WO2014061530A1 - 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

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WO2014061530A1
WO2014061530A1 PCT/JP2013/077517 JP2013077517W WO2014061530A1 WO 2014061530 A1 WO2014061530 A1 WO 2014061530A1 JP 2013077517 W JP2013077517 W JP 2013077517W WO 2014061530 A1 WO2014061530 A1 WO 2014061530A1
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WO
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jaws
mold
workpiece
jaw
stretch forming
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/077517
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English (en)
French (fr)
Inventor
木村　剛
征士郎 川野
信一 中野
文博 本多
Original Assignee
川崎重工業株式会社
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Publication date
Application filed by 川崎重工業株式会社 filed Critical 川崎重工業株式会社
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Priority to US14/434,141 priority patent/US20150266077A1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D25/00—Working sheet metal of limited length by stretching, e.g. for straightening
    • B21D25/02—Working sheet metal of limited length by stretching, e.g. for straightening by pulling over a die
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D11/00—Bending not restricted to forms of material mentioned in only one of groups B21D5/00, B21D7/00, B21D9/00; Bending not provided for in groups B21D5/00 - B21D9/00; Twisting
    • B21D11/02—Bending by stretching or pulling over a die
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D25/00—Working sheet metal of limited length by stretching, e.g. for straightening
    • B21D25/04—Clamping arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a stretch forming system and a stretch forming method for stretching a workpiece.
  • stretch forming has been performed in which a workpiece is pulled into a desired shape.
  • stretch forming is arranged between the first and second jaws and the first and second jaws that sandwich the opposing edge portions of the plate-shaped workpiece.
  • This is performed by using a stretch forming apparatus that includes a mold that comes into contact with the workpiece and a plurality of control shafts that change relative positions and postures of the jaws with respect to the mold. An operator manually moves each of the plurality of control axes to change the relative position and posture of each jaw with respect to the mold, whereby the work is wound around the mold and stretch-formed into a desired shape.
  • the present invention reduces the trajectory of the relative positions and postures of the jaws to the mold necessary for obtaining a good molded product by stretch forming, that is, the operation patterns of each of the plurality of control axes on behalf of the operator.
  • the task is to reduce the burden on the worker by calculating with time.
  • the present invention is configured as follows.
  • the first and second jaws sandwiching the opposing edge portions of the workpiece, A mold disposed between the first and second jaws and in contact with the workpiece; A plurality of control axes for changing the relative positions and postures of the first and second jaws with respect to the mold;
  • the workpiece is wound around the die by moving the die in the vertical direction under the constraint that the position and orientation of the first and second jaws can be freely changed except that the movement in the vertical direction is restricted.
  • a jaw trajectory calculation unit for calculating a trajectory of a relative position and posture of each of the first and second jaws with respect to the mold when attached;
  • a control axis operation pattern calculation unit that calculates an operation pattern of each of a plurality of control axes that realizes a locus of relative position and posture of each of the first and second jaws calculated by the jaw locus calculation unit;
  • a stretch forming system is provided.
  • the first and second jaws sandwiching the opposing edge portions of the workpiece, A mold disposed between the first and second jaws and in contact with the workpiece; A plurality of control axes for changing the relative positions and postures of the first and second jaws with respect to the mold;
  • Each of the first and second jaws is restricted in movement in the vertical direction and restricted in rotation around a rotation center line extending in the horizontal direction and perpendicular to the jaw facing direction.
  • a jaw trajectory calculation unit for calculating a trajectory of the position and orientation;
  • a control axis operation pattern calculation unit that calculates an operation pattern of each of a plurality of control axes that realizes a locus of relative position and posture of each of the first and second jaws calculated by the jaw locus calculation unit;
  • a stretch forming system is provided.
  • the jaw trajectory calculating unit uses the workpiece having a thickness smaller than the actual thickness of the workpiece to determine the relative positions of the first and second jaws with respect to the mold.
  • a stretch forming system according to the first or second aspect is provided that calculates a trajectory of the posture.
  • the locus of the relative position with respect to the respective molds of the first and second jaws calculated by the jaw locus calculating unit and the mold First and second intersections with tangents at both end edges of the molding surface are calculated, and first and second vertical points between the calculated first and second intersections and the vertex of the mold are calculated.
  • the direction distance is calculated, the calculated first vertical direction distance is compared with the second vertical direction distance, and the larger one is determined as the relative vertical movement amount of the mold with respect to the first and second jaws.
  • the first and second jaws sandwiching the opposing end edges of the workpiece, and the gold disposed between the first and second jaws and in contact with the workpiece.
  • the workpiece is wound around the die by moving the die in the vertical direction under the constraint that the position and orientation of the first and second jaws can be freely changed except that the movement in the vertical direction is restricted.
  • the first and second jaws sandwiching the opposing end edges of the workpiece, and the gold disposed between the first and second jaws and in contact with the workpiece.
  • Stretch using a mold and a plurality of control shafts that change relative positions and postures of the first and second jaws with respect to the mold, and winding the work around the mold by the first and second jaws A forming method, Each of the first and second jaws is restricted in movement in the vertical direction and restricted in rotation around a rotation center line extending in the horizontal direction and perpendicular to the jaw facing direction.
  • Calculate the locus of position and orientation There is provided a stretch forming method for calculating an operation pattern of each of a plurality of control axes that realizes a locus of relative positions and postures of the calculated first and second jaws with respect to the mold.
  • the locus of the relative position and posture of each jaw necessary for obtaining a good molded product by stretch forming that is, the operation pattern of each of a plurality of control axes can be calculated in a short time. Can do. As a result, the burden on the operator can be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a jaw and a mold of the stretch forming apparatus shown in FIG. Diagram for explaining the flow of stretch forming as an example Schematic configuration diagram of a control program creation device for creating a control program for automatically controlling the operation of a control axis
  • the figure for demonstrating the amount of mold rises calculated by the mold movement amount calculation part Illustration for explaining another stretch forming A figure for explaining another stretch forming Illustration for explaining different stretch forming
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a stretch forming apparatus included in a stretch forming system according to an embodiment of the present invention.
