(57)【要約】【課題】複数のパラメタがそれぞれバランス良く採用され、型構造物の設計を自動化することのできる型構造物設計支援装置およびその方法を提供する。【解決手段】要求品質に対応する代用特性を記憶した要求品質−代用特性データベース２１と代用特性に関連性のあるパラメタとそれらパラメタの最適値を求めるための評価モジュールを対応付けして記憶した代用特性−パラメタデータベース２２と、別途入力された要求品質に対して、対応する代用特性をデータベース２１から抽出して、抽出された代用特性に対応するパラメタについて代用特性−パラメタデータベース２２に記憶されている評価モジュールを用いて、それぞれのパラメタの値を変化させて評価モジュールによって算出されるパラメタの最適値を求めるパラメタ最適化部１５と、を有することを特徴とする型構造設計支援装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
要求品質に対応する代用特性を記憶した要求品質−代用特性記憶手段と、
前記代用特性に関連性のあるパラメタとそれら前記パラメタの最適値を求めるための評価モジュールを対応付けして記憶した代用特性−パラメタ記憶手段と、
入力された前記要求品質に対して、対応する前記代用特性を前記要求品質−代用特性記憶手段から抽出して、抽出された前記代用特性に対応する前記パラメタについて前記代用特性−パラメタ記憶手段に記憶されている前記評価モジュールを用いて、抽出されたそれぞれの前記代用特性ごとに前記パラメタの値を変化させて前記評価モジュールによって算出される前記パラメタの最適値を求める演算手段と、
を有することを特徴とする型構造設計支援装置。
【請求項２】
前記評価モジュールは、前記パラメタの値を入力として、前記パラメタの最適値を判断するためのスコアを出力することを特徴とする請求項１記載の型構造設計支援装置。
【請求項３】
前記要求品質−代用特性記憶手段は、前記要求品質ごとに対応付けされた第１重要度と、前記代用特性ごとに対応付けされた寄与度を記憶しており、
前記演算手段は、前記第１重要度と前記寄与度から、各代用特性に対応した第２重要度を算出し、前記評価モジュールから出力されたスコアの値に、前記第２重要度をかけて、総スコアを算出し、当該総スコアの値が最も高くなった前記パラメタの値を最適値とすることを特徴とする請求項１または２記載の型構造設計支援装置。
【請求項４】
さらに金型の基本モデルを記憶したモデル形状記憶手段を有し、
前記演算手段は、最適値として求められた前記パラメタの値を前記基本モデルに当てはめて最適値のパラメタを使用した金型モデルを作成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の型構造設計支援装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の型構造設計支援装置を用いた型構造設計支援方法であって、
要求品質に対応する代用特性を前記要求品質−代用特性記憶手段に記憶する段階と、
前記代用特性に関連性のあるパラメタとそれら前記パラメタの最適値を求めるための評価モジュールを対応付けして前記代用特性−パラメタ記憶手段に記憶する段階と、
入力された要求品質に対して、対応する前記代用特性を前記要求品質−代用特性記憶手段から抽出して、抽出された前記代用特性に対応する前記パラメタについて前記代用特性−パラメタ記憶手段に記憶されている前記評価モジュールを用いて、抽出されたそれぞれの前記代用特性ごとに前記パラメタの値を変化させて前記評価モジュールによって算出される前記パラメタの最適値を求める段階と、
を有することを特徴とする型構造設計支援方法。
【請求項６】
前記評価モジュールは、前記パラメタの値を入力として、前記パラメタの最適値を判断するためのスコアを出力することを特徴とする請求項５記載の型構造設計支援方法。
【請求項７】
前記要求品質−代用特性記憶手段に記憶する段階は、前記要求品質ごとに対応付けされた第１重要度と前記代用特性ごとに対応付けされた寄与度を記憶し、
前記パラメタの最適値を求める段階は、前記第１重要度と前記寄与度から、各代用特性に対応した第２重要度を算出し、前記評価モジュールから出力されたスコアの値に、前記第２重要度をかけて、総スコアを算出し、当該総スコアの値が最も高くなった前記パラメタの値を最適値とすることを特徴とする請求項５または６記載の型構造設計支援方法。
【請求項８】
さらに最適値として求められた前記パラメタの最適値を金型の基本モデルに当てはめて金型モデルを作成する段階を有することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一つに記載の型構造設計支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、型構造設計支援装置および型構造設計支援方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
さまざまな構造物の設計においてコンピュータを利用した設計が行われている。たとえば、ＣＡＤ、ＣＡＭ、ＣＡＥなどを利用した設計では、製品に対する顧客からの要求に対して、製品を劣化させる要因、製品の試用期間、耐用寿命などさまざまな設計上流段階で入手可能な情報を基づいて設計することが行われている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−２９５２１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
