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特開2024-80583プレス装置の品質判定方法、プレス装置の品質判定システム及びプレス装置の品質判定プログラム
(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】P2024080583
(43)【公開日】2024-06-13
(54)【発明の名称】プレス装置の品質判定方法、プレス装置の品質判定システム及びプレス装置の品質判定プログラム
(51)【国際特許分類】
G06F 30/20 20200101AFI20240606BHJP
B21D 28/00 20060101ALI20240606BHJP
G06F 30/10 20200101ALI20240606BHJP
B21D 22/28 20060101ALN20240606BHJP
G06F 113/22 20200101ALN20240606BHJP
【ＦＩ】
G06F30/20
B21D28/00 A
G06F30/10
B21D22/28 E
G06F113:22
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023122751
(22)【出願日】2023-07-27
(31)【優先権主張番号】P 2022193580
(32)【優先日】2022-12-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000005348
【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ
(74)【代理人】
【識別番号】100100354
【弁理士】
【氏名又は名称】江藤 聡明
(72)【発明者】
【氏名】柴田 康徳
(72)【発明者】
【氏名】坂倉 徹太
【テーマコード（参考）】
4E048
4E137
5B146
【Ｆターム（参考）】
4E048AA03
4E137AA23
4E137CA26
4E137CB01
4E137EA03
4E137EA06
4E137HA05
5B146AA06
5B146DJ11
(57)【要約】
【課題】スクラップ落下のシミュレーションを用いたプレス装置の品質判定において、スクラップの落下不良の予測精度を向上することが可能なプレス装置の品質判定方法、品質判定システム及び品質判定プログラムを提供する。
【解決手段】プレス装置５０のプレス金型５４と、スクラップ７２と、該スクラップを前記プレス装置の外部へ案内するスクラップシュート５６とを三次元モデル化し、前記スクラップが外部へ排出される動作をシミュレートするスクラップ落下のシミュレーションを用いたプレス装置の品質判定方法であって、ワーク７０から発生した前記スクラップが前記スクラップシュートへ落下する落下初期時に、前記スクラップに対して、重力と、所定の大きさの範囲内でランダムな大きさの力Ｆ１と、を作用させて、該スクラップの落下開始から完了までの落下姿勢の変化量Ｕを算出する変化量算出工程を含むことを特徴とする。
【選択図】図２
【解決手段】プレス装置５０のプレス金型５４と、スクラップ７２と、該スクラップを前記プレス装置の外部へ案内するスクラップシュート５６とを三次元モデル化し、前記スクラップが外部へ排出される動作をシミュレートするスクラップ落下のシミュレーションを用いたプレス装置の品質判定方法であって、ワーク７０から発生した前記スクラップが前記スクラップシュートへ落下する落下初期時に、前記スクラップに対して、重力と、所定の大きさの範囲内でランダムな大きさの力Ｆ１と、を作用させて、該スクラップの落下開始から完了までの落下姿勢の変化量Ｕを算出する変化量算出工程を含むことを特徴とする。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プレス装置のプレス金型と、該プレス金型で加工されるワークから発生したスクラップと、該スクラップを前記プレス装置の外部へ案内するスクラップシュートとを三次元モデル化し、前記スクラップが前記スクラップシュートへ落下して外部へ排出される動作をシミュレートするスクラップ落下のシミュレーションを用いたプレス装置の品質判定方法であって、
前記ワークから発生した前記スクラップが前記スクラップシュートへ落下する落下初期時に、前記スクラップに対して、重力と、所定の大きさの範囲内でランダムな大きさの力とを作用させて、該スクラップの落下開始から完了までの落下姿勢の変化量を算出する変化量算出工程を含むことを特徴とするプレス装置の品質判定方法。
前記ワークから発生した前記スクラップが前記スクラップシュートへ落下する落下初期時に、前記スクラップに対して、重力と、所定の大きさの範囲内でランダムな大きさの力とを作用させて、該スクラップの落下開始から完了までの落下姿勢の変化量を算出する変化量算出工程を含むことを特徴とするプレス装置の品質判定方法。
【請求項2】
前記変化量算出工程を所定回数繰り返して、前記所定回数における前記落下姿勢の変化量のばらつき度合いを算出する工程と、
前記ばらつき度合いが所定の閾値以下の場合に、前記プレス装置の設計品質が良好であると判定する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のプレス装置の品質判定方法。
前記ばらつき度合いが所定の閾値以下の場合に、前記プレス装置の設計品質が良好であると判定する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のプレス装置の品質判定方法。
【請求項3】
前記スクラップの前記落下姿勢の変化量は、該スクラップの所定点から所定方向に伸びる所定の大きさのベクトルの内積を用いて求められることを特徴とする請求項１又は２に記載のプレス装置の品質判定方法。
【請求項4】
前記シミュレーションには、前記プレス金型が下型と上型とを有する情報と、前記下型に対する前記上型の下降動作によって前記スクラップが発生する動作情報と、が含まれており、
前記変化量算出工程の前に、前記上型が下降して前記スクラップが発生するまでの間、該スクラップに対して、重力と、該重力と等しい大きさであって重力方向と反対方向の力と、を作用させて、該スクラップの静止状態を維持する工程を含み、
前記変化量算出工程では、前記上型の動作が考慮されることを特徴とする請求項１に記載のプレス装置の品質判定方法。
前記変化量算出工程の前に、前記上型が下降して前記スクラップが発生するまでの間、該スクラップに対して、重力と、該重力と等しい大きさであって重力方向と反対方向の力と、を作用させて、該スクラップの静止状態を維持する工程を含み、
前記変化量算出工程では、前記上型の動作が考慮されることを特徴とする請求項１に記載のプレス装置の品質判定方法。
【請求項5】
プレス装置のプレス金型と、該プレス金型で加工されるワークから発生したスクラップと、該スクラップを前記プレス装置の外部へ案内するスクラップシュートとを三次元モデル化し、前記スクラップが前記スクラップシュートへ落下して外部へ排出される動作をシミュレートする演算処理装置を備えたプレス装置の品質判定システムにおいて、
前記演算処理装置は、
前記ワークから発生した前記スクラップが前記スクラップシュートへ落下する落下初期時に、前記スクラップに対して、重力と、所定の大きさの範囲内でランダムな大きさの力とを作用させる力付与部と、
該スクラップの落下開始から完了までの落下姿勢の変化量を算出する姿勢変化量算出部と、
を備えたことを特徴とするプレス装置の品質判定システム。
前記演算処理装置は、
