JP7600007B2 - Scrap drop simulation method, simulation program, and press equipment quality assessment method - Google Patents
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Description
本発明は、プレス装置で発生するスクラップの落下のシミュレーション方法及びシミュレーションプログラム、並びに該シミュレーション方法を用いたプレス装置の品質判定方法に関する。 The present invention relates to a simulation method and a simulation program for the falling of scrap that occurs in a press machine, and a method for assessing the quality of a press machine using the simulation method.
プレス製品の製造過程では、プレス装置で板材であるワークを絞り形成した後、ワークのスクラップ部分を切断して廃棄するトリム工程が存在する。 In the manufacturing process of press products, after the workpiece, which is a plate material, is pressed and formed using a press device, there is a trimming process in which the scrap portion of the workpiece is cut off and discarded.
トリム工程では、ワークから切断されたスクラップをプレス装置に設けられたスクラップシュートに落下させる。しかしながら、スクラップが想定不可能な動作によりプレス装置内に残留してしまうと、その後のプレス製品の加工で不良品が発生する要因や、プレス金型が破損する要因となる。 In the trimming process, scrap cut from the workpiece is dropped into a scrap chute installed in the press device. However, if the scrap remains inside the press device due to unpredictable movements, it can cause defective products in the subsequent processing of pressed products or damage to the press dies.
このような問題を解決するために、プレス装置を設計する際に、スクラップがスクラップシュートへ落下する動作をシミュレートする技術が開発されている。 To solve these problems, technology has been developed to simulate the action of scrap falling into the scrap chute when designing press equipment.
例えば、特許文献1には、コンピュータ内で、プレス装置と、該プレス装置でプレス加工されたワークから生じるスクラップとを仮想的に作成し、このスクラップがスクラップシュートへ落下して外部へ排出される動作を仮想的に再現するシミュレーション方法が記載されている。
For example,
従来のシミュレーション方法では、スクラップ発生時に重力のみを作用させてスクラップを自由落下させている。そのため、プレス装置の同一部位で発生する同一形状のスクラップでは、落下動作は一通りとなるが、実際に製造されたプレス装置では、スクラップの落下動作はその都度変化する。これは、スクラップの発生時に、重力以外の力、例えば、切断時のプレス金型の上型からの押圧力、板材自体の弾性変形による復元力、スクラップ自体の慣性モーメント、空気抵抗力など、が作用しているためと考えられる。 In conventional simulation methods, when scrap is generated, gravity alone is applied to cause the scrap to fall freely. As a result, scrap of the same shape generated in the same part of the press device will fall in the same way, but in an actual press device, the falling motion of the scrap changes each time. This is thought to be because when scrap is generated, forces other than gravity are also acting, such as the pressing force from the upper die of the press die when cutting, the restoring force due to the elastic deformation of the plate material itself, the moment of inertia of the scrap itself, and air resistance.
しかしながら、これらの力の大きさは重力に比べて小さく、スクラップの発生時ごとに微妙に変化するものであるから、これらの力を数値計算してシミュレーションに付加することは困難である。また、各力をシミュレーションの演算式に付加すると、計算量が膨大になってしまうという問題があった。 However, the magnitude of these forces is small compared to gravity, and they change subtly each time scrap is generated, making it difficult to numerically calculate these forces and add them to the simulation. Also, adding each force to the simulation equation results in an enormous amount of calculations.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、シミュレーションにおける計算量の増加を抑制しながら、プレス装置におけるスクラップの落下動作を精度よく予測することができるスクラップ落下のシミュレーション方法及びシミュレーションプログラム、並びに該シミュレーション方法を用いたプレス装置の品質判定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and aims to provide a simulation method and simulation program for scrap falling that can accurately predict the falling motion of scrap in a press device while suppressing an increase in the amount of calculations in the simulation, as well as a quality assessment method for a press device using the simulation method.
