JP2001162329A - 押し通し曲げ加工機用制御データ作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 できる限り実測データの収集の手間を省きな
がらも、高い精度で押し通し曲げ加工を実現する制御デ
ータを生成可能な押し通し曲げ加工機用制御データ作成
方法を提供する。 【解決手段】 形状データで特定される長尺製品の曲率
１／Ｒｂに基づき、長尺材に加えられる曲げモーメント
は算出される。算出された曲げモーメントに基づき、長
尺材に引き起こされる弾塑性曲げ変形量すなわち実曲率
１／Ｒｃは算出される。算出された実曲率１／Ｒｃに基
づき可動型１３の幾何的位置７３は修正される。得られ
た可動型１３の実加工位置７２によれば、弾性復元力い
わゆるスプリングバックに起因する長尺製品の形状誤差
は十分に解消されることができる。特に、そういった実
曲率１／Ｒｃは曲げモーメントに基づき幾何学的に算出
されることから、実測データの収集といった手間をでき
る限り省くことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固定型および可動
型を相次いで通過する長尺材に、固定型に対する可動型
の相対変位を通じて曲げ変形を施すことができる押し通
し曲げ加工機に関し、特に、こういった押し通し曲げ加
工機の制御に用いられる制御データを生成する制御デー
タ作成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般の工作機と同様に、押し通し曲げ加
工機の動作は、例えばＮＣ（数値制御）プログラムとい
った制御プログラムによって制御されることができる。
こうした制御プログラムでは、例えば可動型の変位量と
いった制御データが規定されなければならない。これま
でのところ、こうした制御データは熟練した作業者の勘
や経験則に基づき作成されてきた。こうした制御データ
を用いて製品の試作が繰り返され、試作が実施されるた
びに制御データは書き換えられた。こうした試作が数十
回と繰り返される結果、最終的に、所望どおりに曲げ変
形を実現することができる制御データは確立された。

【０００３】例えば特開平９−３２７７２７号公報や特
開平１０−１６６０６４号公報には、熟練した作業者の
勘や経験則に頼らずに制御データを作成する試みが開示
される。こうした試みによれば、最初の試作の段階で大
まかに最終形状に似通った試作品が形成されることがで
きる。したがって、最初から作業者の勘や経験則に頼る
必要はなく、試作や制御データの書き換えに対する労力
や手間は軽減されることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の特開平９−３２
７７２７号公報や特開平１０−１６６０６４号公報に記
載の制御データ作成方法では、可動型の変位量を算出す
るにあたって弾性復元力（いわゆるスプリングバック）
といった要因に起因する誤差が考慮される。このように
誤差が補正された変位量で可動型が移動すれば、加工さ
れる長尺製品の形状精度は高められることができる。

【０００５】その一方で、可動型の変位量で手当てされ
るべき誤差は、曲げ加工の曲率の大きさ、長尺材すなわ
ち形材の材質や断面形状といった要因に応じて変化す
る。こうした要因の影響に拘わらず可動型の誤差を定量
的に把握することは難しい。例えば前述の公報に記載の
制御データ作成方法では、誤差の影響は全て実測データ
に基づき特定される。したがって、曲げ変形の曲率を変
化させながらその都度誤差は計測されなければならな
い。しかも、こうした計測は、いわゆる形材の材質や断
面形状、大きさが変化するたびに実施されなければなら
ない。実測データの収集だけでも多大な労力が必要とさ
れてしまう。

【０００６】本発明は、上記実状に鑑みてなされたもの
で、できる限り実測データの収集の手間を省きながら
も、高い精度で押し通し曲げ加工を実現する制御データ
を生成可能な押し通し曲げ加工機用制御データ作成方法
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１発明によれば、長尺製品の形状を表現する形状
データに基づき押し通し曲げ加工機の可動型の幾何的位
置を算出する工程と、形状データで特定される長尺製品
の曲率に基づき、長尺材に加えられる曲げモーメントを
算出する工程と、算出された曲げモーメントに基づき、
長尺材に引き起こされる弾塑性曲げ変形量を算出する工
程と、算出された弾塑性曲げ変形量および幾何的位置に
基づき可動型の実加工位置を算出する工程とを備えるこ
とを特徴とする押し通し曲げ加工機用制御データ作成方
法が提供される。

【０００８】一般に、金属材を始めとする長尺材は弾性
変形を経て塑性変形に至る。こういった長尺材が用いら
れる場合には、可動型から曲げ変形が加えられても、長
尺材が可動型から解放されると同時に弾性復元力いわゆ
るスプリングバックに応じて加工後の長尺製品に形状誤
差が生じてしまう。弾塑性曲げ変形量に応じて可動型の
実加工位置が特定されれば、そういった弾性復元力いわ
ゆるスプリングバックに起因する長尺製品の形状誤差は
十分に解消されることができる。特に、そういった弾塑
性曲げ変形量は曲げモーメントに基づき幾何学的に算出
されることから、実測データの収集といった手間をでき
る限り省くことが可能となる。

【０００９】弾塑性曲げ変形量は、例えば、曲げモーメ
ントＭ、ヤング率Ｅおよび断面二次モーメントＩを用い
て表現されればよい。曲げモーメントＭは、例えば引っ
張り試験で得られる応力歪み曲線や長尺製品の形状デー
タに基づき算出されることができる。断面二次モーメン
トＩは例えば長尺製品の形状データに基づき算出される
ことができる。ヤング率Ｅは例えば引っ張り試験に基づ
き取得されることができる。ただし、応力歪み曲線やヤ
ング率Ｅは材質ごとに予め既知であることが多い。した
がって、曲げモーメントＭやヤング率Ｅ、断面二次モー
メントＩで弾塑性曲げ変形量が表現されれば、実測デー
タの収集といった手間をできる限り省くことが可能とな
る。

【００１０】曲げモーメントを算出するにあたっては、
長尺材の断面に沿って歪み分布が特定されればよい。歪
み分布は曲率に基づき幾何学的に算出されることができ
る。この歪み分布に基づけば応力分布は導き出されるこ
とができる。こうして応力分布が明らかとなれば、前述
の曲げモーメントは算出されることができる。

【００１１】また、第２発明によれば、長尺製品の形状
を表現する形状データに基づき押し通し曲げ加工機の可
動型の幾何的位置を算出する工程と、押し通し曲げ加工
機の固定型の出口で長尺材の剪断変形および断面変形に
基づき引き起こされる長尺材の出口回り折れ角量を取得
する工程と、取得された出口回り折れ角量および可動型
の幾何的位置に基づき可動型の実加工位置を算出する工
程とを備えることを特徴とする押し通し曲げ加工機用制
御データ作成方法が提供される。

【００１２】特に、中空の長尺材では、固定型および可
動型の間で曲げ変形が引き起こされる際に、固定型の出
口で長尺材に大きな剪断力が作用する。こうした剪断力
は弾性折れ変形や塑性折れ変形といった剪断変形を引き
起こす。加えて、固定型の出口では長尺材に断面変形す
なわち窪みが生じてしまう。こうした窪みによれば、固
定型の出口で長尺材に折れが生じる。こうした剪断変形
や折れに起因して、固定型および可動型の間では形状デ
ータに基づく幾何的な位置関係どおりに十分な曲げ変形
は引き起こされることはできない。したがって、加工後
の長尺製品に形状誤差が生じてしまう。前述のように導
き出された出口回り折れ角量に応じて可動型の幾何的位
置が補正されれば、そういった出口回りの折れ角に起因
する長尺製品の形状誤差は十分に解消されることができ
る。

【００１３】さらに、第３発明によれば、長尺製品の形
状を表現する形状データに基づき押し通し曲げ加工機の
可動型の幾何的位置を算出する工程と、少なくとも押し
通し曲げ加工機の固定型および可動型のいずれか一方に
対する長尺材のクリアランス量を取得する工程と、取得
されたクリアランス量および可動型の幾何的位置に基づ
き可動型の実加工位置を算出する工程とを備えることを
特徴とする押し通し曲げ加工機用制御データ作成方法が
提供される。

【００１４】特に、中空の長尺材では、固定型および可
動型の間で曲げ変形が引き起こされる際に、固定型の出
口で断面変形が生じてしまう。こうした断面変形には、
窪みのほか、曲率半径方向に沿った断面の潰れなどが含
まれる。こうした断面変形が引き起こされている間に可
動型が移動しても、長尺材に十分な塑性曲げ変形は生じ
ることはない。したがって、固定型および可動型の間で
は形状データに基づく幾何的な位置関係どおりに十分な
曲げ変形は引き起こされることはできず、加工後の長尺
製品に形状誤差が生じてしまう。前述のように導き出さ
れた断面変形量に応じて可動型の幾何的位置が補正され
れば、そういった断面変形に起因する長尺製品の形状誤
差は十分に解消されることができる。