前記ワークから発生した前記スクラップが前記スクラップシュートへ落下する落下初期時に、前記スクラップに対して、重力と、所定の大きさの範囲内でランダムな大きさの力とを作用させる力付与部と、
該スクラップの落下開始から完了までの落下姿勢の変化量を算出する姿勢変化量算出部と、
を備えたことを特徴とするプレス装置の品質判定システム。
【請求項6】
前記演算処理装置には、前記プレス金型が下型と上型とを有する情報と、前記下型に対する前記上型の下降動作によって前記スクラップが発生する動作情報と、が格納されており、
前記力付与部は、前記上型が下降して前記スクラップが発生するまでの間、該スクラップに対して、重力と、該重力と等しい大きさであって重力方向と反対方向の力と、を作用させ、
前記落下姿勢の変化量の算出では、前記上型の動作が考慮されることを特徴とする請求項５に記載のプレス装置の品質判定システム。
前記力付与部は、前記上型が下降して前記スクラップが発生するまでの間、該スクラップに対して、重力と、該重力と等しい大きさであって重力方向と反対方向の力と、を作用させ、
前記落下姿勢の変化量の算出では、前記上型の動作が考慮されることを特徴とする請求項５に記載のプレス装置の品質判定システム。
【請求項7】
プレス装置のプレス金型と、該プレス金型で加工されるワークから発生したスクラップと、該スクラップを前記プレス装置の外部へ案内するスクラップシュートとを三次元モデル化し、前記スクラップが前記スクラップシュートへ落下して外部へ排出される動作をシミュレートするスクラップ落下のシミュレーションをコンピュータに実行させるプレス装置の品質判定プログラムにおいて、
前記ワークから発生した前記スクラップが前記スクラップシュートへ落下する落下初期時に、前記スクラップに対して、重力と、所定の大きさの範囲内でランダムな大きさの力とを作用させ、該スクラップの落下開始から完了までの落下姿勢の変化量を算出する変化量算出ステップを含むことを特徴とするプレス装置の品質判定プログラム。
前記ワークから発生した前記スクラップが前記スクラップシュートへ落下する落下初期時に、前記スクラップに対して、重力と、所定の大きさの範囲内でランダムな大きさの力とを作用させ、該スクラップの落下開始から完了までの落下姿勢の変化量を算出する変化量算出ステップを含むことを特徴とするプレス装置の品質判定プログラム。
【請求項8】
前記シミュレーションには、前記プレス金型が下型と上型とを有する情報と、前記下型に対する前記上型の下降動作によって前記スクラップが発生する動作情報と、が含まれており、
前記変化量算出ステップの前に、前記上型が下降して前記スクラップが発生するまでの間、該スクラップに対して、重力と、該重力と等しい大きさであって重力方向と反対方向の力と、を作用させて、該スクラップの静止状態を維持するステップを含み、
前記変化量算出ステップでは、前記上型の動作が考慮されることを特徴とする請求項７に記載のプレス装置の品質判定プログラム。
前記変化量算出ステップの前に、前記上型が下降して前記スクラップが発生するまでの間、該スクラップに対して、重力と、該重力と等しい大きさであって重力方向と反対方向の力と、を作用させて、該スクラップの静止状態を維持するステップを含み、
前記変化量算出ステップでは、前記上型の動作が考慮されることを特徴とする請求項７に記載のプレス装置の品質判定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プレス装置におけるスクラップ落下のシミュレーションを用いたプレス装置の品質判定方法、プレス装置の品質判定システム及びプレス装置の品質判定プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
プレス製品の製造過程では、プレス装置で板材であるワークを絞り形成した後、ワークのスクラップ部分を切断して廃棄するトリム工程を行う。
【0003】
トリム工程では、ワークから切断されたスクラップをプレス装置に設けられたスクラップシュートに落下させる。この時、スクラップが想定不可能な動作によりプレス装置内に残留してしまうと、その後のプレス製品の加工で不良品が発生する要因や、プレス金型が破損する要因となる。
【0004】
このような問題を解決するために、プレス装置を設計する際に、スクラップがスクラップシュートへ落下する動作をシミュレートする技術が開発されている。
【0005】
例えば、特許文献１には、コンピュータ内で、プレス装置と、該プレス装置でプレス加工されたワークから生じるスクラップとを仮想的に作成し、このスクラップがスクラップシュートへ落下して外部へ排出される動作を仮想的に再現するシミュレーション方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０２２－１４６５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
従来のシミュレーション方法では、落下時にスクラップに加わる力を変えながら、落下動作のシミュレーションを多数回繰り返し、スクラップがスクラップシュートを経て外部へ排出された確率を算出して、この確率を基にプレス装置の品質判定を行っている。具体的には、スクラップがプレス装置の外部へ排出された確率が高い場合には、プレス装置の設計品質が良好であると判定している。
【0008】
しかしながら、プレス装置では、スクラップの落下不良が一度でも生じると、型の破損に繋がることがあるため、このような事態を回避できる他の評価基準が求められていた。
【0009】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、プレス装置におけるスクラップ落下のシミュレーションを用いたプレス装置の品質判定において、スクラップの落下不良の予測精度を向上することが可能なプレス装置の品質判定方法、プレス装置の品質判定システム及びプレス装置の品質判定プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態は、プレス装置のプレス金型と、該プレス金型で加工されるワークから発生したスクラップと、該スクラップを前記プレス装置の外部へ案内するスクラップシュートとを三次元モデル化し、前記スクラップが前記スクラップシュートへ落下して外部へ排出される動作をシミュレートするスクラップ落下のシミュレーションを用いたプレス装置の品質判定方法であって、前記ワークから発生した前記スクラップが前記スクラップシュートへ落下する落下初期時に、前記スクラップに対して、重力と、所定の大きさの範囲内でランダムな大きさの力とを作用させて、該スクラップの落下開始から完了までの落下姿勢の変化量を算出する変化量算出工程を含むことを特徴とする。
【0011】
また、本発明の一実施形態は、プレス装置のプレス金型と、該プレス金型で加工されるワークから発生したスクラップと、該スクラップを前記プレス装置の外部へ案内するスクラップシュートとを三次元モデル化し、前記スクラップが前記スクラップシュートへ落下して外部へ排出される動作をシミュレートする演算処理装置を備えたプレス装置の品質判定システムにおいて、前記演算処理装置は、前記ワークから発生した前記スクラップが前記スクラップシュートへ落下する落下初期時に、前記スクラップに対して、重力と、所定の大きさの範囲内でランダムな大きさの力とを作用させる力付与部と、該スクラップの落下開始から完了までの落下姿勢の変化量を算出する姿勢変化量算出部と、を備えたことを特徴とする。
【0012】
