特許 7178508 ピーン成形条件設定方法、ピーン成形方法およびピーン成形条件設定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-16

(45)【発行日】2022-11-25

(54)【発明の名称】ピーン成形条件設定方法、ピーン成形方法およびピーン成形条件設定装置

(51)【国際特許分類】

   B21D 31/06 20060101AFI20221117BHJP

   B24C 1/00 20060101ALI20221117BHJP

   B24C 3/32 20060101ALI20221117BHJP

【ＦＩ】

B21D31/06

B24C1/00 Z

B24C3/32 A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021551102

(86)(22)【出願日】2019-10-11

(86)【国際出願番号】 JP2019040339

(87)【国際公開番号】W WO2021070395

(87)【国際公開日】2021-04-15

【審査請求日】2022-02-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡井 大河

(72)【発明者】

【氏名】河野 亮

(72)【発明者】

【氏名】山田 毅

(72)【発明者】

【氏名】小▲崎▼ 貴史

(72)【発明者】

【氏名】赤沼 宏輔

(72)【発明者】

【氏名】▲桑▼野 敏宏

【審査官】豊島 唯

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１５５３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５２－９９９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１９１０２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５６－１４６６７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｄ ３１／０６

Ｂ２４Ｃ １／００

Ｂ２４Ｃ ３／３２

Ｂ２１Ｄ ２２／２０

Ｂ２１Ｄ ２２／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項9】

被成形部材の解析モデルを複数の領域に区画し、所定の仮成形条件に基づいて解析を実行することで取得される仮成形形状について、基準形状に対する個別領域の乖離量と、前記個別領域の変形量とを取得し、前記仮成形条件と前記乖離量と前記変形量との関係式を取得する手段と、
前記関係式に所定の前記仮成形条件を代入することにより前記乖離量および前記変形量を算出する手段と、
算出された前記乖離量および前記変形量のうち、前記乖離量が最小であり、且つ、目標変形量に対する前記変形量の差が最小である前記仮成形条件を最適成形条件に設定する手段と、
を有するピーン成形条件設定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ピーン成形条件設定方法、ピーン成形方法およびピーン成形条件設定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、板ピーン成形条件の設定は、成形前後における被成形部材の表面に区画された複数の領域の変形量を指標として行われていた。

【0003】

特許文献１では、ピーン成形方法において、金属部材を複数領域に分割し、各領域毎の板厚および成形すべき曲率を求める加工エリア分割工程と、異なる板厚を有する複数のテストピースに対して所定曲率を与えるためのショットの投射条件をまとめた投射条件データを参照して、各領域毎の板厚および成形すべき曲率の組み合わせに対応する投射条件を求め、この求められた投射条件に基づいて各領域を成形する成形工程を有する発明が開示されている。

【0004】

特許文献２では、部材の表面を複数の領域に区分して領域毎に仮成形条件を設定し、仮成形条件で成形した場合の一の領域における変形量が、他の領域における変形量に及ぼす影響度合いを関係情報として領域毎に算出し、目標形状となる変形量となるための一の領域および他の領域におけるピーン成形条件を、関係情報に基づきを設定する発明が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００３－２２０４２８号公報

【文献】特開２０１９－１５５３８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献１の記載に係るピーン成形方法では、領域毎の板厚および曲率の組み合わせに最適化された投射条件が、そのまま全体の成形における各領域の投射条件として使用されていた。また、特許文献２の記載に係るピーン成形方法では、部材を成形後形状に成形するための領域毎の変形量のみを指標としていた。これにより、成形形状において特に精度を必要とする箇所における成形の精度が低下することがあった。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するための本開示に係るピーン成形条件設定方法は、被成形部材の解析モデルを複数の個別領域に区画し、所定の仮成形条件に基づいて解析を実行することで仮成形形状を取得するステップと、前記仮成形形状について、基準形状に対する前記個別領域の乖離量と、前記個別領域の変形量とを取得するステップと、前記仮成形条件と前記乖離量と前記変形量との関係式を取得するステップと、前記関係式に前記仮成形条件を代入して算出された前記乖離量および前記変形量のうち、前記乖離量が最小であり、且つ、目標変形量に対する前記変形量の差が最小である前記仮成形条件を最適成形条件に設定するステップと、を有する。

【0008】

上記目的を達成するための本開示に係る成形方法は、ピーン成形条件設定方法により設定された前記最適成形条件で、前記被成形部材をピーン成形加工するステップを有する。

【0009】

ピーン成形条件を設定するピーン成形条件設定装置であって、被成形部材の解析モデルを複数の領域に区画し、所定の仮成形条件に基づいて解析を実行することで取得される仮成形形状について、基準形状に対する前記個別領域の乖離量と、前記個別領域の変形量とを取得し、前記仮成形条件と前記乖離量と前記変形量との関係式を取得する手段と、前記関係式に所定の前記仮成形条件を代入することにより前記乖離量および前記変形量を算出する手段と、算出された前記乖離量および前記変形量のうち、前記乖離量が最小であり、且つ、目標変形量に対する前記変形量の差が最小である前記仮成形条件を最適成形条件に設定する手段と、を有する。

