(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの両端を把持する一対のジョーと、一対のジョーの間に配置されてワークと当接する金型と、各ジョーおよび金型の位置姿勢を変更するための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たストレッチフォーミング方法であって、
ワークを所望の形状にストレッチフォーミングするための各ジョーの金型に対する相対動作パターンを作成するジョー相対動作パターン作成工程と、
ジョー相対動作パターン作成工程で作成された各ジョーの金型に対する相対動作パターンを実現するために各制御軸に与える指令値時系列を算出する指令値算出工程と、
指令値算出工程で算出された指令値時系列に基づいて各制御軸を制御することによりワークを所望の形状にストレッチフォーミングする成形工程とを含み、
ストレッチフォーミング装置が制御軸を駆動する駆動シリンダを有し、
指令値算出工程において、各制御軸の駆動シリンダを位置制御するための指令値時系列が算出され、
成形工程において、指令値算出工程で算出された指令値時系列に基づいて、各制御軸のシリンダが位置制御される、ストレッチフォーミング方法。
【請求項２】
ジョー相対動作パターン作成工程において、駆動シリンダの摺動部に発生する摩擦がゼロである且つ流体圧シリンダを圧力制御する条件で、ストレッチフォーミング装置によってワークを所望の形状にストレッチフォーミングするシミュレーションを実行し、
シミュレーションにおける各ジョーの金型に対する相対動作パターンを抽出し、
指令値算出工程において、抽出された各ジョーの金型に対する相対動作パターンを実現するための、各制御軸の駆動シリンダを位置制御するための指令値時系列を算出する、請求項１に記載のストレッチフォーミング方法。
【請求項３】
ジョー相対動作パターン作成工程で算出された各ジョーの金型に対する相対動作パターンを実現するためにとりうる、金型の位置姿勢を変更する金型用制御軸に与える指令値時系列が複数存在する場合、
指令値算出工程において、とりうる金型用制御軸の複数の指令値時系列それぞれについて、
（１）対応する、各ジョーの位置姿勢を変更するジョー用制御軸に与える指令値時系列を算出し、
（２）金型用制御軸の指令値時系列に含まれる指令値の範囲と、ジョー用制御軸の指令値時系列に含まれる指令値の範囲とを算出し、
（３）制御軸の可動範囲に対応する指令値の最大範囲の中央に、算出された指令値の範囲が位置する金型用およびジョー用制御軸の数が多いほど、高得点になるように金型用制御軸の指令値時系列に対して得点付けし、
成形工程において、最高得点が付された金型用制御軸の指令値時系列と、対応するジョー用制御軸の指令値時系列とに基づいて、各制御軸が制御される、請求項１または２に記載のストレッチフォーミング方法。
【請求項４】
指令値算出工程において、金型用制御軸の指令値時系列に含まれる指令値の範囲と、ジョー用制御軸の指令値時系列に含まれる指令値の範囲とが狭いほど、高得点になるように金型用制御軸の指令値時系列に対して得点付けする、請求項３に記載のストレッチフォーミング方法。
【請求項５】
ジョーの特異姿勢を予め定義し、
特異姿勢に最も寄与する制御軸を予め特定し、
ジョーに特異姿勢近傍の姿勢をとらせる、特異姿勢に最も寄与する制御軸の指令値の範囲を特異姿勢範囲として予め算出し、
指令値算出工程において、特異姿勢に最も寄与する制御軸の指令値時系列に特異姿勢範囲内の指令値が含まれる場合、当該指令値を特異姿勢に近似する姿勢を実現する近似値に変更する、請求項１から４のいずれか一項に記載のストレッチフォーミング方法。
【請求項６】
ワークの両端を把持する一対のジョーと、一対のジョーの間に配置されてワークと当接する金型と、各ジョーおよび金型の位置姿勢を変更するための複数の制御軸とを備えるストレッチフォーミングシステムであって、
ワークを所望の形状にストレッチフォーミングするための各ジョーの金型に対する相対動作パターンを作成するジョー相対動作パターン作成手段と、
ジョー相対動作パターン作成手段によって作成された各ジョーの金型に対する相対動作パターンを実現するために各制御軸に与える指令値時系列を算出する指令値算出手段と、
指令値算出手段によって算出された指令値時系列に基づいて各制御軸を制御する制御手段と、
制御軸を駆動する駆動シリンダとを有し、
指令値算出手段が、各制御軸の駆動シリンダを位置制御するための位置指令値時系列を算出し、
制御手段が、指令値算出手段によって算出された位置指令値時系列に基づいて、各制御軸の駆動シリンダを位置制御する、ストレッチフォーミングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークをストレッチフォーミングする方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、ワークの両端を把持する一対のジョーと、一対のジョーの間に配置されてワークと当接する金型と、各ジョーおよび金型の位置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。ストレッチフォーミング装置は、複数の制御軸によって各ジョーの位置姿勢と金型の位置姿勢とを変化させることにより、ワークを所望の形状にストレッチフォーミングする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５２３６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ストレッチフォーミング装置を用いたストレッチフォーミングは、作業者が複数の制御軸を同時に手動で動作させることにより行われているため、ワークの成形結果は作業者の技能に大きく依存する。このことから、ストレッチフォーミングの自動化が要望されている。
【０００５】
ワークを所望の形状にするストレッチフォーミングを自動化する場合、ストレッチフォーミング装置を自動運転するための自動プログラムが必要である。しかしながら、作業者がこの自動プログラムを作成することは容易ではない。理由は、作業者が、ワークを所望の形状にストレッチフォーミングするために必要な各ジョーと金型の動作を考え、さらに、そのジョーや金型の動作を実現するために必要な制御軸それぞれの動作を考える必要があるからである。
【０００６】
さらに、作業者が作成した自動プログラムによってワークが所望の形状にストレッチフォーミングできるか否かをシミュレーションによって検証する必要がある。この場合、シミュレーションを行うコンピュータは、自動プログラムに従う制御軸それぞれの動作による各ジョーや金型の動作を算出し、さらに各ジョーや金型の動作によるワークの変形挙動を算出する必要がある。しかしながら、この計算には多大な時間を要する。
【０００７】
したがって、ワークを所望の形状に自動でストレッチフォーミングするためのストレッチフォーミング装置の自動プログラムを作成することは困難である。
【０００８】
そこで、本発明は、ワークを所望の形状に自動でストレッチフォーミングするためのストレッチフォーミング装置の自動プログラムを容易に作成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、
ワークの両端を把持する一対のジョーと、一対のジョーの間に配置されてワークと当接する金型と、各ジョーおよび金型の位置姿勢を変更するための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たストレッチフォーミング方法であって、
ワークを所望の形状にストレッチフォーミングするための各ジョーの金型に対する相対動作パターンを作成するジョー相対動作パターン作成工程と、
ジョー相対動作パターン作成工程で作成された各ジョーの金型に対する相対動作パターンを実現するために各制御軸に与える指令値時系列を算出する指令値算出工程と、
指令値算出工程で算出された指令値時系列に基づいて各制御軸を制御することによりワークを所望の形状にストレッチフォーミングする成形工程とを含み、
ストレッチフォーミング装置が制御軸を駆動する駆動シリンダを有し、
指令値算出工程において、各制御軸の駆動シリンダを位置制御するための指令値時系列が算出され、
成形工程において、指令値算出工程で算出された指令値時系列に基づいて、各制御軸のシリンダが位置制御される、ストレッチフォーミング方法が提供される。