また、本発明の一実施形態は、プレス装置のプレス金型と、該プレス金型で加工されるワークから発生したスクラップと、該スクラップを前記プレス装置の外部へ案内するスクラップシュートとを三次元モデル化し、前記スクラップが前記スクラップシュートへ落下して外部へ排出される動作をシミュレートするスクラップ落下のシミュレーションをコンピュータに実行させるプレス装置の品質判定プログラムにおいて、前記ワークから発生した前記スクラップが前記スクラップシュートへ落下する落下初期時に、前記スクラップに対して、重力と、所定の大きさの範囲内でランダムな大きさの力とを作用させ、該スクラップの落下開始から完了までの落下姿勢の変化量を算出する変化量算出ステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明に係るプレス装置の品質判定方法、プレス装置の品質判定システム及びプレス装置の品質判定プログラムによれば、プレス装置におけるスクラップ落下のシミュレーションを用いたプレス装置の品質判定において、スクラップの落下不良の予測精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の一実施形態に係るプレス装置の品質判定システムを示すブロック図である。
【図2】プレス装置を示す概略図である。
【図4】スクラップ落下のシミュレーション方法の手順を示すフローチャートである。
【図5】スクラップに作用させるランダム力を説明する図である。
【図6A】プレス装置の品質判定方法の手順を示すフローチャートである。
【図6B】プレス装置の品質判定方法の手順を示すフローチャートである。
【図7A】初期のスクラップの向きを説明する図である。
【図7B】初期のスクラップに対して重力及びランダム力を作用させた後のスクラップの向きを説明する図である。
【図8】プレス装置の一例を示す斜視図である。
【図9A】スクラップの落下動作を説明する図である。
【図9B】スクラップの落下動作を説明する図である。
【図9C】スクラップの落下動作を説明する図である。
【図9D】スクラップの落下動作を説明する図である。
【図9E】スクラップの落下動作を説明する図である。
【図9F】スクラップの落下動作を説明する図である。
【図10A】上型の動作が考慮されていない場合にシミュレーションで生じるスクラップの落下動作の一例を説明する図である。
【図10B】上型の動作が考慮されていない場合にシミュレーションで生じるスクラップの落下動作の一例を説明する図である。
【図10C】上型の動作が考慮されていない場合にシミュレーションで生じるスクラップの落下動作の一例を説明する図である。
【図10D】上型の動作が考慮されていない場合にシミュレーションで生じるスクラップの落下動作の一例を説明する図である。
【図11A】プレス装置の品質判定方法の手順を示すフローチャートである。
【図11B】プレス装置の品質判定方法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】
【0015】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施形態のプレス装置の品質判定システム１０を示すブロック図である。図２は、品質判定システム１０によって三次元モデル化されるプレス装置５０を示す概略図であり、図３は、図２のＡ－Ａ線に沿うスクラップシュート５６の断面図である。本実施形態の品質判定システム１０は、プレス装置５０のプレス金型５４と、プレス金型５４で加工されるワーク７０から発生したスクラップ７２と、スクラップ７２をプレス装置５０の外部へ案内するスクラップシュート５６とを三次元モデル化し、スクラップ７２がスクラップシュート５６へ落下して外部へ排出される動作をシミュレートし、このシミュレーション結果に基づいて、プレス装置５０の品質判定を行う。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施形態のプレス装置の品質判定システム１０を示すブロック図である。図２は、品質判定システム１０によって三次元モデル化されるプレス装置５０を示す概略図であり、図３は、図２のＡ－Ａ線に沿うスクラップシュート５６の断面図である。本実施形態の品質判定システム１０は、プレス装置５０のプレス金型５４と、プレス金型５４で加工されるワーク７０から発生したスクラップ７２と、スクラップ７２をプレス装置５０の外部へ案内するスクラップシュート５６とを三次元モデル化し、スクラップ７２がスクラップシュート５６へ落下して外部へ排出される動作をシミュレートし、このシミュレーション結果に基づいて、プレス装置５０の品質判定を行う。
【0016】
品質判定の対象となるプレス装置５０は、板材であるワーク７０をプレス加工するとともに、ワーク７０のスクラップ部分を切断するトリミングを実施する。図２に示すように、プレス装置５０は、プレス金型５４と、ワーク７０から切断されたスクラップ７２をプレス装置５０の外部へ案内するスクラップシュート５６とを備える。
【0017】
プレス金型５４は、ワーク７０に対してプレス加工及びトリミング加工を実施する部位であり、設置現場に固定される下型６６と、下型６６に対して上下動自在な上型６１とを備える。下型６６は、下型本体６７上に支持される下切刃６８を備える。上型６１は、下型６６上に載置されたワーク７０を抑えるパッド６２と、カムスライダ６４と、上切刃６５とを備えている。カムスライダ６４は、上型６１の下降動作によって下型本体６７に設けられたカムドライバ６９に当接してワーク７０側へ前進移動し、上型６１の上昇動作によって後退移動する。上切刃６５は、下切刃６８と対向するように、カムスライダ６４に設けられている。
【0018】
ワーク７０は、プレス金型５４の上切刃６５と下切刃６８とによって切断され、切断されたワーク７０の一部は、スクラップ７２としてプレス装置５０のスクラップシュート５６へ落下する。
【0019】
スクラップシュート５６は、プレス金型５４の下切刃６８の下方側に配置され、上下方向に対して傾斜して延びている。図示例では、スクラップシュート５６と下型本体６７とが一体に形成されている。図２に示すように、スクラップシュート５６は、上下方向に延びる両側壁５６ａ、５６ｂと、両側壁５６ａ、５６ｂの下端部を繋ぐ底壁５６ｃと、を有し、上方が開口している。底壁５６ｃの上面は平滑に形成されており、この上面に沿ってスクラップ７２が傾斜方向の下方側へ滑走し、プレス装置５０の外部へ排出される。
【0020】
本実施形態の品質判定システム１０は、プレス装置５０の設定データに基づいてスクラップ７２が落下して排出される様子をシミュレートし、スクラップ７２の落下姿勢の変化量に基づいてプレス装置５０の設計品質の良否を判定する。シミュレーションを用いた品質判定を行うことで、プレス装置５０の設計段階において、スクラップ７２がプレス装置５０内に残留してしまうという不具合を解消することが可能となる。以下、本実施形態の品質判定システム１０の各構成について説明する。
【0021】
品質判定システム１０は、パーソナルコンピュータ等の単一のコンピュータ、或いは、ネットワークを介して相互に接続される複数のコンピュータにより構成することができる。図１に示すように、品質判定システム１０は、情報入力手段である入力装置１２と、記憶手段である外部記憶装置１４と、演算手段及び制御手段を構成している演算処理装置１６と、出力手段である表示装置１８と、を備える。
【0022】
入力装置１２は、例えば、キーボード、マウス及び／又はタッチパネル等で構成することができる。外部記憶装置１４は、演算処理装置１６に接続される外部メモリであって、ＨＤＤ（hard disk drive）やＳＳＤ（solid state drive）等の記憶装置で構成することができる。
