DE112021003200T5 - Automatic calculation device, automatic calculation method and method for manufacturing a base material for three-dimensional processing - Google Patents

Automatic calculation device, automatic calculation method and method for manufacturing a base material for three-dimensional processing Download PDF

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Abstract

Die automatische Berechnungsvorrichtung (200) zum Erzeugen einer Struktur mit einer dreidimensionalen Form aus einem plattenförmigen Glied umfasst: eine Datenerfassungseinheit (211), die Bedingungsdaten einschließlich des Materials des Glieds, der Plattendicke des Glieds und der dreidimensionalen Form erhält; eine Berechnungseinheit (212), die für eine elastische Verformung des plattenförmigen Glieds für die Erzeugung einer Struktur, auf einem Verarbeitungsbereich, in dem das plattenförmige Glied elastisch verformt werden soll, einen Zuordnungsprozess zum Zuordnen einer Vielzahl von in einem Zickzackmuster angeordneten Schlitzen durchführt, und eine Ausgabeeinheit (213), die das Ergebnis des Zuordnungsprozesses der Berechnungseinheit (212) ausgibt. Der Zuordnungsprozess umfasst einen Prozess zum Berechnen der Dimensionen der Schlitze mit dem Zickzackmuster basierend auf den durch die Erfassungseinheit (211) erhaltenen Bedingungsdaten.The automatic calculation device (200) for generating a structure having a three-dimensional shape from a plate-shaped member comprises: a data acquisition unit (211) which obtains condition data including the material of the member, the plate thickness of the member and the three-dimensional shape; a calculation unit (212) which, for elastic deformation of the plate-shaped member to generate a structure, performs a mapping process for mapping a plurality of slits arranged in a zigzag pattern on a processing area where the plate-shaped member is to be elastically deformed, and a Output unit (213) which outputs the result of the allocation process of the calculation unit (212). The assignment process includes a process of calculating the dimensions of the slits with the zigzag pattern based on the condition data obtained by the detecting unit (211).

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatische Berechnungsvorrichtung, ein automatisches Berechnungsverfahren und ein Verfahren zum Herstellen eines Basismaterials für eine dreidimensionale Verarbeitung.The present invention relates to an automatic calculation device, an automatic calculation method and a method for manufacturing a base material for three-dimensional processing.

Stand der TechnikState of the art

Ein flexibles Glied kann durch das Ausbilden von mehreren in einem gestaffelten Muster angeordneten Schlitzen in einem plattenförmigen Glied und dann das Erweitern der Schlitzteile des gestaffelten Musters ausgebildet werden. Zum Beispiel kann auch ein nicht-dehnfähiges Papiermaterial wie etwa eine Wellpappe dreidimensional verarbeitet werden, sodass eine Struktur mit einer dreidimensionalen Form wie etwa einer gekrümmten Fläche erzeugt werden kann. Das gestaffelte Muster der mehreren in einem gestaffelten Muster angeordneten Schlitze ist wie folgt beschaffen. Insbesondere ist ein Hahnentrittmuster ein Muster, das durch das Einfügen von geraden Schlitzen in ein Glied an mehreren Zickzackpositionen und dann das Öffnen des Glieds zu einem karierten Muster mit einer großen Rautenform gebildet werden kann. Das Hahnentrittmuster weist eine viereckige Form mit einer Aussparung, die einem Eckzahn ähnelt, auf. Das oben beschriebene gestaffelte Muster ist ein Schlitzmuster für eine zickzackartige Anordnung der mehreren Schlitze, aus denen das Hahnentrittmuster gebildet werden kann.A flexible member can be formed by forming a plurality of slits arranged in a staggered pattern in a plate-shaped member and then expanding the slit portions of the staggered pattern. For example, a non-extensible paper material such as corrugated cardboard can also be three-dimensionally processed so that a structure having a three-dimensional shape such as a curved surface can be produced. The staggered pattern of the plurality of slits arranged in a staggered pattern is as follows. In particular, a houndstooth pattern is a pattern that can be formed by inserting straight slits in a link at a plurality of zigzag positions and then opening the link into a checkered pattern having a large diamond shape. The houndstooth pattern features a square shape with a recess resembling a canine tooth. The staggered pattern described above is a slit pattern for a zigzag arrangement of the plurality of slits from which the houndstooth pattern can be formed.

Weiterhin kann durch das Ausbilden der mehreren in einem gestaffelten Muster angeordneten Schlitze in einer Metallplatte und dann das Erweitern der Schlitzteile des gestaffelten Musters die dreidimensionale Verarbeitung bewerkstelligt werden und kann eine Anwendung auf eine Struktur mit einer dreidimensionalen Form ermöglicht werden.Furthermore, by forming the plurality of slits arranged in a staggered pattern in a metal plate and then expanding the slit parts of the staggered pattern, three-dimensional processing can be accomplished and application to a structure having a three-dimensional shape can be enabled.

Referenzlistereference list

Patentliteraturpatent literature

Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2007-237291 Patent Literature 1: Japanese Laid-Open Patent Application Publication No 2007-237291

ZusammenfassungSummary

Um im Folgenden eine Struktur mit einer gewünschten dreidimensionalen Form zu erzeugen, müssen Schlitze eines gestaffelten Musters in Entsprechung zu den mechanischen Eigenschaften des plattenförmigen Glieds und der dreidimensionalen Form entworfen werden. Weil jedoch die Spezifikationen der Schlitze des gestaffelten Musters in Abhängigkeit von den mechanischen Eigenschaften des plattenförmigen Glieds und der dreidimensionalen Form variieren, müssen die Schlitze durch ein wiederholtes Ausprobieren entworfen werden, wofür eine beträchtliche Anzahl von Mannstunden erforderlich sind und hohe Stückosten verursacht werden.Subsequently, in order to produce a structure with a desired three-dimensional shape, slits of a staggered pattern must be designed in accordance with the mechanical properties of the plate-shaped member and the three-dimensional shape. However, because the specifications of the slits of the staggered pattern vary depending on the mechanical properties of the plate-shaped member and the three-dimensional shape, the slits must be designed through repeated trial and error, which requires a considerable number of man-hours and causes a high unit cost.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, den Entwurf der Schlitze eines gestaffelten Musters, die für die dreidimensionale Verarbeitung erforderlich ist, zu automatisieren, sodass die Mannstunden für den Entwurf und die Stückkosten reduziert werden.The present invention aims to automate the design of slits of a staggered pattern required for three-dimensional processing, thereby reducing design man-hour and unit cost.

Eine automatische Berechnungsvorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine automatische Berechnungsvorrichtung zum Erzeugen einer Struktur mit einer dreidimensionalen Form aus einem plattenförmigen Glied, die umfasst: einen Datenerfassungsabschnitt, der konfiguriert ist zum Erhalten von Bedingungsdaten, die ein Material des plattenförmigen Glieds, eine Dicke des plattenförmigen Glieds und die dreidimensionale Form angeben; einen arithmetischen Abschnitt, der konfiguriert ist zum Ausführen, für einen Verarbeitungsbereich, in dem das plattenförmige Glied elastisch verformt werden soll, einer Layoutverarbeitung zum Auslegen von mehreren in einem gestuften Muster angeordneten Schlitzen, sodass das plattenförmige Glied elastisch für die Erzeugung der Struktur verformt wird; und einen Ausgabeabschnitt, der konfiguriert ist zum Ausgeben eines Layoutergebnisses des arithmetischen Abschnitts; wobei die Layoutverarbeitung eine Verarbeitung zum Berechnen von Spezifikationen der mehreren Schlitze basierend auf den durch den Datenerfassungsabschnitt erfassten Bedingungsdaten umfasst.An automatic calculation device according to a first aspect of the present invention is an automatic calculation device for generating a structure having a three-dimensional shape from a plate-shaped member, comprising: a data acquisition section configured to obtain condition data including a material of the plate-shaped member, a thickness of the plate-shaped member and indicate the three-dimensional shape; an arithmetic section configured to execute, for a processing area in which the plate-shaped member is to be elastically deformed, layout processing for laying out a plurality of slits arranged in a staggered pattern so that the plate-shaped member is elastically deformed to generate the structure; and an output section configured to output a layout result of the arithmetic section; wherein the layout processing includes processing for calculating specifications of the plurality of slots based on the condition data acquired by the data acquisition section.

Weil in der automatischen Berechnungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung die mechanischen Eigenschaften des plattenförmigen Glieds und die dreidimensionale Form berücksichtigt werden können, können die Spezifikationen der Schlitze eines gestaffelten Musters, die für die dreidimensionale Verarbeitung erforderlich sind, automatisch berechnet werden.In the automatic calculation device according to the first aspect of the present invention, since the mechanical properties of the plate-shaped member and the three-dimensional shape can be taken into account, the specifications of the slits of a staggered pattern required for the three-dimensional processing can be calculated automatically.

Weil bei der automatischen Berechnungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Schlitze eines gestaffelten Musters, die für die dreidimensionale Verarbeitung erforderlich sind, automatisch entworfen werden können, können die Mannstunden für den Entwurf und die Stückkosten reduziert werden.In the automatic calculation apparatus according to the first aspect of the present invention, since the slits of a staggered pattern required for the three-dimensional processing can be automatically designed, the design man-hour and the unit cost can be reduced.

Weiterhin werden in einem Kohlefaserglied für eine dreidimensionale Verarbeitung gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung mehrere in einem gestaffelten Muster angeordnete Schlitze in einem aus Kohlefaser ausgebildeten plattenförmigen Glied vorgesehen.Furthermore, in a carbon fiber member for three-dimensional processing according to a second aspect of the present invention, a plurality of slits arranged in a staggered pattern are provided in a plate-shaped member formed of carbon fiber.

In dem Kohlefaserglied für eine dreidimensionale Verarbeitung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Schlitze des gestaffelten Musters vorzugsweise durch einen Laserstrahl ausgebildet. Mit anderen Worten wird das Kohlefaserglied für eine dreidimensionale Verarbeitung aus einem Glied ausgebildet, das unter Verwendung des Laserstrahls geschnitten werden kann.In the carbon fiber member for three-dimensional processing according to the second aspect of the present invention, the slits of the staggered pattern are preferably formed by a laser beam. In other words, the carbon fiber member for three-dimensional processing is formed of a member that can be cut using the laser beam.

In dem Kohlefaserglied für eine dreidimensionale Verarbeitung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Schlitze des gestaffelten Musters vorzugsweise in einer Richtung orthogonal zu der Längsrichtung der Schlitze des gestaffelten Musters erweitert.In the carbon fiber member for three-dimensional processing according to the second aspect of the present invention, the slits of the staggered pattern are preferably expanded in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the slits of the staggered pattern.

In dem Kohlefaserglied für eine dreidimensionale Verarbeitung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise eine Länge, ein Intervall und eine Position jedes Schlitzes aus den Schlitzen des gestaffelten Musters basierend auf der dreidimensionalen Form der Struktur gesetzt.In the carbon fiber member for three-dimensional processing according to the second aspect of the present invention, preferably, a length, an interval, and a position of each slit among the slits of the staggered pattern are set based on the three-dimensional shape of the structure.

Ein Werkstück-Haltekörper einer thermischen Verarbeitungsmaschine gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein plattenförmiges Glied aus Kohlefaser, in dem Schlitze eines gestaffelten Musters durch das Bestrahlen mit einem Laserstrahl ausgebildet werden können, wobei die Schlitze des gestaffelten Musters, die in der gleichen Richtung in dem plattenförmigen Glied ausgebildet sind, derart angeordnet sind, dass mehrere Öffnungen in einem gestaffelten Muster in dem plattenförmigen Glied während der Erweiterung in einer Richtung orthogonal zu der Längsrichtung der Schlitze des gestaffelten Musters ausgebildet werden, wobei die Schlitze des gestaffelten Musters in der Richtung orthogonal zu der Längsrichtung der Schlitze des gestaffelten Musters erweitert werden.A workpiece holding body of a thermal processing machine according to a third aspect of the present invention comprises a carbon fiber plate-shaped member in which slits of a staggered pattern can be formed by irradiation with a laser beam, the slits of the staggered pattern being in the same direction in the plate-shaped member are arranged such that a plurality of openings are formed in a staggered pattern in the plate-shaped member during expansion in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the slits of the staggered pattern, the slits of the staggered pattern in the direction orthogonal to of the longitudinal direction of the slits of the staggered pattern.

In dem Werkstück-Haltekörper einer thermischen Verarbeitungsmaschine gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Länge jedes Schlitzes aus den Schlitzen des gestaffelten Musters und das Intervall zwischen den entsprechenden Schlitzen basierend auf der Form oder dem Material des zu verarbeitenden Werkstücks gesetzt.In the work holding body of a thermal processing machine according to the third aspect of the present invention, the length of each slit among the slits of the staggered pattern and the interval between the respective slits are set based on the shape or material of the work to be processed.

In dem Werkstück-Haltekörper einer thermischen Verarbeitungsmaschine gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Intervall zwischen den zwei in der Richtung orthogonal zu der Längsrichtung der Schlitze des gestaffelten Musters zueinander benachbarten Schlitzen größer als die Dicke des plattenförmigen Glieds.In the workpiece holding body of a thermal processing machine according to the third aspect of the present invention, the interval between the two slits adjacent to each other in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the slits of the staggered pattern is larger than the thickness of the plate-shaped member.

Ein Verfahren zum Herstellen eines Werkstück-Haltekörpers gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Ausbilden von Schlitzen eines gestaffelten Musters in der gleichen Richtung in einem plattenförmigen Glied aus Kohlefaser derart, dass mehrere in einem Hahnentrittmuster angeordnete Öffnungen bei einer Erweiterung in einer Richtung orthogonal zu der Längsrichtung der Schlitze des gestaffelten Musters ausgebildet werden, und das Erweitern der Schlitze des gestaffelten Musters durch das Ziehen des plattenförmigen Glieds in einer Richtung orthogonal zu der Längsrichtung der Schlitze des gestaffelten Musters, um den Werkstück-Haltekörper einer thermischen Verarbeitungsmaschine des Hahnentrittmusters einschließlich der Öffnungen an Positionen der Schlitze des gestaffelten Musters herzustellen.A method of manufacturing a work-holding body according to a fourth aspect of the present invention comprises forming slits of a staggered pattern in the same direction in a carbon fiber plate-shaped member such that a plurality of openings arranged in a houndstooth pattern expand in a direction orthogonal to of the longitudinal direction of the slits of the staggered pattern, and expanding the slits of the staggered pattern by drawing the plate-shaped member in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the slits of the staggered pattern around the workpiece holding body of a thermal processing machine of the houndstooth pattern including the openings at positions of the slits of the staggered pattern.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren zum Herstellen des Werkstück-Haltekörpers gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung das Ausbilden der Schlitze eines gestaffelten Musters durch das Bestrahlen des plattenförmigen Glieds mit dem Laserstrahl.Preferably, the method of manufacturing the workpiece holding body according to the fourth aspect of the present invention includes forming the slits of a staggered pattern by irradiating the plate-shaped member with the laser beam.

