(57)【要約】      （修正有）【課題】板を湾曲板にプレス加工するためのプレス加工条件を決定するのに要する労力を低減可能な方法を提供する。【解決手段】複数の候補金型を選定するステップＳ１０１と、各々の前記候補金型について、該候補金型を用いて前記板を複数の位置でプレス加工して得られる前記板のプレス加工後形状を求めるステップＳ１０２と、各々の前記候補金型についての前記プレス加工後形状と前記湾曲板の目標形状とを比較して、前記複数の候補金型の中から前記湾曲板を製造する際に用いる金型を決定するステップＳ１０３と、を備える。【選択図】図５
2018069263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板を湾曲板にプレス加工するためのプレス加工条件を決定する方法であって、
複数の候補金型を選定するステップと、
各々の前記候補金型について、該候補金型を用いて前記板を複数の位置でプレス加工して得られる前記板のプレス加工後形状を求めるステップと、
各々の前記候補金型についての前記プレス加工後形状と前記湾曲板の目標形状とを比較して、前記複数の候補金型の中から前記湾曲板を製造する際に用いる金型を決定するステップと、
を備えることを特徴とするプレス加工条件決定方法。
【請求項２】
前記複数の候補金型を選定するステップでは、前記候補金型は、少なくとも前記湾曲板の前記目標形状と前記板をプレス加工する際に前記板に生ずるスプリングバックとに基づいて選定されることを特徴とする請求項１に記載のプレス加工条件決定方法。
【請求項３】
前記プレス加工は、第１方向において前記板に対して前記金型を相対的に移動させて、前記第１方向における複数の位置で行われ、
前記湾曲板の前記目標形状は、前記第１方向において第１板曲率半径Ｒｓを有するとともに、前記第１方向に直交する第２方向において第２板曲率半径ｒｓを有し、
前記候補金型の少なくとも一つは、前記第１方向及び前記第２方向について、それぞれ、下記式（Ｉ）〜（ＩＶ）を満たす第１金型曲率半径Ｒ０及び第２金型曲率半径ｒ０を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のプレス加工条件決定方法。
2018069263.tif 000005
σＹ：前記板の降伏応力、Ｅ：前記板のヤング率、ｂ：板幅、ｔ：板厚、ν：前記板のポアソン比、Ｒｓ０：第２方向の曲がりのみを拘束した状態での前記板の第１方向曲率半径、ｒｓ０：第１方向の曲がりのみを拘束した状態での前記板の第２方向曲率半径
【請求項４】
前記プレス加工後形状を求めるステップでは、前記候補金型を用いて前記板をプレス加工する際の荷重条件が、前記複数の位置の各々において同一であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のプレス加工条件決定方法。
【請求項５】
前記金型を用いた前記板のプレス加工が行われる各位置におけるプレス荷重条件を最適化するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のプレス加工条件決定方法。
【請求項６】
前記プレス荷重条件を最適化するステップでは、前記金型を決定した後、前記金型を用いて複数種のプレス荷重条件について前記板をプレス加工して得られる前記湾曲板の形状と前記目標形状との比較結果に基づいて、前記複数種のプレス荷重条件の中から最適なプレス荷重条件を選択することを特徴とする請求項５に記載のプレス加工条件決定方法。
【請求項７】
前記プレス加工後形状を求めるステップでは、
各々の前記候補金型について、前記候補金型を用いて複数種のプレス荷重条件について前記板をプレス加工して得られる前記湾曲板の形状と前記目標形状との比較結果に基づいて、前記複数種のプレス荷重条件の中から最適なプレス荷重条件を選択し、
各々の前記候補金型について、該候補金型に対応する前記最適なプレス荷重条件によってプレス加工して得られる前記板の前記プレス加工後形状を求め、
前記プレス荷重条件を最適化するステップでは、前記金型を決定するステップで前記複数の候補金型から選ばれた前記金型に対応する前記最適なプレス荷重条件を得ることを特徴とする請求項５に記載のプレス加工条件決定方法。
【請求項８】
前記プレス荷重条件を最適化するステップでは、前記金型と前記板とをそれぞれ同一のスケールで小さくした試験用金型と試験用板とを用いた小スケール試験により、前記板の前記各々の位置における最適なプレス荷重条件を求めることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一項に記載のプレス加工条件決定方法。
【請求項９】
前記プレス荷重条件を最適化するステップでは、コンピュータを用いたシミュレーションにより、前記板の前記各々の位置における最適なプレス荷重条件を求めることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一項に記載のプレス加工条件決定方法。
【請求項１０】
前記プレス加工後形状を求めるステップでは、前記複数の候補金型と前記板とをそれぞれ同一のスケールで小さくした複数の試験用候補金型と試験用板とを用いた小スケール試験により、前記板の前記プレス加工後形状を求めることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のプレス加工条件決定方法。
【請求項１１】
前記プレス加工後形状を求めるステップでは、コンピュータを用いたシミュレーションにより、前記板の前記プレス加工後形状を求めることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のプレス加工条件決定方法。
【請求項１２】
前記プレス加工は、第１方向において前記板に対して前記金型を相対的に移動させて、前記第１方向における複数の位置で行われ、
前記湾曲板の前記目標形状は、前記第１方向において第１板曲率半径Ｒｓを有するとともに、前記第１方向に直交する第２方向において第２板曲率半径ｒｓを有し、