【0023】
演算処理装置１６は、マイクロコンピュータを含む計算機であり、情報処理部である中央処理装置（ＣＰＵ）、ＲＡＭやＲＯＭ等の内部メモリ、及び、他の装置と交信するための入出力インターフェース等を備えている。演算処理装置１６の情報処理部は、ＣＰＵに限られず、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、特定用途向け標準製品（ＡＳＳＰ）、システムオンチップ（ＳＯＣ）等とすることができる。
【0024】
この演算処理装置１６は、内部メモリに記憶させたプレス装置の品質判定プログラム、外部記憶装置１４を介して読み取り可能な非一時的な有形の記録媒体に記録されたプレス装置の品質判定プログラム、或いは、図示していないネットワークや通信装置を介して外部からロードしたプレス装置の品質判定プログラムをＣＰＵで実行することができる。このプログラムにより、演算処理装置１６は、入力装置１２で指示された解析対象であるプレス装置５０及びワーク７０を疑似的にプレス加工及びトリミングして、ワーク７０から発生したスクラップ７２がスクラップシュート５６へ落下して外部へ排出される様子をシミュレートするとともに、スクラップ７２が落下する際の姿勢の変化量を算出する。
【0025】
演算処理装置１６は、内部メモリである記憶部２１と、モデル構築部２２と、ランダム力設定部２４と、力付与部２５と、減速処理部２６と、確率算出部２８と、姿勢変化量算出部３０と、ばらつき度合い算出部３２と、判定部３４と、を備えている。
【0026】
モデル構築部２２は、プレス装置５０、ワーク７０及びスクラップ７２の形状データを読み込んで、これらの三次元モデルを構築する。形状データは、入力装置１２や外部記憶装置１４を介して演算装置１６に入力することができる。本実施形態では、プレス装置５０やワーク７０の設計を行う際に使用するＣＡＤデータを用いて三次元モデルを作成している。
【0027】
ランダム力設定部２４は、スクラップ７２の落下初期時に作用させるランダムな大きさの力Ｆを所定の大きさの範囲内で設定する。このランダムな大きさの力Ｆ（以下、「ランダム力Ｆ」とも称する）は、以下の式（１）で示すランダム関数によって表すことができる。
ｆｏｒｃｅ＝（上限値，下限値） ・・・・・式（１）
ｆｏｒｃｅ＝（上限値，下限値） ・・・・・式（１）
【0028】
本実施形態では、以下の式（２）（３）（４）に示すように、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれの方向に対してランダム力Ｆが設定されている。
Ｘ方向force＝（上限値ｘｕｐ，下限値ｘｌｏｗ） ・・・・・式（２）
Ｙ方向force＝（上限値ｙｕｐ，下限値ｙｌｏｗ） ・・・・・式（３）
Ｚ方向force＝（上限値ｚｕｐ，下限値ｚｌｏｗ） ・・・・・式（４）
Ｘ方向force＝（上限値ｘｕｐ，下限値ｘｌｏｗ） ・・・・・式（２）
Ｙ方向force＝（上限値ｙｕｐ，下限値ｙｌｏｗ） ・・・・・式（３）
Ｚ方向force＝（上限値ｚｕｐ，下限値ｚｌｏｗ） ・・・・・式（４）
【0029】
本実施形態では、一例として、Ｙ方向の正方向を重力方向に設定し、下限値ｙｌｏｗ＝０に設定している。また、上限値ｘｕｐ、上限値ｙｕｐ及び上限値ｚｕｐを正の値に設定し、下限値ｘｌｏｗ及び下限値ｚｌｏｗを負の値に設定している。スクラップ７２に作用させるランダム力Ｆは、式（２）～（４）で設定されたＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の力の合力である。ランダム力Ｆは、スクラップ７２に作用する重力の大きさよりも小さくなるように、力の大きさの範囲が設定されている。
【0030】
力付与部２５は、スクラップ７２に対して、重力と、ランダム力設定部２４で設定されたランダム力Ｆとを作用させる。ランダム力Ｆは、ワーク７０からスクラップ７２が発生するスクラップ７２の落下初期時に付与される。
【0031】
減速処理部２６は、スクラップ７２の落下速度ｖが所定の閾値ｖｔｈ（以下、「速度閾値ｖｔｈ」とも称する）を超えた場合に、スクラップ７２の減速処理を行う。減速処理は、予め設定された規則に従って行われ、本実施形態では、速度閾値ｖｔｈを超えた場合に、以下の式（５）に示すように、スクラップ７２の落下速度ｖの大きさを半減する処理を行う。
ｖ＝ｖ／２ ・・・・・式（５）
ｖ＝ｖ／２ ・・・・・式（５）
【0032】
確率算出部２８は、スクラップ落下のシミュレーションの結果に基づいて、シミュレーション上でスクラップ７２がプレス装置５０の外部に適切に排出された確率を算出する。
【0033】
姿勢変化量算出部３０は、スクラップ７２の落下開始から完了までの落下姿勢の変化量を算出する。一例として、スクラップ７２の落下姿勢の変化量は、スクラップ７２の所定点から所定方向に伸びる所定の大きさのベクトルＶを設定し、当該ベクトルＶの内積を用いて求めることができる。本実施形態では、姿勢変化量を求める際に使用するベクトルＶをスクラップ７２の重心点から法線方向に伸びる単位ベクトル、すなわち重心点の単位法線ベクトルＶとしている。
【0034】
スクラップ７２の落下姿勢の変化量Ｕは、単位法線ベクトルＶの内積を用いて以下の式（６）により求めることができる。
【0035】
【数1】
【0036】
ここで、Ｖ１は、ある時点でのスクラップ７２の向きを表す単位法線ベクトルであり、Ｖ２は、ある時点から所定時間経過後のスクラップ７２の向きを表す単位法線ベクトルである。また、Ｍはスクラップ７２を落下させる時間Ｔｅを等分割したシーンのコマ数であり、ｍは、各シーンの番号である。
【0037】
姿勢変化量算出部３０は、さらに、シミュレーションにて落下動作を複数回繰り返して実施した場合における「落下姿勢平均変化量ＡｖｅＵ」を算出する。落下動作の回数をｎ回とした場合、落下姿勢平均変化量ＡｖｅＵ（ｎ）は、以下の式（７）を用いて求めることができる。
【0038】
【数2】
【0039】
ここで、ｎは落下動作の回数、ｅｎはプレス装置５０においてスクラップ７２の詰まりが発生した回数、Ｕは式（６）によって算出された変化量である。
【0040】
ばらつき度合い算出部３２は、シミュレーションにてスクラップ７２の落下動作を所定回数繰り返して行った場合に、姿勢変化量算出部３２が算出した姿勢変化量に基づいて、スクラップ７２の落下姿勢の変化量のばらつき度合いを算出する。本実施形態では、ばらつき度合いとして分散σ２を求めている。分散σ２は、以下の式（８）を用いて求めることができる。
【0041】
分散σ２＝Σ（Ｕ－ＡｖｅＵ（ｎ））２／Ｎ ・・・・・・式（８）
【0042】
ここで、Ｕは式（６）によって算出された変化量であり、ＡｖｅＵ（ｎ）は式（７）によって算出された落下姿勢平均変化量である。
【0043】
判定部３４は、判定部３４は、ばらつき度合い算出部３２が算出したばらつき度合いに基づいて、プレス装置５０の設計品質の良否を判定する。具体的には、算出されたばらつき度合い（すなわち分散σ２）が所定の閾値以下の場合に、プレス装置５０の設計品質が良好であると判定し、所定の閾値を超える場合には設計品質が低いと判定する。本実施形態の判定部は、さらに、確率算出部２８で算出された確率に基づいて、プレス装置５０の設計品質が設計品質の良否を判定している。
【0044】