【００１１】
本発明の第３の態様によれば、
ジョー相対動作パターン作成工程において、駆動シリンダの摺動部に発生する摩擦がゼロである且つ流体圧シリンダを圧力制御する条件で、ストレッチフォーミング装置によってワークを所望の形状にストレッチフォーミングするシミュレーションを実行し、
シミュレーションにおける各ジョーの金型に対する相対動作パターンを抽出し、
指令値算出工程において、抽出された各ジョーの金型に対する相対動作パターンを実現するための、各制御軸の駆動シリンダを位置制御するための指令値時系列を算出する、第２の態様に記載のストレッチフォーミング方法が提供される。
【００１２】
本発明の第４の態様によれば、
ジョー相対動作パターン作成工程で算出された各ジョーの金型に対する相対動作パターンを実現するためにとりうる、金型の位置姿勢を変更する金型用制御軸に与える指令値時系列が複数存在する場合、
指令値算出工程において、とりうる金型用制御軸の複数の指令値時系列それぞれについて、
（１）対応する、各ジョーの位置姿勢を変更するジョー用制御軸に与える指令値時系列を算出し、
（２）金型用制御軸の指令値時系列に含まれる指令値の範囲と、ジョー用制御軸の指令値時系列に含まれる指令値の範囲とを算出し、
（３）制御軸の可動範囲に対応する指令値の最大範囲の中央に、算出された指令値の範囲が位置する金型用およびジョー用制御軸の数が多いほど、高得点になるように金型用制御軸の指令値時系列に対して得点付けし、
成形工程において、最高得点が付された金型用制御軸の指令値時系列と、対応するジョー用制御軸の指令値時系列とに基づいて、各制御軸が制御される、第１から第３の態様いずれか一に記載のストレッチフォーミング方法が提供される。
【００１３】
本発明の第５の態様によれば、
指令値算出工程において、金型用制御軸の指令値時系列に含まれる指令値の範囲と、ジョー用制御軸の指令値時系列に含まれる指令値の範囲とが狭いほど、高得点になるように金型用制御軸の指令値時系列に対して得点付けする、第４の態様に記載のストレッチフォーミング方法が提供される。
【００１４】
本発明の第６の態様によれば、
ジョーの特異姿勢を予め定義し、
特異姿勢に最も寄与する制御軸を予め特定し、
ジョーに特異姿勢近傍の姿勢をとらせる、特異姿勢に最も寄与する制御軸の指令値の範囲を特異姿勢範囲として予め算出し、
指令値算出工程において、特異姿勢に最も寄与する制御軸の指令値時系列に特異姿勢範囲内の指令値が含まれる場合、当該指令値を特異姿勢に近似する姿勢を実現する近似値に変更する、第１から第５の態様のいずれか一に記載のストレッチフォーミング方法が提供される。
【００１５】
本発明の第７の態様によれば、
ワークの両端を把持する一対のジョーと、一対のジョーの間に配置されてワークと当接する金型と、各ジョーおよび金型の位置姿勢を変更するための複数の制御軸とを備えるストレッチフォーミングシステムであって、
ワークを所望の形状にストレッチフォーミングするための各ジョーの金型に対する相対動作パターンを作成するジョー相対動作パターン作成手段と、
ジョー相対動作パターン作成手段によって作成された各ジョーの金型に対する相対動作パターンを実現するために各制御軸に与える指令値時系列を算出する指令値算出手段と、
指令値算出手段によって算出された指令値時系列に基づいて各制御軸を制御する制御手段と、
制御軸を駆動する駆動シリンダとを有し、
指令値算出手段が、各制御軸の駆動シリンダを位置制御するための位置指令値時系列を算出し、
制御手段が、指令値算出手段によって算出された位置指令値時系列に基づいて、各制御軸の駆動シリンダを位置制御する、ストレッチフォーミングシステムが提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ワークを所望の形状に自動でストレッチフォーミングするためのストレッチフォーミング装置の自動プログラムを容易に作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るストレッチフォーミングシステムの構成を示す図
【図２】図１に示す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３】ストレッチフォーミング装置を自動運転するための自動プログラムを作成する流れを示す図
【図４】制御軸の指令値指令値を算出する流れを示す図
【図５】金型用制御軸の指令値時系列の評価点を算出する流れを示す図
【図６】金型用制御軸の指令値時系列の評価点を算出する方法を説明するための図
【図７】ジョーの特異姿勢の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の一実施の形態に係るストレッチフォーミングシステムの構成を概略的に示す図である。図２は、図１に示すストレッチフォーミング装置１０の制御軸の構成を示すモデル図である。
【００２０】
図１に示すように、ストレッチフォーミングシステムは、ストレッチフォーミング装置１０と、ストレッチフォーミング装置１０を自動運転させるための自動プログラムを作成する自動プログラム作成装置５０とから構成される。まず、ストレッチフォーミング装置１０について説明する。
【００２１】
図２に示すように、ストレッチフォーミング装置１０は、板状のワークＷを両端で把持する一対のジョーＪＬ，ＪＲと、一対のジョーＪＬ，ＪＲの間に配置されてワークＷと当接する金型Ｄとを有する。
【００２２】
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軸方向およびＹ軸方向は水平方向であり、Ｚ軸方向は鉛直方向である。
【００２３】
また、金型Ｄにも、正確には金型Ｄが交換可能に固定されているダイテーブルＴにも、互いに直交し合うＸＤ軸、ＹＤ軸、およびＺＤ軸からなるダイテーブル座標系ΣＤが定義されている。なお、ダイテーブル座標系ΣＤのＸＤ軸とシステム座標系ΣＳのＸ軸とが平行であり、ＹＤ軸とＹ軸とが平行であり、ＺＤ軸とＺ軸と同一直線上に位置する。
【００２４】
ストレッチフォーミング装置１０はまた、金型Ｄの位置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（ダイテーブルＴ）を鉛直方向（Ｚ軸方向と平行）に昇降させるダイテーブル昇降軸ＪＤ１と、金型ＤをＸ軸方向と平行に延びる回転中心線ＣＤ１を中心として回転させるダイテーブルチルト軸ＪＤ２とを有する。
【００２５】
さらにストレッチフォーミング装置１０は、ジョーＪＬの位置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軸方向に移動させるキャリッジ軸ＪＬ１と、Ｚ軸方向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）に移動させるスライダ軸ＪＬ３と、スライダ軸ＪＬ３がジョーＪＬを移動させる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と直交する方向にジョーＪＬを移動させるテンション軸ＪＬ５と、テンション軸ＪＬ５がジョーＪＬを移動させる方向と平行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。
【００２６】
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軸方向に移動させるキャリッジ軸ＪＲ１と、Ｚ軸方向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）に移動させるスライダ軸ＪＲ３と、スライダ軸ＪＲ３がジョーＪＲを移動させる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と直交する方向にジョーＪＲを移動させるテンション軸ＪＲ５と、テンション軸ＪＲ５がジョーＪＲを移動させる方向と平行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。
【００２７】
加えて、図１に示すように、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を制御する制御装置１２を有する。具体的には、ストレッチフォーミング装置１０が制御軸それぞれに該制御軸を駆動する駆動シリンダを有し、制御装置１２は、その駆動シリンダを制御する。
【００２８】