金型の型構造物の設計にも、従来のように設計上流段階で入手可能な情報を得た上で設計を行う。このような情報のうち、数値的に表すことが難しい情報はコンピュータで直接扱うことができない。たとえば、安全性、作業性、加工効率（生産性）などは直接数値としてコンピュータで扱うことが難しい要求品質である。そこで、これらの要求品質は、それらを満たすために必要な代わりの数値特性を見ることで判断している。このような代わりの数値特性を代用特性と称する。
【０００４】
しかし、金型の設計においては、この代用特性の数が多く、かつ、代用特性を含むさまざまなパラメタは互いに関連しているため、一つのパラメタを動かして、一つの特性を上げようとすると、他の特性が劣化してしまうなどといったことがおこる。このため、最適回をもつけるまでに、検証と変更の繰り返しが多くなり、多大な時間がかかるという問題があった。
【０００５】
そこで本発明の目的は、複数のパラメタがそれぞれバランス良く採用され、型構造物の設計が、より容易になるようにした型構造物設計支援装置およびその方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明は、要求品質に対応する代用特性を記憶した要求品質−代用特性記憶手段と、前記代用特性に関連性のあるパラメタとそれら前記パラメタの最適値を求めるための評価モジュールを対応付けして記憶した代用特性−パラメタ記憶手段と、入力された前記要求品質に対して、対応する前記代用特性を前記要求品質−代用特性記憶手段から抽出して、抽出された前記代用特性に対応する前記パラメタについて前記代用特性−パラメタ記憶手段に記憶されている前記評価モジュールを用いて、抽出されたそれぞれの前記代用特性ごとに前記パラメタの値を変化させて前記評価モジュールによって算出される前記パラメタの最適値を求める演算手段と、を有することを特徴とする型構造設計支援装置。
【０００７】
また本発明は、前記型構造設計支援装置を用いた型構造設計支援方法であって、要求品質に対応する代用特性を前記要求品質−代用特性記憶手段に記憶する段階と、前記代用特性に関連性のあるパラメタとそれら前記パラメタの最適値を求めるための評価モジュールを対応付けして前記代用特性−パラメタ記憶手段に記憶する段階と、入力された要求品質に対して、対応する前記代用特性を前記要求品質−代用特性記憶手段から抽出して、抽出された前記代用特性に対応する前記パラメタについて前記代用特性−パラメタ記憶手段に記憶されている前記評価モジュールを用いて、抽出されたそれぞれの前記代用特性ごとに前記パラメタの値を変化させて前記評価モジュールによって算出される前記パラメタの最適値を求める段階と、を有することを特徴とする型構造設計支援方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、要求品質に対応する代用特性を記憶した要求品質−代用特性記憶手段と、代用特性に関連性のあるパラメタとそれら前記パラメタの最適値を求めるための評価モジュールを対応付けして記憶した代用特性−パラメタ記憶手段とを用意して、これらに記憶されたデータから、入力された前記要求品質に対応する代用特性を抽出し、代用特性−パラメタ記憶手段に記憶されている評価モジュールを用いて、抽出されたそれぞれの代用特性ごとにパラメタの値を変化させて評価モジュールによって算出されるパラメタの最適値を求めることとしたので、複数のパラメタがそれぞれバランス良く自動的に採用されるようになり、型構造物の設計が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１０】
図１は、本発明を適用した型構造設計支援装置の機能を説明するためのブロック図である。
【００１１】
この型構造設計支援装置は、大別して、自動設計を行う自動設計システム１と、自動設計に必要なデータを蓄積しているデータベース群２と、データを入力するためのデータベース入力システムとからなる。
【００１２】
自動設計システム１は、この型構造設計支援装置の主要部であり、データベース群２に記憶されている各データから、型構造物を設計する。
【００１３】
システム内部は、要求品質入力ユーザインターフェース１１、要求品質展開部１２、代用特性−パラメタ関連表導出部１３、ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ部１４よりなる。なお、このシステムは、具体的にはコンピュータであり、各部の機能を実施するためのプログラムが、コンピュータによって実行されることにより各部の機能が成り立っている。
【００１４】
要求品質入力ユーザインターフェース１１は、ユーザの要求品質とそれらの第１重要度の入力を受け付けるためのユーザインターフェースである。具体的には、たとえば、このシステムにネットワークなどで接続されている端末（パソコン）または直接入力を行うためのキーボードなど入力機器である。
【００１５】
要求品質展開部１２は、要求品質を満たすための条件を具体化するために、各データベースの情報をもとに要求品質と代用特性との相関表を作成する。
【００１６】
代用特性−パラメタ関連表導出部１３は、各データベースの情報をもとに代用特性に関連性のあるパラメタを洗い出して抽出する。
【００１７】
ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ部１４（演算手段）は、さらにパラメタ最適化部１５、ＣＡＤ部１６、ＣＡＭ部１７、およびＣＡＥ部１８よりなり、ＣＡＤ、ＣＡＭ、およびＣＡＥの機能を統合したものである。ここでパラメタ最適化部１５は、ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ部１４のそれぞれの機能により、本システムで自動的に選び出した代用特性の最適値から型構造物のモデル化（３次元画像など）を行ってユーザに表示する。なお、ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ部１４はこのシステム内に統合されている必要はなく、ネットワークなどによってこのシステムに接続された別のＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ統合システムなどであってもよい。
