(57)【要約】【課題】  主曲率を特定することができない目標形状であっても、金属板をその目標形状に加工することができるとともに、加工に熟練した技術を要することなく安定した品質の加工品を製造する。【解決手段】  曲げ加工部材の表面に熱を加えることにより曲げ加工部材を変形させ、目標形状の加工品を製造する曲げ加工方法であって、目標形状の表面に、測地線及び測地線に直交する線分を設定する線分設定過程と、目標形状を現図展開する現図展開過程と、現図展開後の測地線及び線分と、目標形状に設定した測地線及び線分とを用いて、加熱位置を決定する加熱位置決定過程と、平板状の曲げ加工部材の表面に、加熱位置を設定する加熱位置設定過程と、加熱位置に熱を加える加熱過程とを具備する曲げ加工方法。【選択図】      図２
2006231345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲げ加工部材の表面に熱を加えることにより前記曲げ加工部材を変形させ、目標形状の加工品を製造する曲げ加工方法であって、
目標形状の表面に、測地線及び前記測地線に直交する線分を設定する線分設定過程と、
前記目標形状を現図展開する現図展開過程と、
現図展開後の前記測地線及び前記線分と、前記目標形状に設定した前記測地線及び前記線分とを用いて、加熱位置を決定する加熱位置決定過程と、
平板状の前記曲げ加工部材の表面に、前記加熱位置を設定する加熱位置設定過程と、
前記加熱位置に熱を加える加熱過程と
を具備する曲げ加工方法。
【請求項２】
曲げ加工部材の表面に熱を加えることにより前記曲げ加工部材を変形させ、目標形状の加工品を製造する曲げ加工方法であって、
目標形状の表面に、測地線及び前記測地線に直交する線分を設定する第１の線分設定過程と、
前記曲げ加工部材に、前記目標形状に設定した前記測地線に対応する測地線及び前記線分に対応する線分を設定する第２の線分設定過程と、
前記曲げ加工部材に設定した前記測地線及び前記線分と、前記目標形状に設定した前記測地線及び前記線分とを用いて、加熱位置を決定する加熱位置決定過程と、
前記曲げ加工部材の表面に、前記加熱位置を設定する加熱位置設定過程と、
前記加熱位置に熱を加える加熱過程と
を具備する曲げ加工方法。
【請求項３】
前記加熱位置決定過程は、前記測地線及び前記線分に沿って前記加熱位置を決定する請求項１又は請求項２のいずれかの項に記載の曲げ加工方法。
【請求項４】
曲げ加工部材の表面に熱を加えることにより前記曲げ加工部材を変形させ、目標形状の加工品を製造する曲げ加工方法であって、
目標形状の表面に、互いに直交する測地線を設定する測地線設定過程と、
前記目標形状を現図展開する現図展開過程と、
現図展開後の前記測地線と、前記目標形状に設定した前記測地線とを用いて、加熱位置を決定する加熱位置決定過程と、
平板状の前記曲げ加工部材の表面に、前記加熱位置を設定する加熱位置設定過程と、
前記加熱位置に熱を加える加熱過程と
を具備する曲げ加工方法。
【請求項５】
曲げ加工部材の表面に熱を加えることにより前記曲げ加工部材を変形させ、目標形状の加工品を製造する曲げ加工方法であって、
目標形状の表面に、互いに直交する測地線を設定する第１の線分設定過程と、
前記曲げ加工部材に、前記目標形状に設定した前記測地線に対応する測地線を設定する第２の線分設定過程と、
前記曲げ加工部材に設定した前記測地線と、前記目標形状に設定した前記測地線とを用いて、加熱位置を決定する加熱位置決定過程と、
前記曲げ加工部材の表面に、前記加熱位置を設定する加熱位置設定過程と、
前記加熱位置に熱を加える加熱過程と
を具備する曲げ加工方法。
【請求項６】
前記加熱位置決定過程は、前記測地線に沿って前記加熱位置を決定する請求項４又は請求項５に記載の曲げ加工方法。
【請求項７】
曲げ加工部材の表面に予め設定されている加熱位置に熱を加えることにより、前記曲げ加工部材を変形させ、前記曲げ加工部材を目標形状に加工する曲げ加工方法において、
加工後の前記曲げ加工部材を曲率解析する過程と、
前記曲率解析の結果に基づいて、加工後の前記曲げ加工部材の形状を修正するための修正加熱位置を決定する過程と、
前記修正の加熱位置に加熱する過程と
を具備する曲げ加工方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかの項に記載の曲げ加工方法を用いて加工された金属板。
【請求項９】
曲げ加工部材の表面に熱を加えることにより前記曲げ加工部材を変形させ、目標形状の加工品を製造する曲げ加工方法に用いられる加熱位置決定プログラムであって、
目標形状の表面に、測地線及び前記測地線に直交する線分を設定する線分設定ステップと、
前記目標形状を現図展開する現図展開ステップと、
現図展開後の前記測地線及び前記線分と、前記目標形状に設定した前記測地線及び前記線分とを用いて、加熱位置を決定する加熱位置決定ステップと
をコンピュータシステムに実行させる加熱位置決定プログラム。
【請求項１０】
