知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024040754
(43)【公開日】2024-03-26
(54)【発明の名称】金型形状の選定方法
(51)【国際特許分類】
B21D 22/00 20060101AFI20240318BHJP
B21D 22/18 20060101ALI20240318BHJP
B21D 5/01 20060101ALI20240318BHJP
B21D 51/18 20060101ALN20240318BHJP
【ＦＩ】
B21D22/00
B21D22/18
B21D5/01 H
B21D51/18 A
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022145311
(22)【出願日】2022-09-13
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2022-12-05
(71)【出願人】
【識別番号】000000974
【氏名又は名称】川崎重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100135220
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 祥二
(72)【発明者】
【氏名】田島 宏隆
(72)【発明者】
【氏名】木村 剛
(72)【発明者】
【氏名】平野 直哉
【テーマコード（参考）】
4E063
4E137
【Ｆターム（参考）】
4E063AA01
4E063BA01
4E063CA12
4E063LA09
4E063MA30
4E137AA10
4E137AA21
4E137BB01
4E137CA05
4E137CA09
4E137CA24
4E137CB01
4E137EA01
4E137GA01
4E137GB20
(57)【要約】
【課題】曲面プレートへの成形性を向上させることができる金型を選定し得る金型形状の選定方法を提供する。
【解決手段】プレス機の金型の形状を選定する金型形状の選定方法は、複数のパラメータを含むパラメータ群を作成するパラメータ作成工程と、パラメータ群に基づいてプレート形状をシミュレーションするシミュレーション工程と、シミュレーション工程を複数回行うことによって得られる複数のプレート形状に基づいて金型形状を選定する選定工程とを、備え、金型は、第１成形面を含む第１型と、第２成形面を含む第２型とを、備え、第１成形面は、各寸法が第１乃至第４曲率半径で形成され、第２成形面は、プレス時に第１成形面に突き合わされ、且つ関して第１成形面の幅の１／α倍で形成され、複数のパラメータ群は、第１乃至第４曲率半径、及び比率αを含んでいる。
【選択図】 図１
【解決手段】プレス機の金型の形状を選定する金型形状の選定方法は、複数のパラメータを含むパラメータ群を作成するパラメータ作成工程と、パラメータ群に基づいてプレート形状をシミュレーションするシミュレーション工程と、シミュレーション工程を複数回行うことによって得られる複数のプレート形状に基づいて金型形状を選定する選定工程とを、備え、金型は、第１成形面を含む第１型と、第２成形面を含む第２型とを、備え、第１成形面は、各寸法が第１乃至第４曲率半径で形成され、第２成形面は、プレス時に第１成形面に突き合わされ、且つ関して第１成形面の幅の１／α倍で形成され、複数のパラメータ群は、第１乃至第４曲率半径、及び比率αを含んでいる。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プレートに対して第１方向に相対移動しながら逐次プレスすることによって曲面プレートを成形するプレス機の金型の形状を選定する金型形状の選定方法であって、
金型形状に関する複数のパラメータを含むパラメータ群を作成するパラメータ作成工程と、
前記パラメータ作成工程で作成される前記パラメータ群に基づいて成型される前記金型によって成形されるプレート形状をシミュレーションするシミュレーション工程と、
前記パラメータ作成工程で作成される互いに異なる前記パラメータ群に基づいて前記シミュレーション工程を複数回行うことによって得られる複数の前記プレート形状に基づいて金型形状を選定する選定工程とを、備え、
前記金型は、第１方向に直交する第２方向において前記プレートより幅広く且つ凹状に湾曲する第１成形面を含む第１型と、第２方向において前記プレートより幅広く且つ凸状に湾曲する第２成形面を含む第２型とを、備え、
前記第１成形面は、第２方向に関して第１曲率半径で形成され、第１方向に関して第２方向両端の各々を第２及び第３曲率半径で夫々形成され且つ第２方向において最も凹んでいる部分を第４曲率半径で形成され、
前記第２成形面は、プレス時に前記第１成形面に突き合わされ、且つ第１方向の長さである幅に関して前記第１成形面の幅の１／α倍で形成され、
前記複数のパラメータ群は、前記第１乃至第４曲率半径、及び比率αを含んでいる、金型形状の選定方法。
金型形状に関する複数のパラメータを含むパラメータ群を作成するパラメータ作成工程と、
前記パラメータ作成工程で作成される前記パラメータ群に基づいて成型される前記金型によって成形されるプレート形状をシミュレーションするシミュレーション工程と、
前記パラメータ作成工程で作成される互いに異なる前記パラメータ群に基づいて前記シミュレーション工程を複数回行うことによって得られる複数の前記プレート形状に基づいて金型形状を選定する選定工程とを、備え、