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態は、プレス装置のプレス金型と、該プレス金型で加工されるワークから発生したスクラップと、該スクラップを前記プレス装置の外部へ案内するスクラップシュートとを三次元モデル化し、前記スクラップが前記スクラップシュートへ落下して外部へ排出される様子を予測するスクラップ落下のシミュレーション方法であって、前記ワークから発生した前記スクラップが前記スクラップシュートへ落下する落下初期時に、前記スクラップに対して、重力と、所定の大きさの範囲内でランダムな大きさの力とを作用させる工程を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention is a simulation method for scrap falling, which three-dimensionally models a press die of a press machine, scrap generated from a workpiece machined by the press die, and a scrap chute that guides the scrap to the outside of the press machine, and predicts how the scrap falls into the scrap chute and is discharged to the outside, and is characterized by including a step of applying gravity and a force of random magnitude within a predetermined range to the scrap at the initial stage of the scrap generated from the workpiece falling into the scrap chute.
この構成によれば、シミュレーションにおいて、スクラップをスクラップシュートへ仮想的に落下させる際に、所定の大きさの範囲内でランダムな大きさの力を作用させているので、プレス装置で発生したスクラップの落下動作がその都度変化する。これにより、スクラップの発生時に、スクラップに作用する重力以外の様々な力を個々に数値計算することなく、スクラップの落下動作がその都度に変化する様子を再現することができるので、シミュレーションにおける計算量の増加を抑制しながら、プレス装置におけるスクラップの落下動作を精度よく予測することができる。 According to this configuration, when the scrap is virtually dropped into the scrap chute in the simulation, a force of random magnitude within a predetermined range is applied, so the falling motion of the scrap generated in the press device changes each time. This makes it possible to reproduce the way in which the falling motion of the scrap changes each time the scrap is generated without having to individually numerically calculate various forces other than gravity acting on the scrap, so that it is possible to accurately predict the falling motion of the scrap in the press device while suppressing an increase in the amount of calculations in the simulation.
また、本発明の一実施形態は、前記シミュレーション方法において、前記スクラップの落下速度が所定の閾値を超えた場合に、前記スクラップの減速処理を行う工程を含むことを特徴とする。 In addition, one embodiment of the present invention is characterized in that the simulation method includes a step of performing a deceleration process for the scrap when the falling speed of the scrap exceeds a predetermined threshold.
この構成によれば、シミュレーションのための計算量の増加を抑制しながら、精度の高いシミュレーションを行うことができる。具体的には、シミュレーションのための計算量を低減するために、スクラップの落下速度を計算する時間の間隔を長くすると、シミュレーション上で、スクラップがスクラップシュートへ食い込む現象が生じる。この状態でシュートからスクラップが受ける反力を計算すると、反力が過剰に大きくなり、シミュレーション精度が低下する。また、このような事態を解消するために、落下速度を計算する時間の間隔を短くすると、計算量が膨大になってしまう。これに対し、落下速度を減速処理することで、落下速度を計算する間隔を長くして計算量の増加を抑制しながら、スクラップがスクラップシュートに当たった際に、過剰な反力を受けることを抑制してシミュレーション精度を向上することが可能となる。 This configuration makes it possible to perform a highly accurate simulation while suppressing an increase in the amount of calculation required for the simulation. Specifically, if the time interval for calculating the falling speed of the scrap is lengthened in order to reduce the amount of calculation required for the simulation, a phenomenon occurs in the simulation where the scrap gets caught in the scrap chute. If the reaction force that the scrap receives from the chute is calculated in this state, the reaction force becomes excessively large, and the accuracy of the simulation decreases. Furthermore, if the time interval for calculating the falling speed is shortened in order to resolve this situation, the amount of calculation becomes enormous. In response to this, by slowing down the falling speed, it is possible to lengthen the interval for calculating the falling speed to suppress an increase in the amount of calculation, while suppressing an excessive reaction force when the scrap hits the scrap chute, thereby improving the accuracy of the simulation.
また、本発明の一実施形態は、前記シミュレーション方法において、前記ランダムな大きさの力は、互いに直交するX方向、Y方向及びZ方向のそれぞれの方向で設定されることを特徴とする。 In addition, one embodiment of the present invention is characterized in that in the simulation method, the random force magnitude is set in each of the mutually orthogonal X, Y, and Z directions.
