密度は適正であることを判断するように構成される、例えば、超音波センサ又はＸ線センサである。少なくとも１つの第３のセンサ７８Ｃを上下に且つキャニスタ５８のまわりで移動させるように設けて、キャニスタ５８内の粉末材料６８の深さを測定することができる。第３のセンサ７８Ｃは、キャニスタ５８を透視して、粉末材料６８がキャニスタ５８をその特定の位置まで完全に満たし、且つ粉末材料６８の密度は適正であることを判断するように構成される、例えば、超音波センサ又はＸ線センサである。第３のセンサ７８Ｃを用いて、キャニスタ５８全体が満たされたことを確認すること、又はこれに代わる方法として粉末材料６８により満たされていないキャニスタ５８の部分が皆無であることを確実に確認することができる。このように、第１のセンサ７８Ａ、第２のセンサ７８Ｂ又は第３のセンサ７８Ｃ、或いは第１のセンサ７８Ａと第２のセンサ７８Ｂと第３のセンサ７８Ｃとの内のいずれか２つ、或いは第１のセンサ７８Ａと第２のセンサ７８Ｂと第３のセンサ７８Ｃとを設けることができる。
【００６２】
センサ７８Ａ、７８Ｂ、７８Ｃは、プロセッサ７４にフィードバック信号を供給するように構成されてよい。プロセッサ７４は、第１の台５２の振幅及び／又は振動周波数、及び／又は第２の台５４の移動角範囲、及び／又は第３の台５６の移動角範囲を調節することができ、プロセッサ７４は、第１の台５２の振幅及び／又は振動周波数、及び／又は第２の台５４の移動角範囲、及び／又は第３の台５６の移動角範囲を調節する時点を判断して、粉末材料６８によりキャニスタ５８が制御された充填密度に満たされることを確実にすることができる。プロセッサ７４は、第１の台５２の振幅及び／又は振動周波数、及び／又は第２の台５４の移動角範囲、及び／又は第３の台５６の移動角範囲を調節することができ、プロセッサ７４は、第１の台５２の振幅及び／又は振動周波数、及び／又は第２の台５４の移動角範囲、及び／又は第３の台５６の移動角範囲を調節する時点を判断して、キャニスタ５８内における粉末材料６８の充填レベルを補正することができる。プロセッサ７４は、周期的に停止時間を設けて、粉末材料６８のレベルをキャニスタ５８内において安定させることができる。
【００６３】
少なくとも１つのセンサ７８Ａ、７８Ｂ、７８Ｃは、超音波センサ、Ｘ線センサ又は光学センサからなってよい。
【００６４】
第２の台５４は水平軸Ｘのまわりに回動可能に取り付けられ、第３の台は垂直軸Ｙのまわりに回動可能に取り付けられてよい。これに代わる方法として、第２の台５４は垂直軸Ｘのまわりに回動可能に取り付けられてよく、第３の台５６は水平軸Ｙのまわりに回動可能に取り付けられてよい。
【００６５】
粉末材料６８は、第３の台５６が異なる角度に配置されている時に送給管７３のうちの１つから供給される。
【００６６】
１つ以上のセンサ７８Ａ、７８Ｂ又は７８Ｃが、キャニスタ５８内の粉末材料６８の測定レベルがキャニスタ５８内に供給される粉末材料６８の量の割に高すぎると判断すると、又は粉末材料６８により適正に満たされていないキャニスタ５８の部分があると判断すると、プロセッサ７４はキャニスタ５８を振動させ且つ／又はキャニスタ５８を軸Ｘのまわりに回動させ且つ／又はキャニスタ５８を軸Ｙのまわりに回動させて、キャニスタ５８の未充填部分が粉末材料６８により満たされるように且つ／又はキャニスタ５８内の粉末材料６８の測定レベルがキャニスタ５８内に供給される粉末材料６８の量に対応するようにする。
【００６７】
