(57)【要約】【課題】  ３次元的に塑性変形する複雑形状部品の内部変形情報を得て、加工プロセス設計、金型設計または加工欠陥対策等を評価・検討する方法及び装置を提供する。【解決手段】  モデル型を使用し、かつ金属材料の変形特性と類似したモデル材料を使用して、標点を埋め込んだモデル材料をモデル型で塑性加工し、標点の動きを、視差を形成する２方向からの放射線により、放射線照射のタイミングを映像の１コマごとに切り換えて１つの映像として撮像後、視差を形成する２方向からの２次元の標点画像から加工開始から加工終了までの任意の塑性加工段階で標点の３次元座標を演算し、標点データとモデル型の形状データとを重ね合わせて表示する。【選択図】  図２
2008221246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モデル型を使用し、かつ金属材料の変形特性と類似したモデル材料を使用して、所定形状のモデル材料の内部に標点を埋め込む工程と、前記モデル型に装填した前記モデル材料を連続的に塑性加工し、同時に前記塑性加工に伴う前記標点の動きを、視差を形成する２方向からの放射線により、放射線照射のタイミングを映像の１コマごとに切り換えて１つの映像として撮像する工程と、前記映像を記録する工程と、記録された映像を視差を形成する２方向ごとの静止画に分別する工程と、前記視差を形成する２方向ごとに分別された静止画を用いて加工開始から加工終了までの任意の塑性加工段階で標点の２次元座標を演算する工程と、前記視差を形成する２方向ごとに分別された標点の２次元座標を用いて加工開始から加工終了までの任意の塑性加工段階で標点の３次元座標を演算する工程と、加工開始から加工終了までの任意の塑性加工段階において前記３次元座標での標点データとモデル型の形状データとを重ね合わせて表示する工程と、前記標点データとモデル型の形状データとを重ね合わせて表示した結果に基づいて加工の良否を判定する工程とを有することを特徴とする塑性加工の３次元実験シミュレーション方法。
【請求項２】
放射線の波長が１ｐｍから１０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の塑性加工の３次元実験シミュレーション方法。
【請求項３】
標点がモデル材料及びモデル型より密度が高い物質からなることを特徴とする請求項１に記載の塑性加工の３次元実験シミュレーション方法。
【請求項４】
標点とモデル材料及び標点とモデル型の密度差が１２グラム毎立方センチメートル以上であることを特徴とする請求項１に記載の塑性加工の３次元実験シミュレーション方法。
【請求項５】
モデル材料及びモデル型が、実際の金型及び被加工材料の形状と実質的に同一または相似の形状を有してなることを特徴とする請求項１に記載の塑性加工の３次元実験シミュレーション方法。
【請求項６】
複数の標点が埋め込まれたモデル材料と、前記モデル材料を塑性加工するためのモデル型と、前記モデル材料を塑性加工する加圧装置と、前記加圧装置が一体となったモデル型設置台と、前記モデル型設置台が移動するためのモデル型設置台用レールと、前記モデル型設置台を移動させるためのモデル型設置台位置制御装置と、塑性加工に伴う標点の動きを視差を形成して撮像するための２台の放射線発生器と、前記２台の放射線発生器の照射タイミングを映像の１コマごとに切り替える放射線照射制御装置と、前記放射線発生器を設置するための放射線発生器設置台と、前記放射線発生器設置台が移動するための放射線発生器設置台用レールと、前記放射線発生器設置台を移動させるための放射線発生器設置台位置制御装置と、標点の放射線透過像を光学像に変換するイメージインテンシファイアと、前記イメージインテンシファイアにより得られた光学像を所定の大きさの光学映像に変換する光学系と、前記光学系により変換された所定の大きさの光学映像をアナログ映像信号に変換する１台の放射線用ＴＶカメラと、前記アナログ映像信号を記録するためのビデオキャプチャーと、前記モデル型設置台及び前記放射線発生器設置台の位置を制御するプログラムと、前記撮像された視差を形成する２方向からの放射線による映像を１コマごとに方向ごとの時系列画像として切り分け静止画像として保存するプログラムと、前記視差を形成する方向ごとの時系列画像を用いて任意の塑性加工段階における標点の２次元座標を演算処理するプログラムと、前記任意の塑性加工段階における標点の２次元座標から３次元座標を演算処理するプログラムと、前記プログラム等が収納された演算処理装置と、前記演算処理結果とモデル型の形状データを重ね合わせて表示する表示装置とからなることを特徴とする塑性加工の３次元実験シミュレーション装置。