制御軸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。制御装置１２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、それにより各制御軸の駆動シリンダを制御する。
【００２９】
制御装置１２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選択的に実行するように構成されている。
【００３０】
ダイテーブルチルト軸ＪＤ２、アンギュレーション軸ＪＬ２，ＪＲ２、スイング軸ＪＬ４，ＪＲ４、およびローテーション軸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回転する。制御装置１２が駆動シリンダを位置制御することにより、回転軸の回転中心線を中心とするジョーの角度位置や角速度が制御される。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。
【００３１】
ダイテーブル昇降軸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ストロークする。制御装置１２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方向におけるジョーの位置や速度が制御される。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Ｆが制御される。
【００３２】
図１に戻り、自動プログラム作成装置５０は、ストレッチフォーミング装置１０を自動運転するための自動プログラムを作業者と協働して作成する対話型の装置である。例えば、ストレッチフォーミング装置用の自動プログラム作成ソフトウェアがインストールされたコンピュータによって構成される。
【００３３】
自動プログラム作成装置５０は、作業者と対話するためのユーザインターフェースとして、キーボードやマウスなどの入力部５２と、ディスプレイやプリンタなどの出力部５４とを有する。また、自動プログラム作成装置５０は、ジョー動作パターン作成部５６と、ＦＥＭ解析部５８と、指令値生成部６０と、自動プログラム作成部６２と、動作シミュレーション部６４とを有する。
【００３４】
ジョー動作パターン作成部５６は、入力部５２と出力部５４とを介して作業者と対話することにより（作業者の入力部５２を介する入力に対して出力部５４を介して応答する対話処理を繰り返すことにより）、作業者が所望するストレッチフォーミングに対応する、ジョーＪＬ，ＪＲの金型Ｄに対する相対動作のパターンを作成するように構成されている。
【００３５】
ジョーＪＬ，ＪＲの金型Ｄに対する相対動作パターンは、具体的には、ダイテーブル座標系ΣＤにおけるジョーＪＬ，ＪＲの位置姿勢の変化で定義され、また時間の関数である。ジョーＪＬ，ＪＲの金型Ｄに対する相対動作パターンをＰＤ−ＪＬ（ｔ）、ＰＤ−ＪＲ（ｔ）すると、数式１および数式２のように表すことができる。
【数１】
0005848534.tif 000002
【数２】
0005848534.tif 000003
【００３６】
ＸＤ（ｔ）は時間ｔでのジョーのＸＤ座標を示し、ＹＤ（ｔ）はＹＤ座標、ＺＤ（ｔ）はＺＤ座標を示している。また、ＲＸＤ（ｔ）は時間ｔでのＸＤ軸を基準とするジョーの姿勢角を示し、ＲＹＤ（ｔ）はＹＤ軸を基準とする姿勢角、ＲＺＤ（ｔ）はＺＤを基準とする姿勢角を示している。
【００３７】
具体的には、ジョー動作パターン作成部５６は、ジョーＪＬ，ＪＲの金型Ｄに対する相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）、ＰＤ−ＪＲ（ｔ）を作成するために、ストレッチフォーミングの初期条件（初期条件データ）として、作業者から入力部５２を介して、金型Ｄの形状、ワークＷの形状、ワークＷの物性などのデータを取得するように構成されている。なお、金型ＤやワークＷの形状は、三次元ＣＡＤデータの形態で、記録媒体やネットワークを介して取得してもよい。
【００３８】
また、ジョー動作パターン作成部５６は、ストレッチフォーミングの成形条件（成形条件データ）として、作業者が所望する、ジョーＪＬ，ＪＲの金型Ｄに対する位置や姿勢のデータを取得するように構成されている。
【００３９】
例えば、ストレッチフォーミングの開始時および完了時のダイテーブル座標系ΣＤにおけるジョーＪＬ，ＪＲの位置姿勢のデータを、作業者から入力部５２を介して取得する。また、ストレッチフォーミング中のジョーＪＬ，ＪＲの通過点の位置データ、その通過点に位置するときのジョーＪＬ，ＪＲの姿勢データを取得する。
【００４０】
なお、金型Ｄが接触する前にワークＷを延ばす（プリストレッチする）必要がある場合、その延び量（プリストレッチ量）を作業者から取得するように、自動プログラム作成装置５０を構成してもよい。また、ジョーＪＬ，ＪＲがワークＷに付与するテンション（力）を作業者から取得してもよい。
【００４１】
上述の初期条件データと成形条件データとを作業者から取得すると、ジョー動作パターン作成部５６は、ジョーＪＬ，ＪＲの金型Ｄに対する相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）、ＰＤ−ＪＲ（ｔ）を作成する。
【００４２】
ＦＥＭ解析部５８は、ジョー動作パターン作成部５６によって作成されたジョーＪＬ，ＪＲの金型Ｄに対する相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）、ＰＤ−ＪＲ（ｔ）と初期条件データとに基づいてワークＷをＦＥＭ解析し、そのＦＥＭ解析結果を作業者に出力部５４を介して出力するように構成されている。
【００４３】
具体的には、ＦＥＭ解析部５８は、相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）、ＰＤ−ＪＲ（ｔ）に基づいてジョーＪＬ，ＪＲや金型Ｄが動作することによるワークＷの形状の変化を求め、ワークＷの最終形状を出力部５４を介して出力する。例えば、最終形状のワークＷにおけるひずみ分布やスプリングバック量を作業者が確認できる、ワークＷのメッシュモデルをディスプレイに表示する。
【００４４】
ＦＥＭ解析部５８が出力部５４を介してワークＷのＦＥＭ解析結果を出力することにより、作業者は、ジョー動作パターン作成部５６によって作成された相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）、ＰＤ−ＪＲ（ｔ）によってワークＷを所望の形状にストレッチフォーミングできるか否かを確認することができる。
【００４５】
作業者がＦＥＭ解析の結果に満足できない場合に備えて、初期条件データや成形条件データを作業者が修正できるように構成されている。
【００４６】
例えば、自動プログラム作成装置５０は、ディスプレイの画面に初期条件データや成形条件データを表示するとともに、ＦＥＭ解析の結果としてのワークＷのメッシュモデルを表示する。作業者によって入力部５２を介してディスプレイの画面上の初期条件データや成形条件データが修正されると、その修正された初期条件データや成形条件データに基づいてジョー動作パターン作成部５６が新たな相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）、ＰＤ−ＪＲ（ｔ）を作成する。そして、その新たな相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）、ＰＤ−ＪＲ（ｔ）に基づいて、ＦＥＭ解析部５８がワークＷをＦＥＭ解析し、その解析結果をディスプレイの画面に出力する。
【００４７】
これにより、初期条件データ、成形条件データとワークＷのＦＥＭ解析の結果との対応関係を作業者は把握でき、最終的には、作業者は、所望のＦＥＭ解析結果を得ることができる初期条件データおよび成形条件データを、自動プログラム作成装置５０に提供することができる。その結果、ジョー動作パターン作成部５６は、所望の形状にワークＷをストレッチフォーミングすることができる、ジョーＪＬ，ＪＲの金型Ｄに対する相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）、ＰＤ−ＪＲ（ｔ）を作成することができる。
【００４８】