プロセッサ７４は、第１の台５２を振動させる振動器６０、第２の台５４を回動させる第１のデバイス６２又は第３の台５６を回動させる第２のデバイス６４のいずれか１つを動作させてよい。これに代わる方法として、プロセッサ７４は、第１の台５２を振動させる振動器６０、第２の台５４を回動させる第１のデバイス６２又は第３の台５６を回動させる第２のデバイス６４のいずれか２つを動作させてもよい。プロセッサ７４は、第１の台５２を振動させる振動器６０、第２の台５４を回動させる第１のデバイス６２又は第３の台５６を回動させる第２のデバイス６４の３つ全部を動作させてもよい。
【００６８】
ほとんどの粉末材料、すなわち粉末金属は、球形粒子によって構成される。しかし、ＲＲ１０００として知られるニッケル基超合金は、約９０％の球形粒子と、より小さい粒子を自身に付着させた８％の球形粒子と、約２％の不規則な形状の粒子とによって構成される。ＲＲ１０００は、１８．５重量％のコバルトと１５重量％のクロムと５重量％のモリブデンと２重量％のタンタルと３．６重量％のチタンと３重量％のアルミニウムと０．５重量％のハフニウムと０．０６重量％のジルコニウムと０．０２７重量％の炭素と０．０１５重量％のホウ素と残部のニッケル及び不可避不純物とによって構成される。
【００６９】
粉末金属ＲＲ１０００の使用には問題があり、第１には、この粉末金属を供給する管が粉末金属により閉塞することがあり、第２に、より重要なこととして、この粉末金属は粉末金属を供給する管に隣接する充填位置からキャニスタ内に容易に流入しない。この問題は、キャニスタが複雑な形状を有する場合、例えばキャニスタが完成品においてフランジ及び／又はボス等を形成する凹部を有する場合に悪化する。
【００７０】
動作時において、粉末材料、すなわち粉末金属６８はホッパ６６内に維持され、粉末材料６８はホッパ６６内において大気圧の不活性環境、例えばアルゴン、ヘリウム又は窒素中に維持される。不活性環境は、粉末金属との反応又は粉末金属に対する汚染を起こすいかなる不純物も有さない任意の適切な清浄な乾性ガスであってよい。キャニスタ５８は最初にアルコールを用いてすすがれて、キャニスタから水分、すなわち水が除去される。キャニスタ５８は、その後、加熱されて、キャニスタ５８からアルコールが除去される。次に、キャニスタ５８は不活性雰囲気、例えば、アルゴン、ヘリウム又は窒素、或いは粉末金属との反応又は粉末金属に対する汚染を起こすいかなる不純物も有さない任意の清浄な乾性ガスによりパージされる。キャニスタ５８は、アルコールを除去するためのキャニスタ５８の加熱中又はアルコールを除去するためのキャニスタ５８の加熱直後のいずれかに不活性ガスによりパージされる。キャニスタ５８は、１８〜２０リットル毎分以上の流量の不活性ガス流を用いてパージされる。ホッパ６６とキャニスタ５８とは、その後、キャニスタ５８及び／又はホッパ６６に空気が入ることを防ぐために密封チャンバ内、例えば袋の中で管７２により互いに接続される。
【００７１】
ホッパ６６からキャニスタ５８への粉末金属６８の充填中にキャニスタ５８は加熱されて、キャニスタ５８内における水分の結露が防がれると共に、粉末金属６８がキャニスタ５８内へと供給される１つ以上の点からキャニスタ５８内に流入する粉末金属６８の流れが促進される。ホッパ６６はキャニスタ５８の上の位置に配置されて、粉末金属６８が重力によりホッパ６６からキャニスタ５８へと流れるようになる。加えて、ホッパ６６とキャニスタ５８との間において圧力差を維持して、ホッパ６６からキャニスタ５８内への粉末金属の流れを促進し、ホッパ６６からキャニスタ５８への粉末金属６８の重力送給を補助する。
【００７２】