曲げ加工部材の表面に熱を加えることにより前記曲げ加工部材を変形させ、目標形状の加工品を製造する曲げ加工方法に用いられる加熱位置決定プログラムであって、
目標形状の表面に、互いに直交する測地線を設定する測地線設定ステップと、
目標形状を現図展開する現図展開ステップと、
現図展開後の前記測地線と、前記目標形状に設定した前記測地線とを用いて、加熱位置を決定する加熱位置決定ステップと
をコンピュータシステムに実行させる加熱位置設定プログラム。
【請求項１１】
加熱位置決定プログラムを備え、前記加熱位置決定プログラムを実行することにより、曲げ加工方法における加熱位置を決定する３次元形状処理装置であって、
前記加熱位置プログラムは、
目標形状の表面に、測地線及び前記測地線に直交する線分を設定する線分設定ステップと、
前記目標形状を現図展開する現図展開ステップと、
現図展開後の前記測地線及び前記線分と、前記目標形状に設定した前記測地線及び前記線分とを用いて、加熱位置を決定する加熱位置決定ステップと
を具備する３次元形状処理装置。
【請求項１２】
加熱位置決定プログラムを備え、前記加熱位置決定プログラムを実行することにより、曲げ加工方法における加熱位置を決定する３次元形状処理装置であって、
前記加熱位置プログラムは、
目標形状の表面に、互いに直交する測地線を設定する測地線設定ステップと、
目標形状を現図展開する現図展開ステップと、
現図展開後の前記測地線と、前記目標形状に設定した前記測地線とを用いて、加熱位置を決定する加熱位置決定ステップと
を具備する３次元形状処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲げ加工部材の表面に熱を加えることにより、曲げ加工部材を変形させ、目標形状の加工品を製造する曲げ加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、平板状の金属板を非可展曲面形状を含む所望の形状に加工していく手法の一つとして、例えば、特開２００４−７４２００号公報（特許文献１）に開示されている技術がある。
上記特許文献１には、金属板の表面に幾何学的解析により得られた角変形或いは熱収縮を起こさせる加熱線や加熱点を設定し、これら加熱線又は加熱点に沿って加熱していくことにより、平板状の金属板を所望の形状に加工する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−７４２００号公報（第６−１４頁、第１−８図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１の発明では、幾何学的解析において曲率線を定義し、この曲率線に基づいて、金属板の表面に加熱線や加熱点を設定している。
具体的には、まず、所望の形状モデルの曲面上に、図１５に示すように、任意の点Ｐを設定し、この点Ｐにおいて単位法線ベクトルｎ、法平面、法断面を設定する。ここで、単位法線ベクトルｎは、接平面に垂直に立てられた単位ベクトルであり、法平面はこの単位法線ベクトルｎを含む平面である。また、法断面は、この法平面と曲面Ｗの交線である。
次に、設定した法断面の微分を曲率として、法平面を単位法線ベクトルｎの周りに回転させ、その回転角θと曲率との関係を角度−曲率テーブルにプロットする。この結果、例えば、角度−曲率テーブルは、図１６に示すようなグラフとして得られる。
【０００４】
続いて、この角度−曲率テーブルにおいて、最小曲率Ｋ２を抽出し、現在の点Ｐにおける最小曲率を生じる方向（ここでは、角度θｂ）に、点Ｐをわずかにずらし、移動後の点Ｐにおいて同様の手法により最小曲率を生じる方向を探し出す。同様に、図１６に示した角度−曲率テーブルにおいて、最大曲率Ｋ１抽出し、現在の点Ｐにおける最大曲率を生じる方向（ここでは、角度θａ）に、点Ｐをわずかにずらし、移動後の点Ｐにおいて同様の手法により最大曲率を生じる方向を探し出す。なお、この最大曲率Ｋ１及び最小曲率Ｋ２は、点Ｐにおける曲面Ｗの主曲率と呼ばれる。
【０００５】
そして、上述の作業を繰り返し行うことにより、曲面上における最小曲率となる複数の点、並びに、最大曲率となる複数の点を取得すると、これらの点をそれぞれ接続することにより、曲率線を曲面上に描くことができる。この結果、曲率線は、曲面Ｗ上において直交座標系を構成する。
そして、このようにして取得した曲率線による直交座標系を「目標形状（所望の形状）と部材形状（現在の金属板の形状）との差がつくる曲面」と、「部材形状の曲面」とのそれぞれに貼り付けることにより、両者の角度及びガース長さの差分を求め、これらの差分に基づいて、上述の加熱線や加熱点を設定する。
【０００６】