前記金型は、第１方向に直交する第２方向において前記プレートより幅広く且つ凹状に湾曲する第１成形面を含む第１型と、第２方向において前記プレートより幅広く且つ凸状に湾曲する第２成形面を含む第２型とを、備え、
前記第１成形面は、第２方向に関して第１曲率半径で形成され、第１方向に関して第２方向両端の各々を第２及び第３曲率半径で夫々形成され且つ第２方向において最も凹んでいる部分を第４曲率半径で形成され、
前記第２成形面は、プレス時に前記第１成形面に突き合わされ、且つ第１方向の長さである幅に関して前記第１成形面の幅の１／α倍で形成され、
前記複数のパラメータ群は、前記第１乃至第４曲率半径、及び比率αを含んでいる、金型形状の選定方法。
【請求項2】
前記選定工程では、複数の前記プレート形状と目標形状とを比較することによって前記金型形状が選定される、請求項１に記載の金型形状の選定方法。
【請求項3】
前記パラメータ作成工程、及び前記シミュレーション工程、及び前記選定工程に関して、最適化計算が用いられる、請求項１に記載の金型形状の選定方法。
【請求項4】
前記シミュレーション工程では、前記金型によって前記プレートを逐次プレスすることによって成形された際の前記プレート形状をシミュレーションする、請求項１に記載の金型形状の選定方法。
【請求項5】
前記第１成形面及び前記第２成形面の少なくとも一方の成形面には、凹部が形成され、
前記凹部は、前記第１成形面及び前記第２成形面を突き合せた状態で前記第２成形面の最も突き出ている突出部分の少なくとも第２方向一方側に形成され、
前記凹部の断面形状は、パラメトリック曲線で形成され、
前記パラメータ群は、前記凹部のパラメトリック曲線の変数を含む、請求項１に記載の金型形状の選定方法。
前記凹部は、前記第１成形面及び前記第２成形面を突き合せた状態で前記第２成形面の最も突き出ている突出部分の少なくとも第２方向一方側に形成され、
前記凹部の断面形状は、パラメトリック曲線で形成され、
前記パラメータ群は、前記凹部のパラメトリック曲線の変数を含む、請求項１に記載の金型形状の選定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、プレートに対して第１方向に相対移動しながら逐次プレスすることによって曲面プレートを成形するプレス機の金型の形状を選定する金型形状の選定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
液化水素等の液化ガスを貯留するタンクを構成する曲面プレートは、プレス機によってプレス成形される。プレス機は、金型でプレートをプレスすることによってプレートを目標形状（即ち、曲面プレートの形状）へと近づけていく。しかし、金型の形状次第では、目標形状に近づけることができず、金型の形状の選定が重要である。金型の形状の選定する方法として、例えば特許文献１に記載される金型決定方法が知られている。特許文献１に記載される金型決定方法では、形状の異なる複数種類の金型でテストプレスすることによって、好適な金型を決定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第６５６８３８０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１の金型決定方法では、成形面の各所の曲率半径を変えた複数種類の金型をテストプレスすることによって、好適な金型を決定している。しかし、特許文献１の金型決定方法で決められる金型形状よりも更にプレートを目標形状に近づけることができる、即ち、曲面プレートへの成形性を向上させることができる金型形状の選定方法が開発されることが望まれている。
【0005】
そこで本開示は、曲面プレートへの成形性を向上させることができる金型を選定し得る金型形状の選定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の金型形状の選定方法は、プレートに対して第１方向に相対移動しながら逐次プレスすることによって曲面プレートを成形するプレス機の金型の形状を選定する金型形状の選定方法であって、金型形状に関する複数のパラメータを含むパラメータ群を作成するパラメータ作成工程と、前記パラメータ作成で作成される前記パラメータ群に基づいて成型される前記金型によって成形されるプレート形状をシミュレーションするシミュレーション工程と、前記パラメータ作成工程で作成される互いに異なる前記パラメータ群に基づいて前記シミュレーション工程を複数回行うことによって得られる複数の前記プレート形状に基づいて金型形状を選定する選定工程とを、備え、前記金型は、第１方向に直交する第２方向において前記プレートより幅広く且つ凹状に湾曲する第１成形面を含む第１型と、第２方向において前記プレートより幅広く且つ凸状に湾曲する第２成形面を含む第２型とを、備え、前記第１成形面は、第２方向に関して第１曲率半径で形成され、第１方向に関して第２方向両端の各々を第２及び第３曲率半径で夫々形成され且つ第２方向において最も凹んでいる部分を第４曲率半径で形成され、前記第２成形面は、プレス時に前記第１成形面に突き合わされ、且つ第１方向の長さである幅に関して前記第１成形面の幅の１／α倍で形成され、前記複数のパラメータ群は、前記第１乃至第４曲率半径、及び比率αを含んでいる方法である。
【0007】