前記第２板曲率半径ｒｓは、前記第１方向における位置に応じて変化することを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のプレス加工条件決定方法。
【請求項１３】
前記湾曲板は、ＬＮＧ運搬船の非真球タンクの殻の一部を構成することを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のプレス加工条件決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、板を湾曲板にプレス加工するためのプレス加工条件を決定する方法と関係する。
【背景技術】
【０００２】
金型を用いて板を湾曲板にプレス加工するために、使用する金型及びプレス加工時の荷重条件等のプレス加工条件の決定が必要である。従来、これら条件の決定は、熟練の技能者の経験と勘を頼りにトライ＆エラーを繰り返すことによって行われてきた。そのため、プレス加工条件が最終的に決定されるまでに長い時間が掛かっていた。
【０００３】
以下の特許文献１に開示された金型設計支援方法では、予め設計された塑性加工品の基準設計形状に基づいて１つの金型ＣＡＤデータが設計される。そして、この金型ＣＡＤデータについてのＦＥＭモデルと予め定められた塑性加工品の成形条件とに基づき、プレス加工後の塑性加工品の成形形状がシミュレーションにより算出される。そして、算出された塑性加工品の成形形状が塑性加工品の基準設計形状と比較され、その寸法精度が評価される。その結果、塑性加工品の寸法精度不良が過大である場合には、ＦＥＭモデルが修正され、再度上述のシミュレーションが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６６８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の金型設計支援システムでは、設計される金型ＣＡＤデータ及びそのＦＥＭモデルは１つのみである。そのため、算出された塑性加工品の成形形状の寸法精度不良が過大である限り、ＦＥＭモデルの修正、シミュレーション及び塑性加工品の成形形状の寸法精度の評価が繰り返し行われる。このため、金型設計を決定するまでに長い時間が掛かる可能性がある。特に、板の複数の位置で、１つの金型を用いてプレス加工を行うような複雑な加工が求められる場合、板の複数の位置全てで寸法精度が許容範囲となる金型を最終的に決定するまでに多大な労力を要してしまう可能性がある。
【０００６】
以上の問題点に鑑み、本発明に係る幾つかの実施形態は、板を湾曲板にプレス加工するためのプレス加工条件を決定するのに要する労力を低減可能な方法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】
【０００７】
（１）本発明の幾つかの実施形態に係るプレス加工条件決定方法は、
板を湾曲板にプレス加工するためのプレス加工条件を決定する方法であって、
複数の候補金型を選定するステップと、
各々の前記候補金型について、該候補金型を用いて前記板を複数の位置でプレス加工して得られる前記板のプレス加工後形状を求めるステップと、
各々の前記候補金型についての前記プレス加工後形状と前記湾曲板の目標形状とを比較して、前記複数の候補金型の中から前記湾曲板を製造する際に用いる金型を決定するステップと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記（１）の方法によれば、複数の候補金型の各々についてプレス加工後形状を求め、該プレス加工後形状と湾曲板の目標形状との比較により金型を決定するようにしたので、候補金型を選定するステップを繰り返し行わずに、複数の候補金型の中から適切な金型を決定することができる。よって、１つの金型を用いて複数の位置でプレス加工を行う場合であっても、プレス加工条件の決定に要する労力を低減できる。
【０００９】
（２）例示的な一実施形態では、上記（１）の方法において、前記複数の候補金型を選定するステップでは、前記候補金型少なくとも一つは、少なくとも前記湾曲板の前記目標形状と前記板をプレス加工する際に前記板に生ずるスプリングバックとに基づいて選定されることを特徴とする。
【００１０】
上記（２）の方法によれば、候補金型の少なくとも一つが、湾曲板の目標形状にスプリングバックを加味した形状に基づいて選定されるので、当該候補金型により得られるプレス加工後形状は湾曲板の目標形状に近いものとなる。よって、上記（１）で述べた方法によりこれらの候補金型から金型を決定するようにすれば、湾曲板の目標形状を得るのに適した金型を決定することができる。
【００１１】
（３）例示的な一実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記プレス加工は、第１方向において前記板に対して前記金型を相対的に移動させて、前記第１方向における複数の位置で行われ、
前記湾曲板の前記目標形状は、前記第１方向において第１板曲率半径Ｒｓを有するとともに、前記第１方向に直交する第２方向において第２板曲率半径ｒｓを有し、
前記候補金型の少なくとも一つは、前記第１方向及び前記第２方向について、それぞれ、下記式（Ｉ）〜（ＩＶ）を満たす第１金型曲率半径Ｒ０及び第２金型曲率半径ｒ０を有することを特徴とする。
2018069263.tif 000003
σＹ：前記板の降伏応力、Ｅ：前記板のヤング率、ｂ：板幅、ｔ：板厚、ν：前記板のポアソン比、Ｒｓ０：第２方向の曲がりのみを拘束した状態での前記板の第１方向曲率半径、ｒｓ０：第１方向の曲がりのみを拘束した状態での前記板の第２方向曲率半径
【００１２】
上記（３）の方法によれば、候補金型の少なくとも一つが、上記式（Ｉ）〜（ＩＶ）を満たすように選定されるので、各候補金型により得られるプレス加工後形状は湾曲板の目標形状に近いものとなる。よって、上記（１）で述べた方法によりこれらの候補金型から金型を決定するようにすれば、スプリングバックを考慮した上で湾曲板の目標形状を得るのに適した金型を決定することができる。