しかしながら、上述したような曲率線により直交座標系を作成する従来の手法は、例えば、球面のように、主曲率を特定できない形状に適用することができないという問題があった。つまり、球面などでは、角度−曲率テーブルにおける曲率特性が図１６に示す点線のように、直線となってしまうため、最小曲率及び最大曲率を特定することができない。従って、上述のような加熱線や加熱点の設定をすることができず、部材を球面などに加工することができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、主曲率を特定することができない目標形状であっても、金属板をその目標形状に加工することができるとともに、加工に熟練した技術を要することなく安定した品質の加工品を製造することができる曲げ加工方法、金属板、加熱位置決定プログラム、及び３次元形状処理装置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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、曲げ加工部材の表面に熱を加えることにより前記曲げ加工部材を変形させ、目標形状の加工品を製造する曲げ加工方法であって、目標形状の表面に、測地線及び前記測地線に直交する線分を設定する線分設定過程と、前記目標形状を現図展開する現図展開過程と、現図展開後の前記測地線及び前記線分と、前記目標形状に設定した前記測地線及び前記線分とを用いて、加熱位置を決定する加熱位置決定過程と、平板状の前記曲げ加工部材の表面に、前記加熱位置を設定する加熱位置設定過程と、前記加熱位置に熱を加える加熱過程とを具備する曲げ加工方法を提供する。
【０００９】
本発明によれば、線分設定過程において目標形状の表面に測地線及び測地線に直交する線分を設定し、現図展開過程において、目標形状を現図展開する。例えば、ＣＡＤやＣＡＭなどの３次元形状処理装置により目標形状を再生し、線分設定過程において、この目標形状に測地線及びこの測地線に直交する線分を設定し、現図展開過程において、この目標形状を現図展開する。これにより、現図展開された展開図には、目標形状に設定した測地線及び線分に対応する線が描かれることとなる。
そして、加熱位置決定過程において、目標形状の表面に設定した測地線及び線分と、現図展開後の測地線及び線分とを用いて、加熱位置を決定する。具体的には、目標形状の表面及び原図展開後の展開図に設定した測地線毎、線分毎に、長さ、角度などの各種パラメータの差分を算出し、この算出結果に基づいて加熱量を算出して、加熱位置を決定する。より具体的には、例えば、測地線及び線分の長さの差分に基づいて収縮量を算出し、この収縮量に基づいて加熱位置を決定する。
続いて、加熱位置設定過程において、平板状の曲げ加工部材の表面に、加熱位置が設定され、加熱過程において、曲げ加工部材の表面に設定された加熱位置に熱を加えることにより、曲げ加工部材を角変形又は熱収縮させて、目標形状に曲げ加工する。
【００１０】
本発明は、曲げ加工部材の表面に熱を加えることにより前記曲げ加工部材を変形させ、目標形状の加工品を製造する曲げ加工方法であって、目標形状の表面に、測地線及び前記測地線に直交する線分を設定する第１の線分設定過程と、前記曲げ加工部材に、前記目標形状に設定した前記測地線に対応する測地線及び前記線分に対応する線分を設定する第２の線分設定過程と、前記曲げ加工部材に設定した前記測地線及び前記線分と、前記目標形状に設定した前記測地線及び前記線分とを用いて、加熱位置を決定する加熱位置決定過程と、前記曲げ加工部材の表面に、前記加熱位置を設定する加熱位置設定過程と、前記加熱位置に熱を加える加熱過程とを具備する曲げ加工方法を提供する。
【００１１】
本発明によれば、目標形状の表面に測地線及び測地線に直交する線分を設定し、この測地線及び線分に対応する線分を曲げ加工部材にも設定する。例えば、ＣＡＤやＣＡＭなどの３次元形状処理装置などによって再生された目標形状並びに曲げ加工部材に対して、測地線及び線分を設定する。
そして、目標形状の表面に設定した測地線及び線分並びに曲げ加工部材に設定した測地線及び線分を用いて、加熱位置を決定し、決定した加熱位置を曲げ加工部材の表面に設定する。これにより、加工過程において、曲げ加工部材に設定された加工位置に熱を加える。このように、測地線を用いるので、目標形状が曲率線を特定できない形状であっても、曲げ加工を行うことが可能となる。
【００１２】
上記記載の曲げ加工方法において、前記加熱位置は、前記測地線及び前記線分に沿って設定されることが好ましい。
このように、測地線及び線分に沿って加熱位置が設定されることにより、曲げ加工部材の中央部にまで加熱を行うことが可能となり、高い効率、且つ、高い精度で、曲げ加工を行うことが可能となる。
【００１３】
本発明は、曲げ加工部材の表面に熱を加えることにより前記曲げ加工部材を変形させ、目標形状の加工品を製造する曲げ加工方法であって、目標形状の表面に、互いに直交する測地線を設定する測地線設定過程と、前記互いに直交する測地線を用いて、目標形状を現図展開する現図展開過程と、現図展開後の前記測地線と、前記目標形状に設定した前記測地線とを用いて、加熱位置を決定する加熱位置決定過程と、平板状の前記曲げ加工部材の表面に、前記加熱位置を設定する加熱位置設定過程と、前記加熱位置に熱を加える加熱過程とを具備する曲げ加工方法を提供する。
【００１４】
