JP5848535B2 - ストレッチフォーミング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークをストレッチフォーミングするストレッチフォーミング装置に関する。

従来より、ワークを所望の形状に引っ張り成形するストレッチフォーミングが行われている。ストレッチフォーミングは、例えば特許文献１に記載するように、一対の側縁と一対の端縁とを備えるワークの端縁側部分を挟持する一対のジョーと、一対のジョーの間に配置されてワークと当接する金型と、各ジョーおよび金型の位置姿勢を変更する複数の制御軸とを備えるストレッチフォーミング装置を用いて行われる。作業者が複数の制御軸を手動操作することによって各ジョーおよび金型の位置姿勢を変化させることにより、ワークは金型に巻きついて所望の形状にストレッチフォーミングされる。

特表２００９−５２３６１３号公報

ところで、ワークのストレッチフォーミング中に、ワークを部分的に伸ばしたいことがある。例えば、ワークに部分的に発生したシワを伸ばしたいことがある。

しかし、上述の特許文献１に記載のストレッチフォーミング装置の場合、ワークを部分的に伸ばすことが難しい。例えば、ワークの一対の側縁の一方に発生したシワを伸ばすために、ワークの他方の側縁の変形を抑制しつつ一方の側縁を伸ばすように、作業者が複数の制御軸を手動操作することは難しい。

また、例えば、ワークの一部分を残りの部分に比べて強く金型に密着させて、その一部分が大きく伸び変形するように複数の制御軸を手動操作することは難しい。

特に、特許文献１に記載ストレッチフォーミング装置は、装置の軸構成によってジョーの平行移動が二方向に限られているために、ワークを部分的に伸ばすように複数の制御軸を手動操作することは難しい。

そこで、本発明は、作業者のストレッチフォーミング装置に対する、ワークを部分的に伸ばすための手動操作を簡単にすることを課題とする。

上述の課題を解決するために、本発明の第１の態様によれば、
一対の端縁と一対の側縁とを備えるワークの端縁側部分を挟持する一対のジョーと、一対のジョーの間に配置されてワークと当接する金型と、各ジョーおよび金型の位置姿勢を変更するための複数の制御軸とを有するストレッチフォーミング装置であって、
ジョーを回転させてワークを部分的に伸ばすためのジョーの回転中心線を作業者に設定させるための回転中心線設定手段と、
回転中心線設定手段を介して作業者によって設定された回転中心線を中心としてジョーを手動操作で回転させるための操作入力手段と、
回転中心線設定手段を介して作業者によって設定された回転中心線を中心として、操作入力手段に対する作業者の手動操作に応じてジョーが回転するように、複数の制御軸を同期制御する制御手段とを有する、ストレッチフォーミング装置が提供される。

第２の態様によれば、
回転中心線設定手段は、ジョーに予め定義されているジョー座標系における位置姿勢で回転中心線を設定するように構成され、
制御手段は、ジョー座標系の位置姿勢で定義されたジョーの回転中心線を、金型に予め定義されている金型座標系の位置姿勢で定義し、金型座標系の位置姿勢で定義された回転中心線を中心としてジョーが回転するように金型用の制御軸とジョー用の制御軸とを制御する、第１の態様に記載のストレッチフォーミング装置が提供される。

第３の態様によれば、
回転中心線設定手段は、ジョーによって挟持されるワークの部分と残りの部分との間の境界と該ワークの側縁との交点を通過するように回転中心線を設定する、第１または第２の態様に記載のストレッチフォーミング装置が提供される。

第４の態様によれば、
回転中心線設定手段は、ジョーに挟持されるワークの部分の表面と直交する方向に延びる回転中心線を設定する、第３の態様に記載のストレッチフォーミング装置が提供される。

第５の態様によれば、
回転中心線設定手段は、ジョーに挟持されるワークの部分の側縁が延びる方向の回転中心線を設定する、第３の態様に記載のストレッチフォーミング装置が提供される。

第６の態様によれば、
制御手段は、作業者に設定された回転中心線を中心としてジョーを回転させることが可能な制御軸の組み合わせが複数存在する場合、ジョーを回転させるための動作量が所定量に比べて小さい制御軸が多く含まれる組み合わせを採用し、採用した組み合わせに含まれる制御軸を制御することによってジョーを回転させる、第１から第５の態様のいずれか一に記載のストレッチフォーミング装置が提供される。

本発明によれば、作業者は、ジョーを回転させてワークＷを部分的に伸ばすためのジョーの回転中心線を考えるだけでよいので、すなわち複数の制御軸それぞれの手動操作を考える必要がないので、ワークを部分的に伸ばすため手動操作が簡単になる。

