JP2001191120A - 捻り加工用制御データ作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熟練した作業者の勘や経験則に頼らずに長尺
材の軸心回りで相対回転する１対の型を用いて設計どお
りに精度よく長尺材に捻り加工を施すことができる捻り
加工用制御データ作成方法を提供する。 【解決手段】 長尺製品５１の形状を表現する形状デー
タで特定される長尺製品５１の軸心回り捻れ角△θに基
づき、長尺材に加えられる捻りモーメントは算出され
る。算出された捻りモーメントに基づき、軸心回りで相
対回転する第１および第２型の間で長尺材に引き起こさ
れる弾塑性捻れ変形量は算出される。算出された弾塑性
捻れ変形量は、形状データに基づき算出された軸心回り
相対回転角に足し合わせられる。こうして弾塑性捻れ変
形量に応じて第１および第２型の間で軸心回り実回転角
が特定されれば、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の形状誤差は十分に解消されること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、長尺材の長手方向
すなわち軸方向に間隔を置いて配置される第１および第
２型の間で引き起こされる軸心回り相対回転を通じて長
尺材に捻れ変形を施す捻り加工機に関し、特に、そうい
った捻り加工機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】なお、本明細書中、「曲線」には、湾曲し
た線のみならず線分の連結によって描き出される線（例
えば折れ線）が含まれるものとする。

【０００３】

【従来の技術】例えば１対の金型で真っ直ぐな金属製長
尺材（例えば棒材や角材）の両端を把持し、長尺材の軸
心回りで金型間に相対回転を生じさせると、長尺材に捻
れ変形は引き起こされる。この捻れ変形によれば、１対
の金型の間で長尺材は均一な捻れ角で捻られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、工作機の動作
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。１対の金型を
利用して長尺材に捻れ変形を施すにあたって、制御プロ
グラムには、所望の捻り加工を実現する金型の軸心回り
回転角といった制御データが規定されなければならな
い。しかしながら、こういった制御データを記述するこ
とは熟練した作業者にとっても難しい。作業者の勘や経
験則に基づき記述される制御データに従って製品の試作
が繰り返され、試作が繰り返されるたびに制御データは
書き換えられる。こうした試作が数十回と繰り返される
結果、最終的に、所望どおりに捻れ変形を実現すること
ができる制御データは確立されていく。

【０００５】特に、自動車を始めとする工業製品の分野
では、均一な捻れ角で長尺材を捻ることによって実現さ
れるデザインのほか、徐々に変化する捻れ角で長尺材を
捻ることによって実現されるデザインが出現しつつあ
る。これまでのところ、こうした複雑なデザインに従っ
て長尺材に捻れ変形を引き起こすことができる捻り加工
機は提案されていない。

【０００６】本発明は、上記実状に鑑みてなされたもの
で、熟練した作業者の勘や経験則に頼らずに長尺材の軸
心回りで相対回転する１対の型を用いて設計どおりに精
度よく長尺材に捻り加工を施すことができる捻り加工用
制御データ作成方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１発明によれば、軸心回りで捻れる長尺製品の形
状を表現する形状データに基づき、軸心回りで相対回転
する第１および第２型の間で軸心回り相対回転角を算出
する工程と、形状データで特定される長尺製品の軸心回
り捻れ角に基づき、長尺材に加えられる捻りモーメント
を算出する工程と、算出された捻りモーメントに基づ
き、長尺材に引き起こされる弾塑性捻れ変形量を算出す
る工程と、算出された弾塑性捻れ変形量および軸心回り
相対回転角に基づき、第１および第２型の間で軸心回り
実回転角を算出する工程とを備えることを特徴とする捻
り加工用制御データ作成方法が提供される。

【０００８】一般に、金属材を始めとする長尺材は弾性
変形を経て塑性変形に至る。こういった長尺材が用いら
れる場合には、第１および第２型の間で軸心回りに捻り
変形が加えられても、長尺材が第１および第２型の相対
回転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に形状誤差が生じ
てしまう。弾塑性捻れ変形量に応じて第１および第２型
の間で軸心回り実回転角が特定されれば、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
の形状誤差は十分に解消されることができる。特に、そ
ういった弾塑性捻れ変形量は捻りモーメントに基づき幾
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。

【０００９】弾塑性捻れ変形量は、例えば、捻りモーメ
ントＴ、剪断弾性係数Ｇおよび断面二次極モーメントＩ
ｐを用いて表現されればよい。捻りモーメントＴや断面
二次極モーメントＩｐは例えば長尺製品の形状データに
基づき算出されることができる。剪断弾性係数Ｇは例え
ば引っ張り試験で取得される縦弾性係数（ヤング率）や
ポアソン比に基づき取得されることができる。ただし、
剪断弾性係数Ｇは材質ごとに予め既知であることが多
い。したがって、捻りモーメントＴや剪断弾性係数Ｇ、
断面二次極モーメントＩｐで弾塑性捻れ変形量が表現さ
れれば、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。

【００１０】捻りモーメントを算出するにあたっては、
前記長尺材の断面に沿って剪断歪み分布が特定されれば
よい。剪断歪み分布は、捻れの中心すなわち軸心からの
距離に基づき幾何学的に算出されることができる。この
剪断歪み分布に基づけば剪断応力分布は導き出されるこ
とができる。こうして剪断応力分布が明らかとなれば、
前述の捻りモーメントは算出されることができる。