キャニスタ５８の充填中に、キャニスタ５８を第１の軸Ｘ及び第２の軸Ｙのまわりに回動させると共に上記に説明したように振動させて、キャニスタ５８全体にわたって粉末金属を再配分して、粉末金属６８が確実にキャニスタ５８全体を満たすようにすることができる。これは、完成品の粉末金属物品３２上においてボス及び／又はフランジを形成する凹部等を含む複雑な形状のキャニスタ５８の場合に特に重要である。
【００７３】
１つの構成では、全ての動作モードにおいて第１の軸Ｘは水平である。第１のデバイス６２と第２のデバイス６４とを作動させなかった動作モードでは、第２の軸Ｙは垂直である。第１のデバイス６２を作動させなかった一部の動作モードでは、第２の軸Ｙは垂直ではない。
【００７４】
キャニスタ５８が粉末金属により完全に満たされた後で、キャニスタ５８に真空を加えると共に、キャニスタ５８内の圧力を測定してキャニスタ５８内で圧力が増加していないかを判断することによって何らかのガスがキャニスタ５８内へと漏入していないかどうかを判断することとにより、漏れ検査が行なわれる。キャニスタ５８が漏れ検査に合格すると、管７２がかしめにより密封され、その後、管７２は溶接、例えば軟質溶接等により更に密封される。
【００７５】
粉末金属６８を内包する排気済み且つ密封済みのキャニスタ５８は、次に、ＨＩＰ容器内に配置されると共に高温且つ高圧で熱間等方圧加圧されて、粉末金属が圧密化されると共に粉末金属粒子が互いに拡散接合されて、粉末金属物品３４が形成される。キャニスタ５８は、その後、キャニスタ５８を切削すること及び／又はキャニスタ５８を酸で溶解させることにより、粉末金属物品３２から取り外される。
【００７６】
これに代わる方法として、キャニスタ５８は、粉末金属物品３２から除去することができる多部品形キャニスタ５８であってもよい。
【００７７】
粉末金属物品３２は、ボスを貫通する孔部４２及び／又はフランジ３８及び４０を貫通する孔部を得るための切削とボス及びフランジ３８及び４０等の仕上げ削りとを少量だけ必要とするネットシェイプの物品であってよい。
【００７８】
粉末材料から物品、例えば燃焼器ケーシング３２を製造するまた他の装置１５０が図５に示されている。装置１５０は、図３及び４に示されたものと同様であって、第１の台１５２と、第１の台１５２上に第１の軸Ｔのまわりに回動可能に取り付けられる第２の台１５４と、第２の台１５４上に第２の軸Ｕのまわりに回動可能に取り付けられる第３の台１５６と、第３の台１５６上に第３の軸Ｖのまわりに回動可能に取り付けられる第４の台１５８とを含む。第２の軸Ｕは、第１の軸Ｔに対して垂直な平面上に配置され、第３の軸Ｖは、第２の軸Ｕに対して垂直な平面上に配置される。中空のキャニスタ１６０は第４の台１５８により支持される。振動器１６２は、キャニスタ１６０を振動させるように構成される。特に、振動器１６２は第１の台１５２上に取り付けられると共に、以って第１の台１５２と第２の台１５４と第３の台１５６と第４の台１５８と中空キャニスタ１６０とを振動させる。振動器１６２は、例えば、キャニスタ１６０を１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの周波数で、好ましくは１０Ｈｚ〜２０Ｈｚの周波数で振動させるように構成される。第１のデバイス１６４は、第２の台１５４を第１の軸Ｔのまわりに回動させるように構成され、第２のデバイス１６６は、第３の台１５６を第２の軸Ｕのまわりに回動させるように構成され、第３のデバイス１６８は、第４の台１５８を第３の軸Ｖのまわりに回動させるように構成される。第１のデバイス１６４は、第２の台１５４を４５°までの角度α１にわたって回動させるように構成される。