本開示に従えば、パラメータに２つの成形面の幅の比率αが含まれている。それ故、プレス後のプレートをより目標形状に近づけることができる、即ち曲面プレートへの成形性を向上させることができる金型を選定することができる。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、曲面プレートへの成形性を向上させることができる金型を選定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本開示の金型形状の選定方法で選定されるプレス用金型を備えるプレス機を示す斜視図である。
【図7】プレス後のプレート形状をシミュレーションする際のＦＥＭ解析の金型モデルを示す斜視図である。
【図8】本開示の金型形状の選定方法でプレス用金型を選定する際の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本開示に係る実施形態の金型形状の選定方法について前述する図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明する上で便宜上使用するものであって、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する金型形状の選定方法は、本開示の一実施形態に過ぎない。従って、本開示は実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
【0011】
本開示の金型形状の選定方法は、図１に示すプレス機１のプレス用金型２を選定するための方法である。プレス機１は、例えば図２に示すようなタンク３を構成する曲面プレート４を製造する際に用いられる。タンク３は、その中にＬＮＧ及び水素等の液化ガスを貯留する。タンク３は、例えば真球形状に形成されている。なお、タンク３は、真球形状に限定されず、非真球形状であってもよい。タンク３は、複数の曲面プレート４によって構成されている。複数の曲面プレート４は、例えば高さ方向に長尺で且つ周方向に湾曲している。タンク３は、複数の曲面プレート４を高さ方向及び周方向に夫々繋ぎ合わせることによって真球形状に形成されている。曲面プレート４の各々は、例えば平板であるプレート５をプレス加工することによって形成される。例えば、タンク３の高さ方向中間部分の曲面プレート４（図２の網掛部分）は、図１に示すプレス機１を用いたプレス加工によって形成される。以下では、プレス機１が説明される。
【0012】
＜プレス機＞
プレス機１は、プレート５に対して第１方向に相対移動しながらプレスを繰り返す逐次プレスをすることによって曲面プレート４を成形する。本実施形態において、プレート５は、曲面プレート４を成形すべく長尺に形成されており、第１方向は、プレート５の長手方向に対応している。プレス機１は、プレス用金型２と、駆動機構６とを備えている。
プレス機１は、プレート５に対して第１方向に相対移動しながらプレスを繰り返す逐次プレスをすることによって曲面プレート４を成形する。本実施形態において、プレート５は、曲面プレート４を成形すべく長尺に形成されており、第１方向は、プレート５の長手方向に対応している。プレス機１は、プレス用金型２と、駆動機構６とを備えている。
【0013】
＜プレス用金型＞
プレス用金型２は、図３にも示すようにプレス機１においてプレート５をプレスする部分であって、プレート５を逐次プレスすることによって曲面プレート４を成形する。プレス用金型２は、第１型１１と、第２型１２とを備えている。第１型１１及び第２型１２は、共に平面視で（即ち、後述する第３方向に見て）第１方向に直交する第２方向に長尺な短冊状に形成されている。本実施形態において、第１型１１及び第２型１２は、共に直方体状に形成されている。また、プレス用金型２では、例えば、第３方向一方に第１型１１が配置され、第３方向他方に第２型１２が配置される。そして、第１型１１と第２型１２とを第３方向に突き合わせることによって、プレート５がプレスされる。なお、第３方向は、第１方向及び第２方向に直交する方向であって、本実施形態において上下方向である。そして、第１型１１は、下方に配置され、第２型１２は、上方に配置されている。但し、第２型１２は、下方に配置され、第１型１１は、上方に配置されていてもよい。図４に示すように、第１型１１は、例えばキャビティ型であって、第１成形面１１ａを有している。他方、第２型１２は、例えばコア型であって、第２成形面１２ａを有している。そして、２つの型１１，１２は、２つの成形面１１ａ，１２ａを互いに突き合わせるようになっている。
プレス用金型２は、図３にも示すようにプレス機１においてプレート５をプレスする部分であって、プレート５を逐次プレスすることによって曲面プレート４を成形する。プレス用金型２は、第１型１１と、第２型１２とを備えている。第１型１１及び第２型１２は、共に平面視で（即ち、後述する第３方向に見て）第１方向に直交する第２方向に長尺な短冊状に形成されている。本実施形態において、第１型１１及び第２型１２は、共に直方体状に形成されている。また、プレス用金型２では、例えば、第３方向一方に第１型１１が配置され、第３方向他方に第２型１２が配置される。そして、第１型１１と第２型１２とを第３方向に突き合わせることによって、プレート５がプレスされる。なお、第３方向は、第１方向及び第２方向に直交する方向であって、本実施形態において上下方向である。そして、第１型１１は、下方に配置され、第２型１２は、上方に配置されている。但し、第２型１２は、下方に配置され、第１型１１は、上方に配置されていてもよい。図４に示すように、第１型１１は、例えばキャビティ型であって、第１成形面１１ａを有している。他方、第２型１２は、例えばコア型であって、第２成形面１２ａを有している。そして、２つの型１１，１２は、２つの成形面１１ａ，１２ａを互いに突き合わせるようになっている。
