JP2001162328A - 押し通し曲げ加工機用制御データ作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可動型の変位量を規定するにあたって長尺材
の正確な送り量を導き出すことができる押し通し曲げ加
工機用制御データ作成方法を提供する。 【解決手段】 可動型の位置を特定するにあたって基準
とされる機械座標系は断面６５ａ、６５ｂごとに設定さ
れる。断面６５ａ、６５ｂ同士の間隔は中立軸７１を基
準に算出される。押し通し曲げ加工機の固定型を通過す
る形材の送り量すなわち送り位置は中立軸７１の長さＳ
１を基準に決定される。こうした中立軸の長さは曲率１
／Ｒの変化に拘わらず一定に維持される。こうした中立
軸を基準に形材の送り量が決定されれば、押し通し曲げ
加工機で加工される長尺製品５１の精度向上に大いに役
立つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固定型および可動
型を相次いで通過する長尺材に、固定型に対する可動型
の相対変位を通じて曲げ変形を施すことができる押し通
し曲げ加工機に関し、特に、こういった押し通し曲げ加
工機の制御に用いられる制御データを生成する制御デー
タ作成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般の工作機と同様に、押し通し曲げ加
工機の動作は、例えばＮＣ（数値制御）プログラムとい
った制御プログラムによって制御されることができる。
こうした制御プログラムでは、例えば可動型の変位量と
いった制御データが規定されなければならない。これま
でのところ、こうした制御データは熟練した作業者の勘
や経験則に基づき作成されてきた。こうした制御データ
を用いて製品の試作が繰り返され、試作が実施されるた
びに制御データは書き換えられた。こうした試作が数十
回と繰り返される結果、最終的に、所望どおりに曲げ変
形を実現することができる制御データは確立された。

【０００３】例えば特開平９−３２７７２７号公報や特
開平１０−１６６０６４号公報には、熟練した作業者の
勘や経験則に頼らずに制御データを作成する試みが開示
される。こうした試みによれば、最初の試作の段階で大
まかに最終形状に似通った試作品が形成されることがで
きる。したがって、最初から作業者の勘や経験則に頼る
必要はなく、試作や制御データの書き換えに対する労力
や手間は軽減されることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】制御データで規定され
る可動型の変位量は、例えばアルミニウム製形材といっ
た長尺材の送り量に関連付けられなければならない。し
かしながら、真っ直ぐな長尺材の送り量は、曲がりくね
った長尺製品の三次元形状から簡単に導き出されること
はできない。前述の特開平９−３２７７２７号公報や特
開平１０−１６６０６４号公報には、こういった形材の
送り量を正確に決定する術は開示されていない。

【０００５】本発明は、上記実状に鑑みてなされたもの
で、可動型の変位量を規定するにあたって長尺材の正確
な送り量を導き出すことができる押し通し曲げ加工機用
制御データ作成方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、長尺製品の形状を表現する形状デ
ータに基づき、長尺製品の長手方向に延びる中立軸を特
定する工程と、特定された中立軸に基づき、押し通し曲
げ加工機の固定型を通過する長尺材の送り量すなわち送
り位置を決定する工程とを備えることを特徴とする押し
通し曲げ加工機用制御データ作成方法が提供される。

【０００７】一般に、押し通し曲げ加工機では、固定型
から送り出される長尺材に可動型で曲げ加工が施される
と、送りの反力によって長尺材には軸方向圧縮力が加え
られてしまう。こうした軸方向圧縮力は長尺材の長さに
変動を引き起こす。こうした長さの変動は曲げの曲率に
応じて変化する。その一方で、曲率の大きさに拘わらず
中立軸では軸方向に歪みは生じない。したがって、加工
前と加工後とで中立軸の長さは変化しない。こうした中
立軸を基準に長尺材の送り量が決定されれば、押し通し
曲げ加工機で加工される長尺製品の精度向上に大いに役
立つ。

【０００８】中立軸を特定するにあたって、押し通し曲
げ加工機用制御データ作成方法は、前記長尺製品の断面
上で重心の位置を特定する工程と、前記形状データで特
定される前記長尺製品の曲率に基づき断面に沿って重心
から中立軸までの乖離量を算出する工程とを備えてもよ
い。

【０００９】一般に、曲げ変形が加えられる際に材料工
学に基づき長尺材の特性を解析するにあたっては、曲率
半径方向に沿って重心の位置が特定されることが望まし
い。こうした重心の位置は、例えばＣＡＤ（コンピュー
タ支援設計）システムなどによって比較的に簡単に導き
出されることができる。したがって、重心の位置を基準
に中立軸の位置を特定することができれば非常に都合が
よい。こうして断面ごとに特定された中立軸の位置は、
隣接する断面同士の間で次々に連結されていく。その結
果、長尺製品の全長にわたって中立軸は描き出されるこ
とができる。

【００１０】長尺材の送り量を決定するにあたって、押
し通し曲げ加工機用制御データ作成方法は、長尺製品の
全長にわたって重心の位置を特定する重心線を取得する
工程と、取得された重心線および乖離量に基づき長尺材
の全長にわたって中立軸を描き出す工程と、少なくとも
隣接する断面同士の間で、描き出された中立軸の長さを
基準に長尺材の送り量を算出する工程とをさらに備えて
もよい。

【００１１】一般に、押し通し曲げ加工機が用いられる
場合、長尺製品の形状を表現する形状データに基づき幾
何学的に可動型の移動量が特定されても、長尺製品は高
い精度で形作られることはできない。実際の加工にあた
っては、例えば、加工中の長尺材の弾塑性曲げ変形に起
因する弾性回復いわゆるスプリングバックや、固定型の
出口で引き起こされる剪断変形や断面変形に基づく長尺
材の折れ、断面変形に基づく可動型の移動不足、固定型
および可動型に対する長尺材のクリアランスに基づく可
動型の移動不足などが考慮されなければならない。こう
した様々な要因が考慮されて初めて精度の高い曲げ変形
は実現されることができる。これらの要因を考慮するに
あたって、各断面ごとに固定型の中心位置や重心の位置
を基準に計算処理が実現されれば、計算処理の負担は軽
減されることができる。したがって、長尺材の送り量を
決定するにあたっては、長尺材の全長にわたって重心の
位置を特定する重心線が描き出されることが望まれる。
描き出された重心線および前述の乖離量に基づけば、比
較的に簡単に中立軸は描き出されることができる。前述
のように、中立軸を基準に長尺材の送り量が決定されれ
ば、押し通し曲げ加工機で加工される長尺製品の精度向
上に大いに役立つ。特に、各断面では、固定型の中心位
置と重心の位置とは一致することが望まれる。

【００１２】前述のように固定型の中心位置や重心の位
置を基準に計算処理を実現するにあたって、押し通し曲
げ加工機用制御データ作成方法は、前記長尺製品の全長
にわたって前記重心線をパラメトリック曲線で表現する
工程と、重心線上で特定されるパラメトリック曲線の制
御点ごとに前記断面を設定する工程とを備えてもよい。

【００１３】一般に、パラメトリック曲線では、表現し
ようとする曲線の曲率が大きくなるほど制御点の個数は
増加し、反対に、曲線の曲率が小さくなるほど制御点の
個数は減少する。したがって、こうしたパラメトリック
曲線の特長を生かしつつ長尺製品の各断面が規定されれ
ば、長尺製品の曲率が大きくなればなるほど断面の枚数
は増加し、その結果、曲率の大きさに応じてきめ細かく
長尺材の送り量を設定することが可能となる。こうして
送り量が設定されれば、押し通し曲げ加工機で加工され
る長尺製品の精度向上に大いに役立つ。

【００１４】こうした押し通し曲げ加工機用制御データ
作成方法は、前記長尺製品の断面ごとに、押し通し曲げ
加工機の固定型を基準に特定される局部座標系を設定す
る工程と、局部座標系に基づき押し通し曲げ加工機の可
動型の位置を算出する工程と、前記長尺材の送り量に対
して、算出された可動型の位置を関連付ける工程とをさ
らに備えてもよい。

【００１５】こうした制御データ作成方法によれば、長
尺製品の断面に設定される局部座標系では、固定型から
前方に延びる長尺製品が再現されることができる。この
局部座標系上で長尺製品に対して可動型が仮想的に重ね
合わせられると、可動型の位置は局部座標系上で特定さ
れることができる。この可動型の位置は、固定型と可動
型との間で形成される長尺製品の曲げ変形を反映したも
のとなる。こうして特定される可動型の位置に基づき可
動型の移動量が算出されれば、可動型の理想的な移動量
は得られることができる。得られた移動量に基づき押し
通し曲げ加工機の制御データは作成されればよい。こう
して作成された制御データが押し通し曲げ加工機に供給
されれば、正確な送り量と相俟って、長尺製品の形状を
正確に反映した理想的な可動型の移動を実現させること
が可能となる。