【００１５】さらにまた、第４発明によれば、長尺製品
の形状を表現する形状データに基づき押し通し曲げ加工
機の可動型の幾何的位置を算出する工程と、押し通し曲
げ加工機の固定型の出口で長尺材の断面変形量を取得す
る工程と、取得された断面変形量および可動型の幾何的
位置に基づき可動型の実加工位置を算出する工程とを備
えることを特徴とする押し通し曲げ加工機用制御データ
作成方法が提供される。

【００１６】一般に、押し出し加工で成形される形材と
いった長尺材の寸法精度には所定範囲の公差すなわちば
らつきが許容される。こういった公差に拘わらず固定型
や可動型の貫通孔に対して長尺材を確実に通過させるに
は、長尺材の設計寸法と貫通孔の寸法との間にクリアラ
ンスすなわちガタを持たせる必要がある。たとえ全く公
差が存在しなくても、固定型や可動型の貫通孔に対して
長尺材をスムーズに通過させるには、長尺材と固定型お
よび可動型との間にクリアランスすなわちガタを持たせ
る必要がある。こうしたクリアランスが解消されて固定
型や可動型が完全に長尺材に接触するまで、可動型が移
動しても長尺材には実質的に曲げ変形は生じることはな
い。したがって、固定型および可動型の間では形状デー
タに基づく幾何的な位置関係どおりに十分な曲げ変形は
引き起こされることはできず、加工後の長尺製品に形状
誤差が生じてしまう。前述のように導き出されたクリア
ランス量に応じて可動型の幾何的位置が補正されれば、
そういったクリアランスすなわちガタに起因する長尺製
品の形状誤差は十分に解消されることができる。ただ
し、実加工位置を特定するにあたって使用されるクリア
ランス量は、固定型および可動型で生じる２つのクリア
ランス量の総和を特定することが望ましい。

【００１７】以上のような押し通し曲げ加工機用制御デ
ータ作成方法では、可動型の幾何的位置を算出するにあ
たって、例えば、全体座標系に従って長尺製品の形状を
表現する形状データを取得する工程と、形状データに基
づき、押し通し曲げ加工機の固定型を基準に特定される
局部座標系を長尺製品の断面ごとに設定する工程とを備
えればよい。可動型の幾何的位置は局部座標系に基づき
決定される。

【００１８】第１〜第４発明に係る押し通し曲げ加工機
用制御データ作成方法は、コンピュータで実行されるソ
フトウェアプログラムとして構成されてもよい。こうし
たソフトウェアプログラムは、例えばＦＤ（フロッピー
（登録商標）ディスク）やＣＤ（コンパクトディス
ク）、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）といった可搬
性の記録媒体を通じてコンピュータに取り込まれてもよ
く、ＬＡＮ（構内通信網）やＷＡＮ（広域通信網）、イ
ンターネットといったネットワークを通じてコンピュー
タに取り込まれてもよい。

【００１９】なお、前述のように可動型の実加工位置を
算出するにあたって、弾塑性曲げ変形量、出口回り折れ
角量、クリアランス量および断面変形量は、必ずしも単
独で利用される必要はなく、それらのいかなる組み合わ
せ方で利用されてもよい。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ本発
明の一実施形態を説明する。

【００２１】図１は押し通し曲げ加工機の全体構成を概
略的に示す。この押し通し曲げ加工機１０は、長尺材１
１の前進移動を案内する前後１対の型すなわち固定型１
２および可動型１３と、固定型１２および可動型１３に
向かって長尺材１１を送り込む送り機構１４とを備え
る。こうした押し通し曲げ加工機１０では、後述される
ように、長尺材１１の進行方向に直交する平面内で可動
型１３が移動すると、長尺材１１に曲げ変形（塑性変
形）が引き起こされる。

【００２２】送り機構１４は、例えば長尺材１１の後端
に接触する押し金すなわちスライダ１５と、送りモータ
１６の回転力をスライダ１５の推進力に変換するねじ軸
１７とを備える。送りモータ１６の働きを通じてねじ軸
１７が順方向に回転すると、その回転に応じてスライダ
１５は前進し、ねじ軸１７が逆方向に回転すると、スラ
イダ１５は後退することができる。スライダ１５の前進
は長尺材１１の前進を引き起こす。スライダ１５の前進
量すなわち長尺材１１の送り量はねじ軸１７の回転量す
なわち送りモータ１６の回転量に応じて決定されること
ができる。送りモータ１６にはいわゆるサーボモータが
用いられればよい。

【００２３】こうした押し通し曲げ加工機１０では、中
実の長尺材や中空の長尺材１１が加工されることができ
る。中空の長尺材１１は、例えばアルミニウム製の押し
出し材すなわち形材や鉄製のパイプ材に代表されること
ができる。一般に、長尺材１１ではその全長にわたって
共通の断面形状が規定される。ただし、断面形状は長尺
材１１の全長にわたって常に一定である必要は必ずしも
ない。

【００２４】前述の送り機構１４や固定型１２はいわゆ
る振り子部材１９に支持される。振り子部材１９の円柱
形外周面は、図２から明らかなように、半円筒面に沿っ
て配置される軸受け２０を通じて支持台２１に支持され
る。こうした振り子部材１９の働きによれば、長尺材１
１は、固定型１２とともに固定型１２の中心軸２２回り
で回転することができる。こうした回転は例えば長尺材
１１に捻れ変形を引き起こす際に役立つ。振り子部材１
９の回転は、例えばサーボモータで構成される駆動モー
タ２３の働きを通じて実現されればよい。

【００２５】図２に示されるように、固定型１２には、
長尺材１１の外形を象った貫通孔２４が形成される。こ
の貫通孔２４によって長尺材１１の前進移動は案内され
る。長尺材１１の断面形状は、図２に示される貫通孔２
４から明らかなように、円形や楕円形、三角形その他の
多角形といった単純な形状であってもよいばかりでな
く、その他の複雑な形状であっても差し支えない。貫通
孔２４の形状は長尺材１１の断面形状に合わせ込まれれ
ばよい。

【００２６】図２から明らかなように、中空の長尺材１
１が加工される場合には、固定型１２に囲まれる長尺材
１１の中空空間には芯金すなわち中子２５が差し込まれ
ることが望ましい。周知のように、こうした押し通し曲
げ加工機１０では、固定型１２側貫通孔２４の出口付近
で最も大きな曲げ応力が長尺材１１に作用する。このと
き、長尺材１１が中空であると、貫通孔２４の縁で長尺
材１１の断面形状が押し潰されることがある。その結
果、長尺材１１に対する曲げ変形の変形量に大きな誤差
が生じたり長尺材１１の外周面に不要な窪みが形成され
たりしてしまう。長尺材１１の内側から中子２５が接触
すれば、こうした長尺材１１の押し潰しはできる限り回
避されることができる。

【００２７】図１から明らかなように、中子２５には、
中子２５を前後移動させる制御モータ２６が連結され
る。この制御モータ２６の働きによって中子２５は長尺
材１１に対して出し入れされる。しかも、本実施形態で
は、固定型１２の中心軸２２回りで中子２５を回転させ
る制御モータ２７が中子２５に連結される。この制御モ
ータ２７は、前述のように振り子部材１９の回転に伴っ
て固定型１２が中心軸２２回りに回転すると、この回転
に応じて中子２５を中心軸２２回りに回転させることが
できる。制御モータ２６、２７には例えばサーボモータ
が用いられればよい。

【００２８】図１および図３を参照し、可動型１３に
は、固定型１２と同様に、長尺材１１の外形を象った貫
通孔２８が形成される。この貫通孔２８によって長尺材
１１の前進移動は案内される。この貫通孔２８の形状は
例えば固定型１２側貫通孔２４の形状に一致することが
望ましい。

【００２９】可動型１３は、固定型１２の中心軸２２の
延長線に直交する移動平面内で移動することができる。
可動型１３の移動は、例えば上下動部材２９の上下動と
水平動部材３０の水平動との組み合わせによって実現さ
れる。上下動部材２９は、上下方向すなわち垂直方向に
変位自在に水平動部材３０に案内される。同時に、水平
動部材３０は、水平方向に変位自在に案内部材３１に支
持される。上下動部材２９の変位は例えば上下動モータ
３２の働きによって実現されればよく、水平動部材３０
の変位は例えば水平動モータ３３の働きによって実現さ
れればよい。例えば、上下動モータ３２や水平動モータ
３３は、微小な回転角で回転軸の回転量を制御すること
ができるサーボモータその他の駆動源から構成されれば
よい。