本発明によれば、線分設定過程において目標形状の表面に互いに直交する測地線を設定し、現図展開過程において、目標形状を現図展開する。例えば、ＣＡＤやＣＡＭなどの３次元形状処理装置により、再生された目標形状に、互いに直交する測地線を設定し、現図展開過程において、この目標形状を現図展開する。これにより、現図展開された展開図には、目標形状に設定した互いに直交する測地線に対応する測地線が描かれることとなる。
そして、加熱位置決定過程において、目標形状の表面に設定した各測地線と、現図展開後の各測地線とを用いて、加熱位置を決定する。続いて、加熱位置設定過程において、曲げ加工部材の表面に、加熱位置が設定され、加熱過程において、曲げ加工部材の表面に設定された加熱位置に熱を加えることにより、曲げ加工部材を角変形又は熱収縮させて、目標形状に曲げ加工する。
このように、互いに直交する測地線を利用するので、測地線とこれに直交する線分を用いる場合に比べて、高い精度で目標形状及び原図展開後の形状を対比させることが可能となる。これにより、最適な位置に加熱位置を決定することが可能となり、最終的に製造される加工品を、目標形状に極めて近い形状にすることができる。この結果、加工過程や加工後に行われる修正加工を不要とすることが可能となり、作業員の労力負担を軽減できるとともに、製造効率の向上を図ることができる。
【００１５】
本発明は、曲げ加工部材の表面に熱を加えることにより前記曲げ加工部材を変形させ、目標形状の加工品を製造する曲げ加工方法であって、目標形状の表面に、互いに直交する測地線を設定する第１の線分設定過程と、前記曲げ加工部材に、前記目標形状に設定した前記測地線に対応する測地線を設定する第２の線分設定過程と、前記曲げ加工部材に設定した前記測地線と、前記目標形状に設定した前記測地線とを用いて、加熱位置を決定する加熱位置決定過程と、前記曲げ加工部材の表面に、前記加熱位置を設定する加熱位置設定過程と、前記加熱位置に熱を加える加熱過程とを具備する曲げ加工方法を提供する。
【００１６】
本発明によれば、目標形状の表面に互いに直交する測地線を設定し、この測地線に対応する測地線を曲げ加工部材にも設定する。例えば、ＣＡＤやＣＡＭなどの３次元形状処理装置により、再生された目標形状並びに曲げ加工部材に対して、上記測地線を設定する。
そして、目標形状の表面に設定した測地線並びに曲げ加工部材に設定した測地線に基づいて、加熱位置を決定し、決定した加熱位置を曲げ加工部材の表面に設定する。これにより、加工過程において、曲げ加工部材に設定された加工位置に熱を加えることにより、曲げ加工部材を目標形状に近づけることが可能となる。また、互いに直交する測地線を用いて加熱位置を決定することにより、曲げ加工部材の形状と目標形状とを極めて正確に対比することが可能となるため、加工精度を更に向上させることが可能となる。
【００１７】
上記記載の曲げ加工方法において、前記加熱位置は、互いに直交する前記測地線に沿って設定されることが好ましい。
このように、互いに直交する測地線に沿って加熱位置が設定されることにより、曲げ加工部材の中央部にまで加熱を行うことが可能となり、高い効率、且つ、高い精度で、曲げ加工を行うことが可能となる。
【００１８】
本発明は、曲げ加工部材の表面に予め設定されている加熱位置に熱を加えることにより、前記曲げ加工部材を変形させ、前記曲げ加工部材を目標形状に加工する曲げ加工方法において、加工後の前記曲げ加工部材を曲率解析する過程と、前記曲率解析の結果に基づいて、修正の加熱位置を決定する過程と、前記修正の加熱位置に加熱する過程とを具備する曲げ加工方法を提供する。
【００１９】
本発明によれば、加工後の曲げ加工部材を曲面解析することによって、例えば、曲げ加工部材の歪み箇所を特定する。続いて、曲面解析により特定された歪みを解消するように、修正のための加熱位置を決定する。そして、この修正の加熱位置に加熱を行うことにより、加工後の曲げ加工部材に生じていた歪みを解消する。これにより、良質な加工品を製造することが可能となる。
【００２０】
本発明は、上記記載の曲げ加工方法を用いて加工された金属板を提供する。
【００２１】
本発明は、曲げ加工部材の表面に熱を加えることにより前記曲げ加工部材を変形させ、目標形状の加工品を製造する曲げ加工方法に用いられる加熱位置決定プログラムであって、目標形状の表面に、測地線及び前記測地線に直交する線分を設定する線分設定ステップと、前記目標形状を現図展開する現図展開ステップと、現図展開後の前記測地線及び前記線分と、前記目標形状に設定した前記測地線及び前記線分とを用いて、加熱位置を決定する加熱位置決定ステップとをコンピュータシステムに実行させる加熱位置決定プログラムを提供する。
【００２２】
本発明は、曲げ加工部材の表面に熱を加えることにより前記曲げ加工部材を変形させ、目標形状の加工品を製造する曲げ加工方法に用いられる加熱位置決定プログラムであって、目標形状の表面に、互いに直交する測地線を設定する測地線設定ステップと、目標形状を現図展開する現図展開ステップと、現図展開後の前記測地線と、前記目標形状に設定した前記測地線とを用いて、加熱位置を決定する加熱位置決定ステップとをコンピュータシステムに実行させる加熱位置設定プログラムを提供する。
【００２３】
本発明は、加熱位置決定プログラムを備え、前記加熱位置決定プログラムを実行することにより、曲げ加工方法における加熱位置を決定する３次元形状処理装置であって、前記加熱位置プログラムは、目標形状の表面に、測地線及び前記測地線に直交する線分を設定する線分設定ステップと、前記目標形状を現図展開する現図展開ステップと、現図展開後の前記測地線及び前記線分と、前記目標形状に設定した前記測地線及び前記線分とを用いて、加熱位置を決定する加熱位置決定ステップとを具備する３次元形状処理装置を提供する。
【００２４】
本発明は、加熱位置決定プログラムを備え、前記加熱位置決定プログラムを実行することにより、曲げ加工方法における加熱位置を決定する３次元形状処理装置であって、前記加熱位置プログラムは、目標形状の表面に、互いに直交する測地線を設定する測地線設定ステップと、目標形状を現図展開する現図展開ステップと、現図展開後の前記測地線と、前記目標形状に設定した前記測地線とを用いて、加熱位置を決定する加熱位置決定ステップとを具備する３次元形状処理装置を提供する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の曲げ加工方法によれば、曲率線ではなく、測地線を用いて加熱位置の決定を行うので、目標形状が曲率線を特定できないような形状であっても、曲げ加工部材をその目標形状に曲げ加工することができる。
また、加熱位置に熱を加えるだけで曲げ加工が実現できるため、熟練した技術を持たない作業員であっても、安定した品質の加工品を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明にかかる曲げ加工方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
例えば、図１に示すようなＬＮＧ（Liquefied Natural Gas：液化天然ガス）船に搭載されるＭＯＳＳ方式球形タンクなどの球形の金属（球の中は空洞）を製造する場合、このＭＯＳＳ方式球形タンクを建造可能なプレートサイズに分割し、分割した各プレート（以下「分割曲面」という。）をそれぞれ個別に製造する。そして、製造した分割曲面を互いに溶接することにより、最終的にＭＯＳＳ方式球形タンクを製造する。
本実施形態では、最終的に図１に示したＭＯＳＳ方式球形タンクを製造すべく、図１における分割曲面Ｓを目標形状として、平板状の金属板を曲げ加工する場合を例に挙げて説明する。図２は、本実施形態に係る曲げ加工方法のフローチャートである。
【００２７】
まず、３次元形状処理装置を用いて、実空間に存在する分割曲面Ｓの形状を再生する曲面再生処理を行う（図２のステップＳＡ１）。
これは、例えば、分割曲面Ｓの形状をレーザスキャナなどを用いて形状測定し、この形状測定結果である点群データを３次元形状処理装置に入力する。３次元形状処理装置は、この点群データに基づいて曲面再生処理を実行することにより、分割曲面Ｓを再生する。
【００２８】
上記３次元形状処理装置は、ＣＡＤ（Computer
Aided Design）やＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）などのコンピュータシステムであり、図３に示すように、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの主記憶装置２、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの補助記憶装置３、キーボードやマウスなどの入力装置４、及びモニタやプリンタなどの出力装置５などを備えて構成されている。
補助記憶装置３には、各種プログラムが格納されており、ＣＰＵ１が補助記憶装置３から曲面再生プログラムや加熱位置決定プログラムなどをＲＡＭなどの主記憶装置２に読み出し、実行することにより、以下に詳述する種々の処理を実現させる。
【００２９】
３次元形状処理装置のＣＰＵ１は、ステップＳＡ１の曲面再生処理において、まず、形状測定結果として取得された測定結果としての点群データを微分幾何解析することにより、測地線及びこれに直交する線分を設定する。ここで、測地線とは、曲面上または空間内で与えられた２点を結ぶ曲線のうち、長さが極値(ふつうは極小)をとるものをいう。平面又はユークリッド空間では直線、球面では大円の弧となる。そして、設定した測地線及びこれに直交する線分に基づき曲面を曲面解析することにより、点列座標値、特徴情報などを取得する。そして、取得したこれらの点列座標値や特徴情報などに基づいて、ガウス写像、ガウス逆写像などを行うことによって、曲面を再生する。
この結果、例えば、目標形状は、図４から図６に示すような３次元モデル（以下、目標形状の３次元形状モデルを「目標形状モデル」という。）として、３次元形状処理装置の出力装置５、例えば、モニタに映し出される。図４は、再生された目標形状モデルの上面図、図５は側面図、図６は正面図を示している。また、図４及び図６において、線分Ｇ（例として、１本のみ符号を付している。）は測地線、線分Ｌ（例として、１本のみ符号を付している。）は測地線に直交する線分である。