【請求項７】
モデル型設置台は、放射線用ＴＶカメラを真上から見て、放射線用ＴＶカメラの撮像面に対して垂直方向に移動することを特徴とする請求項６に記載の塑性加工の３次元実験シミュレーション装置。
【請求項８】
２台の放射線発生器設置台は、放射線用ＴＶカメラを真上から見て、放射線発生器の視差形成を維持しながら放射線用ＴＶカメラの撮像面と平行に横方向へ独立して同方向あるいは逆方向に移動することを特徴とする請求項６に記載の塑性加工の３次元実験シミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍛造加工や押出し加工等の塑性加工において、３次元的に変形する複雑形状部品の内部変形情報を得て、加工プロセス設計、金型設計又は加工欠陥対策等を評価・検討することを目的とする塑性加工の３次元実験シミュレーション方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、３次元的に変形する複雑形状部品の塑性加工による加工プロセス設計及び金型設計の評価・検討は次のように行っていた。
【０００３】
（１）実試作結果からの評価・検討
設計された複雑形状部品に対して、被加工材料及び加工設備を選定し、加工プロセスとそれに応じた金型設計を行う。次に、加工プロセス設計と金型設計の妥当性を判定するために、金型を実際に製作して、実試作し、その結果からそれらの良否を判断していた。しかし、この方法では、結果の良否の判断を熟練技術者の過去の経験や勘に頼ることが多く、どこを改良すべきか客観的に判断するための数値的なデータが得られなかった。また、試作の繰り返しが数回に及び、多大な時間とコストを要していた。しかも、熟練技術者による試行錯誤の末、ようやく最適化された結果を得ても、そのプロセスを体系化できないため、３次元的に変形する複雑形状部品の場合、得られた経験則を他部品へ適用できないでいた。
【０００４】
（２）計算機シミュレーションによる評価・検討
有限要素法を用いた数値計算力学による計算機シミュレーション技術を用いて、被加工材料の変形過程を解析して評価・検討する方法がある。この方法では、解析を行う際に、複雑な各種境界条件や入力条件等が必要となる。特に、金型に及ぼす影響を考慮して各種条件を解析に導入すると計算工程は複雑で非効率的なものとなる。全く新規の加工に関してはそのような条件は仮定でしかない。さらに、時々刻々と変化している被加工材料と金型との接触条件、摩擦条件などを一定値として仮定しているため、実現象と大きく異なる結果が得られる場合もあり、信頼性に欠けており、目安程度にしか利用されていない。また、３次元的に変形する複雑形状部品の場合、解析時間に数日から１週間程度を要し、得られた結果の妥当性を検証する術もない。さらに、条件設定のミスを完全に排除することは難しく、条件の再設定や実現象に即した解析プログラムの修正を余儀なくされていた。
【０００５】
（３）モデル材料を用いた実験的シミュレーションによる評価・検討
金属材料と類似の変形特性を示す油粘土等のモデル材料と樹脂製のモデル型を用いた模擬実験によって、材料変形の可視化を行い、評価・検討する方法がある（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。特許文献１は、平面ひずみ及び軸対称部品を対象としており、３次元的な変形を伴う複雑形状部品の材料内部の変形現象の可視化はできない。また、加工開始から加工終了までを所定の加工量に分け逐次加工するため、逐次加工段階ごとの可視化しかできず、連続的な加工現象の可視化はできない。また、非特許文献１は、定常変形を対象としており、塑性加工時に定常変形となったところで加工を止め、加工品を取り出し、薄層状にカットすることで、内部変形を同定しているため、鍛造のような非定常変形において全工程を網羅するには多くの逐次加工段階で加工を止め、それぞれで薄層状にカットする過程を経る必要があるため、多大な時間とコストを要するという欠点があった。
