JP5961088B2 - ストレッチフォーミングシステムおよびストレッチフォーミング方法 - 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システムおよびストレッチフォーミング方法に関する。

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、板状のワークの対向し合う端縁部それぞれを挟持する第１および第２のジョーと、第１および第２のジョーの間に配置されてワークと当接する金型と、各ジョーの金型に対する相対的な位置および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それぞれを手動で動作させることによって各ジョーの金型に対する相対的な位置および姿勢を変化させることにより、ワークが金型に巻きつけられ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、ストレッチフォーミングによって良好な成形品を得るためには、作業者は負担と熟練を要する。具体的には、ワークにしわが生じないように、またワークの厚さが全体にわたって略一様に変化するように、さらにワークと金型との間にすきまが生じないようにストレッチフォーミングを実行する必要がある。そのために、これを実現するために必要な各ジョーの金型に対する相対的な位置および姿勢の軌跡（変化）と、さらにその各ジョーの位置および姿勢の軌跡を実現するために必要な複数の制御軸それぞれの動作パターンとを、作業者は考える必要がある。このことは、時間がかかるために作業者にとっては負担であり、また熟練な作業者でなければ難しい。

そこで、本発明は、ストレッチフォーミングによって良好な成形品を得るために必要な各ジョーの金型に対する相対的な位置および姿勢の軌跡、すなわち複数の制御軸それぞれの動作パターンを作業者に代わって短時間で算出し、作業者の負担を軽減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、ワークの対向し合う端縁部それぞれを挟持する第１および第２のジョーと、
第１および第２のジョーの間に配置されてワークと当接する金型と、
第１および第２のジョーの金型に対する相対的な位置および姿勢を変更する複数の制御軸と、
第１および第２のジョーそれぞれが鉛直方向の移動が規制される以外は位置および姿勢が自由に変化可能である拘束条件の下で、金型を鉛直方向に移動させてワークを金型に巻きつけたときにおける第１および第２のジョーそれぞれの金型に対する相対的な位置および姿勢の軌跡を算出するジョー軌跡算出部と、
ジョー軌跡算出部によって算出された第１および第２のジョーそれぞれの金型に対する相対的な位置および姿勢の軌跡を実現する複数の制御軸それぞれの動作パターンを算出する制御軸動作パターン算出部と、を有するストレッチフォーミングシステムが提供される。

第２の態様によれば、ワークの対向し合う端縁部それぞれを挟持する第１および第２のジョーと、
第１および第２のジョーの間に配置されてワークと当接する金型と、
第１および第２のジョーの金型に対する相対的な位置および姿勢を変更する複数の制御軸と、
第１および第２のジョーそれぞれが鉛直方向の移動が規制されるとともに水平方向であって且つジョー対向方向と直交する方向に延在する回転中心線を中心とする回動が規制される以外は位置および姿勢が自由に変化可能である拘束条件の下で、金型を鉛直方向に移動させてワークを金型に巻きつけたときにおける第１および第２のジョーそれぞれの金型に対する相対的な位置および姿勢の軌跡を算出するジョー軌跡算出部と、
ジョー軌跡算出部によって算出された第１および第２のジョーそれぞれの金型に対する相対的な位置および姿勢の軌跡を実現する複数の制御軸それぞれの動作パターンを算出する制御軸動作パターン算出部と、を有するストレッチフォーミングシステムが提供される。

第３の態様によれば、ジョー軌跡算出部は、実際のワークの厚さに比べて薄い厚さのワークを用いて第１および第２のジョーそれぞれの金型に対する相対的な位置および姿勢の軌跡を算出する、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システムが提供される。

第４の態様によれば、鉛直方向に延在する平面上において、ジョー軌跡算出部によって算出された第１および第２のジョーそれぞれの金型に対する相対的な位置の軌跡と金型の成形面の両端縁部それぞれでの接線との第１および第２の交点を算出し、算出した第１および第２の交点それぞれと金型の頂点との間の第１および第２の鉛直方向距離を算出し、算出した第１の鉛直方向距離と第２の鉛直方向距離とを比較し、大きい方を第１および第２のジョーに対する金型の相対的な鉛直方向の移動量として決定する、金型移動量算出部をさらに有する、第１から第３の態様のいずれか一に記載のストレッチフォーミングシステムが提供される。

第５の態様によれば、ワークの対向し合う端縁部それぞれを挟持する第１および第２のジョーと、第１および第２のジョーの間に配置されてワークと当接する金型と、第１および第２のジョーの金型に対する相対的な位置および姿勢を変更する複数の制御軸とを有し、第１および第２のジョーによってワークを金型に巻き付けて成形するストレッチフォーミング方法であって、第１および第２のジョーそれぞれが鉛直方向の移動が規制される以外は位置および姿勢が自由に変化可能である拘束条件の下で、金型を鉛直方向に移動させてワークを金型に巻きつけたときにおける第１および第２のジョーそれぞれの金型に対する相対的な位置および姿勢の軌跡を算出し、算出した第１および第２のジョーそれぞれの金型に対する相対的な位置および姿勢の軌跡を実現する複数の制御軸それぞれの動作パターンを算出する、ストレッチフォーミング方法が提供される。