【００１６】以上のような押し通し曲げ加工機用制御デ
ータ作成方法は、コンピュータで実行されるソフトウェ
アプログラムとして構成されてもよい。こうしたソフト
ウェアプログラムは、例えばＦＤ（フロッピー（登録商
標）ディスク）やＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ
（デジタルビデオディスク）といった可搬性の記録媒体
を通じてコンピュータに取り込まれてもよく、ＬＡＮ
（構内通信網）やＷＡＮ（広域通信網）、インターネッ
トといったネットワークを通じてコンピュータに取り込
まれてもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ本発
明の一実施形態を説明する。

【００１８】図１は押し通し曲げ加工機の全体構成を概
略的に示す。この押し通し曲げ加工機１０は、長尺材１
１の前進移動を案内する前後１対の型すなわち固定型１
２および可動型１３と、固定型１２および可動型１３に
向かって長尺材１１を送り込む送り機構１４とを備え
る。こうした押し通し曲げ加工機１０では、後述される
ように、長尺材１１の進行方向に直交する平面内で可動
型１３が移動すると、長尺材１１に曲げ変形（塑性変
形）が引き起こされる。

【００１９】送り機構１４は、例えば長尺材１１の後端
に接触する押し金すなわちスライダ１５と、送りモータ
１６の回転力をスライダ１５の推進力に変換するねじ軸
１７とを備える。送りモータ１６の働きを通じてねじ軸
１７が順方向に回転すると、その回転に応じてスライダ
１５は前進し、ねじ軸１７が逆方向に回転すると、スラ
イダ１５は後退することができる。スライダ１５の前進
は長尺材１１の前進を引き起こす。スライダ１５の前進
量すなわち長尺材１１の送り量はねじ軸１７の回転量す
なわち送りモータ１６の回転量に応じて決定されること
ができる。送りモータ１６にはいわゆるサーボモータが
用いられればよい。

【００２０】こうした押し通し曲げ加工機１０では、中
実の長尺材や中空の長尺材１１が加工されることができ
る。中空の長尺材１１は、例えばアルミニウム製の押し
出し材すなわち形材や鉄製のパイプ材に代表されること
ができる。一般に、長尺材１１ではその全長にわたって
共通の断面形状が規定される。ただし、断面形状は長尺
材１１の全長にわたって常に一定である必要は必ずしも
ない。

【００２１】前述の送り機構１４や固定型１２はいわゆ
る振り子部材１９に支持される。振り子部材１９の円柱
形外周面は、図２から明らかなように、半円筒面に沿っ
て配置される軸受け２０を通じて支持台２１に支持され
る。こうした振り子部材１９の働きによれば、長尺材１
１は、固定型１２とともに固定型１２の中心軸２２回り
で回転することができる。こうした回転は例えば長尺材
１１に捻れ変形を引き起こす際に役立つ。振り子部材１
９の回転は、例えばサーボモータで構成される駆動モー
タ２３の働きを通じて実現されればよい。

【００２２】図２に示されるように、固定型１２には、
長尺材１１の外形を象った貫通孔２４が形成される。こ
の貫通孔２４によって長尺材１１の前進移動は案内され
る。長尺材１１の断面形状は、図２に示される貫通孔２
４から明らかなように、円形や楕円形、三角形その他の
多角形といった単純な形状であってもよいばかりでな
く、その他の複雑な形状であっても差し支えない。貫通
孔２４の形状は長尺材１１の断面形状に合わせ込まれれ
ばよい。

【００２３】図２から明らかなように、中空の長尺材１
１が加工される場合には、固定型１２に囲まれる長尺材
１１の中空空間には芯金すなわち中子２５が差し込まれ
ることが望ましい。周知のように、こうした押し通し曲
げ加工機１０では、固定型１２側貫通孔２４の出口付近
で最も大きな曲げ応力が長尺材１１に作用する。このと
き、長尺材１１が中空であると、貫通孔２４の縁で長尺
材１１の断面形状が押し潰されることがある。その結
果、長尺材１１に対する曲げ変形の変形量に大きな誤差
が生じたり長尺材１１の外周面に不要な窪みが形成され
たりしてしまう。長尺材１１の内側から中子２５が接触
すれば、こうした長尺材１１の押し潰しはできる限り回
避されることができる。

【００２４】図１から明らかなように、中子２５には、
中子２５を前後移動させる制御モータ２６が連結され
る。この制御モータ２６の働きによって中子２５は長尺
材１１に対して出し入れされる。しかも、本実施形態で
は、固定型１２の中心軸２２回りで中子２５を回転させ
る制御モータ２７が中子２５に連結される。この制御モ
ータ２７は、前述のように振り子部材１９の回転に伴っ
て固定型１２が中心軸２２回りに回転すると、この回転
に応じて中子２５を中心軸２２回りに回転させることが
できる。制御モータ２６、２７には例えばサーボモータ
が用いられればよい。

【００２５】図１および図３を参照し、可動型１３に
は、固定型１２と同様に、長尺材１１の外形を象った貫
通孔２８が形成される。この貫通孔２８によって長尺材
１１の前進移動は案内される。この貫通孔２８の形状は
例えば固定型１２側貫通孔２４の形状に一致することが
望ましい。

【００２６】可動型１３は、固定型１２の中心軸２２の
延長線に直交する移動平面内で移動することができる。
可動型１３の移動は、例えば上下動部材２９の上下動と
水平動部材３０の水平動との組み合わせによって実現さ
れる。上下動部材２９は、上下方向すなわち垂直方向に
変位自在に水平動部材３０に案内される。同時に、水平
動部材３０は、水平方向に変位自在に案内部材３１に支
持される。上下動部材２９の変位は例えば上下動モータ
３２の働きによって実現されればよく、水平動部材３０
の変位は例えば水平動モータ３３の働きによって実現さ
れればよい。例えば、上下動モータ３２や水平動モータ
３３は、微少な回転角で回転軸の回転量を制御すること
ができるサーボモータその他の駆動源から構成されれば
よい。

【００２７】しかも、この可動型１３は、前述の移動平
面でその位置を変えながらその姿勢を変化させることが
できる。こうした可動型１３の姿勢変化は、垂直方向に
延びる回転軸３４が形成された回転部材３５や、水平方
向に延びる１対の揺動軸３６が形成された揺動部材３７
の働きを通じて実現される。上下動部材２９に形成され
た支持孔３８に回転軸３４が受け止められると、回転部
材３５は垂直軸回りで回転することができる。その一方
で、回転部材３５に形成される支持孔３９に２つの揺動
軸３６が受け止められると、揺動部材３７は水平軸回り
で揺動することができる。回転部材３５の回転や揺動部
材３７の揺動は、個々に、例えばサーボモータで構成さ
れる駆動モータ（図示せず）の働きによって実現されれ
ばよい。ここでは、揺動軸３６の揺動中心は中心軸２２
の延長線上で回転軸３４の回転中心に直交することが望
ましい。

【００２８】図４は、以上のような押し通し曲げ加工機
１０が組み込まれた押し通し曲げ加工システム４１の全
体構成を概略的に示す。この押し通し曲げ加工システム
４１では、押し通し曲げ加工機１０の動作はＮＣコント
ローラ４２によって制御される。この制御を実現するに
あたって、ＮＣコントローラ４２は、例えば図５に示さ
れるように押し通し曲げ加工機１０に対して三次元機械
座標系ｘｙｚを設定する。この機械座標系ｘｙｚは、例
えば固定型１２の中心軸２２に重なり合うｚ座標軸と、
貫通孔２４の出口が臨む１平面上で固定型１２の水平方
向および垂直方向をそれぞれ規定するｘ座標軸およびｙ
座標軸とを備える。

【００２９】可動型１３の移動平面ＨＶは、機械座標系
ｘｙｚのｘｙ平面に平行な姿勢に保持されることが望ま
しい。こうした移動平面ＨＶの設定によれば、可動型１
３の位置は、機械座標系ｘｙｚに従って指定されるｘ座
標値やｙ座標値によって簡単に特定されることができ
る。このとき、可動型１３のｚ座標値は、いわゆるアプ
ローチ距離すなわち固定型１２および可動型１３間の距
離に基づき特定されればよい。このアプローチ距離は可
動型１３の移動に拘わらず一定に保持される。