第２のデバイス１６６は、第３の台１５６を４５°までの角度α３にわたって回動させるように構成される。第３のデバイス１６８は、第４の台１５８を±４５°までの角度α２にわたって回動させるように構成される。ホッパ１７０は粉末材料１７２をキャニスタ１６０内に供給するように構成され、弁１７４はホッパ１７０から主供給管１７６と１本以上の送給管１７８とを介してキャニスタ１６０内へと至る粉末材料１７２の流れを制御するように構成される。プロセッサ１８０は、弁１７４と振動器１６２と第１のデバイス１６４と第２のデバイス１６６と第３のデバイス１６８とを制御することでキャニスタ１６０の充填を制御するように構成される。これにより、プロセッサ１８０は弁１７４と振動器１６２と第１のデバイス１６４と第２のデバイス１６６と第３のデバイス１６８との実時間のＣＮＣ、すなわち計算機数値制御を達成して、キャニスタ１６０の充填を制御する。本例において、第３の軸Ｖは中空のキャニスタ１６０の軸と同軸をなすことに注意するべきである。
【００７９】
第１のデバイス１６４は、第２の台１５４を好ましくは３０°までの角度α１にわたって、一般に１０°までの角度α１にわたって回動させるように構成される。金属の送給管１７８を用いることができるように、第２の台１５４は、この範囲の下限の１０°までの角度にわたって回動されることが好ましい。
【００８０】
第２の台１５４は水平軸Ｔのまわりに回動可能に取り付けられる。第２の台１５４は、第２の台１５４の第１の端部１５４Ａにおいて１対の平行なスタブ軸１８４により第１の台１５２上に回動可能に取り付けられ、スタブ軸１８４は第１の端部１５４Ａにおいて第２の台１５４の両側部から向かい合った方向に延在する。スタブ軸１８４は、第１の台１５２に取り付けられるそれぞれの軸受１８２内に取り付けられる。第１のデバイス１６４は、第２の台１５４の第２の端部１５４Ｂにおける１対のラムからなる。ラム１６４は、第２の端部１５４Ｂにおいて第２の台１５４の両側部に取り付けられると共に、第１の台１５２に取り付けられる。ラム１６４は、第２の台１５４の第２の端部１５４Ｂを上昇又は下降させるように構成される。ラム１６４は油圧式ラム、空気式ラム、電気式ラム又はその他の適切な種類のラムであってよい。
【００８１】
第３の台１５６は軸Ｕのまわりに回動可能に取り付けられ、軸Ｕは軸Ｔに対して垂直な平面上に配置される。軸Ｕは水平であってよい。第３の台１５６は、第３の台１５６の第１の端部１５６Ａにおいて１対の平行なスタブ軸１８８より第２の台１５４上に回動可能に取り付けられ、スタブ軸１８４は第１の端部１５６Ａにおいて第３の台１５６の両側部から向かい合った方向に延在する。スタブ軸１８８は、第２の台１５４に取り付けられるそれぞれの軸受１８６内に取り付けられる。第２のデバイス１６６は、第３の台１５６の第２の端部１５６Ｂにおける１対のラムからなる。ラム１６６は、第２の端部１５６Ｂにおいて第３の台１５６の両側部に取り付けられると共に、第２の台１５４に取り付けられる。ラム１６６は、第３の台１５６の第２の端部１５６Ｂを上昇又は下降させるように構成される。ラム１６６は油圧式ラム、空気式ラム、電気式ラム又はその他の適切な種類のラムであってよい。
【００８２】
第４の台１５８は、軸Ｕに対して垂直な平面上に配置される軸Ｖのまわりに回動可能に取り付けられる。軸Ｖは垂直であってよい。第４の台１５８は、図４に示すものと同様の適切な構成の図示しない軸受により第３の台１５６上に回動可能に取り付けられる。第３のデバイス１６８は、例えば電気モータからなるが、その他の適切なデバイスを用いてもよい。軸Ｖは軸Ｔに対して垂直な平面上に配置される。