第６の態様によれば、ワークの対向し合う端縁部それぞれを挟持する第１および第２のジョーと、第１および第２のジョーの間に配置されてワークと当接する金型と、第１および第２のジョーの金型に対する相対的な位置および姿勢を変更する複数の制御軸とを有し、第１および第２のジョーによってワークを金型に巻き付けて成形するストレッチフォーミング方法であって、
第１および第２のジョーそれぞれが鉛直方向の移動が規制されるとともに水平方向であって且つジョー対向方向と直交する方向に延在する回転中心線を中心とする回動が規制される以外は位置および姿勢が自由に変化可能である拘束条件の下で、金型を鉛直方向に移動させてワークを金型に巻きつけたときにおける第１および第２のジョーそれぞれの金型に対する相対的な位置および姿勢の軌跡を算出し、
算出した第１および第２のジョーそれぞれの金型に対する相対的な位置および姿勢の軌跡を実現する複数の制御軸それぞれの動作パターンを算出する、ストレッチフォーミング方法が提供される。

本発明によれば、ストレッチフォーミングによって良好な成形品を得るために必要な各ジョーの金型に対する相対的な位置および姿勢の軌跡、すなわち複数の制御軸それぞれの動作パターンを短時間で算出することができる。その結果、作業者の負担を軽減することができる。

本発明の実施の形態に係るストレッチフォーミングシステムに含まれ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 図１に示すストレッチフォーミング装置のジョーおよび金型の概略的な斜視図 一例のストレッチフォーミングの流れを説明するための図 制御軸の動作を自動制御するための制御プログラムを作成する制御プログラム作成装置の概略的構成図 ジョー軌跡算出部によって算出されるジョーの軌跡を説明するための図 金型移動量算出部によって算出される金型上昇量を説明するための図 別のストレッチフォーミングを説明するための図 さらに別のストレッチフォーミングを説明するための図 さらに異なるストレッチフォーミング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システムに含まれ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、対向し合う２つのジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒと、金型Ｄとを有する。ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒと金型Ｄの概略的な斜視図である図２に示すように、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒは、板状のワークＷの対向し合う端縁部それぞれをワークＷの厚さ方向に挟持するように構成されている。金型Ｄは、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの間に配置され、下方からワークＷと当接するように構成されている。金型Ｄは、ワークＷと当接する曲面状の成形面Ｄ_Ｓを備える。

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方向およびＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。

また、金型Ｄにも、図１や図２に示すように、互いに直交し合うＸ_Ｄ軸、Ｙ_Ｄ軸、およびＺ_Ｄ軸からなる金型座標系ΣＤが定義されている。

さらに、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒそれぞれにも、図１や図２に示すように、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Ｒ_ＪＬ、Ｒ_ＪＲに位置する。なお、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_ＲがワークＷをその厚さ方向に挟持しているとき、基準点Ｒ_ＪＬ、Ｒ_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の位置および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を鉛直方向（Ｚ方向）に昇降させる金型昇降軸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金型チルト軸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の位置および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の位置および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方向と一致する。

このような複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６により、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒは、金型座標系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、金型座標系ΣＤのＸ_Ｄ方向、Ｙ_Ｄ方向、およびＺ_Ｄ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。

金型ルチルト軸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。

金型昇降軸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。

このような複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれが動作することにより、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの金型Ｄに対する相対的な位置および姿勢が変更され、その結果としてワークＷが金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓに巻きつけられてストレッチフォーミング（成形）される。

例えば、まず、図３（Ａ）に示すように、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒが、ワークＷを水平方向に延在する姿勢で保持する。ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒのテンション軸Ｃ_Ｌ５、Ｃ_Ｒ５のストローク方向（すなわち、Ｘ_ＪＬ、Ｘ_ＪＲ方向）が水平方向と一致するように、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒは水平姿勢をとる。

なお、このとき、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒのテンション軸Ｃ_Ｌ５、Ｃ_Ｒ５を荷重制御（そのシリンダを圧力制御）することにより、ワークＷを所定量、例えばワーク長（図２に示すワークＷのＸ方向長さ）の１％程度ストレッチ（伸長）してもよい（以下、このようなストレッチを「プリストレッチ」と称する）。

次に、図３（Ｂ）に示すように、金型Ｄが上昇し、その成形面Ｄ_ＳがワークＷに当接する。

続いて、図３（Ｃ）に示すように、金型Ｄが上昇しつつ、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒそれぞれの位置および姿勢が変化することにより、ワークＷが金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓに巻きつけられる。なお、テンション軸Ｊ_Ｌ５、Ｊ_Ｒ５のストローク方向（Ｘ_ＪＬ、Ｘ_ＪＲ方向）がワークＷの延在方向（すなわち、金型ＤからジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒに向かってワークＷが延在する方向）と一致するように、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの姿勢が変化する。そのために、例えば、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒ本体とジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒから延在するワークＷの部分との間の角度を検出する角度センサが、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒそれぞれに設けられている。そして、テンション軸Ｊ_Ｌ５、Ｊ_Ｒ５のストローク方向とワークＷの延在方向とが一致するような角度を角度センサが検出し続けるように、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの姿勢が変化する。

なお、このとき、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_ＲによってワークＷをストレッチしつつ、ワークＷを金型Ｄに巻きつけてもよい。例えば、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒのテンション軸Ｊ_Ｌ５、Ｊ_Ｒ５を荷重制御（そのシリンダを圧力制御）することにより、ワークＷは、巻きつけ開始から終了までの間に、ワークＷがワーク長の１％程度ストレッチされる（以下、このようなストレッチを、「巻きつけ時ストレッチ」と称する）。