【００３０】例えば可動型１３の移動平面ＨＶと中心軸
２２の延長線（機械座標系ｘｙｚのｚ座標軸）との交点
は可動型１３の基準位置に設定されることができる。こ
の基準位置に可動型１３が位置決めされると、２つの貫
通孔２４、２８を相次いで通過する長尺材１１には移動
平面ＨＶに沿った可動型１３の拘束力は加えられない。
すなわち、真っ直ぐな長尺材１１は直進し、このとき長
尺材１１にはいかなる曲げ変形も引き起こされない。こ
うして可動型１３の基準位置が特定されると、可動型１
３の姿勢は、例えば機械座標系ｘｙｚに従って指定され
るｙ軸（Ｖ軸）回り回転角Ｂやｘ軸（Ｈ軸）回り回転角
Ａによって特定されることができる。

【００３１】再び図４を参照し、ＮＣコントローラ４２
には、エンジニアリングワークステーション（ＥＷＳ）
やパーソナルコンピュータ（パソコン）といったコンピ
ュータ装置４３で算出されたＮＣ加工プログラムが供給
される。このＮＣ加工プログラムには、例えば長尺材１
１の送り位置すなわち送り量ごとに関連付けられた可動
型１３の位置や姿勢といった制御データが規定される。
前述の機械座標系ｘｙｚに従って可動型１３のｘ座標値
やｙ座標値が指定されると、ＮＣコントローラ４２は、
そういったｘ座標値やｙ座標値を確立する水平動モータ
３３や上下動モータ３２の回転量を規定する駆動指令値
を押し通し曲げ加工機１０に向けて出力する。機械座標
系ｘｙｚに従って可動型１３のｙ軸回り回転角Ｂやｘ軸
回り回転角Ａが指定されると、ＮＣコントローラ４２
は、これら回転角を確立する回転部材３５や揺動部材３
７の回転を引き起こす駆動モータの駆動指令値を押し通
し曲げ加工機１０に向けて出力する。

【００３２】コンピュータ装置４３には、本発明に係る
押し通し曲げ加工機用制御データ作成方法を実現するＮ
Ｃ加工プログラム作成ソフトウェアが組み込まれる。こ
のＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、例えば、コ
ンピュータ支援設計（ＣＡＤ）システムを実現するＣＡ
Ｄソフトウェアの１モジュール（いわゆるアドオンソフ
トウェア）として機能することができる。こうしてＣＡ
Ｄソフトウェアに組み入れられれば、ＮＣ加工プログラ
ム作成ソフトウェアは、制御データ作成方法を実現する
にあたって、ＣＡＤソフトウェアに組み込まれた既存の
機能を流用することが可能となる。ただし、ＮＣ加工プ
ログラム作成ソフトウェアはＣＡＤソフトウェアに組み
入れられる必要は必ずしもなく、必要とされる全ての機
能をＮＣ加工プログラム作成ソフトウェア単独で備えて
いてもよい。ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、
例えばＦＤ（フロッピーディスク）４４やＣＤ（コンパ
クトディスク）４５、ＤＶＤ（デジタルビデオディス
ク）、その他の可搬性記録媒体からコンピュータ装置４
３に取り込まれてもよく、無線や有線を問わずネットワ
ークを通じてコンピュータ装置４３に取り入れられても
よい。

【００３３】本発明に係る押し通し曲げ加工機用制御デ
ータ作成方法を実現するにあたって、ＮＣ加工プログラ
ム作成ソフトウェアは、例えばＬＡＮ（構内通信網）や
ＷＡＮ（広域通信網）、インターネットといったネット
ワーク４６を通じて長尺製品の形状データを取得する。
取得した形状データを用いて、ＮＣ加工プログラム作成
ソフトウェアは前述のようなＮＣ加工プログラムを作成
する。

【００３４】形状データは、例えばサーバコンピュータ
４７に構築される製品データベースから取り込まれれば
よい。製品データベースには、例えばＣＡＤ端末４８上
で設計された製品のＣＡＤデータが格納されればよい。
こうしたＣＡＤデータは、前述と同様に、例えばＦＤ
（フロッピーディスク）やＣＤ（コンパクトディス
ク）、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）、その他の可
搬性記録媒体から製品データベースに取り込まれてもよ
く、無線や有線を問わずネットワーク４９を通じて製品
データベースに取り入れられてもよい。

【００３５】いま、例えば図６に示されるように、均一
断面の形材に曲げ変形が施されて形成される長尺製品５
１が設計された場面を想定する。ＣＡＤシステム上で設
計された長尺製品５１はＣＡＤデータとして製品データ
ベースに格納される。こうしたＣＡＤデータには、単一
の全体座標系ＸＹＺに従って長尺製品５１の形状を表現
する形状データが少なくとも含まれる。形状データには
例えばワイヤフレームモデルやサーフェスモデル、ソリ
ッドモデルといった表現方法が用いられればよい。形状
データは、単一のデータ構造で長尺製品５１の断面形状
とその断面形状に関連付けられる長尺製品５１の曲がり
具合とを特定してもよく、そういった断面形状および曲
がり具合を個別のデータ構造で特定してもよい。

【００３６】操作者は、まず、コンピュータ装置４３上
でＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアを立ち上げる。
ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、操作者の入力
操作に基づき製品データベースから長尺製品５１の形状
データを取り込む。入力操作には例えばキーボードやマ
ウスが用いられればよい。取り込まれた形状データに基
づき、コンピュータ装置４３の画面上には長尺製品５１
の三次元像が再現されることができる。この再現にあた
っては、例えばＣＡＤソフトウェアの画像処理機能が用
いられてもよい。

【００３７】こうして長尺製品５１の三次元形状が確認
されると、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、固
定型１２の貫通孔２４を通過する長尺材１１の送り位置
Ｗを決定する。送り位置Ｗは、例えば押し通し曲げ加工
機１０に長尺材１１がセットされる際に確立されるスラ
イダ１５の最後退位置すなわち加工前の待機位置を基準
に規定されればよい。こうした基準で送り位置Ｗが設定
されると、スライダ１５が前進して長尺材１１を送り出
すにつれて送り位置Ｗのｚ座標値はマイナス側に減少し
ていく。このような送り位置Ｗは、後述されるように、
長尺製品５１の長手方向に延びる中立軸に基づき決定さ
れる。

【００３８】送り位置Ｗが決定されると、ＮＣ加工プロ
グラム作成ソフトウェアは、各送り位置Ｗごとに可動型
１３の位置や姿勢を特定する。可動型１３の位置は例え
ば機械座標系ｘｙｚのｘ座標値やｙ座標値に基づき規定
されればよい。その一方で、可動型１３の姿勢は例えば
機械座標系ｘｙｚのｙ軸回り回転角Ｂやｘ軸回り回転角
Ａに基づき規定されればよい。これらのｘ座標値および
ｙ座標値やｙ軸回り回転角Ｂおよびｘ軸回り回転角Ａに
よって制御データは作成されることができる。こうした
制御データによれば、スライダ１５の前進速度すなわち
長尺材１１の送り速度が決定されると、可動型１３のｘ
軸方向移動速度やｙ軸方向移動速度、ｙ軸回り回転速
度、ｘ軸回り回転速度は決定されることができる。決定
された速度に従って可動型１３の位置や姿勢が変化する
限り、各送り位置Ｗごとに制御データで指定される位置
や姿勢は確実に確立されることができる。

【００３９】制御データにＮＣプログラムヘッダやＮＣ
プログラムフッタの記述が追加されると、例えば図７に
示されるようにＮＣ加工プログラムは完成する。完成し
たＮＣ加工プログラムは最終的にＮＣコントローラ４２
に供給される。ＮＣコントローラ４２は、ＮＣ加工プロ
グラムに従って押し通し曲げ加工機１０を作動させる。
図７に示されるＮＣ加工プログラムに従えば、長尺材１
１は一定の送り速度Ｆ＝６０００ｍｍ／分で固定型１２
および可動型１３を通り抜ける。例えば送り位置Ｗ＝−
１４２４．０００ｍｍが確立されると、可動型１３は、
前述の基準位置すなわち移動平面ＨＶの原点位置からｘ
座標値Ｘ＝０．０００ｍｍおよびｙ座標値Ｙ＝０．４４
６ｍｍで特定される座標位置に移動する。このとき、可
動型１３の姿勢は、ｙ軸回り回転角Ｂ＝０．０００度お
よびｘ軸回り回転角Ａ＝０．１５９度で特定される。続
いて長尺材１１が送り位置Ｗ＝−１５０４．０７２ｍｍ
に到達すると、可動型１３は、ｘ座標値Ｘ＝０．０００
ｍｍおよびｙ座標値Ｙ＝４．４０９ｍｍで特定される座
標位置に移動する。このとき、可動型１３の姿勢は、ｙ
軸回り回転角Ｂ＝０．０００度およびｘ軸回り回転角Ａ
＝３．１５７度で規定される姿勢に変化する。こうして
各送り位置Ｗを通過するたびに、可動型１３は、ｘ座標
値Ｘやｙ座標値Ｙで規定される位置に移動しながら、ｙ
軸回り回転角Ｂやｘ軸回り回転角Ａで規定される姿勢に
変化する。隣接する送り位置Ｗ同士の間では、ｘ座標値
Ｘおよびｙ座標値Ｙやｙ軸回り回転角Ｂやｘ軸回り回転
角Ａは例えば等速で変化すればよい。