この構成によれば、落下するスクラップに対してX方向、Y方向及びZ方向のそれぞれの方向にランダムな大きさの力が作用するので、スクラップがスクラップシュートへ落下する際に生じ得る多様な落下動作を再現することができる。 With this configuration, forces of random magnitude act on the falling scrap in the X, Y, and Z directions, making it possible to reproduce the various falling motions that can occur when the scrap falls into the scrap chute.
また、本発明の一実施形態は、プレス装置のプレス金型と、該プレス金型で加工されるワークから発生したスクラップと、該スクラップを前記プレス装置の外部へ案内するスクラップシュートとを三次元モデル化し、前記スクラップが前記スクラップシュートを経て外部へ排出される動作を予測するスクラップ落下のシミュレーションプログラムであって、前記ワークから発生した前記スクラップが前記スクラップシュートへ落下する落下初期時に、前記スクラップに対して、重力と、所定の大きさの範囲内でランダムな大きさの力とを作用させるステップを含むことを特徴とする。 One embodiment of the present invention is a scrap falling simulation program that creates a three-dimensional model of a press die of a press machine, scrap generated from a workpiece machined by the press die, and a scrap chute that guides the scrap to the outside of the press machine, and predicts the operation of the scrap being discharged to the outside via the scrap chute, and is characterized by including a step of applying gravity and a force of random magnitude within a predetermined range to the scrap at the initial stage of the scrap generated from the workpiece falling into the scrap chute.
この構成によれば、スクラップの発生時に、スクラップに作用する重力以外の様々な力を個々に数値計算することなく、スクラップの落下動作がその都度に変化する様子を再現することができるので、シミュレーションにおける計算量の増加を抑制しながら、プレス装置におけるスクラップの落下動作を精度よく予測することができる。 With this configuration, it is possible to reproduce the way in which the falling motion of the scrap changes each time it is generated without having to individually numerically calculate the various forces other than gravity acting on the scrap, so it is possible to accurately predict the falling motion of the scrap in the press device while suppressing an increase in the amount of calculations in the simulation.
また、本発明の一実施形態は、前記シミュレーション方法を用いたプレス装置の品質判定方法において、前記シミュレーション方法を用いて、前記スクラップを前記スクラップシュートへ落下させる動作を所定回数繰り返す反復工程と、前記反復工程で、前記スクラップが前記スクラップシュートを経て前記外部に排出された確率を算出する確率算出工程と、前記確率が所定の閾値未満の場合に、前記プレス装置の設計品質が低いと判定する判定工程と、を含むことを特徴とする。 In addition, one embodiment of the present invention is characterized in that the quality assessment method for a press machine using the simulation method includes an iterative process of repeating the operation of dropping the scrap into the scrap chute a predetermined number of times using the simulation method, a probability calculation process of calculating the probability that the scrap has been discharged to the outside through the scrap chute in the iterative process, and a determination process of determining that the design quality of the press machine is low if the probability is less than a predetermined threshold value.
この構成によれば、上述したシミュレーション方法を用いて、スクラップの落下動作を所定回数繰り返すことにより、落下動作がそれぞれ異なるスクラップが、スクラップシュートに詰まるか否かを予測することができる。また、スクラップがスクラップシュートを経て外部へ排出された確率が所定の閾値未満の場合、すなわち、スクラップがスクラップシュートで詰まる等により、外部へ排出されない確率が比較的高い場合に、プレス装置の設計品質が低いと判定されるので、この判定結果に基づいてプレス装置の設計変更を行うことで、プレス装置の設計品質の向上を図ることができる。 According to this configuration, by repeating the scrap dropping action a predetermined number of times using the above-mentioned simulation method, it is possible to predict whether scrap with different dropping actions will get stuck in the scrap chute. In addition, if the probability that the scrap is discharged to the outside through the scrap chute is less than a predetermined threshold, i.e., if there is a relatively high probability that the scrap will not be discharged to the outside due to clogging in the scrap chute, etc., it is determined that the design quality of the press device is low. Therefore, by making design changes to the press device based on this determination result, it is possible to improve the design quality of the press device.