  • the stretch forming apparatus 10 has two jaws J L and J R and a mold D that face each other.
  • FIG. 2 which is a schematic perspective view of the jaws J L and J R and the mold D
  • the jaws J L and J R are arranged so that the opposite end portions of the plate-like workpiece W are opposite to each other. It is configured to be sandwiched in the thickness direction.
  • the mold D is disposed between the jaws J L and J R and is configured to contact the workpiece W from below. Mold D comprises a workpiece W and a curved forming surface D S abuts.
  • the stretch forming apparatus 10 defines a system coordinate system ⁇ S composed of an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to each other.
  • the X direction and the Y direction are horizontal directions, and the Z direction is a vertical direction.
  • X D axis mutually orthogonal, Y D axis, and mold coordinate system ⁇ D consisting Z D axis is defined together.
  • the jaw coordinate systems ⁇ J L and ⁇ J R which are orthogonal coordinate systems, are defined for the jaws J L and JR, respectively.
  • Joe coordinate system .SIGMA.j L, the origin of .SIGMA.j R is Joe J L, J jaws J L, located in the gripping center of the workpiece W in the R, J reference point R R JL, located R JR.
  • the reference point R JL, R JR is located in the center of the portion of the workpiece W is held between the jaws J L, the J R and the jaws J L, front and Z JL shaft portion of the workpiece W is sandwiched J R, and the Z JR axis orthogonal.
  • the stretch forming apparatus 10 is also a mold that raises and lowers the mold D in the vertical direction (Z direction) with respect to the base B of the stretch forming apparatus 10 as a mold control axis for changing the position and posture of the mold D.
  • a lift shafts J D1 and a mold tilting axis J D2 for rotating around a rotational center line C D1 extending die D parallel to the X axis.
  • Parallel the stretch forming apparatus 10 further includes, as control shaft of jaws J L to change the position and orientation of the jaws J L, in order from the base B of the stretch forming apparatus 10 to the jaws J L, the jaws J L and X-axis
  • the tension axis J L5 that strokes the jaw J L in a linear direction orthogonal to L2 , and the tension axis J L5 A rotation axis J L6 that rotates the jaw J L about
  • the stretch forming apparatus 10 as the control shaft for the jaw J R to change the position and orientation of the jaws J R, in order from the base B of the stretch forming apparatus 10 toward the jaw J R, X-axis jaws J R parallel to the carriage shaft J R1 to stroke, the angulation axis J R2 to rotate the jaw J R about the rotation center line C R1 extending in parallel to the Z axis, the jaw J R horizontally (X-Y plane and a slider shaft J R3 to stroke parallel), a swing axis J R4 for rotating the jaw J R about the rotation center line C R2 extending in parallel with the stroke direction of the slider axis J R3, rotation of the swing shaft J R4 centered a tension axis J R5 to stroke the jaws J R in a linear direction perpendicular to the line C R2, the tension axis J R5 A rotation axis JR6 that rotates the jaw JR around a rotation center line CR3 extending in the stroke direction.
  • the stroke X-axis
  • the jaws J L and J R can have 6 degrees of freedom in the mold coordinate system ⁇ D. That is, the jaws J L and J R can be translated in the X D direction, Y D direction, and Z D direction of the mold coordinate system ⁇ D, and the X D axis, Y D axis, and Z D It can rotate around an axis.
  • the stretch forming apparatus 10 includes a control unit (not shown) that controls the 14 control axes J D1 to J D2 , J L1 to J L6 , and J R1 to J R6 .
  • the stretch forming apparatus 10 has drive cylinders (not shown) that drive the control axes with respect to the control axes J D1 to J D2 , J L1 to J L6 , and J R1 to J R6, respectively.
  • the control unit controls the drive cylinder.
  • the drive cylinders that drive the control shafts J D1 to J D2 , J L1 to J L6 , J R1 to J R6 are fluid pressure cylinders (for example, hydraulic cylinders), and are adjacent to the rod side cylinder chamber and the head across the piston. Hydraulic pressure is supplied to each side cylinder chamber.
  • the control unit controls the hydraulic pressure supplied to the rod-side cylinder chamber and the head-side cylinder chamber by controlling hydraulic system components such as an electromagnetic valve and a hydraulic pump (not shown), thereby controlling the control shaft.
  • the drive cylinders of J D1 to J D2 , J L1 to J L6 , and J R1 to J R6 are controlled.
  • the controller of the stretch forming apparatus 10 is also configured to execute position control for controlling the piston position or pressure control for controlling the cylinder output with respect to the drive cylinder.
  • the stretch forming apparatus 10 is configured so that the operator can select whether to control the position or pressure of the drive cylinder for each of the control axes J D1 to J D2 , J L1 to J L6 , and J R1 to J R6. Has been.
  • the rotation shafts such as the mold tilt axis J D2 , the angulation axes J L2 , J R2 , the swing axes J L4 , J R4 , and the low tension axes J L6 , J R6 are connected to the drive cylinder via the crank mechanism.
  • the die D and the jaws J L and J R are rotated within a predetermined angle range by the advance and retreat of the rod.
  • the control unit By controlling the position of the drive cylinder by the control unit, the angular positions of the mold and the jaw around the rotation center line of the rotation shaft are controlled.
  • the torque of the rotating shaft is controlled by controlling the pressure of the drive cylinder.
  • the translation shafts such as the mold lifting axis J D1 , the carriage axes J L1 , J R1 , the slider axes J L3 , J R3 , and the tension axes J L5 , J R5 have the mold D within a predetermined range by the advance and retreat of the drive cylinder. And jaws J L and J R are stroked.