Figurenlistecharacter list

  • 1 ist eine perspektivische Außenansicht, die ein Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung in einer ersten Ausführungsform zeigt. 1 14 is an external perspective view showing a carbon fiber member 100 for three-dimensional processing in a first embodiment.
  • 2 ist eine perspektivische Außenansicht einer dreidimensionalen Struktur Y1, die aus dem in 1 gezeigten Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung erzeugt wurde. 2 Fig. 14 is an external perspective view of a three-dimensional structure Y1 taken from Fig 1 shown carbon fiber member 100 was produced for three-dimensional processing.
  • 3A ist eine schematische Ansicht, die Zugrichtungen des in 1 gezeigten Kohlefaserglieds 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung zeigt. 3A is a schematic view showing the pulling directions of the in 1 shown carbon fiber member 100 for three-dimensional processing.
  • 3B ist eine perspektivische Außenansicht, die einen Zustand zeigt, in dem das Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung von 3A in der durch die Pfeile angegebenen Richtung gezogen ist. 3B FIG. 14 is an external perspective view showing a state in which the carbon fiber member 100 for three-dimensional processing of FIG 3A is pulled in the direction indicated by the arrows.
  • 4 ist eine perspektivische Außenansicht einer dreidimensionalen Struktur Y2, die aus dem in 1 gezeigten Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung erzeugt wurde. 4 Fig. 14 is an external perspective view of a three-dimensional structure Y2 taken from Fig 1 shown carbon fiber member 100 was produced for three-dimensional processing.
  • 5 ist eine perspektivische Außenansicht einer dreidimensionalen Struktur Y3, die aus dem in 1 gezeigten Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung erzeugt wurde. 5 Fig. 14 is an external perspective view of a three-dimensional structure Y3 taken from Fig 1 shown carbon fiber member 100 was produced for three-dimensional processing.
  • 6 ist eine perspektivische Außenansicht einer dreidimensionalen Struktur Y4, die aus dem in 1 gezeigten Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung erzeugt wurde. 6 FIG. 14 is an external perspective view of a three-dimensional structure Y4, which is known from FIG 1 shown carbon fiber link 100 for three-dimensional processing.
  • 7 ist eine perspektivische Außenansicht einer dreidimensionalen Struktur Y5, die aus dem in 1 gezeigten Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung erzeugt wurde. 7 Fig. 14 is an external perspective view of a three-dimensional structure Y5 taken from Fig 1 shown carbon fiber member 100 was produced for three-dimensional processing.
  • 8A ist eine Vorderansicht, die ein Kohlefaserglied 120 für eine dreidimensionale Verarbeitung in der ersten Ausführungsform zeigt. 8A 12 is a front view showing a carbon fiber member 120 for three-dimensional processing in the first embodiment.
  • 8B ist eine perspektivische Außenansicht einer dreidimensionalen Struktur Y6, die aus dem in 8A gezeigten Kohlefaserglied 120 für eine dreidimensionale Verarbeitung ausgebildet wurde. 8B FIG. 14 is an external perspective view of a three-dimensional structure Y6, which is known from FIG 8A shown carbon fiber member 120 was formed for three-dimensional processing.
  • 9 ist eine Vorderansicht, die ein Kohlefaserglied 130 für eine dreidimensionale Verarbeitung in der ersten Ausführungsform zeigt. 9 13 is a front view showing a carbon fiber member 130 for three-dimensional processing in the first embodiment.
  • 10A ist eine perspektivische Außenansicht einer dreidimensionalen Struktur Y7, die aus dem in 9 gezeigten Kohlefaserglied 130 für eine dreidimensionale Verarbeitung erzeugt wurde. 10A Fig. 14 is an external perspective view of a three-dimensional structure Y7 taken from Fig 9 carbon fiber member 130 shown was produced for three-dimensional processing.
  • 10B ist eine perspektivische Außenansicht einer dreidimensionalen Struktur Y8, die aus dem in 9 gezeigten Kohlefaserglied 130 für eine dreidimensionale Verarbeitung erzeugt wurde. 10B Fig. 14 is an external perspective view of a three-dimensional structure Y8 taken from Fig 9 carbon fiber member 130 shown was produced for three-dimensional processing.
  • 11 ist eine Vorderansicht, die ein Kohlefaserglied 140 für eine dreidimensionale Verarbeitung in der ersten Ausführungsform zeigt. 11 14 is a front view showing a carbon fiber member 140 for three-dimensional processing in the first embodiment.
  • 12 ist eine perspektivische Außenansicht einer dreidimensionalen Struktur Y9, die aus dem in 11 gezeigten Kohlefaserglied 140 für eine dreidimensionale Verarbeitung erzeugt wurde. 12 Fig. 14 is an external perspective view of a three-dimensional structure Y9 taken from Fig 11 shown carbon fiber member 140 was created for three-dimensional processing.
  • 13 ist eine perspektivische Außenansicht, die eine Laserverarbeitungsmaschine 1, die einen Werkstück-Haltekörper 30 verwendet, in einer zweiten Ausführungsform zeigt. 13 14 is an external perspective view showing a laser processing machine 1 using a workpiece holding body 30 in a second embodiment.
  • 14 ist eine perspektivische Außenansicht eines Kohlefaserglieds M, aus dem der Werkstück-Haltekörper 30 in der zweiten Ausführungsform erzeugt wird. 14 14 is an external perspective view of a carbon fiber member M from which the workpiece holding body 30 is formed in the second embodiment.
  • 15 ist eine perspektivische Außenansicht des Werkstück-Haltekörpers 30 in der zweiten Ausführungsform. 15 14 is an external perspective view of the workpiece holding body 30 in the second embodiment.
  • 16A ist eine perspektivische Außenansicht, die einen Rahmen F zeigt, der zwischen Schlitzen SL20 eingeschlossen ist, die einander in der vertikalen Richtung in dem in 14 gezeigten Kohlefaserglied M benachbart sind. 16A FIG. 14 is an external perspective view showing a frame F sandwiched between slits SL20 that are opposite to each other in the vertical direction in FIG 14 carbon fiber member M shown are adjacent.
  • 16B ist eine Querschnittansicht des Rahmens F in der vertikalen Richtung. 16B 12 is a cross-sectional view of the frame F in the vertical direction.
  • 17 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A des Kohlefaserglieds M in 14. 17 13 is a cross-sectional view taken along the line AA of the carbon fiber member M in FIG 14 .
  • 18A ist eine Querschnittansicht des Rahmens F, wenn eine Breite a gleich einer Dicke t ist. 18A Fig. 13 is a cross-sectional view of the frame F when a width a is equal to a thickness t.
  • 18B ist eine Querschnittansicht des Rahmens F, wenn die Breite a kleiner als die Dicke t ist. 18B Fig. 13 is a cross-sectional view of the frame F when the width a is smaller than the thickness t.
  • 18C ist eine Querschnittansicht, die das Kohlefaserglied M zeigt, das erweitert ist, wenn die Form des Rahmens F wie in 18A oder 18B gezeigt ist. 18C 14 is a cross-sectional view showing the carbon fiber member M expanded when the shape of the frame F is as shown in FIG 18A or 18B is shown.
  • 19A ist eine Querschnittansicht des Rahmens F, wenn die Breite a größer als die Dicke t ist. 19A Fig. 14 is a cross-sectional view of the frame F when the width a is larger than the thickness t.
  • 19B ist eine Querschnittansicht des Kohlefaserglieds M, das erweitert ist, wenn die Form des Rahmens wie in 19A gezeigt ist. 19B 12 is a cross-sectional view of the carbon fiber member M expanded when the shape of the frame is as shown in FIG 19A is shown.
  • 20A ist eine erläuternde Ansicht einer zulässigen Öffnungsgröße eines Schlitzes SL20 eines gestaffelten Musters, wenn das Kohlefaserglied M erweitert ist. 20A 14 is an explanatory view of an allowable opening size of a staggered pattern slit SL20 when the carbon fiber member M is expanded.
  • 20B ist eine erläuternde Ansicht der zulässigen Öffnungsgröße des Schlitzes SL20 eines gestaffelten Musters, wenn das Kohlefaserglied M erweitert ist. 20B 14 is an explanatory view of the allowable opening size of the slit SL20 of a staggered pattern when the carbon fiber member M is expanded.
  • 21 ist eine Tabelle, die Beispiele verschiedener Parameter in Bezug auf die Spezifikationen der Schlitze SL20 eines gestaffelten Musters zeigt, wenn der Werkstück-Haltekörper mit einem gewünschten Drehwinkel ϕ des Rahmens F und einer zulässigen Öffnungsgröße w1 der Schlitze SL20 des gestaffelten Musters ausgebildet ist. 21 14 is a table showing examples of various parameters related to the specifications of the staggered pattern slots SL20 when the workpiece holding body is formed with a desired rotation angle φ of the frame F and an allowable opening size w1 of the staggered pattern slots SL20.
  • 22 ist ein Blockdiagram, das eine Konfiguration einer automatischen Berechnungsvorrichtung 200 in einer dritten Ausführungsform zeigt. 22 12 is a block diagram showing a configuration of an automatic calculation device 200 in a third embodiment.
  • 23 ist ein Flussdiagramm, das Verarbeitungsinhalte eines durch die automatische Berechnungsvorrichtung 200 ausgeführten automatischen Berechnungsverfahrens zeigt. 23 FIG. 12 is a flowchart showing processing contents of an automatic calculation method executed by the automatic calculation device 200. FIG.
  • 24A ist eine perspektivische Ansicht, die das äußere Aussehen einer dreidimensionalen Struktur 400, die aus einem plattenförmigen Glied Mn erzeugt wurde, zeigt. 24A 12 is a perspective view showing the external appearance of a three-dimensional structure 400 made of a plate-shaped member Mn.
  • 24B ist eine erläuternde Ansicht, die mehrere in einem gestaffelten Muster angeordnete Schlitze SL30, die an dem plattenförmigen Glied Mn angeordnet sind, zeigt. 24B 14 is an explanatory view showing a plurality of slits SL30 arranged in a staggered pattern and arranged on the plate-shaped member Mn.
  • 25 ist eine erläuternde Ansicht, die Optionen für den Biegungstyp zeigt. 25 Figure 12 is an explanatory view showing bend type options.
  • 26 ist eine erläuternde Ansicht, die eine vergrößerte Biegungsseite Eb zeigt. 26 Fig. 14 is an explanatory view showing a bent side Eb enlarged.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of Embodiments

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.Preferred embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings.

(Erste Ausführungsform)(First embodiment)

Im Folgenden wird ein Kohlefaserglied für eine dreidimensionale Verarbeitung beschrieben, das ein Beispiel für ein Basismaterial für eine dreidimensionale Verarbeitung in einer ersten Ausführungsform ist. Das Kohlefaserglied für eine dreidimensionale Verarbeitung gemäß dieser Ausführungsform wird ausgebildet durch das Einfügen von Schlitzen eines gestaffelten Musters mittels eines Laserstrahls durch eine Laserverarbeitungsmaschine in einer blechförmigen, dünnen Platte, die eine Steifigkeit aufweist und durch ein einfaches Weben (Leinwandbindung) einer fadenförmigen Kohlefaser wie etwa eines kohlefaserverstärkten Kohleverbundwerkstoffs (C/C-Verbundwerkstoffs) erhalten wird. Eine Leinwandbindung ist eine Webmethode, in der Fasern vertikal und lateral jeweils eins für eins gekreuzt werden. Es ist zu beachten, dass die Methode für das Weben der Kohlefaser auch eine Satinbindung, eine Köperbindung, eine Kreppbindung oder eine unregelmäßige Bindung sein kann, solange die Fasern zu einer Struktur gewebt werden. Der kohlefaserverstärkte Verbundwerkstoff kann auch ein kohlefaserverstärkter Kunststoff sein, in dem die Schlitze durch einen CO2-Laser oder ähnliches ausgebildet werden können.A carbon fiber member for three-dimensional processing, which is an example of a base material for three-dimensional processing in a first embodiment, will be described below. The carbon fiber member for three-dimensional processing according to this embodiment is formed by inserting slits of a staggered pattern using a laser beam by a laser processing machine in a sheet-shaped thin plate having rigidity and by simply weaving (plain weave) a thread-like carbon fiber such as one carbon fiber reinforced carbon composite material (C/C composite material) is obtained. A plain weave is a weaving method in which fibers are crossed one for one vertically and laterally. It should be noted that the method for weaving the carbon fiber can also be satin weave, twill weave, crepe weave or irregular weave as long as the fibers are woven into a structure. The carbon fiber reinforced composite material can also be a carbon fiber reinforced plastic in which the slits can be formed by a CO 2 laser or the like.

Unter dem gestaffelten Muster ist ein Muster aus mehreren in einem gestaffelten Muster angeordneten Schlitzen zu verstehen, d.h. ein Muster aus Schlitzen für das Erzeugen des folgenden Musters. Das Hahnentrittmuster ist ein Muster, das durch das Einfügen von geraden Schlitzen in ein Glied an mehreren Zickzackpositionen und dann das Öffnen des Glieds für das Ausbilden eines karierten Musters mit großen Rauten gebildet werden kann. Das Hahnentrittmuster enthält eine viereckige Form mit einer Aussparung, die einem Eckzahn ähnelt. Mit anderen Worten ist das gestaffelte Muster ein Schlitzmuster, in dem die mehreren Schlitze zickzackartig angeordnet sind, sodass das Hahnentrittmuster gebildet werden kann. Die Form der Schlitze eines gestaffelten Musters in dieser Ausführungsform ist nicht auf eine gerade Linie beschränkt, sondern kann auch eine zyklische Kurve wie etwa eine Wellenform sein.The staggered pattern means a pattern of a plurality of slits arranged in a staggered pattern, i.e. a pattern of slits for forming the following pattern. The houndstooth pattern is a pattern that can be formed by inserting straight slits in a link at multiple zigzag positions and then opening the link to form a checkered pattern with large diamonds. The houndstooth pattern includes a square shape with a recess resembling a canine tooth. In other words, the staggered pattern is a slit pattern in which the plurality of slits are arranged in a zigzag fashion so that the houndstooth pattern can be formed. The shape of the slits of a staggered pattern in this embodiment is not limited to a straight line but may be a cyclic curve such as a waveform.

Weil die Fasern des C/C-Verbundwerkstoffs durch ein Imprägnieren der gewebten Kohlefasern mit verschiedenen Substanzen verstärkt werden, wird eine Elastizität beim Ausbilden zu der dünnen Plattenform vorgesehen. Wegen der hohen Steifigkeit derselben ist es jedoch schwierig, ein C/C-Verbundmaterial mit einer großen Krümmung zu verformen.Because the fibers of the C/C composite are reinforced by impregnating the woven carbon fibers with various substances, elasticity is provided in forming into the thin plate shape. However, because of the high rigidity thereof, it is difficult to deform a C/C composite having a large curvature.

Die Kohlefaser für eine dreidimensionale Verarbeitung in dieser Ausführungsform wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine perspektivische Außenansicht, die ein Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung in der ersten Ausführungsform zeigt. Das Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung wird durch das Einfügen von mehreren in einem gestaffelten Muster angeordneten Schlitzen SL1 in ein Kohlefaserglied M, das eine lateral lange Plattenform mit einer Dicke t und einem Elastizitätsmodul e aufweist, ausgebildet. The carbon fiber for three-dimensional processing in this embodiment will be described with reference to the drawings. 1 14 is an external perspective view showing a carbon fiber member 100 for three-dimensional processing in the first embodiment. The carbon fiber member 100 for three-dimensional processing is formed by inserting a plurality of slits SL1 arranged in a staggered pattern into a carbon fiber member M having a laterally long plate shape with a thickness t and a Young's modulus e.

Insbesondere sind in dem Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung eine Vielzahl von Schlitzreihen, in denen mehrere Schlitze SL1 als die Schlitze eines gestaffelten Musters linear in der Längsrichtung (lateralen Richtung) der Schlitze SL1 mit dazwischen einem Intervall s angeordnet sind, mit dazwischen einer Breite a aufgereiht, d.h. in einer Richtung orthogonal zu der Längsrichtung (der vertikalen Richtung) der Schlitze SL1 mit dazwischen einem regelmäßigen Intervall angeordnet. Innerhalb von benachbarten Schlitzreihen ist eine Schlitzreihe derart konfiguriert, dass die Positionen der Schlitze SL1 in Bezug auf die andere Schlitzreihe versetzt sind. In dem Beispiel von 1 entspricht die zentrale Position eines Schlitzes SI1 in der einen Schlitzreihe der Position eines Verbindungsteils (eines Teils in Entsprechung zu dem Intervall s in der lateralen Richtung zwischen den Schlitzen SL1), der die Schlitze SL1 in der anderen Schlitzreihe verbindet.Specifically, in the carbon fiber member 100 for three-dimensional processing, a plurality of slit rows in which a plurality of slits SL1 are arranged as the slits of a staggered pattern linearly in the longitudinal direction (lateral direction) of the slits SL1 with an interval s therebetween are arranged with a width a therebetween lined up, that is, arranged in a direction orthogonal to the longitudinal direction (the vertical direction) of the slits SL1 with a regular interval therebetween. Within adjacent slit rows, one slit row is configured such that the positions of the slits SL1 are offset with respect to the other slit row. In the example of 1 For example, the central position of a slot SI1 in one slot row corresponds to the position of a connection part (a part corresponding to the interval s in the lateral direction between the slots SL1) connecting the slots SL1 in the other slot row.

Das Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung besteht aus einem plattenförmigen Glied (dem Kohlefaserglied M), das unter Verwendung des Laserstrahls geschnitten werden kann. Die Schlitze SL1 eines gestaffelten Musters können in dem Kohlefaserglied M durch eine Laserverarbeitungsmaschine, die ein Schneiden mit dem Laserstrahl durchführen kann, ausgebildet werden. In der Laserverarbeitungsmaschine werden zuvor eine Länge L2 der Schlitze SL1, das Intervall (das Intervall in der lateralen Richtung) s zwischen den Schlitzen SL1 in der gleichen Schlitzreihe und die Breite a, die ein Intervall zwischen den Schlitzen SL1 in einander benachbarten Schlitzreihen ist, gesetzt. Das Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung wird durch das Ausbilden, mit der Laserverarbeitungsmaschine, der mehreren in einem gestaffelten Muster angeordneten Schlitze SL1 in dem Kohlefaserglied M hergestellt. Dann kann wie weiter unten beschrieben eine Struktur mit einer dreidimensionalen Form (nachfolgend als „dreidimensionale Struktur“ bezeichnet) aus dem Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung erzeugt werden.The carbon fiber member 100 for three-dimensional processing is composed of a plate-shaped member (the carbon fiber member M) that can be cut using the laser beam. The slits SL1 of a staggered pattern can be formed in the carbon fiber member M by a laser processing machine capable of cutting with the laser beam. In the laser processing machine, a length L2 of the slits SL1, the interval (the interval in the lateral direction) s between the slits SL1 in the same slit row, and the width a, which is an interval between the slits SL1 in slit rows adjacent to each other, are previously set . The carbon fiber member 100 for three-dimensional processing is manufactured by forming the plurality of slits SL1 arranged in a staggered pattern in the carbon fiber member M with the laser processing machine. Then For example, as described later, a structure having a three-dimensional shape (hereinafter referred to as “three-dimensional structure”) can be produced from the carbon fiber member 100 for three-dimensional processing.

2 ist eine perspektivische Außenansicht einer dreidimensionalen Struktur Y1, die aus dem in 1 gezeigten Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung erzeugt wurde. Wenn mehrere in einem gestaffelten Muster angeordnete Schlitze SL1 verarbeitet werden, wird eine Flexibilität in dem Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung erzeugt. Wenn eine Biegekraft in diesem Zustand ausgeübt wird, sodass zwei obere und untere Seiten des in 1 gezeigten Kohlefaserglieds 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung nahe zueinander gebracht werden, werden ein zwischen den in der lateralen Richtung einander benachbarten Schlitzen SL1 eingeschlossener Teil (ein Teil in Entsprechung zu der Breite s) und ein zwischen den in der vertikalen Richtung einander benachbarten Schlitzen SL1 eingeschlossener Teil (ein Teil in Entsprechung zu der Breite a) durch eine elastische Verformung gedreht und gebogen und dadurch in der dreidimensionalen Richtung verformt. Dann wird wie in 2 gezeigt das Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung zu einem Zustand gebogen, in dem es zu einer halbkreisförmigen Form mit einer großen Krümmung gebogen ist, während die Steifigkeit des Kohlenfaserglieds 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung aufrechterhalten wird. Auf diese Weise kann die zu einer halbkreisförmigen Form gebogene dreidimensionale Struktur Y1 erzeugt werden. 2 Fig. 14 is an external perspective view of a three-dimensional structure Y1 taken from Fig 1 shown carbon fiber member 100 was produced for three-dimensional processing. When a plurality of slits SL1 arranged in a staggered pattern are processed, flexibility is created in the carbon fiber member 100 for three-dimensional processing. When a bending force is applied in this state so that two upper and lower sides of the in 1 of the carbon fiber member 100 shown are brought close to each other for three-dimensional processing, a part sandwiched between the slits SL1 adjacent to each other in the lateral direction (a part corresponding to the width s) and a part sandwiched between the slits SL1 adjacent to each other in the vertical direction (a part corresponding to the width a) twisted and bent by elastic deformation and thereby deformed in the three-dimensional direction. Then as in 2 1 shows the carbon fiber member 100 bent for three-dimensional processing to a state where it is bent into a semicircular shape having a large curvature while maintaining the rigidity of the carbon fiber member 100 for three-dimensional processing. In this way, the three-dimensional structure Y1 bent into a semicircular shape can be produced.

3A ist eine schematische Ansicht, die Zugrichtungen des in 1 gezeigten Kohlefaserglieds 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung zeigt. Und 3B ist eine perspektivische Außenansicht, die einen Zustand zeigt, in dem das in 3A gezeigte Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung in den durch Pfeile angegebenen Richtungen gezogen ist. Wenn das Kohlefaserglied 100 durch das Ausüben einer Kraft in einer Richtung nach außen orthogonal zu der Längsrichtung der Schlitze SL1 eines gestaffelten Musters wie durch die Pfeile in 3A gezeigt gezogen wird, um die Schlitze SL1 des gestaffelten Musters zu erweitern, werden die zwischen den entsprechenden Schlitzen SL1 des gestaffelten Musters eingeschlossenen Teile gedreht und gebogen. Dann werden wie in 3B gezeigt die Schlitze SL1 eines gestaffelten Musters jeweils in der Form einer Raute oder eines Sechsecks geöffnet und wird das Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung zu einem Zustand mit einer gewellten Masche (Hahnentrittform) erweitert. 3A is a schematic view showing the pulling directions of the in 1 shown carbon fiber member 100 for three-dimensional processing. And 3B FIG. 14 is an external perspective view showing a state in which FIG 3A carbon fiber member 100 shown is drawn in the directions indicated by arrows for three-dimensional processing. When the carbon fiber member 100 is formed in a staggered pattern as indicated by the arrows in FIG 3A is pulled to expand the staggered pattern slits SL1, the parts sandwiched between the corresponding staggered pattern slits SL1 are twisted and bent. Then as in 3B 1, the slits SL1 of a staggered pattern are each opened in the shape of a rhombus or a hexagon, and the carbon fiber member 100 is expanded into a state of having a wavy mesh (houndstooth shape) for three-dimensional processing.