指令値生成部６０は、ジョー動作パターン作成部５６によって作成されたジョーＪＬ，ＪＲの金型Ｄに対する相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）、ＰＤ−ＪＲ（ｔ）を、実機であるストレッチフォーミング装置１０に実現させるための、複数の制御軸ＪＤ１〜ＪＤ２、ＪＬ１〜ＪＬ６、ＪＲ１〜ＪＲ６それぞれに与える指令値時系列（指令値の変化）を生成するように構成されている。
【００４９】
具体的には、ＦＥＭ解析部５８によるワークＷのＦＥＭ解析結果に作業者が満足すると、例えば、ジョー動作パターン作成部５６によって作成されたジョーＪＬ，ＪＲの金型Ｄに対する相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）、ＰＤ−ＪＲ（ｔ）を確定させるための「確定」ボタンを作業者に押させるように、自動プログラム作成装置５０は構成されている。この「確定」ボタンが押されると、指令値生成部６０は、作業者によって確定されたジョーＪＬ，ＪＲの金型Ｄに対する相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）、ＰＤ−ＪＲ（ｔ）から、複数の制御軸ＪＤ１〜ＪＤ２、ＪＬ１〜ＪＬ６、ＪＲ１〜ＪＲ６それぞれに与える指令値時系列を生成する。
【００５０】
複数の制御軸それぞれの指令値時系列は、厳密に言えば、上述したように、ストレッチフォーミング装置１０の制御装置１２が制御軸を駆動する駆動シリンダを制御するためのものである。さらに言えば、指令値時系列は、ジョーＪＬ，ＪＲの金型Ｄに対する相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）、ＰＤ−ＪＲ（ｔ）を精度よく実機で実現するために、駆動シリンダを位置制御するためのものである。
【００５１】
以下、説明を容易にするために、ダイテーブル昇降軸ＪＤ１に与える指令値時系列をＶＤ１（ｔ）、ダイテーブルチルト軸ＪＤ２（ｔ）の指令時系列をＶＤ２（ｔ）と表現する。まとめて表現する場合、すなわち、金型Ｄ用の制御軸の指令値時系列を、数式３に示すように、ＶＤ（ｔ）とする。
【数３】
0005848534.tif 000004
【００５２】
また、キャリッジ軸ＪＬ１に与える指令値時系列をＶＬ１（ｔ）、アンギュレーション軸ＪＬ２の指令値時系列をＶＬ２（ｔ）、スライダ軸ＪＬ３の指令値時系列をＶＬ３（ｔ）、スイング軸ＪＬ４の指令値時系列をＶＬ４（ｔ）、テンション軸ＪＬ５の指令値時系列をＶＬ５（ｔ）、ローテーション軸ＪＬ６の指令値時系列をＶＬ６（ｔ）と表現する。まとめて表現する場合、すなわちジョーＪＬ用の制御軸の指令値時系列を、数式４に示すように、ＶＬ（ｔ）とする。
【数４】
0005848534.tif 000005
【００５３】
同様に、キャリッジ軸ＪＲ１に与える指令値時系列をＶＲ１（ｔ）、アンギュレーション軸ＪＲ２の指令値時系列をＶＲ２（ｔ）、スライダ軸ＪＲ３の指令値時系列をＶＲ３（ｔ）、スイング軸ＪＲ４の指令値時系列をＶＲ４（ｔ）、テンション軸ＪＲ５の指令値時系列をＶＲ５（ｔ）、ローテーション軸ＪＲ６の指令値時系列をＶＲ６（ｔ）と表現する。まとめて表現する場合、すなわちジョーＪＲ用の制御軸の指令値時系列を、数式５に示すように、ＶＲ（ｔ）とする。
【数５】
0005848534.tif 000006
【００５４】
さらに、ジョーＪＬ,ＪＲ用の指令値時系列ＶＬ（ｔ）,ＶＲ（ｔ）をまとめて表現する場合、すなわち、ジョー用の制御軸の指令値時系列を、数式６に示すように、ＶＬ＋Ｒ（ｔ）と表現する。
【数６】
0005848534.tif 000007
【００５５】
また、指令値生成部６０は、ストレッチフォーミング装置１０の機構構造（例えば、制御軸間のリンク長など）を示すデータに基づいて、また逆運動学アルゴリズムを用いて、ジョーＪＬ，ＪＲの金型Ｄに対する相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）、ＰＤ−ＪＲ（ｔ）から、金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）とジョー用制御軸の指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）とを生成する。なお、動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）、ＰＤ−ＪＲ（ｔ）から、金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）とジョー用制御軸の指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）とを生成する方法の詳細については、自動プログラムの作成の流れを説明するための図４に示すフローチャートを参照しながら後述する。
【００５６】
指令値生成部６０による金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）とジョー用制御軸の指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）との生成が終了すると、自動プログラム作成部６２が、指令値生成部６０によって生成された金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）とジョー用制御軸の指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）とに基づいて、ストレッチフォーミング装置１０の自動プログラム（データ）ＡＰを作成する。
【００５７】
自動プログラムＡＰは、ストレッチフォーミング装置１０を自動運転させるためのプログラムである。自動プログラムＡＰには、指令値生成部６０によって生成された金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）とジョー用制御軸の指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）とのデータが含まれている。
【００５８】
自動プログラム作成部６２によって自動プログラムＡＰが作成されると、動作シミュレーション部６４が自動プログラムＡＰに基づいてストレッチフォーミング装置１０の動作シミュレーションを実行する。
【００５９】
動作シミュレーション部６４は、自動プログラムＡＰによって自動運転するストレッチフォーミング装置１０の動作を、ディスプレイ（出力部５４）の画面上で模擬する。例えば、動作シミュレーション部６４は、ストレッチフォーミング装置１０の三次元ＣＡＤデータから三次元モデルを作成し、自動プログラムＡＰを使用して三次元モデルをディスプレイの画面上で動作させる（アニメーションさせる）。これにより、作業者は、自動プログラムＡＰによって実機を自動運転する前に、自動プログラムＡＰによって自動運転するストレッチフォーミング装置１０の動作を確認（チェック）することができる。例えば、作業者は、干渉の発生の有無を確認することができる。
【００６０】
ストレッチフォーミング装置１０の動作シミュレーション結果に作業者が満足すると、例えば、自動プログラム作成部６２によって作成された自動プログラムＡＰを確定させるための「確定」ボタンを作業者に押させるように、自動プログラム作成装置５０は構成されている。この「確定」ボタンが押されると、自動プログラム作成部６２は、作成した自動プログラムＡＰを、自動プログラム作成装置５０の記憶装置（図示せず）に記憶する。
【００６１】
自動プログラム作成装置５０によって作成された自動プログラムＡＰは、ネットワークや記憶媒体を介して、自動的にまたは手動で、ストレッチフォーミング装置１０の制御装置１２に提供される。制御装置１２は、提供された自動プログラムＡＰをストレッチフォーミング装置１０の記憶装置（図示せず）に保存する。そして、作業者によって自動プログラムＡＰが実行されると、制御装置１２は、自動プログラムＡＰに含まれる金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）とジョー用制御軸の指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）とのデータにしたがって制御軸ＪＤ１〜ＪＤ２、ＪＬ１〜ＪＬ６、ＪＲ１〜ＪＲ６（それぞれの駆動シリンダ）を制御する。それにより、ジョーＪＬ,ＪＲと金型Ｄとが相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）,ＰＤ−ＪＲ（ｔ）どおりに動作し、ワークＷが所望の形状に自動でストレッチフォーミングされる。