  • the position of the die and jaw within the stroke range of the translation shaft is controlled by the control unit controlling the position of the drive cylinder.
  • the thrust of the translation shaft is controlled by controlling the pressure of the drive cylinder.
  • the plurality of control axes J D1 to J D2 , J L1 to J L6 , and J R1 to J R6 operate to change the relative positions and postures of the jaws J L and J R with respect to the mold D. is, as a result, the workpiece W is wound around the forming surface D S of the mold D is the stretch forming (molding).
  • the jaws J L and JR hold the workpiece W in a posture extending in the horizontal direction.
  • Joe J L the stroke direction of the J tension axis C L5 of R, C R5 (i.e., X JL, X JR direction) so as to coincide with the horizontal direction, the jaws J L, J R takes a horizontal posture.
  • the workpiece W is set to a predetermined amount, for example, the workpiece length (the workpiece W shown in FIG. 2).
  • the stretch (extension) may be about 1% of the length in the X direction (hereinafter, such a stretch is referred to as “pre-stretch”).
  • the workpiece W may be wound around the mold D while the workpiece W is stretched by the jaws J L and JR .
  • the workpiece W can be changed to the workpiece length between the start and end of winding. Stretched by about 1% (hereinafter, such a stretch is referred to as “stretch when wrapped”).
  • the stretch forming system according to the present embodiment including the stretch forming apparatus 10 as an example of the stretch forming shown in FIG. 3 has a plurality of control axes J D1 to J D2 , J L1 to J L6 , J R1 to J It is configured such that it can be executed by manually operating R6 or by automatically controlling the operations of a plurality of control axes J D1 to J D2 , J L1 to J L6 , and J R1 to J R6 .
  • the stretch forming system of the present embodiment includes a plurality of control axes J D1 to J D2 .
  • a control program for automatically controlling the operations of J L1 to J L6 and J R1 to J R6 can be created.
  • the creation of a control program for automatically controlling the operations of the control axes J D1 to J D2 , J L1 to J L6 , and J R1 to J R6 will be described below.
  • the work W and the mold D are further formed so that the work W is not wrinkled and the thickness of the work W changes substantially uniformly.
  • the locus (change) of the relative position and posture of the jaws J L and J R with respect to the mold D (hereinafter referred to as “the locus of the jaws J L and J R ”) so that no gap is generated between them. Workers need to think. Further, the operator needs to consider the operation patterns of the control axes J D1 to J D2 , J L1 to J L6 , and J R1 to J R6 that realize the trajectories of the jaws J L and JR . However, this is burdensome because it takes time for the worker, and it is difficult unless the worker is a skilled worker.
  • the stretch forming system of the present embodiment is configured to calculate the trajectories of the jaws J L and JR necessary for obtaining a good molded product.
  • the operation patterns of the control axes J D1 to J D2 , J L1 to J L6 , and J R1 to J R6 necessary for realizing the calculated trajectories of the jaws J L and JR are calculated. It is configured.
  • a control program for operating the control axes J D1 to J D2 , J L1 to J L6 , and J R1 to J R6 with the calculated operation pattern is created.
  • FIG. 4 schematically shows the configuration of a control program creation device included in the stretch forming system of the present embodiment.
  • the control program creation device is composed of, for example, a personal computer in which software for creating a control program is installed.
  • a control program creation method will be described while explaining the configuration of the control program creation device.
  • control program creation device 50 includes a molding condition acquisition unit 52, a jaw locus calculation unit 54, a mold movement amount calculation unit 56, a control axis operation pattern calculation unit 58, an FEM analysis unit 60, and a control program.
  • a creation unit 62 is included.
  • the molding condition acquisition unit 52 is configured to acquire the molding conditions necessary for winding the workpiece W around the mold D and performing stretch forming from the operator.
  • the control program creation device 50 is configured by a personal computer
  • molding conditions are acquired from an operator via an input device such as a mouse or a keyboard and a graphic user interface such as a display.
  • the molding condition acquisition unit 52 acquires from the operator, for example, the shape of the mold D, the shape of the workpiece W, the material of the workpiece W (mechanical properties), the initial position and initial posture of the workpiece W, and the jaw J L , JR each initial position and posture, pre-stretch amount (stretch amount by pre-stretch), stretch amount when wrapped (stretch amount by stretch when wrapped), post-stretch amount (stretch amount by post-stretch), etc.
  • pre-stretch amount stretch amount by pre-stretch
  • stretch amount when wrapped stretch amount by stretch when wrapped
  • post-stretch amount stretch amount by post-stretch
  • the initial position and the initial posture referred to here refer to a start position and a starting posture when the winding of the workpiece W around the mold D is started.
  • the jaw trajectory calculation unit 54 is necessary to obtain a good molded product by executing a simulation using the model of the stretch forming apparatus 10 based on the molding conditions acquired by the molding condition acquisition unit 52 from the operator. that is configured to calculate better jaws J L necessary for the workpiece W is wound around the forming surface D S of the mold D, and trajectory of J R.
  • the jaw locus calculating unit 54 will be described. First, as shown in FIG. 3, during stretch forming, the positions and postures of the jaws J L and J R are changed while the mold D is raised. Also, it is executed so that the thickness of the workpiece W changes substantially uniformly throughout the workpiece W so that no wrinkles occur in the workpiece W, and there is no gap between the workpiece W and the mold D. To do. As a method for calculating the trajectories of the jaws J L and JR for realizing this, the following methods can be considered.
  • various parameters such as the initial position, initial posture, and rising speed of the mold D, the initial positions of the jaws J L and JR , the initial posture, the position changing speed, and the changing speed of the posture are variously changed.