【００１１】また、第２発明によれば、軸心回りで捻れ
る長尺製品の形状を表現する形状データに基づき、軸心
回りで相対回転する第１および第２型の間で軸心回り相
対回転角を算出する工程と、少なくとも第１および第２
型のいずれか一方で長尺材の断面変形に基づき引き起こ
される長尺材の捻れ変化量を取得する工程と、取得され
た捻れ変化量および軸心回り相対回転角に基づき、第１
および第２型の間で軸心回り実回転角を算出する工程と
を備えることを特徴とする捻り加工用制御データ作成方
法が提供される。

【００１２】特に、中空の長尺材では、第１および第２
型の間で捻れ変形が引き起こされる際に、第１および第
２型の出口や入り口で長尺材の断面変形すなわち凹みが
生じてしまう。こうした凹みが引き起こされている間に
第１および第２型との間に軸心回りの相対回転が実現さ
れても、長尺材には十分な塑性捻れ変形は生じることは
ない。したがって、第１および第２型の間では形状デー
タに基づく幾何的な位置関係どおりに十分な捻れ変形は
引き起こされることはできず、加工後の長尺製品に形状
誤差が生じてしまう。前述のように導き出された捻れ変
化量に基づき第１および第２型の間で軸心回り実回転角
が特定されれば、そういった断面変形に起因する長尺製
品の形状誤差は十分に解消されることができる。このと
き、捻れ変化量は、前記長尺材の長手方向に延びる稜線
の本数に基づき特定されることができる。一般に、捻れ
変形の場合には、前述のような断面変形すなわち凹みは
長尺材の稜線で生成されやすい。

【００１３】さらに、第３発明によれば、軸心回りで捻
れる長尺製品の形状を表現する形状データに基づき、軸
心回りで相対回転する第１および第２型の間で軸心回り
相対回転角を算出する工程と、少なくとも第１および第
２型のいずれか一方に対する長尺材のクリアランス量を
取得する工程と、取得されたクリアランス量および軸心
回り相対回転角に基づき、第１および第２型の間で軸心
回り実回転角を算出する工程とを備えることを特徴とす
る捻り加工用制御データ作成方法が提供される。

【００１４】一般に、押し出し加工で成形される形材と
いった長尺材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第１型
や第２型の貫通孔に対して長尺材を確実に通過させるに
は、長尺材の設計寸法と貫通孔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、第１型や第２型の貫通孔に対して長尺
材をスムーズに通過させるには、長尺材の外形と貫通孔
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第１型や
第２型が完全に長尺材に接触するまで、第１および第２
型の間に相対回転が実現されても長尺材には実質的に捻
れ変形は生じることはない。したがって、第１および第
２型の間では形状データに基づく幾何的な位置関係どお
りに十分な捻れ変形は引き起こされることはできず、加
工後の長尺製品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に基づき第１および第２
型の間で軸心回り実回転角が特定されれば、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の形状誤
差は十分に解消されることができる。

【００１５】前述の軸心回り相対回転角を算出するにあ
たって、捻り加工用制御データ作成方法は、例えば、軸
心回りで捻れる長尺製品の形状を表現する形状データを
取得する工程と、形状データに基づき、軸心方向に特定
される単位送り量当たりの軸心回り比捻れ角を算出する
工程と、算出された軸心回り比捻れ角に基づき、軸心回
りで相対回転する第１および第２型の間で長尺製品の軸
心回り捻れ角を算出する工程とを備えればよい。

【００１６】かかる制御データ作成方法によれば、軸心
方向に沿って変動する長尺製品の捻れ角は軸心回り比捻
れ角によって表現されることができる。長尺材の捻れ変
形を実現する第１および第２型の間では、こうした軸心
回り比捻れ角に基づき軸心回り捻れ角が特定されること
ができる。長尺材が第１および第２型を通過する間に、
特定された軸心回り捻れ角に従って第１型や第２型の回
転が制御されれば、形状データで規定される捻れ角に従
って長尺材には捻れ変形が引き起こされることができ
る。このとき、捻れ角は徐々に増加してもよく徐々に減
少してもよい。こうした形状データは例えばＣＡＤ（コ
ンピュータ支援設計）システムから取り込まれればよ
い。

【００１７】以上のような捻り加工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。

【００１８】なお、捻り加工を実現するにあたって、前
述の弾塑性捻れ変形量、捻れ変化量およびクリアランス
量は、必ずしも単独で利用される必要はなく、それらの
いかなる組み合わせで利用されてもよい。

【００１９】

【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。

【００２０】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対の第１および第２型す
なわち固定型１２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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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、後述される
ように、例えば長尺材１１の軸心回りで固定型１２と可
動型１３との間に相対回転を生み出す。この相対回転は
長尺材１１の軸心回りで長尺材１１に捻れ変形を引き起
こす。振り子部材１９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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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、微小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。

【００２９】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。

【００３０】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（数値
制御）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。中心軸２２回りで特定
される固定型１２の姿勢すなわち軸心回り回転角は機械
座標系ｘｙｚに従って指定されるｚ軸回り回転角Ｃによ
って特定されることができる。

【００３１】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。

【００３２】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。しかも、可動型１
３の基準位置が確立されると固定型１２の中心軸２２に
よって長尺材１１の軸心は特定される。