本発明の実施の形態に係るストレッチフォーミング装置の制御軸の構成を示すモデル図 実施の形態に係るストレッチフォーミング装置によるストレッチフォーミングを説明するための図 ワークを部分的に伸ばすためのジョーの回転を説明するための図 複数の制御軸を動作させてワークを部分的に伸ばす一例を説明するための図 複数の制御軸を動作させてワークを部分的に伸ばす別例を説明するための図 図５に示す例とは別の制御軸を動作させて、図５に示す例と同様にワークを部分的に伸ばす、さらなる別例を説明するための図

図１は、本発明の実施の形態に係るストレッチフォーミング装置の構成を概略的に示す図である。

図１に示すように、ストレッチフォーミング装置１０は、一対の端縁と一対の側縁とを備える板状のワークＷの端縁側部分それぞれを挟持する一対のジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒと、一対のジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒの間に配置されてワークＷと当接する金型Ｄとを有する。

なお、ストレッチフォーミング装置１０には、互いに直交し合うＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸からなるシステム座標系ΣＳが定義されている。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は水平方向であり、Ｚ軸方向は鉛直方向である。

また、金型Ｄにも、正確には金型Ｄが交換可能に固定されているダイテーブルＴにも、互いに直交し合うＸ_Ｄ軸、Ｙ_Ｄ軸、およびＺ_Ｄ軸からなるダイテーブル座標系ΣＤが定義されている。ダイテーブル座標系ΣＤの原点は、テーブルＴの中心に位置するとともに、システム座標系ΣＳのＺ軸上に位置する。

さらに、ジョーＪ_Ｌ,Ｊ_Ｒそれぞれにも、直交座標系であるジョー座標系ΣＪ_Ｌ,ΣＪ_Ｒが定義されている。ジョー座標系ΣＪ_Ｌ，ΣＪ_Ｒの原点は、ジョーＪ_Ｌ，Ｊ_ＲのワークＷの把持中心に位置するジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒの基準点Ｐ_ＪＬ，Ｐ_ＪＲに位置する。なお、ジョーＪ_Ｌ，Ｊ_ＲがワークＷを適当に挟持しているとき、基準点Ｐ_ＪＬ，Ｐ_ＪＲは、ジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒに挟持されるワークＷの部分の中心に位置し、ジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒに挟持されるワークＷの部分の表面とＺ_ＪＬ軸，Ｚ_ＪＲ軸とが直交する。

ストレッチフォーミング装置１０はまた、金型Ｄの位置姿勢を変更する金型用の制御軸として、ストレッチフォーミング装置１０のベースＢに対して金型Ｄ（ダイテーブルＴ）を鉛直方向（Ｚ軸方向）に昇降させるダイテーブル昇降軸Ｊ_Ｄ１と、金型ＤをＸ軸と平行に延びる回転中心線Ｃ_Ｄ１を中心として回転させるダイテーブルチルト軸Ｊ_Ｄ２とを有する。

ストレッチフォーミング装置１０はさらに、ジョーＪ_Ｌの位置姿勢を変更するジョーＪ_Ｌ用の制御軸として、ストレッチフォーミング装置１０のベースＢからジョーＪ_Ｌに向かって順に、ジョーＪ_ＬをＸ軸と平行にストロークさせるキャリッジ軸Ｊ_Ｌ１と、Ｚ軸と平行に延びる回転中心線Ｃ_Ｌ１を中心としてジョーＪ_Ｌを回転させるアンギュレーション軸Ｊ_Ｌ２と、ジョーＪ_Ｌを水平方向（Ｘ−Ｙ平面と平行）にストロークさせるスライダ軸Ｊ_Ｌ３と、スライダ軸Ｊ_Ｌ３のストローク方向と平行に延びる回転中心線Ｃ_Ｌ２を中心としてジョーＪ_Ｌを回転させるスイング軸Ｊ_Ｌ４と、スイング軸Ｊ_Ｌ４の回転中心線Ｃ_Ｌ２と直交する直線方向にジョーＪ_Ｌをストロークさせるテンション軸Ｊ_Ｌ５と、テンション軸Ｊ_Ｌ５のストローク方向に延びる回転中心線Ｃ_Ｌ３を中心としてジョーＪ_Ｌを回転させるローテーション軸Ｊ_Ｌ６とを有する。なお、テンション軸Ｊ_Ｌ５のストローク方向は、ジョー座標系ΣＪ_ＬのＸ_ＪＬ軸方向と一致する。