  • the deformation behavior of the workpiece W corresponding to each change is calculated by FEM (finite element method) analysis. This is performed until a value of a parameter that causes the workpiece W to be deformed well is found.
  • the jaws J L when J R is free state except for movement in the Z direction, in the middle of the workpiece W is wound around on its molding surface D S by movement in the Z direction of the die D
  • the inventors considered that the position and posture of the jaws J L and JR can be freely changed, so that the workpiece W does not greatly expand locally (local distortion hardly occurs). Therefore, wrinkles are not easily generated, the thickness of the workpiece W changes substantially uniformly over the whole, and there is almost no gap between the workpiece W and the mold D, so that the workpiece W is of the mold D. It was considered good winding attached to the molding surface D S.
  • the jaw trajectory calculation unit 54 is a constraint that the position and posture can be freely changed except that the jaws J L and JR are restricted from moving in the vertical direction (Z direction).
  • the jaws J L simulation winding the workpiece W on the molding surface D S of the mold D by moving the die D in a state of contact with the workpiece W held in the vertical direction by J R ( It is configured to execute a wrapping simulation).
  • the jaws J L, J R of the trajectory P JL is configured to calculate the P JR.
  • the jaw trajectory calculation unit 54 is acquired by the molding condition acquisition unit 52 under a constraint condition that restricts only the movement of the reference points R JL and R JR of the jaws J L and J R in the Z direction.
  • the winding simulation is executed based on the molding conditions. For example, when the pre-stretch amount given as the forming condition is 2%, the winding simulation is executed using the model of the work W stretched by 2%.
  • the jaw trajectory calculation unit 54 is configured to execute a wrapping simulation using a workpiece W (model) having a smaller thickness than the actual thickness of the workpiece W.
  • the reason is that the thinner the workpiece W is, the less resistance to bending occurs (the bending stiffness of the workpiece W is small), so the workpiece W is easily deformed with a small strain. is from the easy adhesion throughout the molding surface D S (gap is less likely to occur). That is, as the thickness of the workpiece W is thin, the ideal jaw J L of the workpiece W is in close contact throughout the molding surface D S of the mold D, J R of the trajectory P JL, it is possible to calculate the P JR.
  • the jaw path calculation section 54 is configured to perform a winding simulation winding the mold D is moved at the maximum moving amount can in the Z direction the workpiece W on the molding surface D S of the mold D . This is because winding the workpiece W securely over the entire forming surface D S of the mold D.
  • the jaw path calculation unit 54 under the constraint condition that the coefficient of friction between the molding surface D S of the workpiece W and the die D to the maximum, may be configured to perform the simulation wraps.
  • the simulation wraps the workpiece W is prevented from sliding on the molding surface D S of the mold D.
  • the winding simulation can be executed under conditions close to those of the actual machine.
  • the jaw trajectory calculation unit 54 is configured to output the result of the winding simulation to the operator. Thereby, an operator is made to judge whether the result of a winding simulation is favorable.
  • the positions and postures of the jaws J L and JR , the position and posture of the mold D, the position, posture, and shape of the workpiece W after the winding simulation are displayed on the display.
  • good jaws J L by the control program preparing apparatus 50, J R of the trajectory P JL, whether P JR is calculated the operator can confirm.
  • the molding conditions such as the initial position and initial posture of the JR and the mold D can be appropriately changed.
  • the jaw locus calculation unit 54 When the operator determines that the result of the wrapping simulation is good, that is, when the operator performs a corresponding operation on an input device such as a mouse or a keyboard, the calculation is performed by the jaw locus calculation unit 54. Joe J L, the locus of J R P JL, P JR is determined.
  • the mold movement amount calculating section 56 of the control program creating device 50 is calculated by the jaw path calculation unit 54 (which is judged to be good by the operator) jaws J L, the locus of J R P JL, Based on the P JR , the movement amount in the Z direction of the mold D is calculated.
  • the jaws J L calculated by the jaw locus calculation unit 54, J R of the trajectory P JL, P JR is the locus when the mold D is the maximum amount of movement possible in the Z direction.
  • This jaw J L of the workpiece W is attached securely around the entire forming surface D S of the mold D, the trajectory of J R P JL, is to determine the P JR.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a method of calculating the movement amount of the mold D in the Z direction.
  • FIG. 6 shows a cross section of the mold D parallel to the ZX plane.
  • Point P JL (S), P JR (S) is the jaws J L, J R of the trajectory P JL, shows a start point of P JR. That is, the start points P JL (S) and P JR (S) indicate the positions of the reference points R JL and R JR of the jaws J L and J R before starting the stretch forming.
  • the point P JL (F), P JR (F) is, Joe J L, the locus of J R P JL, indicates the end point of P JR. That is, the end point P JL (F), P JR (F) is, Joe J L after the stretch forming completion, J reference point R R JL, indicates the position of the R JR.
  • one-dot chain line T L, T R is on the Z-X plane, shows the tangent at both ends edges each forming surface D S of the mold D.
  • the points C L and C R correspond to the intersections of the trajectories P JL and P JR of the jaws J L and J R and the tangents T L and T R (the “first and second intersections” recited in the claims) ).
  • Z direction distance (corresponding to “first vertical direction distance” in the claims) between the intersection C L and the apex of the mold D (the point at the maximum height position on the molding surface D S ) D T H L
  • the portion of the jaw J L side of the workpiece W corresponds to the amount of movement in the Z direction of minimum mold D to wound around the forming surface D S of the mold D.
  • Z-direction distance Patent "second vertical distance” corresponds to the claims
  • H R the portion of the jaw J R side of the workpiece W between the apex D T intersections C R and the mold D
  • the jaws J L, J R of the trajectory P JL, tangent T L at both edges portions each forming surface D S of the P JR mold D, T intersection between R C L, C R are not necessarily located at the same height position (Z-direction position). That is, if the Z-direction distance H L, is H R differs.