4 ist eine perspektivische Außenansicht einer dreidimensionalen Struktur Y2, die aus dem in 1 gezeigten Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung erzeugt wurde. Wenn die Kraft weiter auf das erweiterte Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung ausgeübt wird, sodass diese zum Beispiel in eine Form eines halbkugelförmigen Objekts passt, werden die zwischen den Schlitzen SL1 des gestaffelten Musters eingeschlossenen Teile weiter gedreht und gebogen. Dann kann die dreidimensionale Struktur Y2 in der halbkugelförmigen Form wie in 4 gezeigt erzeugt werden, während die Steifigkeit des Kohlefaserglieds 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung aufrechterhalten wird. 4 Fig. 14 is an external perspective view of a three-dimensional structure Y2 taken from Fig 1 shown carbon fiber member 100 was produced for three-dimensional processing. When the force is further applied to the expanded carbon fiber member 100 for three-dimensional processing to fit a shape of a hemispherical object, for example, the parts sandwiched between the slits SL1 of the staggered pattern are further twisted and bent. Then the three-dimensional structure Y2 can be in the hemispherical shape as in 4 shown can be generated while maintaining the rigidity of the carbon fiber member 100 for three-dimensional processing.

Und wenn das Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung ausgebildet wird, können die Länge L2, das Intervall s und die Breite a des Schlitzes SL1 basierend auf der dreidimensionalen Form der zu verarbeitenden dreidimensionalen Struktur geändert und in der Laserverarbeitungsmaschine gesetzt werden. Durch ein derartiges Ändern der Einstellungen kann die Drehelastizität und die Biegeelastizität der zwischen den Schlitzen SL1 eines gestaffelten Musters eingeschlossenen Teile angepasst werden, um die Biegeelastizität (die Flexibilität) des Kohlefaserglieds 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung anzupassen.And when the carbon fiber member 100 is formed for three-dimensional processing, the length L2, the interval s, and the width a of the slit SL1 can be changed based on the three-dimensional shape of the three-dimensional structure to be processed and set in the laser processing machine. By changing the settings like this, the torsional elasticity and the bending elasticity of the parts sandwiched between the slits SL1 of a staggered pattern can be adjusted to adjust the bending elasticity (the flexibility) of the carbon fiber member 100 for three-dimensional processing.

Zum Beispiel wird durch die Vergrößerung der Länge L2 der entsprechenden Schlitze SL1 des gestaffelten Musters und durch das Verschmälern des Intervalls s und der Breite a der entsprechenden Schlitze SL1 die Flexibilität des Kohlefaserglieds 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung vergrößert. Dadurch kann eine dreidimensionale Struktur, die eine Biegung mit einer größeren Krümmung und eine komplizierte Form aufweist, erzeugt werden. Und durch das Ändern der entsprechenden Schlitzpositionen der Schlitze SL1 mit einem gestaffelten Muster gemäß einer bestimmten Regel kann auch ein diagonales Hahnentrittmuster während der Erweiterung gesetzt werden.For example, increasing the length L2 of the respective slits SL1 of the staggered pattern and narrowing the interval s and width a of the respective slits SL1 increases the flexibility of the carbon fiber member 100 for three-dimensional processing. Thereby, a three-dimensional structure having a bend with a larger curvature and a complicated shape can be produced. And by changing the respective slot positions of the slots SL1 with a staggered pattern according to a certain rule, a diagonal houndstooth pattern can also be set during expansion.

5 ist eine perspektivische Außenansicht einer dreidimensionalen Struktur Y3, die aus dem in 1 gezeigten Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung erzeugt wurde. Insbesondere kann die dreidimensionale Struktur Y3 mit einer zylindrischen Form wie in 5 gezeigt durch das Kombinieren der zwei oberen und unteren Seiten des Kohlefaserglieds 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung von 1 erzeugt werden. In der auf diese Weise erzeugten dreidimensionalen Struktur Y3 werden die zwischen den Schlitzen SL1 eines gestaffelten Musters eingeschlossenen Teile an der gesamten Fläche des Kohlefaserglieds 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung gedreht und gebogen. Was die Momentensteifigkeit der dreidimensionalen Struktur Y3 in Bezug auf die Längsrichtung angeht, wird die Materialsteifigkeit des Kohlefaserglieds M so wie sie ist genutzt. 5 Fig. 14 is an external perspective view of a three-dimensional structure Y3 taken from Fig 1 shown carbon fiber member 100 was produced for three-dimensional processing. In particular, the three-dimensional structure Y3 having a cylindrical shape as in FIG 5 shown by combining the two top and bottom sides of the carbon fiber member 100 for three-dimensional processing of FIG 1 be generated. In the three-dimensional structure Y3 produced in this way, the parts sandwiched between the slits SL1 of a staggered pattern are twisted and bent on the entire surface of the carbon fiber member 100 for three-dimensional processing. As for the moment stiffness of the dreidimensio As for the structural structure Y3 with respect to the longitudinal direction, the material rigidity of the carbon fiber member M is utilized as it is.

6 ist eine perspektivische Außenansicht einer dreidimensionalen Struktur Y4, die aus dem in 1 gezeigten Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung erzeugt wurde. In einem anderen spezifischen Beispiel kann wie in 6 gezeigt die dreidimensionale Struktur Y4 mit einer Form, in welcher sich der zentrale Teil in der vertikalen Richtung entlang der lateralen Richtung erhebt, aus dem Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung erzeugt werden. In der auf diese Weise erzeugten dreidimensionalen Struktur Y4 variieren die Dreh- und Biegerichtungen der zwischen den Schlitzen SL1 des gestaffelten Musters eingeschlossenen Teile in Abhängigkeit von ihren Positionen. Was in dieser dreidimensionalen Struktur Y4 die Momentensteifigkeit in Bezug auf die Längsrichtung angeht, wird die Materialsteifigkeit des Kohlenfaserglieds M so wie sie ist verwendet. 6 FIG. 14 is an external perspective view of a three-dimensional structure Y4, which is known from FIG 1 shown carbon fiber member 100 was produced for three-dimensional processing. In another specific example, as in 6 1 shows the three-dimensional structure Y4 having a shape in which the central part rises in the vertical direction along the lateral direction, from which the carbon fiber member 100 for three-dimensional processing is produced. In the three-dimensional structure Y4 produced in this way, the twisting and bending directions of the parts sandwiched between the slits SL1 of the staggered pattern vary depending on their positions. In this three-dimensional structure Y4, as for the moment rigidity with respect to the longitudinal direction, the material rigidity of the carbon fiber member M is used as it is.

7 ist eine perspektivische Außenansicht einer dreidimensionalen Struktur Y5, die aus dem in 1 gezeigten Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung erzeugt wurde. Das Kohlefaserglied 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung wird durch das Einfügen von langen Schlitzen SL1 mit einem schmalen Intervall ausgebildet, wodurch die Flexibilität vergrößert wird. Durch das Erweitern des Kohlefaserglieds 100 für eine dreidimensionale Verarbeitung kann die dreidimensionale Struktur Y5, die in eine Form eines Objekts mit einer frei gekrümmten Fläche passt, erzeugt werden. Zum Beispiel kann wie in 7 gezeigt auch eine dreidimensionale Struktur Y5, die als ein Gips oder ein Halt in einer einem menschlichen Fuß angepassten Form verwendet wird, erzeugt werden. 7 Fig. 14 is an external perspective view of a three-dimensional structure Y5 taken from Fig 1 shown carbon fiber member 100 was produced for three-dimensional processing. The carbon fiber member 100 for three-dimensional processing is formed by inserting long slits SL1 with a narrow interval, increasing flexibility. By expanding the carbon fiber member 100 for three-dimensional processing, the three-dimensional structure Y5 fitting a shape of an object having a freely curved surface can be produced. For example, as in 7 Also shown is a three-dimensional structure Y5 used as a plaster of paris or a foothold in a mold adapted to a human foot.

8A ist eine Vorderansicht eines Kohlefaserglieds 120 für eine dreidimensionale Verarbeitung in der ersten Ausführungsform. Und 8B ist eine perspektivische Außenansicht einer dreidimensionalen Struktur Y6, die aus dem in 8A gezeigten Kohlefaserglied 120 für eine dreidimensionale Verarbeitung erzeugt wurde. In Abhängigkeit von der Form einer zu erzeugenden dreidimensionalen Struktur können die Schlitze eines gestaffelten Musters nur in einem Zielverarbeitungsbereich, wie zum Beispiel in einem Bereich, in dem das Kohlefaserglied M gebogen wird, eingefügt werden. Wenn zum Beispiel der dreidimensionale Strukturteil Y6 mit einer quadratischen Rohrform erzeugt wird, werden wie in 8A gezeigt mehrere in einem gestaffelten Muster angeordnete Schlitze SL2 nur an Teilen eingefügt, an denen das Kohlefaserglied M gebogen wird, d.h. an Teilen in Entsprechung zu vier Eckseiten, um das Kohlefaserglied 120 für eine dreidimensionale Verarbeitung zu bilden. Dann kann durch das Biegen der entsprechenden Eckseiten und das Einfügen eines inneren Rahmens 121 wie in 8B gezeigt die dreidimensionale Struktur Y6 in einem Zustand mit einer hohen Steifigkeit erzeugt werden. 8A 12 is a front view of a carbon fiber member 120 for three-dimensional processing in the first embodiment. And 8B FIG. 14 is an external perspective view of a three-dimensional structure Y6, which is known from FIG 8A shown carbon fiber member 120 was created for three-dimensional processing. Depending on the shape of a three-dimensional structure to be produced, the slits of a staggered pattern may be inserted only in a target processing area such as an area where the carbon fiber member M is bent. For example, when the three-dimensional structure part Y6 is created with a square tube shape, as in FIG 8A 1, a plurality of slits SL2 arranged in a staggered pattern are inserted only at parts where the carbon fiber member M is bent, that is, at parts corresponding to four corner sides to form the carbon fiber member 120 for three-dimensional processing. Then, by bending the corresponding corner sides and inserting an inner frame 121 as in Fig 8B shown, the three-dimensional structure Y6 can be produced in a state with a high rigidity.

9 ist eine Vorderansicht, die ein Kohlefaserglied 130 für eine dreidimensionale Verarbeitung in der ersten Ausführungsform zeigt. Das Kohlefaserglied 130 für eine dreidimensionale Verarbeitung, das in 9 als ein anderes Beispiel gezeigt ist, wird durch das konzentrische Anordnen, an dem Kohlefaserglied M, eines Rechtecks mit dem gleichen Seitenverhältnis wie das Kohlefaserglied M, aber mit einer kleineren Größe als derjenigen des Kohlefaserglieds M und das Einfügen von mehreren in einem gestaffelten Muster angeordneten Schlitzen SL3 im Umfang des rechteckigen Teils Q ausgebildet. Wenn eine Kraft auf den in der Mitte angeordneten und durch die Schlitze SL3 des gestaffelten Musters umgebenen rechteckigen Teil Q ausgeübt wird, wird der Umfang des rechteckigen Teils Q erweitert. Dann kann eine in 10A gezeigte dreidimensionale Struktur Y7 oder eine in 10B gezeigte dreidimensionale Struktur Y8 erzeugt werden. 9 13 is a front view showing a carbon fiber member 130 for three-dimensional processing in the first embodiment. The carbon fiber member 130 for three-dimensional processing used in 9 as another example, is obtained by concentrically arranging, on the carbon fiber member M, a rectangle having the same aspect ratio as the carbon fiber member M but smaller in size than that of the carbon fiber member M and inserting a plurality of slits arranged in a staggered pattern SL3 formed in the perimeter of the rectangular part Q. When a force is applied to the rectangular part Q located in the center and surrounded by the slits SL3 of the staggered pattern, the circumference of the rectangular part Q is expanded. Then one in 10A shown three-dimensional structure Y7 or in 10B shown three-dimensional structure Y8 are generated.

10A ist eine perspektivische Außenansicht der dreidimensionalen Struktur Y7, die aus dem in 9 gezeigten Kohlefaserglied 130 für eine dreidimensionale Verarbeitung erzeugt wurde. Und 10B ist eine perspektivische Außenansicht der dreidimensionalen Struktur Y8, die aus dem in 9 gezeigten Kohlefaserglied 130 für eine dreidimensionale Verarbeitung erzeugt wurde. Die in 10A gezeigte dreidimensionale Struktur Y7 wird erzeugt, indem eine Kraft derart ausgeübt wird, dass eine lange Seite des rechteckigen Teils Q eingebuchtet wird und die andere lange Seite vorsteht. Weiterhin wird die in 10B erzeugte dreidimensionale Struktur Y8 erzeugt, indem eine Kraft in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche des Kohlefaserglieds 130 für eine dreidimensionale Verarbeitung in Nachbarschaft zu der Mitte des rechteckigen Teils Q ausgeübt wird, sodass der gesamte rechteckige Teil Q vorsteht. 10A Fig. 14 is an external perspective view of the three-dimensional structure Y7 taken from Fig 9 carbon fiber member 130 shown was produced for three-dimensional processing. And 10B Fig. 14 is an external perspective view of the three-dimensional structure Y8 taken from Fig 9 carbon fiber member 130 shown was produced for three-dimensional processing. In the 10A The three-dimensional structure Y7 shown is produced by applying a force such that one long side of the rectangular part Q is indented and the other long side is protruded. Furthermore, the in 10B generated three-dimensional structure Y8 is produced by applying a force in a direction perpendicular to the surface of the carbon fiber member 130 for three-dimensional processing in the vicinity of the center of the rectangular part Q so that the entire rectangular part Q protrudes.

11 ist eine Vorderansicht, die ein Kohlefaserglied 140 für eine dreidimensionale Verarbeitung in der ersten Ausführungsform zeigt. Das Kohlefaserglied 140 für eine dreidimensionale Verarbeitung, das in 11 als ein anderes Beispiel gezeigt ist, wird durch das Einfügen von zwei Reihen von Schlitzen SL4 und SL5 eines gestaffelten Musters, in Nachbarschaft zu der Mitte der kurzen Seite des Kohlefaserglieds M und weiterhin durch das Einfügen von Schlitzen SL6 bis SL13 eines gestaffelten Musters an Positionen, die liniensymmetrisch zu den Schlitzen SL4 und SL5 eines gestaffelten Musters sind, ausgebildet. Die Schlitze SL4 und SL5 eines gestaffelten Musters sind in einem gestaffelten Muster entlang der lateralen Richtung des Kohlefaserglieds M angeordnet. Weiterhin sind die Schlitze SL6 bis SL13 eines gestaffelten Musters in einem gestaffelten Muster um an jeweils entsprechenden Positionen angeordnete quadratische Teile herum angeordnet. 11 14 is a front view showing a carbon fiber member 140 for three-dimensional processing in the first embodiment. The carbon fiber member 140 for three-dimensional processing used in 11 shown as another example, by inserting two rows of slits SL4 and SL5 of a staggered pattern, adjacent to the center of the short side of the carbon fiber member M and further inserting slits SL6 to SL13 of a staggered pattern at positions, which are line-symmetrical to the slits SL4 and SL5 of a staggered pattern are formed. The staggered pattern slits SL4 and SL5 are in a staggered pattern along the lateral direction of the carbon fiber g lied M arranged. Further, the slits SL6 to SL13 of a staggered pattern are arranged in a staggered pattern around square parts arranged at corresponding positions, respectively.

Auf jeden der quadratischen Teile der Schlitze SL6 bis SL13 eines gestaffelten Musters des auf diese Weise ausgebildeten Kohlefaserglieds 140 für eine dreidimensionale Verarbeitung wird eine Kraft in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche des Kohlefaserglieds 140 für eine dreidimensionale Verarbeitung ausgeübt. Dadurch werden die Umfänge der quadratischen Teile erweitert, wodurch ein Vorstehen der zentralen Teile verursacht werden kann. Weiterhin werden die Teile der Schlitze SL4 und SL5 eines gestaffelten Musters gebogen und gefaltet. Auf diese Weise kann eine dreidimensionale Struktur Y9 wie in 12 gezeigt erzeugt werden.A force is applied to each of the square parts of the slits SL6 to SL13 of a staggered pattern of the thus formed carbon fiber member 140 for three-dimensional processing in a direction perpendicular to the surface of the carbon fiber member 140 for three-dimensional processing. This expands the perimeters of the square parts, which may cause the central parts to protrude. Furthermore, the parts of the slits SL4 and SL5 are bent and folded in a staggered pattern. In this way, a three-dimensional structure Y9 as in 12 shown are generated.

12 ist eine perspektivische Außenansicht einer dreidimensionalen Struktur Y9, die aus dem in 11 gezeigten Kohlefaserglied 140 für eine dreidimensionale Verarbeitung erzeugt wurde. Die dreidimensionale Struktur Y9 weist eine Form auf, in welcher der Schlitz SL6-Teil eines gestaffelten Musters und der Schlitz SL10-Teil eines gestaffelten Musters, die in einen einander zugewandten Zustand versetzt werden, auf einer Achse 91 vorstehen. Entsprechend weist die dreidimensionale Struktur Y9 eine Form auf, in welcher der Schlitz SL7-Teil eines gestaffelten Musters und der Schlitz SL1 1-Teil eines gestaffelten Musters auf einer Achse 92 vorstehen. Entsprechend weist die dreidimensionale Struktur Y9 eine Form auf, in welcher der Schlitz SL8-Teil eines gestaffelten Musters und der Schlitz SL12-Teil eines gestaffelten Musters auf einer Achse 93 vorstehen. Entsprechend weist die dreidimensionale Struktur Y9 eine Form auf, in welcher der Schlitz SL9-Teil eines gestaffelten Musters und der Schlitz SL13-Teil eines gestaffelten Musters auf einer Achse 94 vorstehen. 12 Fig. 14 is an external perspective view of a three-dimensional structure Y9 taken from Fig 11 shown carbon fiber member 140 was created for three-dimensional processing. The three-dimensional structure Y9 has a shape in which the staggered pattern slit SL6 part and the staggered pattern slit SL10 part, which are brought into a state facing each other, protrude on an axis 91 . Accordingly, the three-dimensional structure Y9 has a shape in which the staggered pattern slit SL7 part and the staggered pattern slit SL1 1 part protrude on an axis 92 . Accordingly, the three-dimensional structure Y9 has a shape in which the staggered pattern slit SL8 part and the staggered pattern slit SL12 part protrude on an axis 93 . Accordingly, the three-dimensional structure Y9 has a shape in which the staggered pattern slit SL9 part and the staggered pattern slit SL13 part protrude on an axis 94 .

Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann das Kohlefaserglied für eine dreidimensionale Verarbeitung hergestellt werden, das zu verschiedenen dreidimensionalen Strukturen, die leicht und sehr starr sind, verarbeitet werden kann. Allgemein weist das Kohlefaserglied aufgrund seiner hohen Elastizität keine Streckbarkeit in einer Plattenform auf und kann nicht plastisch verarbeitet werden. Jedoch kann wie oben beschrieben durch das Einfügen der mehreren in einem gestaffelten Muster angeordneten Schlitze in das Kohlefaserglied ein Biegen oder Erweitern unter Nutzung der elastischen Verformung durchgeführt werden. Auf diese Weise kann das Kohlefaserglied für eine dreidimensionale Verarbeitung, das die dreidimensionalen Strukturen in verschiedenen Formen und zum Beispiel verschiedene auf einem allgemeinen Entwurf basierende Produkte erzeugen kann, hergestellt werden.According to the embodiment described above, the carbon fiber member for three-dimensional processing can be manufactured, which can be processed into various three-dimensional structures that are lightweight and highly rigid. In general, the carbon fiber member has no stretchability in a plate shape because of its high elasticity and cannot be plastically processed. However, as described above, by inserting the plurality of slits arranged in a staggered pattern into the carbon fiber member, bending or expanding can be performed utilizing elastic deformation. In this way, the carbon fiber member for three-dimensional processing, which can produce the three-dimensional structures in various shapes and, for example, various products based on a general design, can be manufactured.

Und wenn gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform das Kohlefaserglied für eine dreidimensionale Verarbeitung hergestellt wird, wird das Kohlefaserglied unter Verwendung des Laserstrahls geschlitzt (geschnitten), um die Schlitze eines gestaffelten Musters auszubilden. Dementsprechend ist eine einfache und kostengünstige Massenproduktion möglich. Gewöhnlich wird ein Wasserstrahl für das Schneiden des Kohlefaserglieds verwendet, wobei jedoch, weil Kohlefaser eine hohe Härte aufweist, mit diesem Verfahren kein Bohren durchgeführt werden kann. Aus diesem Grund kann der Wasserstrahl nicht für einen Schlitz für ein Biegen oder Erweitern verwendet werden. Durch das Verwenden des Laserstrahls kann ein geeignetes Schlitzen an dem Kohlefaserglied durchgeführt werden.And according to the embodiment described above, when the carbon fiber member is manufactured for three-dimensional processing, the carbon fiber member is slit (cut) using the laser beam to form the slits of a staggered pattern. Accordingly, simple and inexpensive mass production is possible. Usually, a water jet is used for cutting the carbon fiber member, but since carbon fiber has high hardness, drilling cannot be performed with this method. For this reason, the water jet cannot be used for a slit for bending or expanding. By using the laser beam, appropriate slitting can be performed on the carbon fiber member.

(Zweite Ausführungsform)(Second embodiment)

Im Folgenden wird ein Werkstück-Haltekörper als eine dreidimensionale Struktur in einer zweiten Ausführungsform und eine Laserverarbeitungsmaschine, die eine thermische Verarbeitungsmaschine ist und einen Werkstück-Haltetisch mit dem daran installierten Werkstück-Haltekörper verwendet, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.A workpiece holding body as a three-dimensional structure in a second embodiment and a laser processing machine, which is a thermal processing machine and uses a workpiece holding table with the workpiece holding body installed thereon, will be described below with reference to the accompanying drawings.

13 ist eine perspektivische Außenansicht, die eine Laserverarbeitungsmaschine 1, die einen Werkstückhaltekörper 30 verwendet, in der zweiten Ausführungsform zeigt. Die Laserverarbeitungsmaschine 1 dieser Ausführungsform führt ein thermisches Schneiden (ein Beispiel für eine thermische Verarbeitung) durch. Wie in 13 gezeigt, umfasst die Laserverarbeitungsmaschine 1 einen Werkstück-Haltetisch 3 für das Installieren eines thermisch zu verarbeitenden Werkstücks W an einer Vorrichtungsbasis. Der Werkstück-Haltekörper 30, der das zu verarbeitende Werkstück W hält, wird an dem Werkstück-Haltetisch 3 installiert. Das Material und die Form des Werkstück-Haltekörpers 30 werden weiter unten beschrieben. 13 14 is an external perspective view showing a laser processing machine 1 using a workpiece holding body 30 in the second embodiment. The laser processing machine 1 of this embodiment performs thermal cutting (an example of thermal processing). As in 13 1, the laser processing machine 1 includes a workpiece holding table 3 for installing a workpiece W to be thermally processed on an apparatus base. The work holding body 30 holding the work W to be processed is installed on the work holding table 3 . The material and the shape of the workpiece holding body 30 will be described later.

Die Laserverarbeitungsmaschine 1 umfasst einen Rahmen 4 des Gattertyps, der derart angeordnet ist, dass er sich über den Werkstück-Haltetisch erstreckt. Der Rahmen 4 umfasst Seitenrahmen 41 und 42 und einen oberen Rahmen 43.The laser processing machine 1 includes a gate-type frame 4 arranged so as to extend over the workpiece holding table. The frame 4 includes side frames 41 and 42 and a top frame 43.

Ein Schlitten 5, der in der Y-Richtung bewegt werden kann, ist in dem oberen Rahmen 43 vorgesehen. Ein Laserkopf 51, der einen Laser emittiert, ist an dem Schlitten 5 angebracht. Der Laserkopf 51 ist konfiguriert, um sich über dem Werkstück W beliebig in den X- und Y-Richtungen zu bewegen, wenn der Rahmen 4 in der X-Richtung durch einen dedizierten Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) bewegt wird und der Schlitten 5 in der Y-Richtung durch einen dedizierten Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) bewegt wirdA carriage 5 movable in the Y-direction is provided in the upper frame 43. As shown in FIG. A laser head 51 which emits a laser is mounted on the carriage 5. As shown in FIG. The laser head 51 is configured to move arbitrarily in the X and Y directions over the workpiece W when the Frame 4 is moved in the X direction by a dedicated drive mechanism (not shown), and carriage 5 is moved in the Y direction by a dedicated drive mechanism (not shown).

Eine NC-Einrichtung (numerische Steuereinrichtung) 6 für das Steuern der Laserverarbeitungsmaschine 1 ist an dem Rahmen 4 angebracht. Die NC-Einrichtung 6 steuert die Laserverarbeitungsmaschine 1 gemäß Verarbeitungsdaten (NC-Daten: numerische Steuerdaten) für das Verarbeiten des Werkstücks W. Die NC-Einrichtung 6 ist eine Steuereinrichtung, die die Laserverarbeitungsmaschine 1 steuert.An NC (numerical controller) 6 for controlling the laser processing machine 1 is attached to the frame 4 . The NC device 6 controls the laser processing machine 1 according to processing data (NC data: numerical control data) for processing the workpiece W. The NC device 6 is a controller that controls the laser processing machine 1 .

Das Werkstück W wird geschnitten, wenn der Laserkopf 51 das Werkstück W mit einem Laser bestrahlt, während dieses in der X-Richtung oder der Y-Richtung durch den Rahmen 4 und den Schlitten 5 unter der Steuerung der NC-Einrichtung 6 bewegt wird.The workpiece W is cut when the laser head 51 irradiates the workpiece W with a laser while it is being moved in the X direction or the Y direction by the frame 4 and the carriage 5 under the control of the NC device 6 .

Im Folgenden wird der an dem Werkstück-Haltetisch 3 installierte Werkstück-Haltekörper 30 beschrieben. Der Werkstück-Haltekörper 30 wird unter Verwendung des Kohlefaserglieds M ausgebildet, das aus der dünnen Platte geschnitten wird, die durch das einfache Weben einer fadenförmigen Kohlefaser wie etwa eines kohlefaserverstärkten Kohlenverbundwerkstoffs (C/C-Verbundwerkstoff) zu einer länglichen Form erhalten wird. Das einfache Weben ist eine Webmethode, in der Fasern vertikal und lateral jeweils eins für eins gekreuzt werden.The workpiece holding body 30 installed on the workpiece holding table 3 will be described below. The work holding body 30 is formed using the carbon fiber member M cut from the thin plate obtained by simply weaving a filamentary carbon fiber such as carbon fiber reinforced carbon composite (C/C composite) into an elongated shape. Plain weaving is a weaving method in which fibers are crossed one for one vertically and laterally.

Die Webmethode für das Weben der Kohlefaser kann eine Satinbindung, eine Köperbindung, eine Kreppbindung oder eine unregelmäßige Bindung sein, solange die Fasern zu einer Struktur gewebt werden.The weaving method for weaving the carbon fiber can be satin weave, twill weave, crepe weave or random weave as long as the fibers are woven into a structure.

Der Schmelzpunkt der Kohlefaser liegt bei 3550°C und ist also sehr hoch im Vergleich zu dem Schmelzpunkt eines Werkstücks W aus Metall, der bei 1580°C liegt. Weiterhin ist die Wahrscheinlichkeit einer unmittelbaren Legierung der Kohlefaser mit einem Metall oder einer Fixierung eines durch die Zusammensetzungsänderung hindurchgegangenen Metalls an der Kohlefaser extrem gering im Vergleich zu einem herkömmlichen, eisenhaltigen Werkstück-Haltekörper. Indem also die Kohlefaser als ein Material für den Werkstück-Haltekörper 30 verwendet wird, kann ein Schweißen zwischen dem Werkstück W und dem Werkstück-Haltekörper 30 verhindert werden, das durch das Bestrahlen des Laserstrahls während des Schneidens des Werkstücks W verursacht werden könnte. Und weil während des Schneidens verursachte Spritzer kaum an den Werkstück-Haltekörper 30 geschweißt werden, ist eine Ablagerung von Spritzern weniger wahrscheinlich. Und selbst wenn Spritzer abgelagert werden, können die Spritzer einfach abgelöst werden, sodass eine Entfernung von Spritzern einfach bewerkstelligt werden kann. Und weil die Fasern des C/C-Verbundwerkstoffs durch das Imprägnieren der gewebten Kohlefasern mit verschiedenen Substanzen verstärkt werden, wird eine Elastizität erzeugt, um eine hervorragende Beständigkeit vorzusehen, wenn der CC-Verbundwerkstoff zu der dünnen Plattenform ausgebildet wird.The melting point of the carbon fiber is 3550°C, which is very high as compared with the melting point of a metal workpiece W, which is 1580°C. Furthermore, the probability of instantaneous alloying of the carbon fiber with a metal or fixation of a metal having undergone compositional change to the carbon fiber is extremely low as compared with a conventional ferrous work holding body. Therefore, by using the carbon fiber as a material for the workpiece holding body 30, welding between the workpiece W and the workpiece holding body 30, which might be caused by irradiation of the laser beam during cutting of the workpiece W, can be prevented. And because spatters caused during cutting are hardly welded to the workpiece holding body 30, spatters are less likely to be deposited. And even if spatter is deposited, the spatter can be easily peeled off, so that spatter removal can be easily accomplished. And because the fibers of the C/C composite are reinforced by impregnating the woven carbon fibers with various substances, elasticity is generated to provide excellent durability when the CC composite is formed into the thin plate shape.

14 ist eine perspektivische Außenansicht eines Kohlefaserglieds für eine dreidimensionale Verarbeitung, aus dem der Werkstück-Haltekörper 30 in der zweiten Ausführungsform erzeugt wird. 15 ist eine perspektivische Außenansicht des Werkstück-Haltekörpers 30 in der zweiten Ausführungsform. Wenn der Werkstück-Haltekörper 30 erzeugt wird, wird das plattenförmige Kohlefaserglied M wie in 14 gezeigt mit dem Laserstrahl bestrahlt, um die Schlitze SL20 eines gestaffelten Musters in der gleichen Richtung (der lateralen Richtung) auszubilden. Die Schlitze SL20 des gestaffelten Musters werden in einem gestaffelten Muster derart angeordnet, dass eine Vielzahl von in dem Hahnentrittmuster angeordneten Öffnungen ausgebildet werden, wenn das Kohlefaserglied M in einer Richtung orthogonal zu der Längsrichtung der Schlitze SL20 erweitert wird. Der Einfachheit halber zeigt 14 einen Zustand, in dem die Schlitze SL20 des gestaffelten Musters nur in der Mitte des Kohlefaserglieds M ausgebildet werden, wobei die Schlitze SL20 des gestaffelten Musters aber auch in der gesamten Fläche des Kohlefaserglieds M ausgebildet werden können. 14 14 is an external perspective view of a carbon fiber member for three-dimensional processing from which the work-holding body 30 is produced in the second embodiment. 15 14 is an external perspective view of the workpiece holding body 30 in the second embodiment. When the work holding body 30 is produced, the plate-shaped carbon fiber member M is formed as in FIG 14 1 is irradiated with the laser beam to form the slits SL20 of a staggered pattern in the same direction (the lateral direction). The staggered pattern slits SL20 are arranged in a staggered pattern such that a plurality of openings arranged in the houndstooth pattern are formed when the carbon fiber member M is expanded in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the slits SL20. For the sake of simplicity shows 14 a state where the staggered pattern slits SL20 are formed only in the center of the carbon fiber member M, but the staggered pattern slits SL20 may be formed in the entire surface of the carbon fiber member M.

Das Kohlefaserglied M (das Kohlefaserglied für eine dreidimensionale Verarbeitung), in dem die Schlitze SL20 des gestaffelten Musters ausgebildet werden, wird durch das Ausüben einer Kraft in den zwei Richtungen der Pfeile b1 und b2 nach außen orthogonal zu der Längsrichtung der Schlitze SL20 des gestaffelten Musters gezogen. Wenn die Kraft auf diese Weise ausgeübt wird, wird der zwischen den Schlitzen SL20 des gestaffelten Musters eingeschlossene Teil gedreht und gebogen, um jeden der Schlitze SL20 des gestaffelten Musters zu einer Rautenform oder Sechseckform zu erweitern, und wird eine Öffnung E an der Position jedes der Schlitze SL20 des gestaffelten Musters ausgebildet. Dann wird wie in 15 gezeigt das Kohlefaserglied M zu einem Zustand erweitert, der wellenförmige, maschenartige Öffnungen E (die Hahnentrittform) aufweist, um den Werkstück-Haltekörper 30 auszubilden.The carbon fiber member M (the carbon fiber member for three-dimensional processing) in which the staggered pattern slits SL20 are formed is orthogonal to the longitudinal direction of the staggered pattern slits SL20 outward by applying a force in the two directions of the arrows b1 and b2 pulled. When the force is applied in this manner, the part sandwiched between the staggered pattern slits SL20 is twisted and bent to expand each of the staggered pattern slits SL20 into a diamond shape or hexagonal shape, and an opening E is formed at the position of each of the Slits SL20 of the staggered pattern are formed. Then as in 15 1, the carbon fiber member M is expanded into a state having wavy mesh-like openings E (the houndstooth shape) to form the work holding body 30. As shown in FIG.

Wenn der auf diese Weise ausgebildete Werkstück-Haltekörper 30 an dem Werkstück-Haltetisch 3 installiert ist und das Werkstück W auf dessen oberen Teil platziert ist, wird das Werkstück W durch die oberen Enden der an dem Werkstück-Haltekörper 30 durch das Erweitern ausgebildeten Wellungen gehalten. Weil der Werkstück-Haltekörper 30 maschenartige Öffnungen E enthält, werden während der thermischen Verarbeitung erzeugte Fluchträume für ein Prozessgas sichergestellt und wird eine Ablagerung eines Spritzers unterdrückt. Und weil die oberen Enden der Wellungen des Werkstück-Haltekörpers 30 jeweils die Form eines Vorsprungs aufweisen, wird das an dem Werkstück-Haltekörper 30 platzierte Werkstück W an Linien oder Punkten gehalten, wodurch ein Schweißen mit dem Werkstück W unterdrückt wird.When the workpiece holding body 30 constructed in this way is installed on the workpiece holding table 3 and the workpiece W is placed on the upper part thereof, the workpiece W is passed through the upper ends of the corrugations formed on the work holding body 30 by the widening are held. Because the workpiece holding body 30 includes mesh-like openings E, escaping spaces for a process gas generated during thermal processing are secured and deposition of spatter is suppressed. And since the upper ends of the corrugations of the workpiece holding body 30 each have a protrusion shape, the workpiece W placed on the workpiece holding body 30 is held at lines or points, thereby welding to the workpiece W is suppressed.

Formeigenschaften wie etwa die Größe der Öffnung E in dem Werkstück-Haltekörper 30, die Form der Wellung und die Steifigkeit können entsprechend geändert werden, indem verschiedene Parameter (Spezifikationen) in Bezug auf das Kohlefaserglied M und die Schlitze SL20 des gestaffelten Musters eingestellt werden. Indem also die Parameter entsprechend geändert werden und die Formeigenschaften des Werkstück-Haltekörpers 30 geändert werden, kann der für die Form und das Material des durch die Laserverarbeitungsmaschine 1 zu verarbeitenden Werkstücks W geeignete Werkstück-Haltekörper 30 ausgebildet werden.Shape properties such as the size of the opening E in the workpiece holding body 30, the shape of the corrugation, and the rigidity can be changed appropriately by adjusting various parameters (specifications) with respect to the carbon fiber member M and the slits SL20 of the staggered pattern. Thus, by appropriately changing the parameters and changing the shape characteristics of the workpiece holding body 30, the workpiece holding body 30 suitable for the shape and material of the workpiece W to be processed by the laser processing machine 1 can be formed.

Im Folgenden wird die Beziehung zwischen den verschiedenen Parametern in Bezug auf das Kohlefaserglied M und die Schlitze SL20 des gestaffelten Musters und den Formeigenschaften des auszubildenden Werkstück-Haltekörpers 30 beschrieben.In the following, the relationship between the various parameters related to the carbon fiber member M and the slits SL20 of the staggered pattern and the shape characteristics of the work-holding body 30 to be formed will be described.

