JP2003039121A - チューブ・ハイドロフォーミング装置及びチューブ・ハイドロフォーミング方法 - Google Patents
チューブ・ハイドロフォーミング装置及びチューブ・ハイドロフォーミング方法Info
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- JP2003039121A JP2003039121A JP2001228544A JP2001228544A JP2003039121A JP 2003039121 A JP2003039121 A JP 2003039121A JP 2001228544 A JP2001228544 A JP 2001228544A JP 2001228544 A JP2001228544 A JP 2001228544A JP 2003039121 A JP2003039121 A JP 2003039121A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熟練者でなくても所望の形状の成形品を得る
ことができるチューブ・ハイドロフォーミング装置及び
チューブ・ハイドロフォーミング方法を提供する。 【解決手段】 加工対象物である素管２０を装着される
第１空間１０ａ及び第１空間１０ａの外周側に配置され
るとともに第１空間１０ａに連通する第２空間１０ｂを
有するダイ１０と、素管２０内に流体を流入させて内圧
を作用させる内圧付与部と、実加工時に第２空間１０ｂ
へと張り出す素管２０の所定部の変形量を計測するセン
サ群と、少なくとも目標値データを記憶する記憶部と、
センサ群による実測値データと前記目標値データとに基
づいて内圧付与部や押込み力付与部を制御する制御部と
を備えたチューブ・ハイドロフォーミング装置。
ことができるチューブ・ハイドロフォーミング装置及び
チューブ・ハイドロフォーミング方法を提供する。 【解決手段】 加工対象物である素管２０を装着される
第１空間１０ａ及び第１空間１０ａの外周側に配置され
るとともに第１空間１０ａに連通する第２空間１０ｂを
有するダイ１０と、素管２０内に流体を流入させて内圧
を作用させる内圧付与部と、実加工時に第２空間１０ｂ
へと張り出す素管２０の所定部の変形量を計測するセン
サ群と、少なくとも目標値データを記憶する記憶部と、
センサ群による実測値データと前記目標値データとに基
づいて内圧付与部や押込み力付与部を制御する制御部と
を備えたチューブ・ハイドロフォーミング装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、チューブ・ハイド
ロフォーミング装置及びチューブ・ハイドロフォーミン
グ方法に関する。
ロフォーミング装置及びチューブ・ハイドロフォーミン
グ方法に関する。
【０００２】
【技術的背景】成形加工の一形態として、チューブ・ハ
イドロフォーミングが提案されている。チューブ・ハイ
ドロフォーミングの手順の一例を以下に略示する。成形
を行うダイに、成形対象である素管（チューブ・ブラン
ク）を装着する。ダイは、素管を装着する第１空間と、
第１空間に連通する第２空間とを有している。素管は、
ダイの第１空間の外周側に配置される。次に、素管内に
流体を流入させて内圧を作用させる。すると、素管の所
定部が第２空間へと張り出すように変形する。このよう
に素管を変形させることで、所望する形状の成形品を得
る。素管に内圧を作用させるのと同時に、素管の軸方向
片側又は両側に配置された押込み力付与部によって、素
管に軸方向の押込み力を作用させて、素管を変形させる
場合もある。上記のようなチューブ・ハイドロフォーミ
ングによって成形された製品が、自動車部品等に採用さ
れ始めている。
イドロフォーミングが提案されている。チューブ・ハイ
ドロフォーミングの手順の一例を以下に略示する。成形
を行うダイに、成形対象である素管（チューブ・ブラン
ク）を装着する。ダイは、素管を装着する第１空間と、
第１空間に連通する第２空間とを有している。素管は、
ダイの第１空間の外周側に配置される。次に、素管内に
流体を流入させて内圧を作用させる。すると、素管の所
定部が第２空間へと張り出すように変形する。このよう
に素管を変形させることで、所望する形状の成形品を得
る。素管に内圧を作用させるのと同時に、素管の軸方向
片側又は両側に配置された押込み力付与部によって、素
管に軸方向の押込み力を作用させて、素管を変形させる
場合もある。上記のようなチューブ・ハイドロフォーミ
ングによって成形された製品が、自動車部品等に採用さ
れ始めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】チューブ・ハイドロフ
ォーミングは、比較的新しい技術であり、種々の技術的
課題が残されている。例えば、加工中に素管が座屈し
て、素管の所定部が第２空間へとスムーズに張り出さな
いことがある。座屈が生じると、所望の形状が得られな
くなる。このような素管の座屈が生じないように、素管
に付与する力を減らすまたは内圧を増加させるなど、試
行錯誤を重ねているのが現状である。素管に付与する力
を減らせば、座屈は生じにくくなるものの、十分な変形
量が得られない。また、生産性も低下する。さらに、素
管に付与する内圧または力が大きすぎると、加工中に素
管が破断してしまうことがある。本発明は、上記事情に
鑑みてなされたもので、その目的は、熟練者でなくても
所望の形状の成形品を得ることができるチューブ・ハイ
ドロフォーミング装置及びチューブ・ハイドロフォーミ
ング方法を提供することにある。
ォーミングは、比較的新しい技術であり、種々の技術的
課題が残されている。例えば、加工中に素管が座屈し
て、素管の所定部が第２空間へとスムーズに張り出さな
いことがある。座屈が生じると、所望の形状が得られな
くなる。このような素管の座屈が生じないように、素管
に付与する力を減らすまたは内圧を増加させるなど、試
行錯誤を重ねているのが現状である。素管に付与する力
を減らせば、座屈は生じにくくなるものの、十分な変形
量が得られない。また、生産性も低下する。さらに、素
管に付与する内圧または力が大きすぎると、加工中に素
管が破断してしまうことがある。本発明は、上記事情に
鑑みてなされたもので、その目的は、熟練者でなくても
所望の形状の成形品を得ることができるチューブ・ハイ
ドロフォーミング装置及びチューブ・ハイドロフォーミ
ング方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、加
工対象物である素管を装着される第１空間及び前記第１
空間の外周側に配置されるとともに前記第１空間に連通
する第２空間を有するダイと、前記素管内に流体を流入
させて内圧を作用させる内圧付与手段と、実加工時に前
記第２空間へと張り出す前記素管の所定部の変形量を計
測する計測手段と、前記素管に付与する力とその力によ
る素管の所定部の変形量との関係を表す目標加工曲線の
データと、前記素管に実際に付与された力とその力によ
る素管の所定部の変形量との関係を表す実測加工曲線と
前記目標加工曲線との偏差に関連付けされた評価関数か
ら得られる評価関数データとを含むファジー制御用基礎
データを記憶する記憶手段と、実加工時に前記素管に付
与された力とその力による素管の所定部の変形量との関
係を前記計測手段を用いて実測データとして取得すると
ともに、前記記憶手段からファジー制御用基礎データを
読み出し、読み出された基礎データに含まれる目標加工
曲線のデータと前記実測データとの偏差に関連付けた実
時間評価データを求め、求めた実時間評価データと読み
出された前記基礎データに含まれる評価関数データとに
基づいて前記内圧付与手段をフィードバック制御する制
御手段とを備えたことを特徴とするチューブ・ハイドロ
フォーミング装置によって達成される。チューブ・ハイ