演算処理装置１６で解析されたスクラップ落下のシミュレーションの結果や判定の結果は、表示装置１８に表示される。表示装置１８は、情報を視覚的に表示可能な装置であり、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ、及び／又はブラウン管ディスプレイ等により構成することができる。演算処理装置１６は、表示装置１８に、シミュレーション結果のみならずシミュレーション過程を表示させることができる。
【0045】
次に、図４のフローチャートを用いて、品質判定システム１０によるスクラップ落下のシミュレーションの手順について説明する。
【0046】
図４に示すように、ステップＳ１０では、外部記憶装置１４及び／又は演算処理装置１６の内部メモリから、各種の形状データ及び計算条件データが読み込まれる。形状データは、プレス装置５０、ワーク７０及びスクラップ７２の形状データを含み、ワーク７０が加工されることによる形状変化のデータも含む。計算条件データは、プレス金型５４の上型６１の可動サイクル時間（例えば６秒）、プレス金型５４の加圧力、スクラップ７２を落下させる時間Ｔｅ（例えば４秒）、落下時間Ｔｅを等分割したシーンのコマ数Ｍ（Ｍは２以上の整数）、上述したランダム関数の上限値及び下限値、重力の大きさ、スクラップ７０がスクラップシュート５６に当接した際に、スクラップシュート５６から受ける反力の条件等が含まれる。次のステップＳ１１では、読み込まれた形状データから、モデル構築部２２により、プレス装置５０、ワーク７０及びスクラップ７２の三次元モデルが作成される。
【0047】
次のステップＳ１２では、スクラップ７２の落下動作を行う回数Ｎ（Ｎは２以上の整数）が設定される。回数Ｎは入力装置１２で指示された数とすることができる。次のステップＳ１３では、スクラップ７２の落下動作の回数ｎがリセット処理され、回数ｎ＝１に設定される。
【0048】
次のステップＳ１４では、スクラップ７２の落下動作について、シーンｍ＝１が設定される。ここで、ｍは、数値条件データで読み込まれたコマ数Ｍの各シーンの番号であり、１～Ｍの整数である。本実施形態においてシーン１は、ワーク７０の切断によりスクラップ７２が発生した場面、すなわち、スクラップ７２の落下初期時の場面に設定されている。
【0049】
次のステップＳ１５では、ランダム力設定部２４により、上述した式（２）～（４）のランダム関数に基づき、ランダム力Ｆが設定される。次のステップＳ１６では、重力とランダム力Ｆとをシーン１のスクラップ７２に作用させる。これらの力により、スクラップ７２の落下動作が開始される。
【0050】
次のステップＳ１７では、スクラップ７２の落下速度ｖが所定の速度閾値ｖｔｈを超えているか否かが判定される。速度閾値ｖｔｈを超えている場合、続くステップＳ１７で、減速処理部２６により、落下速度ｖの減速処理が実行される。
【0051】
ここで、ステップＳ１７の減速処理について説明する。シミュレーションのための計算量を低減するために、スクラップ７２の落下速度を計算する時間の間隔を長くする（すなわち、コマ数Ｍの値を小さくする）と、シミュレーション途中のシーンｍにおいて、スクラップ７２がスクラップシュート５６へ食い込む現象が生じることがある。このような食い込み現象は、現実のプレス装置５０では発生しない現象である。シミュレーションにおいて、このような食い込み状態を基に、スクラップシュート５６からスクラップ７２が受ける反力を計算すると、反力が過剰に大きくなり、スクラップ７２がスクラップシュート５６から跳ね返る現象（以下、「跳ね返り現象」とも称する）が生じる虞がある。跳ね返り現象の発生を解消するためには、落下速度を計算する時間の間隔を短くする（すなわち、コマ数Ｍの値を大きくする）ことが有効であるが、コマ数Ｍを増やすと、計算量が膨大になってしまう。スクラップ７２は、スクラップシュート５６に当接する直前で落下速度ｖが最大になるため、本実施形態では、この落下速度ｖに閾値を設け、落下速度ｖが速度閾値ｖｔｈを超えた場合に、減速処理することで、上述した跳ね返り現象の発生を防止しながら、スクラップ７２の落下速度ｖを計算する間隔を長くして計算量の増加を抑制している。
【0052】
減速処理が実施された後、続くステップＳ１９では、スクラップ７２の落下時間が、設定されたスクラップ７２の落下時間Ｔｅを超過しているか否かが判定される。落下時間Ｔｅは、スクラップ７２がプレス装置５０内に残留することがなく、スクラップシュート５６を経て外部へ排出されるまでの時間に設定されている。なお、ステップＳ１７で、落下速度ｖが速度閾値ｖｔｈ以下の場合には、減速処理を行わずに、ステップＳ１９へ進む。
【0053】
ステップＳ１９で、時間Ｔｅを超過していない場合、続くステップＳ２０で、シーンｍがカウンタ処理され、再びステップＳ１７から処理が続行される。ステップＳ１９で、時間Ｔｅを超過している場合、続くステップＳ２１において、スクラップ７２の落下動作の回数ｎが、設定された回数Ｎ以上であるか否かが判定される。回数ｎが設定回数Ｎ未満の場合、続くステップＳ２２で回数ｎがカウンタ処理され、再びステップＳ１４から処理が続行（すなわち、新たに、スクラップ７２をシーン１の落下初期位置から落下させる処理が続行）される。
【0054】
図５は、スクラップ７２に作用させるランダム力Ｆを説明する図である。回数ｎ＝１の落下動作では、スクラップ７２の落下初期時に、ランダム関数を用いてランダム力Ｆ１が付与される。また、回数ｎ＝２の落下動作では、スクラップ７２の落下初期時に、ランダム力Ｆ２が付与される。このように、ランダム関数を用いることで、回数ｎが変わる毎に、スクラップ７２に作用するランダム力Ｆは変化する。なお、落下初期時にスクラップ７２に作用させる重力は一定である。
【0055】
一方、ステップＳ２１で、回数ｎが設定回数Ｎ以上の場合には、ステップＳ２３へ進み、シミュレーションの結果（スクラップ７２の詰まりの有無、スクラップ７２の落下の軌跡など）が表示装置１８のディスプレイ等に表示される。本実施形態では、確率算出部２８によって算出された確率、すなわち、Ｎ回の落下動作のうち、スクラップ７２がプレス装置５０の外部に適切に排出された確率を表示装置に表示している。また、本実施形態では、スクラップ７２の詰まりが発生した場合に、スクラップ７２がプレス装置５０内に詰まった状態をディスプレイに表示させるようにしている。図２に示す例では、スクラップシュート５６に詰まったスクラップ７２を仮想線で示しており、これにより、詰まりが発生した箇所を視覚的に認識できるようにしている。
【0056】
上述したスクラップ７２の落下動作のシミュレーションでは、スクラップ７２をスクラップシュート５６へ仮想的に落下させる際に、所定の大きさの範囲内でランダムな大きさの力Ｆを作用させることで、スクラップ７２の落下動作をその都度、変化させることができる。これにより、実際に製造されたプレス装置５０において、スクラップ７２の発生時にスクラップ７２に作用する重力以外の力（例えば、切断時のプレス金型５４の上型６１からの押圧力、ワーク７０及びスクラップ７２の弾性変形による復元力、スクラップ７２自体の慣性モーメント、空気抵抗力、上切刃６４及び下切刃６８のシャー角による力、など）によって、その都度変化するスクラップ７２の落下動作をシミュレーション上で再現することができる。
【0057】
【0058】
図６Ａに示すように、ステップＳ３０では、スクラップ７２の落下動作を行う回数Ｎ（Ｎは２以上の整数）が設定される。次のステップＳ３１では、スクラップ７２の落下動作の回数ｎがリセット処理され、回数ｎ＝１に設定される。
【0059】
次のステップＳ３２では、スクラップ７２の重心点の単位法線ベクトルＶを用いて、初期のスクラップ７２の向きがベクトルＶ１として設定される。図７Ａは、初期のスクラップ７２の向きを説明する図であり、スクラップ７２の単位法線ベクトルＶ１を示している。なお、スクラップ７２は、三次元のメッシュモデルで表されている。