【００６２】
ここまでは、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の構成要素について説明してきた。ここからは、自動プログラムの作成の流れの一例を、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００６３】
まず、図３に示すステップＳ１００において、自動プログラム作成装置５０は、上述したように、作業者から入力部５２を介して、作業者が所望するストレッチフォーミングの初期条件データの入力を受ける。
【００６４】
次に、ステップＳ１１０において自動プログラム作成装置５０は、上述したように、作業者から入力部５２を介して、ストレッチフォーミングの成形条件データの入力を受ける。
【００６５】
続いて、ステップＳ１２０において、自動プログラム作成装置５０のジョー動作パターン作成部５６が、ステップＳ１００で受け取った初期条件データと、ステップＳ１１０で受け取った成形条件データとに基づいて、ジョーＪＬ,ＪＲの金型Ｄに対する相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）,ＰＤ−ＪＲ（ｔ）を作成する。
【００６６】
ステップＳ１３０において、ＦＥＭ解析部５８が、ステップＳ１２０で作成された相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）,ＰＤ−ＪＲ（ｔ）でジョーＪＬ,ＪＲが動作した後のワークＷの形状をＦＥＭ解析する。
【００６７】
ステップＳ１４０において、自動プログラム作成装置５０は、ステップＳ１３０で実行したＦＥＭ解析の結果、例えば、ワークＷのメッシュモデルを、出力部５４を介して出力する。
【００６８】
ステップＳ１００〜Ｓ１４０は作業者がＦＥＭ解析結果に満足できるまで繰り返され、初期条件データや成形条件データが修正入力される度に、ステップＳ１２０〜Ｓ１４０が実行される。ステップＳ１５０において、作業者がＦＥＭ解析結果に満足し、入力部５２を介して相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）,ＰＤ−ＪＲ（ｔ）を確定させるための入力が作業者によって実行されると、次のステップＳ１６０に進む。
【００６９】
ステップＳ１５０で作業者の確定入力が確認されると、ステップＳ１６０において、相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）,ＰＤ−ＪＲ（ｔ）が確定される。
【００７０】
ステップＳ１７０において、指令値生成部６０が、ステップＳ１６０で確定された相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）,ＰＤ−ＪＲ（ｔ）から、金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）とジョー用制御軸の指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）とを生成する。指令値生成部６０による指令値時系列の作成の詳細について、図４に示すフローを参照しながら説明する。
【００７１】
図４に示すように、指令値生成部６０は、ステップＳ３００において、ステップＳ１６０で確定されたジョーＪＬ,ＪＲの金型Ｄに対する相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）,ＰＤ−ＪＲ（ｔ）を実現するにあたり、とりうる金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）の全てを算出する。
【００７２】
このことについて一例を挙げて説明する。例えば、図２を参照しながら説明すると、ジョーＪＬ,ＪＲそれぞれを、ダイテーブル座標系ΣＤのＺＤ軸方向に、金型Ｄに対して相対的に−３０ｍｍ平行移動させる場合、とりうる金型Ｄ（ダイテーブルＴ）の動作は３つある。
【００７３】
一つ目として、ジョーＪＬ,ＪＲを移動させずに、金型Ｄのみを移動させる。すなわち、ダイテーブル昇降軸ＪＤ１のみを動作させ、金型ＤをＺＤ軸方向に＋３０ｍｍ移動させる。
【００７４】
二つ目として、金型Ｄを移動させずに、ジョーＪＬ,ＪＲを平行移動させる。すなわち、キャリッジ軸ＪＬ１,ＪＲ１、テンション軸ＪＬ５,ＪＲ５を動作させる。具体的には、ジョーＪＬ,ＪＲがＺＤ軸方向に−３０ｍｍ移動するまでテンション軸ＪＬ５,ＪＲ５を動作させる。それとともに、ジョーＪＬ,ＪＲのＸＤ,ＹＤ座標が変化しないように、キャリッジ軸ＪＬ１,ＪＲ１を動作させる（テンション軸ＪＬ５,ＪＲ５の動作によって起こるジョーＪＬ,ＪＲのＸ軸方向の移動を相殺する）。
【００７５】
三つ目として、金型Ｄも、ジョーＪＬ,ＪＲも移動させる。例えば、金型ＤをＺＤ軸方向に＋１５ｍｍ移動させるとともに、ジョーＪＬ,ＪＲを、ＺＤ軸方向に−１５ｍｍ平行移動させる。
【００７６】
このように、１つのジョーＪＬ,ＪＲの金型Ｄに対する相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）,ＰＤ−ＪＲ（ｔ）を実現するにあたり、とりうる金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）が複数存在する場合がある。
【００７７】
なお、例えば、金型用制御軸の可動範囲を超えるなどの理由から、相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）,ＰＤ−ＪＲ（ｔ）を実現できる金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）が存在しない場合、自動プログラム作成装置５０は、その旨を出力部５４を介して作業者に報知するとともに、初期条件データおよび成形条件データの修正を促す。
【００７８】
ステップＳ３１０において、指令値生成部６０は、とりうる金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）が複数か否かを判定する。複数の場合はステップＳ３２０に進み、そうでない場合ステップＳ３４０に進む。
【００７９】
複数のとりうる金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）の中から最適なものを選択決定するために、ステップＳ３２０において、指令値生成部６０は、それぞれについての評価点を算出する。とりうる金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）の評価点は、図５に示すフローにしたがって算出される。
【００８０】
図５に示すように、指令値生成部６０は、まず、ステップＳ５００において、評価点が算出される対象の金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）に対応するジョー用制御軸の指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）を算出する。対応するジョー用制御軸の指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）は、ジョーＪＬ,ＪＲの金型Ｄに対する相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）,ＰＤ−ＪＲ（ｔ）があって、金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）が決まれば、算出することができる。
【００８１】
ステップＳ５１０において、指令値生成部６０は、ステップＳ３００で算出された複数の金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）と、それに対応するジョー用制御軸の指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）とに含まれる、各制御軸の指令値の最大値と最小値とに基づいて、各制御軸の指令値の範囲Ｒ（ｉ）（ｉ＝ＪＤ１〜ＪＤ２、ＪＬ１〜ＪＬ６、ＪＲ１〜ＪＲ６）を算出する。例えば、ダイテーブル昇降軸ＪＤ１の指令値の範囲は、Ｒ（ＪＤ１）で表現される。
【００８２】