本発明に係るスクラップ落下のシミュレーション方法及びシミュレーションプログラム、並びに該シミュレーション方法を用いたプレス装置の品質判定方法によれば、シミュレーションにおける計算量の増加を抑制しながら、プレス装置におけるスクラップの落下動作を精度よく予測することができる。 The scrap drop simulation method and simulation program of the present invention, as well as the press machine quality assessment method using the simulation method, make it possible to accurately predict the scrap drop behavior in the press machine while suppressing an increase in the amount of calculations in the simulation.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、プレス装置50を示す概略図である。プレス装置50は、板材であるワーク70をプレス加工するとともに、ワーク70のスクラップ部分を切断するトリミングを実施する。図1に示すように、プレス装置50は、プレス金型54と、ワーク70から切断されたスクラップ72をプレス装置50の外部へ案内するスクラップシュート56とを備える。
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a
プレス金型54は、ワーク70に対してトリミング加工を実施する部位であり、設置現場に固定される下型66と、下型66に対して上下動自在な上型61とを備える。下型66は、下型本体67上に支持される下切刃68を備える。上型61は、下型66上に載置されたワーク70を抑えるパッド62と、カムスライダ64と、上切刃65とを備えている。カムスライダ64は、上型61の下降動作によって下型本体67に設けられたカムドライバ69に当接してワーク70側へ前進移動し、上型61の上昇動作によって後退移動する。上切刃65は、下切刃68と対向するように、カムスライダ64に設けられている。
The
ワーク70は、プレス金型54の上切刃65と下切刃68とによって切断され、切断されたワーク70の一部は、スクラップ72としてプレス装置50のスクラップシュート56へ落下する。
The
スクラップシュート56は、プレス金型54の下切刃68の下方側に配置され、上下方向に対して傾斜して延びている。図示例では、スクラップシュート56と下型本体60とが一体に形成されている。図2に示すように、スクラップシュート56は、上下方向に延びる両側壁56a、56bと、両側壁56a、56bの下端部を繋ぐ底壁56cと、を有し、上方が開口している。底壁56cの上面は平滑に形成されており、この上面に沿ってスクラップ72が傾斜方向の下方側へ滑走し、プレス装置50の外部へ排出される。
The
本実施形態のスクラップ落下のシミュレーション方法は、プレス装置50でワーク70が切断されることにより発生したスクラップ72が、スクラップシュート56へ落下し、このスクラップシュート56を通ってプレス装置50の外部へ排出されるまでの過程をシミュレーションする。プレス装置50の設計段階で、プレス装置50の設定データに基づいてスクラップ72が落下して排出される様子をシミュレートすることで、スクラップ72がプレス装置50内に残留してしまうという不具合を設計時に解消することが可能となる。以下、本実施形態のスクラップ落下のシミュレーション方法について説明する。
The scrap drop simulation method of this embodiment simulates the process in which
図3は、本実施形態のスクラップ落下のシミュレーション方法を実行するためのシミュレーションシステム10を示すブロック図である。本実施形態のシミュレーションシステム10は、スクラップ落下のシミュレーションに加え、シミュレーション結果を用いて、プレス装置50の設計品質の判定を行う判定機能を有している。このシミュレーションシステム10は、マイクロコンピュータや、パーソナルコンピュータ等の単一のコンピュータ、或いは、ネットワークを介して相互に接続される複数のコンピュータにより構成される。