【００３０】しかも、この可動型１３は、前述の移動平
面でその位置を変えながらその姿勢を変化させることが
できる。こうした可動型１３の姿勢変化は、垂直方向に
延びる回転軸３４が形成された回転部材３５や、水平方
向に延びる１対の揺動軸３６が形成された揺動部材３７
の働きを通じて実現される。上下動部材２９に形成され
た支持孔３８に回転軸３４が受け止められると、回転部
材３５は垂直軸回りで回転することができる。その一方
で、回転部材３５に形成される支持孔３９に２つの揺動
軸３６が受け止められると、揺動部材３７は水平軸回り
で揺動することができる。回転部材３５の回転や揺動部
材３７の揺動は、個々に、例えばサーボモータで構成さ
れる駆動モータ（図示せず）の働きによって実現されれ
ばよい。ここでは、揺動軸３６の揺動中心は中心軸２２
の延長線上で回転軸３４の回転中心に直交することが望
ましい。

【００３１】図４は、以上のような押し通し曲げ加工機
１０が組み込まれた押し通し曲げ加工システム４１の全
体構成を概略的に示す。この押し通し曲げ加工システム
４１では、押し通し曲げ加工機１０の動作はＮＣコント
ローラ４２によって制御される。この制御を実現するに
あたって、ＮＣコントローラ４２は、例えば図５に示さ
れるように押し通し曲げ加工機１０に対して三次元機械
座標系ｘｙｚを設定する。この機械座標系ｘｙｚは、例
えば固定型１２の中心軸２２に重なり合うｚ座標軸と、
貫通孔２４の出口が臨む１平面上で固定型１２の水平方
向および垂直方向をそれぞれ規定するｘ座標軸およびｙ
座標軸とを備える。

【００３２】可動型１３の移動平面ＨＶは、機械座標系
ｘｙｚのｘｙ平面に平行な姿勢に保持されることが望ま
しい。こうした移動平面ＨＶの設定によれば、可動型１
３の位置は、機械座標系ｘｙｚに従って指定されるｘ座
標値やｙ座標値によって簡単に特定されることができ
る。このとき、可動型１３のｚ座標値は、いわゆるアプ
ローチ距離すなわち固定型１２および可動型１３間の距
離に基づき特定されればよい。このアプローチ距離は可
動型１３の移動に拘わらず一定に保持される。

【００３３】例えば可動型１３の移動平面ＨＶと中心軸
２２の延長線（機械座標系ｘｙｚのｚ座標軸）との交点
は可動型１３の基準位置に設定されることができる。こ
の基準位置に可動型１３が位置決めされると、２つの貫
通孔２４、２８を相次いで通過する長尺材１１には移動
平面ＨＶに沿った可動型１３の拘束力は加えられない。
すなわち、真っ直ぐな長尺材１１は直進し、このとき長
尺材１１にはいかなる曲げ変形も引き起こされない。こ
うして可動型１３の基準位置が特定されると、可動型１
３の姿勢は、例えば機械座標系ｘｙｚに従って指定され
るｙ軸（Ｖ軸）回り回転角Ｂやｘ軸（Ｈ軸）回り回転角
Ａによって特定されることができる。

【００３４】再び図４を参照し、ＮＣコントローラ４２
には、エンジニアリングワークステーション（ＥＷＳ）
やパーソナルコンピュータ（パソコン）といったコンピ
ュータ装置４３で算出されたＮＣ加工プログラムが供給
される。このＮＣ加工プログラムには、例えば長尺材１
１の送り位置ごとに関連付けられた可動型１３の位置や
姿勢といった制御データが規定される。前述の機械座標
系ｘｙｚに従って可動型１３のｘ座標値やｙ座標値が指
定されると、ＮＣコントローラ４２は、そういったｘ座
標値やｙ座標値を確立する水平動モータ３３や上下動モ
ータ３２の回転量を規定する駆動指令値を押し通し曲げ
加工機１０に向けて出力する。機械座標系ｘｙｚに従っ
て可動型１３のｙ軸回り回転角Ｂやｘ軸回り回転角Ａが
指定されると、ＮＣコントローラ４２は、これら回転角
を確立する回転部材３５や揺動部材３７の回転を引き起
こす駆動モータの駆動指令値を押し通し曲げ加工機１０
に向けて出力する。

【００３５】コンピュータ装置４３には、本発明に係る
押し通し曲げ加工機用制御データ作成方法を実現するＮ
Ｃ加工プログラム作成ソフトウェアが組み込まれる。こ
のＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、例えば、コ
ンピュータ支援設計（ＣＡＤ）システムを実現するＣＡ
Ｄソフトウェアの１モジュール（いわゆるアドオンソフ
トウェア）として機能することができる。こうしてＣＡ
Ｄソフトウェアに組み入れられれば、ＮＣ加工プログラ
ム作成ソフトウェアは、制御データ作成方法を実現する
にあたって、ＣＡＤソフトウェアに組み込まれた既存の
機能を流用することが可能となる。ただし、ＮＣ加工プ
ログラム作成ソフトウェアはＣＡＤソフトウェアに組み
入れられる必要は必ずしもなく、必要とされる全ての機
能をＮＣ加工プログラム作成ソフトウェア単独で備えて
いてもよい。ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、
例えばＦＤ（フロッピーディスク）４４やＣＤ（コンパ
クトディスク）４５、ＤＶＤ（デジタルビデオディス
ク）、その他の可搬性記録媒体からコンピュータ装置４
３に取り込まれてもよく、無線や有線を問わずネットワ
ークを通じてコンピュータ装置４３に取り入れられても
よい。

【００３６】本発明に係る押し通し曲げ加工機用制御デ
ータ作成方法を実現するにあたって、ＮＣ加工プログラ
ム作成ソフトウェアは、例えばＬＡＮ（構内通信網）や
ＷＡＮ（広域通信網）、インターネットといったネット
ワーク４６を通じて長尺製品の形状データを取得する。
取得した形状データを用いて、ＮＣ加工プログラム作成
ソフトウェアは前述のようなＮＣ加工プログラムを作成
する。

【００３７】形状データは、例えばサーバコンピュータ
４７に構築される製品データベースから取り込まれれば
よい。製品データベースには、例えばＣＡＤ端末４８上
で設計された製品のＣＡＤデータが格納されればよい。
こうしたＣＡＤデータは、前述と同様に、例えばＦＤ
（フロッピーディスク）やＣＤ（コンパクトディス
ク）、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）、その他の可
搬性記録媒体から製品データベースに取り込まれてもよ
く、無線や有線を問わずネットワーク４９を通じて製品
データベースに取り入れられてもよい。

【００３８】いま、例えば図６に示されるように、均一
断面の形材に曲げ変形が施されて形成される長尺製品５
１が設計された場面を想定する。ＣＡＤシステム上で設
計された長尺製品５１はＣＡＤデータとして製品データ
ベースに格納される。こうしたＣＡＤデータには、単一
の全体座標系ＸＹＺに従って長尺製品５１の形状を表現
する形状データが少なくとも含まれる。形状データには
例えばワイヤフレームモデルやサーフェスモデル、ソリ
ッドモデルといった表現方法が用いられればよい。形状
データは、単一のデータ構造で長尺製品５１の断面形状
とその断面形状に関連付けられる長尺製品５１の曲がり
具合とを特定してもよく、そういった断面形状および曲
がり具合を個別のデータ構造で特定してもよい。

【００３９】操作者は、まず、コンピュータ装置４３上
でＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアを立ち上げる。
ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、操作者の入力
操作に基づき製品データベースから長尺製品５１の形状
データを取り込む。入力操作には例えばキーボードやマ
ウスが用いられればよい。取り込まれた形状データに基
づき、コンピュータ装置４３の画面上には長尺製品５１
の三次元像が再現されることができる。この再現にあた
っては、例えばＣＡＤソフトウェアの画像処理機能が用
いられてもよい。

【００４０】こうして長尺製品５１の三次元形状が確認
されると、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは長尺
製品５１の重心線を特定する。この重心線は、長尺製品
５１の全長にわたって各断面で特定される重心の位置を
特定する。こうした重心線に基づけば、長尺製品５１の
長手方向に沿って長尺材１１の送り位置は決定されるこ
とができる。重心線の設定方法の詳細は後述される。