Zuerst wird ein Querschnitt-Sekundärmoment beschrieben, das in dem zwischen den Schlitzen SL20 des gestaffelten Musters eingeschlossenen Teil bei der Erweiterung des Kohlefaserglieds M erzeugt wird. 14 zeigt einen Zustand, in dem die in einem gestaffelten Muster angeordneten mehreren Schlitze SL20 in dem Kohlefaserglied M, das eine lateral lange, dünne Plattenform mit einer lateralen Breite LM, einer Dicke t und einem Elastizitätsmodul e aufweist, ausgebildet sind. Die Schlitze SL20 des gestaffelten Musters sind jeweils mit der gleichen Länge L2 ausgebildet. Die Schlitze SL20 des gestaffelten Musters sind derart angeordnet, dass die Vielzahl von in dem Hahnentrittmuster angeordneten Öffnungen in dem Kohlefaserglied M ausgebildet werden, wenn dieses in einer Richtung orthogonal zu der Längsrichtung der Schlitze SL20 des gestaffelten Musters erweitert werden. Insbesondere sind n Schlitze SL20 eines gestaffelten Musters in einer Reihe mit einem Intervall s in der lateralen Richtung, die dessen Längsrichtung ist, angeordnet. Weiterhin sind N + 1 Reihen von Schlitzen des gestaffelten Musters mit einer konstanten Breite a (N ist die Anzahl der weiter unten beschriebenen Rahmen F) ausgebildet. Innerhalb des Paars von einander benachbarten Schlitzreihen sind die Schlitze SL20 einer der Schlitzreihen in der lateralen Richtung in Bezug auf die Schlitze SL20 der anderen Schlitzreihe um eine Distanz gleich der halben Summe aus der Länge L2 und dem Intervall s versetzt.First, a cross-sectional secondary moment generated in the portion sandwiched between the slits SL20 of the staggered pattern upon expansion of the carbon fiber member M will be described. 14 12 shows a state where the plurality of slits SL20 arranged in a staggered pattern are formed in the carbon fiber member M having a laterally long thin plate shape with a lateral width LM, a thickness t, and a Young's modulus e. The slits SL20 of the staggered pattern are each formed with the same length L2. The staggered pattern slits SL20 are arranged such that the plurality of openings arranged in the houndstooth pattern are formed in the carbon fiber member M when expanded in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the staggered pattern slits SL20. Specifically, n slots SL20 of a staggered pattern are arranged in a row with an interval s in the lateral direction, which is the longitudinal direction thereof. Further, N+1 rows of slits of the staggered pattern are formed with a constant width a (N is the number of frames F described later). Within the pair of adjacent slot rows, the slots SL20 of one of the slot rows are offset in the lateral direction with respect to the slots SL20 of the other slot row by a distance equal to half the sum of the length L2 and the interval s.

16A ist eine perspektivische Außenansicht, die den Rahmen F zeigt, der zwischen den einander in der vertikalen Richtung benachbarten Schlitzen SL20 eines gestaffelten Musters in dem Kohlefaserglied M von 14 eingeschlossen ist. In dem Kohlefaserglied M, in dem die mehreren Schlitze SL20 in einem gestaffelten Muster ausgebildet sind, wird ein durch die zwei einander in der vertikalen Richtung benachbarten Schlitze SL20 eingeschlossener Teil als Rahmen F bezeichnet. Wie in 16A gezeigt, ist der Rahmen F ein rechteckiges Parallelepiped, das durch die Länge Lx in der lateralen Richtung des zwischen den Schlitzen SL20 eines gestaffelten Musters eingeschlossenen Teils, die Breite a, die ein Intervall in der vertikalen Richtung zwischen den Schlitzen SL20 des gestaffelten Musters ist, und die Dicke t des Kohlefaserglieds M definiert wird. 16A FIG. 14 is an external perspective view showing the frame F inserted between the slits SL20 of a staggered pattern adjacent to each other in the vertical direction in the carbon fiber member M of FIG 14 is included. In the carbon fiber member M in which the plurality of slits SL20 are formed in a staggered pattern, a part enclosed by the two slits SL20 adjacent to each other in the vertical direction is referred to as a frame F. As in 16A shown, the frame F is a rectangular parallelepiped defined by the length Lx in the lateral direction of the part enclosed between the slits SL20 of a staggered pattern, the width a which is an interval in the vertical direction between the slits SL20 of the staggered pattern, and the thickness t of the carbon fiber member M is defined.

16B ist eine Querschnittansicht des Rahmens F in der vertikalen Richtung. Ein Querschnitt-Sekundärmoment um eine Achse orthogonal zu der Dicke t ist lt, ein Querschnitt-Sekundärmoment um eine Achse orthogonal zu der Breite (dem Intervall in der vertikalen Richtung zwischen den Schlitzen SL20 des gestaffelten Musters) a ist la, und ein Querschnitt-Sekundärmoment um den Schwerpunkt des Querschnitts herum ist lp. It wird durch die folgende Gleichung (1) wiedergegeben. la wird durch die folgende Gleichung (2) wiedergegeben. Und Ip wird durch die folgende Gleichung (3) wiedergegeben. It = at 3 / 12

Figure DE112021003200T5_0001
Ia = a 3 t / 12
Figure DE112021003200T5_0002
It = ( at 3 + a 3 t ) / 12
Figure DE112021003200T5_0003
16B 12 is a cross-sectional view of the frame F in the vertical direction. A cross-sectional secondary moment about an axis orthogonal to the thickness t is lt, a cross-sectional secondary moment about an axis orthogonal to the width (the interval in the vertical direction between the slits SL20 of the staggered pattern) a is la, and a cross-sectional secondary moment is la around the centroid of the cross-section is lp. It is represented by the following equation (1). la is represented by the following equation (2). And Ip is represented by the following equation (3). it = at 3 / 12
Figure DE112021003200T5_0001
yes = a 3 t / 12
Figure DE112021003200T5_0002
it = ( at 3 + a 3 t ) / 12
Figure DE112021003200T5_0003

Im Fall von t ≥ a wird It ≥ la hergestellt. Weiterhin wird im Fall von t < a, It < la < Ip (Ip - It = a3t/12 > 0, Ip - la = at3/12 > 0) hergestellt.In the case of t ≥ a, It ≥ la is established. Furthermore, in the case of t < a, It < la < Ip (Ip - It = a3t/12 > 0, Ip - la = at 3 /12 > 0) is produced.

17 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A des Kohlefaserglieds M von 14. Weil der Querschnitt des Kohlefaserglieds M durch die Schlitze SL20 des gestaffelten Musters geteilt wird, sind Rechtecke mit der Dicke t und der Breite a kontinuierlich in der lateralen Richtung aufgereiht. 17 FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line AA of the carbon fiber member M of FIG 14 . Because the cross section of the carbon fiber member M is divided by the slits SL20 of the staggered pattern, rectangles of thickness t and width a are lined up continuously in the lateral direction.

18A ist eine Querschnittansicht des Rahmens F, wenn die Breite a gleich der Dicke t ist. Und 18B ist eine Querschnittansicht des Rahmens F, wenn die Breite a kleiner als die Dicke t ist. 18C ist eine Querschnittansicht, die das Kohlefaserglied M zeigt, das erweitert ist, wenn die Form des Rahmens F wie in 18A oder 18B gezeigt ist. Es wird ein Fall beschrieben, in dem das Kohlefaserglied M, in dem die Schlitze SL20 eines gestaffelten Musters derart ausgebildet sind, dass die Beziehung der Breite a zu der Dicke t wie in 18A gezeigt a = t oder wie in 18B gezeigt a < t ist, erweitert wird. In diesem Fall wird wie in 18C gezeigt der Rahmen F-Teil in der Richtung der Breite a mit einem kleineren Querschnitt-Sekundärmoment erweitert, ohne die Ausrichtung des Querschnitts zu ändern, sodass ein Intervall zwischen den entsprechenden in der vertikalen Richtung zueinander benachbarten Rahmen F erzeugt wird. 18A Fig. 13 is a cross-sectional view of the frame F when the width a is equal to the thickness t. And 18B Figure 12 is a cross-sectional view of the yard mens F if the width a is less than the thickness t. 18C 14 is a cross-sectional view showing the carbon fiber member M expanded when the shape of the frame F is as shown in FIG 18A or 18B is shown. A case will be described in which the carbon fiber member M in which the slits SL20 are formed in a staggered pattern such that the relationship of the width a to the thickness t is as in FIG 18A shown a = t or as in 18B shown a < t, is expanded. In this case, as in 18C As shown, the frame F part is expanded in the width a direction with a smaller cross-sectional secondary moment without changing the orientation of the cross section, so that an interval is generated between the corresponding frames F adjacent to each other in the vertical direction.

Weil das auf diese Weise verarbeitete Kohlefaserglied M keine die Dicke t, d.h. die Dicke vor der Erweiterung, überschreitende Dicke aufweist, ist es schwierig, die für das Halten des Gewichts des Werkstücks erforderliche Steifigkeit sicherzustellen. Und weil in diesem Kohlefaserglied M der Rahmen F nicht gedreht ist, ist die Werkstück-Haltefläche in einem engen Kontakt mit der Rückfläche des Werkstücks. Daraus resultiert, dass es schwierig ist, einen Fluchtraum für das Prozessgas sicherzustellen. Außerdem ist eine Ablagerung von Spritzern wahrscheinlich. Und wenn das Werkstück W auf dem oberen Teil des Kohlefaserglieds M platziert wird, ist die Fläche eines Teils des Kohlefaserglieds M, der in Kontakt mit dem Werkstück W ist, groß. Deshalb ist ein Schweißen mit dem Werkstück W wahrscheinlich. Aus diesem Grund wird das Kohlefaserglied M vorzugsweise nicht als Werkstück-Haltekörper 30 verwendet.Because the carbon fiber member M processed in this way does not have a thickness exceeding the thickness t, i.e., the thickness before expansion, it is difficult to secure the rigidity required for supporting the weight of the work. And in this carbon fiber member M, because the frame F is not rotated, the work holding surface is in close contact with the back surface of the work. As a result, it is difficult to secure an escape space for the process gas. In addition, deposition of spatter is likely. And when the work W is placed on the upper part of the carbon fiber member M, the area of a part of the carbon fiber member M in contact with the work W is large. Therefore, welding with the workpiece W is likely. For this reason, the carbon fiber member M is preferably not used as the work holding body 30 .

19A ist eine Querschnittansicht des Rahmens F, wenn die Breite a größer als die Dicke t ist. Und 19B ist eine Querschnittansicht des Kohlefaserglieds M, das erweitert ist, wenn die Form des Rahmens wie in 19A gezeigt ist. Es wird hier ein Fall beschrieben, in dem das Kohlefaserglied M, in dem die Schlitze SL20 derart ausgebildet sind, dass die Beziehung der Breite a zu der Dicke t wie in 19A gezeigt a > t ist, erweitert wird. In diesem Fall wird wie in 19B gezeigt der Rahmen F-Teil erweitert, während die Ausrichtung des Querschnitts in der Richtung der Dicke t mit einem kleineren Querschnitt-Sekundärmoment verdreht ist, wodurch die Erzeugung eines Intervalls zwischen den entsprechenden in der vertikalen Richtung einander benachbarten Rahmen F veranlasst wird. 19A Fig. 14 is a cross-sectional view of the frame F when the width a is larger than the thickness t. And 19B 12 is a cross-sectional view of the carbon fiber member M expanded when the shape of the frame is as shown in FIG 19A is shown. A case will be described here in which the carbon fiber member M in which the slits SL20 are formed such that the relationship of the width a to the thickness t is as shown in FIG 19A shown a > t, is expanded. In this case, as in 19B As shown, the frame F part is expanded while the orientation of the cross section is twisted in the direction of thickness t with a smaller secondary cross-sectional moment, thereby causing generation of an interval between the corresponding frames F adjacent to each other in the vertical direction.

Weil das auf diese Weise verarbeitete Kohlefaserglied M eine die Dicke t, d.h. die Dicke vor der Erweiterung, überschreitende Dicke aufweist, kann die für das Halten des Gewichts des Werkstücks erforderliche Steifigkeit einfach sichergestellt werden. Weil in diesem Kohlefaserglied M die der Rückfläche des Werkstücks W zugewandte Fläche aufgrund der Drehung des Rahmens F geneigt ist, wird ein Zwischenraum mit dem Werkstück W erzeugt. Deshalb können ausreichende Fluchträume für das Prozessgas sichergestellt werden. Wenn das Werkstück W auf dem oberen Teil des Kohlefaserglieds M platziert ist, ist das Kohlefaserglied M in einem Linienkontakt oder Punktkontakt mit dem Werkstück W. Deshalb ist ein Schweißen mit dem Werkstück W weniger wahrscheinlich. Und weil in diesem Kohlefaserglied M die der Rückfläche zugewandte Fläche des Werkstücks W eine Schräge ist und somit Spritzer in der lateralen Richtung abgestoßen werden, ist eine Ablagerung von Spritzern weniger wahrscheinlich. Deshalb ist das Kohlefaserglied M für die Verwendung als ein Werkstück-Haltekörper 30 geeignet.Since the carbon fiber member M processed in this way has a thickness exceeding the thickness t, i.e., the thickness before expansion, the rigidity required for supporting the weight of the work can be easily secured. In this carbon fiber member M, since the surface facing the back surface of the work W is inclined due to the rotation of the frame F, a clearance with the work W is generated. Therefore sufficient escape rooms for the process gas can be ensured. When the work W is placed on the upper part of the carbon fiber member M, the carbon fiber member M is in line contact or point contact with the work W. Therefore, welding with the work W is less likely. And, in this carbon fiber member M, since the surface of the workpiece W facing the back surface is a slope and thus spatter is repelled in the lateral direction, spatter is less likely to be deposited. Therefore, the carbon fiber member M is suitable for use as a work holding body 30 .

In Bezug auf den Rahmen F wird ein maximaler Radius des Querschnitts R durch die folgende Gleichung (4) wiedergegeben. R = 1 2 a 2 + t 2

Figure DE112021003200T5_0004
Regarding the frame F, a maximum radius of the cross section R is represented by the following equation (4). R = 1 2 a 2 + t 2
Figure DE112021003200T5_0004

Wenn dabei die Scherfestigkeit des Rahmens F durch T wiedergegeben wird und das Elastizitätsmodul durch G wiedergegeben wird, wird ein zulässiger Drehwinkel ϕ des Rahmens F durch die folgende Gleichung (5) wiedergegeben. ϕ = L x T G R = 2 L x T G a 2 + t 2

Figure DE112021003200T5_0005
Here, if the shear strength of the frame F is represented by T and the Young's modulus is represented by G, an allowable rotation angle φ of the frame F is represented by the following equation (5). ϕ = L x T G R = 2 L x T G a 2 + t 2
Figure DE112021003200T5_0005

Weiterhin wird die Länge Lx des Rahmens F durch die folgende Gleichung (6) unter Verwendung der lateralen Breite LM des Kohlefaserglieds M, des Intervalls s in der lateralen Richtung zwischen den Schlitzen SL20 eines gestaffelten Musters und der Anzahl der Schlitze SL20 des gestaffelten Musters in einer Reihe, d.h. der Anzahl n der Verbindungsteile der Schlitze SL20 in zwei einander benachbarten Reihen wiedergegeben. Lx = ( LM ns ) / ( n 1 )

Figure DE112021003200T5_0006
Further, the length Lx of the frame F is calculated by the following equation (6) using the lateral width LM of the carbon fiber member M, the interval s in the lateral direction between the staggered pattern slots SL20 and the number of the staggered pattern slots SL20 in one Row, ie the number n of connecting parts of the slots SL20 reproduced in two adjacent rows. lx = ( LM ns ) / ( n 1 )
Figure DE112021003200T5_0006

Wenn die oben genannte Gleichung (6) in die Gleichung (5) eingesetzt wird, wird der zulässige Drehwinkel ϕ des Rahmens F durch die folgende Gleichung (7) wiedergegeben. ϕ = 2 ( L M n s ) T G ( n 1 ) a 2 + t 2

Figure DE112021003200T5_0007
When the above equation (6) is substituted into the equation (5), the allowable rotation angle φ of the frame F is represented by the following equation (7). ϕ = 2 ( L M n s ) T G ( n 1 ) a 2 + t 2
Figure DE112021003200T5_0007

Durch das entsprechende Ändern des Drehwinkels ϕ des Rahmens F kann die Höhe des erweiterten Kohlefaserglieds M (Werkstück-Haltekörper 30) eingestellt werden.By changing the rotation angle φ of the frame F accordingly, the height of the carbon fiber extended member M (work holding body 30) can be adjusted.

20A und 20B sind erläuternde Ansichten einer zulässigen Öffnungsgröße des Schlitzes SL20 eines gestaffelten Musters, wenn das Kohlefaserglied M erweitert wird. Im Folgenden wird die zulässige Öffnungsgröße w1 der Öffnung E des Schlitzes SL20 eines gestaffelten Musters, wenn das Kohlefaserglied M erweitert wird, beschrieben. Die Länge L2 des Schlitzes SL20 wird durch den folgenden Ausdruck (8) wiedergegeben, L2 = 2Lx + s

Figure DE112021003200T5_0008
20A and 20B 12 are explanatory views of an allowable opening size of the slit SL20 of a staggered pattern when the carbon fiber member M is expanded. Next, the allowable opening size w1 of the opening E of the slit SL20 of a staggered pattern when the carbon fiber member M is expanded will be described. The length L2 of the slot SL20 is given by the following expression (8), L2 = 2Lx + s
Figure DE112021003200T5_0008

Die zulässige Öffnungsgröße w1 der Öffnung E des in 20A gezeigten Schlitzes wird wie in der folgenden Gleichung (9) angegeben unter Verwendung der Länge L2 des Schlitzes SL20 eines oben beschriebenen gestaffelten Musters, der Dicke t, der Breite a, des Elastizitätsmoduls G, des Querschnitt-Sekundärmoduls It um die Achse orthogonal zu der Dicke t, einer Biegungslast P und einer Ablenkungsgröße η des Schlitzes SL20 eines gestaffelten Musters wiedergegeben. w1 = 2 η = 2 P L h 3 192 G I t = P L h 3 96 G 12 a t 3 = P ( 2 L x + s ) 3 8 G a t 3

Figure DE112021003200T5_0009
The allowable opening size w1 of the opening E of the in 20A The slit shown is as given in the following equation (9) using the length L2 of the slit SL20 of a staggered pattern described above, the thickness t, the width a, the Young's modulus G, the cross-sectional secondary modulus It about the axis orthogonal to the thickness t, a bending load P, and a deflection amount η of the slit SL20 of a staggered pattern. w1 = 2 n = 2 P L H 3 192 G I t = P L H 3 96 G 12 a t 3 = P ( 2 L x + s ) 3 8th G a t 3
Figure DE112021003200T5_0009

Es ist zu beachten, dass wie in 20B gezeigt die Biegungslast P eine auf die mittlere Position des Schlitzes SL20 eines gestaffelten Musters ausgeübte Last ist. Wenn die Biegungslast P ausgeübt wird, wird der Schlitz SL20-Teil eines gestaffelten Musters wie durch die Strichlinien angegeben abgelenkt, sodass die Öffnung wie in 20A gezeigt ausgebildet wird. Die Biegungslast P wird wie in der folgenden Gleichung (10) angegeben unter Verwendung des Querschnitt-Sekundärmoments la um die Achse orthogonal zu der Breite a, des maximalen Radius R des Querschnitts, einer Länge (der Einfachheit halber der Länge eines an beiden Enden fixierten Balkens) des Schlitzes SL20 eines gestaffelten Musters, das durch die Länge Lx des Rahmens F und das Intervall s in der lateralen Richtung zwischen den Schlitzen SL20 in der gleichen Reihe Lh (= L2 (= 2Lx + s)) gebildet wird, und einer Biegungsspannung σ, die auf unterhalb einer Bruchspannung des Kohlefaserglieds M zu beschränken ist, wiedergegeben. P = 8 I a σ R L h

Figure DE112021003200T5_0010
wobei σ < Bruchspannung (Scherfestigkeit) des Rahmens F.It should be noted that as in 20B shown, the bending load P is a load applied to the middle position of the slot SL20 of a staggered pattern. When the bending load P is applied, the slit SL20 portion of a staggered pattern is deflected as indicated by the dashed lines so that the opening is as shown in FIG 20A shown is formed. The bending load P is calculated as given in the following equation (10) using the cross-sectional secondary moment la about the axis orthogonal to the width a, the maximum radius R of the cross-section, a length (for simplicity, the length of a beam fixed at both ends ) of the slit SL20 of a staggered pattern formed by the length Lx of the frame F and the interval s in the lateral direction between the slits SL20 in the same row Lh (= L2 (= 2Lx + s)) and a bending stress σ , to be restricted below a breaking stress of the carbon fiber member M, is reproduced. P = 8th I a σ R L H
Figure DE112021003200T5_0010
where σ < ultimate stress (shear strength) of the frame F.