ドロフォーミング装置は、前記素管の軸方向片側又は両
側に配置されて前記素管に軸方向の押込み力を作用させ
る押込み力付与手段を更に備えて、前記制御手段によっ
て、前記求めた実時間評価データと読み出された基礎デ
ータに含まれる評価関数データとに基づいて前記内圧付
与手段及び押込み力付与手段の少なくとも一方をフィー
ドバック制御することが好ましい。
工対象物である素管を装着される第１空間及び前記第１
空間の外周側に配置されるとともに前記第１空間に連通
する第２空間を有するダイと、前記素管内に流体を流入
させて内圧を作用させる内圧付与手段と、実加工時に前
記第２空間へと張り出す前記素管の所定部の変形量を計
測する計測手段と、前記素管に付与する力とその力によ
る素管の所定部の変形量との関係を表す目標加工曲線の
データと、前記素管に実際に付与された力とその力によ
る素管の所定部の変形量との関係を表す実測加工曲線と
前記目標加工曲線との偏差に関連付けされた評価関数か
ら得られる評価関数データとを含むファジー制御用基礎
データを記憶する記憶手段と、実加工時に前記素管に付
与された力とその力による素管の所定部の変形量との関
係を前記計測手段を用いて実測データとして取得すると
ともに、前記記憶手段からファジー制御用基礎データを
読み出し、読み出された基礎データに含まれる目標加工
曲線のデータと前記実測データとの偏差に関連付けた実
時間評価データを求め、求めた実時間評価データと読み
出された前記基礎データに含まれる評価関数データとに
基づいて前記内圧付与手段をフィードバック制御する制
御手段とを備えたことを特徴とするチューブ・ハイドロ
フォーミング装置によって達成される。チューブ・ハイ
ドロフォーミング装置は、前記素管の軸方向片側又は両
側に配置されて前記素管に軸方向の押込み力を作用させ
る押込み力付与手段を更に備えて、前記制御手段によっ
て、前記求めた実時間評価データと読み出された基礎デ
ータに含まれる評価関数データとに基づいて前記内圧付
与手段及び押込み力付与手段の少なくとも一方をフィー
ドバック制御することが好ましい。
【０００５】本発明においては、素管を実際に加工する
場合に、計測手段を用いて、前記素管の前記第２空間へ
と張り出す部分の、中央部の張出し量と周縁部の張出し
量とをリアルタイムで計測し、この測定データを取得す
る。そして、前記記憶手段から、読み出されたファジー
制御用基礎データと前記実測データとを用いて内圧や押
込み力あるいは押込み変位をフィードバック制御する。
具体的には、読み出された基礎データに含まれる目標加
工曲線のデータと、実測されたデータとの偏差に関連付
けた実時間評価データをリアルタイムで求める。そし
て、求めた実時間評価データと、ファジー制御用基礎デ
ータに含まれる前記評価関数とに基づき、内圧や押込み
力あるいは押込み変位をフィードバック制御する。本発
明によれば、実加工時に第２空間へと張り出す素管の所
定部の変形量を計測することで、チューブ・ハイドロフ
ォーミングにフィードバック制御を適用したので、熟練
者でなくても、座屈や破断を回避しつつ所望の成形品を
得ることができる。
場合に、計測手段を用いて、前記素管の前記第２空間へ
と張り出す部分の、中央部の張出し量と周縁部の張出し
量とをリアルタイムで計測し、この測定データを取得す
る。そして、前記記憶手段から、読み出されたファジー
制御用基礎データと前記実測データとを用いて内圧や押
込み力あるいは押込み変位をフィードバック制御する。
具体的には、読み出された基礎データに含まれる目標加
工曲線のデータと、実測されたデータとの偏差に関連付
けた実時間評価データをリアルタイムで求める。そし
て、求めた実時間評価データと、ファジー制御用基礎デ
ータに含まれる前記評価関数とに基づき、内圧や押込み
力あるいは押込み変位をフィードバック制御する。本発
明によれば、実加工時に第２空間へと張り出す素管の所
定部の変形量を計測することで、チューブ・ハイドロフ
ォーミングにフィードバック制御を適用したので、熟練
者でなくても、座屈や破断を回避しつつ所望の成形品を
得ることができる。
【０００６】また、前記ファジー制御用基礎データは、
素管の種別及び加工条件毎にデータベース化され、前記
制御手段は、上記データベースから素管の種別及び加工
条件に適合するファジー制御用基礎データを読み出し、
上記フィードバック制御を行うことが好ましい。このよ
うに、素管の種別及び加工条件毎にファジー制御用基礎
データをデータベース化しておくことにより、素管の種
別が異なった場合でも、またその加工条件が異なった場
合でも、最適なファジー制御基礎データを選択し、当該
種別及び加工条件に合わせた最適なフィードバック制御
を行うことができる。特に、多品種少量生産を行う場合
に、これらの製品をその品質を損なうことなく効率よく
生産することが可能となる。上述のチューブ・ハイドロ
フォーミング装置により実行されている方法も本発明で
ある。
素管の種別及び加工条件毎にデータベース化され、前記
制御手段は、上記データベースから素管の種別及び加工
条件に適合するファジー制御用基礎データを読み出し、
上記フィードバック制御を行うことが好ましい。このよ
うに、素管の種別及び加工条件毎にファジー制御用基礎
データをデータベース化しておくことにより、素管の種
別が異なった場合でも、またその加工条件が異なった場
合でも、最適なファジー制御基礎データを選択し、当該
種別及び加工条件に合わせた最適なフィードバック制御
を行うことができる。特に、多品種少量生産を行う場合
に、これらの製品をその品質を損なうことなく効率よく
生産することが可能となる。上述のチューブ・ハイドロ
フォーミング装置により実行されている方法も本発明で
ある。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を詳細に説明する。図１は、チューブ・ハイドロ
フォーミング装置の要部を示す概念図である。図中、左
側に、加工前の素管２０の様子が示され、右側に、加工
中の素管２０の様子が示されている。チューブ・ハイド
ロフォーミング装置は、ダイ１０と、内圧付与部（図示
せず）と、押込み力付与部１２と、センサ群（図示せ
ず）とを備えている。ダイ１０は、素管２０を装着され
る第１空間１０ａと、素管２０の所定部を張り出させる
ための第２空間１０ｂとを有している。第２空間１０ｂ
は、第１空間１０ａの外周側に配置されるとともに第１
空間１０ａに連通している。ここでは、第２空間１０ｂ
が、第１空間１０ａの延びる方向（図では横方向）に対
して垂直な方向（図では縦方向）に延びている。また、
第１空間１０ａと第２空間１０ｂとの接続箇所の角部
が、所定の半径Ｒ（例えばＲ１０ｍｍ）で丸められてい
る。成形対象の素管の形態としては、上述の円筒状のも
の以外にも、角筒状のもの等であってもよい。ダイの形
態は、図示の形態に限定されるものではない。例えば、
第２空間の延びる方向が、第１空間の延びる方向に対し
て鋭角又は鈍角を形成するように、傾斜していてもよ
い。第２空間が、第１空間の外周にリング状に配置され
ていてもよい。また、第２空間は複数でもよく、さら
に、第１空間や第２空間が段差を有していてもよい。内
圧付与部としては、圧縮空気、水、油等の流体を用いて
素管に内圧を作用させるものであればよい。押込み力付
与部としては、エアシリンダや油圧シリンダ等のシリン
ダ・アクチュエータを用いたもの等がある。センサ群
は、接触子を用いた機械的な変位センサや、レーザ変位
センサ等の非接触変位センサ等の変位を測定できるもの
である。
施形態を詳細に説明する。図１は、チューブ・ハイドロ
フォーミング装置の要部を示す概念図である。図中、左
側に、加工前の素管２０の様子が示され、右側に、加工
中の素管２０の様子が示されている。チューブ・ハイド
ロフォーミング装置は、ダイ１０と、内圧付与部（図示
せず）と、押込み力付与部１２と、センサ群（図示せ