【００１３】
（４）例示的な一実施形態では、上記（１）から（３）のいずれか１つの方法において、前記プレス加工後形状を求めるステップでは、前記候補金型を用いて前記板をプレス加工する際の荷重条件が、前記複数の位置の各々において同一であることを特徴とする。
【００１４】
上記（４）の方法によれば、候補金型を用いて板をプレス加工する際の荷重条件を、湾曲板の形状等に係らず、全てのプレス加工位置において同一にする。その結果、各々の候補金型によるプレス加工後形状の比較が、各々の候補金型についてプレス加工位置に応じて荷重条件を異ならせるよりも容易になり、金型を決定するまでに要する労力を低減できる。
【００１５】
（５）例示的な一実施形態では、上記（１）から（４）のいずれか１つの方法において、前記金型を用いた前記板のプレス加工が行われる各位置におけるプレス荷重条件を最適化するステップをさらに備えることを特徴とする。
【００１６】
上記（５）の方法によれば、複数の候補金型から決定される金型について、プレス加工が行われる各位置におけるプレス荷重条件が最適化される。その結果、複数の候補金型から決定される金型に適したプレス荷重条件を用いることで、プレス加工により湾曲板の形状を目標形状により近づけることができる。
【００１７】
（６）例示的な一実施形態では、上記（５）の方法において、前記プレス荷重条件を最適化するステップでは、前記金型を決定した後、前記金型を用いて複数種のプレス荷重条件について前記板をプレス加工して得られる前記湾曲板の形状と前記目標形状との比較結果に基づいて、前記複数種のプレス荷重条件の中から最適なプレス荷重条件を選択することを特徴とする。
【００１８】
上記（６）の方法によれば、金型が決定された後、該金型についての複数種のプレス荷重条件の中から最適なプレス荷重条件が選択される。そのため、最適なプレス荷重条件の選択（プレス荷重条件の最適化作業）が一回で済み、板を湾曲板にプレス加工するためのプレス加工条件を決定するための労力を低減できる。
【００１９】
（７）例示的な一実施形態では、上記（５）の方法において、前記プレス加工後形状を求めるステップでは、
各々の前記候補金型について、前記候補金型を用いて複数種のプレス荷重条件について前記板をプレス加工して得られる前記湾曲板の形状と前記目標形状との比較結果に基づいて、前記複数種のプレス荷重条件の中から最適なプレス荷重条件を選択し、
各々の前記候補金型について、該候補金型に対応する前記最適なプレス荷重条件によってプレス加工して得られる前記板の前記プレス加工後形状を求め、
前記プレス荷重条件を最適化するステップでは、前記金型を決定するステップで前記複数の候補金型から選ばれた前記金型に対応する前記最適なプレス荷重条件を得ることを特徴とする。
【００２０】
上記（７）の方法によれば、各々の金型候補について、該金型候補を用いた最適なプレス荷重条件により得られるプレス加工後形状が求められ比較される。そのため、比較されるプレス加工後形状は、各々の金型候補を用いて実際に得ることができる概ね最良の湾曲板の形状であると言える。従って、湾曲板の目標形状を得るためにより最適な金型を決定することができる。また、金型の決定時に、当該金型に対応するプレス荷重条件も併せて得ることができる。
【００２１】
（８）例示的な一実施形態では、上記（５）から（７）のいずれか１つの方法において、前記プレス荷重条件を最適化するステップでは、前記金型と前記板とをそれぞれ同一のスケールで小さくした試験用金型と試験用板とを用いた小スケール試験により、前記板の前記各々の位置における最適なプレス荷重条件を求めることを特徴とする。
【００２２】
上記（８）の方法によれば、小スケール試験が行われることによって、実際の金型と実際の板とを用いた試験よりも簡易に最適なプレス荷重条件を求めることができる。
【００２３】
（９）例示的な一実施形態では、上記（５）から（７）のいずれか１つの方法において、前記プレス荷重条件を最適化するステップでは、コンピュータを用いたシミュレーションにより、前記板の前記各々の位置における最適なプレス荷重条件を求めることを特徴とする。
【００２４】
上記（９）の方法によれば、コンピュータを用いたシミュレーションが行われることによって、実際の金型と実際の板とを用いた試験よりも簡易に最適なプレス荷重条件を求めることができる。
【００２５】
（１０）例示的な一実施形態では、上記（１）から（９）のいずれか１つの方法において、前記プレス加工後形状を求めるステップでは、前記複数の候補金型と前記板とをそれぞれ同一のスケールで小さくした複数の試験用候補金型と試験用板とを用いた小スケール試験により、前記板の前記プレス加工後形状を求めることを特徴とする。
【００２６】
上記（１０）の方法によれば、小スケール試験が行われることによって、実際の金型と実際の板とを用いた試験よりも簡易に板のプレス加工後形状を求めることができる。
【００２７】
（１１）例示的な一実施形態では、上記（１）から（９）のいずれか１つの方法において、
前記プレス加工後形状を求めるステップでは、コンピュータを用いたシミュレーションにより、前記板の前記プレス加工後形状を求めることを特徴とする。
【００２８】
上記（１１）の方法によれば、コンピュータを用いたシミュレーションが行われることによって、実際の金型と実際の板とを用いた試験よりも簡易に板のプレス加工後形状を求めることができる。
【００２９】
（１２）例示的な一実施形態では、上記（１）から（１１）のいずれか１つの方法において、前記プレス加工は、第１方向において前記板に対して前記金型を相対的に移動させて、前記第１方向における複数の位置で行われ、
前記湾曲板の前記目標形状は、前記第１方向において第１板曲率半径Ｒｓを有するとともに、前記第１方向に直交する第２方向において第２板曲率半径ｒｓを有し、
前記第２板曲率半径ｒｓは、前記第１方向における位置に応じて変化することを特徴とする。
【００３０】