【０００６】
【特許文献１】特許第３３４５６６２号
【非特許文献１】吉田、伊藤著  「Ｖｉｓｉｏｐｌａｓｔｉｃｉｔｙによるひずみ（速度）および応力の解析」日本塑性加工学会誌  第３３巻  第３７９号（１９９２−１）Ｐ３４−３９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
３次元的に塑性変形する複雑形状部品の加工において、加工プロセスあるいは金型設計が適切ではない場合、金属材料が金型に充満しない欠肉や、材料流動の不安定に起因する加工品表面の巻き込み等欠陥が発生する。これら欠陥の原因を解明するため時々刻々と変化する成形品内部変形の様子を実時間で可視化する必要があるが、従来技術では難しいという問題点がある。
【０００８】
本発明は、以上の従来技術における問題点に鑑みてなされたものであり、３次元的に塑性変形する複雑形状部品の内部変形の様子を連続的に可視化する方法及び装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の塑性加工の３次元実験シミュレーション方法は、モデル型を使用し、かつ金属材料の変形特性と類似したモデル材料を使用して、所定形状のモデル材料の内部に標点を埋め込む工程と、前記モデル型に装填した前記モデル材料を連続的に塑性加工し、同時に前記塑性加工に伴う前記標点の動きを、視差を形成する２方向からの放射線により、放射線照射のタイミングを映像の１コマごとに切り換えて１つの映像として撮像する工程と、前記映像を記録する工程と、記録された映像を視差を形成する２方向ごとの静止画に分別する工程と、前記視差を形成する２方向ごとに分別された静止画を用いて加工開始から加工終了までの任意の塑性加工段階で標点の２次元座標を演算する工程と、前記視差を形成する２方向ごとに分別された標点の２次元座標を用いて加工開始から加工終了までの任意の塑性加工段階で標点の３次元座標を演算する工程と、加工開始から加工終了までの任意の塑性加工段階において、前記３次元座標での標点データとモデル型の形状データとを重ね合わせて表示する工程と、前記標点データとモデル型の形状データとを重ね合わせて表示した結果に基づいて加工の良否を判定する工程からなることとすることにより前記課題を解決したものである。
【００１０】
本発明の塑性加工の３次元実験シミュレーション方法は、放射線の波長が１ｐｍから１０ｎｍであることとした。これにより、モデル材料内部の非破壊検査が可能となる。
【００１１】
本発明の塑性加工の３次元実験シミュレーション方法は、標点がモデル材料及びモデル型より密度が高い物質とし、標点とモデル材料及び標点とモデル型との密度差が１２グラム毎立方センチメートル以上であることとした。これにより、コントラストの良い標点の放射線透過映像を得ることができる。
【００１２】
本発明の塑性加工の３次元実験シミュレーション方法は、モデル材料及びモデル型が実際の金型及び被加工材料の形状と実質的に同一または相似の形状を有してなることとした。これにより、モデル型とモデル材料のシミュレーション実験にて得られる標点の動きは、実際の金型と被加工材料として金属材料を用いた加工における材料内部の変形と類似となる。
【００１３】
本発明の塑性加工の３次元実験シミュレーション装置は、複数の標点が埋め込まれたモデル材料と、前記モデル材料を塑性加工するためのモデル型と、前記モデル材料を塑性加工する加圧装置と、前記加圧装置が一体となったモデル型設置台と、前記モデル型設置台が移動するためのモデル型設置台用レールと、前記モデル型設置台を移動させるためのモデル型設置台位置制御装置と、塑性加工に伴う標点の動きを視差を形成して撮像するための２台の放射線発生器と、前記２台の放射線発生器の照射タイミングを映像の１コマごとに切り替える放射線照射制御装置と、前記放射線発生器を設置するための放射線発生器設置台と、前記放射線発生器設置台が移動するための放射線発生器設置台用レールと、前記放射線発生器設置台を移動させるための放射線発生器設置台位置制御装置と、標点の放射線透過像を光学像に変換するイメージインテンシファイアと、前記イメージインテンシファイアにより得られた光学像を所定の大きさの光学映像に変換する光学系と、前記光学系により変換された所定の大きさの光学映像をアナログ映像信号に変換する１台の放射線用ＴＶカメラと、前記アナログ映像信号を記録するためのビデオキャプチャーと、前記モデル型設置台及び前記放射線発生器設置台の位置を制御するプログラムと、前記撮像された視差を形成する２方向からの放射線による映像を１コマごとに方向ごとの時系列画像として切り分け静止画像として保存するプログラムと、前記視差を形成する方向ごとの時系列画像を用いて任意の塑性加工段階における標点の２次元座標を演算処理するプログラムと、前記任意の塑性加工段階における標点の２次元座標から３次元座標を演算処理するプログラムと、前記プログラム等が収納された演算処理装置と、前記演算処理結果とモデル型の形状データを重ね合わせて表示する表示装置とからなることとすることにより前記課題を解決したものである。なお、前記加圧装置とは、油圧あるいは電動プレス機である。
【００１４】
本発明の塑性加工の３次元実験シミュレーション装置は、モデル型設置台が放射線用ＴＶカメラを真上から見て、放射線用ＴＶカメラの撮像面に対して垂直方向に移動することとした。これにより、放射線により撮像された標点映像を放射線用ＴＶカメラの視野に収めたり、視認性を向上させるために拡大縮小することができる。
【００１５】
本発明の塑性加工の３次元実験シミュレーション装置は、２台の放射線発生器を設置した放射線発生器設置台が、放射線用ＴＶカメラを真上から見て、放射線発生器の視差形成を維持しながら放射線用ＴＶカメラの撮像面と平行に横方向へ独立して同方向あるいは逆方向に移動することとした。これにより、視差を形成する２方向からの放射線により撮像された標点の透過映像を放射線用ＴＶカメラの視野に収まるように２個の放射線発生器の間隔を変更することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると次のような優れた効果がある。
（１）３次元的に塑性変形する複雑形状部品の加工において、加工プロセスあるいは金型設計が適切ではない場合、金属材料が金型に充満しない欠肉や、材料流動の不安定に起因する加工品表面の巻き込み等の欠陥が発生する。これらの原因を解明するため、時々刻々と変化する成形品の内部変形を連続的に可視化することができる。
（２）標点を埋め込んだ１つのモデル材料を用いたシミュレーション実験による材料内部変形の可視化において、単一焦点の放射線発生器で視差を形成する方法も考えられるが、その方法ではある瞬間の３次元情報しか得られないのに対し、本発明では時間軸を加えた実時間で３次元的に塑性変形する現象の可視化が可能となる。
（３）数値計算モデルが不要で、過去の経験や勘といった熟練度を必要とせずに、加工プロセス設計及び金型設計における主要検討項目を、任意に、また広範囲に変えたシミュレーションができる。
（４）被加工材料と金型間の接触条件、摩擦条件、境界条件、材料の変形特性などが実験結果に包含されているため、実現象に即したシミュレーション結果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明による塑性加工の３次元実験シミュレーション方法の一実施形態について説明する。本発明による塑性加工の３次元実験シミュレーション方法による加工プロセス設計は、図１の（１）〜（９）に示される過程により行われる。
（１）加工前の素材形状を決定し、モデル材料を用いて素材を製作する。素材の内部には、予めモデル材料よりも密度が高い標点を埋め込んでおく。
（２）モデル型を設計・製作する。
（３）塑性加工に伴う標点の動きを視差を形成する放射線により撮像する。
（４）任意時間に得られた視差画像中の標点の２次元座標を用いて、標点の３次元座標を演算する。
（５）表示装置上に標点とモデル型の重ね合わせ画像を表示する。
（６）加工の良否を判定する。良の判定の場合には、設計が終了する。否の判定の場合には、次の（７）〜（９）のいづれかまたは複数を行って、良の判定が出るまでこれを繰り返す。
（７）（６）の結果を参考に素材形状を変更して、（１）に戻る。
（８）（６）の結果を参考にモデル型の形状を変更して、（２）に戻る。
（９）（６）の結果を参考に加工条件を変更して、（３）に戻る。  
【００１８】