【0010】

本発明によれば、ピーン成形加工による成形形状の、基準形状に対する乖離量および目標変形量と変形量との差が最小となる成形条件を最適成形条件に設定するので、最適成形条件にて成形された成形形状の全体としての、目標成形形状に対する精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明の実施例に係る被成形部材の複数の領域に区画された解析モデルを示す図である。

【図2】図２は、本発明の実施例に係る成形条件設定装置を含むピーン成形システムを示すブロック図である。

【図3】図３は、本発明の実施例に係る被成形部材の成形形状における乖離量を示す図である。

【図4】図４は、本発明の実施例に係る被成形部材の成形形状における変形量であるアークハイトを示す図である。

【図5】図５は、本発明の実施例に係るピーン成形条件設定方法を示すフローチャートである。

【図6】図６は、本発明の実施例に係る補強部材を備える被成形部材を示した図である。

【図7】図７は、本発明の実施例に係る補強部材を備える被成形部材が複数の領域に区画された解析モデルの詳細を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜ピーン成形加工について＞
ピーン成形加工とは、複数の小さな粒状の鋼球を板状部材等の表面に投射し、その圧力により板状部材の表面側から塑性変形を生じさせて板状部材に曲げ変形を生じさせる加工である。ピーン加工された板状部材は、原理的に加工中心を中心とした加工表面側が突出するような湾曲形状を生じる、いわゆる等方性のひずみを有している。ピーン成形加工に用いられる成形条件は、例えば、鋼球を投射する速度、時間当たりの投射量、および鋼球を投射するショット投射部の移動速度があり、これらの成形条件を変化させることにより、成形形状の調整を行うことができる。

【0013】

以下に、本発明の実施例について、図を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例のみに限定されるものではない。

【0014】

本発明に係る被成形部材Ｐは、図１に示す通り、長尺の板状部材であり、材料は、例えばアルミニウム合金を含む金属である。本実施例に係る被成形部材Ｐは、飛行機の翼体を構成する部品に使用される。

【0015】

＜ピーン成形システム＞
ピーン成形システム１００は、図２に示す通り、ピーン成形条件Ｒを設定するピーン成形条件設定装置２００と、実際にピーン成形加工を行うピーン成形装置３００とを有している。ピーン成形システム１００では、ピーン成形条件設定装置２００にて、被成形部材Ｐをピーン成形加工するためのピーン成形条件Ｒが設定され、ピーン成形装置３００にて、ピーン成形条件Ｒに基づいて被成形部材Ｐに対しピーン成形加工がされ、成形形状が取得される。本実施例において、ピーン成形条件Ｒは、鋼球を投射する投射速度、時間当たりの投射量および後述するショット投射部３５０の被成形部材Ｐに対する移動速度から構成される。なお、ピーン成形条件Ｒは、これらの構成に限られない。以下、図２を参照して、ピーン成形システム１００を構成するピーン成形条件設定装置２００およびピーン成形装置３００について説明する。なお、ピーン成形条件設定装置２００とピーン成形装置３００とは、一体に構成されていてもよい。

【0016】

＜ピーン成形条件設定装置＞
ピーン成形条件設定装置２００は、図２に示す通り、演算処理を行う演算部２１０と、外部との入出力処理を行う入出力部２２０と、プログラムおよびデータの記録処理を行う記録部２３０とを備えている。記録部２３０および入出力部２２０はそれぞれ演算部２１０と接続されている。ピーン成形条件設定装置２００は、コンピュータ端末として構成されており、入出力部２２０に、外部入力装置として例えばキーボード、マウス、および表示モニタを備えていてもよい。

【0017】

演算部２１０は、入出力部２２０からの入力並びに記録部２３０のプログラムおよびデータに基づき演算処理を行う。演算部２１０は、設定されたピーン成形条件Ｒを入出力部２２０に出力するとともに、ピーン成形条件設定装置２００の全般の制御を行う。演算部２１０は、ＣＰＵとして構成される。

【0018】

記録部２３０は、プログラムおよびデータの記録を行う。記録部２３０は、図２に示す通り、領域区画プログラム２３２、仮成形条件設定プログラム２３４、形状取得プログラム２３６、乖離量取得プログラム２３８、変形量取得プログラム２４０、学習モデルプログラム２４２、関係式取得プログラム２４４、算出プログラム２４６、および成形条件設定プログラム２４８を備えている。また記録部２３０は、成形結果データベース２５０を備えている。記録部２３０は、メモリおよびＨＤＤにより構成される。