ず）とを備えている。ダイ１０は、素管２０を装着され
る第１空間１０ａと、素管２０の所定部を張り出させる
ための第２空間１０ｂとを有している。第２空間１０ｂ
は、第１空間１０ａの外周側に配置されるとともに第１
空間１０ａに連通している。ここでは、第２空間１０ｂ
が、第１空間１０ａの延びる方向（図では横方向）に対
して垂直な方向（図では縦方向）に延びている。また、
第１空間１０ａと第２空間１０ｂとの接続箇所の角部
が、所定の半径Ｒ（例えばＲ１０ｍｍ）で丸められてい
る。成形対象の素管の形態としては、上述の円筒状のも
の以外にも、角筒状のもの等であってもよい。ダイの形
態は、図示の形態に限定されるものではない。例えば、
第２空間の延びる方向が、第１空間の延びる方向に対し
て鋭角又は鈍角を形成するように、傾斜していてもよ
い。第２空間が、第１空間の外周にリング状に配置され
ていてもよい。また、第２空間は複数でもよく、さら
に、第１空間や第２空間が段差を有していてもよい。内
圧付与部としては、圧縮空気、水、油等の流体を用いて
素管に内圧を作用させるものであればよい。押込み力付
与部としては、エアシリンダや油圧シリンダ等のシリン
ダ・アクチュエータを用いたもの等がある。センサ群
は、接触子を用いた機械的な変位センサや、レーザ変位
センサ等の非接触変位センサ等の変位を測定できるもの
である。
【０００８】図１に示したダイでは、第１空間１０ａ及
び第２空間１０ｂが、それぞれ円筒状に形成されてい
る。第１空間１０ａの直径Ｄ１は、素管２０の外径より
若干大きいが、素管２０の外径とほぼ同等である。例え
ば、第１空間１０ａの直径Ｄ１及び第２空間１０ｂの直
径Ｄ２を、素管の直径と同等の４０〜５０ｍｍ程度にす
ることができる。素管２０の材質としては、例えばステ
ンレス（ＳＵＳ３０４）を採用でき、素管２０の肉厚は
０．８ｍｍ程度とすることができる。
び第２空間１０ｂが、それぞれ円筒状に形成されてい
る。第１空間１０ａの直径Ｄ１は、素管２０の外径より
若干大きいが、素管２０の外径とほぼ同等である。例え
ば、第１空間１０ａの直径Ｄ１及び第２空間１０ｂの直
径Ｄ２を、素管の直径と同等の４０〜５０ｍｍ程度にす
ることができる。素管２０の材質としては、例えばステ
ンレス（ＳＵＳ３０４）を採用でき、素管２０の肉厚は
０．８ｍｍ程度とすることができる。
【０００９】内圧付与部（図示せず）は、素管２０内に
高圧の流体（例えば水）を流入させて内圧を作用させ
る。押込み力付与部１２は、素管２０を軸方向に押し縮
めるような押込み力を付与する。押込み力付与部１２
は、素管２０の両側に配置されるタイプでもよい。内圧
付与部で素管２０に流体により内圧をかけつつ、押込み
力付与部１２により素管２０を軸方向に押し込むと、素
管２０の所定部が第２空間１０ｂへと張り出す。正常に
チューブ・ハイドロフォーミングが行われた際には、張
出し量の最大値ΔＨは、第２空間１０ｂの中央部付近で
計測される。すなわち、素管２０の張り出した部分は、
その中央部が最も高く、周縁部が最も低くなる。センサ
群（図示せず）は、素管２０の第２空間１０ｂへと張り
出した部分の、中央部の高さ（張出し量）と周縁部の高
さとを計測する。
高圧の流体（例えば水）を流入させて内圧を作用させ
る。押込み力付与部１２は、素管２０を軸方向に押し縮
めるような押込み力を付与する。押込み力付与部１２
は、素管２０の両側に配置されるタイプでもよい。内圧
付与部で素管２０に流体により内圧をかけつつ、押込み
力付与部１２により素管２０を軸方向に押し込むと、素
管２０の所定部が第２空間１０ｂへと張り出す。正常に
チューブ・ハイドロフォーミングが行われた際には、張
出し量の最大値ΔＨは、第２空間１０ｂの中央部付近で
計測される。すなわち、素管２０の張り出した部分は、
その中央部が最も高く、周縁部が最も低くなる。センサ
群（図示せず）は、素管２０の第２空間１０ｂへと張り
出した部分の、中央部の高さ（張出し量）と周縁部の高
さとを計測する。
【００１０】図２は、素管２０の第２空間１０ｂに張り
出した部分における、中央部の高さＲｃと、周縁部の高
さＲｂとの差ΔＲ（＝Ｒｃ−Ｒｂ）を示す図である。正
常にチューブ・ハイドロフォーミングが行われた際に
は、ΔＲは正の値となり、押込み量ΔＬが大きくなるに
つれて、ΔＲ及びΔＨも大きくなる。一方、ΔＲが負の
値となる（図２参照）と、押込み量ΔＬがある程度大き
くなった時点で素管２０が座屈する。座屈は、押込み力
が強すぎるときに生じる傾向がある。
出した部分における、中央部の高さＲｃと、周縁部の高
さＲｂとの差ΔＲ（＝Ｒｃ−Ｒｂ）を示す図である。正
常にチューブ・ハイドロフォーミングが行われた際に
は、ΔＲは正の値となり、押込み量ΔＬが大きくなるに
つれて、ΔＲ及びΔＨも大きくなる。一方、ΔＲが負の
値となる（図２参照）と、押込み量ΔＬがある程度大き
くなった時点で素管２０が座屈する。座屈は、押込み力
が強すぎるときに生じる傾向がある。
【００１１】図３は、素管の第２空間へと張り出す部分
の張出し量の最大値（ΔＨ）と、素管の第２空間へと張
り出す部分の、中央部の張出し量と周縁部の張出し量と
の差（Ｒｃ−Ｒｂ＝ΔＲ）との関連付けで、目標加工曲
線と実測加工曲線を示している。目標加工曲線は、例え
ば、所定の設定条件（例えば、板厚不変、体積一定等）
に基づいた有限要素解析法（ＦＥＭ）により求められる
もので、実測加工曲線は、実測により求められるもので
ある。この実測曲線は、例えば、軸方向の押込み力をパ
ラメータとし、パラメータを加減して実測を繰り返すこ
とで、複数の実測加工曲線が求められる。図３では、Δ
ＲとともにΔＨがスムーズに増加する場合（目標加工曲
線）のときより押込み力が強くなると、矢印Ａで示すよ
うに、ΔＲが目標加工曲線ほど増加しない曲線（実測加
工曲線）に従うようになり、さらに押込み力が強すぎる
と素管２０が座屈することを示している。
の張出し量の最大値（ΔＨ）と、素管の第２空間へと張
り出す部分の、中央部の張出し量と周縁部の張出し量と
の差（Ｒｃ−Ｒｂ＝ΔＲ）との関連付けで、目標加工曲
線と実測加工曲線を示している。目標加工曲線は、例え
ば、所定の設定条件（例えば、板厚不変、体積一定等）
に基づいた有限要素解析法（ＦＥＭ）により求められる
もので、実測加工曲線は、実測により求められるもので
ある。この実測曲線は、例えば、軸方向の押込み力をパ
ラメータとし、パラメータを加減して実測を繰り返すこ
とで、複数の実測加工曲線が求められる。図３では、Δ
ＲとともにΔＨがスムーズに増加する場合（目標加工曲
線）のときより押込み力が強くなると、矢印Ａで示すよ
うに、ΔＲが目標加工曲線ほど増加しない曲線（実測加
工曲線）に従うようになり、さらに押込み力が強すぎる
と素管２０が座屈することを示している。
【００１２】本実施の形態の特徴は、素管２０の実際の
加工時に、センサ群を用いて、ΔＲ及びΔＨをリアルタ
イム測定し、この測定値に基づきファジー推論の手法を
用いて、押込み力Ｆをフィードバック制御することにあ
る。特に、本実施の形態では、予め素管２０の種類及び
加工条件毎に、ファジー制御用基礎データを作成してこ
れをデータベース化して記憶しておき、実際に加工する
素管２０の種類及び加工条件に合わせて最適なファジー
制御用基礎データを読み出し、これを利用して素管２０
に座屈や破断を発生させることなく、効率良くチューブ
・ハイドロフォーミングを実現するように、押込み力Ｆ
をフィードバック制御する。特に、本実施の形態の手法
では、成形品の多品種少量生産を行う場合でも、使用す
る素管２０の種別及び加工条件に適合したファジー制御
用基礎データを用いることにより、この多品種少量生産
を品質を維持しつつ高い生産効率で実現可能である。
加工時に、センサ群を用いて、ΔＲ及びΔＨをリアルタ
イム測定し、この測定値に基づきファジー推論の手法を
用いて、押込み力Ｆをフィードバック制御することにあ
る。特に、本実施の形態では、予め素管２０の種類及び