以上の方法によって、モデル材料の変形特性あるいはモデル材料とモデル型間の摩擦分布が時々刻々と変化する加工においても、それらの影響を受けた標点の３次元的な位置を演算するためのデータが得られるため、実現象に即した可視化を行うことができ、高い信頼性が期待できる。以上のことにより、本発明による塑性加工の３次元実験シミュレーション方法によれば、工具形状・潤滑条件・素材形状など加工プロセスにおける主要検討項目を、任意に、また、広範囲に変えたシミュレーションを容易に実施できる。
【００１９】
次に、本発明による塑性加工の３次元実験シミュレーション装置を図２、図３に示して説明する。本発明による塑性加工の３次元実験シミュレーション装置４０は、
（ａ）視差を形成する位置に配置された放射線発生器１１ａ、１１ｂと、放射線発生器１１ａ、１１ｂを設置するための放射線発生器設置台１２ａ、１２ｂと、放射線発生器設置台１２ａ、１２ｂを放射線用ＴＶカメラを真上から見て、放射線用ＴＶカメラの撮像面と平行に横方向へ移動させるための放射線発生器設置台用レール１３と、２台の放射線発生器１１ａ、１１ｂの照射タイミングを映像の１コマごとに切り替えるための放射線照射制御装置１４と、放射線発生器設置台用レール１３における放射線発生器設置台１２ａ、１２ｂの位置を制御する放射線発生器位置制御装置１５とを備える放射線機構部１０と、
（ｂ）モデル材料で作製した素材２１と、素材２１を塑性加工するための樹脂製のモデル型２２と、プレス機能を果たす加圧装置２３と、放射線の撮像対象となる金属製の標点２４と、モデル型２２を設置するモデル型設置台２５と、モデル型設置台位置制御装置２８と、モデル型設置台２５を放射線の照射方向に移動させるためのモデル型設置台用レール２６と、素材２１を加圧するパンチ２９とを備える加圧機構部２０と、
（ｃ）標点２４の放射線映像を光学像に変換するイメージインテンシファイア３１と、イメージインテンシファイア３１により得られた光学像を所定の大きさの光学映像に変換する光学系３２と、光学系３２により変換された所定の大きさの光学映像をアナログ映像信号に変換する放射線用ＴＶカメラ３３と、映像を記録するためのビデオキャプチャー３４と、各種処理プログラム３５が収納された演算処理装置３６と、演算処理結果とモデル型２２の形状データを重ね合わせて表示する表示装置３７とを備えるデータ処理機構部３０とからなる。（放射線の被曝を防御する防御壁は図示せず）
【００２０】
本発明による塑性加工の３次元実験シミュレーション装置４０を使用して、金型設計の段階で、金属材料の変形特性（応力−ひずみ曲線の傾き、すなわちＮ値）を再現（Ｎ値を同一とする）できる市販のプラスチシン（油粘土）、カラークレイ（油粘土）、Ｆｉｌｉａ（ワックス）をモデル材料として用いることにより、素材形状の検討や成形性の検討を容易に、安価に、短期間で行うことができる。
【００２１】
ここで、放射線発生器１１ａ、１１ｂの放射線で透過撮影された複数の標点２４の映像のコマ構成を図４に示して説明する。放射線発生器１１ａ、１１ｂの照射タイミングを映像の１コマごとに切り替える放射線照射制御装置１４により放射線透過撮影された標点２４の放射線用ＴＶカメラ３３における映像は、映像の１コマごとに放射線発生器１１ａで放射線を照射し、撮像した標点２４の映像５０ａ、放射線発生器１１ｂで放射線を照射し、撮像した標点２４の映像５０ｂが時系列に、交互に５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂ・・・のように納められている。ここで、ＮＴＳＣ信号による映像の１コマは１／３０秒間隔であるので、加工における標点の移動時間を特定することができ、標点２４の移動速度の演算が可能となる。
【００２２】
本発明による塑性加工の３次元実験シミュレーション方法におけるデータ処理は図５（１）〜（５）に示される過程により行われる。
（１）照射タイミングを映像の１コマごとに切り換える放射線照射制御装置１４によって２方向からの放射線により、モデル材料に埋め込まれた複数の標点２４の視差映像が１つの映像として得られ、その映像をビデオキャプチャーにより記録し、演算処理装置３６に保存する。
（２）視差を形成する２方向からの放射線による視差映像を１コマごとに方向別に切り分け、時系列の静止画として保存する。
（３）時系列の静止画中の全ての標点２４の２次元座標を演算する。なお、この処理は画像処理ソフトウエアの重心座標探索機能を代用してもよい。
（４）視差を形成する時系列の静止画像における標点２４の２次元座標から３次元座標を演算する。