【００４０】送り位置Ｗを決定するにあたって、ＮＣ加
工プログラムは長尺製品５１の重心線を取得する。この
重心線は、長尺製品５１の全長にわたって各断面で特定
される重心の位置を特定する。この重心線を特定するに
あたって、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、例
えば図８および図９に示されるように、長尺製品５１の
断面形状５２を表現する二次元データと、断面形状５２
の各頂点に対応する稜線を表現する三次元データとを利
用する。ただし、各稜線に断面形状５２の各頂点を対応
させるにあたって、各頂点に形成される角取りは無視さ
れる。すなわち、稜線は、断面形状５２の作図過程で利
用される角取り以前の頂点によって描き出される。

【００４１】詳述すると、ＮＣ加工プログラム作成ソフ
トウェアは、まず、二次元データで特定される断面形状
５２の各頂点と、三次元データで特定される稜線との対
応関係を取得する。この取得には例えばＧＵＩ（グラフ
ィックユーザインターフェース）が用いられればよい。
すなわち、操作者は、図９に示されるように、コンピュ
ータ装置４３の画面上に描き出された稜線の三次元像に
基づき第１および第２ガイド線５３ａ、５３ｂを指定す
るとともに、同様に図８に示されるように、画面上に描
き出された断面形状５２に基づき例えば第１および第２
ガイド点５４ａ、５４ｂを指定する。ここでは、指定の
順番に従って、第１ガイド線５３ａと第１ガイド点５４
ａとが相互に関連付けられ、第２ガイド線５３ｂと第２
ガイド点５４ｂとが相互に関連付けられる。こうした指
定には例えばマウス操作が用いられればよい。

【００４２】こうして二次元データと三次元データとが
関連付けられると、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェ
アは、断面に沿って２つのガイド点５４ａ、５４ｂと重
心５５との位置関係を取得する。この取得には例えばＧ
ＵＩが用いられればよい。すなわち、操作者は、図８に
示されるように、コンピュータ装置４３の画面上に描き
出される長尺製品５１の断面形状５２にｘｙ座標系を重
ね合わせればよい。こうしてｘｙ座標系が設定される
と、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、ｘｙ座標
系に従って第１および第２ガイド点５４ａ、５４ｂのｘ
座標値およびｙ座標値や重心５５のｘ座標値およびｙ座
標値を算出する。ただし、図８に示されるようにｘｙ座
標系の座標原点が重心５５に重ね合わせられれば、重心
５５のｘ座標値やｙ座標値は算出される必要はなくな
る。ここでは、２つのガイド点５４ａ、５４ｂに対する
重心５５の相対的な位置関係が導き出されれば十分であ
る。

【００４３】続いてＮＣ加工プログラム作成ソフトウェ
アは、図１０に示されるように、三次元データで規定さ
れる２つの稜線すなわち第１および第２ガイド線５３
ａ、５３ｂに対して複数の切断平面５７ａ〜５７ｆを規
定する。こうした切断平面５７ａ〜５７ｆの設定にあた
っては、第１および第２ガイド線５３ａ、５３ｂは各々
同数の部分線に等分割されればよい。各切断平面５７ａ
〜５７ｆは、部分線の分割点５８ａ〜５８ｆで第１およ
び第２ガイド線５３ａ、５３ｂの接線に直交する。各切
断平面５７ａ〜５７ｆでは、第１ガイド線５３ａと切断
平面５７ａ〜５７ｆとが交差する位置で第１ガイド点５
４ａは特定されることができ、第２ガイド線５３ｂと切
断平面５７ａ〜５７ｆとが交差する位置で第２ガイド点
５４ｂは特定されることができる。

【００４４】こうして各切断平面５７ａ〜５７ｆ上で第
１および第２ガイド点５４ａ、５４ｂの位置が特定され
ると、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、前述の
ように２つのガイド点５４ａ、５４ｂと重心５５との位
置関係に基づき、切断平面５７ａ〜５７ｆ上で重心５５
の位置を特定する。こうして算出された重心５５が順番
に連結されていくと、例えば図１１に示されるように、
重心線５９は描き出されることができる。

【００４５】重心５５同士を順番に結ぶにあたって、Ｎ
Ｃ加工プログラム作成ソフトウェアは、例えばパラメト
リック曲線で表現される第１ガイド線５３ａを参照すれ
ばよい。ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、ま
ず、各切断平面５７ａ〜５７ｆ上で第１ガイド線５３ａ
の方向ベクトルを特定する。こうした方向ベクトルは重
心５５の位置に平行移動させられる。その結果、隣接す
る２枚の切断平面５７ａ〜５７ｆ同士の間では始点ベク
トルおよび終点ベクトルが特定される。こうして特定さ
れた始点ベクトルおよび終点ベクトルの間に第１ガイド
線５３ａと同一次数のパラメトリック曲線は描き出され
る。パラメトリック曲線は始点ベクトルから終点ベクト
ルに向かって等変化率で曲率を変化させることができ
る。こうしたパラメトリック曲線が次々に描き出されて
いく結果、滑らかで精度の高い重心線５９は得られる。
その他、こうして得られる重心線５９の精度を高めるに
は、重心５５同士の間隔すなわち切断平面５７ａ〜５７
ｆ同士の間隔は狭められることが望ましい。重心線５９
は長尺製品５１の曲がり具合を表現する。

【００４６】こうした重心線５９は例えばベジエ曲線や
Ｂスプライン曲線、ＮＵＲＢＳ（非一様有理Ｂスプライ
ン）曲線といったパラメトリック曲線で表現されること
ができる。こうした表現方法では、例えば図１２に示さ
れるように、曲線６１の曲がり具合は複数の制御点６
２、６３によって規定されることができる。こういった
制御点６２、６３には、表現される曲線６１上で座標値
を与えるノット６２が必ず含まれる。ノット６２の配置
は、隣接するノット６２間を結ぶ直線６４と、表現され
る曲線６１との乖離すなわちトレランスＴＯＬに基づき
決定される。トレランスＴＯＬが一定に保持される結
果、曲率の大きな曲線６１部分ではノット６２の間隔は
狭められ、反対に曲率の小さな曲線６１部分ではノット
６２の間隔は広げられる。しかも、トレランスＴＯＬが
大きくなればノット６２の間隔は広げられ、トレランス
ＴＯＬが小さくなればノット６２の間隔は狭められる。
重心線５９では、隣接するノット６２の間で曲線６１の
長さは測定される。測定された長さに基づきノット６２
の位置は次々に決定されていく。

【００４７】こうして重心線５９に沿ってノット６２の
位置が決定されると、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウ
ェアは、例えば図１３に示されるように、長尺製品５１
の三次元形状を特定する全体座標系ＸＹＺに、固定型１
２を基準に特定される局部座標系すなわち機械座標系ｘ
ｙｚを規定する。こうした機械座標系ｘｙｚは、前述の
ように重心線５９上で特定されたノット６２ごとに規定
される断面６５ａ〜６５ｆを基準に設定されればよい。

【００４８】各断面６５ａ〜６５ｆを特定するにあたっ
て、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、例えば図
１４に示されるように、各ノット６２ごとに重心線５９
に対して接線ベクトル６６を算出する。各ノット６２で
は、この接線ベクトル６６が直交する切断平面６７が特
定されることができる。この切断平面６７に描き出され
る長尺製品５１の断面形状によって各断面６５ａ〜６５
ｆは特定されることができる。こうしてパラメトリック
曲線で表現される重心線５９に従って各断面６５ａ〜６
５ｆが特定されると、長尺製品５１の曲率が大きくなれ
ばなるほど断面６５ａ〜６５ｆの枚数は増加し、きめ細
かく可動型１３の移動を制御することが可能となる。し
かも、トレランスＴＯＬの大きさを意図的に変更すれ
ば、長尺製品５１に要求される寸法精度に応じて断面６
５ａ〜６５ｆの枚数は意図的に変更されることが可能と
なる。