【００３３】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、軸心回りの固定型１２の姿勢とい
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１
０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３７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。さらに、機械座標系ｘｙｚに従って固定型１
２のｚ軸回り回転角Ｃが指定されると、ＮＣコントロー
ラは、このｚ軸回り回転角Ｃを確立する振り子部材１９
の回転を引き起こす駆動モータ２３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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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および捻れ変形が施されて形成さ
れる長尺製品５１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５
１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、少なくとも、長尺製品５１の
断面形状と、長尺製品５１の全長にわたって長尺製品５
１の曲がり具合および捻れ具合とを特定すればよい。長
尺製品５１の曲がり具合や捻れ具合は、各断面で同一の
位置を通過する２本の曲線（例えば稜線）で表現される
ことができる。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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の位置や姿勢と固定型１２の軸心回りの姿勢とを
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。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。固
定型１２の軸心回りの姿勢は例えば機械座標系ｘｙｚの
ｚ軸回り回転角Ｃ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、ｚ軸回り回転角Ｃ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、固定型１２のｚ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
勢並びに固定型１２の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可動型１３の位置や姿
勢並びに固定型１２および可動型１３の間の相対回転は
確実に確立されることができる。

【００４１】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。例えば長
尺材１１が送り位置Ｗ＝−１６０１．９０７ｍｍに到達
すると、可動型１３は、ｘ座標値Ｘ＝０．０９０ｍｍお
よびｙ座標値Ｙ＝８．５１５ｍｍ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＝−０．０６５度およびｘ軸回り回転角Ａ＝
６．０９２度で規定される姿勢に変化する。同時に、固
定型１２は、中心軸２２回りで回転してｚ軸回り回転角
Ｃ＝０．７０９１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。同時に、固定型１２と可動型１３との
間にはｚ軸回り回転角Ｃで規定される相対回転が確立さ
れる。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、ｚ軸回り回転角Ｃは例えば等速で変化すればよい。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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、ここでは、２つのガイド点５
４ａ、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。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。

【００４５】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〜５７ｇを規
定する。こうした切断平面５７ａ〜５７ｇ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
〜５７ｇは、部分線の分割点５８ａ〜５８ｇ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〜５７ｇでは、第１ガイド線５３ａと切断
平面５７ａ〜５７ｇ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〜５７ｇ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。

【００４６】こうして各切断平面５７ａ〜５７ｇ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〜５７ｇ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。重心５５同士
を結ぶにあたって曲率の連続性が考慮されれば、滑らか
で精度の高い重心線５９が得られることができる。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〜５７ｇ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。

【００４７】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。

【００４８】こうして重心線５９に沿ってノット６２の
間隔が取得されると、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〜６５ｇを基準に設定されればよい。

【００４９】各断面６５ａ〜６５ｇ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
ｇ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
５ｇ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〜６５ｇ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〜６５ｇの枚数は意図的に変更されることが可能と
なる。

【００５０】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。ここで、固定型１２の中心軸２
２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。その結果、前述のように長尺製品５１の
曲がり具合を表現する重心線５９によって長尺製品５１
の軸心は特定されることができる。

【００５１】各断面６５ａ〜６５ｇ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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】こうして可動型１３の位置や姿勢を特定す
ると同時に、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、
各断面６５ａ〜６５ｇに設定される機械座標系ｘｙｚに
基づき固定型１２の中心軸２２回りの姿勢、すなわち、
軸心回りで相対回転する固定型１２および可動型１３の
相対回転角を特定する。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、隣接する機械座
標系ｘｙｚに基づき、長尺製品５１の軸心方向すなわち
重心線５９に沿って特定される単位送り量当たりの軸心
回り比捻れ角を算出する。

【００５５】この軸心回り比捻れ角の算出にあたって、
ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、例えば図１９
に示されるように、隣接する機械座標系ｘｙｚ同士の間
でｘｙ座標平面同士を互いに重ね合わせる。この重ね合
わせにあたっては、例えば行列演算などを用いて１対の
機械座標系ｘｙｚの間でｚ座標軸の向きが揃えられれば
よい。こうした座標平面同士の重ね合わせにあたって、
ｘｙ座標平面およびｘ ₁ ｙ₁ 座標平面では、全体座標系
ＸＹＺに従ってｚ座標軸回りの回転角は保持される。し
たがって、重ね合わせられたｘｙ座標平面およびｘ₁ ｙ
₁ 座標平面に基づけば、１対の断面６５ａ、６５ｂ同士
の間で軸心回り捻れ角θは導き出されることができる。

【００５６】こうして隣接する断面６５ａ〜６５ｇ同士
の間で軸心回り捻れ角θが算出されると、ＮＣ加工プロ
グラム作成ソフトウェアは、前述のように断面６５ａ〜
６５ｇ同士の間で測定される重心線５９の長さ、すなわ
ち、ノット６２間で測定される曲線６１の長さを用いて
軸心回り比捻れ角ψを算出する。すなわち、軸心回り捻
れ角θは重心線５９の長さによって除算される。こうし
て算出された軸心回り比捻れ角ψは、例えば図２０に示
されるように、累積される重心線５９の長さに対して次
々とプロットされる。その結果、長尺製品５１の軸心方
向に沿って軸心回り比捻れ角ψの変動を示す分布曲線７
１は導き出される。ただし、この分布曲線７１では、重
心線５９の長さで特定される軸心方向位置に固定型１２
が位置決めされた際に可動型１３の位置で特定される軸
心回り比捻れ角ψがプロットされる。