【００８３】
プロセッサ１８０は、図３及び４を参照して説明したように、異なる粉末材料１７２の挙動のデータベース１９０を含んでよい。装置１５０は、更に、キャニスタ１６０内の粉末材料１７２の重量Ｗを測定するデバイス１９２と、キャニスタ１７０内の粉末材料１７２の深さＤを測定する少なくとも１つのセンサ１９２Ａ、１９２Ｂ及び１９２Ｃとを含む。
【００８４】
装置１５０は、図３及び４を参照して説明したものと同様の態様で動作するが、プロセッサ１８０は弁１７４と振動器１６２と第１のデバイス１６４と第２のデバイス１６６と第３のデバイス１６８とを制御することでキャニスタ１６０の充填を制御する。
【００８５】
プロセッサ１５０は、第１の台１５２を振動させる振動器１６２、第２の台１５４を回動させる第１のデバイス１６４、第３の台１５６を回動させる第２のデバイス１６６又は第４の台１５８を回動させる第３のデバイス１６８のいずれか１つを動作させてよい。これに代わる方法として、プロセッサ１５０は、第１の台１５２を振動させる振動器１６２、第２の台１５４を回動させる第１のデバイス１６４、第３の台１５６を回動させる第２のデバイス１６６又は第４の台１５８を回動させる第３のデバイス１６８のいずれか２つを動作させてよい。プロセッサ１５０は、第１の台１５２を振動させる振動器１６２、第２の台１５４を回動させる第１のデバイス１６４、第３の台１５６を回動させる第２のデバイス１６６又は第４の台１５８を回動させる第３のデバイス１６８のいずれか３つを動作させてよい。プロセッサ１５０は、第１の台１５２を振動させる振動器１６２、第２の台１５４を回動させる第１のデバイス１６４、第３の台１５６を回動させる第２のデバイス１６６又は第４の台１５８を回動させる第３のデバイス１６８の４つ全部を動作させてよい。
【００８６】
１つの構成では、全ての動作モードにおいて第１の軸Ｔは水平である。第１のデバイス１６４及び第２のデバイス１６６を作動させなかった動作モードでは、第２の軸Ｕは水平であり、第３の軸Ｖは垂直である。第１のデバイス１６４を作動させず、第２のデバイス１６６を動作させた一部の動作モードでは、第２の軸Ｕは水平であり、第３の軸Ｖは垂直ではない。第１のデバイス１６４を作動させ、第２のデバイス１６６を動作させた一部の動作モードでは、第２の軸Ｕは水平ではなく、第３の軸Ｖは垂直ではない。
【００８７】
粉末材料から物品、例えば燃焼器ケーシング３２を製造する更に他の装置２５０が図６及び７に示されている。装置２５０は、図３及び４に示されたものと同様であり、且つ同様の態様で動作すると共に、第１の支持体２５２と、第１の支持体２５２上に第１の軸Ｑのまわりに回動可能に取り付けられる第２の支持体２５４と、第２の支持体２５４上に第２の軸Ｒのまわりに回動可能に取り付けられる第３の支持体２５６と、支持台２５６上に第３の軸Ｓのまわりに回動可能に取り付けられる第４の支持体２５８とを含む。第２の軸Ｒは、第１の軸Ｑに対して垂直な平面上に配置され、第３の軸Ｓは、第２の軸Ｒに対して垂直な平面上に配置される。中空のキャニスタ２６０はグラブ２５９によって第４の支持体２５８により支持される。中空のキャニスタ２６０は、本例では、前の例における台上への載置ではなしに、寧ろ支持体により懸吊される。装置２５０は、更にまた、振動器と、支持体を回動させるデバイスと、重量を測定するセンサと、キャニスタ内の粉末金属のレベルを測定するセンサと、粉末金属用ホッパと、粉末金属をキャニスタ内に供給する管と、プロセッサとを備えるが、これらは分かりやすくするために省略されている。振動器は、第１の支持体上に取り付けられてよい。本例では、第３の軸Ｓは中空のキャニスタ２６０の軸と同軸をなすことに注意するべきである。