【００４９】各切断平面６７に長尺製品５１の断面形状
を描き出すにあたって、ＮＣ加工プログラム作成ソフト
ウェアは、固定型１２の貫通孔２４と機械座標系ｘｙｚ
との位置関係を取得する。この取得には例えばＧＵＩが
用いられればよい。すなわち、操作者は、例えば図１５
に示されるように、コンピュータ装置４３の画面上に描
き出された長尺製品５１の断面形状に対して機械座標系
ｘｙｚを位置合わせすればよい。このとき、機械座標系
ｘｙｚのｘ座標軸やｙ座標軸の向きは、固定型１２に形
成される貫通孔２４の形状すなわち中心軸２２回りの向
きに応じて設定される。ｚ座標軸の向きは固定型１２の
中心軸２２に一致する。固定型１２の中心軸２２は、例
えば長尺製品５１の断面形状で特定される重心Ｇに一致
する。

【００５０】各断面６５ａ〜６５ｆごとに機械座標系ｘ
ｙｚが設定されると、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウ
ェアは、例えば図１６に示されるように、重心線５９に
基づき可動型１３の位置や姿勢を特定する。この特定に
あたって、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、ま
ず、機械座標系ｘｙｚ上で固定型１２および可動型１３
の間のアプローチ距離Ｌを特定する。このアプローチ距
離Ｌは、固定型１２側貫通孔２４の出口と、基準位置に
位置決めされた可動型１３との間で固定型１２の中心軸
２２方向に沿って測定される。こうしたアプローチ距離
Ｌは、例えば操作者の入力操作などを通じて予めＮＣ加
工プログラム作成ソフトウェアに取り込まれればよい。

【００５１】特定されたアプローチ距離Ｌに基づき機械
座標系ｘｙｚ上には可動型１３の移動平面ＨＶが規定さ
れる。この移動平面ＨＶを規定するにあたって、ＮＣ加
工プログラム作成ソフトウェアは、アプローチ距離Ｌに
基づき機械座標系ｘｙｚ上のｚ座標値を規定すればよ
い。その結果、機械座標系ｘｙｚのｘｙ平面はｚ座標軸
に沿ってアプローチ距離Ｌで平行移動させられる。こう
して移動平面ＨＶが規定されると、ＮＣ加工プログラム
作成ソフトウェアは、移動平面ＨＶと重心線５９との交
差点６８でｘ座標値やｙ座標値を算出する。算出された
ｘ座標値やｙ座標値によって可動型１３の幾何的位置は
特定されることができる。こうして特定された可動型１
３の幾何的位置には、単純に、形状データで特定される
長尺製品５１の三次元形状が反映される。

【００５２】このように機械座標系ｘｙｚに従って可動
型１３のｘ座標値やｙ座標値を取得するにあたっては、
長尺製品５１の三次元像が機械座標系ｘｙｚのｙｚ平面
やｘｚ平面に投影されればよい。例えば図１７に示され
るように、長尺製品５１の三次元像が機械座標系ｘｙｚ
のｙｚ平面に投影されると、投影された三次元像と移動
平面ＨＶとの交差に基づき可動型１３のｙ座標値は特定
されることができる。このとき、移動平面ＨＶ上で長尺
製品５１の接線方向６９が特定されれば、可動型１３の
ｘ軸回り回転角Ａが導き出されることができる。図１８
に示されるように、長尺製品５１の三次元像が機械座標
系ｘｙｚのｘｚ平面に投影されると、同様に、投影され
た三次元像と移動平面ＨＶとの交差に基づき可動型１３
のｘ座標値は特定されることができる。同時に、移動平
面ＨＶ上で長尺製品５１の接線方向７０が特定されれ
ば、可動型１３のｙ軸回り回転角Ｂが導き出されること
ができる。

【００５３】こうして各断面６５ａ〜６５ｆごとに可動
型１３の位置や姿勢が特定されると、例えば図１９に示
されるように、隣接する断面６５ａ、６５ｂの間では中
立軸７１が描き出される。こうした中立軸７１を描き出
すにあたって、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェア
は、各断面６５ａ、６５ｂに沿って重心線５９すなわち
重心５５から中立軸７１までの乖離量ηを算出する。乖
離量ηの算出工程の詳細は後述される。ＮＣ加工プログ
ラム作成ソフトウェアは、算出された乖離量ηと重心線
５９とに基づき中立軸７１を描き出す。

【００５４】重心線５９を基準に中立軸７１を描き出す
にあたって、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、
各断面６５ａ、６５ｂ上で重心線５９の方向ベクトルを
特定する。こうした方向ベクトルは断面６５ａ、６５ｂ
に沿って乖離量ηで平行移動させられる。その結果、隣
接する２枚の断面６５ａ、６５ｂ同士の間では始点ベク
トルおよび終点ベクトルが特定される。こうして特定さ
れた始点ベクトルおよび終点ベクトルの間に重心線５９
と同一次数のパラメトリック曲線が描き出される。パラ
メトリック曲線は始点ベクトルから終点ベクトルに向か
って等変化率で曲率を変化させることができる。こうし
たパラメトリック曲線によって中立軸７１は表現され
る。こうした処理が全ての断面６５ａ〜６５ｆの間で実
現されると、長尺材１１の全長にわたって中立軸７１は
描き出されることができる。

【００５５】隣接する断面６５ａ、６５ｂ同士の間では
長尺材１１の送り量は中立軸の長さＳ１によって表現さ
れることができる。こうした中立軸７１の長さＳ１を基
準に長尺材１１の送り位置Ｗは決定される。言い換えれ
ば、重心線５９の長さを基準に特定された各断面６５ａ
〜６５ｆの位置、すなわち、重心線５９に沿って特定さ
れる各ノット６２の位置は中立軸７１の長さＳ１に基づ
き補正される。ここでは、重心線５９の長さＳ２に中立
軸７１の長さＳ１が代入された後、各断面６５ａ〜６５
ｆの位置が特定されればよい。

【００５６】一般に、押し通し曲げ加工機１０では、例
えば図２０に示されるように、固定型１２から送り出さ
れる長尺材１１に可動型１３で曲げ加工が施されると、
送りの反力によって長尺材１１には軸方向圧縮力Ｐｃが
加えられてしまう。こうした軸方向圧縮力Ｐｃは長尺材
１１の長さに変動を引き起こす。こうした長さの変動は
曲げの曲率１／Ｒすなわち曲率半径Ｒの大きさに応じて
変化する。その一方で、長尺材１１の曲がり具合すなわ
ち曲率１／Ｒの大きさに拘わらず中立軸７１では軸方向
に歪みは生じない。したがって、加工前と加工後とで中
立軸７１の長さＳ１は変化しない。こうした中立軸７１
を基準に特定される各送り位置Ｗに可動型１３のｘ座標
値やｙ座標値、ｙ軸回り回転角Ｂ、ｘ軸回り回転角Ａが
関連付けられると、精度の高い長尺製品５１が得られる
ことができる。

【００５７】しかも、前述のように、可動型１３の幾何
的位置は、押し通し曲げ加工機１０の固定型１２を基準
に特定される機械座標系ｘｙｚすなわち局部座標系に従
って決定される。局部座標系は、長尺製品５１の長手方
向に規定される送り位置が変化するたびに規定し直され
る。したがって、固定型１２と可動型１３との間に形成
される長尺製品５１の曲げ変形が必ず盛り込まれた上で
可動型１３のｘ座標値やｙ座標値は特定される。

【００５８】ここで、乖離量ηの算出方法を詳述する。
この乖離量ηは、以下に示されるとおり、各断面６５ａ
〜６５ｆごとに特定される長尺製品５１の曲率１／Ｒに
基づき導き出されることができる。いま、例えば図２０
に示されるように、可動型１３で長尺材１１に対して曲
げ加工が施されると、可動型１３には曲げ変形の反力で
曲率半径方向に荷重Ｆが作用する。このとき、固定型１
２側貫通孔２４の出口では長尺材１１内で軸方向に軸方
向圧縮力Ｐｃが特定されると、

【００５９】

【数１】

【００６０】は得られる。ここで、軸方向圧縮力Ｐｃ
は、固定型１２側貫通孔２４の出口で特定される長尺材
１１の公称応力分布σ（ｈ）の総和に等しい。したがっ
て、例えば固定型１２側貫通孔２４の出口で曲率１／Ｒ
が特定されると、図２１から明らかなように、

【００６１】

【数２】

【００６２】は得られる。ただし、変数ｈは、曲率半径
方向に測定される中立軸７１からの距離を示し、係数Ａ
は、長尺製品５１すなわち長尺材１１の断面積を示す。
このとき、曲げモーメントＭは、