【００５７】続いてＮＣ加工プログラム作成ソフトウェ
アは分布曲線７１上で軸心回り比捻れ角ψの最大値７２
を検出する。この最大値７２は、軸心回り比捻れ角ψ＝
０で始まり軸心回り比捻れ角ψ＝０で終わる１捻り区間
７３内で検出される。最大値７２が検出されると、ＮＣ
加工プログラム作成ソフトウェアは、最大値７２に至る
分布曲線７１ａを単純増加曲線に描き直すと同時に、最
大値７２を通過した分布曲線７１ｂを単純減少曲線に描
き直す。単純増加曲線によれば軸心回り比捻れ角ψ＝０
から最大値７２までに軸心回り比捻れ角ψは減少するこ
とはなく、単純減少曲線によれば最大値７２から軸心回
り比捻れ角ψ＝０までに軸心回り比捻れ角ψは増大する
ことはない。最大値７２に至る分布曲線７１ａや、最大
値７２を通過した分布曲線７１ｂでは、例えば図２１に
示されるように、極大値７５とこの極大値７５に隣接す
る極小値７６とが平均化される。図２１から明らかなよ
うに、平均化で描き出される直線７７は、極小値７６を
含む分布曲線７１との間に、極大値７５を含む分布曲線
７１と直線７７との間に区画される領域７８と同一面積
の領域７９を区画する。

【００５８】こうして分布曲線７１が単純増加曲線およ
び単純減少曲線で表現されると、ＮＣ加工プログラム作
成ソフトウェアは、例えば図２２に示されるように、ア
プローチ距離Ｌに基づき加工域８１を描き出す。この加
工域８１は、軸心方向すなわち重心線５９の長さ方向に
アプローチ距離Ｌを特定する上辺８２と、この上辺８２
の両端に接続されて、傾斜度で軸心回り比捻れ角ψの許
容変化率を特定する可動型側斜辺８３および固定型側斜
辺８４とによって囲まれる。許容変化率は例えば固定型
１２の中心軸２２回り最大回転速度に基づき決定され
る。

【００５９】ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、
最大値７２に至る分布曲線７１ａでは、可動型１３の位
置を特定する上辺８２の一端を基準に加工域８１を分布
曲線７１に沿って移動させる。移動の間に上辺８２の一
端以外で加工域８１が分布曲線７１に交差すると、ＮＣ
加工プログラム作成ソフトウェアは、交差した領域で加
工域８１の外枠に沿って分布曲線７１を描き直す。反対
に、最大値７２を通過した分布曲線７１ｂでは、固定型
１２の位置を特定する上辺８２の他端を基準に加工域８
１は分布曲線７１に沿って移動させられる。移動の間に
上辺８２の他端以外で加工域８１が分布曲線７１に交差
すると、同様に、交差した領域で分布曲線７１は加工域
８１の外枠に沿って描き直される。同時に、前述の最大
値７２を挟む分布曲線７１は、例えば図２２から明らか
なように、加工域８１に基づき、少なくともアプローチ
距離Ｌにわたって均一な軸心回り比捻れ角ψを示す直線
８５に描き直される。こうした直線８５によれば最大値
７２を挟む分布曲線７１は平均化される。

【００６０】こうして加工域８１に基づき完全に分布曲
線７１が描き直されると、ＮＣ加工プログラム作成ソフ
トウェアは、重心線５９の長さに沿って各断面６５ａ〜
６５ｇごとに固定型１２の中心軸２２回り回転角を算出
する。すなわち、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェア
は、例えば図２３から明らかなように、直線８５の入り
口８６に至る分布曲線７１上で断面６５ａ〜６５ｇごと
に特定される軸心回り比捻れ角ψに、可動型１３および
固定型１２の間で測定されるアプローチ距離Ｌを掛け合
わせる。この乗算によって固定型１２の軸心回り相対回
転角は導き出される。その一方で、ＮＣ加工プログラム
作成ソフトウェアは、直線８５の入り口８６を通過した
分布曲線７１に基づき、断面６５ａ〜６５ｇごとにアプ
ローチ距離Ｌにわたって軸心回り比捻れ角ψの積分値を
算出する。この積分値によって固定型１２の軸心回り相
対回転角は特定されることができる。

【００６１】ここで、以上のような捻れ加工の原理を簡
単に説明する。いま、固定型１２が中心軸２２回りに回
転角θ１で回転すると、例えば図２４に示されるよう
に、固定型１２および可動型１３の間では長尺材１１に
捻れ変形が引き起こされる。断面形状が均一であれば、
固定型１２および可動型１３の間で長尺材１１は均等に
捻れる。したがって、図２５に示されるように、アプロ
ーチ距離Ｌにわたって均一に比捻れ角ψ１は分布する。
比捻れ角ψは、長尺材１１の軸心方向に沿った単位長さ
当たりの捻れ角を意味する。

【００６２】長尺材１１が微小距離Ｄ１で軸心方向に送
られると、可動型１３を通過した長尺材１１では前述の
比捻れ角ψ１は保持される。このとき、固定型１２が前
述の回転角θ１よりも大きな回転角θ２で特定される姿
勢を確立すると、固定型１２および可動型１３の間で長
尺材１１は均等に捻れる結果、例えば図２６に示される
ように、固定型１２および可動型１３の間には均一に比
捻れ角ψ２が分布する。この比捻れ角ψ２が保持された
まま長尺材１１が再び微小距離Ｄ２で可動型１３を通過
すると、図２７に示されるように、微小距離Ｄ１にわた
って実現された比捻れ角ψ１に続き、微小距離Ｄ２にわ
たって比捻れ角ψ２は実現されることができる。

【００６３】こうして微小距離の送りと固定型１２の回
転とが連続的に繰り返されると、段階的に増加する比捻
れ角ψで長尺材１１には捻れ変形が実現される。例えば
軸心方向に長尺材１１を連続的に送りながら滑らかに固
定型１２の回転角を変化させれば、前述のように、徐々
に増加する捻れ角で捻られた長尺製品５１は得られるこ
とができる。このとき、固定型１２の回転角は、可動型
１３の位置で特定される比捻れ角ψとアプローチ距離Ｌ
との乗算によって導き出されることができる。