同様に、ストレッチフォーミング装置１０は、ジョーＪ_Ｒの位置姿勢を変更するジョーＪ_Ｒ用の制御軸として、ストレッチフォーミング装置１０のベースＢからジョーＪ_Ｒに向かって順に、ジョーＪ_ＲをＸ軸と平行にストロークさせるキャリッジ軸Ｊ_Ｒ１と、Ｚ軸と平行に延びる回転中心線Ｃ_Ｒ１を中心としてジョーＪ_Ｒを回転させるアンギュレーション軸Ｊ_Ｒ２と、ジョーＪ_Ｒを水平方向（Ｘ−Ｙ平面と平行）にストロークさせるスライダ軸Ｊ_Ｒ３と、スライダ軸Ｊ_Ｒ３のストローク方向と平行に延びる回転中心線Ｃ_Ｒ２を中心としてジョーＪ_Ｒを回転させるスイング軸Ｊ_Ｒ４と、スイング軸Ｊ_Ｒ４の回転中心線Ｃ_Ｒ２と直交する直線方向にジョーＪ_Ｒをストロークさせるテンション軸Ｊ_Ｒ５と、テンション軸Ｊ_Ｒ５のストローク方向に延びる回転中心線Ｃ_Ｒ３を中心としてジョーＪ_Ｒを回転させるローテーション軸Ｊ_Ｒ６とを有する。なお、テンション軸Ｊ_Ｒ５のストローク方向は、ジョー座標系ΣＪ_ＲのＸ_ＪＲ軸方向と一致する。

このような複数の制御軸により、ジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒは、ダイテーブル座標系ΣＤにおいて６自由度有することができる。すなわち、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒは、ダイテーブル座標系ΣＤのＸ_Ｄ軸方向、Ｙ_Ｄ軸方向、およびＺ_Ｄ軸方向に平行移動することが可能であるとともに、Ｘ_Ｄ軸、Ｙ_Ｄ軸、およびＺ_Ｄ軸を中心として回転可能である。

加えて、ストレッチフォーミング装置１０は、１４個の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６を制御する制御部（図示せず）を有する。具体的には、ストレッチフォーミング装置１０が制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれに該制御軸を駆動する駆動シリンダ（図示せず）を有し、制御部は、その駆動シリンダを制御する。

制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６を駆動する駆動シリンダは、流体圧シリンダ（例えば油圧シリンダ）であって、ピストンを挟んで隣接するロッド側シリンダ室とヘッド側シリンダ室それぞれに油圧が供給される。制御部は、電磁バルブ，油圧ポンプなど（図示せず）の油圧系構成要素を制御することによってロッド側シリンダ室とヘッド側シリンダ室とにそれぞれ供給される油圧を調節し、それにより、制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれの駆動シリンダを制御する。

ストレッチフォーミング装置１０の制御部はまた、駆動シリンダに対して、ピストン位置を制御する位置制御またはシリンダ出力を制御する圧力制御を実行するように構成されている。なお、制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれについて、駆動シリンダを位置制御するまたは圧力制御するかを作業者が選択できるように、ストレッチフォーミング装置１０は構成されている。

ダイテーブルチルト軸Ｊ_Ｄ２、アンギュレーション軸Ｊ_Ｌ２，Ｊ_Ｒ２、スイング軸Ｊ_Ｌ４，Ｊ_Ｒ４、およびローテンション軸Ｊ_Ｌ６，Ｊ_Ｒ６のような回転軸は、クランク機構を介して、駆動シリンダのロッドの進退によって所定の角度範囲でジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒを回転させる。制御部が駆動シリンダを位置制御することにより、回転軸の回転中心線を中心とするジョーの角度位置が制御される。または、駆動シリンダを圧力制御することにより、回転軸のトルクが制御される。

ダイテーブル昇降軸Ｊ_Ｄ１、キャリッジ軸Ｊ_Ｌ１，Ｊ_Ｒ１、スライダ軸Ｊ_Ｌ３，Ｊ_Ｒ３、およびテンション軸Ｊ_Ｌ５，Ｊ_Ｒ５のような並進軸は、駆動シリンダの進退によって所定の範囲でジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒをストロークさせる。制御部が駆動シリンダを位置制御することにより、並進軸のストローク範囲内におけるジョーの位置が制御される。または、駆動シリンダを圧力制御することにより、並進軸の推力が制御される。

なお、本明細書においては、「圧力制御」との明記がない場合、制御軸（駆動シリンダ）は位置制御されるものとする。

加えてまた、ストレッチフォーミング装置１０は、作業者によって制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれを手動操作できるように構成されている。具体的には、ストレッチフォーミング装置１０は、制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれに対して、作業者が手動操作するための操作入力部（図示せず）を有する。