加工条件毎に、ファジー制御用基礎データを作成してこ
れをデータベース化して記憶しておき、実際に加工する
素管２０の種類及び加工条件に合わせて最適なファジー
制御用基礎データを読み出し、これを利用して素管２０
に座屈や破断を発生させることなく、効率良くチューブ
・ハイドロフォーミングを実現するように、押込み力Ｆ
をフィードバック制御する。特に、本実施の形態の手法
では、成形品の多品種少量生産を行う場合でも、使用す
る素管２０の種別及び加工条件に適合したファジー制御
用基礎データを用いることにより、この多品種少量生産
を品質を維持しつつ高い生産効率で実現可能である。
【００１３】以下に、本実施の形態のファジー制御のた
めの原理を説明する。まず、加工対象物である素管（以
下、ブランクともいう）２０の種別及び加工条件を変え
ながら、加工対象物の種別及び加工条件毎にファジー制
御用基礎データを求め、これをデータベース化する手法
について説明する。次に、このデータベースを用い、実
際に加工対象物を加工成形する手法について説明する。
めの原理を説明する。まず、加工対象物である素管（以
下、ブランクともいう）２０の種別及び加工条件を変え
ながら、加工対象物の種別及び加工条件毎にファジー制
御用基礎データを求め、これをデータベース化する手法
について説明する。次に、このデータベースを用い、実
際に加工対象物を加工成形する手法について説明する。
【００１４】（データベースの構築）
第１段階
まず、対象となる種別のブランク２０に対して、その板
厚、体積を一定と仮定する。そして、チューブ・ハイド
ロフォーミング時のブランク２０のΔＨ及びΔＲを変数
として、有限要素解析（ＦＥＭ）の手法を用い、図３に
示したような目標加工曲線を求める。
厚、体積を一定と仮定する。そして、チューブ・ハイド
ロフォーミング時のブランク２０のΔＨ及びΔＲを変数
として、有限要素解析（ＦＥＭ）の手法を用い、図３に
示したような目標加工曲線を求める。
【００１５】第２段階
次に、ブランク２０を一定の押込み力Ｆで実際にチュー
ブ・ハイドロフォーミングし、このときのΔＨとΔＲと
の関連付けを表す実測加工曲線を求める。この実測加工
曲線は、押込み力Ｆをパラメータとして複数求める。押
込み力Ｆを高くすればするほど、実測加工曲線は、目標
加工曲線から離れていく。
ブ・ハイドロフォーミングし、このときのΔＨとΔＲと
の関連付けを表す実測加工曲線を求める。この実測加工
曲線は、押込み力Ｆをパラメータとして複数求める。押
込み力Ｆを高くすればするほど、実測加工曲線は、目標
加工曲線から離れていく。
【００１６】第３段階
図３に示すように、前記第１段階で求めた目標加工曲線
と、第２段階で求めた実測加工曲線との偏差φを、座屈
の危険度を示す第１の評価関数φとして求める。そし
て、この評価関数φの最小値をφａとして求め、実測加
工曲線に従ってΔＲを大きくしてみたときに、ブランク
２０に座屈が発生する座屈発生ポイントの位置における
評価関数φを、φｂとして求める。本実施の形態におい
て、この第１の評価関数φから得られるφａ、φｂを第
１の評価関数データと定義する。このようにして求めた
第１の評価関数データφａ、φｂに基づき、図４（ａ）
に示す座屈危険度を評価するための入力側メンバーシッ
プ関数μφを生成し、このメンバーシップ関数μφを用
いて後述する座屈の評価を行う。
と、第２段階で求めた実測加工曲線との偏差φを、座屈
の危険度を示す第１の評価関数φとして求める。そし
て、この評価関数φの最小値をφａとして求め、実測加
工曲線に従ってΔＲを大きくしてみたときに、ブランク
２０に座屈が発生する座屈発生ポイントの位置における
評価関数φを、φｂとして求める。本実施の形態におい
て、この第１の評価関数φから得られるφａ、φｂを第
１の評価関数データと定義する。このようにして求めた
第１の評価関数データφａ、φｂに基づき、図４（ａ）
に示す座屈危険度を評価するための入力側メンバーシッ
プ関数μφを生成し、このメンバーシップ関数μφを用
いて後述する座屈の評価を行う。
【００１７】第４段階
さらに、評価の信頼性を向上させるために、前述した第
３段階で求めた第１の評価関数φの微分値φ’を第２の
評価関数として求め、さらにその微分値φ’の最小値
φ’ａ及び最大値φ’ｂを求め、これらを第２の評価関
数データと定義する。そして、このようにして求めた第
２の評価関数データφ’ａ、φ’ｂに基づき、図４
（ｂ）に示す座屈危険度を評価するための入力側メンバ
ーシップ関数μφ’を生成し、これを用いて座屈の評価
を行う。評価関数φが大きくなるほどこの危険度が増加
し、φｂと一致するときが、危険度最大となる。逆にφ
ａと一致する場合は、危険度が最小となる。また、φの
微分成分φ’は、加工中の押し込み力が座屈危険度の高
い方向（φｂ方向）あるいは低い方向（φａ方向）のい
ずれの方向に変化しているかを表しており、φ’がφ’
ｂと一致するときは危険度最大となり、φ’ａと一致す
るときが危険度最小となる。これら図４（ａ）に示すメ
ンバーシップ関数と、図４（ｂ）に示すメンバーシップ
関数を組み合わせた評価を行うことにより、本実施の形
態では、実加工時におけるブランク２０の座屈の危険度
をより正確に評価することができる。
３段階で求めた第１の評価関数φの微分値φ’を第２の
評価関数として求め、さらにその微分値φ’の最小値
φ’ａ及び最大値φ’ｂを求め、これらを第２の評価関
数データと定義する。そして、このようにして求めた第
２の評価関数データφ’ａ、φ’ｂに基づき、図４
（ｂ）に示す座屈危険度を評価するための入力側メンバ
ーシップ関数μφ’を生成し、これを用いて座屈の評価
を行う。評価関数φが大きくなるほどこの危険度が増加
し、φｂと一致するときが、危険度最大となる。逆にφ
ａと一致する場合は、危険度が最小となる。また、φの
微分成分φ’は、加工中の押し込み力が座屈危険度の高
い方向（φｂ方向）あるいは低い方向（φａ方向）のい
ずれの方向に変化しているかを表しており、φ’がφ’
ｂと一致するときは危険度最大となり、φ’ａと一致す
るときが危険度最小となる。これら図４（ａ）に示すメ
ンバーシップ関数と、図４（ｂ）に示すメンバーシップ
関数を組み合わせた評価を行うことにより、本実施の形
態では、実加工時におけるブランク２０の座屈の危険度
をより正確に評価することができる。
【００１８】第５段階
以上のように、第１〜第４段階で求めた目標加工曲線、
第１の評価関数φ、その最小値φａ及び最大値φｂを表
す第１の評価関数データ、第２の評価関数φ’、その最
小値φ’ａ及び最大値φ’ｂを表す第２の評価関数デー
タ、これら第１及び第２の評価関数データからそれぞれ
のメンバーシップ関数μφ、μφ’を生成するためのデ
ータを、ファジー制御用基礎データとして、ブランク２
０の種別及び加工条件に関連付けてデータベース化す
る。
第１の評価関数φ、その最小値φａ及び最大値φｂを表
す第１の評価関数データ、第２の評価関数φ’、その最
小値φ’ａ及び最大値φ’ｂを表す第２の評価関数デー
タ、これら第１及び第２の評価関数データからそれぞれ
のメンバーシップ関数μφ、μφ’を生成するためのデ
ータを、ファジー制御用基礎データとして、ブランク２
０の種別及び加工条件に関連付けてデータベース化す
る。
【００１９】以上のように、第１〜第５の段階の処理を
繰り返して行い、各種材料のブランク２０毎に、その加
工条件を変えて、ファジー制御用基礎データを求め、こ
のようにして求めたデータに基づきデータベースを予め
構築する。
繰り返して行い、各種材料のブランク２０毎に、その加
工条件を変えて、ファジー制御用基礎データを求め、こ
のようにして求めたデータに基づきデータベースを予め
構築する。
【００２０】（ファジー推論規則）次に、前述したよう
に求めたブランク２０の種別及び加工条件毎に対応付け
られたファジー制御用基礎データを用い、実際の加工時