Wenn die oben beschriebenen Gleichungen (5) und (9) verwendet werden, werden verschiedene Parameter derart gesetzt, dass der Drehwinkel des Rahmens F und die zulässige Öffnungsgröße w1 des Schlitzes SL20 des gestaffelten Musters gewünschte Werte sind, indem das Kohlefaserglied m mit der vorbestimmten Scherfestigkeit und dem vorbestimmten Elastizitätsmodul verwendet wird. Die zu setzenden Parameter umfassen die Dicke t und die laterale Breite LM des Kohlefaserglieds M, die Breite a, die das Intervall in der vertikalen Richtung zwischen den Schlitzen SL20 des gestaffelten Musters ist, die Anzahl n der Schlitze SL20 des gestaffelten Musters, die in einer Reihe angeordnet sind, und das Intervall s in der lateralen Richtung zwischen den Schlitzten SL20 des gestaffelten Musters.When the equations (5) and (9) described above are used, various parameters are set such that the rotation angle of the frame F and the allowable opening size w1 of the slot SL20 of the staggered pattern are desired values by using the carbon fiber member m with the predetermined shear strength and the predetermined modulus of elasticity is used. The parameters to be set include the thickness t and the lateral width LM of the carbon fiber member M, the width a which is the interval in the vertical direction between the staggered pattern slits SL20, the number n of the staggered pattern slits SL20 arranged in one row, and the interval s in the lateral direction between the slots SL20 of the staggered pattern.

21 ist eine Tabelle, die Beispiele der verschiedenen Parameter in Bezug auf die Spezifikationen des Schlitzes SL20 eines gestaffelten Musters, wenn der Werkstück-Haltekörper mit dem gewünschten Drehwinkel ϕ des Rahmens F und der zulässigen Öffnungsgröße w1 des Schlitzers SL20 des gestaffelten Musters ausgebildet ist, zeigt. Wenn wie weiter oben beschrieben, die Gleichungen (5) und (9) verwendet werden, können die verschiedenen Parameter zum Beispiel wie in 1 bis 3 von 21 gezeigt verwendet werden. 21 14 is a table showing examples of the various parameters related to the specifications of the staggered pattern slit SL20 when the workpiece holding body is formed with the desired rotation angle φ of the frame F and the allowable opening size w1 of the staggered pattern slitter SL20. If equations (5) and (9) are used as described above, the various parameters can be used, for example, as in 1 until 3 from 21 shown to be used.

Durch das Erweitern des Kohlefaserglieds M nach dem Einfügen der Schlitze SL20 des gestaffelten Musters basierend auf den auf diese Weise berechneten Parametern kann der Werkstück-Haltekörper 30 mit den gewünschten Formeigenschaften ausgebildet werden. Zum Beispiel kann durch das Ausbilden des Werkstück-Haltekörpers 30 mit den in Nr. 1 von 21 gezeigten Parametern die Öffnung E der Masche beim Erweitern vergrößert werden. Damit kann das während des Schneidens erzeugte Prozessgas einfacher entkommen und ist eine Ablagerung von Spritzern weniger wahrscheinlich. Wenn die Breite a verbreitert wird, wird der Werkstück-Haltekörper 30 mit einer hohen Steifigkeit ausgebildet, sodass er das Werkstück W auch dann stabil halten kann, wenn das Werkstück W schwer ist. Und wenn die Länge des Schlitzes SL20 des gestaffelten Musters verkürzt wird und die Breite a verschmälert wird, werden eine größere Anzahl von maschenartigen Vorsprüngen ausgebildet, sodass das Werkstück W stabil durch eine größere Anzahl von Punkten oder Linien auch dann gehalten werden kann, wenn das Werkstück W klein oder extrem dünn ist. Weiterhin kann durch das Ändern der entsprechenden Schlitzpositionen der Schlitze SL20 des gestaffelten Musters gemäß einer bestimmten Regel auch ein beim Erweitern erzeugtes diagonales Hahnentrittmuster gesetzt werden.By expanding the carbon fiber member M after inserting the slits SL20 of the staggered pattern based on the parameters thus calculated, the workpiece holding body 30 having the desired shape characteristics can be formed. For example, by forming the workpiece holding body 30 with the methods described in No. 1 of FIG 21 parameters shown, the opening E of the mesh can be increased when expanding. This makes it easier for the process gas generated during cutting to escape, and spatter is less likely to accumulate. When the width a is widened, the workpiece holding body 30 is formed with high rigidity, so that it can stably hold the workpiece W even when the workpiece W is heavy. And when the length of the slit SL20 of the staggered pattern is shortened and the width a is narrowed, a larger number of mesh-like projections are formed, so that the work W can be stably held by a larger number of dots or lines even when the work W is small or extremely thin. Furthermore, by changing the respective slit positions of the slits SL20 of the staggered pattern according to a certain rule, a diagonal houndstooth pattern generated when expanding can also be set.

(Dritte Ausführungsform)(Third embodiment)

Im Folgenden wird eine automatische Berechnungsvorrichtung in einer dritten Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.An automatic calculation device in a third embodiment will be described below with reference to the accompanying drawings.

22 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer automatischen Berechnungsvorrichtung 200 in einer dritten Ausführungsform zeigt. Die automatische Berechnungsvorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine automatische Berechnungsvorrichtung für das Erzeugen einer dreidimensionalen Struktur aus einem plattenförmigen Glied. Als das plattenförmige Glied ist wie in der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform gezeigt das dünne, plattenförmige Kohlefaserglied geeignet. Diese Ausführungsform kann jedoch nicht nur auf das Kohlefaserglied, sondern auch auf ein plattenförmiges Glied ohne eine Plastizität angewendet werden. Weiterhin kann diese Ausführungsform breit auf ein plattenförmiges Glied mit einer Plastizität angewendet werden. 22 12 is a block diagram showing the configuration of an automatic calculation device 200 in a third embodiment. The automatic calculation device 200 according to the present invention is an automatic calculation device for generating a three-dimensional structure from a plate-shaped member. As the plate-shaped member, as shown in the first embodiment and the second embodiment, the thin plate-shaped carbon fiber member is suitable. However, this embodiment can be applied not only to the carbon fiber member but also to a plate-shaped member having no plasticity. Furthermore, this embodiment can be widely applied to a plate-shaped member having plasticity.

Die automatische Berechnungsvorrichtung 200 besteht zum Beispiel aus einem Personal Computer. Die automatische Berechnungsvorrichtung 200 umfasst einen Hardwareprozessor wie etwa eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit), einen Speicher und verschiedene Schnittstellen. Der Speicher und die verschiedenen Schnittstellen sind mit dem Hardwareprozessor über Busse verbunden.The automatic calculation device 200 is composed of, for example, a personal computer. The automatic computing device 200 includes a hardware processor such as a CPU (Central Processing Unit), a memory, and various interfaces. The memory and the various interfaces are connected to the hardware processor via buses.

Die automatische Berechnungsvorrichtung 200 umfasst eine Steuereinrichtung 210, eine Ein-/Ausgabeschnittstelle 220 und eine Speichereinrichtung 230.The automatic calculation device 200 comprises a control device 210, an input/output interface 220 and a memory device 230.

Die Steuereinrichtung 210 besteht aus einem Hardwareprozessor und einem Speicher. Die Steuereinrichtung 210 wird als eine oder mehrere Informationsverarbeitungsschaltungen betrieben, die verschiedene für die automatische Berechnungseinrichtung 200 vorgesehene Funktionen erzielen. Die eine oder die mehreren Informationsverarbeitungsschaltungen werden realisiert, wenn der Hardwareprozessor ein in dem Speicher gespeichertes Programm ausführt.The controller 210 consists of a hardware processor and a memory. The controller 210 operates as one or more information processing circuits that achieve various functions provided for the automatic calculator 200 . The one or more information processing circuits are implemented when the hardware processor executes a program stored in memory.

Als die eine oder die mehreren Informationsverarbeitungsschaltungen umfasst die Steuereinrichtung 210 einen Datenerfassungsabschnitt 211, einen arithmetischen Abschnitt 212 und einen Ausgabeabschnitt 213.As the one or more information processing circuits, the controller 210 includes a data acquisition section 211, an arithmetic section 212, and an output section 213.

Der Datenerfassungsabschnitt 211 erhält Bedingungsdaten, die ein Material des plattenförmigen Glieds, eine Dicke des plattenförmigen Glieds und die dreidimensionale Form der dreidimensionalen Struktur angeben. Um das plattenförmige Glied elastisch zu verformen und die dreidimensionale Struktur auszubilden, führt der arithmetische Abschnitt 212, für einen Verarbeitungsbereich, in dem das plattenförmige Glied elastisch verformt wird, eine Layoutverarbeitung zum Auslegen der mehreren in einem gestaffelten Muster angeordneten Schlitze durch. Diese Layoutverarbeitung umfasst eine Verarbeitung zum Berechnen der Spezifikationen der Schlitze des gestaffelten Musters basierend auf den durch den Datenerfassungsabschnitt 211 erhaltenen Bedingungsdaten. Der Ausgabeabschnitt 213 gibt das Ergebnis der Layoutverarbeitung mittels des arithmetischen Abschnitts 212 aus.The data acquisition section 211 obtains condition data indicating a material of the plate-shaped member, a thickness of the plate-shaped member, and the three-dimensional shape of the three-dimensional structure. In order to elastically deform the plate-shaped member and form the three-dimensional structure, for a processing range in which the plate-shaped member is elastically deformed, the arithmetic section 212 performs layout processing for laying out the plurality of slits arranged in a staggered pattern. This layout processing includes processing for calculating the specifications of the slots of the staggered pattern based on the condition data obtained by the data acquisition section 211 . The output section 213 outputs the result of the layout processing by the arithmetic section 212 .

Eine Eingabeeinrichtung 250 ist mit der Ein-Ausgangsschnittstelle 220 verbunden. Die Ein-/Ausgangsschnittstelle 220 gibt an die Steuereinrichtung 210 Daten, die von der Eingabeeinrichtung 250 ausgegeben werden, aus. Die Eingabeeinrichtung 250 ist eine Einrichtung, die Daten, die mittels einer Betätigung eines Benutzers eingegeben werden, an die Steuereinrichtung 210 ausgibt. Der Datenerfassungsabschnitt 211 der Steuereinrichtung 210 kann die Bedingungsdaten basierend auf den von der Eingabeeinrichtung 250 ausgegebenen Daten erhalten.An input device 250 is connected to the input/output interface 220 . The input/output interface 220 outputs data that are output from the input device 250 to the control device 210 . The input device 250 is a device that outputs data input by a user's operation to the controller 210 . The data acquiring section 211 of the controller 210 can acquire the condition data based on the data output from the input device 250 .

Eine Anzeigeeinrichtung 260 ist als eine Ausgabeeinrichtung mit der Ein-/Ausgangsschnittstelle 220 verbunden. Die Ein-/Ausgangsschnittstelle 220 gibt an die Anzeigeeinrichtung 260 von der Steuereinrichtung 210 ausgegebene Daten aus. Die Anzeigeeinrichtung 260 kann für den Benutzer die von der Steuereinrichtung 210 ausgegebenen Daten anzeigen. Der Ausgabeabschnitt 213 der Steuereinrichtung 210 kann an die Anzeigeeinrichtung 260 Daten einschließlich des Ergebnisses der Layoutverarbeitung ausgeben.A display device 260 is connected to the input/output interface 220 as an output device. The input/output interface 220 outputs data output from the control device 210 to the display device 260 . The display device 260 can display the data output by the control device 210 for the user. The output section 213 of the controller 210 can output to the display device 260 data including the result of the layout processing.

Die Speichereinrichtung 230 ist mit der Steuereinrichtung 210 verbunden. Die Speichereinrichtung 230 speichert die Parameter, die mechanische Eigenschaften des plattenförmigen Glieds für jedes Material des plattenförmigen Glieds angeben. Als die mechanischen Eigenschaften sind ein Sicherheitskoeffizient f, das Elastizitätsmodul G, die Biegungsspannung σ, eine Dichte ρ usw. relevant.The storage device 230 is connected to the control device 210 . The storage device 230 stores the parameters indicative of mechanical properties of the plate-shaped member for each material of the plate-shaped member. As the mechanical properties, a safety coefficient f, Young's modulus G, bending stress σ, density ρ, etc. are relevant.

23 ist ein Flussdiagramm, das ein durch die automatische Berechnungsvorrichtung 200 ausgeführtes automatisches Berechnungsverfahren zeigt. Im Folgenden wird das durch die automatische Berechnungsvorrichtung 200 ausgeführte automatische Berechnungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das automatische Berechnungsverfahren führt automatisch eine Berechnung für das automatische Verformen des plattenförmigen Glieds für das Erzeugen der dreidimensionalen Struktur durch. Durch das Ausführen des automatischen Berechnungsverfahrens können, für den Verarbeitungsbereich, in dem das plattenförmige Glied elastisch verformt wird, die mehreren in einem gestaffelten Muster angeordneten Schlitze ausgelegt werden. Wenn mit anderen Worten die mehreren Schlitze eines gestaffelten Musters für den Verarbeitungsbereich ausgelegt werden, kann das plattenförmige Glied gebogen oder erweitert werden. 23 FIG. 12 is a flowchart showing an automatic calculation method executed by the automatic calculation device 200. FIG. The automatic calculation method executed by the automatic calculation device 200 according to the present invention will be described below. The automatic calculation method automatically performs a calculation for automatically deforming the plate-shaped member to create the three-dimensional structure. By executing the automatic calculation method, for the processing area in which the plate-shaped member is elastically deformed, the plurality of slits arranged in a staggered pattern can be designed. In other words, if the multiple slits are laid out in a staggered pattern for the processing area, the plate-shaped member can be bent or expanded.

24A ist eine perspektivische Ansicht, die das äußere Aussehen einer aus einem plattenförmigen Glied Mn erzeugten dreidimensionalen Struktur 400 zeigt. Und 24B ist eine erläuternde Ansicht, die mehrere in einem gestaffelten Muster angeordnete Schlitze SL30 zeigt, die für das plattenförmige Glied Mn vorgesehen sind. In der folgenden Beschreibung wird die dreidimensionale Struktur 400 mit einem L-förmigen Querschnitt durch das Biegen an einer Biegungsseite Eb, die der Verarbeitungsbereich des plattenförmigen Glieds Mn ist, mit einem Winkel θ0 erzeugt. Die in einem gestaffelten Muster angeordneten mehreren Schlitze SL30 werden für den Verarbeitungsbereich, in dem das Biegen durchgeführt wird, ausgelegt. Nachfolgend wird ein Biegen, das die mehreren in einem gestaffelten Muster angeordneten Schlitze SL30 verwendet, als ein „Schlitzbiegen“ bezeichnet. 24A 13 is a perspective view showing the external appearance of a three-dimensional structure 400 made of a plate-shaped member Mn. And 24B 14 is an explanatory view showing a plurality of slits SL30 provided for the plate-shaped member Mn arranged in a staggered pattern. In the following description, the three-dimensional structure 400 having an L-shaped cross section is produced by bending at an angle θ0 at a bending side Eb, which is the processing region of the plate-shaped member Mn. The multiple slits SL30 arranged in a staggered pattern are laid out for the processing area where bending is performed. Hereinafter, bending using the multiple slits SL30 arranged in a staggered pattern is referred to as “slit bending”.

In gleicher Weise wie in den ersten und zweiten Ausführungsformen werden die mehreren in einem gestaffelten Muster angeordneten Schlitze SL30 konfiguriert durch das Aufreihen der Vielzahl von Schlitzreihen, in denen die einander benachbarten Schlitze SL30 linear in der Längsrichtung der Schlitze SL30 in einem voneinander beabstandeten Zustand mit dazwischen dem Verbindungsteil (dem Intervall s) angeordnet sind, wobei die aufgereihten Schlitzreihen durch die Breite a beabstandet sind. Dann wird innerhalb der einander benachbarten Schlitzreihen eine Schlitzreihe derart konfiguriert, dass die Positionen der Schlitze SL30 in Bezug auf die andere Schlitzreihe entlang der Längsrichtung der Schlitze SL30 versetzt sind.In the same manner as in the first and second embodiments, the plurality of slits SL30 arranged in a staggered pattern are configured by lining up the plurality of slit rows in which the slits SL30 adjacent to each other are linear in the longitudinal direction of the slits SL30 in a spaced state with therebetween the connecting part (the interval s) with the lined-up rows of slits being spaced by the width a. Then, within the slit rows adjacent to each other, one slit row is configured such that the positions of the slits SL30 are offset with respect to the other slit row along the longitudinal direction of the slits SL30.

Zuerst erhält in Schritt S10 der Erfassungsabschnitt 211 Bedingungsdaten, die das Material des plattenförmigen Glieds Mn, eine Dicke t des plattenförmigen Glieds Mn und eine dreidimensionale Form der dreidimensionalen Struktur 400 enthalten. Der Erfassungsabschnitt 211 zeigt einen vorbestimmten Eingabebildschirminhalt an der Anzeigeeinrichtung 260 an und erhält die Bedingungsdaten aus den Daten, die von der Eingabeeinrichtung 250 in Entsprechung zu dem Eingabebildschirminhalt ausgegeben werden.First, in step S<b>10 , the detecting section 211 obtains condition data including the material of the plate-shaped member Mn, a thickness t of the plate-shaped member Mn, and a three-dimensional shape of the three-dimensional structure 400 . The acquiring section 211 displays a predetermined input screen on the display device 260 and obtains the condition data from the data output from the input device 250 in accordance with the input screen content.