  • Z-direction distance H L is H R different, for winding portions of both portions and jaw J R side of the workpiece W jaw J L side of the workpiece W on the molding surface D S of the mold D is greater Z-direction distance of the square (in FIG. 6 H R) it is necessary to move the mold D in the Z direction at the same amount of movement. If if smaller the vertical distance H L die D at the same movement and is moved in the Z direction, the portion of the jaw J R side of the workpiece W and the edge portion of the molding surface D S of the mold D I can't touch.
  • the mold movement amount calculating section 56 first jaw trajectory calculator jaws J L calculated by 54, J R of the trajectory P JL, and P JR, and die shape obtained by molding condition acquiring unit 52 based on the calculated jaws J L, J R of the trajectory P JL, tangent T L at both edges portions each forming surface D S of the P JR mold D, the intersection C L and T R, the C R .
  • the mold movement amount calculation unit 56 calculates Z-direction distances H L and H R between the calculated intersections C L and C R and the vertex D T of the mold D. Then, by comparing the Z-direction distance H L, H R, to determine larger one as a movement amount in the Z-direction of the die D.
  • the movement amount of the mold D in the Z direction may be calculated by the following method. First, in the Y-direction position respectively different Z-X plane, the jaws J L, J R of the trajectory P JL, tangent T L at the respective opposite ends of the forming surface D S of the P JR mold D, T intersection between R C L, to calculate the C R. Then, to calculate the Z-direction distance between the vertex D T of all intersections C L, C R, respectively and the die D.
  • the maximum Z direction distance is extracted from the calculated Z direction distances, and the extracted maximum Z direction distance is set as the movement amount of the mold D in the Z direction.
  • Control shaft operation pattern calculation section 58 of the control program creating device 50 comprises a molding condition obtained by the molding condition acquiring unit 52, the jaws J L calculated by the jaw locus calculation unit 54, J R of the trajectory P JL, P JR And the movement amount in the Z direction of the mold D calculated by the mold movement amount calculation unit 58, each of the control axes J D1 to J D2 , J L1 to J L6 , J R1 to J R6 An operation pattern is configured to be calculated.
  • Control shaft operation pattern calculation section 58 the jaws J L obtained by the molding condition acquiring unit 52, J R, mold D jaw J from the respective initial positions and initial attitude L, J R of the trajectory P JL, the P JR Therefore, the operation patterns of the control axes J D1 to J D2 , J L1 to J L6 , and J R1 to J R6 for changing the positions and postures of the jaws J L and J R and the mold D are calculated.
  • control axis motion pattern calculation unit 58 determines that the movement amount in the Z direction from the initial position of the mold D is the movement amount calculated by the mold movement amount calculation unit 56 (for example, Z shown in FIG. 6).
  • the operation patterns of the plurality of control axes J D1 to J D2 , J L1 to J L6 , and J R1 to J R6 are calculated so that the directional distance H R ). Further, referring to FIG.
  • the operation pattern of the control axis necessary for post-stretching the workpiece W with the post-stretch amount is the jaw trajectory calculation unit. 54 and the operation pattern of the control axis calculated based on the calculation result of the mold movement amount calculation unit 56.
  • 3 as the workpiece W as shown in (D) and a work W post stretch quantity given operator after contact with the entire molding surface D S of the mold D is stretch tension axis J L5, J R5 operation pattern of the tension axis J L5, J R5 to pull the workpiece W is added by.
  • the operation pattern of the control axis necessary for stretching the workpiece W with the winding stretch amount is the jaw trajectory calculation unit. 54 and the operation pattern of the control axis calculated based on the calculation result of the mold movement amount calculation unit 56.
  • the operation patterns of the tension axes J L5 and J R5 are added.
  • the FEM analysis unit 60 of the control program creating device 50 uses the operation patterns of the control axes J D1 to J D2 , J L1 to J L6 , and J R1 to J R6 calculated by the control axis operation pattern calculation unit 58. Thus, the FEM analysis of the workpiece W is performed.
  • the FEM analysis unit 60 performs stretching according to the operation patterns of the plurality of control axes J D1 to J D2 , J L1 to J L6 , and J R1 to J R6 calculated by the control axis operation pattern calculation unit 58.
  • the deformation behavior of the workpiece W generated when the forming apparatus 10 performs stretch forming is calculated by FEM analysis. And it is comprised so that the result of FEM analysis may be output with respect to an operator via a display, for example. Thereby, the operator determines whether or not the result of the FEM analysis is good.
  • the operator can know the partial thickness and strain amount of the workpiece W (molded product) after stretch forming from the result of FEM analysis. Thereby, the operator can check whether or not the respective operation patterns of the good control axes J D1 to J D2 , J L1 to J L6 , and J R1 to J R6 are calculated.
  • the operator can appropriately change the molding conditions such as the pre-stretch amount.
  • the control axis motion pattern calculation unit 58 When the operator determines that the result of the FEM analysis is good, that is, when the operator performs a corresponding operation on an input device such as a mouse or a keyboard, the calculation is performed by the control axis motion pattern calculation unit 58.
  • the operation patterns of the control axes J D1 to J D2 , J L1 to J L6 , and J R1 to J R6 are determined.
  • the control program creation unit 62 of the control program creation device 50 has control axes J D1 to J D2 , J L1 to J L6 , and J R1 calculated by the control axis motion pattern calculation unit 58 (determined as good by the operator). ⁇ J R6 based on the respective operation patterns, a plurality of control axes J D1 ⁇ J D2, J L1 ⁇ J L6, J R1 ⁇ J R6 control program for automatically controlling the operation of each of the actual machine stretch forming apparatus 10 Is configured to create. Further, the control program creation unit 62 is configured to output the created control program as data.