【００１８】
データベース群２は、要求品質展開用データベース２１、代用特性−パラメタデータベース２２、ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥデータベース２３よりなる。
【００１９】
要求品質展開用データベース２１は要求品質代用特性記憶手段であり、要求品質を満たすために必要な代用特性を、過去の実績、実験結果などをもとに蓄えている。たとえば、「金型の耐久性がよい→ｘ枚のプレスが可能」と言う要求品質があった場合、これに対応して代用特性として「最大応力ｙ（ｋｇｆ／ｍｍ２）」などを記憶している。
【００２０】
代用特性−パラメタデータベース２２は代用特性−パラメタ記憶手段であり、代用特性に関連性のあるパラメタと、それらパラメタの最適値を求めるための評価モジュールを蓄えている。
【００２１】
ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥデータベース２３はモデル形状記憶手段であり、ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ部１４で使用する基本モデルやジオメトリ、属性などを蓄えている。
【００２２】
データベース入力システム３１は、データベース入力インターフェースを有し、このデータベース入力インターフェースを用いて、ユーザが各データベースへデータを入力し、また、データの追加、編集、削除などを行う。データベース入力システム３１は、このような入力編集機能によって、各データベースを管理する。
【００２３】
すなわち、入力システムは、要求品質展開用データベース管理機能と、代用特性−パラメタ関連データベース管理機能である。
【００２４】
要求品質展開用データベース管理機能は、求められた要求品質に対して、どのような代用特性が必要であるか、またそれらがどの程度要求品質に寄与しているかを寄与度として記述してゆく機能である。ここで、要求品質や代用特性は過去に入力されたデータをもとに記述、編集することもできる。
【００２５】
たとえば、新たな要求品質を入力する際には、新たな要求品質、その代用特性、および各代用特性が要求品質に対してどれほど寄与するかを示す寄与度をそれぞれ入力することになる。
【００２６】
また、代用特性の追加は、代用特性を追加したい要求品質を選択して、その要求品質に代用特性を追加する。このとき過去に同じ代用特性（後述の一時使用停止としたもの）があればそれを選択するようにしてもよい。そして入力または選択した過去の代用特性に対する寄与度を入力することになる。
【００２７】
また、編集は、編集したい代用特性を選択して、編集内容（たとえば目標値や寄与度など）を変更する。
【００２８】
また、削除は、削除したい代用特性を選択して削除する。このとき完全な削除ではなく、一時使用停止などとして、後で再び使用可能にできるようにしてもよい。
【００２９】
代用特性−パラメタ関連データベース管理機能は、代用特性に対し、設計するモデル内のどのパラメタがどのような影響を与えるかを記述してゆく機能である。
【００３０】
記述する際には、ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ部１４と連携して、ユーザにどのパラメタを追加するのかを視覚的に補佐する。つまり、パラメタの追加によって変化するモデル形状の部位をＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ部１４と連携することで、視覚的に示すのである。
【００３１】
また、パラメタの変更と代用特性への影響度の関係を表現する評価モジュール（詳細後述）もここで入力されて記述される。
【００３２】
そして、これらの入力、編集機能を有する。
【００３３】
たとえば、新たなパラメタを入力する際には、パラメタを追加する代用特性を選択して、そこに新たなパラメタを追加し、そのパラメタに対応する評価モジュールを登録する。
【００３４】
また、パラメタの編集は、編集したいパラメタを選択して、編集内容（たとえばパラメタ名や評価モジュールなど）を変更する。
【００３５】
また、削除は、削除したいパラメタを選択して削除する。このとき完全な削除ではなく、一時使用停止などとして、後で再び使用可能にできるようにしてもよい。
【００３６】
この入力システムは、具体的には、たとえば、データベース群２にネットワークなどで接続されている端末（パソコン）またはデータベース群２に直接入力を行うために、各データベースに直接接続されている端末（パソコン）などである。
【００３７】
図２は、この型構造設計支援装置の動作手順を示すフローチャートである。
【００３８】
まず、型構造設計支援装置は、要求品質入力ユーザインターフェース１１から制作する型構造物の要求品質の入力を受ける（Ｓ１）。
【００３９】
続いて、要求品質展開部１２よって要求品質展開用データベース２１の情報をもとに、入力された要求品質に対応する代用特性を展開して要求品質展開表を作成する（Ｓ２）。
【００４０】
図３は要求品質展開用データベース２１に蓄積されているデータを説明する説明図であり、図４は要求品質展開表を説明するための説明図である。
【００４１】
要求品質展開用データベース２１に蓄積されているデータは、図３に示すように、要求品質名、代用特性、寄与度である。寄与度はその要求品質に対して代用特性がどの程度効いてくるかを示す指標である。ここでは、わかりやすくするために、丸、二重丸などで示したが、実際の処理に当たってはコンピュータ処理が可能なように数値を使用することになる。また、代用特性は一つの要求品質に対して一つの場合にあるし、複数の場合もある。