例えば、操作入力部はボタンで構成され、そのボタンを作業者が押し続けている間、対応する制御軸は、制御部に制御され、予め設定された一定の速度で動作し続ける。また例えば、作業者がボタンを一回押すと、対応する制御軸は、制御部に制御され、予め設定された動作量で動作する。

例えば、ダイテーブル昇降軸Ｊ_Ｄ１を手動操作するための操作入力部が「金型上昇」ボタンと「金型降下」ボタンとで構成されている場合、作業者が「金型上昇」ボタンを押し続けると、制御部がダイテーブル昇降軸Ｊ_Ｄ１を制御することにより、金型Ｄは予め設定された速度で上昇し続ける。また、「金型上昇」ボタンを一回押すと、金型Ｄは予め設定された移動量だけ上昇する。

このような複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれの操作入力部を介する手動操作により、作業者はワークＷを金型に巻きつける。

例えば、ワークＷの伸び変形を抑制しつつ該ワークＷを金型Ｄに巻きつける場合、図２に示すように、作業者は、ワークＷを伸びないように、ダイテーブル昇降軸Ｊ_Ｄ１を手動操作してワークＷに当接した状態の金型Ｄを上昇させつつ、キャリッジ軸Ｊ_Ｌ１，Ｊ_Ｒ１を手動操作してジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒを金型Ｄに接近させる。また、ダイテーブル昇降軸Ｊ_Ｄ１とキャリッジ軸Ｊ_Ｌ１，Ｊ_Ｒ１に加えて、図２に示すように、作業者は、ジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒから金型Ｄに向かってワークＷが延びる方向とテンション軸Ｊ_Ｌ５，Ｊ_Ｒ５のストローク方向とが一致するようにスイング軸Ｊ_Ｌ４，Ｊ_Ｒ４を手動操作するとともに、テンション軸Ｊ_Ｌ５，Ｊ_Ｒ５も手動操作する。

さらに加えて、ストレッチフォーミング装置１０は、ワークＷを部分的に伸ばすことを作業者が簡単に行えるように構成されている。

なお、本明細書で言う「ワークを部分的に伸ばす」ことは、作業者が所望するワークの一部分を他の部分に比べて大きく伸ばすことを言う。

作業者は、上述したように複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６を手動操作してストレッチフォーミングを実行している最中に、ワークＷを部分的に伸ばしたい場合がある。

例えば、図３に示すように、ワークＷの一方の側縁Ｗ_Ｆ（手前側）の変形を抑制しつつ、他方の側縁Ｗ_Ｂ（奥側）に発生したシワを伸ばしたい場合がある。また、例えば、ワークＷの側縁Ｗ_Ｆ側に比べて側縁Ｗ_Ｂ側を金型Ｄに強く押し当てることにより、ワークＷの側縁Ｗ_Ｆ側に比べて側縁Ｗ_Ｂ側を大きく伸ばしたい場合がある。このような場合、複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれをどのように手動操作すべきかを作業者は考えなければならず、また難しい。

その対処として、ストレッチフォーミング装置１０は、ジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒそれぞれに対して設定された、且つ金型Ｄに対する適当な相対位置に設定された回転中心線を中心としてジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒを回転させることにより、ワークＷを部分的に伸ばすように構成されている。そして、そのジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒそれぞれの適当な回転中心線を作業者に設定させるように構成されている。

そのために、ストレッチフォーミング装置１０は、作業者がジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒそれぞれの回転中心線を設定するための手段としての回転中心線設定部（図示せず）と、設定された回転中心線を中心としてジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒそれぞれを手動操作で回転させる手段としての操作入力部（図示せず、以下、「部分ストレッチ用操作入力部」と称する）とを有する。

説明すると、例えば、図３に示すように、ワークＷの側縁Ｗ_Ｂを伸ばすために必要な複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれの手動操作を考えることに比べて、ワークＷの側縁Ｗ_Ｂを伸ばすために必要なジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒそれぞれの回転中心線を考えることは、直感的であるために明らかに容易である。

例えば、ジョーＪ_Ｌによって挟持されるワークＷの部分（斜線部分）と残りの部分との間の境界と側縁Ｗ_Ｆとが交差する点Ｃ１を通過してジョー座標系ΣＪ_ＬのＺ_ＪＬ軸と平行に延びる回転中心線Ａ１と、ジョーＪ_Ｒによって挟持されるワークＷの部分（斜線部分）と残りの部分との間の境界と側縁Ｗ_Ｆとが交差する点Ｃ２を通過してジョー座標系ΣＪ_ＲのＺ_ＪＲ軸と平行に延びる回転中心線Ａ２とを考えることは作業者にとって容易である。