Figure 3 is a block diagram showing a
シミュレーションシステム10は、情報入力手段である入力装置12と、記憶手段である外部記憶装置14と、制御手段である演算装置16と、表示手段である表示装置18と、を備える。
The
入力装置12は、例えば、キーボード、マウス及び/又はタッチパネル等の入力手段を用いて構成することができる。
The
外部記憶装置14は、演算装置16に接続される外部メモリであって、磁気ディスクや光ディスク等で構成することができる。
The
演算装置16は、マイクロコンピュータを含む計算機であり、情報処理部である中央処理装置(CPU)、RAMやROM等の内部メモリ、及び、他の装置と交信するための入出力インターフェース等を備えている。演算装置16の情報処理部は、CPUに限られず、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、特定用途向け集積回路(ASIC)、特定用途向け標準製品(ASSP)、システムオンチップ(SOC)等とすることができる。
The
この演算装置16は、内部メモリや外部記憶装置14に記憶させたスクラップ落下のシミュレーションプログラム、演算装置16が読み取り可能な記録媒体に記録されたスクラップ落下のシミュレーションプログラム、或いは、図示していないネットワークや通信装置を介して外部からロードしたスクラップ落下のシミュレーションプログラムをCPUで実行することができる。このシミュレーションプログラムにより、演算装置16は、入力装置12で指示された解析対象であるプレス装置50及びワーク70を疑似的にプレス加工及びトリミングして、ワーク70から発生したスクラップ72がスクラップシュート56へ落下して外部へ排出される様子をシミュレートする。
The
上述した流動シミュレーションは、演算装置16に備えられた、モデル構築部22と、ランダム力設定部24と、減速処理部26と、確率算出部30と、判定部32とを備えている。
The above-mentioned flow simulation includes a model construction unit 22, a random force setting unit 24, a
モデル構築部21は、プレス装置50、ワーク70及びスクラップ72の形状データを読み込んで、これらの三次元モデルを構築する。形状データは、入力装置12や外部記憶装置14を介して演算装置16に入力することができる。本実施形態では、これらの設計を行う際に使用するCADデータを用いて三次元モデルを作成している。
The model construction unit 21 reads shape data of the
ランダム力設定部24は、スクラップ72の落下初期時に作用させるランダムな大きさの力Fを所定の大きさの範囲内で設定する。このランダムな大きさの力F(以下、「ランダム力F」とも称する)は、以下の式(1)で示すランダム関数によって表すことができる。
force=(上限値,下限値)・・・・・式(1)
The random force setting unit 24 sets a force F of random magnitude within a predetermined range to be applied at the initial stage of the fall of the
force = (upper limit, lower limit) Equation (1)
本実施形態では、以下の式(2)(3)(4)に示すように、互いに直交するX方向、Y方向及びZ方向のそれぞれの方向に対してランダム力Fが設定されている。
X方向force=(上限値xup,下限値xlow)・・・・・式(2)
Y方向force=(上限値yup,下限値ylow)・・・・・式(3)
Z方向force=(上限値zup,下限値zlow)・・・・・式(4)
In this embodiment, as shown in the following equations (2), (3), and (4), a random force F is set in each of the X direction, the Y direction, and the Z direction which are perpendicular to each other.