【００６４】続いて、前述のように均一な比捻れ角ψ１
で長尺材１１が捻られた後に固定型１２に加えられる拘
束力を解放し、中心軸２２回りで固定型１２の回転を許
容しつつ長尺材１１が微小距離Ｄ１で送られる場面を想
定する。すると、図２８に示されるように、微小距離Ｄ
１で送られる間に固定型１２を通過する長尺材１１で捻
れは生じない。捻れた長尺材１１が可動型１３を通過す
る結果、長尺材１１には、固定型１２の回転角θ１とは
反対向きに軸心回りの回転角θ３が生じる。固定型１２
の回転角は（θ１−θ３）に減少する。図２９に示され
るように、微小距離Ｄ１で送られる間に固定型１２を通
過する長尺材１１は比捻れ角ψ＝０を維持する。

【００６５】その後、固定型１２に加えられる拘束力を
復帰させ中心軸２２回りで固定型１２を強制的に回転さ
せると、例えば図３０に示されるように、予め捻れ変形
が施された領域では、加工硬化に起因して、比捻れ角ψ
１に達するまで捻れ変形は引き起こされない。このと
き、長尺材１１では、前述と同様に、微小距離Ｄ１にわ
たって均一に捻れが生じる。その結果、微小距離Ｄ１で
は均一な比捻れ角ψ４が分布する。固定型１２の回転角
は、図３０から明らかなように、固定型１２および可動
型１３の間でアプローチ距離Ｌにわたって算出される比
捻れ角ψの積分値によって特定されることができる。

【００６６】続いて微小距離Ｄ２で再び軸心方向に長尺
材１１を送り出し、前述と同様に、固定型１２を通過し
た長尺材１１で比捻れ角ψ＝０を維持させる。その後、
中心軸２２回りで固定型１２を強制的に回転させると、
例えば図３１に示されるように、微小距離Ｄ１にわたっ
て実現された比捻れ角ψ４に続き、微小距離Ｄ２にわた
って比捻れ角ψ５は実現されることができる。ただし、
比捻れ角ψ５は、先行する比捻れ角ψ４よりも小さくな
ければならない。

【００６７】こうして微小距離の送りと固定型１２の回
転とが連続的に繰り返されると、段階的に減少する比捻
れ角ψで長尺材１１には捻れ変形が実現される。例えば
軸心方向に長尺材１１を連続的に送りながら滑らかに固
定型１２の回転角を変化させれば、前述のように、徐々
に減少する捻れ角で捻られた長尺製品５１は得られるこ
とができる。

【００６８】以上のように各断面６５ａ〜６５ｇごとに
固定型１２の姿勢および可動型１３の位置や姿勢が特定
されると、例えば図３２に示されるように、隣接する断
面６５ａ、６５ｂの間では中立軸９１が描き出される。
こうした中立軸９１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９１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９１を
描き出す。

【００６９】重心線５９を基準に中立軸９１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９１は表現され
る。こうした処理が全ての断面６５ａ〜６５ｇの間で実
現されると、長尺材１１の全長にわたって中立軸９１は
描き出されることができる。

【００７０】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９１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９１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６
５ａ〜６５ｇ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９１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９１の長さＳ１が代入された後、各断面６５ａ〜
６５ｇの位置が特定されればよい。

【００７１】一般に、押し通し曲げ加工機１０では、例
えば図３３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９１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９１の長さＳ１は一定に維持される。こうした中立
軸９１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、固定型１２のｚ軸回り回転角Ｃ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。

【００７２】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。

【００７３】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
〜６５ｇ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３３
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、

【００７４】

【数１】

【００７５】が得られる。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３４から明らかなように、

【００７６】

【数２】

【００７７】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９１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、

【００７８】

【数３】

【００７９】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、

【００８０】

【数４】

【００８１】は得られる。この式［数４］が整理される
と、

【００８２】

【数５】

【００８３】は導き出される。

【００８４】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３４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９１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９１までに乖離量ηが特定されると、公称
歪み分布ｅ（ｈ）は、

【００８５】

【数６】

【００８６】によって表現されることができる。

【００８７】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、

【００８８】

【数７】

【００８９】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３５
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）９３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９３に
対する近似曲線９４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９３の最大強度点９５や降伏点９６、両者の中間
点９７といった３点によって簡単に特定されることがで
きる。

【００９０】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９１ま
での乖離量ηは算出されることができる。

【００９１】その他、中立軸９１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
３６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、

【００９２】

【数８】

【００９３】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９１の乖離量
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。

【００９４】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９１の移動率αがプロッ
トされると、例えば図３６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。

【００９５】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３７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に起因
する弾塑性曲げ変形量を特定する。

【００９６】図３７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３７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。

【００９７】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３７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。

【００９８】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。

【００９９】

【数９】

【０１００】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。

【０１０１】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。

【０１０２】

【数１０】

【０１０３】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、

【０１０４】

【数１１】

【０１０５】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。

【０１０６】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１０１に基づき可動型１３の実加工位置
１０２を特定する。この実加工位置１０２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１０３との差分値に
よって表現されてもよい。

【０１０７】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。

【０１０８】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３８
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１０４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２
４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１０５を特定する。この実加工位
置１０５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。

【０１０９】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１０
４が生じてしまう。こうした窪み１０４によれば、固定
型１２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１０５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。

【０１１０】ここで、出口回り折れ角量βは、例えば図
３９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、

【０１１１】

【数１２】

【０１１２】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。

【０１１３】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３８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１０６が選択されればよ
い。