【００８８】
粉末材料から物品、例えば燃焼器ケーシング３２を製造するまた別の装置３５０が図８に示されている。装置３５０は、第１の台３５２と、第１の台５２上に移動可能に取り付けられる第２の台３５４と、第２の台３５４上に回動可能に取り付けられる第３の台３５６とを含む。中空のキャニスタ５８は第３の台３５６により支持される。第２の台３５４は複数のラム３６４により第１の台３５２上において移動可能に取り付けられ、１つのラム３６４が第１の台３５２の各隅３５２Ａ、３５２Ｂ、３５２Ｃ及び３５２Ｄに設けられて、第２の台３５４の対応する隅３５４Ａ、３５４Ｂ、３５４Ｃ及び３５４Ｄを支持する。各ラム３６４は、自在継手（図示せず）により第１の台３５２の対応する隅に接続されると共に、自在継手（図示せず）により第２の台３５４の対応する隅に接続される。第３の台３５６は、第２の台３５４上に、第２の台３５４の平面に対して垂直に配置される軸Ｐのまわりに回動可能に取り付けられる。ラム３６４は、油圧的、空気圧的又は電気的に操作されてよい。第１の台３５２の隅３５２Ａ及び３５２Ｂを接続する第１の側部に沿った２つのラム３６４を動作させて、第２の台３５４の隅３５４Ａ及び３５４Ｂを接続する対応する第１の側部を上昇させる一方で、その他のラム３６４を動作させないままにし、以って第２の台３５４の反対側の第２の側部の水平軸Ｍのまわりにおける回動を生じさせることができる。これに代わる方法として、第１の台３５２の隅３５２Ａ及び３５２Ｂを接続する第１の側部に沿った２つのラム３６４を動作させて、第２の台３５４の隅３５４Ａ及び３５４Ｂを接続する対応する第１の側部を上昇させる一方で、第１の台３５２の隅３５２Ｃ及び３５２Ｄを接続する第２の側部に沿ったその他の２つのラム３６４を動作させて第２の台３５４の隅３５４Ｃ及び３５４Ｄを接続する対応する第２の側部を下降させ、以って第２の台３５４の第１及び第２の側部間の水平軸に沿った回動を生じさせることができる。同様に、第１の台３５２の隅３５２Ｂ及び３５２Ｃを接続する第３の側部に沿った２つのラム３６４を動作させて、第２の台３５４の隅３５４Ｂ及び３５４Ｃを接続する対応する第３の側部を上昇させる一方で、その他のラム３６４を作動させないままにし、以って第２の台３５４の隅３５４Ａ及び３５４Ｄを接続する反対側の第４の側部の水平軸Ｎのまわりにおける回動を生じさせることができ、ここで、第１の台３５２の第３及び第４の側部は、第１の台３５２の第１及び第２の側部に対して垂直をなす側部である。第１の台３５２の隅３５２Ａのラム３６４を動作させて第２の台３５４の対応する隅３５４Ａを上昇させ、反対側の隅３５４Ｃのラム３６４を動作させて第２の台３５４の対応する隅３５４Ｃを下降させる一方で、第１の台３５２のその他の隅３５２Ｂ及び３５２Ｄのラム３６４を動作させないままにして、第２の台３５４の隅３５４Ｂ及び３５４Ｄ間に延在する軸のまわりにおける回動を生じさせることができる。第２の台３５４の傾斜を達成するために、ラムの動作及び非動作のその他の組合せが可能である。本例において、軸Ｐは中空のキャニスタ５８の軸と同軸をなすことに注意するべきである。これは、図５の場合と同様の態様で動作可能である。
【００８９】
装置３５０は、更にまた、振動器と、第２の台を第１の台に対して移動させるデバイスと、第３の台を回動させるデバイスと、重量を測定するセンサと、キャニスタ内の粉末金属のレベルを測定するセンサと、粉末金属用ホッパと、粉末金属をキャニスタ内に供給する管と、プロセッサとを備えるが、これらは分かりやすくするために省略されている。振動器は、第１の台上に取り付けられてよい。