そして、図３（Ｄ）に示すように、ワークＷの成形面Ｄ_Ｓの端縁部における接線上にジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒが到達して金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓ全体にワークＷが当接すると、ストレッチフォーミングが完了する。なお、ワークＷが金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓ全体に当接した後、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒのテンション軸Ｃ_Ｌ５、Ｃ_Ｒ５を荷重制御（そのシリンダを圧力制御）することにより、ワークＷを所定量、例えばワーク長の１％程度ストレッチしてもよい（以下、このようなストレッチを「ポストストレッチ」と称する）。

この図３に示す一例のストレッチフォーミングを、ストレッチフォーミング装置１０を含む本実施の形態のストレッチフォーミングシステムは、作業者が複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６を手動で動作させることにより、または複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６の動作を自動制御することによって実行できるように構成されている。複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６の動作を自動制御するために、本実施の形態のストレッチフォーミングシステムは、複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６の動作を自動制御するための制御プログラムを作成できるように構成されている。以下、複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６の動作を自動制御するための制御プログラムの作成について説明する。

まず、ストレッチフォーミング終了後に良好な成形品を得るためには、ワークＷにしわが生じないように、またワークＷの厚さが全体にわたって略一様に変化するように、さらにワークＷと金型Ｄとの間にすきまが生じないように、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの金型Ｄに対する相対的な位置および姿勢の軌跡（変化）（以下、「ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡」と称する）を作業者は考える必要がある。また、そのジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡を実現する複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれの動作パターンを作業者は考える必要がある。しかしながら、このことは、作業者にとっては時間がかかるために負担であり、また熟練な作業者でなければ難しい。

そこで、本実施の形態のストレッチフォーミングシステムは、良好な成形品を得るために必要なジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡を算出するように構成されている。また、算出されたジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡を実現するために必要な複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれの動作パターンを算出するように構成されている。そして、その算出した動作パターンで制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれを動作させるための制御プログラムを作成するように構成されている。

図４は、本実施の形態のストレッチフォーミングシステムに含まれる制御プログラム作成装置の構成を概略的に示している。制御プログラム作成装置は、例えば、制御プログラムを作成するためのソフトウェアがインストールされたパーソナルコンピュータで構成される。以下、制御プログラム作成装置の構成を説明しつつ、制御プログラムの作成方法を説明する。

制御プログラム作成装置５０は、図４に示すように、成形条件取得部５２、ジョー軌跡算出部５４、金型移動量算出部５６、制御軸動作パターン算出部５８、ＦＥＭ解析部６０、および制御プログラム作成部６２を有する。

成形条件取得部５２は、ワークＷを金型Ｄに巻きつけてストレッチフォーミングするために必要な成形条件を作業者から取得するように構成されている。例えば、制御プログラム作成装置５０がパーソナルコンピュータで構成される場合、マウスやキーボード等の入力デバイスとディスプレイ等のグラフィックユーザーインターフェースとを介して作業者から成形条件を取得する。

成形条件取得部５２が作業者から取得する成形条件として、例えば、金型Ｄの形状、ワークＷの形状、ワークＷの材料（機械的性質）、ワークＷの初期位置および初期姿勢、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒそれぞれの初期位置および初期姿勢、プリストレッチ量（プリストレッチによるストレッチ量）、巻きつけ時ストレッチ量（巻きつけ時のストレッチによるストレッチ量）、ポストストレッチ量（ポストストレッチによるストレッチ量）などが挙げられる。なお、ここで言う初期位置および初期姿勢は、ワークＷの金型Ｄへの巻きつけを開始するときの開始位置および開始姿勢を言う。

ジョー軌跡算出部５４は、成形条件取得部５２が作業者から取得した成形条件に基づいてストレッチフォーミング装置１０のモデルを用いたシミュレーションを実行することにより、良好な成形品を得るために必要な、すなわち良好にワークＷが金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓに巻きつくために必要なジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡を算出するように構成されている。

ジョー軌跡算出部５４について説明する。まず、図３に示すように、ストレッチフォーミング中においては、金型Ｄを上昇させつつ、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒそれぞれの位置および姿勢を変化させる。また、それを、ワークＷにしわが生じないように、ワークＷの厚さが全体にわたって略一様に変化するように、および、ワークＷと金型Ｄとの間にすきまが生じないように実行する。これを実現するためのジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡を算出する方法として、以下の方法が考えられる。

例えば、金型Ｄの初期位置、初期姿勢、および上昇速度、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの初期位置、初期姿勢、位置の変化速度、および姿勢の変化速度などのパラメータを様々に変更し、パラメータを変更する毎に対応するワークＷの変形挙動をＦＥＭ（有限要素法）解析によって演算する。それを、ワークＷが良好に変形挙動するパラメータの値が見出されるまで実行する。

しかしながら、このような試行錯誤的な方法は、良好な成形品を得るために必要なジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡を算出するのに多大な時間を必要とする。