【0060】
次のステップＳ３３では、スクラップ７２の落下動作について、シーンｍ＝１が設定される。ここで、ｍは、数値条件データで読み込まれたコマ数Ｍの各シーンの番号であり、１～Ｍの整数である。シーン１は、ワーク７０の切断によりスクラップ７２が発生した場面、すなわち、スクラップ７２の落下初期時の場面に設定されている。
【0061】
次のステップＳ３４では、ランダム力設定部２４により、上述した式（２）～（４）のランダム関数に基づいてランダム力Ｆが設定され、スクラップ７２に対して重力とランダム力Ｆとを作用させる。これらの力により、スクラップ７２の落下動作が開始される。
【0062】
次のステップＳ３５では、スクラップ７２の落下速度ｖが零、すなわち、スクラップ７２が停止して詰まりが発生しているか否かが判定される。落下速度ｖが零ではない、すなわち、詰まりが生じることなく落下している状態である場合（ステップＳ３５：Ｎｏ）、次のステップＳ３６に移行して、スクラップ７２の落下時間が、設定された落下時間Ｔｅを超過しているか否かが判定される。既述のとおり、落下時間Ｔｅは、スクラップ７２がプレス装置５０内に残留することがなく、スクラップシュート５６を経て外部へ排出されるまでの時間に設定されている。
【0063】
ステップＳ３６で、落下時間Ｔｅを超過していない場合、次のステップＳ３７で、スクラップ７２の重心点からの単位法線ベクトルＶを用いて、今回のスクラップ７２の向きがベクトルＶ２として設定される。図７Ｂは、初期のスクラップ７２に対して重力及びランダム力を作用させた後のスクラップ７２の向きを説明する図であり、力を作用させた後のスクラップ７２の様子と、この時の向きを示すベクトルＶ２と、図７Ａに示した初期のベクトルＶ１とを記載している。
【0064】
次のステップＳ３８では、姿勢変化量算出部３０により、スクラップ７２の前回の向きを示すベクトルＶ１と、今回の向きを示すベクトルＶ２との内積を用いて、上述した式（６）から落下姿勢の変化量Ｕを算出する（変化量算出工程）。シーンｍ＝１では、図７Ｂに示すベクトルＶ１とベクトルＶ２の内積から、変化量Ｕが算出される。
【0065】
次のステップＳ３９では、ベクトルＶ１として、今回のスクラップ７２の向きが設定される。シーンｍ＝１のステップＳ３９では、図７Ｂに示すベクトルＶ２が、新たにベクトルＶ１として設定されることとなる（図７ＣのベクトルＶ１を参照）。
【0066】
次のステップＳ４０では、シーンｍがカウンタ処理され、再びステップＳ３５から処理が続行される。例えば、シーンｍ＝１がカウンタ処理されてシーンｍ＝２となり、再びステップＳ３５及びステップＳ３６を経てステップＳ３７に移行した場合、ステップＳ３７における今回のスクラップ７２の向きは、図７Ｃに示すスクラップ７２のベクトルＶ２となる。さらに、ステップＳ３８及びステップＳ３９を経て、続くステップＳ４０でシーンｍ＝３にカウンタ処理され、再びステップＳ３５からステップＳ３６、ステップＳ３７へ移行した場合、ステップＳ３７における今回のスクラップ７２の向きは、今回のスクラップ７２の向きは、図７Ｄに示すスクラップ７２のベクトルＶ２となる。
【0067】
一方、ステップＳ３５で、落下速度ｖが零、すなわち、スクラップ７２が停止してプレス装置５０に詰まりが発生した場合（ステップＳ３５：Ｙｅｓ）、次のステップＳ４２で、スクラップ７２の落下姿勢の変化量Ｕが零（変化量Ｕ＝０）に設定される。また、続くステップＳ４３において、スクラップ７２の詰まりが発生した回数ｅｎがカウンタ処理され（詰まり発生回数ｅｎ＝ｅｎ＋１）、図６Ｂに示す次のステップＳ４４へ移行する。また、ステップＳ３５で、落下速度ｖが零ではなく（ステップＳ３５：Ｎｏ）、次のステップＳ３６で、落下時間Ｔｅを超過している場合（ステップＳ３６：Ｙｅｓ）、図６Ｂに示す次のステップＳ４４へ移行する。
【0068】
ステップＳ４４では、姿勢変化量算出部３０により、上述した式（７）を用いてスクラップ７２の落下姿勢平均変化量ＡｖｅＵが算出される。次のステップＳ４５では、スクラップ７２の落下姿勢の変化量のばらつき度合いである分散σ２が算出される。
【0069】
次のステップＳ４６では、スクラップ７２の落下動作の回数ｎが、設定された回数Ｎ以上であるか否かが判定される。回数ｎが設定回数Ｎ未満の場合、続くステップＳ４７で回数ｎがカウンタ処理され、再び図６Ａに示すステップＳ３２から処理が続行（すなわち、新たに、スクラップ７２を初期の向きに設定して、シーン１の落下初期位置から落下させる処理が続行）される。
【0070】
ステップＳ４６において、回数ｎが設定回数Ｎ以上の場合には、ステップＳ４８へ進み、判定部３４により、算出された分散σ２の値に基づいて、プレス装置５０の設計品質の良否が判定される。判定部３４は、ステップＳ４５で算出された分散値が、所定の閾値以下の場合に設計品質が良好、所定の閾値を超える場合に設計品質が低いと判定する。
【0071】
本実施形態では、さらに、判定部３４が、確率算出部２８が算出した確率（スクラップ７２が排出された確率）に基づく判定を行っている。確率は、落下動作の回数Ｎと、スクラップ７２が詰まってプレス装置５０内に残留した回数ｅｎとから、算出することができる。例えば、回数Ｎ＝２００であり、そのうち、詰まりが生じた回数ｅｎ＝１０である場合、確率Ｒ＝（２００－１０）／２００×１００＝９５（％）となる。判定部３４は、算出された確率が所定の確率閾値以上であって、且つ、分散値が所定の閾値以下の場合に、設計品質が良好と判定することができる。また、判定部３４は、確率算出部２８が算出した確率が所定の確率閾値未満、及び／又は、分散値が所定の閾値を超える場合に、設計品質が低いと判定することができる。次のステップＳ４９では、判定結果が表示装置１８のディスプレイ等に表示される。
【0072】
上述したように、本実施形態に係るプレス装置５０の品質判定システム１０及び品質判定方法では、スクラップ７２の落下姿勢のばらつき度合いが所定の閾値以下と小さく、スクラップ７２の落下姿勢が安定している場合には、スクラップ７２がプレス装置５０内に残留する不具合が起きにくく設計品質が良好であると判定することができる。一方、スクラップ７２の落下姿勢の変化量のばらつき度合いが所定の閾値を超えており、スクラップの落下姿勢が安定していない場合には、スクラップ７２がプレス装置５０の外部へ排出される確率が高くても、スクラップ７２が予期しない姿勢を取ってプレス装置５０内に残留する不具合が起きる可能性が高いことから、設計品質が低いと判定することができる。このように、本実施形態の品質判定方法では、スクラップ７２の落下姿勢の変化量を求めて、そのばらつき度合いに注目することで、落下不良の予測精度を向上することが可能である。
【0073】
品質判定システム１０において、設計品質が低いと判定された場合には、例えば、図３に示すように、スクラップシュート５６の底面の形状をＶ字状に設計変更して、落下しやすくなるように設計変更することができる。また、例えば、スクラップ７２の落下開始位置と、スクラップシュート５６との間に、スクラップ７２の落下姿勢を変化させるための棒状部材を設置し、この棒状部材にスクラップ７２が当たるようにすることで、スクラップ７２の落下姿勢を制御することもできる。
【0074】
また、本実施形態では、スクラップ７２の向きの変化量として、スクラップ７２の重心点から伸びるベクトルＶを用いており、このベクトルＶの向きの変化を内積から求めるようにしているため、簡易な計算で変化量を求めることができる。