上記（１）から（１１）の方法は、上述のとおり、複数の候補金型の各々についてプレス加工後形状を求め、該プレス加工後形状と湾曲板の目標形状との比較により金型を決定するようにしたので、プレス加工条件の決定に要する労力を低減できる。このため、上記（１２）のように、第２方向の曲率半径ｒｓが第１方向の位置に応じて変化するような湾曲板を得るために第１方向の複数位置でプレス加工を行う場合であっても、少ない労力でプレス加工条件を決定することができる。
【００３１】
（１３）例示的な一実施形態では、上記（１）から（１２）のいずれか１つの方法において、前記湾曲板は、ＬＮＧ運搬船の非真球タンクの殻の一部を構成することを特徴とする。
【００３２】
上述したように、上記（１）から（１１）の方法によりプレス加工条件の決定に要する労力を低減可能であるから、上記（１３）のように、ＬＮＧ運搬船の非真球タンクの殻の一部を構成する複雑な形状の湾曲板をプレス加工により得る場合であっても、プレス加工条件を適切に決定することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の幾つかの実施形態によれば、板を湾曲板にプレス加工するためのプレス加工条件を決定するのに要する労力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ＬＮＧタンク運搬船の非真球タンクの構成例を示す図である。
【図２】ＬＮＧタンク運搬船の非真球タンクを構成する湾曲板の構成例を示す図である。
【図３】本発明の幾つかの実施形態に係るプレス加工の金型を示す図である。
【図４】本発明の幾つかの実施形態に係るプレス加工又はプレス加工試験を示す図である。
【図５】本発明の幾つかの実施形態に係るプレス加工条件決定の流れを示すフロー図である。
【図６】本発明の幾つかの実施形態に係る湾曲板の目標形状と候補金型についてのプレス加工後形状とを示す図である。
【図７】本発明の別の実施形態に係るプレス加工条件決定の流れを示すフロー図である。
【図８】本発明のさらに別の実施形態に係るプレス加工条件決定の流れを示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
（第１実施形態）
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００３６】
以下、最初に、幾つかの実施形態に係るプレス加工条件決定方法を説明するのに先立って、本発明に係る幾つかの実施形態の適用対象となるプレス加工の目的物の一例として、ＬＮＧ運搬船の非真球タンクを構成する湾曲板について、図１及び図２を参照して説明する。続いて、本発明に係る幾つかの実施形態の適用対象となるプレス加工について図３及び図４を用いて説明する。そして、本発明の幾つかの実施形態に係る加工条件決定方法の内容について図３から図６を用いて説明し、別の実施形態に係る加工条件決定方法について図７を用いて説明し、さらに別の実施形態に係る加工条件決定方法について図８を用いて説明する。
【００３７】
本発明に係る幾つかの実施形態の適用対象となるプレス加工は、例えば、ＬＮＧ運搬船の非球形タンクを構成する湾曲板の製造のために用いられる。
図１は、ＬＮＧ運搬船の非真球タンクの一例を示す図である。図１に示すように、ＬＮＧタンク運搬船の非真球タンク１を形成する殻は、ｙ方向（第１方向）に沿って配列された複数のセクション（３ａ〜３ｃ，５ａ，５ｂ，７）を接合することによって形成されていてもよい。図１に示す例示的な実施形態では、非真球タンク１は、タンク１の一方の側（紙面における上側）から他方の側（紙面における下側）に向かって順に、第１の球殻部３ａ、第２の円環部５ａ、円筒部７、第２の球殻部３ｂ、第２の円環部５ｂ及び第３の球殻部３ｃが並ぶことによって構成されている。
【００３８】
非真球タンク１を構成する複数のセクション（３ａ〜３ｃ，５ａ，５ｂ，７）の各々は、複数の湾曲板が溶接等によって接合されることによって形成されていてもよい。この際、ｘ方向（第２方向）に配列された複数の湾曲板を互いに接合することで、各々のセクション（３ａ〜３ｃ，５ａ，５ｂ，７）を構成してもよい。
【００３９】
ここで、非真球タンク１の各セクションを構成する湾曲板の具体例について説明する。
図２（ａ）は一実施形態に係る湾曲板を示す平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す湾曲板のｘ方向に沿った断面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）に示す湾曲板のｙ方向に沿った断面図である。
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す例示的な実施形態では、各々の湾曲板９は、ｙ方向を長手方向とする形状を有する。即ち、湾曲板９は、ｙ方向における長さの方がｘ方向における幅よりも大きい。この場合、ｘ方向（第２方向）に配列された複数の湾曲板９を互いに接合することで、非真球タンク１の各セクション（３ａ〜３ｃ，５ａ，５ｂ，７）を構成してもよい。
なお、図２に示す例では、湾曲板９は、ｙ方向全域に亘り、ｘ方向（第２方向）に沿った断面において曲率半径ｒｓを有し（図２（ｂ）参照）、ｙ方向（第１方向）に沿った断面において曲率半径Ｒｓを有する（図２（ｃ）参照）。
【００４０】
非真球タンク１を構成する複数のセクション（３ａ〜３ｃ，５ａ，５ｂ，７）の各々の全体形状は、当該セクションを構成する湾曲板９の形状によって決まる。
図１に示す非真球タンク１の例では、球殻部３ａ、３ｂ及び３ｃを構成する湾曲板９は、ｘ方向及びｙ方向において同一の曲率半径を有する（ｒｓ＝Ｒｓ）。また、円環部５ａ及び５ｂを構成する湾曲板９はｘ方向及びｙ方向がそれぞれ異なる曲率半径を有し（ｒｓ≠Ｒｓ）、湾曲板９のｘ方向の曲率半径ｒｓがｙ方向の位置に応じて変化する。また、円筒部７を構成する湾曲板９は、ｘ方向において同一の曲率半径を有し（ｒｓがｙ方向の位置によらず一定）、ｙ方向において曲率を有しない（Ｒｓ＝∞）。
【００４１】