【００３０】
このように目標形状の曲面再生がされると、続いて、この目標形状モデルを現図展開する（図２のステップＳＡ２）。つまり、３次元形状として再生された目標形状である分割曲面Ｓを２次元形状に展開する。この現図展開の手法については、例えば、地図展開におけるメルカトル図法的な正角図法に基づくものや、正角図法よりも歪みの誤差が少なく展開が可能なユニバーサル横メルカトル図法に基づくものなどが挙げられる。なお、現図展開の手法においては、現在様々な手法が提案されており、これらの手法の中から任意に選択して用いることが可能である。
これにより、図７に示すような展開図が得られることとなる。
【００３１】
このような現図展開が終了すると、加熱位置決定処理を行う（図２のステップＳＡ３）。
この加熱位置決定処理では、まず、現図展開した展開図（図７参照）に描かれている測地線Ｇ´及びこれに直交する線分Ｌ´と、目標形状モデルに設定した測地線Ｇ及びこれに直交する線分Ｌとを用いて、加熱位置を決定する。
具体的には、現図展開した平面に描かれている測地線Ｇ´及び線分Ｌ´の長さ、角度などの各種パラメータと、目標形状モデルに設定した測地線Ｇ及び線分Ｌの長さ、角度などの各種パラメータとを用いて、収縮量などを求め、この収縮量に基づいて加熱位置を決定する。
【００３２】
ここで、金属板を加熱することにより生ずる金属板の加熱変形としては、「角変形」と「収縮変形」とがある。「角変形」は図８に示すように、金属板の表面を主に加熱することで起こる。また、「収縮変形」は、図９に示すように、金属板の裏面まで板厚方向に加熱することで起こる。しかし、これら「角変形」、「収縮変形」はそれぞれ単独に発生するものではなく、「角変形」を起こす加熱は同時に「収縮変形」を起こし、「収縮変形」を起こす加熱は同時に「角変形」も起こすためにそれぞれが重畳される変形が起こる。また、これらの角変形、収縮変形は、図１０に示すように、加熱線を図で示すＵ方向に取った場合、この加熱線に直交する方向（図でＶ方向）に主として発生する。なお、一般的に、Ｕ方向の変形に対してＶ方向の変形は約３倍大きくなるといわれている。
【００３３】
従って、このような加熱変形の特性と、目標形状と展開図との差分に基づいて求めた収縮量とに基づいて、適切な位置に「熱収縮」や「角変形」を起こさせるための加熱位置を設定する。
この結果、例えば、図１１に示すような加熱位置が設定される。このように、本実施形態によれば、現図展開後の表面に、測地線Ｇ´及びこれに直交する線分Ｌ´と同じ方向に沿って、加熱位置が設定されることとなる。
なお、図１１に示す加熱位置は、マクロ的に見ると三角形状になるため、例えば、図１２に示すように、三角形状の加熱位置を設定するようにしても良い。
【００３４】
上述したように、現図展開後の展開図に加熱位置が決定されると、この加熱位置を平板状の曲げ加工部材の表面に設定する（図２のステップＳＡ４）。これにより、平板状の曲げ加工部材の表面には、図１１又は図１２に示したような加熱位置が設定されることとなる。
続いて、作業者は、この加熱位置に基づいて加熱を行う（ステップＳＡ５）。これにより、曲げ加工部材の測地線又はこの測地線に直交する線分に沿って角変形や収縮変形が生じ、結果的に金属板を所望の方向に曲げ加工することが可能となる。
【００３５】
そして、全ての加熱位置について加熱が終了すると、続いて、３次元形状処理装置（図３参照）を用いて、加工後の曲げ加工部材を３次元形状モデルとして再生する（図２のステップＳＡ６）。
具体的には、加熱後の曲げ加工部材を形状測定し、この形状測定結果として取得された測定結果としての点群データを３次元形状処理装置に入力する。３次元形状処理装置は、これらの点群データを微分幾何解析することにより、つまり曲面解析することにより、加工後の曲げ加工部材を再生する（以下、３次元形状処理装置により再生した加工後の曲げ加工部材を「加工後の曲げ加工部材モデル」という。）。なお、この再生の手法については、周知の曲面再生技術を用いることにより、容易に実現できるものである。
【００３６】
続いて、加工後の曲げ加工部材モデルに対して、目標形状モデルに設定した測地線Ｇ及びこれに直交する線分Ｌに対応する測地線及び線分を設定する（図２のステップＳＡ７）。そして、両モデルに設定したこれら測地線及び線分を用いることにより、加工後の曲げ加工部材モデルと、目標形状の３次元モデルとを比較し、形状誤差が許容できる範囲にあるか否かを判断する（図２のステップＳＡ８）。
この結果、加工後の曲げ加工部材モデルと目標形状モデルとの形状誤差が、予め設定されている許容範囲外であった場合には（ステップＳＡ８において「NO」）、加工後の曲げ加工部材モデルに設定した測地線及び線分、並びに、目標形状モデルに設定した測地線Ｇ及び線分Ｌを用いて、上述したステップＳＡ３以降の処理を実行する。