【0019】

領域区画プログラム２３２は、入力された被成形部材Ｐの解析モデルＭおよび目標成形形状Ｈに基づいて、解析モデルＭの表面および裏面に複数の領域を区画する。解析モデルＭは、成形前の被成形部材Ｐの形状であり、例えばＣＡＤデータにより与えられる。解析モデルＭは、材料に関する情報を有している。目標成形形状Ｈは、ピーン成形加工により得るべき形状のモデルであり、例えばＣＡＤデータにより与えられる。解析モデルＭへの複数の領域の区画は、例えば材料、板厚および曲率に応じて行われ、解析モデルＭへの複数の領域の区画は、例えば形状や曲率の変化が大きい箇所に対して多くの領域が区画され、形状や曲率の変化が小さい箇所に対しては少ない領域が区画されてもよい。

【0020】

仮成形条件設定プログラム２３４は、仮成形条件Ｔを複数設定する。本実施例において、仮成形条件Ｔは、鋼球を投射する投射速度、時間当たりの投射量、およびショット投射部３３０の移動速度から構成される。なお、仮成形条件Ｔは、これらの構成に限られない。

【0021】

形状取得プログラム２３６は、入力された解析モデルおよび成形条件に基づいて、ピーン成形加工のシミュレーションを行い、成形形状（仮成形形状）を出力する。すなわち形状取得プログラム２３６は、解析モデルＭおよび仮成形条件Ｔが入力された場合には、解析モデルＭについての成形形状である全体仮成形形状Ｂを出力する。形状取得プログラム２３６で、ピーン成形加工のシミュレーションに用いられる手法としては、例えば有限要素法が挙げられる。

【0022】

乖離量取得プログラム２３８は、基準形状Ｓの設定領域Ｕに対する成形形状における個別領域Ａの乖離量Ｇを取得する。ここで、基準形状Ｓは、図３に示すように、成形後の面形状を備えており、基準形状Ｓには設定領域Ｕが区画されている。ここで、基準形状Ｓの設定領域Ｕは、複数の個別領域を含むよう構成される。また、乖離量Ｇとは、図３及び図４に示す通り、成形形状の個別領域Ａの中心点ＡＣの、基準形状Ｓの設定領域Ｕに対する面方向における距離を意味する。基準形状Ｓは、図３に示すように、成形形状に対するモールド形状であってもよい。基準形状Ｓは、例えばＣＡＤデータにより作成されている。

【0023】

変形量取得プログラム２４０は、解析モデルＭの成形前後における各個別領域の変形量Ｄを取得する。変形量Ｄとは、ピーン成形加工による個別領域Ａの中心点ＡＣの変形の量である。本実施例では、変形量Ｄは各個別領域におけるアークハイトを指すものとする。本実施例においては、成形前の被成形部材Ｐの形状は平面であるため、アークハイトは成形後の形状により求めることができる。アークハイトは、図４に示す通り、成形後の形状における個別領域Ａの面の中心点ＡＣと、個別領域Ａを構成する辺の、Ｘ軸方向と平行な２辺ＤＸ１およびＤＸ２の中点同士ＸＭ１およびＸＭ２を結んだ線ＡＸとの距離ＨＸ、および同様にＹ軸方向に平行な２辺ＤＹ１およびＤＹ２の中点ＹＭ１およびＹＭ２同士を結んだ線ＡＹとの距離ＨＹである。なお、変形量Ｄは個別領域Ａがピーン成形加工により変形を表す量であればよく、必ずしもアークハイトに限らない。

【0024】

学習モデルプログラム２４２は、成形条件、乖離量Ｇおよび変形量Ｄのデータ群から成形条件から乖離量Ｇおよび変形量Ｄを導出する学習モデルＬを得る。なお、本実施例においては、学習モデルＬは、後述する関係式Ｆに包含される。学習モデルＬは、説明変数である成形条件から目的変数である乖離量Ｇおよび変形量Ｄを算出するための、重みつき関数である。学習モデルＬは、例えば、全体仮成形形状Ｂにおいては、仮成形条件Ｔから乖離量Ｇおよび変形量Ｄを算出するための重みつき関数となる。学習モデルＬは、例えばニューラルネットワークとして取得される。