なお、本発明の幾つかの実施形態の適用対象となるプレス加工の目的物の別の例として、ＬＮＧ運搬船の真球タンクや陸上のＬＮＧタンクがある。これらのタンクは真球であるため、その形状は全て球殻部によって構成される。従って、これらのタンクを構成する湾曲板は、ｘ方向及びｙ方向において同一の曲率半径を有する形状となる。
【００４２】
以上のような湾曲板９は、本発明に係る幾つかの実施形態の適用対象となるプレス加工によって製造される。以下、このプレス加工を、ＬＮＧタンク運搬船の非真球タンク１の円環部５ａ及び５ｂを構成する湾曲板９の製造に用いた場合を説明する。しかしながら、このプレス加工は、上述した他の湾曲板等にも適用することが可能である。
【００４３】
図３は、プレス加工に用いる金型を示す図である。
同図に示すように、プレス加工に用いる金型２１は、オス金型２１ａ及びメス金型２１ｂより構成される。上述の湾曲板９を得るためには、被加工部材である例えばアルミ合金製の板に対して複数の位置にて金型２１を用いたプレス加工が行われる。
【００４４】
図３において、オス金型２１ａのプレス加工面は、凸状に湾曲する曲面形状に形成される。一方、板１９が載置されるメス金型２１ｂのプレス加工面は、凹状に湾曲する湾曲形状に形成される。そして、オス金型２１ａ及びメス金型２１ｂのプレス加工面の湾曲形状は、湾曲板９の湾曲形状に沿った形状を有する。すなわち、ＬＮＧタンク運搬船の非真球タンク１の円環部５ａ及び５ｂを構成する湾曲板９は、ｘ方向及びｙ方向のそれぞれが異なる曲率半径を有する。そのため、湾曲板９を製造するためのオス金型２１ａ及びメス金型２１ｂのプレス面の湾曲形状は、ｘ方向及びｙ方向がそれぞれ異なる曲率半径を有する。
板１９のプレス加工時、図３に示す駆動部２３が、オス金型２１ａをメス金型２１ｂに押し付けるように作動する。この駆動部２３は、例えば油圧シリンダ等で構成されていてもよい。
【００４５】
図４は、複数の位置において金型２１を用いたプレス加工を行う様子を示す図である。
図４を参照すると、オス金型２１ａ及びメス金型２１ｂのプレス加工面におけるｘ方向の幅は、板１９のｘ方向の幅にほぼ等しい。またオス金型２１ａ及びメス金型２１ｂのプレス加工面におけるｙ方向の幅は、板１９のｙ方向幅よりも小さい。そのため、板１９のプレス加工時には、メス金型２１ｂに板１９が載置される。そして、この板１９が、ｙ方向においてオス金型２１ａ及びメス金型２１ｂに対して相対的に移動させられながら、板１９の複数のプレス位置５０（１）〜５０（ｎ）において、オス金型２１ａによってメス金型２１ｂに押し付けられる。こうして、板１９は、複数のプレス位置５０（１）〜５０（ｎ）にてプレス加工される。
【００４６】
湾曲板９のｘ方向の曲率半径は、ｙ方向の位置に応じて変化する。このため、プレス加工によって湾曲板９を製造する場合、オス金型２１による板１９へのプレス荷重は、板１９の複数のプレス位置５０（１）〜５０（ｎ）において、湾曲板９の目標形状に応じて変化するように設定される。これにより、ｘ方向の曲率半径がｙ方向の位置に応じて変化する湾曲板９が得られる。
【００４７】
なお、後述する候補金型３１、試験用候補金型４１及び荷重条件決定用候補金型５１についても、金型２１と同様な構成を有する。
このため、図３及び図４には、これらの金型３１，４１，５１についても、それぞれ、各符号の末尾にａを付したものを各金型（３１，４１，５１）のオス金型として示し、各符号の末尾にｂを付したものを各金型（３１，４１，５１）のメス金型として示している。
【００４８】
次に、図５のフロー図を参照して本発明の幾つかの実施形態に係るプレス加工条件決定方法の内容を説明する。
図５は、本発明の幾つかの実施形態に係るプレス加工条件決定の流れを示すフロー図である。上述と同様、プレス加工の目的物は、ＬＮＧタンク運搬船の非真球タンク１の円環部５ａ及び５ｂを構成する湾曲板９とする。しかしながら、このプレス加工条件決定方法は、上述した他の湾曲板等のプレス加工にも適用することが可能である。
【００４９】
図５のフロー図を参照すると、このプレス加工条件決定方法は、複数の候補金型３１を選定するステップＳ１０１と、各々の候補金型３１について、この候補金型３１を用いて板１９を複数の位置でプレス加工して得られる板のプレス加工後形状を求めるステップＳ１０２と、各々の候補金型３１についてのプレス加工後形状と湾曲板９の目標形状とを比較して、複数の候補金型３１の中から湾曲板９を製造する際に用いる金型２１を決定するステップＳ１０３と、金型２１を用いた板のプレス加工が行われる各位置におけるプレス荷重条件を最適化するステップＳ１０４とを備える。以下、それぞれのステップについて詳細に説明する。
【００５０】
複数の候補金型３１を選定するステップＳ１０１では、図３に示すようなオス候補金型３１ａとメス候補金型３１ｂとを備える候補金型３１が複数選定される。後述するＳ１０３において、この複数の候補金型３１の内、湾曲板９を製造するために最も適した候補金型３１が、実際の湾曲板９を製造するための金型２１として決定される。
【００５１】
この複数の候補金型３１の少なくとも１つは、湾曲板９の目標形状に対し、板１９をプレス加工する際にこの板１９に生ずるスプリングバックが加味されてその形状が決定される。すなわち、オス金型２１ａ及びメス金型２１ｂによる板１９のプレス後、オス金型２１ａが板１９及びメス金型２１ｂから離間すると、板１９の曲率半径は、オス金型２１ａ及びメス金型２１ｂによってプレスされていた際の曲率半径から、プレス前の曲率半径に幾分か戻るように変化する。そこで、この曲率半径の変化が起こった後の板１９のプレス加工後形状が、湾曲板９の目標形状となるように候補金型３１の少なくとも１つが決定される。
【００５２】
上述したスプリングバックを加味した候補金型３１の形状は、以下のようにして求めることができる。すなわち、プレス加工が、ｙ方向（第１方向）において、板１９に対して金型２１を相対的に移動させて、ｙ方向における複数の位置で行われ、湾曲板９の目標形状が、ｙ方向において第１板曲率半径Ｒｓを有するとともに、ｙ方向に直交するｘ方向において第２板曲率半径ｒｓを有する場合、候補金型３１のｙ方向における第１金型曲率半径Ｒ０及びｘ方向における第２金型曲率半径ｒ０は、以下の（Ｉ）〜（ＩＶ）によって算出される。