このように、ステップＳＡ８において曲げ加工部材モデルと目標形状モデルとの形状誤差が許容範囲内となるまで、ステップＳＡ３からステップＳＡ８の処理を繰り返し行うことにより、曲げ加工部材を目標形状に曲げ加工することができる。
【００３７】
以上述べてきたように、本実施形態に係る曲げ加工方法によれば、測地線及びこの測地線に直交する線分を用いて、加熱位置を決定するので、目標形状が曲率線を特定できないような形状であっても、曲げ加工部材をその目標形状に曲げ加工することができる。
また、加熱位置に熱を加えるだけで曲げ加工が実現できるため、熟練した技術を持たない作業員であっても、安定した品質の加工品を製造することが可能となる。
また、加熱位置は演算処理などにより定量的に決定されるため、作業者の経験や勘によって左右されることなく、安定した品質の製品を製造することが可能となる。
【００３８】
なお、上述した実施形態では、平板状の曲げ加工部材を目標形状である分割曲面Ｓに曲げ加工する場合について述べたが、例えば、１次曲げプレスなどが行われることにより、曲げ加工部材が既に平板状をしていない場合には、図２に示したフローチャートにおいて、ステップＳＰ６から開始することにより、同様の作用効果を得ることができる。
【００３９】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る曲げ加工方法について説明する。
上述した第１の実施形態では、曲面再生や加熱位置の決定に際し、「測地線及びこれに直交する線分」を用いていた。本実施形態では、「測地線及びこれに直交する線分」に代わって「互いに直交する測地線」を用いて、曲面再生や加熱位置の決定を行う。
例えば、最終的な目標形状としたＭＯＳＳ方式球形タンクを例に挙げると、互いに直交する測地線は、図１３に示すような線群となる。
【００４０】
このように、本実施形態に係る曲げ加工方法によれば、「互いに直交する測地線」を利用するので、上述した第１の実施形態のように、測地線とこれに直交する線分を用いる場合に比べて、高い精度で目標形状及び原図展開後の形状を対比させることが可能となる。
つまり、上述の第１の実施形態では、互いに直交する測地線のうちの一方の測地線を他方の測地線に直交する直線として近似していたにすぎない。このため、曲面解析や現図展開の際に、このような歪みや誤差が余分に生ずることとなる。これに対して、互いに直交する測地線を用いることにより、近似により生じていた誤差や歪みを除去することが可能となるので、極めて正確に形状を把握することができる。
これにより、最適な位置に加熱位置を決定することが可能となり、最終的に製造される加工品を、目標形状に極めて近い形状にすることができる。この結果、加工過程や加工後に行われる修正加工を不要とすることが可能となり、作業員の労力負担を軽減できるとともに、製造効率の向上を図ることができる。なお、この修正加工については、次の第３の実施形態において詳述する。
【００４１】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係る曲げ加工方法について説明する。
一般的に、曲げ加工により加工品を製造する場合、最終工程として、仕上げ修正という過程を要する。つまり、目的形状と略同一の形状に曲げ加工された曲げ加工部材（以下「加工品」という。）において、歪みが生じている箇所を特定し、加工品に更に修正の加熱を行うことにより、この歪みを除去する。これにより、加工品の品質を更に高めることができる。
従来は、このような仕上げ加工としての修正加熱を熟練した技術をもつ作業者が実現していた。本実施形態では、このような仕上げ加工などを行う位置を演算処理により決定することにより、未熟な作業者であっても、容易に仕上げ加工をすることができるものである。
【００４２】
本実施形態に係る曲げ加工方法においては、まず、上述した第１の実施形態に係る曲げ加工方法により製造された最終的な曲げ加工部材を曲面解析する。
例えば、図２に示したフローチャートにおけるステップＳＡ８において「ＹＥＳ」と判断されることにより、目標形状と略同一の形状に曲げ加工された加工品を曲面解析する。曲面解析では、例えば、この曲げ加工部材におけるガウス曲率分布、平均曲率分布、主曲率（最大／最小）分布などを求める。
続いて、この曲率分布において、歪みが生じている箇所を特定し、この歪みを除去するような加熱位置（以下「修正加熱位置」という。）を決定する。そして、決定した修正加熱位置を実際の加工品に設定し、この修正加熱位置に作業者が加熱を行う。
【００４３】
より具体的に説明すると、例えば、加工品の曲面解析の結果、図１４に示すようなガウス曲率分布が得られた場合、中央部Ｑの曲率が偏っていることが確認できる。従って、この中央部Ｑを歪みが生じている箇所として特定し、この歪みを除去するような加熱位置を決定する。ここで、中央部Ｑの歪みを除去させるためには、この中央部Ｑの領域内において、曲率を小さくすれば良い。このためには、例えば、中央部Ｑの中央（図１４において太線で示した箇所）に加熱を行えば良いこととなる。このようにして、曲率の歪みを除去するような修正加熱位置を決定すると、決定した修正加熱位置を加工品に設定し、実際に加熱を行う。