【0025】

学習モデルＬは、成形条件、乖離量Ｇ、変形量Ｄおよび成形良否結果Ｊを含む正解付データＫを、いわゆる教師あり学習として機械学習した後の学習モデルＬとして取得してもよい。教師あり学習による機械学習により、学習モデルＬは、与えられた成形条件から算出される乖離量Ｇおよび変形量Ｄが正解となるよう重みが修正されることにより精度の高いデータを算出することができる。ここで、成形結果データは、実際のピーン成形加工したピーン成形条件Ｒ、基準形状Ｓに対する乖離量Ｇ、変形量Ｄおよび成形良否結果Ｊを含んでおり、いわゆる正解付データＫとして使用することができる。学習モデルプログラム２４２は、後述する成形結果データベース２５０に記録されている成形結果データを使用することができる。

【0026】

関係式取得プログラム２４４は、成形条件、乖離量Ｇおよび変形量Ｄのデータ群から関係式Ｆを取得する。関係式Ｆは、乖離量Ｇおよび変形量Ｄを目的変数、成形形状を説明変数として相関関係を求めたものである。関係式Ｆは成形条件、乖離量Ｇおよび変形量Ｄのデータ群を、例えば重回帰分析することにより取得される。関係式取得プログラム２４４は、後述する成形結果データベース２５０に記録されている成形結果データを使用することができる。

【0027】

以下に、関係式Ｆを重回帰分析にて取得した場合の一例として、仮成形条件Ｔにより乖離量Ｇおよび変形量ＤとしてのアークハイトＨＸおよびＨＹを表した式を示す。
Ｇ＝Ｃ_０＋Ｃ_１・Ｔ１＋Ｃ_２・Ｔ２・・・（１）
ＨＸ＝Ｃ_３＋Ｃ_４・Ｔ_１＋Ｃ_５・Ｔ２・・・（２）
ＨＹ＝Ｃ_６＋Ｃ_７・Ｔ１＋Ｃ_８・Ｔ２・・・（３）
ここで、Ｔ１は、個別領域Ａの表面へのショット投射についての仮成形条件であり、Ｔ２は、個別領域Ａの裏面へのショット投射についての仮成形条件である。また、Ｃ_０～Ｃ_８は、重回帰分析等により求められる重みである。

【0028】

算出プログラム２４６は、所定の範囲の成形条件を関係式Ｆに代入し、乖離量Ｇおよび変形量Ｄを算出する。ここで、上述の通り、本実施例においては、関係式Ｆは学習モデルＬを包含するため、以下の説明にて関係式Ｆに成形条件を代入して乖離量Ｇおよび変形量Ｄを算出する場合には、学習モデルＬに成形条件を代入して乖離量Ｇおよび変形量Ｄを取得する場合も含むものとする。

【0029】

成形条件設定プログラム２４８は、算出プログラム２４６で算出された乖離量Ｇ、および目標変形量と変形量Ｄとの差が最小かの判定を行う。複数の乖離量Ｇおよび変形量Ｄが存在する場合には、その中で乖離量Ｇおよび目標変形量と変形量Ｄとの差が最小である場合の成形条件を、最適なピーン成形条件Ｒとして設定する。

【0030】

なお、成形条件設定プログラム２４８は、最小であると判定するための閾値が与えられてもよい。この場合において、成形条件設定プログラム２４８は、乖離量Ｇおよび目標変形量と変形量Ｄとの差が閾値以下であった場合に最小と判定することができ、この場合における成形条件を最適なピーン成形条件Ｒとして設定する。

【0031】

成形結果データベース２５０は、実際にピーン成形加工された被成形部材に関する情報、材料、成形形状、成形条件および加工結果の良否のデータを有する。ここで、成形結果データベース２５０は、ピーン成形装置３００での成形結果が入出力部２２０を介してピーン成形条件設定装置２００に入力され、成形結果データベース２５０に記録されるよう構成されてもよい。

【0032】

入出力部２２０は、演算部２１０からの指示に基づきピーン成形条件設定装置２００の外部とのデータの入出力処理を行う。入出力部２２０は、図２に示すように、ピーン成形装置３００の入出力部３２０と接続されている。入出力部２２０は、図示しないＬＡＮに有線接続される。また、入出力部２２０は、ＷｉＦｉなどにより無線接続されてデータの入出力が行われてもよく、さらにＵＳＢメモリなどの持ち運び可能な記録媒体を介してデータの入出力が行われてもよい。

【0033】

＜ピーン成形装置＞
ピーン成形装置３００は、被成形部材Ｐに対して設定されたピーン成形条件Ｒに基づき実際にピーン成形を行う。ピーン成形装置３００は、図２に示すように、制御部３１０、入出力部３２０、ショット投射部３３０および記録部３４０を備えている。本実施例におけるピーン成形加工は、ピーン成形装置３００に取り付けられる被成形部材Ｐに対し、ショット投射部３３０を所定の移動速度で移動させることにより行う。なお、ピーン成形加工は、ショット投射部３３０に対し、被成形部材Ｐを所定の移動速度で移動させることにより行われてもよい。