そこで、発明者は、以下のように考察した。

まず、発明者は、図５（Ａ）に示すようにジョーＪ_Ｌ、Ｌ_Ｒによって保持されたワークＷと当接した状態の金型Ｄをその当接方向（Ｚ方向）に移動させると、金型Ｄの移動方向（Ｚ方向）の移動のみが規制されている状態でジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒがあれば、図５（Ｂ）に示すようにワークＷが良好に自然に金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓに巻きつくと考えた。すなわち、しわが生じることなく、また全体にわたってワークＷの厚さが一様に変化し、さらにワークＷと金型Ｄとの間にすきまが生じることなく、ワークＷが金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓに自然に良好に巻きつくと考えた。

具体的に説明すると、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_ＲがＺ方向の移動を除いて自由状態である場合、金型ＤのＺ方向の移動によってその成形面Ｄ_ＳにワークＷが巻きついている最中においてジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの位置および姿勢が自由に変化するため、ワークＷは局所的に大きく伸びることがない（局所ひずみがほとんど生じない）と発明者は考えた。それゆえ、しわが発生しにくく、またワークＷの厚さが全体にわたって略一様に変化し、さらにワークＷと金型Ｄとの間にすきまがほとんど生じることなく、ワークＷが金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓに良好に巻きつくと考えた。

したがって、図５（Ｂ）に示すように、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_ＲがＺ方向の移動を除いて自由状態であるときに金型Ｄを移動させてワークＷを金型Ｄに巻きつけたときに生じるジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡Ｐ_ＪＬ、Ｐ_ＪＲ（二点鎖線）が、良好な成形品を得るために必要なジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡に相当すると発明者は考えた。

さらに言えば、この考えに基づけば、上述の試行錯誤的な方法に比べて短時間で、良好な成形品を得るために必要なジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡Ｐ_ＪＬ、Ｐ_ＪＲを算出することができると発明者は考えた。

このような発明者の考察に基づいて、ジョー軌跡算出部５４は、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒが鉛直方向（Ｚ方向）の移動を規制される以外は位置および姿勢が自由に変化可能である拘束条件の下で、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒによって保持されたワークＷと当接した状態の金型Ｄを鉛直方向に移動させることによってワークＷを金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓに巻きつけるシミュレーション（巻きつけシミュレーション）を実行するように構成されている。そして、巻きつけシミュレーションの結果に基づいて、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡Ｐ_ＪＬ、Ｐ_ＪＲを算出するように構成されている。

具体的には、ジョー軌跡算出部５４は、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの基準点Ｒ_ＪＬ、Ｒ_ＪＲのＺ方向の移動のみを規制した拘束条件の下で、また成形条件取得部５２によって取得された成形条件に基づいて、巻きつきシミュレーションを実行する。例えば、成形条件として与えられたプリストレッチ量が２％である場合、２％ストレッチされたワークＷのモデルを用いて巻きつきシミュレーションを実行する。

また、ジョー軌跡算出部５４は、実際のワークＷの厚さに比べて薄い厚さのワークＷ（モデル）を用いて巻きつきシミュレーションを実行するように構成されている。その理由は、ワークＷの厚さが薄いほど、曲げ時の抵抗が生じにくい（ワークＷの曲げ剛性が小さい）ことから少ないひずみでワークＷが変形しやすく、その結果としてワークＷが金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓに全体にわたって密着しやすい（すきまが生じにくい）からである。すなわち、ワークＷの厚さが薄いほど、ワークＷが金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓに全体にわたって密着する理想的なジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡Ｐ_ＪＬ、Ｐ_ＪＲを算出することができる。

さらに、ジョー軌跡算出部５４は、金型ＤをＺ方向に可能最大移動量で移動させてワークＷを金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓに巻きつける巻きつきシミュレーションを実行するように構成されている。これは、ワークＷを金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓ全体にわたって確実に巻きつけるためである。

なお、ジョー軌跡算出部５４は、ワークＷと金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓとの間の摩擦係数を最大にした拘束条件の下で、巻きつきシミュレーションを実行するように構成されてもよい。これにより、巻きつきシミュレーション上において、ワークＷが金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓ上を滑ることが抑制される。これにより、実機と近い条件で巻きつきシミュレーションを実行することができる。その結果、より高精度に、良好な成形品を得るために必要なジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡Ｐ_ＪＬ、Ｐ_ＪＲを算出することができる。

加えて、ジョー軌跡算出部５４は、巻きつきシミュレーションの結果を、作業者に対して出力するように構成されている。それにより、巻きつきシミュレーションの結果が良好であるか否かを作業者に判断させる。

例えば、巻きつきシミュレーションの結果として、巻きつきシミュレーション後における、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの位置および姿勢、金型Ｄの位置および姿勢、ワークＷの位置、姿勢、および形状などがディスプレイに表示される。これにより、巻きつきシミュレーションの結果に基づいて、制御プログラム作成装置５０によって良好なジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡Ｐ_ＪＬ、Ｐ_ＪＲが算出されたか否かを、作業者は確認することができる。また、例えば、ワークＷの形状の異常、ワークＷが金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓの端縁部と接触していないなど、巻きつきシミュレーション結果が良好でない場合、作業者は、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒおよび金型Ｄの初期位置や初期姿勢などの成形条件を適切に変更することができる。