【００４１】送り位置が決定されると、ＮＣ加工プログ
ラム作成ソフトウェアは、各送り位置ごとに可動型１３
の位置や姿勢を特定する。可動型１３の位置は例えば機
械座標系ｘｙｚのｘ座標値やｙ座標値に基づき規定され
ればよい。その一方で、可動型１３の姿勢は例えば機械
座標系ｘｙｚのｙ軸回り回転角Ｂやｘ軸回り回転角Ａに
基づき規定されればよい。これらのｘ座標値およびｙ座
標値やｙ軸回り回転角Ｂおよびｘ軸回り回転角Ａによっ
て制御データは作成されることができる。制御データに
ＮＣプログラムヘッダやＮＣプログラムフッタの記述が
追加されると、例えば図７に示されるようにＮＣ加工プ
ログラムは完成する。

【００４２】完成したＮＣ加工プログラムは最終的にＮ
Ｃコントローラ４２に供給される。ＮＣコントローラ４
２は、ＮＣ加工プログラムに従って押し通し曲げ加工機
１０を作動させる。図７に示されるＮＣ加工プログラム
に従えば、長尺材１１は一定の送り速度Ｆ＝６０００ｍ
ｍ／分で固定型１２および可動型１３を通り抜ける。例
えば送り位置Ｗ＝−１４２４．０００ｍｍが確立される
と、可動型１３は、前述の基準位置すなわち移動平面Ｈ
Ｖの原点位置からｘ座標値Ｘ＝０．０００ｍｍおよびｙ
座標値Ｙ＝０．４４６ｍｍで特定される座標位置に移動
する。このとき、可動型１３の姿勢は、ｙ軸回り回転角
Ｂ＝０．０００度およびｘ軸回り回転角Ａ＝０．１５９
度で特定される。続いて長尺材１１が送り位置Ｗ＝−１
５０４．０７２ｍｍに到達すると、可動型１３は、ｘ座
標値Ｘ＝０．０００ｍｍおよびｙ座標値Ｙ＝４．４０９
ｍｍで特定される座標位置に移動する。このとき、可動
型１３の姿勢は、ｙ軸回り回転角Ｂ＝０．０００度およ
びｘ軸回り回転角Ａ＝３．１５７度で規定される姿勢に
変化する。こうして各送り位置Ｗを通過するたびに、可
動型１３は、ｘ座標値Ｘやｙ座標値Ｙで規定される位置
に移動しながら、ｙ軸回り回転角Ｂやｘ軸回り回転角Ａ
で規定される姿勢に変化する。隣接する送り位置Ｗ同士
の間では、ｘ座標値Ｘおよびｙ座標値Ｙやｙ軸回り回転
角Ｂやｘ軸回り回転角Ａは例えば等速で変化すればよ
い。ただし、ここでの送り位置Ｗは、スライダ１５の原
点位置を基準にｚ座標軸に沿って規定される。スライダ
１５の原点位置とは、例えば押し通し曲げ加工にあたっ
てスライダ１５が前進し始める位置や加工前の待機位置
をいう。

【００４３】重心線を特定するにあたって、ＮＣ加工プ
ログラム作成ソフトウェアは、例えば図８および図９に
示されるように、長尺製品５１の断面形状５２を表現す
る二次元データと、断面形状５２の各頂点に対応する稜
線を表現する三次元データとを利用する。ただし、各稜
線に断面形状５２の各頂点を対応させるにあたって、各
頂点に形成される角取りは無視される。すなわち、稜線
は、断面形状５２の作図過程で利用される角取り以前の
頂点によって描き出される。

【００４４】詳述すると、ＮＣ加工プログラム作成ソフ
トウェアは、まず、二次元データで特定される断面形状
５２の各頂点と、三次元データで特定される稜線との対
応関係を取得する。この取得には例えばＧＵＩ（グラフ
ィックユーザインターフェース）が用いられればよい。
すなわち、操作者は、図９に示されるように、コンピュ
ータ装置４３の画面上に描き出された稜線の三次元像に
基づき第１および第２ガイド線５３ａ、５３ｂを指定す
るとともに、同様に図８に示されるように、画面上に描
き出された断面形状５２に基づき例えば第１および第２
ガイド点５４ａ、５４ｂを指定する。ここでは、指定の
順番に従って、第１ガイド線５３ａと第１ガイド点５４
ａとが相互に関連付けられ、第２ガイド線５３ｂと第２
ガイド点５４ｂとが相互に関連付けられる。こうした指
定には例えばマウス操作が用いられればよい。

【００４５】こうして二次元データと三次元データとが
関連付けられると、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェ
アは、断面に沿って２つのガイド点５４ａ、５４ｂと重
心５５との位置関係を取得する。この取得には例えばＧ
ＵＩが用いられればよい。すなわち、操作者は、図８に
示されるように、コンピュータ装置４３の画面上に描き
出される長尺製品５１の断面形状５２にｘｙ座標系を重
ね合わせればよい。こうしてｘｙ座標系が設定される
と、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、ｘｙ座標
系に従って第１および第２ガイド点５４ａ、５４ｂのｘ
座標値およびｙ座標値や重心５５のｘ座標値およびｙ座
標値を算出する。ただし、図８に示されるようにｘｙ座
標系の座標原点が重心５５に重ね合わせられれば、重心
５５のｘ座標値やｙ座標値は算出される必要はなくな
る。ここでは、２つのガイド点５４ａ、５４ｂに対する
重心５５の相対的な位置関係が導き出されれば十分であ
る。

【００４６】続いてＮＣ加工プログラム作成ソフトウェ
アは、図１０に示されるように、三次元データで規定さ
れる２つの稜線すなわち第１および第２ガイド線５３
ａ、５３ｂに対して複数の切断平面５７ａ〜５７ｆを規
定する。こうした切断平面５７ａ〜５７ｆの設定にあた
っては、第１および第２ガイド線５３ａ、５３ｂは各々
同数の部分線に等分割されればよい。各切断平面５７ａ
〜５７ｆは、部分線の分割点５８ａ〜５８ｆで第１およ
び第２ガイド線５３ａ、５３ｂの接線に直交する。各切
断平面５７ａ〜５７ｆでは、第１ガイド線５３ａと切断
平面５７ａ〜５７ｆとが交差する位置で第１ガイド点５
４ａは特定されることができ、第２ガイド線５３ｂと切
断平面５７ａ〜５７ｆとが交差する位置で第２ガイド点
５４ｂは特定されることができる。

【００４７】こうして各切断平面５７ａ〜５７ｆ上で第
１および第２ガイド点５４ａ、５４ｂの位置が特定され
ると、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、前述の
ように２つのガイド点５４ａ、５４ｂと重心５５との位
置関係に基づき、切断平面５７ａ〜５７ｆ上で重心５５
の位置を特定する。こうして算出された重心５５が順番
に連結されていくと、例えば図１１に示されるように、
重心線５９は描き出されることができる。

【００４８】重心５５同士を順番に結ぶにあたって、Ｎ
Ｃ加工プログラム作成ソフトウェアは、例えばパラメト
リック曲線で表現される第１ガイド線５３ａを参照すれ
ばよい。ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、ま
ず、各切断平面５７ａ〜５７ｆ上で第１ガイド線５３ａ
の方向ベクトルを特定する。こうした方向ベクトルは重
心５５の位置に平行移動させられる。その結果、隣接す
る２枚の切断平面５７ａ〜５７ｆ同士の間では始点ベク
トルおよび終点ベクトルが特定される。こうして特定さ
れた始点ベクトルおよび終点ベクトルの間に第１ガイド
線５３ａと同一次数のパラメトリック曲線は描き出され
る。パラメトリック曲線は始点ベクトルから終点ベクト
ルに向かって等変化率で曲率を変化させることができ
る。こうしたパラメトリック曲線が次々に描き出されて
いく結果、滑らかで精度の高い重心線５９は得られる。
その他、こうして得られる重心線５９の精度を高めるに
は、重心５５同士の間隔すなわち切断平面５７ａ〜５７
ｆ同士の間隔は狭められることが望ましい。重心線５９
は長尺製品５１の曲がり具合を表現する。

【００４９】こうした重心線５９は例えばベジエ曲線や
Ｂスプライン曲線、ＮＵＲＢＳ（非一様有理Ｂスプライ
ン）曲線といったパラメトリック曲線で表現されること
ができる。こうした表現方法では、例えば図１２に示さ
れるように、曲線６１の曲がり具合は複数の制御点６
２、６３によって規定されることができる。こういった
制御点６２、６３には、表現される曲線６１上で座標値
を与えるノット６２が必ず含まれる。ノット６２の配置
は、隣接するノット６２間を結ぶ直線６４と、表現され
る曲線６１との乖離すなわちトレランスＴＯＬに基づき
決定される。トレランスＴＯＬが一定に保持される結
果、曲率の大きな曲線６１部分ではノット６２の間隔は
狭められ、反対に曲率の小さな曲線６１部分ではノット
６２の間隔は広げられる。しかも、トレランスＴＯＬが
大きくなればノット６２の間隔は広げられ、トレランス
ＴＯＬが小さくなればノット６２の間隔は狭められる。
長尺材１１の送り位置はノット６２ごとに特定される。
送り量は、隣接するノット６２間で測定される曲線６１
の長さによって決定される。

【００５０】こうして重心線５９に沿って長尺材１１の
送り位置が特定されると、ＮＣ加工プログラム作成ソフ
トウェアは、例えば図１３に示されるように、長尺製品
５１の三次元形状を特定する全体座標系ＸＹＺに、固定
型１２を基準に特定される局部座標系すなわち機械座標
系ｘｙｚを規定する。こうした機械座標系ｘｙｚは、前
述のように重心線５９上で特定されたノット６２ごとに
規定される断面６５ａ〜６５ｆを基準に設定されればよ
い。

【００５１】各断面６５ａ〜６５ｆを特定するにあたっ
て、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、例えば図
１４に示されるように、各ノット６２ごとに重心線５９
に対して接線ベクトル６６を算出する。各ノット６２で
は、この接線ベクトル６６に直交する切断平面６７が特
定されることができる。この切断平面６７に描き出され
る長尺製品５１の断面形状によって各断面６５ａ〜６５
ｆは特定されることができる。こうしてパラメトリック
曲線で表現される重心線５９に従って各断面６５ａ〜６
５ｆが特定されると、長尺製品５１の曲率が大きくなれ
ばなるほど断面６５ａ〜６５ｆの枚数は増加し、きめ細
かく可動型１３の移動を制御することが可能となる。し
かも、トレランスＴＯＬの大きさを意図的に変更すれ
ば、長尺製品５１に要求される寸法精度に応じて断面６
５ａ〜６５ｆの枚数は意図的に変更されることが可能と
なる。

【００５２】各切断平面６７に長尺製品５１の断面形状
を描き出すにあたって、ＮＣ加工プログラム作成ソフト
ウェアは、固定型１２の貫通孔２４と機械座標系ｘｙｚ
との位置関係を取得する。この取得には例えばＧＵＩが
用いられればよい。すなわち、操作者は、例えば図１５
に示されるように、コンピュータ装置４３の画面上に描
き出された長尺製品５１の断面形状に対して機械座標系
ｘｙｚを位置合わせすればよい。このとき、機械座標系
ｘｙｚのｘ座標軸やｙ座標軸の向きは、固定型１２に形
成される貫通孔２４の形状すなわち中心軸２２回りの向
きに応じて設定される。ｚ座標軸の向きは固定型１２の
中心軸２２に一致する。固定型１２の中心軸２２は、例
えば長尺製品５１の断面形状で特定される重心位置Ｇに
一致することが望ましい。

【００５３】各断面６５ａ〜６５ｆごとに機械座標系ｘ
ｙｚが設定されると、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウ
ェアは、例えば図１６に示されるように、重心線５９に
基づき可動型１３の位置や姿勢を特定する。この特定に
あたって、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、ま
ず、機械座標系ｘｙｚ上で固定型１２および可動型１３
の間のアプローチ距離Ｌを特定する。このアプローチ距
離Ｌは、固定型１２側貫通孔２４の出口と、基準位置に
位置決めされた可動型１３との間で固定型１２の中心軸
２２方向に沿って測定される。こうしたアプローチ距離
Ｌは、例えば操作者の入力操作などを通じて予めＮＣ加
工プログラム作成ソフトウェアに取り込まれればよい。

【００５４】特定されたアプローチ距離Ｌに基づき機械
座標系ｘｙｚ上には可動型１３の移動平面ＨＶが規定さ
れる。この移動平面ＨＶを規定するにあたって、ＮＣ加
工プログラム作成ソフトウェアは、アプローチ距離Ｌに
基づき機械座標系ｘｙｚ上のｚ座標値を規定すればよ
い。その結果、機械座標系ｘｙｚのｘｙ平面はｚ座標軸
に沿ってアプローチ距離Ｌで平行移動させられる。こう
して移動平面ＨＶが規定されると、ＮＣ加工プログラム
作成ソフトウェアは、移動平面ＨＶと重心線５９との交
差点６８でｘ座標値やｙ座標値を算出する。算出された
ｘ座標値やｙ座標値によって可動型１３の幾何的位置は
特定されることができる。こうして特定された可動型１
３の幾何的位置には、単純に、形状データで特定される
長尺製品５１の三次元形状が反映される。

【００５５】このように機械座標系ｘｙｚに従って可動
型１３のｘ座標値やｙ座標値を取得するにあたっては、
長尺製品５１の三次元像が機械座標系ｘｙｚのｙｚ平面
やｘｚ平面に投影されればよい。例えば図１７に示され
るように、長尺製品５１の三次元像が機械座標系ｘｙｚ
のｙｚ平面に投影されると、投影された三次元像と移動
平面ＨＶとの交差に基づき可動型１３のｙ座標値は特定
されることができる。このとき、移動平面ＨＶ上で長尺
製品５１の接線方向６９が特定されれば、可動型１３の
ｘ軸回り回転角Ａが導き出されることができる。図１８
に示されるように、長尺製品５１の三次元像が機械座標
系ｘｙｚのｘｚ平面に投影されると、同様に、投影され
た三次元像と移動平面ＨＶとの交差に基づき可動型１３
のｘ座標値は特定されることができる。同時に、移動平
面ＨＶ上で長尺製品５１の接線方向７０が特定されれ
ば、可動型１３のｙ軸回り回転角Ｂが導き出されること
ができる。

【００５６】以上のように、可動型１３の幾何的位置
は、押し通し曲げ加工機１０の固定型１２を基準に特定
される機械座標系ｘｙｚすなわち局部座標系に従って決
定される。しかも、局部座標系は、長尺製品５１の長手
方向に規定される送り位置が変化するたびに規定し直さ
れる。したがって、固定型１２と可動型１３との間に形
成される長尺製品５１の曲げ変形が必ず盛り込まれた上
で可動型１３のｘ座標値やｙ座標値は特定される。

【００５７】こうして可動型１３の幾何的位置が特定さ
れると、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、様々
な要因を考慮して幾何的位置に修正を加え、設計どおり
に精度の高い長尺製品５１を生み出す可動型１３の実加
工位置を導き出す。こうした実加工位置を導き出すにあ
たって、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、例え
ば図１９に示されるように、長尺材１１の弾性曲げ復元
力すなわちスプリングバックを引き起こす弾塑性曲げ変
形量を特定する。

【００５８】図１９から明らかなように、こうした弾塑
性曲げ変形量を特定するにあたって、ＮＣ加工プログラ
ム作成ソフトウェアは、まず、形状データで特定される
加工後の長尺製品５１の製品曲率１／Ｒｂを取得する。
ここで、Ｒｂは曲率半径を示す。この製品曲率１／Ｒｂ
は、前述のように機械座標系ｘｙｚ上で特定された可動
型１３の幾何的位置に基づき算出されればよい。すなわ
ち、図１９で示される座標系は、機械座標系ｘｙｚの座
標原点と可動型１３の幾何的位置とを含む１平面に沿っ
て規定される。ここでは、製品曲率１／Ｒｂは、固定型
１２側貫通孔２４の出口と可動型１３との間で測定され
る平均曲率によって代表される。

【００５９】続いて、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウ
ェアは、製品曲率１／Ｒｂに基づき長尺材１１に加えら
れる曲げモーメントＭを算出する。曲げモーメントＭに
は、固定型１２側貫通孔２４の出口と可動型１３との間
で特定される曲げモーメント分布が用いられればよい。
ここでは、こうした曲げモーメントＭに、固定型１２側
貫通孔２４の出口から可動型１３までの平均曲げモーメ
ントが用いられる。こういった平均曲げモーメントに
は、例えば図１９から明らかなように、固定型１２側貫
通孔２４の出口で算出される最大曲げモーメントＭｍａ
ｘの２分の１の値が用いられればよい。最大曲げモーメ
ントＭｍａｘの算出方法の詳細は後述される。算出され
た最大曲げモーメントＭｍａｘに基づき、ＮＣ加工プロ
グラム作成ソフトウェアは弾塑性曲げ変形量を算出す
る。弾塑性曲げ変形量は、例えば次式に従って算出され
ることができる。