【0075】
＜第２の実施形態＞
次に、品質判定システム１０の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の品質判定システム１０のコンピュータのハードウェア構成は、図１に示す第１の実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。第２の実施形態の品質判定システム１０によるシミュレーションでは、プレス装置５４の上型６１の動作が考慮される。
次に、品質判定システム１０の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の品質判定システム１０のコンピュータのハードウェア構成は、図１に示す第１の実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。第２の実施形態の品質判定システム１０によるシミュレーションでは、プレス装置５４の上型６１の動作が考慮される。
【0076】
図８はプレス装置５４の一例を示す斜視図であり、図９Ａ－図９Ｆは、図８に示すスクラップ７２がワーク７０から切り離される様子を示している。図８では、プレス装置５４の下型６６の一部と、下型６６に一体的に形成されたスクラップシュート５６とが示されており、さらに、上型６１の上切刃６５によって３分割されたスクラップ７２が、スクラップシュート５６へ落下する様子が示されている。例えばワーク７０から切り離されるスクラップ部分が大きい場合、図８に示すように、スクラップ部分が複数に分割されて取り除かれる。スクラップ部分は、上切刃６５によってワーク７０から切断されるまでの間、下型本体６７に立設された支持部６７ａによって下方側から支持されている。図８では一例として、スクラップシュート５６の底面から突出する２つの支持部６７ａが記載されている。
【0077】
図９Ｃ及び図９Ｄに示すように、スクラップ７２は、落下時に支持部６７ａに当たって、上方側へ跳ね返ろうとする動作が生じることがある。跳ね返ったスクラップ７２は、図９Ｅ及び図９Ｆに示すように、上型６１に当たってスクラップシュート５６へ戻されることとなる。スクラップ７２の落下動作のシミュレーションにおいて、上型６１の動作が考慮されていない場合には、図１０Ａ－図１０Ｄに示すように、スクラップ７２が支持部６７ａに当たって跳ね返った際に、下型６６に乗り上げる動作が生じてしまう。本実施形態の品質判定システム１０によるシミュレーションでは、図９Ａ－図９Ｆに示すように上型６１の動作が考慮している。第２の実施形態の品質システム１０は、上述した第１の実施形態の構成に加えて、以下に説明する構成をさらに含む。
【0078】
第２の実施形態の品質判定システム１０では、演算処理装置１６に、プレス金型５４が下型６６と上型６１とを有する情報と、下型６６に対する上型６１の下降動作によってスクラップ７２が発生する動作情報と、が格納されている。具体的には、固定設置される下型６６に対して、上型６１が上下動する動作の情報が格納されている。これらの情報は、他の情報とともに、外部記憶装置１４から演算処理装置１６に読み込まれてもよいし、図示していないネットワークや通信装置を介して外部から演算処理装置１６の記憶部２１にロードされてもよい。演算処理装置１６のモデル構築部２２は、プレス金型５４の下型６６及び上型６１の三次元モデルを構築し、シミュレーションでは、上型６１が、下型６６に対して上下動する動作が再現される。
【0079】
演算処理装置１６の力付与部２５は、上型６１が下降してワーク７０からスクラップ７２が発生するまでの間、スクラップ７２に対して、図９Ａに示すように重力Ｇと、重力Ｇと等しい大きさであって重力方向と反対方向を力Ｆ´と、を作用させる。以下の説明では、この重力方向と反対方向の力を「反重力Ｆ´」とも称する。また、力付与部２５は、スクラップ７２が発生するスクラップ７２の落下初期時に、スクラップ７２に対して、ランダム力設定部２４で設定されたランダム力Ｆを作用させる。
【0080】
次に、図１１Ａ及び図１１Ｂのフローチャートを用いて、本実施形態の品質判定システム１０の演算処理装置１６が実施するプレス装置５０の品質判定方法の手順について説明する。本発明の実施形態の一態様は、フローチャートに記載された各ステップによって構成されるものではなく、フローチャートに記載された各ステップを含むものである。品質判定システム１０によるシミュレーションでは、プレス金型５４が下型６６と上型６１とを有する情報と、下型６６に対する上型６１の下降動作によってスクラップ７２が発生する動作情報と、が含まれている。
【0081】
図１１Ａに示すように、ステップＳ５０では、スクラップ７２の落下動作を行う回数Ｎ（Ｎは２以上の整数）が設定される。次のステップＳ５１では、スクラップ７２の落下動作の回数ｎがリセット処理され、回数ｎ＝１に設定される。
【0082】
次のステップＳ５２では、スクラップ７２の重心点の単位法線ベクトルＶを用いて、初期のスクラップ７２の向きがベクトルＶ１として設定される。次のステップＳ５３では、スクラップ７２に対して重力と反重力とを作用させて、スクラップ７２の静止状態を維持する。図９Ａでは、スクラップ７２に作用させた重力Ｇと反重力Ｆ´を矢印で示している。
【0083】
次のステップＳ５４では、スクラップ７２の落下動作について、シーンｍ＝１が設定される。ｍは、数値条件データで読み込まれたコマ数Ｍの各シーンの番号であり、１～Ｍの整数である。シーン１は、図９Ａに示すように、ワーク７０からスクラップ７２が発生する前の場面であって、上型６１がスクラップ７２から離れて上方側に位置する場面に設定されている。
【0084】
次のステップＳ５５では、スクラップ７２に反重力Ｆ´が作用しているか否かが判定される。ステップＳ５５で、反重力Ｆ´が作用している場合（ステップＳ５５：Ｙｅｓ）、次のステップＳ５６に移行し、スクラップ７２に上型６１の上切刃６５が接触しているか否かが判定される。上切刃６５が接触していない、すなわちスクラップ７２が発生していない場合（ステップＳ５６：Ｎｏ）、ステップＳ６６に移行する。ステップＳ６６では、シーンｍがカウンタ処理され、再びステップＳ５５から処理が続行される。例えば、図９Ａに示すシーン１において、ステップＳ６６でカウンタ処理がなされると、図９Ｂに示すシーン２となる。
【0085】
ステップＳ５６において、スクラップ７２に上切刃６５が接触したと判定された場合（ステップＳ５６：Ｎｏ）、次のステップＳ５７で、スクラップ７２の反重力Ｆ´の作用が解除される。続くステップＳ５８では、スクラップ７２に、ランダム力設定部２４によって設定されたランダム力Ｆを作用させる。続くステップＳ５９では、スクラップ７２の落下動作が開始され、次のステップＳ６０では、スクラップ７２の落下時間のカウントが開始される。ステップＳ５６からステップＳ６０について以下に説明する。まず、スクラップ７２に上型６１の上切刃６５が接触すると、ワーク７０からスクラップ７２が切り離されたスクラップ７２が発生した状態となる。このタイミングでスクラップ７２を静止状態に維持するための反重力Ｆ´が解除される。また、反重力Ｆ´が解除されたスクラップ７２の落下開始時には、スクラップ７２に既に付与されていた重力Ｇとともに、ランダム力Ｆが付与される。スクラップ７２は、重力Ｇ及びランダム力Ｆの作用により落下開始し、このタイミングで落下時間のカウントがスタートする。図９Ｃは、スクラップ７２に上型６１が接触したシーンを示しており、矢印で重力Ｇとランダム力Ｆを示している。次のステップＳ６６では、シーンｍがカウンタ処理され、再びステップＳ５５から処理が続行される。