2018069263.tif 000004
σＹ：板１９の降伏応力、Ｅ：板１９のヤング率、ｂ：板１９のｘ方向の幅、ｔ：板厚、ν：板１９のポアソン比、Ｒｓ０：ｘ方向の曲がりのみを拘束した状態での板１９の第１方向（ｙ方向）曲率半径、ｒｓ０：ｙ方向の曲がりのみを拘束した状態での板１９のｘ方向における第２方向曲率半径
【００５３】
ここで、湾曲板９の目標形状は、図６に示すように、ｙ方向（第１方向）における位置に依存してｘ方向（第２方向）の曲率半径が変化する。この場合、湾曲板９のｙ方向における代表位置における目標形状のｒｓを上記式（Ｉ）〜（ＩＶ）に代入してもよい。例えば、湾曲板９の目標形状において、ｘ方向における最大曲率半径と最小曲率半径との平均の曲率半径となるような湾曲板９のｙ方向位置（以下、「平均ｙ方向位置」という）を代表位置として用い、平均ｙ方向位置における目標形状のｒｓを上記式（Ｉ）〜（ＩＶ）に代入してもよい。
【００５４】
また、上記にて求めた候補金型３１の他の複数の候補金型３１は、上記（Ｉ）〜（ＩＶ）の式を用いて、湾曲板９の代表位置（例えば平均ｙ方向位置）とは別のｙ方向位置における目標形状のｒｓを上記式（Ｉ）〜（ＩＶ）に代入して求めてもよい。また、他の複数の候補金型３１は、例えば、代表位置における目標形状のｒｓを上記式（Ｉ）〜（ＩＶ）に代入して求めた候補金型３１に近い形状が、経験則等に基づいてランダムに選択されてもよい。
【００５５】
なお、上述した方法では、少なくとも１つの候補金型３１の第１金型曲率半径Ｒ０及び第２金型曲率半径ｒ０を、上記（Ｉ）〜（ＩＶ）の式によって求めたがこれに限られず、例えば、板１９のスプリングバック率に基づいて、スプリングバックが起こった後の板１９の形状が湾曲板９の目標形状となるように、少なくとも１つの候補金型３１が決定されてもよい。この方法は、上述したＬＮＧ運搬船の非球形タンク１の球殻部３ａ、３ｂ及び３ｃを構成する湾曲板９のように、ｙ方向における曲率半径の値とｘ方向における曲率半径の値とが同一である場合に好適に使用することができる。
【００５６】
続いて、プレス加工後形状を求めるステップＳ１０２では、上述で選定された各々の候補金型３１について、これら候補金型３１を用いて板１９を複数の位置でプレス加工して得られる板１９のプレス加工後形状が求められる。この実施形態では、複数の候補金型３１と板１９とをそれぞれ同一のスケールで小さくした複数の試験用候補金型４１と試験用板４９とを用いた小スケール試験により、板１９のプレス加工後形状が求められる。
【００５７】
具体的には、図４に示すように、各々の試験用候補金型４１について、試験用板４９が、ｙ方向においてオス試験用候補金型４１ａ及びメス試験用候補金型４１ｂに対して相対的に移動させられながら、板１９の複数のプレス位置５０（１）〜５０（ｎ）に対応する試験用板４９のプレス位置において、オス試験用候補金型４１ａによってメス試験用候補金型４１ｂに押し付けられる。こうすることによって、各々の試験用候補金型４１によってプレス加工された複数の試験用板４９が形成される。
【００５８】
この時、試験用候補金型４１を用いて前記試験用板４９をプレス加工する際のプレス荷重条件は、試験用板４９の複数のプレス位置において同一とする。なお、このプレス荷重条件は、上述の代表位置（例えば平均ｙ方向位置）において適切であると予想されるプレス荷重条件とすることができる。そして、各々の試験用板４９のプレス加工後形状から、各々の候補金型３１についての板１９のプレス加工後形状が求められる。なお、上述の小スケール試験に変えて、実スケールの試験によって、各々の候補金型３１についての板１９のプレス加工後形状が求められてもよい。
【００５９】
続いて、金型を決定するステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で求めた各々の候補金型３１についてのプレス加工後形状と湾曲板９の目標形状とを比較して、複数の候補金型３１の中から湾曲板９を製造する際に用いる金型２１を決定する。図６は、湾曲板９の目標形状と、３つの候補金型３１である候補金型Ａ、候補金型Ｂ及び候補金型Ｃについて、ステップＳ１０２で求めたプレス加工後形状を示す図である。
【００６０】
図６を参照すると、候補金型Ａの形状が、他の候補金型３１である候補金型Ｂ及び候補金型Ｃに比べて、湾曲板９の目標形状に近い。そのため、この候補金型Ａが、湾曲板９を製造する際に用いる金型２１として決定される。金型２１の決定は、例えば、各々の候補金型３１の内、各ｙ方向位置における候補金型３１のｘ方向の曲率半径と湾曲板９の目標形状との差が許容範囲に収まっている候補金型３１に決定することができる。
【００６１】
また、前述の差が許容範囲に収まっている候補金型３１が複数存在する場合には、例えば、これら複数の候補金型について、各ｙ方向位置におけるｘ方向の曲率半径が湾曲板９の目標形状を下回る量を比較し、その量が他の候補金型に比べて相対的に小さい候補金型３１が、優先的に選ばれてもよい。なぜなら、ＬＮＧタンク運搬船の非真球タンク１を構成するアルミ合金製の湾曲板９等は、プレス加工後に曲率半径を大きくする修正加工が困難な可能性があるためである。
【００６２】
続いて、プレス荷重条件を最適化するステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で決定した金型２１を用いた板１９のプレス加工が行われる各々のｙ方向位置でのプレス荷重条件が最適化される。具体的には、金型２１を決定した後、この金型２１を用いて複数種のプレス荷重条件について板１９をプレス加工して得られる湾曲板９の形状と湾曲板９の目標形状との比較結果に基づいて、複数種のプレス荷重条件の中から最適なプレス荷重条件が選択される。
【００６３】