作業者が巻きつきシミュレーションの結果が良好であると判断した場合、すなわち、例えばマウスやキーボードなどの入力デバイスに対して対応する操作を作業者が実行した場合、ジョー軌跡算出部５４によって算出されたジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡Ｐ_ＪＬ、Ｐ_ＪＲが確定される。

図４に戻り、制御プログラム作成装置５０の金型移動量算出部５６は、ジョー軌跡算出部５４によって算出された（作業者によって良好と判断された）ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡Ｐ_ＪＬ、Ｐ_ＪＲに基づいて、金型ＤのＺ方向の移動量を算出するように構成されている。

上述したように、ジョー軌跡算出部５４によって算出されたジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡Ｐ_ＪＬ、Ｐ_ＪＲは、金型ＤがＺ方向に可能最大移動量したときの軌跡である。これは、ワークＷが金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓ全体に確実に巻きつくジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡Ｐ_ＪＬ、Ｐ_ＪＲを求めるためである。

しかしながら、このようなジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡Ｐ_ＪＬ、Ｐ_ＪＲにしたがってジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの金型Ｄに対する相対的な位置および姿勢を変化させると、図５（Ｂ）に示すように、ワークＷが金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓを越えて過剰に巻回されることがある。別の観点から言えば、金型ＤがＺ方向に必要以上に移動することがある。実際には、図３（Ｄ）に示すように、ワークＷの成形面Ｄ_Ｓの端縁部における接線上にジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒが到達するように金型ＤをＺ方向に最低限移動させれば、ワークＷが金型Ｄの成形面Ｄｓ全体に巻回される。そこで、金型移動量算出部５６は、金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓ全体にワークＷを巻回するために最低限必要とされる金型ＤのＺ方向の移動量を算出するように構成されている。

図６は、金型ＤのＺ方向の移動量の算出方法を説明するための図である。図６は、Ｚ−Ｘ平面と平行な、金型Ｄの断面を示している。点Ｐ_ＪＬ（Ｓ）、Ｐ_ＪＲ（Ｓ）は、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡Ｐ_ＪＬ、Ｐ_ＪＲの始点を示している。すなわち、始点Ｐ_ＪＬ（Ｓ）、Ｐ_ＪＲ（Ｓ）は、ストレッチフォーミングを開始する前のジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの基準点Ｒ_ＪＬ、Ｒ_ＪＲの位置を示している。一方、点Ｐ_ＪＬ（Ｆ）、Ｐ_ＪＲ（Ｆ）は、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡Ｐ_ＪＬ、Ｐ_ＪＲの終点を示している。すなわち、終点Ｐ_ＪＬ（Ｆ）、Ｐ_ＪＲ（Ｆ）は、ストレッチフォーミング終了後のジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの基準点Ｒ_ＪＬ、Ｒ_ＪＲの位置を示している。

さらに、一点鎖線Ｔ_Ｌ、Ｔ_Ｒは、Ｚ−Ｘ平面上における、金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓの両端縁部それぞれでの接線を示している。点Ｃ_Ｌ、Ｃ_Ｒは、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡Ｐ_ＪＬ、Ｐ_ＪＲと接線Ｔ_Ｌ、Ｔ_Ｒとの交点（特許請求の範囲に記載の「第１および第２の交点」に対応）を示している。

交点Ｃ_Ｌと金型Ｄの頂点（成形面Ｄ_Ｓにおいて最大高さ位置の点）Ｄ_Ｔとの間のＺ方向距離（特許請求の範囲の「第１の鉛直方向距離」に対応）Ｈ_Ｌは、ジョーＪ_Ｌ側のワークＷの部分が金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓに巻きつくために最低限必要な金型ＤのＺ方向の移動量に相当する。一方、交点Ｃ_Ｒと金型Ｄの頂点Ｄ_Ｔとの間のＺ方向距離（特許請求の範囲の「第２の鉛直方向距離」に対応）Ｈ_Ｒは、ジョーＪ_Ｒ側のワークＷの部分が金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓに巻きつくために最低限必要な金型ＤのＺ方向の移動量に相当する。

図６に示すように、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡Ｐ_ＪＬ、Ｐ_ＪＲと金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓの両端縁部それぞれでの接線Ｔ_Ｌ、Ｔ_Ｒとの交点Ｃ_Ｌ、Ｃ_Ｒは、必ずしも同一の高さ位置（Ｚ方向位置）に位置するわけではない。すなわち、Ｚ方向距離Ｈ_Ｌ、Ｈ_Ｒが異なる場合がある。

Ｚ方向距離Ｈ_Ｌ、Ｈ_Ｒが異なる場合、ジョーＪ_Ｌ側のワークＷの部分とジョーＪ_Ｒ側のワークＷの部分の両方を金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓに巻きつけるためには、大きい方のＺ方向距離（図６においてはＨ_Ｒ）と同一の移動量で金型ＤをＺ方向に移動させる必要がある。仮に小さい方の鉛直方向距離Ｈ_Ｌと同一の移動量で金型ＤをＺ方向に移動させた場合、ジョーＪ_Ｒ側のワークＷの部分が金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓの端縁部と接触できない。