【００６０】

【数１】

【００６１】この式［数１］によれば、弾塑性曲げ変形
量は、形状データで特定される加工後の長尺製品５１の
製品曲率１／Ｒｂを実現する際に必要とされる加工中の
実曲率１／Ｒｃすなわち実曲率半径Ｒｃによって表現さ
れる。ここで、係数Ｅは長尺材１１のヤング率（縦弾性
係数）を示し、係数Ｉは長尺材１１の断面二次モーメン
トを示す。

【００６２】こういったヤング率Ｅや断面二次モーメン
トＩは操作者の入力操作に基づき予めＮＣ加工プログラ
ム作成ソフトウェアに取り込まれていればよい。このと
き、断面二次モーメントＩは、前述のように長尺材１１
の断面形状に重ね合わせられた機械座標系ｘｙｚを基準
に算出されてもよい。指定された機械座標系ｘｙｚに従
ってｘ軸回りの断面二次モーメントＩｘやｙ軸回りの断
面二次モーメントＩｙ、断面相乗モーメントＪｘｙが算
出されると、図１５から明らかなように、次式に従っ
て、曲げ方向を規定する従法線ベクトルｂ回りで断面二
次モーメントＩ_bは算出されることができる。

【００６３】

【数２】

【００６４】ただし、θ_b-x は、従法線ベクトルｂと機
械座標系ｘｙｚのｘ座標軸との間で反時計回りに特定さ
れる角度を示す。ここで、断面二次モーメントＩｘ、Ｉ
ｙおよび断面相乗モメントＪｘｙは、

【００６５】

【数３】

【００６６】によって算出されることができる。ただ
し、係数Ａは長尺製品５１すなわち長尺材１１の断面積
を示す。こうして算出される断面二次モーメントＩ_b に
よれば、長尺材１１の各断面ごとに曲げ方向に応じて適
切な断面二次モーメントＩは特定されることができる。

【００６７】実曲率１／Ｒｃが特定されると、ＮＣ加工
プログラム作成ソフトウェアは、実曲率１／Ｒｃで描き
直される重心線７１に基づき可動型１３の実加工位置７
２を特定する。この実加工位置７２は、機械座標系ｘｙ
ｚに従ってｘ座標値やｙ座標値で表現されてもよく、重
心線５９に基づく幾何的位置７３との差分値によって表
現されてもよい。

【００６８】前述の最大曲げモーメントＭｍａｘを算出
するにあたって、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェア
は、例えば固定型１２側貫通孔２４の出口で長尺製品５
１すなわち加工中の長尺材１１の断面に沿って公称歪み
分布ｅ（ｈ）を特定する。ここで、公称歪み分布ｅ
（ｈ）は、図２０から明らかなように、長尺製品５１す
なわち長尺材１１の断面上で曲率半径方向に沿って直線
的に変化することから、断面上で特定される重心５５お
よび中立軸７４の位置に基づき次式に従って幾何学的に
導き出されることができる。

【００６９】

【数４】

【００７０】ここで、係数ηは、曲率半径方向に測定さ
れる重心５５から中立軸７４までの距離すなわち偏倚を
示し、変数ｈは、曲率半径方向に測定される中立軸７４
からの距離を示す。中立軸７４では、周知のとおり、曲
げ変形に拘わらず長尺材１１の長手方向長さは維持され
ることができる。中立軸７４の特定方法の詳細は後述さ
れる。

【００７１】こうして公称歪み分布ｅ（ｈ）が算出され
ると、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、

【００７２】

【数５】

【００７３】に従って公称応力分布σ（ｈ）を算出す
る。ここで、係数Ｃ３、Ｃ２、Ｃ１、Ｃ０は、例えば図
２１に示されるように、引っ張り試験で描き出される応
力歪み曲線（Ｓ−Ｓ曲線）７６に基づき決定される。す
なわち、式［数５］の多項式によれば、応力歪み曲線７
６に対する近似曲線７７は導き出される。式［数５］に
示される多項式は、例えば、引っ張り試験で得られた応
力歪み曲線７６の最大強度点７８や降伏点７９、両者の
中間点８０といった３点によって比較的に簡単に特定さ
れることができる。ただし、ＮＣ加工プログラム作成ソ
フトウェアに応力歪み曲線７６を認識させるにあたって
は、周知のとおり次式が用いられてもよい。

【００７４】

【数６】

【００７５】ただし、式［数６］中、Ｋおよびｎは係数
を示す。その他、こういった公称応力分布σ（ｈ）はい
わゆるＦＥＭ解析によって算出されてもよい。算出され
た公称応力分布σ（ｈ）によれば、任意の断面の最大曲
げモーメントＭｍａｘは、

【００７６】

【数７】

【００７７】によって表現されることができる。

【００７８】一般に、アルミニウム材を始めとする長尺
材１１は弾性変形を経て塑性変形に至る。こういった長
尺材１１が用いられる場合には、可動型１３から曲げ変
形が加えられても、長尺材１１が可動型１３から解放さ
れると同時に弾性復元力いわゆるスプリングバックに応
じて加工後の長尺製品５１に形状誤差が生じてしまう。
前述のように導き出された弾塑性曲げ変形量に応じて可
動型１３の実加工位置が特定されれば、そういった弾性
復元力いわゆるスプリングバックに起因する長尺製品５
１の形状誤差は十分に解消されることができる。特に、
そういった弾塑性曲げ変形量は曲げモーメントＭに基づ
き幾何学的に算出されることから、実測データの収集と
いった手間をできる限り省くことが可能となる。

【００７９】ここで、前述の中立軸７４の特定方法を詳
述する。中立軸７４の特定にあたって、ＮＣ加工プログ
ラム作成ソフトウェアは、次式に式［数４］および式
［数５］を代入して数値積分および収束計算を実施す
る。

【００８０】

【数８】

【００８１】その結果、前述の係数η、すなわち、曲率
半径方向に測定される重心５５から中立軸７４までの距
離は算出される。

【００８２】いま、例えば図２２に示されるように、可
動型１３で長尺材１１に対して曲率半径方向に荷重Ｆが
作用する場面を想定する。固定型１２側貫通孔２４の出
口では長尺材１１内で軸方向に圧縮力Ｐｃが特定される
と、

【００８３】

【数９】

【００８４】は得られる。圧縮力Ｐｃは長尺材１１の公
称応力分布σ（ｈ）の総和に等しいことから、

【００８５】

【数１０】

【００８６】は得られる。一方、曲げモーメントＭは前
述のように式［数７］で特定されることができることか
ら、式［数７］および式［数１０］が式［数９］に代入
されると、

【００８７】

【数１１】

【００８８】は得られる。この式［数１１］が整理され
ると、

【００８９】

【数１２】

【００９０】は導き出される。このように式［数１２］
に従えば、中立軸７４の位置は特定されることができ
る。

【００９１】以上のような弾塑性曲げ変形量に加えて、
ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、例えば図２３
に示されるように、固定型１２側貫通孔２４の出口で長
尺材１１の出口回り折れ角量βを特定してもよい。こう
いった出口回り折れ角量βは、貫通孔２４の出口で生じ
る弾性折れ変形や塑性折れ変形といった剪断変形や断面
変形すなわち窪み８２によって引き起こされる。出口回
り折れ角量βが特定されると、ＮＣ加工プログラム作成
ソフトウェアは、機械座標系ｘｙｚに従って貫通孔２４
の出口回りで重心線５９を回転させる。重心線５９は、
機械座標系ｘｙｚの座標原点と可動型１３の幾何的位置
とを含む１平面に沿って出口回り折れ角量βで回転すれ
ばよい。ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、回転
した重心線５９と移動平面ＨＶとの交点に基づき可動型
１３の実加工位置８３を特定する。この実加工位置８３
は、機械座標系ｘｙｚに従ってｘ座標値やｙ座標値で表
現されてもよく、重心線５９に基づく幾何的位置との差
分値によって表現されてもよい。