【００６３】

【数３】

【００６４】によって表現されることから、式［数１］
に式［数２］および式［数３］が代入されると、

【００６５】

【数４】

【００６６】は得られる。この式［数４］が整理される
と、

【００６７】

【数５】

【００６８】は導き出される。

【００６９】前述の曲げモーメントＭを特定するにあた
って、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、長尺製
品５１すなわち加工中の長尺材１１の断面に沿って特定
される公称応力分布σ（ｈ）および公称歪み分布ｅ
（ｈ）を利用する。図２１から明らかなように、公称歪
み分布ｅ（ｈ）は、長尺製品５１すなわち長尺材１１の
断面上で曲率半径方向に沿って直線的に変化する。した
がって、公称歪み分布ｅ（ｈ）は、断面上で特定される
重心５５および中立軸７１の位置に基づき幾何学的に導
き出されることができる。すなわち、曲率半径Ｒで重心
線５９が描かれ、断面上で曲率半径方向に沿って重心５
５から中立軸７１までに乖離量ηが特定されると、公称
歪み分布ｅ（ｈ）は、

【００７０】

【数６】

【００７１】によって表現されることができる。

【００７２】その一方で、こうして特定された公称歪み
分布ｅ（ｈ）によれば、公称応力分布σ（ｈ）は、

【００７３】

【数７】

【００７４】によって表現されることができる。式［数
７］中、係数Ｃ３、Ｃ２、Ｃ１、Ｃ０は、例えば図２２
に示されるように、引っ張り試験で描き出される応力歪
み曲線（Ｓ−Ｓ曲線）７３に基づき決定される。すなわ
ち、式［数７］の多項式によれば、応力歪み曲線７３に
対する近似曲線７４は導き出される。式［数７］に示さ
れる多項式は、例えば、引っ張り試験で得られた応力歪
み曲線７３の最大強度点７５や降伏点７６、両者の中間
点７７といった３点によって簡単に特定されることがで
きる。

【００７５】ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、
式［数５］に従って数値積分を実施する。この数値積分
の実施にあたって、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェ
アは、前述の式［数５］に、式［数６］および式［数
７］で表現される曲率１／Ｒと乖離量ηとの関係を代入
する。こうして式［数６］および式［数７］が式［数
５］に代入された上で数値積分および収束計算が実施さ
れると、特定された断面上で重心５５から中立軸７１ま
での乖離量ηは算出されることができる。

【００７６】その他、中立軸７１を特定するにあたっ
て、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、例えば図
２３に示されるように、実測データに基づき乖離量ηを
導き出してもよい。この実測データによれば、

【００７７】

【数８】

【００７８】に従って乖離量ηは算出されることができ
る。ここで、係数αは、各断面で曲率半径方向に測定さ
れる長尺材１１の高さＨ（＝ｈ２−ｈ１）に対する乖離
量ηの比率すなわち移動率を表す。長尺材１１の高さＨ
に移動率αが掛け合わせられると、中立軸７１の移動量
ηは算出される。移動率αを特定するにあたっては、実
測データに基づき算出される比例係数Ｋ１が用いられれ
ばよい。

【００７９】比例係数Ｋ１を取得するにあたっては、様
々な断面形状や材質、大きさで特定される長尺材１１が
実際に押し通し曲げ加工機１０で加工されればよい。こ
のとき、加工中の可動型１３の傾斜角φや変形後の長尺
材１１の長さは実測される。こうして実測された可動型
１３の傾斜角φに対して中立軸７１の移動率αがプロッ
トされると、例えば図２３に示される実測データは得ら
れることができる。ここでは、２種類のアルミニウム材
（ＪＩＳ６０６３−Ｔ１およびＪＩＳ６０６３−Ｔ５）
に対して傾斜角φは実測された。実測にあたって、各ア
ルミニウム材ごとに断面形状や大きさは変更された。し
かも、固定型１２および可動型１３の間で４通りのアプ
ローチ距離Ｌ＝５０ｍｍ、６０ｍｍ、７０ｍｍ、９０ｍ
ｍが設定された。この実測データによれば、長尺材１１
の断面形状や材料特性の違いに拘わらず、乖離量ηを算
出するにあたって同一の係数Ｋ１が用いられることがで
きることが明らかとされる。

【００８０】さらに、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウ
ェアは、様々な要因を考慮して前述の幾何的位置に修正
を加え、設計どおりに精度の高い長尺製品５１を生み出
す可動型１３の実加工位置を導き出す。こうした実加工
位置を導き出すにあたって、ＮＣ加工プログラム作成ソ
フトウェアは、例えば図２４に示されるように、長尺材
１１の弾性曲げ復元力すなわちスプリングバックを引き
起こす弾塑性曲げ変形量を特定する。

【００８１】図２４から明らかなように、こうした弾塑
性曲げ変形量を特定するにあたって、ＮＣ加工プログラ
ム作成ソフトウェアは、まず、形状データで特定される
加工後の長尺製品５１の製品曲率１／Ｒｂを取得する。
ここで、Ｒｂは曲率半径を示す。この製品曲率１／Ｒｂ
は、前述のように機械座標系ｘｙｚ上で特定された可動
型１３の幾何的位置に基づき算出されればよい。すなわ
ち、図２４で示される座標系は、機械座標系ｘｙｚの座
標原点と可動型１３の幾何的位置とを含む１平面に沿っ
て規定される。ここでは、製品曲率１／Ｒｂは、固定型
１２側貫通孔２４の出口と可動型１３との間に測定され
る平均曲率によって代表される。

【００８２】続いて、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウ
ェアは、製品曲率１／Ｒｂに基づき長尺材１１に加えら
れる曲げモーメントを算出する。曲げモーメントには、
固定型１２側貫通孔２４の出口と可動型１３との間で特
定される曲げモーメント分布が用いられればよい。ここ
では、こうした曲げモーメントに、固定型１２側貫通孔
２４の出口から可動型１３までの平均曲げモーメントが
用いられる。こういった平均曲げモーメントには、例え
ば図２４から明らかなように、固定型１２側貫通孔２４
の出口で算出される最大曲げモーメントＭの２分の１の
値が用いられればよい。最大曲げモーメントＭは前述の
式［数３］に基づき導き出されることができる。その
際、前述のように算出された乖離量ηや式［数６］およ
び式［数７］などが参照されればよい。

【００８３】算出された最大曲げモーメントＭに基づ
き、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは弾塑性曲げ
変形量を算出する。弾塑性曲げ変形量は、例えば次式に
従って算出されることができる。

【００８４】

【数９】

【００８５】この式［数９］によれば、弾塑性曲げ変形
量は、形状データで特定される加工後の長尺製品５１の
製品曲率１／Ｒｂを実現する際に必要とされる加工中の
実曲率１／Ｒｃすなわち実曲率半径Ｒｃによって表現さ
れる。ここで、係数Ｅは長尺材１１のヤング率（縦弾性
係数）を示し、係数Ｉは長尺材１１の断面二次モーメン
トを示す。

【００８６】こういったヤング率Ｅや断面二次モーメン
トＩは操作者の入力操作に基づき予めＮＣ加工プログラ
ム作成ソフトウェアに取り込まれていればよい。このと
き、断面二次モーメントＩは、前述のように長尺材１１
の断面形状に重ね合わせられた機械座標系ｘｙｚを基準
に算出されてもよい。指定された機械座標系ｘｙｚに従
ってｘ軸回りの断面二次モーメントＩｘやｙ軸回りの断
面二次モーメントＩｙ、断面相乗モーメントＪｘｙが算
出されると、図１５から明らかなように、次式に従っ
て、曲げ方向を規定する従法線ベクトルｂ回りで断面二
次モーメントＩ_bは算出されることができる。

【００８７】

【数１０】

【００８８】ただし、θ_b-x は、従法線ベクトルｂと機
械座標系ｘｙｚのｘ座標軸との間で反時計回りに特定さ
れる角度を示す。ここで、断面二次モーメントＩｘ、Ｉ
ｙおよび断面相乗モーメントＪｘｙは、

【００８９】

【数１１】

【００９０】によって算出されることができる。こうし
て算出される断面二次モーメントＩ_bによれば、長尺材
１１の各断面ごとに曲げ方向に応じて適切な断面二次モ
ーメントＩは特定されることができる。

【００９１】実曲率１／Ｒｃが特定されると、ＮＣ加工
プログラム作成ソフトウェアは、実曲率１／Ｒｃで描き
直される重心線８１に基づき可動型１３の実加工位置８
２を特定する。この実加工位置８２は、機械座標系ｘｙ
ｚに従ってｘ座標値やｙ座標値で表現されてもよく、重
心線５９に基づく幾何的位置８３との差分値によって表
現されてもよい。