したがって、金型移動量算出部５６は、まず、ジョー軌跡算出部５４によって算出されたジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡Ｐ_ＪＬ、Ｐ_ＪＲと、成形条件取得部５２によって取得された金型形状とに基づいて、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡Ｐ_ＪＬ、Ｐ_ＪＲと金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓの両端縁部それぞれでの接線Ｔ_Ｌ、Ｔ_Ｒとの交点Ｃ_Ｌ、Ｃ_Ｒを算出する。次に、金型移動量算出部５６は、算出した交点Ｃ_Ｌ、Ｃ_Ｒと金型Ｄの頂点Ｄ_Ｔとの間のＺ方向距離Ｈ_Ｌ、Ｈ_Ｒを算出する。そして、Ｚ方向距離Ｈ_Ｌ、Ｈ_Ｒを比較し、大きい方を金型ＤのＺ方向の移動量として決定する。

なお、金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓの端縁部上の二点を通過する直線を接線として用い、金型ＤのＺ方向の移動量を算出するようにしてもよい。

また、Ｚ−Ｘ平面と平行な断面形状がＹ方向位置によって異なる金型形状の場合、以下の方法によって金型ＤのＺ方向の移動量を算出するようにしてもよい。まず、Ｙ方向位置が異なる複数のＺ−Ｘ平面それぞれにおいて、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡Ｐ_ＪＬ、Ｐ_ＪＲと金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓの両端縁部それぞれでの接線Ｔ_Ｌ、Ｔ_Ｒとの交点Ｃ_Ｌ、Ｃ_Ｒを算出する。次に、全ての交点Ｃ_Ｌ、Ｃ_Ｒそれぞれと金型Ｄの頂点Ｄ_Ｔとの間のＺ方向距離を算出する。そして、算出された複数のＺ方向距離の中から最大のＺ方向距離を抽出し、抽出された最大のＺ方向距離を金型ＤのＺ方向の移動量とする。これにより、Ｚ−Ｘ平面と平行な断面形状がＹ方向位置によって異なる金型形状であっても、ワークＷを金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓ全体に巻回することができる。

制御プログラム作成装置５０の制御軸動作パターン算出部５８は、成形条件取得部５２によって取得された成形条件と、ジョー軌跡算出部５４によって算出されたジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡Ｐ_ＪＬ、Ｐ_ＪＲと、金型移動量算出部５８によって算出された金型ＤのＺ方向の移動量とに基づいて、複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれの動作パターンを算出するように構成されている。

制御軸動作パターン算出部５８は、成形条件取得部５２によって取得されたジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒ、金型Ｄそれぞれの初期位置および初期姿勢からジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの軌跡Ｐ_ＪＬ、Ｐ_ＪＲにしたがってジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒ、金型Ｄそれぞれの位置および姿勢を変化させるための複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれの動作パターンを算出する。

具体的には、制御軸動作パターン算出部５８は、金型Ｄの初期位置からのＺ方向の移動量が、金型移動量算出部５６によって算出された移動量（例えば、図６に示すＺ方向距離Ｈ_Ｒ）になるように複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれの動作パターンを算出する。また、図６を用いて説明すると、ジョーＪ_Ｌの軌跡Ｐ_ＪＬの始点Ｐ_ＪＬ（Ｓ）から点Ｃ_Ｌ’までの部分と、ジョーＪ_Ｒの軌跡Ｐ_ＪＲの始点Ｐ_ＪＲ（Ｓ）から交点Ｃ_Ｒまでの部分に基づいて、複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれの動作パターンを算出する。なお、点Ｃ_Ｌ’は、図６に示すように交点Ｃ_ＲのＺ方向位置と同一位置に存在する軌跡Ｐ_ＪＬ上の点である。

なお、作業者から成形条件取得部５２にポストストレッチ量が成形条件として与えられている場合、そのポストストレッチ量でワークＷをポストストレッチするために必要な制御軸の動作パターンが、ジョー軌跡算出部５４および金型移動量算出部５６の算出結果に基づいて算出された制御軸の動作パターンに追加される。図３（Ｄ）に示すようにワークＷが金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓ全体に当接した後に作業者から与えられたポストストレッチ量でワークＷがストレッチするように、テンション軸Ｊ_Ｌ５、Ｊ_Ｒ５によってワークＷを引っ張るためのテンション軸Ｊ_Ｌ５、Ｊ_Ｒ５の動作パターンが追加される。

また、巻きつけ時ストレッチ量が成形条件として成形条件取得部５２に与えられている場合、その巻きつけ時ストレッチ量でワークＷをストレッチするために必要な制御軸の動作パターンが、ジョー軌跡算出部５４および金型移動量算出部５６の算出結果に基づいて算出された制御軸の動作パターンに追加される。ワークＷの金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓへの巻きつき開始から終了するまでの間に、巻きつけ時ストレッチ量でワークＷがストレッチするように、テンション軸Ｊ_Ｌ５、Ｊ_Ｒ５によってワークＷを引っ張るためのテンション軸Ｊ_Ｌ５、Ｊ_Ｒ５の動作パターンが追加される。

制御プログラム作成装置５０のＦＥＭ解析部６０は、制御軸動作パターン算出部５８によって算出された複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれの動作パターンを用いて、ワークＷのＦＥＭ解析を実行するように構成されている。