【００４２】
このような要求品質展開用データベース２１に蓄積されているデータは、それぞれの寄与度とともにユーザによって入力されて蓄積される。
【００４３】
要求品質展開表は、図４に示すように、要求品質に対応して、それぞれの代用品質が展開された表である。この表の作成時に、要求品質展開部１２によって要求品質展開用データベース２１のデータの要求品質ごとの寄与度と、ユーザによって入力されたそれぞれの要求品質に対する第１重要度とをもとにして、代用特性別の重要度の値が求められる。
【００４４】
なお、この要求品質展開表は、要求品質と代用特性、および代用品質別の重要度をわかりやすく示すためのものである。したがって、実際には、コンピュータ処理が可能なように、代用特性別の重要度（第２重要度という）の値が算出されさえすればよく、この表自体は作成されなくてもよい。
【００４５】
処理は続いて、代用特性と各データベースをもとにして代用特性−パラメタ関連表導出部１３が、代用特性−パラメタ関連表を作成する（Ｓ３）。
【００４６】
図５は代用特性−パラメタ関連データベースのデータを説明する説明図であり。図６は、代用特性−パラメタ関連表を説明する説明図である。
【００４７】
代用特性−パラメタ関連データベースは、図５に示すように、代用特性名に、パラメタと評価モジュールが対応付けられている。代用特性−パラメタ関連データベースは、ユーザによってそれぞれの項目と、評価モジュールが入力されている。
【００４８】
代用特性−パラメタ関連表導出部１３は、図６に示すように、この代用特性−パラメタ関連データベースをもとに、各代用特性に具体的なパラメタを対応付けした代用特性−パラメタ関連表を作成する。ここで、重要度は、先の要求品質展開表にある代用特性別の重要度の値である。この代用特性−パラメタ関連表自体も、コンピュータ処理が可能なように代用特性と各パラメタ、および重要度を表に示されているように関連付けしたデータがあれば、実際に表形式として作成する必要はない。
【００４９】
ここで評価モジュールは、パラメタの値を入力として、パラメタの最適値を判断するためのスコア値を出力するものである。すなわち、評価モジュールは、入力されたパラメタについて、そのパラメタが代用特性に対してどのような影響があるかをスコアとして出力するのである。たとえば、代用特性として、ある幅が広ければ、その代用特性は良好な方向となる場合は、評価モジュールは幅の値（パラメタ）が広くなれば、スコアの値も上昇するように出力する。このような評価モジュールは、たとえば、パラメタとスコアをグラフ表現したもの（グラフ形式）、パラメタの変化をシミュレーションして、その結果をスコアとして出力するもの（シミュレーション形式）、テーブルデータとしてパラメタの値に個別にスコアの値を対応付けしたもの（テーブル形式）などさまざまな形態のモジュールがある。なお、グラフ形式にあってはグラフそのものでもよいがグラフを関すとして表したものでもよい、また、シミュレーション形式にあっては、あらかじめシミュレーションした結果をグラフやテーブル形式などに直したものであっても良く、さまざまな派生的な形態もあり得る。
【００５０】
このような評価モジュールは、あらかじめ代用特性−パラメタ関連データベースに、各代用特性に関連付けされてユーザにより入力されている。
【００５１】
処理は続いて、ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ部１４は、パラメタ最適化部１５により、パラメタの最適化を行う（Ｓ４）。
【００５２】
図７は、パラメタの最適化処理の手順を示すサブルーチンフローチャートである。
【００５３】
このパラメタの最適化処理は、各評価モジュールごとに行われる。まず、ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ部１４のパラメタ最適化部１５は、適当なパラメタ値を選択する（処理継続中は次のパラメタ値に変更。Ｓ１１）。ここで、選択されるパラメタは、各パラメタごとにあらかじめユーザが選択すべきパラメタの値として複数個入力しておくか、パラメタごとに、あらかじめ決められた範囲およびステプで自動的に増加させるようにする。ここで自動的に増加させる場合には、その範囲、ステップなどをユーザが入力するか、またはこれに付いてもあらかじめ評価モジュールとともに代用特性−パラメタデータベース２２に記憶させておいてもよい。
【００５４】
続いて、パラメタ最適化部１５は、選択したパラメタを評価モジュールに入力し、スコアを算出する（Ｓ１２）。このときパラメタ最適化部１５は、算出されたスコアとそのスコアを算出したパラメタの値をセットとして記憶しておく。
【００５５】
続いて、パラメタ最適化部１５は、代用特性−パラメタ関連表において、一つの代用特性に対して同じ評価モジュールが複数設定される場合、それら同じ評価モジュールで求められたスコアの総和を算出する（Ｓ１３）。
【００５６】
選択すべきパラメタ（またはパラメタの組み合わせ）すべてでスコアを算出したか否かを判断し（Ｓ１４）、すべてのパラメタでスコアを算出していなければ、Ｓ１１へ戻り、すべてのパラメタを使用するまで次々にパラメタを変えてスコアの算出を繰り返し実行する。
【００５７】
一方、すべてのパラメタでスコアを算出していれば、スコアの総和が最大となったときのパラメタの値を、スコア算出のときに、スコアとセットで記憶したなかから呼び出して、このパラメタの値を最適値に設定する（Ｓ１５）。
【００５８】