【0086】
ステップＳ５５において、スクラップ７２に反重力Ｆ´が作用していない場合、すなわちスクラップ７２が落下している場合（ステップＳ５５：Ｎｏ）、次のステップＳ６１で、スクラップ７２の落下速度ｖが零、すなわち、スクラップ７２が停止して詰まりが発生しているか否かが判定される。落下速度ｖが零ではない、すなわち、詰まりが生じることなく落下している状態である場合（ステップＳ６１：Ｎｏ）、次のステップＳ６２に移行して、スクラップ７２の落下時間が、設定された落下時間Ｔｅを超過しているか否かが判定される。
【0087】
ステップＳ６２で、落下時間Ｔｅを超過していない場合（ステップＳ６２：Ｎｏ）、次のステップＳ６３で、スクラップ７２の重心点からの単位法線ベクトルＶを用いて、今回のスクラップ７２の向きがベクトルＶ２として設定される。
【0088】
次のステップＳ６４では、姿勢変化量算出部３０により、スクラップ７２の前回の向きを示すベクトルＶ１と、今回の向きを示すベクトルＶ２との内積を用いて、上述した式（６）から落下姿勢の変化量Ｕを算出する（変化量算出工程）。本実施形態では、スクラップ７２が落下開始したシーンｍ＝ｘ（ｘは２以上の整数）から、落下姿勢に変化が生じるため、式（６）において、シーンｘからシーンＭまで、スクラップ７２の変化量を求めるように設定してもよい。次のステップＳ６５では、ベクトルＶ１として、今回のスクラップ７２の向きが設定される。次のステップＳ６６では、シーンｍがカウンタ処理され、再びステップＳ５５から処理が続行される。
【0089】
一方、ステップＳ６１で、落下速度ｖが零、すなわち、スクラップ７２が停止してプレス装置５０に詰まりが発生した場合（ステップＳ６１：Ｙｅｓ）、次のステップＳ６８で、スクラップ７２の落下姿勢の変化量Ｕが零（変化量Ｕ＝０）に設定される。また、続くステップＳ６９において、スクラップ７２の詰まりが発生した回数ｅｎがカウンタ処理され（詰まり発生回数ｅｎ＝ｅｎ＋１）、図１１Ｂに示す次のステップＳ７０へ移行する。また、ステップＳ６１で、落下速度ｖが零ではなく（ステップＳ６１：Ｎｏ）、次のステップＳ６２で、落下時間Ｔｅを超過している場合（ステップＳ６２：Ｙｅｓ）、図１１Ｂに示す次のステップＳ７０へ移行する。
【0090】
ステップＳ７０では、姿勢変化量算出部３０により、上述した式（７）を用いてスクラップ７２の落下姿勢平均変化量ＡｖｅＵが算出される。次のステップＳ７１では、スクラップ７２の落下姿勢の変化量のばらつき度合いである分散σ２が算出される。
【0091】
次のステップＳ７２では、スクラップ７２の落下動作の回数ｎが、設定された回数Ｎ以上であるか否かが判定される。回数ｎが設定回数Ｎ未満の場合（ステップＳ７２：Ｎｏ）、続くステップＳ７３で回数ｎがカウンタ処理され、再び図１１Ａに示すステップＳ５２から処理が続行される。
【0092】
ステップＳ７２において、回数ｎが設定回数Ｎ以上の場合には（ステップＳ７２：Ｙｅｓ）、ステップＳ７４へ進み、判定部３４により、算出された分散σ２の値に基づいて、プレス装置５０の設計品質の良否が判定される。判定部３４は、ステップＳ７１で算出された分散値が、所定の閾値以下の場合に設計品質が良好、所定の閾値を超える場合に設計品質が低いと判定する。判定部３４は、さらに、確率算出部２８が算出した確率に基づく判定を行ってもよい。次のステップＳ７５では、判定結果が表示装置１８のディスプレイ等に表示される。
【0093】
上述のとおり、第２の実施形態において、スクラップ７２が落下開始した後の処理は、第１の実施形態と同様の処理となる。本実施形態の品質判定システム１０では、シミュレーションに上型６１の動きを追加したことで、例えば、スクラップ７２の落下時に、スクラップ７２が支持部６７ａ又はスクラップシュート５６の壁面に当たって上方に跳ね返った場合に、スクラップ７２が下降した上型６１に当たってスクラップシュート５６に戻される状況等もシミュレートすることができる。したがって、現実に設計される上型６１の動作を考慮した上で、スクラップ７２の落下時の挙動を的確にシミュレートすることができ、シミュレーションの精度が向上する。これにより、スクラップ７２の落下不良の予測精度をより向上することができる。
【0094】
また、上型６１が下降してワーク７０からスクラップ７２が切り離される際に、スクラップ７２に作用する力を算出すると、計算のための情報量が膨大になってしまう。そこで、上型６１がスクラップ７２を切り離すまでの間、スクラップ７２になる部分には、重力Ｇと、この重力Ｇを打ち消す重力方向と反対方向の力Ｆ´とを作用させることとし、スクラップ部分が静止した状態を維持するようにしている。その後、上型６１がスクラップ７２に接触してスクラップ７２が切り離される落下初期時に、スクラップ７２に対して反対方向の力Ｆ´を解除し、重力Ｇとランダム力Ｆとを作用させている。これにより、スクラップ７２が上型６１によって切り離され落下するまでの状態をシンプルに再現しながら、スクラップ７２に作用する力の計算量を大幅に抑えることができる。
【0095】
なお、上述した各実施形態の品質判定システム１０では、演算処理装置１６によりプレス装置５０の品質の判定を行っているが、品質判定システム１０は、判定部３４を備えずに、姿勢変化量算出部３０が算出したスクラップ７２の落下姿勢の変化量Ｕに基づいて、システム１０のユーザがプレス装置５０の品質判定を行うことも可能である。例えば、ユーザが、品質判定システム１０による落下動作のシミュレーションを用いて、スクラップ７２がスクラップシュート５６へ落下して外部へ排出される落下動作を複数回繰り返し実施し、各回における落下姿勢の変化量Ｕから、スクラップ７２の落下姿勢の変化量Ｕが毎回ほぼ同じであるか否かを判定してもよい。スクラップ７２が外部へ排出される際のスクラップ７２の落下姿勢の変化量Ｕが毎回ほぼ同じである場合、ユーザは、スクラップ７２がプレス装置５０内に残留する不具合が起きにくいと判定することができる。一方、スクラップが外部へ排出される際のスクラップ７２の落下姿勢の変化量Ｕが毎回大きく異なる場合には、落下姿勢が不安定であり、スクラップ７２がプレス装置５０内に残留する不具合が起きる可能性が高いと判定することができる。
【0096】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【0097】
１０ 品質判定システム
１２ 入力装置
１４ 外部記憶装置
１６ 演算処理装置
１８ 表示装置
２１ 記憶部
２２ モデル構築部
２４ ランダム力設定部
２５ 力付与部
２６ 減速処理部
２８ 確率算出部
３０ 姿勢変化量算出部
３２ ばらつき度合い算出部
３４ 判定部
５０ プレス装置
５４ プレス金型
５６ スクラップシュート
６１ 上型
６６ 下型
７０ ワーク
７２ スクラップ
Ｆ１，Ｆ２ ランダム力
Ｖ１，Ｖ２ ベクトル
１２ 入力装置
１４ 外部記憶装置
１６ 演算処理装置
１８ 表示装置
２１ 記憶部
２２ モデル構築部
２４ ランダム力設定部
２５ 力付与部
２６ 減速処理部
２８ 確率算出部
３０ 姿勢変化量算出部
３２ ばらつき度合い算出部
３４ 判定部
５０ プレス装置
５４ プレス金型
５６ スクラップシュート
６１ 上型
６６ 下型
７０ ワーク
７２ スクラップ
Ｆ１，Ｆ２ ランダム力
Ｖ１，Ｖ２ ベクトル
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図9E】
【図9F】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図11A】
【図11B】