また、ワークＷの側縁Ｗ_Ｂ側を金型Ｄに強く押し当てて伸ばすために必要な複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれの手動操作を考えることに比べて、ワークＷの側縁Ｗ_Ｂ側を金型Ｄに強く押し当てて伸ばすために必要なジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒの回転中心線を考えることは、直感的であって明らかに容易である、例えば、点Ｃ１を通過してジョー座標系ΣＪ_ＬのＸ_ＪＬ軸と平行に延びる回転中心線Ａ３と、点Ｃ２を通過してジョー座標系ΣＪ_ＲのＸ_ＪＲ軸と平行に延びる回転中心線Ａ４とを考えることは容易である。

なお、理解を容易にするために、図３に示すワークＷは平坦状態である。しかし、ワークＷが金型Ｄに巻きついている状態であっても（すなわちストレッチフォーミングの最中であっても）、回転中心線Ａ１，Ａ２またはＡ３，Ａ４を設定し、設定した回転中心線を中心としてジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒを回転させれば、ワークＷの側縁Ｗ_Ｂを伸ばすことができること、またはワークＷの側縁Ｗ_Ｂ側を金型Ｄに強く押し当てることができることは明らかであり、そのことは作業者も直感的に理解可能である。

ストレッチフォーミング装置１０の回転中心線設定部は、例えば数値入力可能なテンキーやキーボードなどの入力装置であって、ワークＷを部分的に伸ばすためのジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒの回転中心線を、ジョー座標系ΣＪ_Ｌ，ΣＪ_Ｒにおける位置および姿勢で作業者が設定入力するように構成されている。

説明すると、ワークＷを部分的に伸ばすためのジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒの回転中心線を設定するにあたって、作業者は、具体的に回転中心線の位置（座標）と姿勢（方向）とを定義する。この場合、ジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒの回転中心線は、ジョー座標系ΣＪ_Ｌ，ΣＪ_Ｒにおける位置（座標）と姿勢（方向）とで定義する方が、システム座標系ΣＳなどの他の座標系において定義するよりは容易である。

例えば、図３に示すように、回転中心線Ａ１やＡ３が通過する、ジョー座標系ΣＪ_ＬにおけるワークＷの点Ｃ１の位置（座標）は、ジョーＪ_Ｌの形状やワークＷの寸法から簡単に割り出すことができる。また、回転中心線Ａ１やＡ３が延びる方向は、ジョー座標系ΣＪ_Ｌにおける２点で定義することができる。

ジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒそれぞれの回転中心線が作業者によって設定され、その後、作業者が部分ストレッチ用操作入力部に対して手動操作を実行すると、ストレッチフォーミング装置１０の制御部は、作業者の手動操作に応じて、ジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒそれぞれを作業者によって設定された回転中心線を中心として回転させる。

なお、ジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒそれぞれを手動回転させる部分ストレッチ用操作入力部は、例えば、「＋」ボタンと「−」ボタンとで構成される。例えば、作業者がジョーＪ_Ｌ用の「＋」ボタンを押し続けると、ストレッチフォーミング装置１０の制御部は、複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６を制御して、ジョーＪ_Ｌを、作業者よって設定された回転中心線を中心として、予め設定された回転速度で回転させ続ける。また、作業者が「＋」ボタンが一度押すと、制御部は、予め設定された回転量だけジョーＪ_Ｌを回転させる。

具体的には、ストレッチフォーミング装置１０の制御部は、まず、作業者によって設定されたジョー座標系ΣＪ_Ｌ，ΣＪ_Ｒにおける位置と姿勢で定義されたジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒそれぞれの回転中心線を、座標変換により、ダイテーブル座標系ΣＤにおける位置と姿勢で再定義する。これにより、ジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒの回転中心線は、金型Ｄに対して適当な相対位置に設定される。

次に、ストレッチフォーミング装置１０の制御部は、ダイテーブル座標系ΣＤにおける位置や姿勢で定義されたジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒそれぞれの回転中心線と、作業者の手動操作に対応するジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒの回転速度（単位時間あたりの回転量）とに基づいて、複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれの動作速度（単位時間あたりの動作量）を算出するように構成されている。

説明のために、図４（Ａ）に示すように、ジョーＪ_Ｌによって挟持されるワークＷの部分の境界と側縁Ｗ_Ｆとが交差する点Ｃ１を通過するように且つダイテーブル座標系ΣＤのＺ_Ｄ軸と平行になるように、金型Ｄに対する適当な相対位置に回転中心線Ａ１が設定されている場合を例に挙げる。なお、図４（Ａ）は、理解を容易にするために、水平方向にワークＷが延びて平坦状態である例、すなわち、ジョー座標系ΣＪ_ＬのＺ_ＪＬ軸が、ダイテーブル座標系ΣＤのＺ_Ｄ軸と平行である例を示している。