その後、ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ部１４は、最適化されたパラメタ、つまり評価モジュールの出力が最もスコアの高い値となったときのパラメタを使用して、具体的なモデル形状を作成し、完成したモデルを表示する（Ｓ５）。表示されたモデルは、ユーザによって確認される。
【００５９】
次に、具体的な型設計の例を説明する。
【００６０】
ここでは、トリムプレス金型の設計を例に説明する。
【００６１】
図８は、トリムプレス金型の下型の概略断面図である。
【００６２】
トリムプレス金型は、下型２０１にワークを載せ、上型となるカッター型（不図示）を上からスライドさせて、ワークを所定の形状に切り落とす金型である。
【００６３】
下型２０１は、二重構造であり、上部にブリッジ部２０２を有し、下部に型ホルダ２０３を有する。そして、型ホルダ２０３とブリッジ部２０２の間に、カットされた部分（スクラップと称する）を落下させて排出するためのシュート２０４（通路）が設けられている。
【００６４】
このようなトリムプレス金型において、シュート２０４の開口Ｃは、スクラップとして想定される大きさの最大値（スクラップ最大値）よりも大きい必要がある。そしてシュート２０４の開口Ｃの大きさはスクラップ最大値よりも大きければ大きいほど余裕があってスクラップが排出されやすくなる。
【００６５】
一方、このシュート２０４を広げようとすると、型全体の大きさが決まっているため、ブリッジ部２０２が小さくなる。このため、たとえばブリッジ部２０２を小さくすると、この部分の剛性や強度が少なくなり、カッター型が押し当てられたときに剛性不足によって変形してうまくワークを切断できなくなったり、カッター型の動きで振動が起きたりといった不具合が発生する。
【００６６】
このような型構造物の場合、シュート２０４の開口Ｃの大きさに対して、ブリッジ部２０２の大きさＡおよびＢは相反するパラメタとなる。また、図においてＬは、図示断面における型底部の長さである。この長さＬが変化すると、シュート２０４の傾きが変化するためスクラップの落下のし易さも変わることになる。
【００６７】
このような型構造物を、上述した型構造設計支援装置を用いて設計する場合、ユーザはまず、要求品質入力ユーザインターフェース１１を通じて要求品質を入力することになる。
【００６８】
図９は、要求品質入力ユーザインターフェース１１の表示例を説明する説明図である。
【００６９】
ここでは、要求品質として「コストが安い」に対してその第１重要度を３として入力している。同様に、要求品質として「パネル品質が良い」とその第１重要度４、「生産性が良い」とその第１重要度４を入力している。
【００７０】
この入力を受けて自動設計システム１は、要求品質展開用データベース２１のデータをもとにして、要求品質展開表を作成する。
【００７１】
図１０は作成された要求品質展開表の例を示す図である。
【００７２】
作成された要求品質展開表は、要求品質「コストが安い」に対してその具体的要求品質として「ミニマム」、その第１重要度を３として、これに対応する代用特性として、材料が安いに丸、体積が小さいに寄与度として二重丸を対応付けしている。その他の要求品質に対しても同様に、要求品質「パネル品質が良い」に対して具体的要求品質「パネル品質合格率９０％以上」、重要度４、代用特性としてバリが少ないに寄与度として二重丸が対応付けされる。また要求品質「生産性が良い」に対して具体的要求品質「６ＳＰＭ以上」、重要度４、代用特性としてスクラップが落下するに寄与度として二重丸が対応付けされる。
【００７３】
そして、それぞれの代用特性に対して、第１重要度と寄与度から次のようにして第２重要度が算出される。
【００７４】
第２重要度の算出方法は、代用特性ａにおける第１重要度をＰａ、代用特性ａ、代用特性ｂにおける寄与度をＱａｂ、算出する代用特性ｂにおける第２重要度をＲｂとすると、下記（１）式により算出する。
【００７５】
【数１】
2008047071.tif 000003
【００７６】
なお、式中、ｍは代用特性の上位の項目数、ｎは代用特性の下位の項目数である。したがって、たとえば図１０に示した要求品質展開表のなかのコストでは、その下位項目として材料が安いと体積が小さいの２つがあるので、ｍ＝１、ｎ＝２となる。
【００７７】
具体的に第２重要度の算出例を示せば、コストの代用特性のうち材料が安いの第２重要度を算出する場合、これをＲ１として、図１０に示した要求品質展開表から第１重要度と寄与度（ここでは二重丸を２、丸を１とした）を取得して（１）式に入れると、
Ｒ１＝１（材質が安いの寄与度）／（１（材質が安いの寄与度）＋２（体積が小さいの寄与度））×３（コストが安いの第１重要度）＝１
となる。
【００７８】
同様に、体積が小さいの第２重要度Ｒ２では、Ｒ２＝２（体積が小さいの寄与度）／（（２（体積が小さいの寄与度）＋１（材質が安いの寄与度））×３（コストが安いの第１重要度）＝２となる。
【００７９】
同様に、バリが少ないの第２重要度Ｒ３では、Ｒ３＝２（バリが少ないの寄与度）／（２（バリが少ないの寄与度））×４（パネル品質合格率９０％以上の第１重要度）＝４となる。
【００８０】
同様に、スクラップが落下するの第２重要度Ｒ４では、Ｒ４＝２（スクラップが落下するの寄与度）／（２（スクラップが落下するの寄与度））×４（６ＳＰＭ以上の第１重要度）＝４となる。
【００８１】
型構造設計支援装置は、この要求品質展開表に基づいて、代用特性−パラメタデータベース２２のデータをもとにして、代用特性−パラメタ関連表を作成する。
【００８２】
図１１は作成された代用特性−パラメタ関連表の例を示す図である。
【００８３】
各代用特性である、材質が安い、体積が小さい、バリが少ない、スクラップが落下するにはそれぞれ算出された第２重要度が対応し、パラメタとして、材質、ブリッジ、シュート２０４がそれぞれ対応する。そして、代用特性−パラメタ関連表として対応付けされたそれぞれのパラメタには、スコアを出力する評価モジュールＭ１〜Ｍ４が設定されている。