【0034】

制御部３１０は、設定されたピーン成形条件Ｒに基づいてショット投射部３３０の動作の制御を行うほか、ピーン成形装置３００に関する全般の制御を行う。制御部３１０は、図示しないＣＰＵ、メモリ、ＨＤＤを備えている。さらに制御部３１０は、ピーン成形加工の状態を表示する表示モニタを備えていてもよい。

【0035】

入出力部３２０は、ピーン成形条件設定装置２００からピーン成形条件Ｒを受け取るほか、外部とのデータの入出力処理を行う。入出力部３２０は、図示しないＬＡＮに有線接続される。また、入出力部３２０は、ＷｉＦｉなどにより無線接続されてデータの入出力が行われてもよく、また、ＵＳＢメモリなどの持ち運び可能な記録媒体を介してデータの入出力が行われてもよい。

【0036】

ショット投射部３３０は、制御部３１０から指示されるピーン成形条件Ｒに基づいて、板状部材に対し実際にピーン成形加工を行う。ショット投射部３３０は、ピーン成形条件Ｒに基づいて鋼球をショット投射可能に構成されており、鋼球の投射速度、時間当たりの投射量、およびショット投射部３３０の移動速度が調整可能となっている。なお、被成形部材Ｐがショット投射部３３０に対して移動する場合には、移動速度は、被成形部材Ｐの移動速度となる。

【0037】

＜成形方法＞
被成形部材Ｐの成形方法について、図５に示すフローチャートに基づき説明する。ここで、成形方法は、大きく３つの段階に分けられる。すなわち、１つ目の段階は、成形条件を算出する関係式Ｆの導出を行う段階（Ｓ１０～Ｓ５０）であり、２つ目の段階は、関係式Ｆからピーン成形条件Ｒの算出を行う段階（Ｓ６０～Ｓ８０）であり、３つ目の段階は、算出されたピーン成形条件Ｒに基づいて、実際に板状部材に対してピーン成形加工を行う段階（Ｓ９０）である。以下、それぞれの段階に分けて詳細に説明する。

【0038】

＜関係式の取得＞
関係式Ｆの取得を行う段階について説明する。関係式Ｆの取得を行う段階は、図５に示すように、被成形部材Ｐの解析モデルＭに複数の領域を区画するステップ（Ｓ１０）と、仮成形条件Ｔを設定するステップ（Ｓ２０）と、被成形部材Ｐの全体仮成形形状Ｂを取得するステップ（Ｓ３０）と、全体仮成形形状Ｂの基準形状Ｓに対する乖離量Ｇおよび変形量Ｄを取得するステップ（Ｓ４０）と、成形条件、乖離量Ｇおよび変形量Ｄの関係式Ｆを取得するステップ（Ｓ５０）とを有する。

【0039】

被成形部材Ｐの解析モデルＭに複数の領域を区画するステップ（Ｓ１０）では、入力された被成形部材Ｐおよび目標成形形状Ｈに基づき、被成形部材Ｐの解析モデルＭの表面および裏面を、複数の領域に区画する。解析モデルＭの複数の領域への区画は、領域区画プログラム２３２により行われる。

【0040】

仮成形条件Ｔを設定するステップ（Ｓ２０）では、領域が区画された解析モデルＭに対して、仮成形条件Ｔの設定を行う。仮成形条件Ｔの取得は、仮成形条件設定プログラム２３４により行われる。

【0041】

被成形部材Ｐの全体仮成形形状Ｂを取得するステップ（Ｓ３０）では、複数の仮成形条件Ｔに基づき、解析モデルＭの全体について数値解析によるシミュレーションを行い複数の全体仮成形形状Ｂを取得する。全体仮成形形状Ｂの取得は、形状取得プログラム２３６により行われる。

【0042】

全体仮成形形状Ｂの基準形状Ｓに対する乖離量Ｇおよび変形量Ｄを取得するステップ（Ｓ４０）では、取得された全体仮成形形状Ｂについて、仮成形条件Ｔ、基準形状Ｓとの乖離量Ｇおよび変形量Ｄを取得する。乖離量Ｇの取得は乖離量取得プログラム２３８により行われ、また変形量Ｄの取得は変形量取得プログラム２４０により行われる。

【0043】

成形条件、乖離量Ｇおよび変形量Ｄの関係式Ｆを取得するステップ（Ｓ５０）では、仮成形条件Ｔについて、それぞれの乖離量Ｇおよび変形量Ｄとの学習モデルＬを含む関係式Ｆを取得する。学習モデルＬの取得は、学習モデルプログラム２４２により行われる。関係式Ｆの取得は、関係式取得プログラム２４４により行われる。