に、押込み力Ｆをフィードバックするためのファジー推
論規則について説明する。
に求めたブランク２０の種別及び加工条件毎に対応付け
られたファジー制御用基礎データを用い、実際の加工時
に、押込み力Ｆをフィードバックするためのファジー推
論規則について説明する。
【００２１】第１段階
前述のデータベースから、実際に加工するブランク２０
の種別及び加工条件に対応付けられたファジー制御用基
礎データを読み出し、図５（ａ）（図４（ａ）、
（ｂ））に示す第１の評価関数に基づくメンバーシップ
関数μφと、第２の評価関数に基づく入力側メンバーシ
ップ関数μφ’を用意する。
の種別及び加工条件に対応付けられたファジー制御用基
礎データを読み出し、図５（ａ）（図４（ａ）、
（ｂ））に示す第１の評価関数に基づくメンバーシップ
関数μφと、第２の評価関数に基づく入力側メンバーシ
ップ関数μφ’を用意する。
【００２２】第２段階
ブランク２０を、その加工条件に従って図１に示すよう
に実際にチューブ・ハイドロフォーミングする際に、Δ
Ｒを算出するために図２に示す中央部の高さ（張り出し
量）Ｒｃと周縁部の高さＲｂををリアルタイム測定す
る。そして、図１に示す張出し量ΔHを測定し、この測
定値ΔHに対応付けられた目標加工曲線におけるΔRと、
実測により得られたΔRとの偏差φを第１の実時間評価
データとして求める。さらに、この第１の実時間評価デ
ータφの微分値φ’を第２の実時間評価データとして求
める。
に実際にチューブ・ハイドロフォーミングする際に、Δ
Ｒを算出するために図２に示す中央部の高さ（張り出し
量）Ｒｃと周縁部の高さＲｂををリアルタイム測定す
る。そして、図１に示す張出し量ΔHを測定し、この測
定値ΔHに対応付けられた目標加工曲線におけるΔRと、
実測により得られたΔRとの偏差φを第１の実時間評価
データとして求める。さらに、この第１の実時間評価デ
ータφの微分値φ’を第２の実時間評価データとして求
める。
【００２３】第３段階
図５（ｂ）には、このようにして求めた実時間評価デー
タφ、φ’から、押込み力付与部１２の押込み力Ｆの変
化量ΔＦを推定する、ｉｆ−ｔｈｅｎルールが示されて
いる。図５（ｂ）において、左側のｉｆ（φ、φ’）
は、このファジー推論規則の入力条件を表し、右側のｔ
ｈｅｎ（ΔＦ）はその出力を表しており、その値は、具
体的には図５（ｃ）の出力制御用メンバーシップ関数の
出力に反映される。例えば、実測により求められた第
１、第２の実時間評価データが図４に示すようなφ、
φ′である場合を想定する。この場合、図５（ｂ）に示
すｉｆ−ｔｈｅｎルールの入力側メンバーシップ関数の
面積を求める。具体的には、図６に示すように、実時間
評価データφ、φ’によって特定される入力側メンバー
シップ関数μφ、μφ’の三角形９１、三角形９２、三
角形９３、三角形９４の面積をＡ φＬ、ＡφＳ、Ａ
φ’Ｌ、Ａφ’Ｓとして求める。
タφ、φ’から、押込み力付与部１２の押込み力Ｆの変
化量ΔＦを推定する、ｉｆ−ｔｈｅｎルールが示されて
いる。図５（ｂ）において、左側のｉｆ（φ、φ’）
は、このファジー推論規則の入力条件を表し、右側のｔ
ｈｅｎ（ΔＦ）はその出力を表しており、その値は、具
体的には図５（ｃ）の出力制御用メンバーシップ関数の
出力に反映される。例えば、実測により求められた第
１、第２の実時間評価データが図４に示すようなφ、
φ′である場合を想定する。この場合、図５（ｂ）に示
すｉｆ−ｔｈｅｎルールの入力側メンバーシップ関数の
面積を求める。具体的には、図６に示すように、実時間
評価データφ、φ’によって特定される入力側メンバー
シップ関数μφ、μφ’の三角形９１、三角形９２、三
角形９３、三角形９４の面積をＡ φＬ、ＡφＳ、Ａ
φ’Ｌ、Ａφ’Ｓとして求める。
【００２４】第４段階
次に、前述したように求めた各三角形の面積である各部
分ファジー集合（Ａφ Ｌ、ＡφＳ、Ａφ’Ｌ、
Ａφ’Ｓ）の面積を算出し、ｉｆ−ｔｈｅｎルールに従
って、図に示すように、出力値決定用のメンバーシップ
関数に代入する。すなわち、図６に示す入力側メンバー
シップ関数の面積を図７に示す出力側メンバーシップ関
数に代入する。図７において、出力値決定用メンバーシ
ップ関数のΔＦＬＬ、ΔＦＬＳ、ΔＦＳＬ、ΔＦＳＳの
代入エリアは、台形９６、台形９７、台形９８、台形９
９で示す領域となる。これら各領域９６、９７、９８、
９９の面積は、ＡＬＬ、ＡＬＳ、ＡＳＬ、ＡＳＳであ
る。具体的には、以下の式で表される。 ＡＬＬ＝ＡφＬ＋Ａφ’Ｌ ＡＬＳ＝ＡφＬ＋Ａφ’Ｓ ＡＳＬ＝ＡφＳ＋Ａφ’Ｌ ＡＳＳ＝ＡφＳ＋Ａφ’Ｓ
分ファジー集合（Ａφ Ｌ、ＡφＳ、Ａφ’Ｌ、
Ａφ’Ｓ）の面積を算出し、ｉｆ−ｔｈｅｎルールに従
って、図に示すように、出力値決定用のメンバーシップ
関数に代入する。すなわち、図６に示す入力側メンバー
シップ関数の面積を図７に示す出力側メンバーシップ関
数に代入する。図７において、出力値決定用メンバーシ
ップ関数のΔＦＬＬ、ΔＦＬＳ、ΔＦＳＬ、ΔＦＳＳの
代入エリアは、台形９６、台形９７、台形９８、台形９
９で示す領域となる。これら各領域９６、９７、９８、
９９の面積は、ＡＬＬ、ＡＬＳ、ＡＳＬ、ＡＳＳであ
る。具体的には、以下の式で表される。 ＡＬＬ＝ＡφＬ＋Ａφ’Ｌ ＡＬＳ＝ＡφＬ＋Ａφ’Ｓ ＡＳＬ＝ＡφＳ＋Ａφ’Ｌ ＡＳＳ＝ＡφＳ＋Ａφ’Ｓ
【００２５】次に、出力値決定用のメンバーシップ関数
に代入された部分ファジー集合（領域９６〜９９の面
積）から重心法により押込み力の制御値ΔＦを求める。
本実施の形態では、図７に示す出力値決定用メンバーシ
ップ関数の各領域９６〜９９の面積ａ、重心ｇを求め、
次式に基づきこの重心位置Ｇをフィードバック制御され
る押込みＦの可変量ΔＦとして演算により求める。 ΔＦ＝Σａｎｇｎ／Σａｎ （Σａｎ＝ＡＬＬ∪ＡＬＳ∪ＡＳＬ∪ＡＳＳ） なお、ａｎは出力値決定用メンバーシップ関数の部分フ
ァジー集合を任意に分割した領域の面積、ｇｎはその領
域の重心を示す。
に代入された部分ファジー集合（領域９６〜９９の面
積）から重心法により押込み力の制御値ΔＦを求める。
本実施の形態では、図７に示す出力値決定用メンバーシ
ップ関数の各領域９６〜９９の面積ａ、重心ｇを求め、
次式に基づきこの重心位置Ｇをフィードバック制御され
る押込みＦの可変量ΔＦとして演算により求める。 ΔＦ＝Σａｎｇｎ／Σａｎ （Σａｎ＝ＡＬＬ∪ＡＬＳ∪ＡＳＬ∪ＡＳＳ） なお、ａｎは出力値決定用メンバーシップ関数の部分フ
ァジー集合を任意に分割した領域の面積、ｇｎはその領
域の重心を示す。
【００２６】第５段階
このようにして求めたΔＦは、ブランク２０を実際にチ
ューブ・ハイドロフォーミングしているときに、座屈を
引き起こすことのない最適な押込み力Ｆを得るための変
化量を表す。
ューブ・ハイドロフォーミングしているときに、座屈を
引き起こすことのない最適な押込み力Ｆを得るための変
化量を表す。
【００２７】従って、このようにして、リアルタイムで
ファジー推論された変化量ΔＦ分だけ、押込み力付与部
１２の押込み力Ｆをフィードバック制御することによ
り、座屈を発生させることなく最適な押込み力で効率良
くチューブ・ハイドロフォーミングができる。
ファジー推論された変化量ΔＦ分だけ、押込み力付与部
１２の押込み力Ｆをフィードバック制御することによ
り、座屈を発生させることなく最適な押込み力で効率良
くチューブ・ハイドロフォーミングができる。
【００２８】図８には、前述した原理を用い、押込み力
Ｆをフィードバック制御するための構成の機能ブロック
図が示されている。本実施の形態のチューブ・ハイドロ
フォーミング装置は、各種部分における計測を行うセン
サ群６０と、各種部分を駆動するアクチュエータ群７０
と、制御部５０と、記憶部４０とを含んで構成される。
制御部５０および記憶部４０は、コンピュータ・システ
ムに実装されている。
Ｆをフィードバック制御するための構成の機能ブロック