【００８４】
この例では、Ｍ１は材料単価にスコアを対応付けしたテーブル形式の評価モジュール、Ｍ２は体積計算を行う数式型評価モジュール、Ｍ３は剛性をシミュレーションした結果をスコアとする評価モジュール、Ｍ４はスクラップの落下をシミュレーションした結果をスコアとする評価モジュールである。
【００８５】
図１２はＭ１評価モジュールの具体例を説明する説明図である。
【００８６】
Ｍ１評価モジュールは、図示するように、材料Ａ１〜Ａ１０とそのコストに対してそれぞれスコアが対応付けされている。ここでは、材料コストの安いものほど高いスコアとなるように対応付けしている。なお、このようなスコアの値はこれまでのユーザの経験などにより対応付けしたものである。
【００８７】
Ｍ２評価モジュールは、型構造の寸法パラメタであるＡ、Ｂ、Ｃ、およびＬの値を変化させたときの体積Ｖをスコア値にする計算式であり、たとえば、スコア＝１００−Ｖ×αである。ここでαは、ユーザが経験によってスコアの値を補正するための補正値である。このαの値は、たとえば、０．００００００１などとして、体積Ｖの値が大きくスコアの値が大きくなりすぎる場合などに使用する。体積計算自体はこのＭ２評価モジュールを受け取ったシステムがＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ部１４のＣＡＤ機能によって実行する。
【００８８】
Ｍ３評価モジュールは、型構造の寸法パラメタであるＡ、Ｂ、Ｃ、およびＬの値を変化させたときの型の剛性を計算して、その値にスコア付けしたものである。
【００８９】
たとえば、剛性をあらわす指標として型のゆがみをシミュレーションしゆがみＥが、所定値に対してどの程度となるかによってスコアを決める。たとえば、Ｅの絶対値が０．２より大きい場合には、型として使用できないのでスコアをマイナス（−）無限大とする。０．１＜Ｅの絶対値≦０．２の場合にはスコアを０．００００２、０≦Ｅの絶対値≦０．１の場合スコアを０．０００１とする。
【００９０】
なお、ゆがみの計算（シミュレーション）自体はこのＭ３評価モジュールを受け取ったシステムがＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ部１４のＣＡＥ機能によって実行する。
【００９１】
Ｍ４評価モジュールは、型構造の寸法パラメタであるＢ、Ｃ、およびＬの値を変化させたときのスクラップが落ちるか否かをシミュレーションして、その値にスコア付けしたものである。ここでは、スクラップが落ちた場合のスコアを１００、落ちなかった場合のスコアをマイナス（−）無限大とする。
【００９２】
このように代用特性−パラメタ関連表によってパラメタごとに評価モジュールの対応付けが終了したなら、型構造設計支援装置はこの評価モジュールを用いて最適なモデル構造を得るための各パラメタの最適値を求める。最適値を求める際には、代用特性−パラメタ関連表において各セルに設定されている評価モジュールによるスコアの値を代用特性ごとに足し合わせて、代用特性ごとスコアＳ（Ｓを行スコアと称する）とし、このＳの値にさらに第２重要度の値をかけて最終的な各代用特性のスコアとする。
【００９３】
ここで、各パラメタについて３つの事例を挙げて、この最適値の具体例を説明する。
【００９４】
パラメタはＺ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｌであり、図１３はこのパラメタの組み合わせパターンを示す図である。
【００９５】
まず、パターンＮｏ１の場合、Ｍ１のスコアは５０でＳ１も５０、Ｍ２の各スコアを足したＳ２は３０、Ｍ３の各スコアを足したＳ３は７０、Ｍ４の各スコアを足したＳ４は１００となった。そして、各スコアＳ１〜Ｓ４にそれぞれ第２重要度を掛け合わせれば、最終スコアがでるので、それをさらに足して総スコアを算出すると、総スコア＝７９０となる。
【００９６】
パターンＮｏ２、Ｎｏ３についても同様に総スコアを求める。
【００９７】
図１４は各パターンのスコア算出結果を示す図である。この図からわかるように、総スコアの最も高いパターンＮｏ３の各パラメタの値を最適値として、ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥデータベース２３の基本モデルをもとに、最適値となったパラメタの値によりモデルを作成すれば、トリムプレス金型の構造として最適な型構造のモデルができあがることになる。
【００９８】
さらに、他の事例について説明する。
【００９９】
図１５はトリムカットを説明する説明図である。図１６は、トリムカット金型モデルの概略図である。
【０１００】
この図１５は、自動車ボディのサイドパネルである。トリムカット金型は、パネルを切断する位置、たとえばトリムカーブ３０１やパネル分割位置３０２などが、うまく切れるか、切り取ったスクラップがうまく落ちるかなどを検討しながら、スクラップカッタ３１１やセクダイ３１２などの位置を決定する。
【０１０１】
図１７はトリムカット金型を作成する際の要求品質代用特性表を説明する説明図であり、図１８はトリムカット金型を作成する際の代用特性−パラメタ関連表を説明する説明図である。
【０１０２】
トリムカット金型を作成する際の要求品質および代用特性は図１７に示すとおりである。また、これから作成される代用特性−パラメタ関連表は図１８に示すとおりである。したがって、各代用特性のパラメタの最適値を求めるための評価モジュールは、Ｍ１〜Ｍ３ということになる。
【０１０３】
ここでのＭ１評価モジュールは、パネルがトリムカーブ通りに精度よく切断されるかを評価する。このＭ１評価モジュールは、トリムカーブ上のサンプリング点おける面直方向がカッター刃の進行方向に近ければ高いスコアを出力するように設定されている。