具体的には、ＦＥＭ解析部６０は、制御軸動作パターン算出部５８によって算出された複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれの動作パターンにしたがってストレッチフォーミング装置１０がストレッチフォーミングを実行することによって生じるワークＷの変形挙動を、ＦＥＭ解析によって算出するように構成されている。そして、ＦＥＭ解析の結果を、例えばディスプレイを介して作業者に対して出力するように構成されている。それにより、ＦＥＭ解析の結果が良好であるか否かを作業者に判断させる。

例えば、ＦＥＭ解析の結果から、ストレッチフォーミング後のワークＷ（成形品）の部分的な厚さやひずみ量を作業者は知ることができる。それにより、良好な制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれの動作パターンが算出されたか否かを作業者は確認することができる。また、例えば、厚さやひずみ量が局所的に大きく異なるなど、ＦＥＭ解析の結果が良好でない場合、作業者は、プリストレッチ量などの成形条件を適切に変更することができる。

作業者がＦＥＭ解析の結果が良好であると判断した場合、すなわち、例えばマウスやキーボードなどの入力デバイスに対して対応する操作を作業者が実行した場合、制御軸動作パターン算出部５８によって算出された制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれの動作パターンが確定される。

制御プログラム作成装置５０の制御プログラム作成部６２は、制御軸動作パターン算出部５８によって算出された（作業者によって良好と判断された）制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれの動作パターンに基づいて、実機のストレッチフォーミング装置１０の複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれの動作を自動制御するための制御プログラムを作成するように構成されている。また、制御プログラム作成部６２は、作成された制御プログラムをデータとして出力するように構成されている。

このように作成された制御プログラムにしたがって複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれの動作が自動制御されることにより、ストレッチフォーミング装置１０は、ワークＷを金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓに良好に自動で巻回する。その結果、良好な成形品が作製される。

本実施の形態によれば、ストレッチフォーミングによって良好な成形品を得るために必要なジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒそれぞれの金型Ｄに対する相対的な位置および姿勢の軌跡、すなわち複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれの動作パターンを短時間で算出することができる。その結果、作業者の負担を軽減することができる。

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、図３に示すように、ストレッチフォーミングの実行中において、テンション軸Ｊ_Ｌ５、Ｊ_Ｒ５のストローク方向（Ｘ_ＪＬ、Ｘ_ＪＲ方向）がワークＷの延在方向（金型ＤからジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒに向かってワークＷが延在する方向）と一致するように、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの姿勢が変化する。しかし、本発明はこれに限らない。

例えば、図７（Ａ）に示すように、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒが、テンション軸Ｊ_Ｌ５、Ｊ_Ｒ５のストローク方向（Ｘ_ＪＬ、Ｘ_ＪＲ方向）が水平方向と一致する姿勢（水平姿勢）で、ワークＷを水平方向に延在する姿勢で保持する。そして、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒが水平姿勢を維持した状態で金型Ｄが鉛直方向（Ｚ方向）に移動することにより、図７（Ｂ）に示すようにワークＷが金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓに巻回される。

この場合、制御プログラム作成装置５０のジョー軌跡算出部５４は、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_ＲのＺ方向の移動を規制することに加えて、水平方向であって且つジョー対向方向と直交する方向（すなわち、Ｙ_ＪＬ、Ｙ_ＪＲ方向）に延在する回転中心線を中心とする回転を規制して、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒの金型Ｄに対する相対的な位置および姿勢の軌跡Ｐ_ＪＬ、Ｐ_ＪＲを算出する。これにより、ストレッチフォーミング中においてジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒが水平姿勢で維持される場合であっても、良好な成形品を実現するために必要な複数の制御軸Ｊ_Ｄ１〜Ｊ_Ｄ２、Ｊ_Ｌ１〜Ｊ_Ｌ６、Ｊ_Ｒ１〜Ｊ_Ｒ６それぞれの動作を自動制御する制御プログラムを作成することができる。

また、上述の実施の形態の場合、図２に示すように、金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓは、曲面状であるが本発明はこれに限らない。例えば、図８に示すように金型Ｄ’の成形面Ｄ_Ｓ’のように平面であってもよい。本発明は、広義には、ワークが巻きつくことができる成形面を備える金型であればよい。

さらに、上述の実施の形態の場合、金型Ｄに巻きつけられる板状のワークＷは平板状であるが、本発明はこれに限らない。例えば、図９に示すワークＷ’のように、平板状ではなく、ジョー対向方向Ａ１と直交する方向Ａ２に湾曲する湾曲状であってもよい。この場合、ジョーは、湾曲状のワークＷ’の対向し合う端縁部を挟持することができる、いわゆるカーブドジョー（ｃｕｒｖｅｄ ｊａｗ）である。

加えて、上述では、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒは鉛直方向（Ｚ方向）に移動せず、制御プログラム作成装置５０の金型移動量算出部５６によって算出された移動量で金型ＤがＺ方向に移動するストレッチフォーミングを例に挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限らない。金型移動量算出部５６によって算出される金型ＤのＺ方向の移動量は、言い換えると、図６に示すように、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_Ｒに対する金型Ｄの相対的なＺ方向の移動量である。したがって、金型ＤのＺ方向の移動量とジョーＪ_Ｌ、Ｊ_ＲのＺ方向の移動量との合計が、金型移動量算出部５６によって算出された移動量であればよい。すなわち、金型ＤがＺ方向に上昇するとともに、ジョーＪ_Ｌ、Ｊ_ＲがＺ方向に降下することにより、ワークＷが金型Ｄの成形面Ｄ_Ｓに巻回される。