  • the trajectories of the relative positions and postures of the jaws J L and J R necessary for obtaining a good molded product by stretch forming with respect to the mold D that is, a plurality of control axes J D1 .
  • the operation patterns of J D2 , J L1 to J L6 , and J R1 to J R6 can be calculated in a short time. As a result, the burden on the operator can be reduced.
  • the stroke directions (X JL , X JR directions) of the tension axes J L5 , J R5 are the extending directions of the workpiece W ( die D from the jaw J L, as the workpiece W toward the J R matches the extending direction), the jaws J L, the posture of the J R changes.
  • the present invention is not limited to this.
  • the jaws J L and J R are in a posture (horizontal posture) in which the stroke directions (X JL and X JR directions) of the tension axes J L5 and J R5 coincide with the horizontal direction.
  • the workpiece W is held in a posture extending in the horizontal direction. Then, when the mold D moves in the vertical direction (Z direction) while the jaws J L and JR maintain the horizontal posture, the workpiece W becomes the molding surface of the mold D as shown in FIG. It is wound around the D S.
  • the jaw trajectory calculation unit 54 of the control program creation device 50 restricts the movement of the jaws J L and J R in the Z direction, and is also in a horizontal direction and a direction orthogonal to the jaw facing direction (that is, , Y JL, to regulate the rotation around the rotation center line extending in the Y JR direction), the jaws J L, relative position and orientation trajectory P JL of relative die D of J R, the P JR calculate.
  • a plurality of control axes J D1 to J D2 and J L1 to be necessary for realizing a good molded product.
  • a control program for automatically controlling the operations of J L6 and J R1 to J R6 can be created.
  • the molding surface D S of the mold D is curved, but the present invention is not limited thereto.
  • it may be a plane as 'molding surface D S' of the mold D, as shown in FIG.
  • the present invention may be a mold having a molding surface on which a workpiece can be wound.
  • the plate-like workpiece W wound around the mold D is a flat plate shape, but the present invention is not limited to this.
  • the workpiece W ′ shown in FIG. 9 it may have a curved shape that curves in a direction A ⁇ b> 2 orthogonal to the jaw facing direction A ⁇ b> 1 instead of a flat plate shape.
  • the jaw is a so-called curved jaw capable of sandwiching opposing end edges of the curved workpiece W ′.
  • the jaws J L and J R do not move in the vertical direction (Z direction), and the mold D moves in the Z direction with the movement amount calculated by the mold movement amount calculation unit 56 of the control program creation device 50.
  • the movement amount of the mold D in the Z direction calculated by the mold movement amount calculation unit 56 is, as shown in FIG. 6, the movement of the mold D relative to the jaws J L and J R in the Z direction. Amount. Therefore, the total of the movement amount of the mold D in the Z direction and the movement amounts of the jaws J L and J R in the Z direction may be the movement amount calculated by the mold movement amount calculation unit 56. That is, the die D is raised in the Z direction, the jaws J L, J R is by lowering the Z-direction, the workpiece W is wound around the forming surface D S of the mold D.
  • the present invention changes two jaws that sandwich the opposing edge portions of a workpiece, a mold that is disposed between the two jaws and that abuts against the workpiece, and changes the position and posture of each jaw and the mold.
  • Any stretch forming apparatus having a plurality of control axes for use is applicable regardless of the number of control axes.

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Abstract

ワーク（Ｗ）の端縁部を挟持するジョー（ＪＬ，ＪＲ）と，ジョー（ＪＬ，ＪＲ）の間に配置されてワーク（Ｗ）と当接する金型（Ｄ）と，ジョー（ＪＬ，ＪＲ）の金型（Ｄ）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するストレッチフォーミングシステムであって，ジョー（ＪＬ，ＪＲ）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（Ｄ）を鉛直方向に移動させてワーク（Ｗ）を金型（Ｄ）に巻きつけたときにおけるジョー（ＪＬ，ＪＲ）の金型（Ｄ）に対する相対的な位置および姿勢の軌跡（ＰＪＬ，ＰＪＲ）を算出するジョー軌跡算出部（５４）と，そのジョーの軌跡（ＰＪＬ，ＰＪＲ）を実現する複数の制御軸の動作パターンを算出する制御軸動作パターン算出部（５８）とを有する。

Description

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
　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。
　上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
　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。
　本発明の第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。
　本発明の第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。
　本発明の第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。
　本発明の第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使用し、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。
　本発明の第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使用し、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。
　本発明のこれらの態様と特徴は、添付された図面についての好ましい実施の形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、