【０１０４】
図１９はトリムカットにおける切断部を説明する説明図である。
【０１０５】
トリムカットにおけるカッター刃の進行方向は、パネル面に対して面直方向から進ませるのが最も精度よく切断できる。したがって、代用特性−パラメタ関連表に示された各パラメタを入力として変更し、トリムカーブ上のサンプリング点おける面直方向がカッター刃の進行方向に近いものほど高いスコアを出力するものとしている。
【０１０６】
Ｍ２評価モジュールは、代用特性−パラメタ関連表に示された各パラメタを入力として、スクラップの落下のしやすさをシミュレーションして、落下する場合はスコア値１００、落下しない場合はマイナス（−）無限大として出力する。なおシミュレーション自体はｃａｄ部によって実行される。
【０１０７】
Ｍ３評価モジュールは、スクラップカッタのコストを評価する。したがって、材表皮が安いものほど高いスコアを出力する。また、コストは、単純に、分割する箇所の数から算出される。
【０１０８】
最適化処理は、これらＭ１〜Ｍ３の各評価モジュールによって算出されたスコアを代用特性ごとにまとめた行スコアを算出し、さらにそれらを加算した総スコアが最も高くなったときの各パラメタを最適値とすることになる。
【０１０９】
さらに他の事例を説明する。
【０１１０】
型構造物を設計する際には、型そのものの形状や素材の検討のほかに、たとえば、型の一部であるワークを押さえるパッドを加圧するための圧力源の配置や材料を検討する場合がある。
【０１１１】
図２０は圧力源を説明する説明図である。
【０１１２】
図示するように、圧力源４０１は、下型４０２と上型４０３との間でワーク４０５を挟み込む際に、このワーク４０５を抑え、一定の力を加えるためのパッド４０４の圧力源として設けられている。
【０１１３】
この圧力源の力かげんや取り付け位置によって、プレス加工やプレスカットの際に、ワークがゆがんだり、バリが多くなったりといった不具合が生じる。
【０１１４】
図２１は圧力源の材料を説明する説明図である。
【０１１５】
圧力源は、主に弾性部材によって形成されており、たとえば、図２１（ａ）に示すように、ゴムなどの弾性樹脂、図２１（ｂ）に示すように、コイルスプリングなどの金属製のスプリング、図２１（ｃ）に示すように、ガス圧やオイル圧などを利用したものなどがある。
【０１１６】
図２２は圧力源を検討する際の要求品質代用特性表を説明する説明図であり、図２３は圧力源を検討する際の代用特性−パラメタ関連表を説明する説明図である。
【０１１７】
圧力源を検討する際の要求品質および代用特性は図２２に示すとおりである。また、これから作成される代用特性−パラメタ関連表は図２３に示すとおりである。したがって、各代用特性のパラメタの最適値を求めるための評価モジュールは、Ｍ１〜Ｍ４ということになる。
【０１１８】
ここでのＭ１評価モジュールは、パネルを押さえるパッドにかかる力を評価するもので、パッドがワークを押さえたときに圧力源から加えられる圧力の最大値が高いほど高スコアを出力するように設定されている。
【０１１９】
Ｍ２評価モジュールは、圧力源の材料別のコストを評価するもので、コストが安いものほど高スコアを出力するように設定されている。ここで材料のコストは、一つひとつの部品単価として記憶させておき、さらに各単価に対応してスコアを設定しておけばよい。
【０１２０】
Ｍ３評価モジュールは、加工コストを算出するもので、自動加工が可能であったり、加工時間が短くできるものほど高スコアを出力するように設定されている。
【０１２１】
図２４は型内部における圧力源の配置を説明するための説明図である。
【０１２２】
圧力源５０１は、型内部において、壁面５０２や他の構造物５０３などから適度な距離を保っていなければならなる。これは、圧力源５０１の配置が型壁５０２や他の構造物５０３と近接していたりすると、型内部に自動機械を入れて加工することができなくなるため、手動機械での加工となってコストアップにつながる。そこで、Ｍ３モジュールにおいては、圧力源５０１の位置Ｘｎ，Ｙｎをシミュレーションにより求め、その距離が自動加工可能な距離であるか否かを判定し、自動加工可能な距離であれば高スコアとし、手動加工可能な距離であれば低スコアとし、さらに可能不可能な配置となった場合には、マイナス（−）無限大などのスコアを出力するように設定する。なお、図において、圧力源５０１の位置Ｘｎ，Ｙｎは、座標原点Ｏとしたときのｎ番の圧力源５０１の位置Ｘｎ，Ｙｎである。そして、型壁５０２や他の構造物５０３からの距離は、型壁５０２や他の構造物５０３の座標位置と圧力源５０１の位置Ｘｎ，Ｙｎとの座標上の差から求めることができる。
【０１２３】
Ｍ４評価モジュールは、圧力源の部品組み付けコストを算出するもので、組み付け時間を短くできるものほど高スコアを出力するように設定されている。この場合も圧力源の配置と他の部材や型壁との距離をシミュレーションによって求め、その距離から組み付けしやすく組み付け時間が短いものこど高スコアとし、組み付け不可能な配置となった場合には、マイナス（−）無限大のスコアを出力するように設定する。
【０１２４】
これらの評価モジュールによって圧力源の最適な配置とその構造が自動的に決定されるようになる。
【０１２５】
さらに他の事例を説明する。
【０１２６】
型構造物を設計する際には、型そのものの形状や素材の検討のほかに、たとえば、型の一部に取り付けるフックなどの取り付け位置を検討する必要がある。
【０１２７】
図２５は型に取り付けられているフックを説明する説明図である。
【０１２８】
図示するように、型６０１には、フック６０２が取り付けられており、このフック６０２を利用して、型６０１をワイヤーロープ６１０などによって吊り下げて移動が行われる。
【０１２９】