例えば、図６に示すように、全ての制御軸ＪＤ１〜ＪＤ２、ＪＬ１〜ＪＬ６、ＪＲ１〜ＪＲ６について、指令値の範囲Ｒ（ｉ）を算出する。なお、図６において、指令値の範囲Ｒ（ｉ）が示されていない制御軸（例えば、ダイテーブルチルト軸ＪＤ２）は、ジョーＪＬ,ＪＲの金型Ｄに対する相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）,ＰＤ−ＪＲ（ｔ）を実現するときに、動作しない制御軸である。
【００８３】
ステップＳ５２０において、指令値生成部６０は、ステップＳ５１０で算出した各制御軸の指令値の範囲Ｒ（ｉ）に基づいて、金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）の評価点を算出する。
【００８４】
評価点は、複数のとりうる金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）の中から最適なものを選択決定するための指標となる得点であって、後述する評価方法によって金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）に得点付けされる。最適な金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）には、最高の評価点が得点付けされる。
【００８５】
例えば、図６に示すように、指令値の範囲Ｒ（ｉ）が、制御軸の可動範囲に対応する指令値の最大範囲（指令値の下限値と上限値とによって定義される範囲）の中央に位置するほど、すなわち範囲Ｒ（ｉ）の中心値と最大範囲の中心値との差が小さいほど、その金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）に、高い評価点を得点付けする。また、指令値の範囲Ｒ（ｉ）が最大範囲の中央に位置する制御軸が多いほど、その金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）に、高い評価点を得点付けする。
【００８６】
すなわち、制御軸が可動範囲の中央で動作するような金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）には高い評価点が得点付けされる。その一方で、制御軸が可動範囲の境界近傍で動作するような金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）には低い評価点が得点付けされる。
【００８７】
これにより、金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）とジョー用制御軸の指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）とから作成された自動プログラムＡＰによってストレッチフォーミング装置１０の実機を自動運転したとき、少なくとも１つの制御軸が可動範囲を超えることによる、動作不良の発生を抑制することができる。
【００８８】
このことについて補足すると、同一の自動プログラムに基づく、動作シミュレーション部６４によってシミュレーションされたストレッチフォーミング装置１０の動作と、実機の動作との間には誤差が存在する。そのため、シミュレーション上ではストレッチフォーミング装置１０を良好に自動運転させる自動プログラムであっても、実機では動作不良を発生させる可能性がある。特に、制御軸を可動範囲の境界近傍で動作させるような自動プログラムの場合に、その可能性が高い。
【００８９】
また、自動プログラム作成装置５０によって作成された自動プログラムＡＰをそのまま使用せずに、実機の個体差を考慮して補正する場合でも問題が起こる可能性がある。
【００９０】
説明すると、同一の自動プログラムであっても、そのプログラムに基づく動作に関して、シミュレーション上のストレッチフォーミング装置１０と実機との間に誤差が存在するとともに、個体差を原因として実機同士の間にも誤差が存在する。そのため、個体差を考慮して自動プログラムを補正する必要がある。
【００９１】
自動プログラムＡＰの補正では、例えば、まず、任意の指令値に対する実機の制御軸の動作量を計測し、その計測結果に基づいて指令値と実際の動作量との対応関係を算出する。その算出した対応関係に基づいて、自動プログラムＡＰ内の指令値を補正する。
【００９２】
このとき、元（補正前）の自動プログラムＡＰの指令値が境界近傍である場合、補正によって指令値が制御軸の可動範囲を超える可能性がある。当然ながら、指令値が可動範囲を超えている自動プロググラムは使用することができない。
【００９３】
なお、少なくとも１つのジョー用制御軸において指令値の範囲Ｒ（ｉ）が最大範囲を超える場合、図３に示すステップＳ１６０で確定された、ジョーＪＬ,ＪＲの金型Ｄに対する相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）,ＰＤ−ＪＲ（ｔ）を実現することができないので、自動プログラム作成装置５０は、その旨を出力部５４を介して作業者に報知するとともに、初期条件データおよび成形条件データの修正を促す。
【００９４】
また、上述の評価点の付け方に加えて、図５に示すステップＳ５１０で算出した（図６に示す）指令値の範囲Ｒ（ｉ）が小さい制御軸が多いほど、その金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）に高い評価点を得点付けしてもよい。
【００９５】
すなわち、図３に示すステップＳ１６０で確定された、ジョーＪＬ,ＪＲの金型Ｄに対する相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）,ＰＤ−ＪＲ（ｔ）を実現するにあたり、制御軸が狭い動作範囲で動作するような金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）に高い評価点を得点付けする。
【００９６】
これにより、金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）とジョー用制御軸の指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）とから作成された自動プログラムＡＰによってストレッチフォーミング装置１０の実機を自動運転したとき、ストレッチフォーミング装置１０は無駄な動作なく、ワークＷをストレッチフォーミングすることができる。
【００９７】
さらにまた、とりうる金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）の少なくとも１つに対して、複数のジョー用制御軸の指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）をとりうる可能性がある。例えば、とりうる金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）の１つに対して、３つのとりうるジョー用制御軸の指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）が存在する場合、３通りの組み合わせそれぞれについて、評価点を得点付ける。
【００９８】
図４に戻って、ステップ３２０で複数のとりうる金型制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）それぞれについて評価点が算出されると、ステップＳ３３０において、指令値生成部６０は、最高の評価点が得点付けされた金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）と、対応するジョー用制御軸の指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）とに確定する。
【００９９】