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ＪＬ、ＪＲと、金型Ｄとを有する。ジョーＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲ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ＤＳ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ＸＤ軸、ＹＤ軸、およびＺＤ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ＪＬ、ＪＲ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ΣＪＬ、ΣＪＲが定義されている。ジョー座標系ΣＪＬ、ΣＪＲの原点は、ジョーＪＬ、ＪＲのワークＷの把持中心に位置するジョーＪＬ、ＪＲの基準点ＲＪＬ、ＲＪＲに位置する。なお、ジョーＪＬ、ＪＲがワークＷをその厚さ方向に挟持しているとき、基準点ＲＪＬ、ＲＪＲは、ジョーＪＬ、ＪＲに挟持されるワークＷの部分の中心に位置し、ジョーＪＬ、ＪＲに挟持されるワークＷの部分の表面とＺＪＬ軸、ＺＪＲ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ＪＤ１と、金型ＤをＸ軸と平行に延びる回転中心線ＣＤ１を中心として回転させる金型チルト軸ＪＤ２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ＪＬの位置および姿勢を変更するジョーＪＬ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ＪＬに向かって順に、ジョーＪＬをＸ軸と平行にストロークさせるキャリッジ軸ＪＬ１と、Ｚ軸と平行に延びる回転中心線ＣＬ１を中心としてジョーＪＬを回転させるアンギュレーション軸ＪＬ２と、ジョーＪＬ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ＪＬ３と、スライダ軸ＪＬ３のストローク方向と平行に延びる回転中心線ＣＬ２を中心としてジョーＪＬを回転させるスイング軸ＪＬ４と、スイング軸ＪＬ４の回転中心線ＣＬ２と直交する直線方向にジョーＪＬをストロークさせるテンション軸ＪＬ５と、テンション軸ＪＬ５のストローク方向に延びる回転中心線ＣＬ３を中心としてジョーＪＬを回転させるローテーション軸ＪＬ６とを有する。なお、テンション軸ＪＬ５のストローク方向は、ジョー座標系ΣＪＬのＸＪＬ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ＪＲの位置および姿勢を変更するジョーＪＲ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ＪＲに向かって順に、ジョーＪＲをＸ軸と平行にストロークさせるキャリッジ軸ＪＲ１と、Ｚ軸と平行に延びる回転中心線ＣＲ１を中心としてジョーＪＲを回転させるアンギュレーション軸ＪＲ２と、ジョーＪＲ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ＪＲ３と、スライダ軸ＪＲ３のストローク方向と平行に延びる回転中心線ＣＲ２を中心としてジョーＪＲを回転させるスイング軸ＪＲ４と、スイング軸ＪＲ４の回転中心線ＣＲ２と直交する直線方向にジョーＪＲをストロークさせるテンション軸ＪＲ５と、テンション軸ＪＲ５のストローク方向に延びる回転中心線ＣＲ３を中心としてジョーＪＲを回転させるローテーション軸ＪＲ６とを有する。なお、テンション軸ＪＲ５のストローク方向は、ジョー座標系ΣＪＲのＸＪＲ方向と一致する。
　このような複数の制御軸ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６により、ジョーＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲは、金型座標系ΣＤのＸＤ方向、ＹＤ方向、およびＺＤ方向に平行移動することが可能であるとともに、ＸＤ軸、ＹＤ軸、およびＺＤ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ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６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ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６それぞれに対して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ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６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ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６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ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６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。
　金型チルト軸ＪＤ２、アンギュレーション軸ＪＬ２、ＪＲ２、スイング軸ＪＬ４、ＪＲ４、およびローテンション軸ＪＬ６、ＪＲ６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金型ＤおよびジョーＪＬ、ＪＲ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金型および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ＪＤ１、キャリッジ軸ＪＬ１、ＪＲ１、スライダ軸ＪＬ３、ＪＲ３、およびテンション軸ＪＬ５、ＪＲ５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金型ＤおよびジョーＪＬ、ＪＲ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金型および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ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６それぞれが動作することにより、ジョーＪＬ、ＪＲ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ＤＳ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ＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲのテンション軸ＣＬ５、ＣＲ５のストローク方向（すなわち、ＸＪＬ、ＸＪＲ方向）が水平方向と一致するように、ジョーＪＬ、ＪＲは水平姿勢をとる。
　なお、このとき、ジョーＪＬ、ＪＲのテンション軸ＣＬ５、ＣＲ５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ＤＳ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ＪＬ、ＪＲ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ＤＳに巻きつけられる。なお、テンション軸ＪＬ５、ＪＲ５のストローク方向（ＸＪＬ、ＸＪＲ方向）がワークＷの延在方向（すなわち、金型ＤからジョーＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲの姿勢が変化する。そのために、例えば、ジョーＪＬ、ＪＲ本体とジョーＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲそれぞれに設けられている。そして、テンション軸ＪＬ５、ＪＲ５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ＪＬ、ＪＲの姿勢が変化する。
　なお、このとき、ジョーＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲのテンション軸ＪＬ５、ＪＲ５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ＤＳの端縁部における接線上にジョーＪＬ、ＪＲが到達して金型Ｄの成形面ＤＳ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ＤＳ全体に当接した後、ジョーＪＬ、ＪＲのテンション軸ＣＬ５、ＣＲ５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ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６を手動で動作させることにより、または複数の制御軸ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６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ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６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ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６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ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６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ＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲの軌跡を実現する複数の制御軸ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６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ＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲの軌跡を実現するために必要な複数の制御軸ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６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ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６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ＪＬ、ＪＲ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ＤＳに巻きつくために必要なジョーＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＬＲ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、ジョーＪＬ、ＪＲが金型Ｄの移動方向（Ｚ方向）への移動のみが規制されている状態であれば、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ＤＳ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ＤＳ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ＪＬ、ＪＲ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ＤＳにワークＷが巻きついている最中においてジョーＪＬ、ＪＲ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ＤＳ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ＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲの軌跡ＰＪＬ、ＰＪＲ（二点鎖線）が、良好な成形品を得るために必要なジョーＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲの軌跡ＰＪＬ、ＰＪＲ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ＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲ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ＤＳ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ＪＬ、ＪＲの軌跡ＰＪＬ、ＰＪＲ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ＪＬ、ＪＲの基準点ＲＪＬ、ＲＪＲ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ＤＳ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ＤＳに全体にわたって密着する理想的なジョーＪＬ、ＪＲの軌跡ＰＪＬ、ＰＪＲ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ＤＳ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ＤＳ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ＤＳ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ＤＳ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ＪＬ、ＪＲの軌跡ＰＪＬ、ＰＪＲ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ＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲの軌跡ＰＪＬ、ＰＪＲ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ＤＳ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ＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲの軌跡ＰＪＬ、ＰＪＲ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ＪＬ、ＪＲの軌跡ＰＪＬ、ＰＪＲ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ＪＬ、ＪＲの軌跡ＰＪＬ、ＰＪＲ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ＤＳ全体に確実に巻きつくジョーＪＬ、ＪＲの軌跡ＰＪＬ、ＰＪＲを求めるためである。