金型Ｄに対して適当な相対位置に設定された回転中心線Ａ１を中心としてジョーＪ_Ｌを回転量Δθ１回転させるための複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれの動作量は、ストレッチフォーミング装置１０の軸構成（例えば、制御軸間距離など）に基づいて、また逆運動学アルゴリズムを用いて算出される。図４（Ｂ）に示すように、回転中心線Ａ１を中心としてジョーＪ_Ｌを回転量Δθ１回転させるために必要な制御軸の動作量として、キャリッジ軸Ｃ_Ｌ１の移動量ΔＸ，アンギュレーション軸Ｃ_Ｌ２の回転量Δα、スライダ軸Ｊ_Ｌ３の移動量ΔＳ１が算出される。残りの制御軸の動作量はゼロである。

もう一つの例として、図５（Ａ）に示すように、点Ｃ１を通過するように且つダイテーブル座標系ΣＤのＸ_Ｄ軸と平行になるように、金型Ｄに対する適当な相対位置に設定された回転中心線Ａ３を挙げる。なお、図５（Ａ）は、理解を容易にするために、水平方向にワークＷが延びて平坦状態である例、すなわち、ジョー座標系ΣＪ_ＬのＺ_ＪＬ軸が、ダイテーブル座標系ΣＤのＺ_Ｄ軸と平行である例を示している。

図５（Ｂ）に示すように、金型Ｄに対して適当な相対位置に設定された回転中心線Ａ３を中心としてジョーＪ_Ｌを回転量Δθ２回転させるために必要な制御軸の動作量として、ダイテーブル昇降軸Ｊ_Ｄ１の移動量ΔＺ１、スライダ軸Ｊ_Ｌ３の移動量ΔＳ２、ローテーション軸Ｊ_Ｌ６の回転量Δβが算出される。残りの制御軸の動作量はゼロである。

ストレッチフォーミング装置１０の制御部は、複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれの動作速度（単位時間あたりの動作量）を算出すると、算出した動作速度で制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれを動作させる（同期制御する）。

例えば、図５に示す例の場合、ストレッチフォーミング装置１０の制御部が、ダイテーブル昇降軸Ｊ_Ｄ１によって金型Ｄを移動量ΔＺ１だけ上昇させ、スライダ軸Ｊ_Ｌ３（Ｊ_Ｒ３）によってジョーＪ_Ｌ（Ｊ_Ｒ）を移動量ΔＳ２だけＹ軸方向に平行移動させ、ローテーション軸Ｊ_Ｌ６（Ｊ_Ｒ６）によってジョーＪ_Ｌ（Ｊ_Ｒ）を回転量Δβだけ回転させる。それにより、作業者が設定した回転中心線Ａ３（Ａ４）を中心としてジョーＪ_Ｌ（Ｊ_Ｒ）はΔθ２だけ回転し、ワークＷの側縁Ｗ_Ｂ側が金型Ｄに押し当たって伸ばされる。

本実施の形態によれば、作業者は、ジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒを回転させてワークＷを部分的に伸ばすためのジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒの回転中心線を考えるだけでよいので、すなわち複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれの手動操作を考える必要がないので、ワークＷを部分的に伸ばすため手動操作を容易にすることができる。

以上、上述の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されない。

例えば、上述の実施の形態の場合、ジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒを回転させてワークＷを部分的に伸ばすためのジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒの回転中心線は、作業者によってジョー座標系ΣＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒにおける位置と姿勢とで定義されるが、本発明はこれに限らない。ジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒの回転中心線は、ジョー座標系ΣＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒ以外の座標系、例えばダイテーブル座標系ΣＤやシステム座標系ΣＳにおける位置と姿勢とで定義してもよい。

また、例えば、図３に示すように、作業者が伸ばしたいと所望するワークＷの一対の側縁Ｗ_Ｆ，Ｗ_Ｂのいずれか一方を選択すると、ストレッチフォーミング装置１０の回転中心線設定部が、作業者が非選択のワークＷの他方の側縁に回転中心線を設定するようにしてもよい。図３を例に挙げると、作業者がワークＷの側縁Ｗ_Ｂを選択すると、回転中心線設定部は、ジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒによって把持されるワークＷの部分と残りの部分との間の境界と側縁Ｗ_Ｆとが交差する点Ｃ１，Ｃ２を通過する回転中心線Ａ１，Ａ２を設定する。