この実施形態では、決定した金型２１と板１９とをそれぞれ同一のスケールで小さくした荷重条件決定用金型５１と荷重条件決定用板５９とを用いた小スケール試験が行われる。図４に示すように、荷重条件決定用金型５１について、荷重条件決定用板５９が、ｙ方向においてオス荷重条件決定用金型５１ａ及びメス荷重条件決定用金型５１ｂに対して相対的に移動させられながら、板１９の複数のプレス位置５０（１）〜５０（ｎ）に対応する荷重条件決定用板５９のプレス位置において、オス荷重条件決定用金型５１ａによってメス荷重条件決定用金型５１ｂに押し付けられる。こうすることによって、荷重条件決定用金型５１によってプレス加工された荷重条件決定用板５９が形成される。この小スケール試験が、複数の荷重条件決定用板５９に対し、複数種のプレス荷重条件を用いて行われる。
【００６４】
そして、各々の荷重条件決定用板５９のプレス加工後形状から、各々のプレス荷重条件を用いた金型２１についての板１９のプレス加工後形状が求められる。この各々のプレス加工後形状と湾曲板９の目標形状との比較結果に基づいて、複数種のプレス荷重条件の中から最適なプレス荷重条件が選択され、このフローが終了する。なお、上述の小スケール試験に変えて、実スケールの試験によって、各々のプレス荷重条件についての板１９のプレス加工後形状が求められてもよい。
【００６５】
本実施形態では以上によって、プレス加工条件が決定される。そのため、本実施形態では、ステップＳ１０１において複数の候補金型３１の各々についてプレス加工後形状を求め、ステップＳ１０２においてこのプレス加工後形状と湾曲板９の目標形状との比較により金型２１を決定するようにしたので、候補金型３１を選定するステップを繰り返し行わずに、複数の候補金型３１の中から適切な金型２１を決定することができる。よって、本実施形態のように１つの金型２１を用いて複数のｙ方向位置でプレス加工を行う場合であっても、プレス加工条件の決定に要する労力を低減できる。
このため、例えば、ｘ方向の曲率半径ｒｓがｙ方向の位置に応じて変化するような湾曲板９を得るために複数のｙ方向位置でプレス加工を行う場合であっても、少ない労力でプレス加工条件を決定することができる。同様に、例えば、ＬＮＧ運搬船の非真球タンクの殻の一部を構成する複雑な形状の湾曲板９をプレス加工により得る場合であっても、プレス加工条件を適切に決定することができる。
【００６６】
また、本実施形態では、ステップＳ１０１において複数の候補金型３１の少なくとも一つが、湾曲板９の目標形状にスプリングバックを加味した形状に基づいて選定されるので、各候補金型３１により得られるプレス加工後形状は湾曲板９の目標形状に近いものとなる。よって、本実施形態に係るプレス加工条件の決定方法を用いて複数の候補金型３１から金型２１を決定するようにすれば、湾曲板９の目標形状を得るのに適した金型２１を決定することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、ステップＳ１０１において候補金型３１の少なくとも一つが、上記式（Ｉ）〜（ＩＶ）を満たすように選定されるので、各候補金型３１により得られるプレス加工後形状は湾曲板９の目標形状に近いものとなる。よって、本実施形態に係るプレス加工条件の決定方法によって複数の候補金型３１から金型２１を決定するようにすれば、湾曲板９の目標形状を得るのに適した金型２１を決定することができる。なお、上記（Ｉ）〜（ＩＶ）の式は、湾曲板９の目標形状が、第１方向における位置に依存して第２方向曲率半径ｒｓが変化するような複雑な湾曲形状である場合に好適に使用できる。よって、上記（Ｉ）〜（ＩＶ）の式を満たす候補金型３１を少なくとも一つ選定しておけば、当該候補金型３１を含む複数の候補金型３１の中から、上述した複雑な目標形状の湾曲板９を製造するのに適した金型２１を決定することができる。
【００６８】
また、本実施形態では、Ｓ１０２のステップにおいて候補金型３１を用いて板１９をプレス加工する際の荷重条件を、湾曲板９の形状等に係らず、板１９のプレス加工を行うｙ方向位置において同一にする。その結果、各々の候補金型３１によるプレス加工後形状の比較が、各々の候補金型３１についてｙ方向位置に応じて荷重条件を異ならせるよりも容易になり、金型２１を決定するまでに要する労力を低減できる。
【００６９】
また、本実施形態では、ステップＳ１０３にて金型２１が決定された後、ステップ１０４にてこの金型２１についての複数種のプレス荷重条件の中から最適なプレス荷重条件が選択される。そのため、最適なプレス荷重条件の選択（プレス荷重条件の最適化作業）が一回で済み、板１９を湾曲板２１にプレス加工するためのプレス加工条件を決定するための労力を低減できる。
【００７０】
また、本実施形態では、ステップ１０４にて、小スケール試験が行われることによって板１９の各々のｙ方向位置における最適なプレス荷重条件を求めるため、実際の金型２１と実際の板１９とを用いた試験よりも簡易に最適なプレス荷重条件を求めることができる。
【００７１】
また、本実施形態では、ステップ１０２にて、小スケール試験が行われることによって板１９のプレス加工後形状を求めるため、実際の金型２１と実際の板１９とを用いた試験よりも簡易に板１９のプレス加工後形状を求めることができる。
【００７２】
（第２実施形態）
第１実施形態とは別の実施形態について、図７を参照して説明する。なお、以下の説明において第１実施形態と構成を共通にする箇所には同一符号を付して重複した説明を省略する。本実施形態に係るプレス荷重条件決定方法が第１実施形態と異なる点は、ステップ２０２及びステップＳ２０４において、第１実施形態のステップＳ１０２及びステップＳ１０４に係る小スケール試験に変えて、コンピュータを用いたシミュレーションを行う点である。
【００７３】
図７に示すように、プレス加工後形状を求めるステップＳ２０２では、複数の候補金型３１を選定するステップＳ１０１にて選定された各々の候補金型３１について、これら候補金型３１を用いて板１９を複数のｙ方向位置でプレス加工して得られる板１９のプレス加工後形状がコンピュータを用いたシミュレーション（例えばＦＥＭ）により求められる。
【００７４】