図が示されている。本実施の形態のチューブ・ハイドロ
フォーミング装置は、各種部分における計測を行うセン
サ群６０と、各種部分を駆動するアクチュエータ群７０
と、制御部５０と、記憶部４０とを含んで構成される。
制御部５０および記憶部４０は、コンピュータ・システ
ムに実装されている。
【００２９】前記センサ群６０は、Ｒｃ測定センサ６
２、Ｒｂ測定センサ６４、ΔＨ測定センサ６６及びその
他のセンサを含んで構成される。Ｒｃ測定センサ６２に
ΔＨ測定センサ６６とを同一のセンサとすることもでき
る。アクチュエータ群７０は、各部を駆動する複数のア
クチュエータを含んで構成され、具体的には、内圧付与
部からの流体による内圧の発生や、押込み力付与部によ
る押込み力Ｆを発生させる。これらのアクチュエータ群
７０は制御部により制御されるように構成されている。
記憶部４０には、前述した、加工対象物であるブランク
２０の種別及び加工条件毎に作成されたファジー制御用
基礎データがデータベース化して記憶されている。制御
部５０は、実際のブランク２０の加工時に、当該ブラン
ク２０の種別及び加工条件に適合するファジー制御用基
礎データを、記憶部４０に記憶されたデータベースから
読み出す基礎データ読出部５２と、この読み出したファ
ジー制御用基礎データと、前記センサ６２〜６６により
リアルタイム測定されるΔＲ及びΔＨとに基づき、押込
み力Ｆを計算する実時間評価データ演算部５４と、計算
された押込み力Ｆに従って、アクチュエータ群７０を駆
動するアクチュエータ駆動部５６とで構成されている。
この制御部５０により、当該ブランク２０の種別及び加
工条件に適合するファジー制御用基礎データを、記憶部
４０に記憶されたデータベースから読み出して、前述し
たファジー推論の手法に従ってフィードバック制御す
る。
２、Ｒｂ測定センサ６４、ΔＨ測定センサ６６及びその
他のセンサを含んで構成される。Ｒｃ測定センサ６２に
ΔＨ測定センサ６６とを同一のセンサとすることもでき
る。アクチュエータ群７０は、各部を駆動する複数のア
クチュエータを含んで構成され、具体的には、内圧付与
部からの流体による内圧の発生や、押込み力付与部によ
る押込み力Ｆを発生させる。これらのアクチュエータ群
７０は制御部により制御されるように構成されている。
記憶部４０には、前述した、加工対象物であるブランク
２０の種別及び加工条件毎に作成されたファジー制御用
基礎データがデータベース化して記憶されている。制御
部５０は、実際のブランク２０の加工時に、当該ブラン
ク２０の種別及び加工条件に適合するファジー制御用基
礎データを、記憶部４０に記憶されたデータベースから
読み出す基礎データ読出部５２と、この読み出したファ
ジー制御用基礎データと、前記センサ６２〜６６により
リアルタイム測定されるΔＲ及びΔＨとに基づき、押込
み力Ｆを計算する実時間評価データ演算部５４と、計算
された押込み力Ｆに従って、アクチュエータ群７０を駆
動するアクチュエータ駆動部５６とで構成されている。
この制御部５０により、当該ブランク２０の種別及び加
工条件に適合するファジー制御用基礎データを、記憶部
４０に記憶されたデータベースから読み出して、前述し
たファジー推論の手法に従ってフィードバック制御す
る。
【００３０】図９には、本実施の形態のチューブ・ハイ
ドロフォーミング装置の動作フローチャートが示されて
いる。本実施の形態を用いて、図１に示すように、ブラ
ンク２０を加工する場合には、まず、オペレータが、加
工に先立って加工対象物となるブランク２０の種別（例
えば、材料）を指定するとともに（ＳＴ１１０）、当該
ブランク２０の加工条件を指定する（ＳＴ１１１）。こ
のような種別及び加工条件の入力は、例えば、制御部５
０が実装されているコンピュータ・システムのディスプ
レイ上に選択画面として表示し、オベレータはこれを適
宜画面上において選択して行うように構成することがで
きる。ブランク２０の種別及び加工条件が入力される
と、制御部５０は基礎データ読出部５２により、これら
種別及び加工条件に適合したファジー制御用基礎データ
を記憶部４０のデータベースから読み出す（ＳＴ１１
２）。
ドロフォーミング装置の動作フローチャートが示されて
いる。本実施の形態を用いて、図１に示すように、ブラ
ンク２０を加工する場合には、まず、オペレータが、加
工に先立って加工対象物となるブランク２０の種別（例
えば、材料）を指定するとともに（ＳＴ１１０）、当該
ブランク２０の加工条件を指定する（ＳＴ１１１）。こ
のような種別及び加工条件の入力は、例えば、制御部５
０が実装されているコンピュータ・システムのディスプ
レイ上に選択画面として表示し、オベレータはこれを適
宜画面上において選択して行うように構成することがで
きる。ブランク２０の種別及び加工条件が入力される
と、制御部５０は基礎データ読出部５２により、これら
種別及び加工条件に適合したファジー制御用基礎データ
を記憶部４０のデータベースから読み出す（ＳＴ１１
２）。
【００３１】このような一連の処理が終了すると、制御
部５０は、内圧負荷を開始させ（ＳＴ１１３）、押込み
力負荷を開始させ（ＳＴ１１４）、ファジー推論処理を
行い（ＳＴ１１６）、押込み力の変化量ΔＦをフィード
バック制御する（ＳＴ１１７）という一連の処理を、加
工終了と判断する（ＳＴ１１５）まで繰り返して行う。
この一連の処理（ＳＴ１１３〜ＳＴ１１７）を行うこと
により、制御部５０が、フィードバック制御として機能
し、アクチュエータ群７０を駆動する。
部５０は、内圧負荷を開始させ（ＳＴ１１３）、押込み
力負荷を開始させ（ＳＴ１１４）、ファジー推論処理を
行い（ＳＴ１１６）、押込み力の変化量ΔＦをフィード
バック制御する（ＳＴ１１７）という一連の処理を、加
工終了と判断する（ＳＴ１１５）まで繰り返して行う。
この一連の処理（ＳＴ１１３〜ＳＴ１１７）を行うこと
により、制御部５０が、フィードバック制御として機能
し、アクチュエータ群７０を駆動する。
【００３２】図１０は、前述したファジー推論（ＳＴ１
１６）の詳細を表すフローチャートである。この一連の
処理は、制御部５０が有する、実時間評価データ演算部
５４により行われる。まず、センサ群６０からＲｃ，Ｒ
ｂ，ΔＨのリアルタイム測定値を取得し（ＳＴ１３
０）、目標加工曲線と実測データとの偏差から第１、第
２の実時間評価データφ、φ’を算出する（ＳＴ１３
１）。そして、実時間評価データφ、φ’を入力側のメ
ンバーシップ関数μφ、μφ’の入力値として用い、入
力側メンバーシップ関数の部分ファジー集合の面積Ａ
φＬ、ＡφＳ、Ａφ’Ｌ、Ａφ’Ｓを求める（ＳＴ１３
２）。そして、図５（ｂ）に示すｉｆ−ｔｈｅｎルール
に基づく判断処理を行い（ＳＴ１３３）、この判断ルー
ルに従って前述した入力側メンバーシップ関数の各部分
ファジー集合の面積（ＡφＬ、ＡφＳ、Ａφ’Ｌ、Ａ
φ’Ｓ）を、図７に示すように、出力側メンバーシップ
関数に代入する処理を行う（ＳＴ１３４）。図７に示す
出力値決定用メンバーシップ関数の代入面積の重心位置
Ｇを特定し、この重心位置Ｇを、押込み力の変化量ΔＦ
として求める（ＳＴ１３５）。
１６）の詳細を表すフローチャートである。この一連の
処理は、制御部５０が有する、実時間評価データ演算部
５４により行われる。まず、センサ群６０からＲｃ，Ｒ
ｂ，ΔＨのリアルタイム測定値を取得し（ＳＴ１３
０）、目標加工曲線と実測データとの偏差から第１、第
２の実時間評価データφ、φ’を算出する（ＳＴ１３
１）。そして、実時間評価データφ、φ’を入力側のメ
ンバーシップ関数μφ、μφ’の入力値として用い、入
力側メンバーシップ関数の部分ファジー集合の面積Ａ
φＬ、ＡφＳ、Ａφ’Ｌ、Ａφ’Ｓを求める（ＳＴ１３
２）。そして、図５（ｂ）に示すｉｆ−ｔｈｅｎルール
に基づく判断処理を行い（ＳＴ１３３）、この判断ルー
ルに従って前述した入力側メンバーシップ関数の各部分