さらに、ストレッチフォーミング装置の軸構成によっては、作業者が設定した回転中心線を中心としてジョーを回転させるための制御軸の組み合わせが、複数存在する場合がある。

例えば、図１に示す軸構成のストレッチフォーミング装置１０では、図５に示すように、金型Ｄに対して適当な相対位置に設定された回転中心線Ａ３を中心としてジョーＪ_Ｌを回転させる場合、制御軸の組み合わせが２つ存在する。一つ目として、図５（Ｂ）に示すように、ダイテーブル昇降軸Ｊ_Ｄ１、スライダ軸Ｊ_Ｌ３、ローテーション軸Ｊ_Ｌ６の組み合わせが存在する。

二つ目として、図６（Ｂ）に示すように、ダイテーブル昇降軸Ｊ_Ｄ１、ダイテーブルチルト軸Ｊ_Ｄ２、スライダ軸Ｊ_Ｌ３の組み合わせが存在する。図６（Ｂ）に示す組み合わせの場合、ジョーＪ_Ｌが回転中心線Ａ３を中心として回転量Δθ２回転するために、ダイテーブル昇降軸Ｊ_Ｄ１によって金型Ｄが移動量ΔＺ２だけ上昇し、ダイテーブルチルト軸Ｊ_Ｄ２によって金型Ｄが回転量Δγ回転し、スライダ軸Ｊ_Ｌ３によってジョーＪ_Ｌが移動量ΔＳ３だけＹ軸方向に移動する。

このように、作業者が設定したジョーＪ_Ｌ,Ｊ_Ｒの回転中心線を中心としてジョーＪ_Ｌ,Ｊ_Ｒを回転させる場合に、その回転を実現することができる制御軸の組み合わせが複数存在する場合、ストレッチフォーミング装置１０の制御部は、その旨を作業者に、例えばディスプレイなどの出力部を介して報知してもよい。そして、いずれの制御軸の組み合わせを実行するかを作業者に、例えばキーボードなどの入力部を介して選択させてもよい。

この代わりとして、ストレッチフォーミング装置１０の制御部が、最適な制御軸の組み合わせを選択してもよい。

例えば、作業者によってジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒの回転中心線が設定されると、ストレッチフォーミング装置１０の制御部は、その回転中心線を中心としてジョーＪ_Ｌ,Ｊ_Ｒを回転させるために必要な制御軸の組み合わせを複数算出する。次に、制御部は、制御軸の組み合わせそれぞれについて、作業者によって設定された回転中心線を中心として所定の角度（例えば１°）ジョーＪ_Ｌ,Ｊ_Ｒを回転させるために必要な動作量を、組み合わせに含まれる全ての制御軸について算出する。そして、制御部は、動作量が所定量に比べて小さい制御軸が多い組み合わせを選択する。

これにより、ジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒや金型Ｄの位置姿勢を大きく変更することなく、ワークＷを部分的に伸ばすことができる。その結果、例えば、ワークＷを部分的に伸ばしてシワをなくした後、そのまま、ワークＷのストレッチフォーミングを再開することができる。

なお、これに関連して、作業者によって設定されたジョーＪ_Ｌ,Ｊ_Ｒの回転中心線を中心としてジョーＪ_Ｌ,Ｊ_Ｒを回転させることが不可能な場合（すなわち制御軸の組み合わせが存在しない場合）の対処として、ストレッチフォーミング装置１０の制御部は、その旨を作業者に報知し、別の回転中心線の設定を作業者に促すように構成するのが好ましい。

さらにまた、上述の実施の形態の場合、一対のジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒの両方を回転させてワークＷを部分的に伸ばしているが、いずれか一方のジョーでもワークＷを部分的に伸ばすことが可能である。

加えて、上述の実施の形態のストレッチフォーミング装置１０の場合、ワークＷを部分的に伸ばすためのジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒの回転中心線は、ダイテーブル座標系ΣＤにおける位置および姿勢で定義される。これは、ジョーＪ_Ｌ，Ｊ_Ｒを鉛直方向（システム座標系ΣＳのＺ軸方向）のみに平行移動させる制御軸が存在しないからであり、その代わりに金型Ｄを鉛直方向に昇降させるダイテーブル昇降軸Ｊ_Ｄ１が存在するためだからである。したがって、ジョーを鉛直方向に平行移動させる制御軸を有する別のストレッチフォーミング装置の場合には、ジョーの回転中心線を、金型に予め定義された座標系以外の座標系、例えばストレッチフォーミング装置１０のシステム座標系ΣＳのようなシステム座標系で定義してもよい。