【０１１４】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１０７が特定さ
れると、固定型１２側貫通孔２４の出口で曲線１０７に
対する接線１０８が描き出される。この接線１０８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３９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（ＪＩＳ
６０６３−Ｏ、ＪＩＳ６０６３−Ｔ１およびＪＩＳ６０
６３−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、１
３３ｍｍ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。

【０１１５】同様に、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウ
ェアは、例えば図４０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
１０４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。

【０１１６】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１０４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。

【０１１７】ここで、断面変形量ｄ１は、例えば図４１
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、

【０１１８】

【数１３】

【０１１９】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。

【０１２０】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４１
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。

【０１２１】さらに、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウ
ェアは、例えば図４２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。

【０１２２】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。

【０１２３】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。

【０１２４】さらにまた、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軸心回り相対
回転角に修正を加え、設計どおりに精度よく捻られた長
尺製品５１を生み出す固定型１２の軸心回り実回転角を
導き出す。こうした軸心回り実回転角を導き出すにあた
って、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、長尺材
１１の弾性捻れ復元力すなわちスプリングバックに起因
する弾塑性捻れ変形量を特定する。

【０１２５】弾塑性捻れ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の軸心回り捻れ
角△θを取得する。この軸心回り捻れ角△θには、前述
のように各機械座標系ｘｙｚごとに特定された固定型１
２の軸心回り相対回転角が用いられればよい。続いてＮ
Ｃ加工プログラム作成ソフトウェアは、軸心回り捻れ角
△θに基づき長尺材１１に加えられる捻りモーメント
（捻りトルク）Ｔを算出する。捻りモーメントＴの算出
方法の詳細は後述される。算出された捻りモーメントＴ
に基づき、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、長
尺材１１に引き起こされる弾塑性捻れ変形量△ψを算出
する。弾塑性捻れ変形量△ψは、例えば次式に従って算
出されることができる。

【０１２６】

【数１４】

【０１２７】ここで、係数Ｇは長尺材１１の剪断弾性係
数を示し、係数Ｉｐは断面二次極モーメントを示す。こ
うして弾塑性捻れ変形量△ψが特定されると、ＮＣ加工
プログラム作成ソフトウェアは、前述の軸心回り相対回
転角に弾塑性捻れ変形量△ψを足し合わせる。その結
果、固定型１２および可動型１３の間で確立される軸心
回り実回転角すなわちｚ軸回り回転角Ｃは導き出され
る。

【０１２８】前述したように、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、固定型１２か
ら捻り変形が加えられても、長尺材１１が固定型１２の
拘束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捻れ変
形量△ψに応じて固定型１２および可動型１３の間で軸
心回り実回転角が特定されれば、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５１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
った弾塑性捻れ変形量△ψは捻りモーメントＴ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。

【０１２９】前述の捻りモーメントＴを算出するにあた
って、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、例えば
長尺製品５１すなわち加工中の長尺材１１の断面に沿っ
て剪断歪み分布γ（ρ）を特定する。ここで、剪断歪み
分布γ（ρ）は、図４３から明らかなように、長尺製品
５１すなわち長尺材１１の断面上で捻れ中心すなわち固
定型１２の中心軸２２からの距離に応じて直線的に変化
することから、断面上で特定される重心５５からの距離
ρに基づき次式に従って幾何学的に導き出されることが
できる。

【０１３０】

【数１５】

【０１３１】こうして剪断歪み分布γ（ρ）が算出され
ると、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、

【０１３２】

【数１６】

【０１３３】に従って剪断応力分布τ（ρ）を算出す
る。ここで、係数Ｂ３、Ｂ２、Ｂ１、Ｂ０は前述の応力
歪み曲線（式［数７］）に基づき決定されればよい。す
なわち、周知のとおり、モール円に基づけば、歪みｅ
は、

【０１３４】

【数１７】

【０１３５】によって表現されることができる。ここ
で、

【０１３６】

【数１８】

【０１３７】といった置き換えを実施し、前述の式［数
７］に式［数１７］が代入されると、式［数１６］の係
数Ｂ３、Ｂ２、Ｂ１、Ｂ０は得られることができる。

【０１３８】こうして算出された剪断応力分布τ（ρ）
によれば、任意の断面の捻りモーメントＴは、

【０１３９】

【数１９】

【０１４０】によって表現されることができる。ただ
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。離散化された式［数１９］に基づき数値計算が
繰り返されると、捻りモーメントＴは導き出されること
ができる。

【０１４１】前述の弾塑性捻れ変形量に加えて、ＮＣ加
工プログラム作成ソフトウェアは、例えば図４４に示さ
れるように、固定型１２側貫通孔２４の出口や可動型１
３側貫通孔２８の入り口で長尺材１１に引き起こされる
断面変形に起因する凹み１１０の断面変形量ｄ３を同時
に特定してもよい。特定された断面変形量ｄ３に基づ
き、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウェアは、そういっ
た断面変形に起因して引き起こされる長尺材１１の捻れ
変化量△ωを特定する。この捻れ変化量△ω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
軸心回り相対回転角に捻れ変化量△ωを足し合わせる。
その結果、固定型１２および可動型１３の間で確立され
る軸心回り実回転角すなわちｚ軸回り回転角Ｃは導き出
される。

【０１４２】特に、中空の長尺材１１では、固定型１２
および可動型１３の間で捻れ変形が引き起こされる際
に、固定型１２側貫通孔２４の出口や可動型１３側貫通
孔２８の入り口では長尺材１１の稜線で断面変形すなわ
ち凹み１１０が生じてしまう。こうした凹み１１０が引
き起こされている間に固定型１２が中心軸２２回りで回
転しても、長尺材１１には十分な塑性捻れ変形は生じる
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
十分な捻れ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
に導き出された捻れ変化量△ωに基づき固定型１２およ
び可動型１３の間で軸心回り実回転角が特定されれば、
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。