（５）表示装置上に標点２４の３次元データとモデル型の３次元形状データを重ね合わせて時系列で表示する。
なお、（５）から後の処理は、図１（６）となる。
【００２３】
本発明による塑性加工の３次元実験シミュレーション方法における標点２４の３次元座標の演算処理手順を図６にて説明する。この演算では標点２４の撮像２７ａ、２７ｂのほか、既知である放射線発生器１１ａ、１１ｂ及び放射線用ＴＶカメラ３３の撮像面３８の位置情報を用いる。
【００２４】
図６において、ｆ１は放射線発生器１１ａの焦点座標、ｆ２は放射線発生器１１ｂの焦点座標、ａは求める標点２４の座標、ａ１は放射線発生器１１ａから照射された放射線により撮像された標点２４の放射線用ＴＶカメラ３３の撮像面３８における透過画像の座標、ａ２は放射線発生器１１ｂから照射された放射線により撮像された標点２４の放射線用ＴＶカメラ３３の撮像面３８における透過画像の座標、Ｏは原点（０、０、０）を示している。
【００２５】
ここで、焦点座標ｆ１、ｆ２は、焦点間距離をＬ、放射線発生器１１ａと放射線用ＴＶカメラ３３の撮像面３８間の距離をＦとすると、ｆ１（−Ｌ／２、０、Ｆ）とｆ２（Ｌ／２、０、Ｆ）として表される。また、ａ１（Ｘ１、Ｙ１、０）、ａ２（Ｘ２、Ｙ２、０）とし、求める座標ａをａ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）とする。
【００２６】
以上の座標において、ｆ１及びａ１を通る直線は、次の式で表される。
【数１】
2008221246.tif 000003
また、ｆ２及びａ２を通る直線は、次の式で表される。
【数２】
2008221246.tif 000004
（１）、（２）に基本座標を代入すると、次の関係が成り立つ。
【数３】
2008221246.tif 000005
【数４】
2008221246.tif 000006
（３）、（４）の関係からＸ座標について整理すると、次の関係が成り立つ。
【数５】
2008221246.tif 000007
以上の関係から求める座標ａは、次のようになる。
【数６】
2008221246.tif 000008
【数７】
2008221246.tif 000009
【数８】
2008221246.tif 000010
【実施例】
【００２７】
本発明による塑性加工の３次元実験シミュレーション方法の実施例として、ヘリカルギヤの鍛造加工現象を可視化した結果について説明する。加工対象は、図７に示したヘリカルギヤ６０で、円柱部６１と３次元的に変形するギヤ部６１ａを有する。
【００２８】
シミュレーション実験は、モデル材料として金属材料の変形特性（応力−ひずみ曲線の傾き、すなわちＮ値）を再現（Ｎ値を同一とする）できる市販のＦｉｌｉａ（ワックス）を用いた。なお、その他のモデル材料であるプラスチシン（油粘土）やカラークレイ（油粘土）を用いてもよい。図８に加工前のＦｉｌｉａ（ワックス）製素材を示す。素材の製作は、次の（１）〜（６）の手順で行った。
（１）溶融したＦｉｌｉａ（ワックス）をよく混練し、素材の形状に応じて作製された金属製の円筒型枠の中空部へＦｉｌｉａ（ワックス）を流し込む。
（２）円筒型枠に振動を与え、Ｆｉｌｉａ（ワックス）内の気泡を除去する。
（３）Ｆｉｌｉａ（ワックス）を−２０℃の環境下で１時間程度保持し、Ｆｉｌｉａ（ワックス）が収縮したところで円柱状になったＦｉｌｉａ（ワックス）を円筒型枠から取り出す。
（４）円柱状Ｆｉｌｉａ（ワックス）を中心軸を通る面で半分割し、２つの半円柱素材７１、７１ａとする。
（５）半分割した半円柱素材７１の分割面に４ｍｍの等間隔に直径１ｍｍの超硬合金製の球形の標点２４を複数配置する。なお、標点２４の配置は、溶融時にＦｉｌｉａ（ワックス）と標点を同時に混練し、モデル材料内部に任意に埋め込んでもよい。
（６）半円柱素材７１、７１ａの分割面を合わせてヘリカルギヤの加工前素材７０とする。
【００２９】
シミュレーション実験に使用したモデル型を図９に示す。モデル型の製作は、２液のエポキシ樹脂を型枠へ注型し、硬化させた後、型枠から取り出し、所定寸法に削り出した。樹脂製のヘリカルギヤ成形用モデル型８４を樹脂製のケース８３に挿入し、樹脂製の受圧板８５をヘリカルギヤ成形用モデル型８４の下方に置いた。
【００３０】