【0014】
第１成形面１１ａは、凹状に湾曲している。また、第１成形面１１ａは、第１方向に直交する第２方向（本実施形態において、プレート５の幅方向に相当）においてプレート５より広く形成されている。即ち、第１成形面１１ａは、プレート５より幅広く形成されている。なお、第１成形面１１ａは、本実施形態において平面視で第２方向に長尺な短冊状に形成されている。また、第１成形面１１ａは、例えば非球面状に形成されている。なお、第１成形面１１ａは、部分球面状に形成されてもよい。本実施形態において、第１成形面１１ａは、第２方向に関して第１曲率半径ｒ１で形成されている。即ち、第１成形面１１ａは、第１方向に直交する仮想平面で切断した第１断面において第１曲率半径ｒ１で形成されている。また、第１成形面１１ａは、第１方向に関して、第２方向の両端及び最も凹んでいる部分（本実施形態において中央）である凹み部分１１ｂの各々において異なる第２乃至第４曲率半径ｒ２，ｒ３，ｒ４で形成されている。即ち、第１成形面１１ａの両端は、第２方向一方及び他方から夫々見て第２及び第３曲率半径ｒ２，ｒ３で形成されている。また、第１成形面１１ａの中央は、第２方向に直交する仮想平面で切断した断面において第４曲率半径ｒ４で形成されている。なお、第１成形面１１ａの両端の第２及び第３曲率半径ｒ２，ｒ３は、同一であってもよい。
【0015】
第２成形面１２ａは、凸状に湾曲している。また、第２成形面１２ａは、第２方向においてプレート５より広く形成されている。即ち、第２成形面１２ａもまたプレート５より幅広く形成されている。更に、第２成形面１２ａは、第２方向において第１成形面１１ａより短く形成されている。なお、第２成形面１２ａもまた、本実施形態において平面視で第２方向に長尺な短冊状に形成されている。そして、第２成形面１２ａの幅Ｗ２は、第１成形面１１ａの幅Ｗ１より広く形成されている。本実施形態において、第２成形面１２ａの幅Ｗ２は、第１成形面１１ａの幅Ｗ１の１／α倍（比率α＝Ｗ２／Ｗ１＞１）となっている。ここで、各成形面１１ａ，１２ａの幅は、第１成形面１１ａ及び第２成形面１２ａにおいて第１方向の長さである。
【0016】
また、第２成形面１２ａは、第１成形面１１ａに突き合わされる（後述する図５を参照）。より詳細に説明すると、第２成形面１２ａは、第１成形面１１ａと同じような形状にて形成されている。即ち、第２成形面１２ａもまた、図４に示すように部分非球面状に形成されている。本実施形態において、第２成形面１２ａは、第２方向に関して第１曲率半径ｒ１で形成されている。なお、図５では、第２型１２を第１方向中央部において第１方向に垂直な仮想平面で切断して見た断面が示されている。また、第２成形面１２ａは、第１方向に関して、第２方向の両端及び最も突出する部分である突出部分１２ｃ（本実施形態において中央）の各々において異なる第２乃至第４曲率半径ｒ２，ｒ３，ｒ４で形成されている。なお、第２成形面１２ａは、必ずしも第１成形面１１ａと完全同一形状である必要はない。第２成形面１２ａの形状は、プレート５の目標形状に応じて第１成形面成形の形状と部分的に異なっていてもよい。例えば、第１乃至第４曲率半径ｒ１～ｒ４の少なくとも１つが異なっていてもよい。本実施形態において、目標形状は、例えば曲面プレート４の形状である。このような形状を有する第２成形面１２ａと第１成形面１１ａと突き合わせることによってプレート５が逐次プレスされ、曲面プレート４が成形される。
【0017】
また、第１成形面１１ａ及び第２成形面１２ａの一方には、凹溝１２ｂが形成されている。凹部の一例である凹溝１２ｂは、第１成形面１１ａと第２成形面１２ａとを突き合せた状態で第２成形面１２ａの突出部分１２ｃの少なくとも第２方向一方側に形成されている。本実施形態において、第２成形面１２ａには、図５に示すように２つの凹溝１２ｂが形成されている。そして、２つの凹溝１２ｂは、第２成形面１２ａの突出部分１２ｃの第２方向両側に夫々形成されている。より詳細に説明すると、２つの凹溝１２ｂは、第２方向において、第２成形面１２ａの両端部の各々と突出部分１２ｃとの間に夫々位置している。本実施形態において、２つの凹溝１２ｂは、第２方向において第２成形面１２ａの両端部の各々と突出部分１２ｃとの中間部分に夫々位置している。
【0018】
２つの凹溝１２ｂは、第１方向に延在している。本実施形態では、２つの凹溝１２ｂは、第２成形面１２ａに沿って湾曲凸状に湾曲するように第１方向に延在している。また、２つの凹溝１２ｂの各々において、第１方向に直交する仮想平面で切断した第１断面形状がパラメトリック曲線ｆ（ｘ）で形成されている。パラメトリック曲線ｆ（ｘ）は、例えばスプライン曲線、Ｂ－スプライン曲線、及びＮＵＮＲＢＳ曲線等である。本実施形態において、凹溝１２ｂの第１断面形状は、Ｂ－スプライン曲線で形成されている。そして、凹溝１２ｂの第１断面形状は、例えば弓形形状になっている。
【0019】
＜駆動機構＞
駆動機構６は、第１型１１及び第２型１２のうち一方を他方に向かって相対変位させることによって、２つの成形面１１ａ，１２ａを突き合わせる。これにより、駆動機構６は、２つの成形面１１ａ，１２ａの間に配置されるプレート５をプレス用金型２によってプレスさせる。本実施形態において、駆動機構６は、油圧シリンダである。また、駆動機構６は、第２型１２に設けられる。そして、駆動機構６は、第２型１２を第１型１１に向かって降ろすことによって、２つの成形面１１ａ，１２ａを突き合わせる。第１型１１には、プレート５が載置されている。駆動機構６が２つの成形面１１ａ、１２ａを突き合わせることによって、プレート５がプレスされる。