【０１４３】ここで、捻れ変化量△ωは、例えば図４５
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、

【０１４４】

【数２０】

【０１４５】に従って捻れ変化量△ω［゜］は算出され
ることができる。ここで、係数Ｐは、断面に沿って長尺
材１１の稜線に加わる荷重を示し、係数Ｋ４は、実測デ
ータに基づき算出される比例係数を示す。このとき、荷
重Ｐは、例えば、

【０１４６】

【数２１】

【０１４７】に従って近似されればよい。ここで、係数
Ｎは、断面上で特定される稜線の本数を示す。

【０１４８】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に実際に押し通し曲げ加工機１０で捻れ変形が加え
られればよい。このとき、固定型１２側貫通孔２４の出
口で長尺材１１の凹み１１０は実測される。こうして実
測された凹み１１０の大きさすなわち断面変形量ｄ３が
（荷重Ｐ／０．２％耐力σ_0.2 ）に対してプロットされ
ると、図４５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（ＪＩＳ６０
６３−Ｏ、ＪＩＳ６０６３−Ｔ１およびＪＩＳ６０６３
−Ｔ５）に対して断面変形量ｄ３が実測された。この実
測データによれば、断面変形量ｄ３と（荷重Ｐ／０．２
％耐力σ_0.2 ）との間に概ね比例関係が認められる。凹
み１１０といった断面変形に起因する微小な回転では、
こうした比例関係は捻れ変化量△ωと（荷重Ｐ／０．２
％耐力σ_0.2 ）との間に適用されても差し支えない。そ
の結果、前述のように係数Ｋ４を用いて捻れ変化量△ω
は算出されることができることとなる。しかも、長尺材
１１の材質や材料特性の違いに拘わらず、捻れ変化量△
ωを算出するにあたって同一の係数Ｋ４が用いられるこ
とができることが明らかとされる。ただし、係数Ｋ４は
長尺材１１の断面形状に応じて変化する。

【０１４９】さらに、ＮＣ加工プログラム作成ソフトウ
ェアは、例えば図４６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
４すなわちガタに起因するクリアランス量を同時に特定
してもよい。特定されたクリアランス量ｄ４は前述の軸
心回り相対回転角に足し合わせられればよい。その結
果、固定型１２および可動型１３の間で確立される軸心
回り実回転角すなわちｚ軸回り回転角Ｃは導き出され
る。

【０１５０】前述のように、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２
４、２８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、固定型
１２が中心軸２２回りで回転しても長尺材１１には実質
的に捻れ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捻れ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ｄ
４に基づき固定型１２および可動型１３の間で軸心回り
実回転角が特定されれば、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。

【０１５１】ここで、クリアランス量ｄ４は、例えば図
４７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。この実測データを取得するにあたっては、長尺
材１１に実際に押し通し曲げ加工機１０で捻れ変形が加
えられればよい。このとき、ｚ軸回り回転角Ｃは実測さ
れる。実測されたｚ軸回り回転角Ｃに対して捻りモーメ
ントＴがプロットされると、図４７に示される実測デー
タは得られることができる。得られた実測データに基づ
き捻りモーメントＴの立ち上がりは描き出される。その
結果、捻りモーメントＴ＝０で特定されるｚ軸回り回転
角Ｃによってガタすなわちクリアランス量ｄ４は特定さ
れることができる。

【０１５２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、熟練した
作業者の勘や経験則に頼らずに長尺材の軸心回りで相対
回転する１対の型を用いて設計どおりに精度よく長尺材
に捻り加工を施すことができる。

【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】 長尺製品の構造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
すなわち軸心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す
なわち軸心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】 隣接する断面同士の間で長尺製品の捻れを
算出する原理を示す図である。

【図２０】 長尺製品の軸心方向に沿って軸心回り比捻
れ角の変動を特定する分布曲線を示すグラフである。

【図２１】 単純増加曲線および単純減少曲線で描き直
された分布曲線を示すグラフである。

【図２２】 押し通し曲げ加工機の加工特性に応じて分
布曲線を描き直す原理を示すグラフである。

【図２３】 描き出された分布曲線に基づき固定型のｚ
軸回り回転角を算出する原理を示すグラフである。

【図２４】 固定型および可動型の間で捻られる長尺材
の捻れ角を示すグラフである。

【図２５】 固定型および可動型の間で捻られる長尺材
の比捻れ角の分布を示すグラフである。

【図２６】 軸心方向に微小距離Ｄ１で送られた後に長
尺材の比捻れ角の分布を示すグラフである。

【図２７】 軸心方向に微小距離Ｄ２で再び送られた後
に長尺材の比捻れ角の分布を示すグラフである。

【図２８】 固定型および可動型の間で捻られた後に軸
心方向に微小距離Ｄ１で送られた長尺材の捻れ角を示す
グラフである。

【図２９】 固定型および可動型の間で捻られた後に軸
心方向に微小距離Ｄ１で送られた長尺材の比捻れ角の分
布を示すグラフである。

【図３０】 微小距離Ｄ１で送られた後に固定型および
可動型の間で捻られた長尺材の比捻れ角の分布を示すグ
ラフである。

【図３１】 再び微小距離Ｄ２で送られた後に固定型お
よび可動型の間で捻られた長尺材の比捻れ角の分布を示
すグラフである。

【図３２】 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３３】 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３４】 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３５】 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３６】 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３７】 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３８】 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３９】 出口回り折れ角量の実測データを示すグラ
フである。