Wie in 24 gezeigt, wird die dreidimensionale Form der dreidimensionalen Struktur 400 durch verschiedene Parameter wie etwa eine Länge der Biegungsseite Eb, einen Biegungswinkel θ0 auf der Biegungsseite Eb, einen Biegungsradius r und Längen A1 und A2 der Seiten nach oben zu der Biegungsseite Eb definiert. Wenn die dreidimensionale Form der dreidimensionalen Struktur 400 zuvor standardisiert wird, kann der Erfassungsabschnitt 211 über die Eingabeeinrichtung 250 die Parameter, die die dreidimensionale Form definieren, erhalten. Weiterhin kann der Erfassungsabschnitt 211 veranlassen, dass die dreidimensionale Form der dreidimensionalen Struktur 400 über die Eingabeeinrichtung 250 gezeichnet wird, und aus den gezeichneten Informationen Daten erhalten, die die dreidimensionale Form der dreidimensionalen Struktur 400 definieren. Weiterhin kann der Erfassungsabschnitt 211 direkt von einer externen Einrichtung wie etwa einem CAD grafische Daten, die die dreidimensionale Form der dreidimensionalen Struktur 400 angeben, erhalten.As in 24 As shown, the three-dimensional shape of the three-dimensional structure 400 is defined by various parameters such as a length of the bend side Eb, a bend angle θ0 on the bend side Eb, a bend radius r, and lengths A1 and A2 of the sides up to the bend side Eb. When the three-dimensional shape of the three-dimensional structure 400 is standardized beforehand, the detecting section 211 can obtain the parameters defining the three-dimensional shape via the input device 250 . Furthermore, the detecting section 211 may cause the three-dimensional shape of the three-dimensional structure 400 to be drawn via the input device 250 and obtain data defining the three-dimensional shape of the three-dimensional structure 400 from the drawn information. Furthermore, the detection section 211 can obtain graphic data indicating the three-dimensional shape of the three-dimensional structure 400 directly from an external device such as a CAD.

In Schritt S11 bestimmt der arithmetische Abschnitt 212, ob eine plastische Verarbeitung für das plattenförmige Glied Mn durchgeführt werden kann, basierend auf dem Material, dem Biegungswinkel θ0 und dem Biegungsradius r. Der arithmetische Abschnitt 212 bewertet das Material gemäß einer vorbestimmten Bestimmungsbedingung und bestimmt, ob das plattenförmige Glied Mn eine Formbarkeit aufweist. Wenn bestimmt wird, dass das plattenförmige Glied Mn keine Formbarkeit aufweist, bestimmt der arithmetische Abschnitt 212, dass die plastische Verarbeitung nicht durchgeführt werden kann. Wenn dagegen anhand des Materials bestimmt wird, dass das plattenförmige Glied Mn eine Formbarkeit aufweist, bestimmt der arithmetische Abschnitt 212, ob die für die Biegungsseite Eb erforderliche Biegung durch die plastische Verformung durchgeführt werden kann, weiterhin unter Berücksichtigung des Biegungswinkels θ0 und des Biegungsradius r.In step S11, the arithmetic section 212 determines whether plastic processing can be performed for the plate-shaped member Mn based on the material, the bending angle θ0 and the bending radius r. The arithmetic section 212 evaluates the material according to a predetermined determination condition and determines whether the plate-shaped member Mn has formability. If it is determined that the plate-shaped member Mn has no formability, the arithmetic section 212 determines that the plastic processing cannot be performed. On the other hand, when it is determined from the material that the plate-shaped member Mn has formability, the arithmetic section 212 determines whether the bending required for the bending side Eb can be performed by the plastic deformation further considering the bending angle θ0 and the bending radius r.

Wenn die plastische Verarbeitung nicht durchgeführt werden kann, zeigt der arithmetische Abschnitt 212 nur die „Schlitzbiegung“ an der Anzeigeeinrichtung 260 als eine Option für Biegungstypen, die durch den Benutzer ausgewählt werden können, an (Schritt S12). Wenn dagegen die plastische Verarbeitung durchgeführt werden kann, zeigt der arithmetische Abschnitt 212 Typen einer Biegung mittels der plastischen Verarbeitung zusätzlich zu der „Schlitzbiegung“ an der Anzeigeeinrichtung 260 als die Optionen für die Biegungstypen, die durch den Benutzer ausgewählt werden können, an (Schritt S13).When the plastic processing cannot be performed, the arithmetic section 212 displays only “slit bend” on the display 260 as an option for bend types that can be selected by the user (step S12). On the other hand, when the plastic processing can be performed, the arithmetic section 212 displays types of bend by the plastic processing in addition to the "slit bend" on the display device 260 as the options for the bend types that can be selected by the user (step S13 ).

25 ist eine erläuternde Ansicht, die die Optionen für die Biegungstypen zeigt. Die Optionen für die Biegungstypen werden zum Beispiel als ein Pulldown-Menü 261 angezeigt. Das Pulldown-Menü 261 umfasst einen oder mehrere Biegungstypen, die durch den Benutzer ausgewählt werden können. Unter Verwendung dieses Typs von Pulldown-Menü 261 können die Biegungstypen, die für das plattenförmige Glied Mn durchgeführt werden können, ausgewählt werden (Auswahlverarbeitung). 25 is an explanatory view showing the options for the bend types. Bend type options are displayed as a pull-down menu 261, for example. Pull-down menu 261 includes one or more bend types that can be selected by the user. Using this type of pull-down menu 261, the types of bending that can be performed for the plate-shaped member Mn can be selected (selection processing).

Wenn das Schlitzbiegen aus den Optionen für die Biegungstypen ausgewählt wird, wird in Schritt S14 eine affirmative Bestimmung gemacht und schreitet der Prozess zu Schritt S15 fort. Wenn dagegen das Schlitzbiegen nicht aus den Biegungstypen ausgewählt wird, wird eine negative Bestimmung in Schritt S14 gemacht und wird die aktuelle Routine beendet. In diesem Fall wird eine Verarbeitung in Entsprechung zu dem durch den Benutzer ausgewählten Biegungstyp durchgeführt.If slot bending is selected from the bend type options, an affirmative determination is made in step S14 and the process advances to step S15. On the other hand, if the slit bending is not selected from the types of bending, a negative determination is made in step S14 and the current routine is ended. In this case, processing is performed in accordance with the bend type selected by the user.

In Schritt S15 nimmt der arithmetische Abschnitt 212 auf die Speichereinrichtung 230 Bezug und spezifiziert spezifische Parameter, die in Entsprechung zu dem Material des plattenförmigen Glieds Mn bestimmt werden. Die spezifischen Parameter umfassen den Sicherheitskoeffizienten f, das Elastizitätsmodul G, die Biegungsspannung σ, die Dichte ρ usw.In step S15, the arithmetic section 212 refers to the storage device 230 and specifies specific parameters determined in accordance with the material of the plate-shaped member Mn. The specific parameters include safety coefficient f, elastic modulus G, bending stress σ, density ρ, etc.

In Schritt S16 bestimmt der arithmetische Abschnitt 212 die Breite a, die das Intervall in der vertikalen Richtung zwischen den Schlitzen SL30 eines gestaffelten Musters ist. Der Anfangswert der Breite a ist zum Beispiel die Dicke t. Jedoch kann der arithmetische Abschnitt 212 die Breite a auch aus dem Anfangswert t in Antwort auf eine Betätigung des Benutzers ändern.In step S16, the arithmetic section 212 determines the width a, which is the interval in the vertical direction between the slits SL30 of a staggered pattern. For example, the initial value of the width a is the thickness t. However, the arithmetic section 212 can also change the width a from the initial value t in response to a user's operation.

In Schritt S17 berechnet der arithmetische Abschnitt 212 Parameter in Bezug auf die Schlitze SL30 eines gestaffelten Musters. Im Folgenden wird ein Beispiel für die Parameterberechnung beschrieben, wobei die Berechnungsmethode aber nicht darauf beschränkt ist.In step S17, the arithmetic section 212 calculates parameters related to the slots SL30 of a staggered pattern. An example of the parameter calculation is described below, but the calculation method is not limited to this.

Zuerst berechnet der arithmetische Abschnitt 212 das Intervall (die Länge des Verbindungsteils) s in der lateralen Richtung zwischen den Schlitzen SL30 eines gestaffelten Musters gemäß der folgenden Gleichung (11). s = s n = 1 n ƒ F 0 t σ

Figure DE112021003200T5_0011
First, the arithmetic section 212 calculates the interval (the length of the connecting part) s in the lateral direction between the slots SL30 of a staggered pattern according to the following equation (11). s = s n = 1 n ƒ f 0 t σ
Figure DE112021003200T5_0011

In der Gleichung (11) ist F0 eine Last (siehe 24A) und ist n die Anzahl der Verbindungsteile der Schlitze SL30 in zwei zueinander benachbarten Reihen, d.h. die Anzahl der Schlitze SL30 eines gestaffelten Musters pro Reihe. Der Anfangswert hierfür ist 3.In equation (11), F0 is a load (see 24A) and n is the number of connecting parts of the slits SL30 in two rows adjacent to each other, ie, the number of the slits SL30 of a staggered pattern per row. The initial value for this is 3.

Der arithmetische Abschnitt 212 berechnet die Länge L1 des Schlitzes SL30 an dem Endteil und die Länge L2 des Schlitzes SL30 in der Mitte gemäß den folgenden Gleichungen (12) und (13). L 1 = A 0 s n n 1 + s

Figure DE112021003200T5_0012
L 2 = 2 ( A 0 s n ) n 1 + s
Figure DE112021003200T5_0013
The arithmetic section 212 calculates the length L1 of the slit SL30 at the end part and the length L2 of the slit SL30 at the middle according to the following equations (12) and (13). L 1 = A 0 s n n 1 + s
Figure DE112021003200T5_0012
L 2 = 2 ( A 0 s n ) n 1 + s
Figure DE112021003200T5_0013

Die Länge Lx des zwischen den zueinander benachbarten Schlitzen SL30 eingeschlossenen Rahmens F in der vertikalen Richtung wird wie in der folgenden Gleichung (14) angegeben durch die Kombination der Längen L1 und L2 der Schlitze SL30 des gestaffelten Musters und das Intervall s in der lateralen Richtung zwischen den Schlitzen SL30 des gestaffelten Musters wiedergegeben. Lx = L1 s = 1 2 ( L 2 s )

Figure DE112021003200T5_0014
The length Lx of the frame F sandwiched between the slots SL30 adjacent to each other in the vertical direction is given by the combination of the lengths L1 and L2 of the slots SL30 of the staggered pattern and the interval s in the lateral direction between as given in the following equation (14). are reproduced in the slots SL30 of the staggered pattern. lx = L1 s = 1 2 ( L 2 s )
Figure DE112021003200T5_0014

Weiterhin berechnet der arithmetische Abschnitt 212 jeweils das Querschnitt-Sekundärmoment It um die Achse orthogonal zu der Dicke t in dem Rahmen F herum, das Querschnitt-Sekundärmoment la um die Achse orthogonal zu der Breite a in dem Rahmen F herum und das Querschnitt-Sekundärmoment Ip um den Schwerpunkt des Querschnitts in dem Rahmen F herum. Diese Querschnitt-Sekundärmomente It, la und Ip werden durch die weiter oben beschriebenen Gleichungen (1) bis (3) wiedergegeben.Further, the arithmetic section 212 calculates the sectional secondary moment It around the axis orthogonal to the thickness t in the frame F, the sectional secondary moment la around the axis orthogonal to the width a in the frame F, and the sectional secondary moment Ip, respectively around the centroid of the cross-section in the frame F. These cross-sectional secondary moments It, Ia and Ip are represented by Equations (1) to (3) described above.

In Schritt S17 berechnet der arithmetische Abschnitt 212 die Biegung des Rahmens F. Die Biegung auf der Biegungsseite Eb, die der Verarbeitungsbereich ist, wird ermöglicht, wenn der Rahmen F gedreht und verformt wird. Für den Drehwinkel ϕ des Rahmens F kann wie in der folgenden Gleichung (15) angegeben eine relationale Gleichung aus der Dicke t, der Breite a, der Länge Lx des Rahmens F, der Biegungsspannung σ und dem Elastizitätsmodul G gebildet werden. Der arithmetische Abschnitt 212 berechnet den Drehwinkel ϕ des Rahmens F basierend auf der Gleichung (15). ϕ = 2 L x σ G a 2 + t 2

Figure DE112021003200T5_0015
In step S17, the arithmetic section 212 calculates the deflection of the frame F. The deflection on the deflection side Eb, which is the processing range, is allowed when the frame F is rotated and deformed. For the rotation angle φ of the frame F, a relational equation can be formed from the thickness t, the width a, the length Lx of the frame F, the bending stress σ and the Young's modulus G as shown in the following equation (15). The arithmetic section 212 calculates the rotation angle φ of the frame F based on the equation (15). ϕ = 2 L x σ G a 2 + t 2
Figure DE112021003200T5_0015

26 ist eine erläuternde Ansicht, die die vergrößerte Biegungsseite Eb zeigt. Der auf der Biegungsseite Eb erforderliche Biegungswinkel θ0 ist die Akkumulation der Drehwinkel ϕ der entsprechenden zu der Biegungsseite Eb gesetzten Rahmen F. Deshalb wird die Anzahl N der Rahmen F wie in der folgenden Gleichung (16) angegeben wiedergegeben. N = θ 0/ φ 1

Figure DE112021003200T5_0016
26 Fig. 14 is an explanatory view showing the enlarged bend side Eb. The bend angle θ0 required on the bend side Eb is the accumulation of the rotation angles φ of the respective frames F set to the bend side Eb. Therefore, the number N of the frames F is represented as given in the following equation (16). N = θ 0/ φ 1
Figure DE112021003200T5_0016

Durch die Verarbeitung der Schritte S17 und S18 werden die Spezifikationen der in einem gestaffelten Muster angeordneten mehreren Schlitze SL30, die für die Biegungsseite Eb ausgelegt werden, bestimmt. Die zu bestimmenden Spezifikationen der Schlitze SL30 umfassen die Länge L2 der Schlitze SL30 des gestaffelten Musters, die Länge Lx des Rahmens F, das Intervall (die Länge des Verbindungsteils) s in der lateralen Richtung zwischen den Schlitzen SL30, die Breite a, die das Intervall in der vertikalen Richtung zwischen den Schlitzen SL30 ist, und die Anzahl von Schlitzreihen (die Anzahl N der Rahmen F +1). Indem derartige Spezifikationen bestimmt werden, wird die Layoutverarbeitung zum Auslegen, für die Biegungsseite Eb, der mehreren in einem gestaffelten Muster angeordneten Schlitze SL30 abgeschlossen.Through the processing of steps S17 and S18, the specifications of the plural slits SL30 arranged in a staggered pattern and laid out for the bend side Eb are determined. The specifications to be determined Slots SL30 include the length L2 of the slots SL30 of the staggered pattern, the length Lx of the frame F, the interval (the length of the connecting part) s in the lateral direction between the slots SL30, the width a which is the interval in the vertical direction between of the slots SL30, and the number of slot rows (the number N of frames F+1). By determining such specifications, the layout processing for laying out, for the bend side Eb, the plurality of slits SL30 arranged in a staggered pattern is completed.

In Schritt S19 zeigt der Ausgabeabschnitt 213 an der Anzeigeeinrichtung 260 die Spezifikationen der Schlitze SL30 eines gestaffelten Musters basierend auf dem Berechnungsergebnis des arithmetischen Abschnitts 212 an. Das Ausgabeziel der Spezifikationen der Schlitze SL30 des gestaffelten Musters von dem Ausgabeabschnitt 213 ist nicht auf die Anzeigeeinrichtung 260 beschränkt und kann auch die Speichereinrichtung 230 oder eine externe Einrichtung sein.In step S<b>19 , the output section 213 displays on the display device 260 the specifications of the staggered pattern slots SL<b>30 based on the calculation result of the arithmetic section 212 . The output destination of the specifications of the staggered pattern slits SL30 from the output section 213 is not limited to the display device 260 and may be the storage device 230 or an external device.

Dann kann durch das Ausbilden der Schlitze SL30 eines gestaffelten Musters in dem plattenförmigen Glied Mn basierend auf dem Layoutergebnis ein Basismaterial für eine dreidimensionale Verarbeitung hergestellt werden. Wenn zum Beispiel das Material des plattenförmigen Glieds Mn das in den ersten und zweiten Ausführungsformen gezeigte Kohlefaserglied ist, wird das Kohlefaserglied für eine dreidimensionale Verarbeitung hergestellt. Wenn das Basismaterial für eine dreidimensionale Verarbeitung verwendet wird, kann die dreidimensionale Struktur 400 durch eine elastische Verformung der Biegungsseite Eb, in der die Schlitze SL30 des gestaffelten Musters ausgebildet sind, erzeugt werden.Then, by forming the slits SL30 of a staggered pattern in the plate-shaped member Mn based on the layout result, a base material for three-dimensional processing can be manufactured. For example, when the material of the plate-shaped member Mn is the carbon fiber member shown in the first and second embodiments, the carbon fiber member is manufactured for three-dimensional processing. When the base material is used for three-dimensional processing, the three-dimensional structure 400 can be produced by elastic deformation of the bend side Eb in which the slits SL30 of the staggered pattern are formed.

Wie weiter oben beschrieben kann in dieser Ausführungsform der arithmetische Abschnitt 212 automatisch die Spezifikationen der Schlitze SL30 eines gestaffelten Musters nur durch das Angeben des Materials des plattenförmigen Glieds Mn, der Dicke des plattenförmigen Glieds Mn und der dreidimensionalen Form der dreidimensionalen Struktur 400 berechnen. Die Schlitze SL 30 eines gestaffelten Musters, die für die dreidimensionale Verarbeitung erforderlich sind, können also automatisch entworfen werden, wodurch die Mannstufen für den Entwurf und die Stückkosten reduziert werden können.As described above, in this embodiment, the arithmetic section 212 can automatically calculate the specifications of the slits SL30 of a staggered pattern only by specifying the material of the plate-shaped member Mn, the thickness of the plate-shaped member Mn, and the three-dimensional shape of the three-dimensional structure 400. Thus, the slits SL 30 of a staggered pattern required for the three-dimensional processing can be automatically designed, thereby reducing the man-stage for design and the unit cost.

Weiterhin ist in dieser Ausführungsform innerhalb der benachbarten Schlitzreihen eine Schlitzreihe derart konfiguriert, dass die Positionen des Schlitzes SL30 entlang der lateralen Richtung in Bezug auf die andere Schlitzreihe versetzt sind. Daraus resultiert, dass ein erforderlicher Rahmen F derart konfiguriert ist, dass das plattenförmige Glied Mn mittels der elastischen Verformung gedreht und gebogen wird, sodass das plattenförmige Glied Mn in der dreidimensionalen Richtung verformt werden kann. Daraus resultiert, dass das plattenförmige Glied Mn zu einem gewünschten Zustand gebogen werden kann.Furthermore, in this embodiment, within the adjacent slit rows, one slit row is configured such that the positions of the slit SL30 are offset along the lateral direction with respect to the other slit row. As a result, a required frame F is configured such that the plate-shaped member Mn is twisted and bent by the elastic deformation, so that the plate-shaped member Mn can be deformed in the three-dimensional direction. As a result, the plate-shaped member Mn can be bent into a desired state.