図２６はフック形状を説明する説明図である。
【０１３０】
フック形状は、たとえば、図２６（ａ）に示すような鋳ぐるみフック６０３、図２６（ｂ）に示すようなバータイプフック６０４などがある。またこれらフックはさまざまな大きさがある。
【０１３１】
さらに、フックは形状だけでなく、図示した４点取り付けのほかに、２点取付けや３点取り付けなど取り付け位置や本数などにっもさまざまなものがある。
【０１３２】
したがって、型構造物の設計に当たっては、これらフックの慶上位青おき悟りつけ位置などによって、コストはもとより、型の重さに合ったフック形状や大きさ、取り付け位置となっているかなどを検討する必要がある。
【０１３３】
図２７はフックを検討する際の要求品質代用特性表を説明する説明図であり、図２８はフックを検討する際の代用特性−パラメタ関連表を説明する説明図である。
【０１３４】
フックを検討する際の要求品質および代用特性は図２７に示すとおりである。また、これから作成される代用特性−パラメタ関連表は図２８に示すとおりである。したがって、各代用特性のパラメタの最適値を求めるための評価モジュールは、Ｍ１〜Ｍ３ということになる。
【０１３５】
ここでのＭ１評価モジュールは、フック取り付け位置です地下げた場合の型のバランスを評価するもので、フック位置の重心と型の受信が近いほど、また、フック位置で作られる四角形（４点取り付けの場合）の面積が大きいほど高スコアを出力するように設定されている。
【０１３６】
Ｍ２評価モジュールは、フックの強度を評価するもので、これはシミュレーションによって行われる。そして、シミュレーションの結果、問題がなければ、高スコアを出力するように設定され、不具合がある場合にはマイナス（−）無限大のスコアを出力するように設定する。
【０１３７】
Ｍ３評価モジュールは、フックのタイプ別コストを評価するもので、安価なものほど高スコアを出力するように設定されている。タイプ別コストは、上記図２６に示したようなあらかじめ決められた形状のフックを製作するためにかかる費用とその形状における素材単価から算出される。
【０１３８】
これらの評価モジュールによってフックの最適な取り付け位置とコスト、およびフック形状が自動的に決定されるようになる。
【０１３９】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいてさまざまな改変が可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明は、型構造物の設計に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本発明を適用した型構造設計支援装置の機能を説明するためのブロック図である。
【図２】型構造設計支援装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図３】要求品質展開用データベースに蓄積されているデータを説明する説明図である。
【図４】要求品質展開表を説明するための説明図である。
【図５】代用特性−パラメタ関連データベースのデータを説明する説明図である。
【図６】代用特性−パラメタ関連表を説明する説明図である。
【図７】パラメタの最適化処理の手順を示すサブルーチンフローチャートである。
【図８】トリムプレス金型の下型の概略断面図である。
【図９】要求品質入力ユーザインターフェースの表示例を説明する説明図である。
【図１０】作成された要求品質展開表の例を示す図である。
【図１１】作成された代用特性−パラメタ関連表の例を示す図である。
【図１２】Ｍ１評価モジュールの具体例を説明する説明図である。
【図１３】パラメタの組み合わせパターンを示す図である。
【図１４】各パターンのスコア算出結果を示す図である。
【図１５】トリムカット金型を説明する説明図である。
【図１６】トリムカット金型モデルの概略図である。
【図１７】トリムカット金型を作成する際の要求品質代用特性表を説明する説明図である。
【図１８】トリムカット金型を作成する際の代用特性−パラメタ関連表を説明する説明図である。
【図１９】トリムカットにおける切断部を説明する説明図である。
【図２０】圧力源を説明する説明図である。
【図２１】圧力源の材料を説明する説明図である。
【図２２】圧力源を検討する際の要求品質代用特性表を説明する説明図である。
【図２３】圧力源を検討する際の代用特性−パラメタ関連表を説明する説明図である。
【図２４】型内部における圧力源の配置を説明するための説明図である。
【図２５】型に取り付けられているフックを説明する説明図である。
【図２６】フック形状を説明する説明図である。
【図２７】フックを検討する際の要求品質代用特性表を説明する説明図である。
【図２８】フックを検討する際の代用特性−パラメタ関連表を説明する説明図である。
【符号の説明】
【０１４２】
１…自動設計システム、
２…データベース群、
３…入力システム、
１１…要求品質入力ユーザインターフェース、
１２…要求品質展開部、
１３…代用特性−パラメタ関連表導出部、
１４…ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ部、
１５…パラメタ最適化部、
１６…ＣＡＤ部、
１７…ＣＡＭ部、
１８…ＣＡＥ部、
２１…要求品質展開用データベース、
２２…代用特性−パラメタデータベース、
２３…ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥデータベース、
３１…データベース入力システム。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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