駆動機構６は、第１型１１及び第２型１２のうち一方を他方に向かって相対変位させることによって、２つの成形面１１ａ，１２ａを突き合わせる。これにより、駆動機構６は、２つの成形面１１ａ，１２ａの間に配置されるプレート５をプレス用金型２によってプレスさせる。本実施形態において、駆動機構６は、油圧シリンダである。また、駆動機構６は、第２型１２に設けられる。そして、駆動機構６は、第２型１２を第１型１１に向かって降ろすことによって、２つの成形面１１ａ，１２ａを突き合わせる。第１型１１には、プレート５が載置されている。駆動機構６が２つの成形面１１ａ、１２ａを突き合わせることによって、プレート５がプレスされる。
【0020】
＜プレス作業について＞
プレス機１では、図１に示すように第１型１１の第１成形面１１ａ上にプレート５が載せられる。より詳細に説明すると、プレート５は、その幅方向を第２方向に合わせるように第１成形面１１ａ上に載せられる。この際、プレート５は、第１成形面１１ａに突き合わされる第２成形面１２ａの第２方向両端の間に位置するように第１成形面１１ａ上に載せられる。本実施形態では、図６に示すようにプレート５の第１方向一端部から他端部に向かって順次プレスする逐次プレスが行われる。それ故、初めに、第１成形面１１ａ上には、プレート５の第１方向一端部が載せられる。なお、逐次プレスでは、プレート５の第１方向中間部分から一端部及び他端部の各々に向かって順次プレスされてもよく、この場合、初めにプレート５の第１方向中間部分が第１成形面１１ａ上に載せられる。
プレス機１では、図１に示すように第１型１１の第１成形面１１ａ上にプレート５が載せられる。より詳細に説明すると、プレート５は、その幅方向を第２方向に合わせるように第１成形面１１ａ上に載せられる。この際、プレート５は、第１成形面１１ａに突き合わされる第２成形面１２ａの第２方向両端の間に位置するように第１成形面１１ａ上に載せられる。本実施形態では、図６に示すようにプレート５の第１方向一端部から他端部に向かって順次プレスする逐次プレスが行われる。それ故、初めに、第１成形面１１ａ上には、プレート５の第１方向一端部が載せられる。なお、逐次プレスでは、プレート５の第１方向中間部分から一端部及び他端部の各々に向かって順次プレスされてもよく、この場合、初めにプレート５の第１方向中間部分が第１成形面１１ａ上に載せられる。
【0021】
プレス機１では、載せた後、プレート５に対して逐次プレスが行われる。より詳細に説明すると、プレス機１は、プレート５の第１方向一端部から第１方向他端部に向かって所定の間隔Ｉをあけながらプレート５を順次プレスする。例えば、プレート５の第１方向一端部が第１成形面１１ａに載せられた後、駆動機構６によって第２型１２が第１型１１に向かって降ろされる。これにより、プレート５の第１方向一端部がプレスされる。プレスした後、駆動機構６によって第２型１２が上昇される。そして、プレート５は、図示しない搬送機構又は作業者によって間隔Ｉだけ第１方向一方に搬送される。なお、図６では、図面の説明の便宜上、プレス機１が移動しているように示している。搬送後、駆動機構６が再び第２型１２が第１型１１に向かって降すことによって、プレート５の第１方向一端部がプレスされる。このように、搬送及びプレスを繰り返すことによってプレート５に対して逐次プレスが行われる。そして、逐次プレスによってプレート５から曲面プレート４が成形される。なお、必ずしも逐次プレスによってプレート５から曲面プレート４が一機に成形される必要はなく、プレート５に対して逐次プレスをした後、プレート５が目標形状となるように別途加工等してもよい。
【0022】
このように行われる逐次プレスでは、凹溝１２ｂ付近において、プレスする際にプレス用金型２からプレート５に作用する荷重が以下のようになっている。即ち、プレート５において、凹溝１２ｂ付近に第２型１２から受ける荷重が抑制される。他方、プレート５は、例えば図５の拡大図に示すように凹溝１２ｂの付近で４点支持される。より詳細に説明すると、プレート５は、凹溝１２ｂの第２方向両側において、第２型１２から第１型１１に向かう荷重Ｐ１を受け、更に各荷重Ｐ１の第２方向外側において、第１型１１から第２型１２に向かう荷重Ｐ２を受けている。それ故、プレート５の凹溝１２ｂに面している部分において均一な曲げモーメントを与えることができる。これにより、プレート５において突出部分１２ｃ付近に生じる過剰曲げを抑制しつつ、凹溝１２ｂに面している部分において均一に曲げることができる。
【0023】
＜金型形状の選定方法＞
前述のようにプレスされたプレート５の形状は、曲げ戻し、曲げ不足、及び過剰曲げ等の様々な理由により、必ずしもプレス用金型２の形状、即ち各成形面１１ａ，１２ａと同じ形状にならない。そこで、成形後のプレート５の形状、即ちプレート形状が目標形状に近づくように最適化計算を用いて、様々な形状のプレス用金型２から好適な形状のプレス用金型２が選定される。本実施形態では、最適化計算として滑降シンプレックス法が用いられる。但し、最適化計算は、モンテカルロ法、遺伝的アルゴリズム、焼き鈍し法、及びベイズ最適化法であってもよい。