【００４４】
以上述べてきたように、本実施形態に係る曲げ加工方法によれば、曲げ加工後の曲げ加工部材を曲面解析することによって、曲げ加工部材の歪み箇所を特定し、この曲面解析により特定された歪みを解消するように、修正のための加熱位置を決定する。これにより、未熟な作業者であっても、容易に修正加工や仕上げ加工をすることができる。これにより、安定した品質の加工品を製造することが可能となる。また、演算処理により加熱位置を求めるため、仕上げ加工などに要する時間を大幅に短縮することが可能となる。
なお、本実施形態では、具体例としてガウス曲率分布を例に挙げて説明したが、これに限られず、平均曲率分布や主曲率分布を用いて修正加熱位置を決定するようにしても良い。
また、本実施形態に係る修正加熱手法は、最終的に加工された加工品に対してのみ適用されるものではなく、例えば、曲げ加工の途中過程において、定期的に行われるものであっても良い。これにより、品質の高い曲げ加工品を効率よく製造することが可能となる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
第１に、図２に示したフローチャートにおいて、ステップＳＡ５における加熱処理を機械的に自動で行わせることも可能である。すなわち、曲げ加工部材の表面上を移動可能に構成され、曲げ加工部材に加熱を行う加熱部と、曲げ加工部材に設定された加熱位置に沿って加工部を移動させ、加熱部に所定の加熱を行わせる制御部とを備える加熱装置によって、上述の加熱処理を実現するようにしても良い。
これにより、過酷な作業から作業者を解放することができるとともに、人件費を削減することができ、コストを低減させることができる。
【００４６】
第２に、３次元形状計測は、レーザスキャナのほか、例えば、カメラを用いたものや、Ｘ−Ｙ方向（すなわち水平方向）に移動自在とされたシリンダと、このシリンダ内でＺ方向（垂直方向）に移動自在とされたピストンと、このピストンの先端に設けられ、金属板上を転動するローラとにより構成されたものであっても良い。
すなわち、ローラがシリンダおよびピストンとともに金属板上を移動していくことにより、金属板の三次元形状が把握できるようなものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態に係る曲げ加工方法において、目標形状とする部分曲面を説明するために用いたＭＯＳＳ方式球形タンクの一例である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る曲げ加工方法のフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係る３次元形状処理装置の概略構成を示したブロック図である。
【図４】３次元形状処理装置により再生された目標形状モデルの上面図である。
【図５】３次元形状処理装置により再生された目標形状モデルの側面図である。
【図６】３次元形状処理装置により再生された目標形状モデルの正面図である。
【図７】図４から図６に示した目標形状モデルを現図展開した図である。
【図８】角変形について説明するための図である。
【図９】収縮変形について説明するための図である。
【図１０】加熱線に対して、角変形又は収縮変形などが生ずる方向を示す図である。
【図１１】加熱位置の一例を示す図である。
【図１２】加熱位置の他の例を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る曲げ加工方法において設定される互いに直交する測地線の一例を示す図である。
【図１４】ガウス曲率分布の一例を示す図である。
【図１５】本発明に適用した曲面理論を説明するための説明図である。
【図１６】主曲率について説明するための図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  ＣＰＵ
２  主記憶装置
３  補助記憶装置
４  入力装置
５  出力装置
【図１】
2006231345.tif 000003
【図２】
2006231345.tif 000004
【図３】
2006231345.tif 000005
【図４】
2006231345.tif 000006
【図５】
2006231345.tif 000007
【図６】
2006231345.tif 000008
【図７】
2006231345.tif 000009
【図８】
2006231345.tif 000010
【図９】
2006231345.tif 000011
【図１０】
2006231345.tif 000012
【図１１】
2006231345.tif 000013
【図１２】
2006231345.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2006231345.tif 000017
【図１６】
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