一方、ステップ３１０でとりうる金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）が複数でない、すなわち１つの場合、ステップＳ３４０において、指令値生成部６０は、ステップＳ３００で算出した金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）に対応するジョー用制御軸の指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）を算出する。なお、例えば、ジョー用制御軸の可動範囲を超えるなどの理由から、相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）,ＰＤ−ＪＲ（ｔ）を実現できるジョー用制御軸の指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）が存在しない場合、自動プログラム作成装置５０は、その旨を出力部５４を介して作業者に報知するとともに、初期条件データおよび成形条件データの修正を促す。
【０１００】
ステップＳ３５０において、指令値生成部６０は、金型用およびジョー用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）,ＶＬ＋Ｒ（ｔ）に基づいて複数の制御軸ＪＤ１〜ＪＤ２、ＪＬ１〜ＪＬ６、ＪＲ１〜ＪＲ６を制御した場合に、ジョーの特異姿勢が発生するか否かを判定する。
【０１０１】
ジョー特異姿勢について図７を参照しながら説明する。
【０１０２】
図７は、一例の特異姿勢の状態を示している。図７では、ジョーＪＬが特異姿勢の状態である。この特異姿勢は、テンション軸ＪＬ５のストローク方向と水平方向との間の角度がゼロ度である姿勢である。
【０１０３】
このような特異姿勢のジョーＪＬは、金型Ｄに対して相対的に、ダイテーブル座標系ΣＤのＺＤ軸方向に、テンション軸ＪＬ５のストローク方向と水平方向との間の角度がゼロ度の状態で平行移動することが制限されている。
【０１０４】
説明すると、この特異姿勢のジョーＪＬを、例えば、金型Ｄに対して相対的にＺＤ軸プラス方向に２０ｍｍ平行移動させる場合、ダイテーブル昇降軸ＪＤ１によって金型ＤをＺＤ軸マイナス方向に２０ｍｍ移動させるしかない。しかし、金型ＤをＺＤ軸マイナス方向に２０ｍｍ移動させると、もう一方のジョーＪＲの金型Ｄに対するＺＤ軸方向の相対位置を＋２０ｍｍ変化させることになる。したがって、この特異姿勢のジョーＪＬは、ＺＤ軸方向の平行移動が制限される。
【０１０５】
これに対して、テンション軸ＪＲ５のストローク方向と水平方向との間の角度が例えば、４５度の姿勢のジョーＪＲは、ダイテーブル昇降軸ＪＤ１によって金型ＤをＺＤ軸マイナス方向に２０ｍｍ移動させることなく、金型Ｄに対して相対的にＺＤ軸プラス方向に２０ｍｍ平行移動させることができる。すなわち、ＺＤ軸プラス方向に２０ｍｍに移動するまでテンション軸ＪＲ５によってジョーＪＲを金型Ｄに接近させつつ、キャリッジ軸ＪＲ１によってジョーＪＲをＸＤ軸プラス方向に２０ｍｍ移動させることにより、ジョーＪＲを金型Ｄに対して相対的にＺＤ軸方向に＋２０ｍｍ平行移動させることができる。したがって、ＪＬの金型Ｄに対するＺＤ軸方向の相対位置を＋２０ｍｍ変化させることがない。
【０１０６】
このようにジョーＪＬ,ＪＲの少なくとも一方が上述の特異姿勢になると、金型Ｄに対して相対的にＺＤ軸方向に同一移動量だけ両方のジョーＪＬ,ＪＲが平行移動する場合はよいが、そうでない場合は、特異姿勢後の位置姿勢の変更が制限される。
【０１０７】
なお、図２や図７に示す軸構成のストレッチフォーミング装置１０の場合、上述のようにテンション軸ＪＬ５,ＪＲ５のストローク方向と水平方向との間の角度がゼロ度の特異姿勢のほかに、テンション軸ＪＬ５,ＪＲ５のストローク方向と水平方向との間の角度が９０度の特異姿勢が存在する。
【０１０８】
このような特異姿勢を回避するために、ジョーの特異姿勢を予め定義するとともに、その特異姿勢に最も寄与する制御軸を予め特定し、さらに、ジョーに特異姿勢近傍の姿勢をとらせる、特異姿勢に最も寄与する制御軸の指令値の範囲を特異姿勢範囲として予め算出している。そして、Ｓ３３０で確定されたジョー用制御軸の指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）に、特異姿勢範囲内の指令値が含まれている場合、当該指令値を特異姿勢範囲外の値に変更するように、自動プログラム作成装置５０は構成されている。
【０１０９】
例えば、図７に示すジョーＪＬのような、テンション軸ＪＬ５,ＪＲ５のストローク方向と水平方向との間の角度がゼロ度のジョーＪＬ,ＪＲの特異姿勢を予め特定する。また、この特異姿勢に最も寄与する制御軸として、テンション軸ＪＬ５,ＪＲ５のストローク方向と水平方向との間の角度を変更するスイング軸ＪＬ４,ＪＲ４を予め特定する。さらに、ジョーＪＬ,ＪＲに特異姿勢近傍の姿勢をとらせる、スイング軸ＪＬ４,ＪＲ４の指令値の範囲を予め算出する。
【０１１０】
テンション軸ＪＬ５,ＪＲ５のストローク方向と水平方向との間の角度がゼロ度のときのスイング軸ＪＬ４,ＪＲ４の角度がゼロ度に設定されている場合、例えば、＋１°〜−１°の範囲に対応するスイング軸ＪＬ４,ＪＲ４の指令値の範囲を、特異姿勢範囲として予め算出する。そして、Ｓ３３０で確定されたスイング軸ＪＬ４,ＪＲ４の指令値時系列ＶＬ４（ｔ）,ＶＲ４（ｔ）に特異姿勢範囲内の指令値が含まれる場合、その指令値を特異姿勢に近似する姿勢を実現する近似値に変更する。
【０１１１】
説明すると、上述したように、ジョーＪＬ，ＪＲが特異姿勢に入った場合、その以後の姿勢を実現する解（各制御軸の指令値）を算出することができない。そこで、相対動作パターンＰＤ＿ＪＬ（ｔ）、ＰＤ＿ＪＲ（ｔ）にジョーＪＬ，ＪＲの特異姿勢が含まれる場合、ストレッチフォーミングへの影響が少ない成分（ここでは、スイング軸ＪＬ４,ＪＲ４の角度）についてはあきらめ、理想値（ここでは、ゼロ度）からある程度離れることを許容することにより近似解、すなわち特異姿勢に近似する姿勢を求める。そして、算出した近似姿勢に、相対動作パターンＰＤ＿ＪＬ（ｔ）、ＰＤ＿ＪＲ（ｔ）に含まれる特異姿勢を変更する。
【０１１２】
上述するように、特異姿勢に最も寄与する制御軸（例えばスイング軸）のみその指令値を変更してジョーＪＬ,ＪＲの特異姿勢を回避することにより、すなわち特異姿勢を回避するにあたって他の制御軸の指令値を変更しないことにより、図３に示すステップＳ１６０で確定されたジョーＪＬ,ＪＲの金型Ｄに対する動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）,ＰＤ−ＪＲ（ｔ）は、大きく変わることがなく、ほぼそのまま維持される。すなわち、作業者が所望する動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）,ＰＤ−ＪＲ（ｔ）をほぼ実現することができる。
【０１１３】
また、特異姿勢範囲とする理由は、特異姿勢近傍の姿勢から他の姿勢に変更する場合に、制御軸を大きく動作させる必要があるからである。例えば、図７を参照しながら説明すると、テンション軸ＪＬ５のストローク方向と水平方向との間の角度がゼロ度近傍（例えば１度）の姿勢の場合、ジョーＪＬを金型Ｄに対して相対的にＺＤ軸方向に平行移動するとき、キャリッジ軸ＪＬ１とテンション軸ＪＬ５を大きく動作させる必要がある。また、それにより、キャリッジ軸ＪＬ１とテンション軸ＪＬ５とが動作範囲を超える可能性がある。そのため、特異姿勢のみならず、特異姿勢近傍の姿勢も回避できるように、特異姿勢範囲としている。
【０１１４】
図４に戻り、ステップＳ３５０において、特異姿勢が発生しない、すなわち、ステップＳ３３０で確定されたジョー用制御軸の指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）に特異姿勢範囲に含まれる指令値が存在しないと判定された場合、指令値生成処理は終了する。そうでない場合は、ステップＳ３６０において、指令値生成部６０は、ジョー用制御軸の指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）に含まれる特異姿勢範囲の指令値を、特異姿勢に近似する姿勢を実現する近似値に変更し、指令値生成処理を終了する。
【０１１５】
図３に戻り、ステップＳ１７０で金型用制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）とジョー用制御軸指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）とが生成されると、ステップＳ１８０において、自動プログラム作成部６２が、指令値時系列ＶＤ（ｔ）と指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）とに基づいて、ストレッチフォーミング装置１０を自動運転するための自動プログラムＡＰを作成する。