加えてまた、ワークを部分的に伸ばすためのジョーの回転中心線を予め複数設定し、予め設定された複数の回転中心線から所望する回転中心線を作業者に選択させるように、ストレッチフォーミング装置１０の回転中心線設定部を構成してもよい。例えば、図３に示すような回転中心線Ａ１〜Ａ４を予め設定しておき、回転中心線Ａ１〜Ａ４のいずれかを作業者に選択させるように回転中心線設定部を構成する。これにより、ワークを部分的に伸ばすための手動操作がより簡単になる。

最後に、本明細書では、本発明の理解を容易にするために、図４〜図６に示すようなシンプルな例を挙げている。しかし、本発明は、これらの例に限らない。本発明は、広義には、作業者が任意に設定した回転中心線を中心としてジョーを作業者が所望する任意量だけ回転させることができる、複数の制御軸それぞれの動作量を逆運動学問題を解くことによって算出し、その算出した動作量に基づいて複数の制御軸を同期制御するためのものである。したがって、作業者が所望するワークの任意の部分だけを伸ばすこと、または他の部分に比べて伸ばすことが可能である。

本発明は、ワークの両端を把持する一対のジョーと、一対のジョーの間に配置されてワークと当接する金型と、各ジョーおよび金型の位置姿勢を変更するための複数の制御軸とを有するストレッチフォーミング装置であれば、制御軸の数に関係なく、適用可能である。

１０ ストレッチフォーミング装置
Ｗ ワーク
Ｄ 金型
Ｊ_Ｌ,Ｊ_Ｒ ジョー
Ｊ_Ｄ１ 制御軸（ダイテーブル昇降軸）
Ｊ_Ｄ２ 制御軸（ダイテーブルチルト軸）
Ｊ_Ｌ１,Ｊ_Ｒ１ 制御軸（キャリッジ軸）
Ｊ_Ｌ２,Ｊ_Ｒ２ 制御軸（アンギュレーション軸）
Ｊ_Ｌ３,Ｊ_Ｒ３ 制御軸（スライダ軸）
Ｊ_Ｌ４,Ｊ_Ｒ４ 制御軸（スイング軸）
Ｊ_Ｌ５,Ｊ_Ｒ５ 制御軸（テンション軸）
Ｊ_Ｌ６,Ｊ_Ｒ６ 制御軸（ローテーション軸）
Ａ１ 回転中心線
Ａ２ 回転中心線

Claims (6)

1. 一対の端縁と一対の側縁とを備えるワークの端縁側部分を挟持する一対のジョーと、一対のジョーの間に配置されてワークと当接する金型と、各ジョーおよび金型の位置姿勢を変更するための複数の制御軸とを有するストレッチフォーミング装置であって、
   ジョーを回転させてワークを部分的に伸ばすためのジョーの回転中心線を作業者に設定させるための回転中心線設定手段と、
   回転中心線設定手段を介して作業者によって設定された回転中心線を中心としてジョーを手動操作で回転させるための操作入力手段と、
   回転中心線設定手段を介して作業者によって設定された回転中心線を中心として、操作入力手段に対する作業者の手動操作に応じてジョーが回転するように、複数の制御軸を同期制御する制御手段とを有する、ストレッチフォーミング装置。
2. 回転中心線設定手段は、ジョーに予め定義されているジョー座標系における位置姿勢で回転中心線を設定するように構成され、
   制御手段は、ジョー座標系の位置姿勢で定義されたジョーの回転中心線を、金型に予め定義されている金型座標系の位置姿勢で定義し、金型座標系の位置姿勢で定義された回転中心線を中心としてジョーが回転するように金型用の制御軸とジョー用の制御軸とを制御する、請求項１に記載のストレッチフォーミング装置。
3. 回転中心線設定手段は、ジョーによって挟持されるワークの部分と残りの部分との間の境界と該ワークの側縁との交点を通過するように回転中心線を設定する、請求項１または２に記載のストレッチフォーミング装置。
4. 回転中心線設定手段は、ジョーに挟持されるワークの部分の表面と直交する方向に延びる回転中心線を設定する、請求項３に記載のストレッチフォーミング装置。
5. 回転中心線設定手段は、ジョーに挟持されるワークの部分の側縁が延びる方向の回転中心線を設定する、請求項３に記載のストレッチフォーミング装置。
6. 制御手段は、作業者に設定された回転中心線を中心としてジョーを回転させることが可能な制御軸の組み合わせが複数存在する場合、ジョーを回転させるための動作量が所定量に比べて小さい制御軸が多く含まれる組み合わせを採用し、採用した組み合わせに含まれる制御軸を制御することによってジョーを回転させる、請求項１から５のいずれか一項に記載のストレッチフォーミング装置。

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