【００９０】
粉末材料から物品、例えば燃焼器ケーシング３２を製造するまた他の装置４５０が図９に示されている。装置４５０は、６軸ＣＮＣ、すなわち計算機数値制御のロボットアームを含む。装置４５０は、第１の支持体４５２と第２の支持体４５４と第３の支持体４５６と第４の支持体４５８と第５の支持体４６０と第６の支持体４６２と第７の支持体４６４とを含む。第２の支持体４５４は、第１の支持体４５２上に第１の軸Ｇのまわりに回動可能に取り付けられ、第３の支持体４５６は、第２の支持体４５４上に第２の軸Ｈのまわりに回動可能に取り付けられる。第４の支持体４５８は、第３の支持体２５６上に第３の軸Ｉのまわりに回動可能に取り付けられ、第５の支持体４６０は、第４の支持体４５８上に第４の軸Ｊのまわりに回動可能に取り付けられる。第６の支持体４６２は、第５の支持体４６０上に第５の軸Ｋのまわりに回動可能に取り付けられ、第７の支持体４６４は、第６の支持体４６２上に第６の軸Ｌのまわりに回動可能に取り付けられる。第２、第３、第４及び第５の軸Ｈ、Ｉ、Ｊ及びＫは第１の軸Ｇに対して垂直な平面上に配置され、第６の軸Ｌは第２、第３、第４及び第５の軸Ｈ、Ｉ、Ｊ及びＫに対して垂直な平面上に配置される。この装置４５０において、第１の軸Ｇは垂直である。第２、第３、第４及び第５の軸Ｈ、Ｉ、Ｊ及びＫは互いに平行をなすと共に、水平である。中空のキャニスタ５８は、グラブ４６６によって第７の支持体４６４により支持される。中空のキャニスタ５８は、本例では、台上に載置されるのではなしに、寧ろ支持体により懸吊される。装置４５０は、更にまた、振動器と、支持体を回動させるデバイスと、重量を測定するセンサと、キャニスタ内の粉末金属のレベルを測定するセンサと、粉末金属用ホッパと、粉末金属をキャニスタ内に供給する管と、プロセッサとを備えるが、これらは分かりやすくするために省略されている。振動器は第７の支持体上に取り付けられてよい。本例において、第６の軸Ｌは中空のキャニスタ５８の軸と同軸をなすことに注意するべきである。
【００９１】
プロセッサは、振動器と支持体を回動させるデバイスとのいずれか１つを動作させてよい。これに代わる方法として、プロセッサは、振動器と支持体を回動させるデバイスとのいずれか２つを動作させてよい。プロセッサは、振動器と支持体を回動させるデバイスとのいずれか３つを動作させてよい。プロセッサは、振動器と支持体を回動させるデバイスとのいずれか４つを動作させてよい。プロセッサは、振動器と支持体を回動させるデバイスとのいずれか５つを動作させてよい。プロセッサは、振動器と支持体を回動させるデバイスとのいずれか６つを動作させてよい。プロセッサは、振動器と支持体を回動させるデバイスとの７つ全部を動作させてよい。
【００９２】
図８に示すものと同様の、図示しないまた他の構成において、図８に示す４つではなしに３つのラムのみを設けると共に、これらの３つのラムを第１及び第２の三角台の隅に設けることができる。これに代わる方法として、第１及び第２の台間において任意の適切な個数のラムを用いて１つ以上の回転軸のまわりにおける回動を達成してもよい。
【００９３】
上述した例では、キャニスタを対称軸のまわりに回動させており、例えばキャニスタを円筒形のキャニスタの軸と同軸をなす軸のまわりに回動させていた。図示しないまた他の構成では、キャニスタの軸に対して平行をなすが同軸をなさない軸のまわりにキャニスタを回動させるように構成することも可能である。また別の構成では、キャニスタの軸と平行をなし且つ同軸をなす軸のまわりにキャニスタを回動させるだけではなく、キャニスタの軸と平行をなすが同軸をなさない軸のまわりに回動させるように構成することも可能である。