【０１１６】
続くステップＳ１９０において、動作シミュレーション部６４が、ステップＳ１８０で自動プログラム作成部６２によって作成された自動プログラムＡＰを使用してストレッチフォーミング装置１０の動作シミュレーションを実行する。
【０１１７】
ステップＳ２００において、自動プログラム作成装置５０は、ステップＳ１９０で実行した動作シミュレーションの結果を、出力部５４を介して出力する。
【０１１８】
ステップＳ２１０において、作業者が動作シミュレーション結果に満足し、入力部５２を介して自動プログラムＡＰを確定させるための入力が作業者によって実行されると、次のステップＳ２２０に進む。そうでない場合は、ステップＳ１００に戻り、作業者によって初期条件データや成形条件データの修正入力が実行される。
【０１１９】
ステップＳ２１０で作業者の確定入力が確認されると、ステップＳ２２０において、自動プログラムＡＰが確定される。そして、自動プログラムの作成が完了する。
【０１２０】
以上のような本実施の形態によれば、ワークＷを所望の形状に自動でストレッチフォーミングするためのストレッチフォーミング装置１０の自動プログラムＡＰを容易に作成することができる。
【０１２１】
このことについて具体的に説明すると、本実施の形態によれば、まず、第１段階として、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を考慮せずに、ワークＷを所望の形状にストレッチフォーミングするために必要な、ジョーＪＬ,ＪＲの金型Ｄに対する相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）,ＰＤ−ＪＲ（ｔ）を、自動プログラム作成装置５０が作業者と対話しながら求める。
【０１２２】
次に、第２段階として、相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）,ＰＤ−ＪＲ（ｔ）から、金型制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）とジョー用制御軸の指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）とを、自動プログラム作成装置５０が算出する。そして、これらの金型制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）とジョー用制御軸の指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）とから、ワークＷを所望の形状にストレッチフォーミングするようにストレッチフォーミング装置１０を自動運転するための自動プログラムＡＰを、自動プログラム作成装置５０が算出する。
【０１２３】
すなわち、第１段階では、不動の金型Ｄに対して、２つのジョーＪＬ,ＪＲそれぞれの動作を求めることになる。したがって、作業者は、１４個の制御軸それぞれの動作を考える必要がなく、２つのジョーＪＬ,ＪＲの動作を考えるだけでよい。そして、自動プログラム作成装置５０は、１４の制御軸を考慮することなく、作業者が考えた２つのジョーＪＬ,ＪＲの動作に基づいて、ワークＷの変形挙動（最終形状）を計算して作業者に対して出力するだけでよい。
【０１２４】
第２段階では、ジョーＪＬ,ＪＲの金型Ｄに対する相対動作パターンＰＤ−ＪＬ（ｔ）,ＰＤ−ＪＲ（ｔ）から、金型制御軸の指令値時系列ＶＤ（ｔ）とジョー用制御軸の指令値時系列ＶＬ＋Ｒ（ｔ）を中間生成物として、自動プログラムＡＰを自動的に自動プログラム作成装置５０が算出することになる。この計算は、ワークＷを考慮しない、ストレッチフォーミング装置１０の機構と逆運動学アルゴリズムとを用いた計算であるため、この計算を自動プログラム作成装置５０は容易に実行することができる。また、この計算は自動プログラム作成装置５０が自動的に行うため、作業者はなにもしなくてもよい。
【０１２５】
これらのことから、作業者にとっても、また自動プログラム作成装置５０にとっても、ワークＷを所望の形状に自動でストレッチフォーミングするためのストレッチフォーミング装置１０の自動プログラムＡＰを容易に作成することができる。
【０１２６】
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。
【０１２７】
例えば、上述の実施の形態の場合、制御軸を駆動する駆動源は駆動シリンダであるが、本発明はこれに限らない。本発明は、広義には、ワークを把持する各ジョーの位置姿勢を変更するために、制御軸を駆動することができる駆動源であればよい。
【０１２８】
また、ストレッチフォーミング装置を用いてストレッチフォーミングする場合、制御軸を駆動する駆動シリンダを、上述の実施の形態のように位置制御するのではなく、圧力制御することが望まれることがある。例えば、ワークが薄板の場合、ワークに付与するテンションを細かく制御したいことがある。
【０１２９】
この場合、駆動シリンダのシリンダ出力を細かく制御する必要があり、そのためには、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細かく調節する必要がある。しかしながら、駆動シリンダの摺動部に発生する摩擦（例えば、ピストンとシリンダとの間に発生する摩擦）により、油圧を細かく調節しても、シリンダ出力に反映されない場合がある。特に、シリンダ出力がほぼ最大の状態で微小にそのシリンダ出力を調整する場合に、駆動シリンダの摺動部の摩擦の影響が大きくなる。
【０１３０】
この対処として、駆動シリンダをあたかも細かく圧力制御したように、駆動シリンダを細かく位置制御するための自動プログラムを、自動プログラム作成装置は作成するように構成されている。
【０１３１】
具体的に説明すると、自動プログラム作成装置は、まず、駆動シリンダの摺動部に摩擦が発生しない条件の下で、駆動シリンダを細かく圧力制御してワークＷを所望の形状にストレッチフォーミングするストレッチフォーミング装置の動作シミュレーションを実行できるように構成されている。
【０１３２】
また、自動プログラム作成装置は、動作シミュレーション上での各ジョーの金型に対する相対動作パターンを抽出し、その抽出した相対動作パターンから、上述の実施の形態のように、制御軸の指令値時系列、すなわち駆動シリンダを位置制御するための指令値時系列を算出するように構成されている。
【０１３３】
このように算出された駆動シリンダを位置制御するための指令値時系列から作成された自動プログラムによってストレッチフォーミング装置を自動運転すると、駆動シリンダの位置制御が該駆動シリンダの摺動部に発生する摩擦の影響を受けないため、駆動シリンダをあたかも細かく圧力制御したようにストレッチフォーミング装置は動作する。すなわち、各制御軸において駆動シリンダのシリンダ出力が細かく変化する。これにより、ワークに付与されるテンションを細かく制御することができる。
【０１３４】
なお、制御軸を圧力制御してワークＷを所望の形状にストレッチフォーミングする動作シミュレーションを実行する場合、ワークＷを所望の形状にできる、各制御軸の圧力制御条件を求める必要があり、それには時間を要する。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
本発明は、ストレッチフォーミング装置の制御軸の数に関係なく、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方法およびシステムに適用可能である。
【符号の説明】
【０１３６】
１０        ストレッチフォーミング装置
Ｗ          ワーク
Ｄ          金型
ＪＬ,ＪＲ    ジョー
ＪＤ１        制御軸（ダイテーブル昇降軸）
ＪＤ２        制御軸（ダイテーブルチルト軸）
ＪＬ１,ＪＲ１  制御軸（キャリッジ軸）
ＪＬ２,ＪＲ２  制御軸（アンギュレーション軸）
ＪＬ３,ＪＲ３  制御軸（スライダ軸）
ＪＬ４,ＪＲ４  制御軸（スイング軸）
ＪＬ５,ＪＲ５  制御軸（テンション軸）
ＪＬ６,ＪＲ６  制御軸（ローテーション軸）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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