前述のようにプレスされたプレート５の形状は、曲げ戻し、曲げ不足、及び過剰曲げ等の様々な理由により、必ずしもプレス用金型２の形状、即ち各成形面１１ａ，１２ａと同じ形状にならない。そこで、成形後のプレート５の形状、即ちプレート形状が目標形状に近づくように最適化計算を用いて、様々な形状のプレス用金型２から好適な形状のプレス用金型２が選定される。本実施形態では、最適化計算として滑降シンプレックス法が用いられる。但し、最適化計算は、モンテカルロ法、遺伝的アルゴリズム、焼き鈍し法、及びベイズ最適化法であってもよい。
【0024】
簡単に説明すると、プレス用金型２を選定する金型形状の選定方法は、例えば以下のようにして行われる。プレート５をプレス成形した際のプレート形状に関するシミュレーションが様々な形状のプレス用金型２に対して行われる。そして、各シミュレーションで得られたプレート形状を比較し、目標形状に近いプレート形状を成形したプレス用金型２が選択される。即ち、最も好適な形状のプレス用金型２が選定される。
【0025】
シミュレーションは、コンピュータにおいて例えば以下のように行われる。即ち、シミュレーションでは、図７に示すようなプレス用金型２のモデルが作成される。本実施形態では、金型形状に関する複数のパラメータを含むパラメータ群が設定される。そして、設定されたパラメータ群に基づいてプレス用金型２のモデルが作成される。ここで、複数のパラメータは、主に第１成形面１１ａ及び第２成形面１２ａの各種寸法である。本実施形態において、複数のパラメータには、第１成形面１１ａにおける第１乃至第４曲率半径ｒ１～ｒ４、及び幅の比率αが含まれている。更に、複数のパラメータには、凹溝１２ｂのパラメトリック曲線ｆ（ｘ）の変数も含まれている。それ故、パラメータ群に基づいて成型されるプレス用金型２によって成形されたプレート５のプレート形状をシミュレーションすることができる。ここでは、パラメータ群に基づいて成型されるプレス用金型２によってプレート５を前述する逐次プレスし、その際に成形されるプレート形状がシミュレーションされる。なお、本実施形態において、シミュレーションにはＦＥＭ解析が用いられる。
【0026】
以下では、好適なプレス用金型２を選定する金型形状の選定方法の手順が図８を参照しながら更に詳細に説明される。金型形状の選定方法では、コンピュータにおいて金型形状選定処理が実行されると、ステップＳ１に移行する。パラメータ作成工程であるステップＳ１では、パラメータ群が作成される。パラメータ群には、前述の通り、第１乃至第４曲率半径ｒ１～ｒ４、幅の比率α、及びパラメトリック曲線ｆ（ｘ）の変数が含まれている。本実施形態において、パラメトリック曲線ｆ（ｘ）は、前述の通りＢ－スプライン曲線である。コンピュータでは、最適化計算（本実施形態では、滑降シンプレックス）のルールに従って６つのパラメータが設定されることによってパラメータ群が作成される。パラメータ群が作成されると、ステップＳ２に移行する。
【0027】
シミュレーション工程であるステップＳ２では、パラメータ作成工程で作成されるパラメータ群に基づいてコンピュータ上で金型が成形される。そして、成型された金型によって成形されるプレート形状がシミュレーションされる。より詳細に説明すると、コンピュータでは、前述の通りパラメータ群に基づいてプレス用金型２のモデルが作成される。そして、モデル化されたプレス用金型２によって成形されるプレート５のプレート形状がシミュレーションされる。前述の通り、本実施形態では、ＦＥＭ解析によってプレート形状がシミュレーションされる。そして、シミュレーションによってプレート形状が得られると、ステップＳ３に移行する。
【0028】
プレート形状比較工程であるステップＳ３では、シミュレーション工程で得られたプレート形状が比較される。より詳細に説明すると、コンピュータは、シミュレーション工程で得られたプレート形状をそれまでに得られたプレート形状と比較する。そして、コンピュータは、目標形状に近いプレート形状を選択する。そして、目標形状に近いプレート形状が最適プレート形状として記憶される。本実施形態では、シミュレーション工程で得られたプレート形状が最適プレート形状と比較され、それらのうち目標形状に近いプレート形状が最適プレート形状として記憶される。更に、それを成形する金型形状も最適金型形状として記憶される。最適プレート形状及び最適金型形状が記憶されると、ステップＳ５に移行する。
【0029】
シミュレーション回数加算工程であるステップＳ５では、シミュレーション回数ｎに１が加算される。加算すると、ステップＳ６に移行する。シミュレーション回数判定工程であるステップＳ６では、シミュレーション回数ｎが予め設定された規定回数ｍに達しているか否かを判定する。シミュレーション回数ｎが規定回数ｍに達していないと、ステップＳ１に戻る。
【0030】
ステップＳ１であるパラメータ作成工程に戻ると、前回作成されたパラメータ群と異なるパラメータ群が、最適化計算（本実施形態では、滑降シンプレックス）のルールに従って作成される。即ち、前回作成されたパラメータ群と異なる組み合わせの複数のパラメータを含むパラメータ群が作成される。その後、ステップＳ２のシミュレーション工程において、２つ目のパラメータ群に基づいてプレート形状がシミュレーションされる。そして、ステップＳ３のプレート形状比較工程において、２回目のシミュレーションで得られたプレート形状を最適プレート形状と比較し、最適プレート形状が決められる。そのあと、ステップＳ４及びステップＳ５を経て再びステップＳ１に戻る。そして、シミュレーション回数ｎが規定回数ｍに達するまで、パラメータ群の作成（ステップＳ１）、シミュレーション（ステップＳ２）、及びプレート形状の比較（ステップＳ３）が繰り返される。
【0031】