【００９２】特に、中空の長尺材１１では、固定型１２
および可動型１３の間で曲げ変形が引き起こされる際
に、固定型１２側貫通孔２４の出口で長尺材１１に大き
な剪断力が作用する。こういった剪断力は固定型１２側
貫通孔２４の出口で弾性折れ変形や塑性折れ変形といっ
た剪断変形を引き起こす。しかも、固定型１２側貫通孔
２４の出口では長尺材１１に断面変形すなわち窪み８２
が生じてしまう。こうした窪み８２によれば、固定型１
２側貫通孔２４の出口で折れ変形は引き起こされる。こ
れら剪断変形や断面変形に起因する折れ変形が引き起こ
される結果、固定型１２および可動型１３の間では形状
データに基づく幾何的な位置関係どおりに十分な曲げ変
形は引き起こされることはできない。長尺材１１が可動
型１３から解放されると同時に折れ変形に応じて加工後
の長尺製品５１に形状誤差が生じてしまう。前述のよう
に導き出された出口回り折れ角量βに応じて可動型１３
の実加工位置８３が特定されれば、そういった出口回り
の折れ角に起因する長尺製品５１の形状誤差は十分に解
消されることができる。

【００９３】ここで、出口回り折れ角量βは、例えば図
２４に示されるように、実測データに基づき特定されれ
ばよい。この実測データによれば、

【００９４】

【数１３】

【００９５】に従って出口回り折れ角量β［゜］は算出
されることができる。ここで、係数Ｋ１は、実測データ
に基づき算出される比例係数を示す。

【００９６】こうした実測データを取得するにあたって
は、様々な断面形状や材質、大きさで特定される長尺材
１１が実際に押し通し曲げ加工機１０で加工されればよ
い。このとき、固定型１２および可動型１３の間で長尺
材１１の形状は実測される。こうした実測によって曲げ
変形の曲率は明らかとされる。例えば図２３から明らか
なように、曲げ変形の曲率半径Ｒｄを導き出すにあたっ
て、少なくとも３点の計測点８５が選択されればよい。

【００９７】こうして固定型１２および可動型１３の間
で長尺材１１の曲げ変形を表現する曲線８６が特定され
ると、固定型１２側貫通孔２４の出口で曲線８６に対す
る接線８７が描き出される。この接線８７と機械座標系
ｘｙｚのｚ座標軸との角度によって出口回り折れ角量β
は特定されることができる。こうして実測された出口回
り折れ角量βが係数Ｍ／ＥＩに対してプロットされる
と、図２４に示される実測データは得られることができ
る。ここでは、３種類のアルミニウム材（ＪＩＳ６０６
３−Ｏ、ＪＩＳ６０６３−Ｔ１およびＪＩＳ６０６３−
Ｔ５）に対して出口回り折れ角量βが実測された。実測
にあたって、固定型１２および可動型１３の間で３通り
のアプローチ距離Ｌ＝６０ｍｍ、９０ｍｍ、１３３ｍｍ
が設定された。この実測データによれば、長尺材１１の
断面形状や材料特性の違いに拘わらず、出口回り折れ角
量βを算出するにあたって同一の係数Ｋ１が用いられる
ことができることが明らかとされる。

【００９８】同様に、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウ
ェアは、例えば図２５に示されるように、固定型１３側
貫通孔２４の出口で長尺材１１の断面変形すなわち窪み
８２に起因する断面変形量ｄ１を同時に特定してもよ
い。特定された断面変形量ｄ１は、曲率半径方向すなわ
ち曲げ方向に沿って前述の幾何的位置に加えられればよ
い。こうして幾何的位置に断面変形量ｄ１が加えられる
と、可動型１３の実加工位置は特定されることができ
る。この実加工位置は、前述と同様に、機械座標系ｘｙ
ｚに従ってｘ座標値やｙ座標値で表現されてもよく、重
心線５９に基づく幾何的位置との差分値によって表現さ
れてもよい。

【００９９】特に、中空の長尺材１１では、固定型１２
および可動型１３の間で曲げ変形が引き起こされる際
に、固定型１２側貫通孔２４の出口で断面変形が生じて
しまう。こうした断面変形には、前述の窪み８２のほ
か、曲率半径方向に沿った断面の潰れなどが含まれる。
こうした断面変形が引き起こされている間に可動型１３
が移動しても、長尺材１１には十分な塑性曲げ変形は生
じることはない。したがって、固定型１２および可動型
１３の間では形状データに基づく幾何的な位置関係どお
りに十分な曲げ変形は引き起こされることはできず、加
工後の長尺製品５１に形状誤差が生じてしまう。前述の
ように導き出された断面変形量ｄ１に応じて可動型１３
の実加工位置が特定されれば、そういった断面変形に起
因する長尺製品５１の形状誤差は十分に解消されること
ができる。

【０１００】ここで、断面変形量ｄ１は、例えば図２６
に示されるように、実測データに基づき特定されればよ
い。この実測データによれば、

【０１０１】

【数１４】

【０１０２】に従って断面変形量ｄ１［ｍｍ］は算出さ
れることができる。ここで、係数Ｋ２は、実測データに
基づき算出される比例係数を示す。

【０１０３】こうした実測データを取得するにあたって
は、様々な断面形状や材質、大きさで特定される長尺材
１１が実際に押し通し曲げ加工機１０で加工されればよ
い。このとき、固定型１２側貫通孔２４の出口で長尺材
１１の断面形状は実測される。こうして実測された断面
変形量ｄ１が荷重Ｆに対してプロットされると、図２６
に示される実測データは得られることができる。ここで
は、２種類のアルミニウム材（ＪＩＳ６０６３−Ｔ１お
よびＪＩＳ６０６３−Ｔ５）に対して断面変形量ｄ１は
実測された。実測にあたって、固定型１２および可動型
１３の間で３通りのアプローチ距離Ｌ＝６０ｍｍ、９０
ｍｍ、１３３ｍｍが設定された。この実測データによれ
ば、長尺材１１の断面形状や材料特性の違いに拘わら
ず、断面変形量ｄ１を算出するにあたって同一の係数Ｋ
２が用いられることができることが明らかとされる。

【０１０４】さらに、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウ
ェアは、例えば図２７に示されるように、固定型１２お
よび可動型１３に対する長尺材１１のクリアランス量ｄ
２すなわちガタに起因するクリアランス量を特定しても
よい。特定されたクリアランス量ｄ２は、曲率半径方向
すなわち曲げ方向に沿って前述の幾何的位置に加えられ
ればよい。こうして幾何的位置にクリアランス量ｄ２が
加えられると、可動型１３の実加工位置は特定されるこ
とができる。この実加工位置は、前述と同様に、機械座
標系ｘｙｚに従ってｘ座標値やｙ座標値で表現されても
よく、重心線５９に基づく幾何的位置との差分値によっ
て表現されてもよい。

【０１０５】クリアランス量ｄ２［ｍｍ］は実測値に基
づき特定されればよい。実測値を取得するにあたって
は、様々な断面形状や材質、大きさで特定される長尺材
１１が実際に押し通し曲げ加工機１０で加工されればよ
い。このとき、可動型１３が移動し始めてから、長尺材
１１が固定型１２側貫通孔２４に接触するまでに可動型
１３の移動距離は測定される。こうして測定された移動
距離によってクリアランス量ｄ２は特定されることがで
きる。例えばクリアランス量ｄ２は長尺材１１の寸法公
差の大きさに応じて分類されることが望ましい。すなわ
ち、クリアランス量ｄ２の実測に先立って長尺材１１の
外形寸法は実測される。実測された外形寸法ごとに長尺
材１１のクリアランス量ｄ２は実測される。

【０１０６】一般に、長尺材１１の寸法精度には所定範
囲の公差すなわちばらつきが許容される。こういった公
差に拘わらず固定型１２や可動型１３の貫通孔２４、２
８に対して長尺材１１を確実に通過させるには、長尺材
１１の設計寸法と貫通孔２４、２８の寸法との間にクリ
アランスすなわちガタを持たせる必要がある。たとえ公
差が存在しなくても、固定型１２や可動型１３の貫通孔
２４、２８に対して長尺材１１をスムーズに通過させる
には、長尺材１１の外形と貫通孔２４、２８の内面との
間にクリアランスすなわちガタを持たせる必要がある。
こうしたクリアランスが解消されて固定型１２や可動型
１３が完全に長尺材１１に接触するまで、可動型１３が
移動しても長尺材１１には実質的に曲げ変形は生じるこ
とはない。したがって、固定型１２および可動型１３の
間では形状データに基づく幾何的な位置関係どおりに十
分な曲げ変形は引き起こされることはできず、加工後の
長尺製品５１に形状誤差が生じてしまう。前述のように
導き出されたクリアランス量ｄ２に応じて可動型１３の
実加工位置が特定されれば、そういったクリアランスす
なわちガタに起因する長尺製品５１の形状誤差は十分に
解消されることができる。ただし、実加工位置を特定す
るにあたって使用されるクリアランス量ｄ２は、固定型
１２および可動型１３で生じる２つのクリアランス量の
総和を表現する必要がある。