ファジー集合の面積（ＡφＬ、ＡφＳ、Ａφ’Ｌ、Ａ
φ’Ｓ）を、図７に示すように、出力側メンバーシップ
関数に代入する処理を行う（ＳＴ１３４）。図７に示す
出力値決定用メンバーシップ関数の代入面積の重心位置
Ｇを特定し、この重心位置Ｇを、押込み力の変化量ΔＦ
として求める（ＳＴ１３５）。
【００３３】
【実施例】図１に示したようなチューブ・ハイドロフォ
ーミング装置を用いて、上述のようなフィードバック制
御に基づく押込み力で素管を変形させた場合（実施例）
と、フィードバック制御を行わずに一定速度の押込み力
で素管を変形させた場合（比較例）とを比較する実験を
行った。なお、内圧は、両者とも、同様に線形増加させ
た。素管の材質はＳＵＳ３０４、Ｌ＝１００ｍｍ、肉厚
＝０．８ｍｍであり、ダイの寸法はＤ１＝Ｄ２＝４２．
７ｍｍ、Ｒ＝１０ｍｍであった。結果を図１１のグラフ
に示す。
ーミング装置を用いて、上述のようなフィードバック制
御に基づく押込み力で素管を変形させた場合（実施例）
と、フィードバック制御を行わずに一定速度の押込み力
で素管を変形させた場合（比較例）とを比較する実験を
行った。なお、内圧は、両者とも、同様に線形増加させ
た。素管の材質はＳＵＳ３０４、Ｌ＝１００ｍｍ、肉厚
＝０．８ｍｍであり、ダイの寸法はＤ１＝Ｄ２＝４２．
７ｍｍ、Ｒ＝１０ｍｍであった。結果を図１１のグラフ
に示す。
【００３４】図１１において、下側の「座屈」と書かれ
た領域は、内圧Ｐが低いのに対して押込み量ΔＬが大き
すぎて座屈する可能性が高いことを示し、上側の「破
断」と書かれた領域は、内圧Ｐを高くしても変形量が大
きいため破断する可能性が高いことを示している。実施
例では、最初、押込み速度を低減して、座屈発生を回避
していることがわかる。結局、実施例では、押込み量Δ
Ｌをかなり大きくするまで破断が生じなかった。図１２
の棒グラフに示すように、実施例は、比較例に対してお
よそ１４０％のΔＨを達成できた。
た領域は、内圧Ｐが低いのに対して押込み量ΔＬが大き
すぎて座屈する可能性が高いことを示し、上側の「破
断」と書かれた領域は、内圧Ｐを高くしても変形量が大
きいため破断する可能性が高いことを示している。実施
例では、最初、押込み速度を低減して、座屈発生を回避
していることがわかる。結局、実施例では、押込み量Δ
Ｌをかなり大きくするまで破断が生じなかった。図１２
の棒グラフに示すように、実施例は、比較例に対してお
よそ１４０％のΔＨを達成できた。
【００３５】なお、本発明は前述した実施形態及び実施
例に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可
能である。例えば、内圧に対してフィードバック制御す
ることもできる。また、押込み力あるいは押込み変位だ
けでなく、内圧もフィードバック制御することもでき
る。
例に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可
能である。例えば、内圧に対してフィードバック制御す
ることもできる。また、押込み力あるいは押込み変位だ
けでなく、内圧もフィードバック制御することもでき
る。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
熟練者でなくても所望の形状の成形品を得ることができ
るチューブ・ハイドロフォーミング装置及びチューブ・
ハイドロフォーミング方法が提供される。
熟練者でなくても所望の形状の成形品を得ることができ
るチューブ・ハイドロフォーミング装置及びチューブ・
ハイドロフォーミング方法が提供される。
【図１】 本発明の第１実施形態であるチューブ・ハイ
ドロフォーミング装置の要部断面図である。
ドロフォーミング装置の要部断面図である。
【図２】 座屈が生じる様子を説明する図である。
【図３】 目標加工曲線、実測加工曲線を示すグラフで
ある。
ある。
【図４】 入力側メンバーシップ関数の説明図である。
【図５】 （ａ）は、入力側メンバーシップ関数の説明
図であり、（ｂ）は、ファジー推論のｉｆ−ｔｈｅｎル
ールの説明図であり、同図（ｃ）は、出力側メンバーシ
ップ関数の説明図である。
図であり、（ｂ）は、ファジー推論のｉｆ−ｔｈｅｎル
ールの説明図であり、同図（ｃ）は、出力側メンバーシ
ップ関数の説明図である。
【図６】 実評価データを入力した際における破断危険
度を評価する入力側メンバーシップ関数の説明図であ
る。
度を評価する入力側メンバーシップ関数の説明図であ
る。
【図７】 入力側メンバーシップ関数の面積を代入し
た、破断危険度を評価する出力側メンバーシップ関数の
説明図である。
た、破断危険度を評価する出力側メンバーシップ関数の
説明図である。
【図８】 本実施の形態の一例を示すブロック図であ
る。
る。
【図９】 本実施の形態の動作の一例を示すフローチャ
ート図である。
ート図である。
【図１０】 本実施の形態のファジー推論の動作フロー
チャート図である。
チャート図である。
【図１１】 実施結果を示すグラフである。
【図１２】 実施結果を示す棒グラフである。
１０ ダイ
１０ａ 第１空間
１０ｂ 第２空間
１２ 押込み力付与部
Claims (8)
- 【請求項１】 加工対象物である素管を装着される第１
空間及び前記第１空間の外周側に配置されるとともに前
記第１空間に連通する第２空間を有するダイと、 前記素管内に流体を流入させて内圧を作用させる内圧付
与手段と、 実加工時に前記第２空間へと張り出す前記素管の所定部
の変形量を計測する計測手段と、 前記素管に付与する力とその力による素管の所定部の変
形量との関係を表す目標加工曲線のデータと、前記素管
に実際に付与された力とその力による素管の所定部の変
形量との関係を表す実測加工曲線と前記目標加工曲線と
の偏差に関連付けされた評価関数から得られる評価関数
データとを含むファジー制御用基礎データを記憶する記
憶手段と、 実加工時に前記素管に付与された力とその力による素管
の所定部の変形量との関係を前記計測手段を用いて実測
データとして取得するとともに、前記記憶手段からファ
ジー制御用基礎データを読み出し、読み出された前記基
礎データに含まれる目標加工曲線のデータと前記実測デ
ータとの偏差に関連付けた実時間評価データを求め、求
めた実時間評価データと読み出された基礎データに含ま
れる評価関数データとに基づいて前記内圧付与手段をフ
ィードバック制御する制御手段とを備えたことを特徴と
するチューブ・ハイドロフォーミング装置。 - 【請求項２】 加工対象物である素管を装着される第１
空間及び前記第１空間の外周側に配置されるとともに前
記第１空間に連通する第２空間を有するダイと、 前記素管内に流体を流入させて内圧を作用させる内圧付
与手段と、 前記素管の軸方向片側又は両側に配置されて前記素管に
軸方向の押込み力を作用させる押込み力付与手段と、 実加工時に前記第２空間へと張り出す前記素管の所定部
の変形量を計測する計測手段と、 前記素管に付与する力とその力による素管の所定部の変
形量との関係を表す目標加工曲線のデータと、前記素管
に実際に付与された力とその力による素管の所定部の変
形量との関係を表す実測加工曲線と前記目標加工曲線と
の偏差に関連付けされた評価関数から得られる評価関数
データとを含むファジー制御用基礎データを記憶する記
憶手段と、 実加工時に前記素管に付与された力とその力による素管
の所定部の変形量との関係を前記計測手段を用いて実測
データとして取得するとともに、前記記憶手段からファ
ジー制御用基礎データを読み出し、読み出された基礎デ
ータに含まれる目標加工曲線のデータと前記実測データ
との偏差に関連付けた実時間評価データを求め、求めた
実時間評価データと読み出された基礎データに含まれる
評価関数データとに基づいて前記内圧付与手段及び押込
み力付与手段の少なくとも一方をフィードバック制御す
る制御手段とを備えたことを特徴とするチューブ・ハイ