【００９２】一般に、アルミニウム材を始めとする長尺
材１１は弾性変形を経て塑性変形に至る。こういった長
尺材１１が用いられる場合には、可動型１３から曲げ変
形が加えられても、長尺材１１が可動型１３から解放さ
れると同時に弾性復元力いわゆるスプリングバックに応
じて加工後の長尺製品５１に形状誤差が生じてしまう。
前述のように導き出された弾塑性曲げ変形量に応じて可
動型１３の実加工位置が特定されれば、そういった弾性
復元力いわゆるスプリングバックに起因する長尺製品５
１の形状誤差は十分に解消されることができる。特に、
そういった弾塑性曲げ変形量は最大曲げモーメントＭに
基づき幾何学的に算出されることから、実測データの収
集といった手間をできる限り省くことが可能となる。

【００９３】以上のような弾塑性曲げ変形量に加えて、
ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、例えば図２５
に示されるように、固定型１２側貫通孔２４の出口で長
尺材１１の出口回り折れ角量βを特定してもよい。こう
いった出口回り折れ角量βは、貫通孔２４の出口で生じ
る弾性折れ変形や塑性折れ変形といった剪断変形や断面
変形すなわち窪み８４によって引き起こされる。出口回
り折れ角量βが特定されると、ＮＣ加工プログラム作成
ソフトウェアは、機械座標系ｘｙｚに従って貫通孔２４
の出口回りで重心線５９を回転させる。重心線５９は、
機械座標系ｘｙｚの座標原点と可動型１３の幾何的位置
とを含む１平面に沿って出口回り折れ角量βで回転すれ
ばよい。ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、回転
した重心線５９と移動平面ＨＶとの交点に基づき可動型
１３の実加工位置８５を特定する。この実加工位置８５
は、機械座標系ｘｙｚに従ってｘ座標値やｙ座標値で表
現されてもよく、重心線５９に基づく幾何的位置との差
分値によって表現されてもよい。

【００９４】特に、中空の長尺材１１では、固定型１２
および可動型１３の間で曲げ変形が引き起こされる際
に、固定型１２側貫通孔２４の出口で長尺材１１に大き
な剪断力が作用する。こういった剪断力は固定型１２側
貫通孔２４の出口で弾性折れ変形や塑性折れ変形といっ
た剪断変形を引き起こす。しかも、固定型１２側貫通孔
２４の出口では長尺材１１に断面変形すなわち窪み８４
が生じてしまう。こうした窪み８４によれば、固定型１
２側貫通孔２４の出口で折れ変形は引き起こされる。こ
れら剪断変形や断面変形に起因する折れ変形が引き起こ
される結果、固定型１２および可動型１３の間では形状
データに基づく幾何的な位置関係どおりに十分な曲げ変
形は引き起こされることはできない。長尺材１１が可動
型１３から解放されると同時に折れ変形に応じて加工後
の長尺製品５１に形状誤差が生じてしまう。前述のよう
に導き出された出口回り折れ角量βに応じて可動型１３
の実加工位置８５が特定されれば、そういった出口回り
の折れ角に起因する長尺製品５１の形状誤差は十分に解
消されることができる。

【００９５】ここで、出口回り折れ角量βは、例えば図
２６に示されるように、実測データに基づき特定されれ
ばよい。この実測データによれば、

【００９６】

【数１２】

【００９７】に従って出口回り折れ角量β［゜］は算出
されることができる。ここで、係数Ｋ２は、実測データ
に基づき算出される比例係数を示す。

【００９８】こうした実測データを取得するにあたって
は、様々な断面形状や材質、大きさで特定される長尺材
１１が実際に押し通し曲げ加工機１０で加工されればよ
い。このとき、固定型１２および可動型１３の間で長尺
材１１の形状は実測される。こうした実測によって曲げ
変形の曲率は明らかとされる。例えば図２５から明らか
なように、曲げ変形の曲率半径Ｒｄを導き出すにあたっ
て、少なくとも３点の計測点８６が選択されればよい。

【００９９】こうして固定型１２および可動型１３の間
で長尺材１１の曲げ変形を表現する曲線８７が特定され
ると、固定型１２側貫通孔２４の出口で曲線８７に対す
る接線８８が描き出される。この接線８８と機械座標系
ｘｙｚのｚ座標軸との角度によって出口回り折れ角量β
は特定されることができる。こうして実測された出口回
り折れ角量βが係数Ｍ／ＥＩに対してプロットされる
と、図２６に示される実測データは得られることができ
る。ここでは、３種類のアルミニウム材（ＪＩＳ６０６
３−Ｏ、ＪＩＳ６０６３−Ｔ１およびＪＩＳ６０６３−
Ｔ５）に対して出口回り折れ角量βが実測された。実測
にあたって、固定型１２および可動型１３の間で３通り
のアプローチ距離Ｌ＝６０ｍｍ、９０ｍｍ、１３３ｍｍ
が設定された。この実測データによれば、長尺材１１の
断面形状や材料特性の違いに拘わらず、出口回り折れ角
量βを算出するにあたって同一の係数Ｋ２が用いられる
ことができることが明らかとされる。

【０１００】同様に、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウ
ェアは、例えば図２７に示されるように、固定型１２側
貫通孔２４の出口で長尺材１１の断面変形すなわち窪み
８４に起因する断面変形量ｄ１を同時に特定してもよ
い。特定された断面変形量ｄ１は、曲率半径方向すなわ
ち曲げ方向に沿って前述の幾何的位置に加えられればよ
い。こうして幾何的位置に断面変形量ｄ１が加えられる
と、可動型１３の実加工位置は特定されることができ
る。この実加工位置は、前述と同様に、機械座標系ｘｙ
ｚに従ってｘ座標値やｙ座標値で表現されてもよく、重
心線５９に基づく幾何的位置との差分値によって表現さ
れてもよい。

【０１０１】特に、中空の長尺材１１では、固定型１２
および可動型１３の間で曲げ変形が引き起こされる際
に、固定型１２側貫通孔２４の出口で断面変形が生じて
しまう。こうした断面変形には、前述の窪み８４のほ
か、曲率半径方向に沿った断面の潰れなどが含まれる。
こうした断面変形が引き起こされている間に可動型１３
が移動しても、長尺材１１には十分な塑性曲げ変形は生
じることはない。したがって、固定型１２および可動型
１３の間では形状データに基づく幾何的な位置関係どお
りに十分な曲げ変形は引き起こされることはできず、加
工後の長尺製品５１に形状誤差が生じてしまう。前述の
ように導き出された断面変形量ｄ１に応じて可動型１３
の実加工位置が特定されれば、そういった断面変形に起
因する長尺製品５１の形状誤差は十分に解消されること
ができる。

【０１０２】ここで、断面変形量ｄ１は、例えば図２８
に示されるように、実測データに基づき特定されればよ
い。この実測データによれば、

【０１０３】

【数１３】

【０１０４】に従って断面変形量ｄ１［ｍｍ］は算出さ
れることができる。ここで、係数Ｋ３は、実測データに
基づき算出される比例係数を示す。

【０１０５】こうした実測データを取得するにあたって
は、様々な断面形状や材質、大きさで特定される長尺材
１１が実際に押し通し曲げ加工機１０で加工されればよ
い。このとき、固定型１２側貫通孔２４の出口で長尺材
１１の断面形状は実測される。こうして実測された断面
変形量ｄ１が荷重Ｆに対してプロットされると、図２８
に示される実測データは得られることができる。ここで
は、２種類のアルミニウム材（ＪＩＳ６０６３−Ｔ１お
よびＪＩＳ６０６３−Ｔ５）に対して断面変形量ｄ１は
実測された。実測にあたって、固定型１２および可動型
１３の間で３通りのアプローチ距離Ｌ＝６０ｍｍ、９０
ｍｍ、１３３ｍｍが設定された。この実測データによれ
ば、長尺材１１の断面形状や材料特性の違いに拘わら
ず、断面変形量ｄ１を算出するにあたって同一の係数Ｋ
３が用いられることができることが明らかとされる。

【０１０６】さらに、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウ
ェアは、例えば図２９に示されるように、固定型１２お
よび可動型１３に対する長尺材１１のクリアランス量ｄ
２すなわちガタに起因するクリアランス量を特定しても
よい。特定されたクリアランス量ｄ２は、曲率半径方向
すなわち曲げ方向に沿って前述の幾何的位置に加えられ
ればよい。こうして幾何的位置にクリアランス量ｄ２が
加えられると、可動型１３の実加工位置は特定されるこ
とができる。この実加工位置は、前述と同様に、機械座
標系ｘｙｚに従ってｘ座標値やｙ座標値で表現されても
よく、重心線５９に基づく幾何的位置との差分値によっ
て表現されてもよい。