【０１０７】なお、押し通し曲げ加工機１０では、前述
の曲げ変形に加えて、同時に捻り変形が実現されてもよ
い。こうした捻り変形は振り子部材１９の回転によって
実現されればよい。このとき、ＮＣコントローラ４２に
供給されるＮＣ加工プログラムには、前述のように長尺
材１１の送り位置ごとに関連付けられた振り子部材１９
の回転位置といった制御データが含まれればよい。ＮＣ
コントローラ４２は、そういった回転位置を確立する駆
動モータ２３の回転量を規定する駆動指令値を押し通し
曲げ加工機１０に向けて出力する。

【０１０８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、できる限
り実測データの収集の手間を省きながらも、高い精度で
押し通し曲げ加工を実現する制御データは生成されるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 押し通し曲げ加工機の全体構成を概略的に示
す側面図である。

【図２】 固定型の拡大正面図である。

【図３】 可動型の拡大正面図である。

【図４】 押し通し曲げ加工システムの全体構成を概略
的に示す模式図である。

【図５】 機械座標系の概念を示す固定型の斜視図であ
る。

【図６】 長尺製品の構成を概略的に示す斜視図であ
る。

【図７】 ＮＣ加工プログラムの一具体例を示す図であ
る。

【図８】 二次元データで表現される長尺製品の断面形
状を示す平面図である。

【図９】 三次元データで表現される長尺製品の稜線を
示す概念図である。

【図１０】 ２本のガイド線に基づき特定される重心線
を示す概念図である。

【図１１】 長尺製品の曲がり具合を表現する重心線を
示す概念図である。

【図１２】 重心線上で特定される制御点を示す概念図
である。

【図１３】 長尺製品の各断面ごとに関連付けられる機
械座標系を示す透視図である。

【図１４】 重心線に基づき特定される長尺製品の断面
を示す概念図である。

【図１５】 断面に対する機械座標系の向きを設定する
にあたって用いられるＧＵＩ（グラフィカルユーザイン
ターフェース）を概略的に示す図である。

【図１６】 重心線に基づき特定される可動型の位置を
示す概念図である。

【図１７】 ｙｚ平面に投影された長尺製品からｙ座標
値を算出する工程を示す概念図である。

【図１８】 ｘｚ平面に投影された長尺製品からｘ座標
値を算出する工程を示す概念図である。

【図１９】 弾塑性曲げ変形量を算出する工程を示す概
念図である。

【図２０】 曲げモーメントを算出する工程を示す概念
図である。

【図２１】 応力歪み曲線の近似曲線を算出する工程を
示す概念図である。

【図２２】 中立軸の位置を算出する工程を示す概念図
である。

【図２３】 剪断変形および断面変形に起因する出口回
り折れ角量の概念図である。

【図２４】 出口回り折れ角量の実測データを示すグラ
フである。

【図２５】 断面変形量の概念図である。

【図２６】 断面変形量の実測データを示すグラフであ
る。

【図２７】 クリアランスすなわちガタの概念図であ
る。

【符号の説明】

１０ 押し通し曲げ加工機、１１ 長尺材（形材）、１
２ 固定型、１３ 可動型、４３ コンピュータ装置、
４４ 記録媒体としてのフロッピーディスク（ＦＤ）、
４５ 記録媒体としてのコンパクトディスク（ＣＤ）、
５１ 長尺製品、５２ 長尺材の断面、６８ 幾何的位
置を特定する交差点、７２ 実加工位置、７３ 幾何的
位置、ｄ１ 断面変形量、ｄ２ クリアランス量、Ｒｃ
弾塑性曲げ変形量を表現する実曲率半径、ｅ（ｈ）
歪み分布、β 出口回り折れ角量。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 廻 秀夫 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 影山 善浩 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4E063 AA08 BC15 CA20 FA05 JA07 LA03 LA07 LA17 LA19 LA20

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長尺製品の形状を表現する形状データに
   基づき押し通し曲げ加工機の可動型の幾何的位置を算出
   する工程と、形状データで特定される長尺製品の曲率に
   基づき、長尺材に加えられる曲げモーメントを算出する
   工程と、算出された曲げモーメントに基づき、長尺材に
   引き起こされる弾塑性曲げ変形量を算出する工程と、算
   出された弾塑性曲げ変形量および幾何的位置に基づき可
   動型の実加工位置を算出する工程とを備えることを特徴
   とする押し通し曲げ加工機用制御データ作成方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の押し通し曲げ加工機用
   制御データ作成方法において、前記弾塑性曲げ変形量
   は、曲げモーメントＭ、ヤング率Ｅおよび断面二次モー
   メントＩを用いて表現されることを特徴とする押し通し
   曲げ加工機用制御データ作成方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の押し通し曲げ
   加工機用制御データ作成方法において、前記曲げモーメ
   ントを算出するにあたって、前記長尺材の断面に沿って
   歪み分布が特定されることを特徴とする押し通し曲げ加
   工機用制御データ作成方法。
4. 【請求項４】 長尺製品の形状を表現する形状データに
   基づき押し通し曲げ加工機の可動型の幾何的位置を算出
   する工程と、形状データで特定される長尺製品の曲率に
   基づき、長尺材に加えられる曲げモーメントを算出する
   工程と、算出された曲げモーメントに基づき、長尺材に
   引き起こされる弾塑性曲げ変形量を算出する工程と、算
   出された弾塑性曲げ変形量および幾何的位置に基づき可
   動型の実加工位置を算出する工程とをコンピュータに実
   現させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可
   能な記録媒体。
5. 【請求項５】 長尺製品の形状を表現する形状データに
   基づき押し通し曲げ加工機の可動型の幾何的位置を算出
   する工程と、押し通し曲げ加工機の固定型の出口で長尺
   材の剪断変形および断面変形に基づき引き起こされる長
   尺材の出口回り折れ角量を取得する工程と、取得された
   出口回り折れ角量および可動型の幾何的位置に基づき可
   動型の実加工位置を算出する工程とを備えることを特徴
   とする押し通し曲げ加工機用制御データ作成方法。
6. 【請求項６】 長尺製品の形状を表現する形状データに
   基づき押し通し曲げ加工機の可動型の幾何的位置を算出
   する工程と、押し通し曲げ加工機の固定型の出口で長尺
   材の剪断変形および断面変形に基づき引き起こされる長
   尺材の出口回り折れ角量を取得する工程と、取得された
   出口回り折れ角量および可動型の幾何的位置に基づき可
   動型の実加工位置を算出する工程とをコンピュータに実
   現させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可
   能な記録媒体。
7. 【請求項７】 長尺製品の形状を表現する形状データに
   基づき押し通し曲げ加工機の可動型の幾何的位置を算出
   する工程と、少なくとも押し通し曲げ加工機の固定型お
   よび可動型のいずれか一方に対する長尺材のクリアラン
   ス量を取得する工程と、取得されたクリアランス量およ
   び可動型の幾何的位置に基づき可動型の実加工位置を算
   出する工程とを備えることを特徴とする押し通し曲げ加
   工機用制御データ作成方法。
8. 【請求項８】 長尺製品の形状を表現する形状データに
   基づき押し通し曲げ加工機の可動型の幾何的位置を算出
   する工程と、少なくとも押し通し曲げ加工機の固定型お
   よび可動型のいずれか一方に対する長尺材のクリアラン
   ス量を取得する工程と、取得されたクリアランス量およ
   び可動型の幾何的位置に基づき可動型の実加工位置を算
   出する工程とをコンピュータに実現させるプログラムを
   記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
9. 【請求項９】 長尺製品の形状を表現する形状データに
   基づき押し通し曲げ加工機の可動型の幾何的位置を算出
   する工程と、押し通し曲げ加工機の固定型の出口で長尺
   材の断面変形量を取得する工程と、取得された断面変形
   量および可動型の幾何的位置に基づき可動型の実加工位
   置を算出する工程とを備えることを特徴とする押し通し
   曲げ加工機用制御データ作成方法。
10. 【請求項１０】 長尺製品の形状を表現する形状データ
    に基づき押し通し曲げ加工機の可動型の幾何的位置を算
    出する工程と、押し通し曲げ加工機の固定型の出口で長
    尺材の断面変形量を取得する工程と、取得された断面変
    形量および可動型の幾何的位置に基づき可動型の実加工
    位置を算出する工程とをコンピュータに実現させるプロ
    グラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒
    体。