このように金型形状の選定方法では、パラメータ作成工程で作成される互いに異なるパラメータ群に基づいてシミュレーション工程が複数回行われるｄ。そして、ステップＳ３のプレート形状比較工程では、シミュレーション工程が複数回行われることによって得られる複数のプレート形状同士が比較される。これにより、複数のプレート形状から最適プレート形状が選択され、最適プレート形状を成形し得る最適金型形状が決められる。このようにして、シミュレーション工程が複数回行われることによって得られる複数のプレート形状に基づいて金型が選定される（選定工程）。そして、シミュレーション回数ｎが規定回数ｍに達すると、ステップＳ６に移行する。
【0032】
選定金型形状出力工程であるステップＳ６では、記憶される最適金型形状が選定されたプレス用金型２の形状として出力される。より詳細に説明すると、コンピュータのディスプレイ等に最適金型形状が出力される。このように、プレス用金型２の形状が選定されて出力されると、金型形状選定処理が終了する。
【0033】
本実施形態の金型形状の選定方法では、パラメータに２つの成形面１１ａ，１２ａの幅の比率α（＝Ｗ２／Ｗ１）が含まれている。それ故、プレス後のプレート形状をより目標形状に近づけることができる、即ち曲面プレート４への成形性を向上させることができる金型を選定することができる。
【0034】
また、本実施形態の金型形状の選定方法では、評価工程において、複数のプレート形状に関して目標形状と比較することによって金型形状が選定される。それ故、目標形状に近いプレート形状を得ることができる金型形状を選定することができる。
【0035】
更に、本実施形態の金型形状の選定方法では、パラメータ作成工程、及びシミュレーション工程、及び評価工程に関して、最適化計算が用いられる。それ故、金型形状の選定に要する時間を低減することができる。
【0036】
更に、本実施形態の金型形状の選定方法では、シミュレーション工程において、プレス用金型２によってプレート５を逐次プレスすることによって成形された際のプレート形状がシミュレーションされる。それ故、実際にプレスされたプレート５に応じたシミュレーション結果が得られるので、より好ましい金型形状を選定することができる。
【0037】
更に、本実施形態の金型形状の選定方法では、凹溝１２ｂを形成することによって、プレス時に発生する過剰曲げが抑制される。このような凹溝１２ｂの形状もパラメータに含めることによって、より好ましい金型形状を選定することができる。
【0038】
＜その他の実施形態について＞
本実施形態の金型形状の選定方法で選定されるプレス用金型２は、第１型１１が下型であって、第２型１２が上型であるが、逆であってもよい。また、駆動機構６によって昇降される型は、第２型１２に限定されず、第１型１１であってもよい。換言すると、第１成形面１１ａの形状が凹状に湾曲し且つ第２成形面１２ａが凸状に湾曲し、２つの成形面１１ａ，１２ａが互いに突き合わせることができればよい。更に、第２成形面１２ａに形成される凹溝１２ｂの数は、２つに限定されず１つであってもよく、３つ以上であってもよい。更に、凹溝１２ｂは、第１成形面１１ａにおいて突出部分１２ｃに対応する位置、即ち凹み部分１１ｂの第２方向両側に形成されてもよい。また、プレス用金型２において、凹溝１２ｂ必ずしも両方が必要ではない。
本実施形態の金型形状の選定方法で選定されるプレス用金型２は、第１型１１が下型であって、第２型１２が上型であるが、逆であってもよい。また、駆動機構６によって昇降される型は、第２型１２に限定されず、第１型１１であってもよい。換言すると、第１成形面１１ａの形状が凹状に湾曲し且つ第２成形面１２ａが凸状に湾曲し、２つの成形面１１ａ，１２ａが互いに突き合わせることができればよい。更に、第２成形面１２ａに形成される凹溝１２ｂの数は、２つに限定されず１つであってもよく、３つ以上であってもよい。更に、凹溝１２ｂは、第１成形面１１ａにおいて突出部分１２ｃに対応する位置、即ち凹み部分１１ｂの第２方向両側に形成されてもよい。また、プレス用金型２において、凹溝１２ｂ必ずしも両方が必要ではない。
【0039】
更に、本実施形態の金型形状の選定方法では、規定数のプレート形状をシミュレーションした後、プレート形状比較工程において、全てのプレート形状のうち最も目標形状に近い最適なプレート形状が選ばれてもよい。本実施形態の金型形状の選定方法では、最適化計算を用いて金型形状が選定されているが、その他の計算方法を用いて金型形状が選定されてもよい。本実施形態の金型形状の選定方法では、逐次プレスに限定されず、単発のプレス成形や複数回のプレス成形であってもよい。更に、本実施形態の金型形状の選定方法では、必ずしもパラメータ群に凹溝１２ｂのパラメトリック曲線ｆ（ｘ）の変数が含まれている必要はない。また、凹溝１２ｂの形状は、必ずしもパラメトリック曲線ｆ（ｘ）で表されるような形状である必要はない。
【0040】
＜例示的な実施形態＞