【0044】

＜成形条件の設定＞
成形条件の設定を行う段階について説明する。成形条件の設定を行う段階は、図５に示すように、関係式Ｆに成形条件を代入し乖離量Ｇおよび変形量Ｄを算出するステップ（Ｓ６０）と、乖離量Ｇが最小か、および目標変形量に対する変形量Ｄの差が最小かを判定するステップ（Ｓ７０）と、最適成形条件を設定するステップ（Ｓ８０）と、を有する。

【0045】

関係式Ｆに成形条件を代入し乖離量Ｇおよび変形量Ｄを算出するステップ（Ｓ６０）では、関係式Ｆに所定の範囲の成形条件を代入し、所定の範囲の成形条件における乖離量Ｇおよび変形量Ｄを算出する。ここで、関係式Ｆに代入される所定の範囲の仮成形条件としては、例えば仮成形条件Ｔで用いた成形条件などが用いられる。乖離量Ｇおよび変形量Ｄの算出は算出プログラム２４６により行う。

【0046】

乖離量Ｇが最小か、および目標変形量に対する変形量Ｄの差が最小かを判定するステップ（Ｓ７０）および最適成形条件を設定するステップ（Ｓ８０）では、関係式Ｆに所定の範囲の成形条件を代入して算出された乖離量Ｇおよび変形量Ｄのうち、乖離量Ｇおよび目標変形量と変形量Ｄの差が最小と判定される場合（Ｓ７０のＹｅｓ）の成形条件が、最適な成形条件として設定することにより行われる（Ｓ８０）。また、乖離量Ｇおよび目標変形量と変形量Ｄとの差が最小と判断されない場合（Ｓ７０のＮｏ）には、再度別の成形条件について、新たに乖離量Ｇおよび変形量Ｄの算出が行われ、乖離量Ｇと変形量Ｄとの差の判定がされる。ここで、成形条件の判定は、成形条件設定プログラム２４８により行う。設定されたピーン成形条件Ｒは、ピーン成形装置３００に送られる。

【0047】

＜ピーン成形加工＞
ピーン成形加工の段階では、実成形加工するステップ（Ｓ９０）で、ピーン成形条件Ｒに基づいて被成形部材Ｐに対して実際のピーン成形加工が行われる。ピーン成形加工は、ピーン成形装置３００により行われ、ピーン成形装置３００に対して取り付けられた被成形部材Ｐに対し、ショット投射部３３０により、設定されたピーン成形条件Ｒの投射速度、時間当たりの投射量およびショット投射部３３０の移動速度でショット投射することにより行う。

【0048】

＜異方性ひずみについて＞
本発明に係るピーン成形条件設定方法は、ピーン成形加工により被成形部材に異方性ひずみを生じさせる場合においても、適用することができる。上述の通り、ピーン成形加工は原理的に板状体に等方性ひずみを生じさせる２軸方向の成形であるところ、異方性ひずみとは、特に１軸方向にのみ湾曲した形状に成形することができる。異方性ひずみを生じさせる手法については、さまざまな手法があり、例えば被成形部材の表面および裏面からショット投射を行う手法、被成形部材をショット面が突出するようクランプし、予め被成形部材のショット面側に引張力を生じさせた状態でショット投射を行う手法、およびショット面に対して長方形状の圧子をショット投射を行う手法がある。いずれの方法においても仮成形条件Ｔと乖離量Ｇおよび変形量Ｄとの学習モデルＬを含む関係式Ｆを取得し、成形条件から乖離量Ｇおよび変形量Ｄを算出し、最適成形条件Ｒを設定することができる。

【0049】

＜異方性部材について＞
関係式Ｆは、図１に示すような板状材のみからなる被成形部材Ｐに限らず、図６に示すように、被成形部材Ｑが、板状部材Ｑ１と補強部材Ｑ２とを備え、補強部材Ｑ２が板状部材Ｑ１の片面に板状部材Ｑ１の長辺と平行に配置され、被成形部材Ｑの板状部材Ｑ１と補強部材Ｑ２とが一体構造となっている場合にも適用することができる。この場合においても、図７に示す通り、被成形部材Ｑの解析モデルＮについて、板状部材Ｑ１および補強部材Ｑ２の表面および裏面に複数の個別領域を区画し、板状部材Ｑ１および補強部材Ｑ２の表面および裏面における成形条件と、乖離量Ｇおよび変形量Ｄとの学習モデルＬを含む関係式Ｆを取得することにより、被成形部材Ｐと同様の手法で、最適成形条件Ｒを設定することができる。