【図４０】 断面変形量の概念図である。

【図４１】 断面変形量の実測データを示すグラフであ
る。

【図４２】 クリアランスすなわちガタの概念図であ
る。

【図４３】 長尺材の剪断応力分布および剪断歪み分布
を示す図である。

【図４４】 断面変形に起因する捻れ変化量の概念図で
ある。

【図４５】 断面変形量の実測データを示すグラフであ
る。

【図４６】 クリアランスすなわちガタの概念図であ
る。

【図４７】 クリアランス量の実測データを示すグラフ
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 第１型としての固定型、１３ 第２型としての可動
型、２２ 軸心としての中心軸、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（Ｆ
Ｄ）、４５ 記録媒体としてのコンパクトディスク（Ｃ
Ｄ）、５１ 長尺製品、５９ 軸心としての重心線、ｄ
３ 断面変形量、ｄ４ クリアランス量、△θ 軸心回
り捻れ角、△ψ 弾塑性捻れ変形量、△ω 捻れ変化
量。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０５Ｂ 19/4097 Ｇ０５Ｂ 19/4097 Ｚ (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 JA10 LA20 MA30 5H269 AB01 BB03 EE25 NN16 RB11

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸心回りで捻れる長尺製品の形状を表現
   する形状データに基づき、軸心回りで相対回転する第１
   および第２型の間で軸心回り相対回転角を算出する工程
   と、形状データで特定される長尺製品の軸心回り捻れ角
   に基づき、長尺材に加えられる捻りモーメントを算出す
   る工程と、算出された捻りモーメントに基づき、長尺材
   に引き起こされる弾塑性捻れ変形量を算出する工程と、
   算出された弾塑性捻れ変形量および軸心回り相対回転角
   に基づき、第１および第２型の間で軸心回り実回転角を
   算出する工程とを備えることを特徴とする捻り加工用制
   御データ作成方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の捻り加工用制御データ
   作成方法において、前記弾塑性捻れ変形量は、捻りモー
   メントＴ、剪断弾性係数Ｇおよび断面二次極モーメント
   Ｉｐを用いて表現されることを特徴とする捻り加工用制
   御データ作成方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の捻り加工用制
   御データ作成方法において、前記捻りモーメントを算出
   するにあたって、前記長尺材の断面に沿って剪断歪み分
   布が特定されることを特徴とする捻り加工用制御データ
   作成方法。
4. 【請求項４】 軸心回りで捻れる長尺製品の形状を表現
   する形状データに基づき、軸心回りで相対回転する第１
   および第２型の間で軸心回り相対回転角を算出する工程
   と、形状データで特定される長尺製品の軸心回り捻れ角
   に基づき、長尺材に加えられる捻りモーメントを算出す
   る工程と、算出された捻りモーメントに基づき、長尺材
   に引き起こされる弾塑性捻れ変形量を算出する工程と、
   算出された弾塑性捻れ変形量および軸心回り相対回転角
   に基づき、第１および第２型の間で軸心回り実回転角を
   算出する工程とをコンピュータに実現させるプログラム
   が記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
5. 【請求項５】 軸心回りで捻れる長尺製品の形状を表現
   する形状データに基づき、軸心回りで相対回転する第１
   および第２型の間で軸心回り相対回転角を算出する工程
   と、少なくとも第１および第２型のいずれか一方の出口
   で長尺材の断面変形に基づき引き起こされる長尺材の捻
   れ変化量を取得する工程と、取得された捻れ変化量およ
   び軸心回り相対回転角に基づき、第１および第２型の間
   で軸心回り実回転角を算出する工程とを備えることを特
   徴とする捻り加工用制御データ作成方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の捻り加工用制御データ
   作成方法において、前記捻れ変化量は、前記長尺材の長
   手方向に延びる稜線の本数に基づき特定されることを特
   徴とする捻り加工用制御データ作成方法。
7. 【請求項７】 軸心回りで捻れる長尺製品の形状を表現
   する形状データに基づき、軸心回りで相対回転する第１
   および第２型の間で軸心回り相対回転角を算出する工程
   と、少なくとも第１および第２型のいずれか一方の出口
   で長尺材の断面変形に基づき引き起こされる長尺材の捻
   れ変化量を取得する工程と、取得された捻れ変化量およ
   び軸心回り相対回転角に基づき、第１および第２型の間
   で軸心回り実回転角を算出する工程とをコンピュータに
   実現させるプログラムが記録されたコンピュータ読み取
   り可能な記録媒体。
8. 【請求項８】 軸心回りで捻れる長尺製品の形状を表現
   する形状データに基づき、軸心回りで相対回転する第１
   および第２型の間で軸心回り相対回転角を算出する工程
   と、少なくとも第１および第２型のいずれか一方に対す
   る長尺材のクリアランス量を取得する工程と、取得され
   たクリアランス量および軸心回り相対回転角に基づき、
   第１および第２型の間で軸心回り実回転角を算出する工
   程とを備えることを特徴とする捻り加工用制御データ作
   成方法。
9. 【請求項９】 軸心回りで捻れる長尺製品の形状を表現
   する形状データに基づき、軸心回りで相対回転する第１
   および第２型の間で軸心回り相対回転角を算出する工程
   と、少なくとも第１および第２型のいずれか一方に対す
   る長尺材のクリアランス量を取得する工程と、取得され
   たクリアランス量および軸心回り相対回転角に基づき、
   第１および第２型の間で軸心回り実回転角を算出する工
   程とをコンピュータに実現させるプログラムが記録され
   たコンピュータ読み取り可能な記録媒体。