本発明は、ワークの対向し合う端縁部それぞれを挟持する２つのジョーと、２つのジョーの間に配置されてワークと当接する金型と、各ジョーと金型の位置および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（金型昇降軸）
Ｊ_Ｄ２ 制御軸（金型チルト軸）
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）
５０ 制御プログラム作成装置
５２ 成形条件取得部
５４ ジョー軌跡算出部
５６ 金型移動量算出部
５８ 制御軸動作パターン算出部
６０ ＦＥＭ解析部
６２ 制御プログラム作成部

Claims (6)

1. ワークの対向し合う端縁部それぞれを挟持する第１および第２のジョーと、
   第１および第２のジョーの間に配置されてワークと当接する金型と、
   第１および第２のジョーの金型に対する相対的な位置および姿勢を変更する複数の制御軸と、
   第１および第２のジョーそれぞれが鉛直方向の移動が規制される以外は位置および姿勢が自由に変化可能である拘束条件の下で、金型を鉛直方向に移動させてワークを金型に巻きつけたときにおける第１および第２のジョーそれぞれの金型に対する相対的な位置および姿勢の軌跡を算出するジョー軌跡算出部と、
   ジョー軌跡算出部によって算出された第１および第２のジョーそれぞれの金型に対する相対的な位置および姿勢の軌跡を実現する複数の制御軸それぞれの動作パターンを算出する制御軸動作パターン算出部と、を有するストレッチフォーミングシステム。
2. ワークの対向し合う端縁部それぞれを挟持する第１および第２のジョーと、
   第１および第２のジョーの間に配置されてワークと当接する金型と、
   第１および第２のジョーの金型に対する相対的な位置および姿勢を変更する複数の制御軸と、
   第１および第２のジョーそれぞれが鉛直方向の移動が規制されるとともに水平方向であって且つジョー対向方向と直交する方向に延在する回転中心線を中心とする回動が規制される以外は位置および姿勢が自由に変化可能である拘束条件の下で、金型を鉛直方向に移動させてワークを金型に巻きつけたときにおける第１および第２のジョーそれぞれの金型に対する相対的な位置および姿勢の軌跡を算出するジョー軌跡算出部と、
   ジョー軌跡算出部によって算出された第１および第２のジョーそれぞれの金型に対する相対的な位置および姿勢の軌跡を実現する複数の制御軸それぞれの動作パターンを算出する制御軸動作パターン算出部と、を有するストレッチフォーミングシステム。
3. ジョー軌跡算出部は、実際のワークの厚さに比べて薄い厚さのワークを用いて第１および第２のジョーそれぞれの金型に対する相対的な位置および姿勢の軌跡を算出する、請求項１または２に記載のストレッチフォーミングシステム。
4. 鉛直方向に延在する平面上において、ジョー軌跡算出部によって算出された第１および第２のジョーそれぞれの金型に対する相対的な位置の軌跡と金型の成形面の両端縁部それぞれでの接線との第１および第２の交点を算出し、
   算出した第１および第２の交点それぞれと金型の頂点との間の第１および第２の鉛直方向距離を算出し、
   算出した第１の鉛直方向距離と第２の鉛直方向距離とを比較し、大きい方を第１および第２のジョーに対する金型の相対的な鉛直方向の移動量として決定する、金型移動量算出部をさらに有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のストレッチフォーミングシステム。
5. ワークの対向し合う端縁部それぞれを挟持する第１および第２のジョーと、第１および第２のジョーの間に配置されてワークと当接する金型と、第１および第２のジョーの金型に対する相対的な位置および姿勢を変更する複数の制御軸とを有し、第１および第２のジョーによってワークを金型に巻き付けて成形するストレッチフォーミング方法であって、
   第１および第２のジョーそれぞれが鉛直方向の移動が規制される以外は位置および姿勢が自由に変化可能である拘束条件の下で、金型を鉛直方向に移動させてワークを金型に巻きつけたときにおける第１および第２のジョーそれぞれの金型に対する相対的な位置および姿勢の軌跡を算出し、
   算出した第１および第２のジョーそれぞれの金型に対する相対的な位置および姿勢の軌跡を実現する複数の制御軸それぞれの動作パターンを算出する、ストレッチフォーミング方法。
6. ワークの対向し合う端縁部それぞれを挟持する第１および第２のジョーと、第１および第２のジョーの間に配置されてワークと当接する金型と、第１および第２のジョーの金型に対する相対的な位置および姿勢を変更する複数の制御軸とを有し、第１および第２のジョーによってワークを金型に巻き付けて成形するストレッチフォーミング方法であって、
   第１および第２のジョーそれぞれが鉛直方向の移動が規制されるとともに水平方向であって且つジョー対向方向と直交する方向に延在する回転中心線を中心とする回動が規制される以外は位置および姿勢が自由に変化可能である拘束条件の下で、金型を鉛直方向に移動させてワークを金型に巻きつけたときにおける第１および第２のジョーそれぞれの金型に対する相対的な位置および姿勢の軌跡を算出し、
   算出した第１および第２のジョーそれぞれの金型に対する相対的な位置および姿勢の軌跡を実現する複数の制御軸それぞれの動作パターンを算出する、ストレッチフォーミング方法。

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