【0050】

被成形部材Ｑが板状部材Ｑ１およびが補強部材Ｑ２を有する場合の関係式Ｆを重回帰分析にて取得した場合の一例として以下に示す。
Ｇ＝Ｃ_９＋Ｃ_１０・Ｔ１＋Ｃ_１１・Ｔ２＋Ｃ_１２・Ｔ３＋Ｃ_１３・Ｔ４・・・（４）
ＨｚＸ＝Ｃ_１４＋Ｃ_１５・Ｔ１＋Ｃ_１６・Ｔ２＋Ｃ_１７・Ｔ３＋Ｃ_１８・Ｔ４・・・（５）
ＨｚＹ＝Ｃ_１９＋Ｃ_２０・Ｔ１＋Ｃ_２１・Ｔ２＋Ｃ_２２・Ｔ３＋Ｃ_２３・Ｔ４・・・（６）
ＨｘＹ＝Ｃ_２４＋Ｃ_２５・Ｔ１＋Ｃ_２６・Ｔ２＋Ｃ_２７・Ｔ３＋Ｃ_２８・Ｔ４・・・（７）
ＨｘＺ＝Ｃ_２９＋Ｃ_３０・Ｔ１＋Ｃ_３１・Ｔ２＋Ｃ_３２・Ｔ３＋Ｃ_３３・Ｔ４・・・（８）
ここで、ＨｚＸおよびＨｚＹは、それぞれＺ方向におけるＡｚＸ軸およびＡｚＹ軸に対するアークハイト、ＨｘＹおよびＨｘＺは、それぞれ図示しないＸ方向におけるＡｘＹ軸およびＡｘＺ軸に対するアークハイトである。また、Ｔ３は補強部材Ｑ２の側面（ＹＺ面）におけるＸ＋方向の面における成形条件、Ｔ４は補強部材Ｑ２の側面（ＹＺ面）におけるＸ－方向の面における成形条件である。また、Ｃ_９～Ｃ_３３は重回帰分析等により求まる重みである。このようにして求められる関係式Ｆから、被成形部材Ｐの場合と同様の方法により、被成形部材Ｑについても最適成形条件Ｒを設定することができる。

【0051】

以下に、本発明に係る実施態様の効果について、各実施態様ごとに述べる。
本発明に係る第１の実施態様は、ピーン成形条件設定方法であって、被成形部材Ｐの解析モデルＭを複数の個別領域に区画し、所定の仮成形条件Ｔに基づいて解析を実行することで全体仮成形形状Ｂを取得するステップと、全体仮成形形状Ｂについて、基準形状Ｓに対する個別領域の乖離量Ｇと、個別領域の変形量Ｄとを取得するステップと、仮成形条件Ｔと乖離量Ｇと変形量Ｄとの関係式Ｆを取得するステップと、関係式Ｆに仮成形条件Ｔを代入して算出された乖離量Ｇおよび変形量Ｄのうち、乖離量Ｇが最小であり、且つ、目標変形量に対する変形量Ｄの差が最小である仮成形条件Ｔを最適なピーン成形条件Ｒに設定するステップと、を有する。

【0052】

第１の実施態様によれば、仮成形条件Ｔと、仮成形条件Ｔに基づいて取得された全体仮成形形状Ｂと、全体仮成形形状Ｂから取得された乖離量Ｇおよび変形量Ｄとから、成形条件と、乖離量および変形量との関係式Ｆを取得することができる。また、関係式Ｆに成形条件を代入して算出された乖離量Ｇおよび変形量Ｄについて、乖離量Ｇおよび目標変形量と変形量Ｄとの差が最小となるものを最適なピーン成形条件Ｒとして設定するので、成形形状の全体の目標形状に対する全体の形状の精度を高めることができる。

【0053】

本発明の第２の実施態様は、第１の実施態様に記載のピーン成形条件設定方法において、基準形状Ｓは治具面板として構成され、乖離量Ｇは、治具面板と成形形状との法線方向における差である。

【0054】

第２の実施態様によれば、基準形状Ｓは治具面板として構成され、治具面板と成形形状との法線方向における差を、乖離量Ｇとして取得することができる。

【0055】

本発明の第３の実施態様は、第１の実施態様または第２の実施態様に係るピーン成形条件設定方法において、複数の個別領域に亘って乖離量Ｇを設定する設定領域に乖離量Ｇが設定されることで、個別領域の乖離量Ｇが取得されるピーン条件設定方法である。

【0056】

第３の実施態様によれば、基準形状Ｓの設定領域Ｕは、複数の個別領域に対応して構成されるので、個別領域は、複数の個別領域に対応する設定領域Ｕに対して乖離量Ｇを取得することができる。

【0057】

本発明の第４の実施態様は、第１の実施態様から第３の実施態様のいずれかに記載のピーン成形条件設定方法において、関係式Ｆは、取得した仮成形条件Ｔと乖離量Ｇと変形量Ｄとを用いて機械学習を行うことで生成される学習モデルＬを含む。