また、図７に示すように、プレス荷重条件を最適化するステップＳ２０４では、ステップＳ１０３で金型２１を決定した後、この金型２１を用いて複数種のプレス荷重条件について板１９をプレス加工して得られる湾曲板９の形状が、コンピュータを用いたシミュレーション（例えばＦＥＭ）により求められる。そして、この形状と湾曲板９の目標形状との比較結果に基づいて、複数種のプレス荷重条件の中から最適なプレス荷重条件が選択される。
【００７５】
本実施形態では、ステップ２０２にて、コンピュータを用いたシミュレーションが行われることによって板１９のプレス加工後形状を求めるため、実際の金型２１と実際の板１９とを用いた試験によって板１９のプレス加工後形状を求めるよりも簡易に板のプレス加工後形状を求めることができる。
【００７６】
また、本実施形態では、ステップ２０４にて、コンピュータを用いたシミュレーションが行われることによって板１９の各々のｙ方向位置における最適なプレス荷重条件を求めるため、実際の金型２１と実際の板１９とを用いた試験よりも簡易に最適なプレス荷重条件を求めることができる。
【００７７】
なお、他の実施形態では、ステップＳ２０２に替えて、上記図５で述べたステップＳ１０２を行ってもよい。即ち、プレス加工後形状を求める際に、ステップＳ１０１で選定された各々の候補金型３１について、試験用候補金型４１と試験用板４９とを用いた小スケール試験により、板１９のプレス加工後形状を求めてもよい。その後、図７に示すステップＳ１０３及びステップＳ２０４を行うことで、金型２１の決定と、当該金型２１に対応する最適なプレス荷重条件を算出する。
さらに別の実施形態では、ステップＳ２０４に替えて、上記図５で述べたステップＳ１０４を行ってもよい。即ち、図７におけるステップＳ１０１、Ｓ２０２及びＳ１０３を行った後、荷重条件決定用金型５１と荷重条件決定用板５９とを用いた小スケール試験を行うことで、金型２１に対応する最適なプレス荷重条件を求めてもよい。
【００７８】
（第３実施形態）
第１実施形態及び第２実施形態とは別の実施形態について、図８を参照して説明する。なお、以下の説明において第１実施形態及び第２実施形態と構成を共通にする箇所には同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００７９】
図８に示すように、本実施形態においてプレス加工後形状を求めるステップは、図３及び図４に示す各々の候補金型３１について、複数種のプレス荷重条件のそれぞれについてプレス加工後形状を求めるステップＳ３０２を有する。
【００８０】
ステップＳ３０２では、ステップＳ１０１にて選定された候補金型３１毎に、複数種のプレス荷重条件により板１９のプレス加工が行われる各々のｙ方向位置をプレス加工して得られる湾曲板の形状が求められる。
【００８１】
なお、複数種のプレス荷重条件についてプレス加工後に得られる湾曲板９の形状は、各々の候補金型３１と板１９とをそれぞれ同一のスケールで小さくした試験用候補金型４１と試験用板４９とを用いた小スケール試験を行って求めることができる。また、複数種のプレス荷重条件についてプレス加工後に得られる湾曲板９の形状は、コンピュータを用いたシミュレーション（例えばＦＥＭ）によって求めることもできる。また、実際のスケールの候補金型３１と板１９とを用いた試験によって求めてもよい。
【００８２】
続いて、ステップＳ３０３では、ステップＳ３０２で各々の候補金型３１について複数種のプレス荷重条件ごとに求めた板１９のプレス加工後形状と湾曲板９の目標形状とを比較する。この比較結果に基づいて、複数の候補金型３１の中から湾曲板９を製造する際に用いる金型２１及びこれに対応する最適プレス荷重条件を決定する。
なお、ステップＳ３０３では、湾曲板９の目標形状に最も近いプレス加工後形状が得られる最適なプレス荷重条件を候補金型３１ごとに求めた後、当該最適プレス荷重条件の下で各候補金型３１により得られるプレス加工後形状の中から湾曲板９の目標形状に最も近い候補金型３１を金型２１として採用するようにしてもよい。
【００８３】
なお、この金型２１の決定は、例えば、各々の候補金型３１の内、各ｙ方向位置における候補金型３１のｘ方向の曲率半径と湾曲板９の目標形状との差が許容範囲に収まっている候補金型３１に決定することができる。また、前述の差が許容範囲に収まっている候補金型３１が複数存在する場合には、例えば、これら複数の候補金型について、各ｙ方向位置におけるｘ方向の曲率半径が湾曲板９の目標形状を下回る量を比較し、その量が他の候補金型に比べて相対的に小さい候補金型３１が、優先的に選ばれてもよい。
【００８４】
本実施形態によれば、各々の金型候補３１について、この金型候補３１を用いた最適なプレス荷重条件により得られるプレス加工後形状が求められ比較される。そのため、比較されるプレス加工後形状は、各々の金型候補３１を用いて実際に得ることができる概ね最良の湾曲板９の形状であると言える。従って、湾曲板９の目標形状を得るためにより最適な金型２１を決定することができる。また、金型の決定時に、金型２１に対応するプレス荷重条件も併せて得ることができる。
【符号の説明】
【００８５】
１  タンク
３ａ、３ｂ、３ｃ  球殻部
５ａ、５ｂ、５ｃ  円環部
７  円筒部
９  湾曲板
２１  金型
２１ａ  オス金型
２１ｂ  メス金型
２３  駆動部
３１  候補金型
３１ａ  オス候補金型
３１ｂ  メス候補金型
４１  試験用候補金型
４１ａ  オス試験用候補金型
４１ｂ  メス試験用候補金型
５１  荷重条件決定用金型
５１ａ  オス荷重条件決定用候補金型
５１ｂ  メス荷重条件決定用候補金型
【図１】
2018069263.tif 000006
【図２】
2018069263.tif 000007
【図３】
2018069263.tif 000008
【図４】
2018069263.tif 000009
【図５】
2018069263.tif 000010
【図６】
2018069263.tif 000011
【図７】
2018069263.tif 000012
【図８】
2018069263.tif 000013