In dieser Ausführungsform umfassen die Spezifikationen der Schlitze SL30 eines gestaffelten Musters die Länge L2 der Schlitze SL30 des gestaffelten Musters, das Intervall (die Länge des Verbindungsteils) s in der lateralen Richtung zwischen den Schlitzen SL30 und die Breite a, die das Intervall in der vertikalen Richtung zwischen den Schlitzen SL30 ist. Daraus resultiert, dass die Parameter der Schlitze SL30, die für die Anordnung eines gestaffelten Musters erforderlich sind, spezifiziert werden können.In this embodiment, the specifications of the staggered pattern slits SL30 include the length L2 of the staggered pattern slits SL30, the interval (the length of the connecting part) s in the lateral direction between the slits SL30, and the width a that defines the interval in the vertical direction between the slots is SL30. As a result, the parameters of the slots SL30 required for arranging a staggered pattern can be specified.

In dieser Ausführungsform umfassen die Spezifikationen der Schlitze SL30 eines gestaffelten Musters die Anzahl der Schlitzreihen (die Anzahl N der Rahmen F + 1). Daraus resultiert, dass die Parameter der Schlitze SL30, die für die Anordnung in einem gestaffelten Muster erforderlich sind, spezifiziert werden können.In this embodiment, the specifications of the slots SL30 of a staggered pattern include the number of slot rows (the number N of frames F+1). As a result, the parameters of the slots SL30 required for the arrangement in a staggered pattern can be specified.

In dieser Ausführungsform spezifiziert der arithmetische Abschnitt 212 den einen oder die mehreren Verarbeitungstypen für eine dreidimensionale Verarbeitung in der dreidimensionalen Struktur 400 aus dem plattenförmigen Glied Mn basierend auf den Bedingungsdaten und führt dann die Auswahlverarbeitung durch, mit welcher der Benutzer die Verarbeitungsmethode aus dem einen oder den mehreren Verarbeitungstypen auswählen kann. Weil gemäß dieser Methode der Verarbeitungstyp für den Benutzer vorgeschlagen werden kann, wird der Komfort verbessert.In this embodiment, the arithmetic section 212 specifies the one or more processing types for three-dimensional processing in the three-dimensional structure 400 made of the plate-shaped member Mn based on the condition data, and then performs the selection processing with which the user selects the processing method from the one or the multiple processing types to choose from. According to this method, since the processing type can be suggested to the user, convenience is improved.

In dieser Ausführungsform führt der arithmetische Abschnitt 212 die Layoutverarbeitung durch, wenn das Schlitzen (Schlitzbiegen) eines gestaffelten Musters in der Auswahlverarbeitung ausgewählt wird. Dadurch kann die Layoutverarbeitung in einer Situation, in der ein Schlitzbiegen erforderlich ist, durchgeführt werden.In this embodiment, the arithmetic section 212 performs the layout processing when the slitting (slit bending) of a staggered pattern is selected in the selection processing. Thereby, the layout processing can be performed in a situation where slit bending is required.

Weiterhin berechnet in dieser Ausführungsform der arithmetische Abschnitt 212 die Spezifikationen der Schlitze SL30 eines gestaffelten Musters basierend auf dem Drehwinkel ϕ des Rahmens F, der aus der relationalen Gleichung (der Gleichung (15)) erhalten werden kann. Weil die Drehung und die Biegung, die in dem Rahmen F auftreten, berücksichtigt werden können, kann die elastische Verformung in der dreidimensionalen Richtung in Bezug auf das plattenförmige Glied Mn berechnet werden. Wenn mit anderen Worten die Bedingungsdaten, die das Material des plattenförmigen Glieds Mn, die Dicke t des plattenförmigen Glieds Mn und die dreidimensionale Form angeben, als Eingaben vorhanden sind, führt der arithmetische Abschnitt 212 automatisch die folgenden Berechnungen durch. Insbesondere kann der arithmetische Abschnitt 212 die Parameter (den Sicherheitskoeffizienten f, die Biegungsspannung σ und das Elastizitätsmodul G), die die mechanischen Eigenschaften des plattenförmigen Glieds Mn angeben, spezifizieren, indem er die Speichereinrichtung 230 unter Verwendung des Materials des plattenförmigen Glieds Mn durchsucht. Wenn dann die Anzahl n der Verbindungsteile der Schlitze SL30 in den zwei zueinander benachbarten Reihen entsprechend bestimmt wird (zum Beispiel Anfangswert = 3), kann der arithmetische Abschnitt 212 den Drehwinkel ϕ des Rahmens F aus der Gleichung (15) unter Verwendung der Dicke t, der Breite a, des Sicherheitskoeffizienten f, der Biegungsspannung σ und des Elastizitätsmoduls G des plattenförmigen Glieds Mn berechnen. Dann kann der arithmetische Abschnitt 212 die Anzahl N der Rahmen basierend auf dem aus der dreidimensionalen Form bestimmten Biegungswinkel θ und dem Drehwinkel ϕ des Rahmens F bestimmen. Auf diese Weise können die Spezifikationen der Schlitze SL30 eines gestaffelten Musters, die für das Schlitzbiegen erforderlich sind, bestimmt werden.Furthermore, in this embodiment, the arithmetic section 212 calculates the specifications of the slots SL30 of a staggered pattern based on the rotation angle φ of the frame F, which can be obtained from the relational equation (the equation (15)). Because the torsion and the bending occurring in the frame F can be taken into account, the elastic deformation in the three-dimensional direction with respect to the plate-shaped member Mn can be calculated. In other words, when the condition data indicating the material of the plate-shaped member Mn, the thickness t of the plate-shaped member Mn and the three-dimensional shape are given as inputs, the arithmetic section 212 automatically performs the following calculations. Specifically, the arithmetic section 212 can specify the parameters (the safety coefficient f, the bending stress σ and the elastic modulus G) indicative of the mechanical properties of the plate-shaped member Mn by searching the storage device 230 using the material of the plate-shaped member Mn. Then, if the number n of the connecting parts of the slots SL30 in the two rows adjacent to each other is determined accordingly (for example, initial value = 3), the arithmetic section 212 can calculate the rotation angle φ of the frame F from the equation (15) using the thickness t, the width a, the safety coefficient f, the bending stress σ and the modulus of elasticity G of the plate-shaped member Mn. Then, the arithmetic section 212 can determine the number N of frames based on the bending angle θ and the turning angle φ of the frame F determined from the three-dimensional shape. In this way, the specifications of the staggered pattern slits SL30 required for the slit bending can be determined.

Es ist zu beachten, dass in dieser Ausführungsform das automatische Berechnungsverfahren für eine durch ein Biegen (Schlitzbiegen) erzeugten dreidimensionalen Struktur beschrieben wurde. Das automatische Berechnungsverfahren dieser Ausführungsform kann jedoch auch auf die Produktion der dreidimensionalen Struktur Y8 mit einer Erweiterung wie in der ersten Ausführungsform beschrieben und auf den Werkstück-Haltekörper 30 mit einer Erweiterung wie in der zweiten Ausführungsform beschrieben angewendet werden. Im Fall der dreidimensionalen Struktur Y8 mit einer Erweiterung wie in der ersten Ausführungsform beschrieben kann der arithmetische Abschnitt 212 die Spezifikationen der erforderlichen Schlitze SL3 eines gestaffelten Musters durch das Schätzen einer für den rechteckigen Teil Q erforderlichen Höhe berechnen, wobei auch die Öffnungsgrößen der Öffnung E in der vertikalen Richtung und der lateralen Richtung zusätzlich zu dem Drehwinkel ϕ des Rahmens F berücksichtigt werden. Und im Fall des Werkstück-Haltekörpers 30 mit einer Erweiterung wie in der zweiten Ausführungsform beschrieben, kann der arithmetische Abschnitt 212 die Spezifikationen der erforderlichen Schlitze SL20 durch das Schätzen der Öffnung E für das Halten des Produkts nach dem Schneiden berechnen, wobei auch die Öffnungsgrößen der Öffnung E in den vertikalen und lateralen Richtungen und eine minimale Größe des Produkts nach dem Schneiden zusätzlich zu dem Drehwinkel ϕ des Rahmens F berücksichtigt werden.Note that in this embodiment, the automatic calculation method for a three-dimensional structure produced by bending (slit bending) has been described. However, the automatic calculation method of this embodiment can also be applied to the production of the three-dimensional structure Y8 with an extension as described in the first embodiment and the workpiece holding body 30 with an extension as described in the second embodiment. In the case of the three-dimensional structure Y8 with an extension as described in the first embodiment, the arithmetic section 212 can calculate the specifications of the required slits SL3 of a staggered pattern by estimating a height required for the rectangular part Q, also taking into account the opening sizes of the opening E in of the vertical direction and the lateral direction in addition to the rotation angle φ of the frame F are taken into account. And in the case of the workpiece holding body 30 with an extension as described in the second embodiment, the arithmetic section 212 can calculate the specifications of the required slits SL20 by estimating the opening E for holding the product after cutting, also knowing the opening sizes of the opening E in the vertical and lateral directions and a minimum size of the product after cutting are taken into account in addition to the rotation angle φ of the frame F.

Vorstehend wurden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht auf die hier beschriebenen und gezeigten Ausführungsformen beschränkt ist. Die Erfindung umfasst auch verschiedene alternative Ausführungsformen, Beispiele und Techniken.Embodiments of the present invention have been described above, but the invention is not limited to the embodiments described and shown herein. The invention also encompasses various alternative embodiments, examples, and techniques.

Der Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist mit den in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-1011440 vom 10. Juni 2020 und in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-145446 vom 31. August 2020, die hier unter Bezugnahme eingeschlossen sind, beschriebenen Gegenständen verwandt.The subject of the present application is with the in the Japanese Patent Application No. 2020-1011440 from June 10, 2020 and in the Japanese Patent Application No. 2020-145446 dated August 31, 2020, which is incorporated herein by reference.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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  • JP 20201011440 [0117]JP 20201011440 [0117]
  • JP 2020145446 [0117]JP 2020145446 [0117]

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Automatische Berechnungsvorrichtung zum Erzeugen einer Struktur mit einer dreidimensionalen Form aus einem plattenförmigen Glied, wobei die automatische Berechnungsvorrichtung umfasst: einen Datenerfassungsabschnitt, der konfiguriert ist zum Erhalten von Bedingungsdaten, die ein Material des plattenförmigen Glieds, eine Dicke des plattenförmigen Glieds und die dreidimensionale Form angeben, einen arithmetischen Abschnitt, der konfiguriert ist zum Ausführen, für einen Verarbeitungsbereich, in dem das plattenförmige Glied elastisch verformt werden soll, einer Layoutverarbeitung zum Auslegen von mehreren in einem gestaffelten Muster angeordneten Schlitzen, sodass das plattenförmige Glied elastisch für das Erzeugen der Struktur verformt wird, und einen Ausgabeabschnitt, der konfiguriert ist zum Ausgeben eines Ergebnisses der Layoutverarbeitung mittels des arithmetischen Abschnitts, wobei die Layoutverarbeitung eine Verarbeitung zum Berechnen von Spezifikationen der Schlitze eines gestaffelten Musters basierend auf den durch den Datenerfassungsabschnitt erhaltenen Bedingungsdaten umfasst.Automatic calculation device for generating a structure with a three-dimensional shape from a plate-shaped member, the automatic calculation device comprising: a data acquisition section configured to obtain condition data indicative of a material of the plate-shaped member, a thickness of the plate-shaped member, and the three-dimensional shape, an arithmetic section configured to execute, for a processing area in which the plate-shaped member is to be elastically deformed, layout processing for laying out a plurality of slits arranged in a staggered pattern so that the plate-shaped member is elastically deformed for generating the structure, and an output section configured to output a result of layout processing by the arithmetic section, wherein the layout processing includes processing for calculating specifications of the slots of a staggered pattern based on the condition data obtained by the data acquisition section. Automatische Berechnungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Schlitze des gestaffelten Musters konfiguriert werden durch das Aufreihen einer Vielzahl von Schlitzreihen, in denen die einander benachbarten Schlitze linear in einer Längsrichtung der Schlitze mit einem Intervall zwischen den Schlitzen angeordnet sind, wobei die aufgereihten Schlitzreihen in einer Richtung orthogonal zu der Längsrichtung der Schlitze beabstandet sind, und innerhalb der zueinander benachbarten Schlitzreihen eine Schlitzreihe derart konfiguriert ist, dass die Positionen der Schlitze in Bezug auf die andere Schlitzreihe entlang der Längsrichtung der Schlitze versetzt sind.Automatic calculation device according to claim 1 wherein: the slits of the staggered pattern are configured by lining up a plurality of slit rows in which the slits adjacent to each other are linearly arranged in a longitudinal direction of the slits with an interval between the slits, the lined-up slit rows in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the slits are spaced apart, and within the slit rows adjacent to each other, one slit row is configured such that the positions of the slits are offset with respect to the other slit row along the longitudinal direction of the slits. Automatische Berechnungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei Spezifikationen der Schlitze des gestaffelten Musters eine Länge der Schlitze, ein Intervall zwischen den Schlitzen in der Längsrichtung der Schlitze und eine Breite, die ein Intervall zwischen den Schlitzen in der Richtung orthogonal zu der Längsrichtung der Schlitze ist, umfassen.Automatic calculation device according to claim 2 wherein specifications of the slits of the staggered pattern include a length of the slits, an interval between the slits in the longitudinal direction of the slits, and a width, which is an interval between the slits in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the slits. Automatische Berechnungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Spezifikationen der Schlitze des gestaffelten Musters eine Anzahl der Schlitzreihen umfassen.Automatic calculation device according to claim 3 , wherein the specifications of the slits of the staggered pattern include a number of the slit rows. Automatische Berechnungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der arithmetische Abschnitt konfiguriert ist zum: Spezifizieren eines oder mehrerer Verarbeitungstypen für eine dreidimensionale Verarbeitung der Struktur aus dem plattenförmigen Glied basierend auf den Bedingungsdaten, und Durchführen einer Auswahlverarbeitung, mit welcher ein Benutzer eine Verarbeitungsmethode innerhalb des einen oder der mehreren Verarbeitungstypen auswählen kann.Automatic calculation device according to one of Claims 1 until 4 , wherein the arithmetic section is configured to: specify one or more processing types for three-dimensional processing of the plate-shaped member structure based on the condition data, and perform selection processing with which a user can select a processing method within the one or more processing types. Automatische Berechnungsvorrichtung gemäß dem Anspruch 5, wobei: das eine oder die mehreren Verarbeitungsmethoden ein Schlitzen eines gestaffelten Musters für ein elastisches Verformen des Verarbeitungsbereichs durch das Erweitern jedes der Schlitze des gestaffelten Musters in der Richtung orthogonal zu der Längsrichtung der Schlitze umfasst, und der arithmetische Abschnitt konfiguriert ist zum Ausführen der Layoutverarbeitung, wenn das Schlitzen eines gestaffelten Musters in der Auswahlverarbeitung ausgewählt wird.Automatic calculation device according to the claim 5 , wherein: the one or more processing methods comprises slitting a staggered pattern for elastically deforming the processing area by expanding each of the slits of the staggered pattern in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the slits, and the arithmetic section is configured to perform the layout processing , when staggered pattern slitting is selected in selection processing. Automatische Berechnungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der arithmetische Abschnitt konfiguriert ist zum Speichern einer relationalen Gleichung in Bezug auf einen Drehwinkel eines Rahmens, der ein zwischen den zueinander benachbarten Schlitzen eingeschlossener Teil ist, und zum Berechnen der Spezifikationen der Schlitze des gestaffelten Musters basierend auf dem aus der relationalen Gleichung erhaltenen Drehwinkel des Rahmens.Automatic calculation device according to one of Claims 1 until 6 , wherein the arithmetic section is configured to store a relational equation related to a rotation angle of a frame that is a part sandwiched between the slots adjacent to each other, and to calculate the specifications of the slots of the staggered pattern based on the rotation angle obtained from the relational equation of the frame. Automatisches Berechnungsverfahren zum Erzeugen einer Struktur mit einer dreidimensionalen Form aus einem plattenförmigen Glied, das durch einen Computer ausgeführt wird, wobei das automatische Berechnungsverfahren umfasst: Erhalten von Bedingungsdaten, die ein Material des plattenförmigen Glieds, eine Dicke des plattenförmigen Glieds und die dreidimensionale Form angeben, Auslegen von mehreren in einem gestaffelten Muster angeordneten Schlitzen für einen Verarbeitungsbereich, in dem das plattenförmige Glied elastisch verformt werden soll, sodass das plattenförmige Glied für die Erzeugung der Struktur elastisch verformt wird, und Ausgeben eines Ergebnisses des Auslegens, wobei das Auslegen das Berechnen von Spezifikationen der Schlitze eines gestaffelten Musters basierend auf den durch das Erhalten erhaltenen Bedingungsdaten umfasst.An automatic calculation method for generating a structure having a three-dimensional shape from a plate-shaped member, carried out by a computer, the automatic calculation method comprising: obtaining condition data indicating a material of the plate-shaped member, a thickness of the plate-shaped member and the three-dimensional shape, laying out a plurality of slits arranged in a staggered pattern for a processing area in which the plate-shaped member is to be elastically deformed, so that the plate-shaped member is elastically deformed for the formation of the structure, and outputting a result of the laying out, wherein the designing comprises calculating specifications of the slots of a staggered pattern based on the condition data obtained by the obtaining. Verfahren zum Herstellen eines Basismaterials für eine dreidimensionale Verarbeitung für das Erzeugen einer Struktur mit einer dreidimensionalen Form, wobei das Basismaterial für eine dreidimensionale Verarbeitung aus einem plattenförmigen Glied hergestellt wird, wobei das Verfahren zum Herstellen des Basismaterials für eine dreidimensionale Verarbeitung umfasst: Erhalten von Bedingungsdaten, die ein Material des plattenförmigen Glieds, eine Dicke des plattenförmigen Glieds und die dreidimensionale Form angeben, Auslegen von mehreren in einem gestaffelten Muster angeordneten Schlitzen, für einen Verarbeitungsbereich, in dem das plattenförmige Glied elastisch verformt werden soll, sodass das plattenförmige Glied für das Erzeugen der Struktur elastisch verformt wird, und Formen des Basismaterials für eine dreidimensionale Verarbeitung durch das Formen der Schlitze des gestaffelten Musters in dem plattenförmigen Material in einem gestaffelten Muster basierend auf dem Auslegungsergebnis des Auslegens, wobei das Auslegen das Berechnen von Spezifikationen der Schlitze des gestaffelten Musters basierend auf den durch das Erhalten erhaltenen Bedingungsdaten umfasst.A method of manufacturing a base material for three-dimensional processing for producing a structure having a three-dimensional shape, wherein the base material for three-dimensional processing is manufactured from a plate-shaped member, the method of manufacturing the base material for a three-dimensional nal processing includes: obtaining condition data indicative of a material of the plate-shaped member, a thickness of the plate-shaped member and the three-dimensional shape, laying out a plurality of slits arranged in a staggered pattern, for a processing range in which the plate-shaped member is to be elastically deformed, so that the plate-shaped member is elastically deformed to produce the structure, and shaping the base material for three-dimensional processing by shaping the slits of the staggered pattern in the plate-shaped material in a staggered pattern based on the design result of the design, the design including the calculation of specifications of the slots of the staggered pattern based on the condition data obtained by the obtaining.
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