【０１０７】クリアランス量ｄ２［ｍｍ］は実測値に基
づき特定されればよい。実測値を取得するにあたって
は、様々な断面形状や材質、大きさで特定される長尺材
１１が実際に押し通し曲げ加工機１０で加工されればよ
い。このとき、可動型１３が移動し始めてから、長尺材
１１が固定型１２側貫通孔２４に接触するまでに可動型
１３の移動距離は測定される。こうして測定された移動
距離によってクリアランス量ｄ２は特定されることがで
きる。例えばクリアランス量ｄ２は長尺材１１の寸法公
差の大きさに応じて分類されることが望ましい。すなわ
ち、クリアランス量ｄ２の実測に先立って長尺材１１の
外形寸法は実測される。実測された外形寸法ごとに長尺
材１１のクリアランス量ｄ２は実測される。

【０１０８】一般に、長尺材１１の寸法精度には所定範
囲の公差すなわちばらつきが許容される。こういった公
差に拘わらず固定型１２や可動型１３の貫通孔２４、２
８に対して長尺材１１を確実に通過させるには、長尺材
１１の設計寸法と貫通孔２４、２８の寸法との間にクリ
アランスすなわちガタを持たせる必要がある。たとえ公
差が存在しなくても、固定型１２や可動型１３の貫通孔
２４、２８に対して長尺材１１をスムーズに通過させる
には、長尺材１１の外形と貫通孔２４、２８の内面との
間にクリアランスすなわちガタを持たせる必要がある。
こうしたクリアランスが解消されて固定型１２や可動型
１３が完全に長尺材１１に接触するまで、可動型１３が
移動しても長尺材１１には実質的に曲げ変形は生じるこ
とはない。したがって、固定型１２および可動型１３の
間では形状データに基づく幾何的な位置関係どおりに十
分な曲げ変形は引き起こされることはできず、加工後の
長尺製品５１に形状誤差が生じてしまう。前述のように
導き出されたクリアランス量ｄ２に応じて可動型１３の
実加工位置が特定されれば、そういったクリアランスす
なわちガタに起因する長尺製品５１の形状誤差は十分に
解消されることができる。ただし、実加工位置を特定す
るにあたって使用されるクリアランス量ｄ２は、固定型
１２および可動型１３で生じる２つのクリアランス量の
総和を表現する必要がある。

【０１０９】なお、押し通し曲げ加工機１０では、前述
の曲げ変形に加えて、同時に捻り変形が実現されてもよ
い。こうした捻り変形は振り子部材１９の回転によって
実現されればよい。このとき、ＮＣコントローラ４２に
供給されるＮＣ加工プログラムには、前述のように長尺
材１１の送り位置ごとに関連付けられた振り子部材１９
の回転位置といった制御データが含まれればよい。ＮＣ
コントローラ４２は、そういった回転位置を確立する駆
動モータ２３の回転量を規定する駆動指令値を押し通し
曲げ加工機１０に向けて出力する。

【０１１０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、可動型の
変位量を規定するにあたって、中立軸に基づき長尺材の
正確な送り量は導き出されることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 押し通し曲げ加工機の全体構成を概略的に示
す側面図である。

【図２】 固定型の拡大正面図である。

【図３】 可動型の拡大正面図である。

【図４】 押し通し曲げ加工システムの全体構成を概略
的に示す模式図である。

【図５】 機械座標系の概念を示す固定型の斜視図であ
る。

【図６】 長尺製品の構成を概略的に示す斜視図であ
る。

【図７】 ＮＣ加工プログラムの一具体例を示す図であ
る。

【図８】 二次元データで表現される長尺製品の断面形
状を示す平面図である。

【図９】 三次元データで表現される長尺製品の稜線を
示す概念図である。

【図１０】 ２本のガイド線に基づき特定される重心線
を示す概念図である。

【図１１】 長尺製品の曲がり具合を表現する重心線を
示す概念図である。

【図１２】 重心線上で特定される制御点を示す概念図
である。

【図１３】 長尺製品の各断面ごとに関連付けられる機
械座標系を示す透視図である。

【図１４】 重心線に基づき特定される長尺製品の断面
を示す概念図である。

【図１５】 断面に対する機械座標系の向きを設定する
にあたって用いられるＧＵＩ（グラフィカルユーザイン
ターフェース）を概略的に示す図である。

【図１６】 重心線に基づき特定される可動型の位置を
示す概念図である。

【図１７】 ｙｚ平面に投影された長尺製品からｙ座標
値を算出する工程を示す概念図である。

【図１８】 ｘｚ平面に投影された長尺製品からｘ座標
値を算出する工程を示す概念図である。

【図１９】 隣接する断面の間で特定される重心軸およ
び中立軸を示す長尺製品の一部拡大側面図である。

【図２０】 可動型に加えられる荷重と可動型の傾斜角
との関係を示す概念図である。

【図２１】 長尺材の公称応力分布および公称歪み分布
を示す図である。

【図２２】 応力歪み曲線の近似曲線を算出する工程を
示す概念図である。

【図２３】 可動型の傾斜角と中立軸の移動率との関係
を示すグラフである。

【図２４】 弾塑性曲げ変形量を算出する工程を示す概
念図である。

【図２５】 剪断変形および断面変形に起因する出口回
り折れ角量の概念図である。

【図２６】 出口回り折れ角量の実測データを示すグラ
フである。

【図２７】 断面変形量の概念図である。

【図２８】 断面変形量の実測データを示すグラフであ
る。

【図２９】 クリアランスすなわちガタの概念図であ
る。

【符号の説明】

１０ 押し通し曲げ加工機、１１ 長尺材（形材）、１
２ 固定型、１３ 可動型、４３ コンピュータ装置、
４４ 記録媒体としてのフロッピーディスク（ＦＤ）、
４５ 記録媒体としてのコンパクトディスク（ＣＤ）、
５１ 長尺製品、５９ 重心線、６２ 制御点としての
ノット、６５ａ〜６５ｆ 断面、７１中立軸、Ｓ１ 中
立軸の長さ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 廻 秀夫 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 影山 善浩 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4E063 AA08 BC15 FA05 JA07 LA17 LA19

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長尺製品の形状を表現する形状データに
   基づき、長尺製品の長手方向に延びる中立軸を特定する
   工程と、特定された中立軸に基づき、押し通し曲げ加工
   機の固定型を通過する長尺材の送り量を決定する工程と
   を備えることを特徴とする押し通し曲げ加工機用制御デ
   ータ作成方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の押し通し曲げ加工機用
   制御データ作成方法において、前記中立軸を特定するに
   あたって、前記長尺製品の断面上で重心の位置を特定す
   る工程と、前記形状データで特定される前記長尺製品の
   曲率に基づき断面に沿って重心から中立軸までの乖離量
   を算出する工程とを備えることを特徴とする押し通し曲
   げ加工機用制御データ作成方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の押し通し曲げ加工機用
   制御データ作成方法において、前記長尺製品の全長にわ
   たって前記重心の位置を特定する重心線を取得する工程
   と、取得された重心線および前記乖離量に基づき長尺材
   の全長にわたって中立軸を描き出す工程と、少なくとも
   隣接する前記断面同士の間で、描き出された中立軸の長
   さを基準に前記長尺材の送り量を算出する工程とをさら
   に備えることを特徴とする押し通し曲げ加工機用制御デ
   ータ作成方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の押し通し曲げ加工機用
   制御データ作成方法において、前記長尺製品の全長にわ
   たって前記重心線をパラメトリック曲線で表現する工程
   と、重心線上で特定されるパラメトリック曲線の制御点
   ごとに前記断面を設定する工程とをさらに備えることを
   特徴とする押し通し曲げ加工機用制御データ作成方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の押し通し曲げ加工機用
   制御データ作成方法において、前記長尺製品の断面ごと
   に、押し通し曲げ加工機の固定型を基準に特定される局
   部座標系を設定する工程と、局部座標系に基づき押し通
   し曲げ加工機の可動型の位置を算出する工程と、前記長
   尺材の送り量に対して、算出された可動型の位置を関連
   付ける工程とをさらに備えることを特徴とする押し通し
   曲げ加工機用制御データ作成方法。
6. 【請求項６】 長尺製品の形状を表現する形状データに
   基づき、長尺製品の長手方向に延びる中立軸を特定する
   工程と、特定された中立軸に基づき、押し通し曲げ加工
   機の固定型を通過する長尺材の送り量を決定する工程と
   をコンピュータに実現させるプログラムを記録したコン
   ピュータ読み取り可能な記録媒体。