第１の局面の金型形状の選定方法は、プレートに対して第１方向に相対移動しながら逐次プレスすることによって曲面プレートを成形するプレス機の金型の形状を選定する金型形状の選定方法であって、金型形状に関する複数のパラメータを含むパラメータ群を作成するパラメータ作成工程と、前記パラメータ作成工程で作成される前記パラメータ群に基づいて成型される前記金型によって成形されるプレート形状をシミュレーションするシミュレーション工程と、前記パラメータ作成工程で作成される互いに異なる前記パラメータ群に基づいて前記シミュレーション工程を複数回行うことによって得られる複数の前記プレート形状に基づいて金型形状を選定する選定工程とを、備え、前記金型は、第１方向に直交する第２方向において前記プレートより幅広く且つ凹状に湾曲する第１成形面を含む第１型と、第２方向において前記プレートより幅広く且つ凸状に湾曲する第２成形面を含む第２型とを、備え、前記第１成形面は、第２方向に関して第１曲率半径で形成され、第１方向に関して第２方向両端の各々を第２及び第３曲率半径で夫々形成され且つ第２方向において最も凹んでいる部分を第４曲率半径で形成され、前記第２成形面は、プレス時に前記第１成形面に突き合わされ、且つ第１方向の長さである幅に関して前記第１成形面の幅の１／α倍で形成され、前記複数のパラメータ群は、前記第１乃至第４曲率半径、及び比率αを含んでいる方法である。
第１の局面の金型形状の選定方法は、プレートに対して第１方向に相対移動しながら逐次プレスすることによって曲面プレートを成形するプレス機の金型の形状を選定する金型形状の選定方法であって、金型形状に関する複数のパラメータを含むパラメータ群を作成するパラメータ作成工程と、前記パラメータ作成工程で作成される前記パラメータ群に基づいて成型される前記金型によって成形されるプレート形状をシミュレーションするシミュレーション工程と、前記パラメータ作成工程で作成される互いに異なる前記パラメータ群に基づいて前記シミュレーション工程を複数回行うことによって得られる複数の前記プレート形状に基づいて金型形状を選定する選定工程とを、備え、前記金型は、第１方向に直交する第２方向において前記プレートより幅広く且つ凹状に湾曲する第１成形面を含む第１型と、第２方向において前記プレートより幅広く且つ凸状に湾曲する第２成形面を含む第２型とを、備え、前記第１成形面は、第２方向に関して第１曲率半径で形成され、第１方向に関して第２方向両端の各々を第２及び第３曲率半径で夫々形成され且つ第２方向において最も凹んでいる部分を第４曲率半径で形成され、前記第２成形面は、プレス時に前記第１成形面に突き合わされ、且つ第１方向の長さである幅に関して前記第１成形面の幅の１／α倍で形成され、前記複数のパラメータ群は、前記第１乃至第４曲率半径、及び比率αを含んでいる方法である。
【0041】
上記局面に従えば、パラメータに２つの成形面の幅の比率αが含まれている。それ故、プレス後のプレートをより目標形状に近づけることができる、即ち曲面プレートへの成形性を向上させることができる金型を選定することができる。
【0042】
第２の局面の金型形状の選定方法は、第１の局面における金型形状の選定方法において、前記選定工程では、複数の前記プレート形状と目標形状とを比較することによって前記金型形状が選定されてもよい。
【0043】
上記局面に従えば、評価工程において、複数のプレート形状に関して目標形状と比較することによって金型形状が選定される。それ故、目標形状に近いプレート形状を得ることができる金型形状を選定することができる。
【0044】
第３の局面の金型形状の選定方法は、第１又は２の局面における金型形状の選定方法において、前記パラメータ作成工程、及び前記シミュレーション工程、及び前記選定工程に関して、最適化計算が用いられてもよい。
【0045】
上記局面に従えば、パラメータ作成工程、及びシミュレーション工程、及び評価工程に関して、最適化計算が用いられる。それ故、金型形状の選定に要する時間を低減することができる。
【0046】
第４の局面の金型形状の選定方法は、第１乃至３の何れか１つの局面における金型形状の選定方法において、記シミュレーション工程では、前記金型によって前記プレートを逐次プレスすることによって成形された際の前記プレート形状をシミュレーションしてもよい。
【0047】
上記局面に従えば、シミュレーション工程において、金型によってプレートを逐次プレスすることによって成形された際のプレート形状がシミュレーションされる。それ故、実際にプレスされるプレートに応じたシミュレーション結果が得られるので、より好ましい金型形状を選定することができる。
【0048】
第５の局面の金型形状の選定方法は、第１乃至第４の何れか１つの局面における金型形状の選定方法において、前記第１成形面及び前記第２成形面の少なくとも一方の成形面には、凹部が形成され、前記凹部は、前記第１成形面及び前記第２成形面を突き合せた状態で前記第２成形面の最も突き出ている突出部分の少なくとも第２方向一方側に形成され、前記凹部の断面形状は、パラメトリック曲線で形成され、前記パラメータ群は、前記凹部のパラメトリック曲線の変数を含んでもよい。
【0049】
上記局面に従えば、凹部を形成することによって、プレス時に発生する突出部付近の過剰曲げが抑制される。このような凹部の形状もパラメータに含めることによって、より好ましい金型形状を選定することができる。
【符号の説明】
【0050】
１ プレス機
２ プレス用金型（金型）
４ 曲面プレート
５ プレート
１１ 第１型
１１ａ 第１成形面
１２ 第２型
１２ａ 第２成形面
１２ｂ 凹溝（凹部）
１２ｃ 突出部分
ｆ パラメトリック曲線
ｒ１ 第１曲率半径
ｒ２ 第２曲率半径
ｒ３ 第３曲率半径
ｒ４ 第４曲率半径
２ プレス用金型（金型）
４ 曲面プレート
５ プレート
１１ 第１型
１１ａ 第１成形面
１２ 第２型
１２ａ 第２成形面
１２ｂ 凹溝（凹部）
１２ｃ 突出部分
ｆ パラメトリック曲線
ｒ１ 第１曲率半径
ｒ２ 第２曲率半径
ｒ３ 第３曲率半径
ｒ４ 第４曲率半径
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】