　しかしながら、このようなジョーＪＬ、ＪＲの軌跡ＰＪＬ、ＰＪＲにしたがってジョーＪＬ、ＪＲ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ＤＳ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ＤＳの端縁部における接線上にジョーＪＬ、ＪＲ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ＤＳ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ＰＪＬ（Ｓ）、ＰＪＲ（Ｓ）は、ジョーＪＬ、ＪＲの軌跡ＰＪＬ、ＰＪＲの始点を示している。すなわち、始点ＰＪＬ（Ｓ）、ＰＪＲ（Ｓ）は、ストレッチフォーミングを開始する前のジョーＪＬ、ＪＲの基準点ＲＪＬ、ＲＪＲの位置を示している。一方、点ＰＪＬ（Ｆ）、ＰＪＲ（Ｆ）は、ジョーＪＬ、ＪＲの軌跡ＰＪＬ、ＰＪＲの終点を示している。すなわち、終点ＰＪＬ（Ｆ）、ＰＪＲ（Ｆ）は、ストレッチフォーミング終了後のジョーＪＬ、ＪＲの基準点ＲＪＬ、ＲＪＲの位置を示している。
　さらに、一点鎖線ＴＬ、ＴＲは、Ｚ－Ｘ平面上における、金型Ｄの成形面ＤＳの両端縁部それぞれでの接線を示している。点ＣＬ、ＣＲは、ジョーＪＬ、ＪＲの軌跡ＰＪＬ、ＰＪＲと接線ＴＬ、ＴＲ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ＣＬと金型Ｄの頂点（成形面ＤＳにおいて最大高さ位置の点）ＤＴ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）ＨＬは、ジョーＪＬ側のワークＷの部分が金型Ｄの成形面ＤＳ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ＣＲと金型Ｄの頂点ＤＴ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）ＨＲは、ジョーＪＲ側のワークＷの部分が金型Ｄの成形面ＤＳ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ＪＬ、ＪＲの軌跡ＰＪＬ、ＰＪＲと金型Ｄの成形面ＤＳの両端縁部それぞれでの接線ＴＬ、ＴＲとの交点ＣＬ、ＣＲ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ＨＬ、ＨＲが異なる場合がある。
　Ｚ方向距離ＨＬ、ＨＲが異なる場合、ジョーＪＬ側のワークＷの部分とジョーＪＲ側のワークＷの部分の両方を金型Ｄの成形面ＤＳ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ＨＲ）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ＨＬ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ＪＲ側のワークＷの部分が金型Ｄの成形面ＤＳ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ＪＬ、ＪＲの軌跡ＰＪＬ、ＰＪＲ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ＪＬ、ＪＲの軌跡ＰＪＬ、ＰＪＲと金型Ｄの成形面ＤＳの両端縁部それぞれでの接線ＴＬ、ＴＲとの交点ＣＬ、ＣＲを算出する。次に、金型移動量算出部５６は、算出した交点ＣＬ、ＣＲと金型Ｄの頂点ＤＴとの間のＺ方向距離ＨＬ、ＨＲを算出する。そして、Ｚ方向距離ＨＬ、ＨＲ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ＤＳ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ＪＬ、ＪＲの軌跡ＰＪＬ、ＰＪＲと金型Ｄの成形面ＤＳの両端縁部それぞれでの接線ＴＬ、ＴＲとの交点ＣＬ、ＣＲを算出する。次に、全ての交点ＣＬ、ＣＲそれぞれと金型Ｄの頂点ＤＴ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ＤＳ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ＪＬ、ＪＲの軌跡ＰＪＬ、ＰＪＲ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ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６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ＪＬ、ＪＲ、金型Ｄそれぞれの初期位置および初期姿勢からジョーＪＬ、ＪＲの軌跡ＰＪＬ、ＰＪＲにしたがってジョーＪＬ、ＪＲ、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ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６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ＨＲ）になるように複数の制御軸ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６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ＪＬの軌跡ＰＪＬの始点ＰＪＬ（Ｓ）から点ＣＬ’までの部分と、ジョーＪＲの軌跡ＰＪＲの始点ＰＪＲ（Ｓ）から交点ＣＲまでの部分に基づいて、複数の制御軸ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６それぞれの動作パターンを算出する。なお、点ＣＬ’は、図６に示すように交点ＣＲのＺ方向位置と同一位置に存在する軌跡ＰＪＬ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ＤＳ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ＪＬ５、ＪＲ５によってワークＷを引っ張るためのテンション軸ＪＬ５、ＪＲ５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ＤＳ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ＪＬ５、ＪＲ５によってワークＷを引っ張るためのテンション軸ＪＬ５、ＪＲ５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ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６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ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６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ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６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ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６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ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６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ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６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ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６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ＤＳ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ＪＬ、ＪＲ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ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６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ＪＬ５、ＪＲ５のストローク方向（ＸＪＬ、ＸＪＲ方向）がワークＷの延在方向（金型ＤからジョーＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲが、テンション軸ＪＬ５、ＪＲ５のストローク方向（ＸＪＬ、ＸＪＲ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ＪＬ、ＪＲ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ＤＳ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ＪＬ、ＪＲ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、ＹＪＬ、ＹＪＲ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ＪＬ、ＪＲの金型Ｄに対する相対的な位置および姿勢の軌跡ＰＪＬ、ＰＪＲ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ＪＬ、ＪＲ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ＪＤ１～ＪＤ２、ＪＬ１～ＪＬ６、ＪＲ１～ＪＲ６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ＤＳ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ＤＳ’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ＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲ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ＪＬ、ＪＲ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ＤＳに巻回される。
　本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
　２０１２年１０月１６日に出願された日本特許出願第２０１２－２２９１４７号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられるものである。
　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。

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使用し、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使用し、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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