ドロフォーミング装置。 - 【請求項３】 前記計測手段は、前記素管の前記第２空
間へと張り出す部分の、中央部の張出し量と周縁部の張
出し量とを計測することを特徴とする請求項１又は２に
記載のチューブ・ハイドロフォーミング装置。 - 【請求項４】 前記記憶手段は、前記素管の種別及び種
別に関連付けられた加工条件の少なくとも一方の項目毎
にデータベースとして前記ファジー制御用基礎データを
記憶しており、 前記制御手段は、前記記憶手段のデータベースから前記
素管の項目に適合する前記ファジー制御用基礎データを
読み出すことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
載のチューブ・ハイドロフォーミング装置。 - 【請求項５】 加工対象物である素管を装着される第１
空間及び前記第１空間の外周側に配置されるとともに前
記第１空間に連通する第２空間を有するダイに前記素管
を装着し、前記素管に力を付与することで素管を変形さ
せるチューブ・ハイドロフォーミング方法であって、 前記素管に付与する力とその力による素管の所定部の変
形量との関係を表す目標加工曲線のデータと、前記素管
に実際に付与された力とその力による素管の所定部の変
形量との関係を表す実測加工曲線と前記目標加工曲線と
の偏差に関連付けされた評価関数から得られる評価関数
データとを含むファジー制御用基礎データを記憶してお
き、 前記素管内に流体を流入させて内圧を作用させつつ、前
記第２空間へと張り出す前記素管の所定部の変形量を計
測し、 実加工時に前記素管に付与された力とその力による素管
の所定部の変形量との関係を実測データとして取得する
とともに、ファジー制御用基礎データを読み出し、読み
出された基礎データに含まれる目標加工曲線のデータと
前記実測データとの偏差に関連付けた実時間評価データ
を求め、求めた実時間評価データと読み出された基礎デ
ータに含まれる評価関数データとに基づいて前記内圧を
フィードバック制御することを特徴とするチューブ・ハ
イドロフォーミング方法。 - 【請求項６】 加工対象物である素管を装着される第１
空間及び前記第１空間の外周側に配置されるとともに前
記第１空間に連通する第２空間を有するダイに前記素管
を装着し、前記素管に力を付与することで素管を変形さ
せるチューブ・ハイドロフォーミング方法であって、 前記素管に付与する力とその力による素管の所定部の変
形量との関係を表す目標加工曲線のデータと、前記素管
に実際に付与された力とその力による素管の所定部の変
形量との関係を表す実測加工曲線と前記目標加工曲線と
の偏差に関連付けされた評価関数から得られる評価関数
データとを含むファジー制御用基礎データを記憶してお
き、 前記素管内に流体を流入させて内圧を作用させるととも
に前記素管に軸方向の押込み力を作用させつつ、前記第
２空間へと張り出す前記素管の所定部の変形量を計測
し、 実加工時に前記素管に付与された力とその力による素管
の所定部の変形量との関係を実測データとして取得する
とともに、ファジー制御用基礎データを読み出し、読み
出された前記基礎データに含まれる目標加工曲線のデー
タと前記実測データとの偏差に関連付けた実時間評価デ
ータを求め、求めた実時間評価データと読み出された基
礎データに含まれる評価関数データとに基づいて前記内
圧及び押込み力の少なくとも一方をフィードバック制御
することを特徴とするチューブ・ハイドロフォーミング
方法。 - 【請求項７】 前記計測は、前記素管の前記第２空間へ
と張り出す部分の、中央部の張出し量と周縁部の張出し
量とに対して行うことを特徴とする請求項５又は６に記
載のチューブ・ハイドロフォーミング方法。 - 【請求項８】 前記素管の種別及び種別に関連付けられ
た加工条件の少なくとも一方の項目毎にデータベースと
して前記ファジー制御用基礎データを記憶しており、 前記データベースから前記素管の項目に適合する前記フ
ァジー制御用基礎データを読み出すことを特徴とする請
求項５〜７のいずれかに記載のチューブ・ハイドロフォ
ーミング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001228544A JP3809081B2 (ja) | 2001-07-27 | 2001-07-27 | チューブ・ハイドロフォーミング装置及びチューブ・ハイドロフォーミング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001228544A JP3809081B2 (ja) | 2001-07-27 | 2001-07-27 | チューブ・ハイドロフォーミング装置及びチューブ・ハイドロフォーミング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003039121A true JP2003039121A (ja) | 2003-02-12 |
| JP3809081B2 JP3809081B2 (ja) | 2006-08-16 |
Family
ID=19061038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001228544A Expired - Fee Related JP3809081B2 (ja) | 2001-07-27 | 2001-07-27 | チューブ・ハイドロフォーミング装置及びチューブ・ハイドロフォーミング方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3809081B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004351478A (ja) * | 2003-05-29 | 2004-12-16 | Jfe Steel Kk | チューブハイドロフォーミングのローディングパス決定方法、チューブハイドロフォーミング装置およびそれらを用いた金属部材の製造方法 |
| WO2010002017A1 (ja) * | 2008-07-04 | 2010-01-07 | 新日本製鐵株式会社 | ハイドロフォーム加工装置及びハイドロフォーム加工方法 |
| WO2010002027A1 (ja) * | 2008-07-04 | 2010-01-07 | 新日本製鐵株式会社 | ハイドロフォーム加工方法及びハイドロフォーム加工品 |
| CN104084469A (zh) * | 2014-06-25 | 2014-10-08 | 温州蓝天管件阀门有限公司 | 一种三通管液压成型装置 |
-
2001
- 2001-07-27 JP JP2001228544A patent/JP3809081B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| KR101189264B1 (ko) | 2008-07-04 | 2012-10-09 | 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 | 하이드로폼 가공 장치 및 하이드로폼 가공 방법 |
| CN102083564B (zh) * | 2008-07-04 | 2013-03-13 | 新日铁住金株式会社 | 液压成形加工装置及液压成形加工方法 |
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| CN104084469A (zh) * | 2014-06-25 | 2014-10-08 | 温州蓝天管件阀门有限公司 | 一种三通管液压成型装置 |
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|---|---|
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