【0058】

第４の実施態様によれば、関係式Ｆは、成形条件と、乖離量および全領域における変形量について機械学習した学習モデルＬを含むので、成形条件を関係式Ｆに代入して算出される乖離量Ｇおよび変形量Ｄの信頼性を高めることができる。

【0059】

本発明の第５の実施態様は、第１の実施態様から第４の実施態様のいずれかに係るピーン成形条件設定方法において、仮成形条件Ｔは、被成形部材Ｐに異方性ひずみを生じさせる成形条件を含む。

【0060】

第５の実施態様によれば、第１の実施態様または第４の実施態様に係るピーン成形条件Ｒは、被成形部材Ｐに異方性ひずみを生じさせることができる成形条件を含むので、異方性ひずみによるピーン成形加工が必要な場合においても、第１の実施態様または第２の実施態様と同じ効果を奏することができる。

【0061】

本発明の第６の実施態様は、第１の実施態様から第５の実施態様のいずれかに記載のピーン成形条件設定方法において、被成形部材Ｑは、板状部材Ｑ１と補強部材Ｑ２とを有し、補強部材Ｑ２は板状部材Ｑ１の片面に板状部材Ｑ１の長手方向に沿って配置され、板状部材Ｑ１と補強部材Ｑ２とは一体に構成される。

【0062】

第６の実施態様によれば、第１の実施態様から第５の実施態様のいずれかにおいて被成形部材Ｐは、板状部材Ｑ１の片面の板状部材Ｑ１の長手方向に配置される補強部材Ｑ２が一体に構造される被成形部材Ｑにおいても第１の実施形態から第６の実施形態と同一の効果を奏することができる。

【0063】

本発明の第７の実施態様は、第１の実施態様から第６の実施態様のいずれかに係るピーン成形方法において、被成形部材Ｑは、飛行機の翼体に使用される部材である。

【0064】

第７の実施態様によれば、第１の実施態様から第６の実施態様に係る成形方法を、飛行機の翼体に使用することができる。

【0065】

本発明の第８の実施態様に係るピーン成形方法は、第１の実施態様から第７の実施態様のいずれかに係るピーン成形条件設定方法で設定されたピーン成形条件Ｒに基づいて、被成形部材Ｑを成形する成形ステップを有する。

【0066】

第８の実施態様によれば、第１の実施態様から第７の実施態様に係るピーン成形条件設定方法で設定されたピーン成形条件Ｒにおいて、ピーン成形加工を行うことができる。

【0067】

本発明の第９の実施態様に係るピーン成形条件設定装置は、被成形部材Ｐの解析モデルＭを複数の領域に区画し、所定の仮成形条件Ｔに基づいて解析を実行することで取得される全体仮成形形状Ｂについて、基準形状Ｓに対する個別領域の乖離量Ｇと、個別領域の変形量Ｄとを取得し、仮成形条件Ｔと乖離量Ｇと変形量Ｄとの関係式Ｆを取得する手段と、関係式Ｆに所定の仮成形条件Ｔを代入することにより乖離量Ｇおよび変形量Ｄを算出する手段と、算出された乖離量Ｇおよび変形量Ｄのうち、乖離量Ｇが最小であり、且つ、目標変形量に対する変形量Ｄの差が最小である仮成形条件Ｔを最適成形条件に設定する手段と、を有する。

【0068】

第９の実施態様によれば、ピーン成形条件設定装置２００において、第１の実施態様と同一の効果を奏することができる。

【符号の説明】

【0069】

１００…ピーン成形システム、２００…ピーン成形条件設定装置、
２１０…演算部、２２０…入出力部、２３０…記録部、
２３２…領域区画プログラム、２３４…仮成形条件設定プログラム、
２３６…形状取得プログラム、２３８…乖離量取得プログラム、
２４０…変形量取得プログラム、２４２…学習モデルプログラム、
２４４…関係式取得プログラム、２４６…算出プログラム、
２４８…成形条件設定プログラム、２５０…成形結果データベース、
３００…ピーン成形装置、３１０…制御部、３２０…入出力部、
３３０…ショット投射部、３４０…記録部、
Ａ…個別領域、Ｂ…全体仮成形形状、Ｄ…変形量、Ｆ…関係式、
Ｇ…乖離量、Ｈ…目標成形形状、Ｋ…正解付データ、Ｍ…解析モデル、
Ｐ、Ｑ…被成形部材、Ｑ１…板状部材、Ｑ２…補強部材、
Ｒ…ピーン成形条件、最適成形条件、Ｓ…基準形状、Ｔ…仮成形条件、
Ｕ…設定領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】