【００９４】
管は、侵食を防ぐためにステンレス鋼又はその他の適切な金属からなってよい。管の内面を平滑にして、摩擦を最小限にすることで粉末材料が管を閉塞させる可能性を低下させる。管は、大半径の湾曲部を有すると共に、キャニスタの移動を可能にし且つ管内の応力と管の座屈とを最小限に抑えるために螺旋状の態様に構成されてよい。
【００９５】
各々の実施形態の装置は、防振機構の上に取り付けられて、装置から装置を取り囲む建築物への振動の伝達が最小限に抑えられる。
【００９６】
振動器は、間接的又は直接的にキャニスタを振動させるように構成されてよい。振動器は、例えばキャニスタに直接音響結合されるか又は全ての介在構造、例えば介在する台又は介在する支持体の全部を介してキャニスタに間接的に音響結合される変換器からなってよい。振動器は、キャニスタを直接叩打又は衝打すると共にキャニスタを振動させるように構成されるハンマーからなってよい。キャニスタを直接的又は間接的に振動させる複数の変換器又はキャニスタを直接振動させる複数のハンマーを設けることができる。
【００９７】
図３および４では、第２の台が第１の台上に水平軸のまわりに回動可能に取り付けられ、第３の台が第２の台上に回動可能に取り付けられて、第２の台が傾斜台となり、第３の台が回動台となるように構成されたが、第２の台を第１の台上に垂直軸のまわりに回動可能に取り付け、第３の台を第２の台上に水平軸のまわりに回動可能に取り付けて、第２の台が回動台となり、第３の台が傾斜台となるようにすることも同等に可能である。同様に、図５では、第２及び第３の台が傾斜台となり、第４の台が回動台となるように構成されたが、第２の台が回動台となり、第３及び第４の台が傾斜台となるように構成すること、又は第３の台が回動台となり、第１及び第４の台が傾斜台となるように構成することも同等に可能である。
【００９８】
本発明は、プログラム可能とすることができる装置を提供して、キャニスタ内に流入する粉末材料の流れに影響を与える物理的パラメータの充填条件の変動を可能にするものである。装置は、例えばキャニスタをそれぞれの回転軸のまわりに前後に揺動させること及びキャニスタの壁部に振動を伝えることにより、多軸振動負荷をキャニスタ内の粉末材料に伝達することを可能にする。本発明は、キャニスタ内の粉末材料の高さとキャニスタ内の粉末材料の充填密度とキャニスタ内の粉末材料の重量とを測定すると共にフィードバックを行なう複数の検出システムを提供するものである。検出システムからの出力を用いてプロセス変量を制御することができ、フィードバックモニタリングによる実時間のプロセス制御及び調節を達成することができる。この装置は、あらゆる振動の振幅、各々の回転軸に関してキャニスタを揺動又は回動させる角度を変更することができる。この装置では、キャニスタを回動させること又は前後に振動させることができる２つ以上の軸が得られる。
【００９９】
粉末金属に関して本発明を説明したが、本発明は、粉末セラミックからの粉末セラミック物品の製造又は粉末金属と粉末セラミックとを組み合わせたものからのサーメット物品の製造にも同等に適用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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