加工前素材７０をヘリカルギヤ成形用モデル型８４に装填して、最大荷重が９．８ｋＮの加圧装置のラム８１に設置したパンチ８２により加工した。加工は加工開始から加工終了まで連続的に加圧速度１ｍｍ／ｓの条件で実施した。なお、潤滑剤としてワセリンをヘリカルギヤ成形用モデル型８４に薄く一様に塗布した。また、変形中は、軟Ｘ線を線源とする放射線発生器１１ａ、１１ｂにて９０ｋＶ、８０μＡで放射線を照射し、標点２４の透過映像を撮像したデータより標点２４の３次元座標を演算した。
【００３１】
シミュレーション実験で得た放射線透過画像例を図１０に示す。なお、図の標点２４に相当する白点は、視認性を容易にするために画像処理したものである。図１０からヘリカルギヤ部６１ａの成形の進行に伴って標点２４が広がることが確認できる。
【００３２】
シミュレーション実験で得た放射線透過画像を基に標点２４の３次元座標を演算し、表示装置に表示した結果を図１１に示す。図１１から材料内部の３次元的な様子が明確に確認できる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
上述の発明は、鍛造加工、押出し加工等の塑性加工において、３次元的に変形する複雑形状部品の加工プロセス設計または金型設計または加工欠陥対策等の基礎データを得て、評価・検討するために利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】塑性加工の３次元実験シミュレーション方法の機能説明図
【図２】塑性加工の３次元実験シミュレーション装置の上面図
【図３】塑性加工の３次元実験シミュレーション装置の加圧機構部の側面図
【図４】放射線により透過撮影された標点の映像構成図
【図５】塑性加工の３次元実験シミュレーション方法におけるデータ処理フロー図
【図６】標点の３次元座標演算のための説明図
【図７】実施例で用いたヘリカルギヤ
【図８】実施例で用いた加工前のワックス製素材
【図９】実施例で用いたモデル型
【図１０】実施例で撮像した標点の放射線透過画像
【図１１】実施例で演算した標点の３次元データの表示装置への表示結果
【符号の説明】
【００３５】
１０    放射線機構部
１１ａ  放射線発生器（Ｌ）
１１ｂ  放射線発生器（Ｒ）
１２ａ  放射線発生器設置台（Ｌ）
１２ｂ  放射線発生器設置台（Ｒ）
１３    放射線発生器設置台用レール
１４    放射線照射制御装置
１５    放射線発生器位置制御装置
２０    加圧機構部
２１    素材
２２    モデル型
２３    加圧装置
２４    標点
２５    モデル型設置台
２６    モデル型設置台用レール
２７ａ  標点の撮像（Ｌ）
２７ｂ  標点の撮像（Ｒ）
２８    モデル型設置台位置制御装置
２９    パンチ
３０    データ処理機構部
３１    イメージインテンシファイア
３２    光学系
３３    放射線用ＴＶカメラ
３４    ビデオキャプチャー
３５    各種プログラム
３６    演算処理装置
３７    表示装置
３８    放射線用ＴＶカメラの撮像面
４０    塑性加工の３次元実験シミュレーション装置
５０ａ  放射線発生器１０ａによる標点の視差映像の１コマ目
５０ｂ  放射線発生器１０ｂによる標点の視差映像の１コマ目
５１ａ  放射線発生器１０ａによる標点の視差映像の２コマ目
５１ｂ  放射線発生器１０ｂによる標点の視差映像の２コマ目
５２ａ  放射線発生器１０ａによる標点の視差映像の３コマ目
５２ｂ  放射線発生器１０ｂによる標点の視差映像の３コマ目
６０    ヘリカルギヤ
６１    ヘリカルギヤの円柱部
６１ａ  ヘリカルギヤのギヤ部
７０    加工前素材
７１    標点を配置した半円柱素材
７１ａ  半円柱素材
８０    シミュレーション実験で使用したモデル型
８１    プレスのラム
８２    パンチ
８３    ケース
８４    ヘリカルギヤ成形用モデル型
８５    受圧板
【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９】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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