X-direction force=(upper limit x up , lower limit x low ) Equation (2)
Y-direction force=(upper limit value y up , lower limit value y low ) (3)
Z direction force=(upper limit value z up , lower limit value z low ) Equation (4)
本実施形態では、一例として、Y方向の正方向を重力方向に設定し、下限値ylow=0に設定している。また、上限値xup、上限値yup及び上限値zupを正の値に設定し、下限値xlow及び下限値zlowを負の値に設定している。スクラップ72に作用させるランダム力Fは、式(2)~(4)で設定されたX方向、Y方向及びZ方向の力の合力である。ランダム力Fは、スクラップ72に作用する重力の大きさよりも小さくなるように、力の大きさの範囲が設定されている。
In this embodiment, as an example, the positive Y direction is set to the direction of gravity, and the lower limit y low is set to 0. In addition, the upper limit x up , the upper limit y up , and the upper limit z up are set to positive values, and the lower limit x low and the lower limit z low are set to negative values. The random force F acting on the
減速処理部26は、スクラップ72の落下速度Vが所定の閾値Vth(以下、「速度閾値Vth」とも称する)を超えた場合に、スクラップ72の減速処理を行う。減速処理は、予め設定された規則に従って行われ、本実施形態では、速度閾値Vthを超えた場合に、以下の式(5)に示すように、スクラップ72の落下速度Vの大きさを半減する処理を行う。
V=V/2・・・・・式(5)
When the falling speed V of the
V=V/2...Formula (5)
確率算出部30は、スクラップ落下のシミュレーションの結果に基づいて、シミュレーション上でスクラップ72がプレス装置50の外部に適切に排出された確率を算出する。判定部30は、確率算出部30で算出された確率に基づいて、プレス装置50の設計品質が低いか否かを判定する。
The
演算装置16で解析されたスクラップ落下のシミュレーション結果は、表示装置18に表示される。表示装置18は、情報を視覚的に表示可能な装置であり、例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ、及び/又はブラウン管ディスプレイ等により構成することができる。表示装置18には、シミュレーション結果のみならずシミュレーション過程を表示させることができる。
The results of the simulation of scrap falling analyzed by the
次に、図4のフローチャートを用いて、シミュレーションシステム10によるスクラップ落下のシミュレーション方法について説明する。
Next, the method for simulating scrap dropping using the
図4に示すように、ステップS10では、外部記憶装置14及び/又は演算装置16の内部メモリから、各種の形状データ及び計算条件データが読み込まれる。形状データは、プレス装置50、ワーク70及びスクラップ70の形状データを含み、ワーク70が加工されることによる形状変化のデータも含む。計算条件データは、プレス金型54の上型61の可動サイクル時間(例えば6秒)、プレス金型54の加圧力、スクラップ72を落下させる時間Te(例えば4秒)、落下時間Teを等分割したシーンのコマ数N(Nは2以上の整数)、上述したランダム関数の上限値及び下限値、重力の大きさ、スクラップ70がスクラップシュート56に当接した際に、スクラップシュート56から受ける反力の条件等が含まれる。次のステップS12では、読み込まれた形状データから、モデル構築部22により三次元モデルが作成される。
As shown in FIG. 4, in step S10, various shape data and calculation condition data are read from the
次のステップS14では、スクラップ72の落下動作を行う回数M(Mは1以上の整数)が設定される。回数Mは入力装置12で指示された数とすることができる。次のステップS16では、スクラップ72の落下動作の回数mがリセット処理され、回数m=1に設定される。
In the next step S14, the number of times M (M is an integer equal to or greater than 1) that the
次のステップS18では、スクラップ72の落下動作について、シーンn=1が設定される。ここで、nは、数値条件データで読み込まれたコマ数Nの各シーンの番号であり、1~Nの整数である。シーン1は、ワーク70の切断によりスクラップ72が発生した場面、すなわち、スクラップ72の落下初期時の場面に設定されている。
In the next step S18, scene n=1 is set for the falling motion of
次のステップS20では、ランダム力設定部24により、上述した式(2)~(4)のランダム関数に基づき、ランダム力Fが設定される。次のステップS22では、重力とランダム力Fとをシーン1のスクラップ72に作用させる。これらの力により、スクラップ72の落下動作が開始される。
In the next step S20, the random force setting unit 24 sets a random force F based on the random functions of the above-mentioned equations (2) to (4). In the next step S22, gravity and the random force F are applied to the
次のステップS24では、スクラップ72の落下速度Vが所定の速度閾値Vthを超えているか否かが判定される。速度閾値Vthを超えている場合、続くステップS26で、減速処理部26により、落下速度Vの減速処理が実行される。
In the next step S24, it is determined whether or not the falling speed V of the
図5は、スクラップ72の減速処理を説明する図である。スクラップ72に対して減速処理を実施しない場合、シミュレーションのための計算量を低減するために、スクラップ72の落下速度を計算する時間の間隔を長くする(すなわち、コマ数Nの値を小さくする)と、図5の仮想線で示すスクラップ72のように、シミュレーション途中のシーンnにおいて、スクラップ72がスクラップシュート56へ食い込む現象が生じることがある。このような食い込み現象は、現実のプレス装置50では発生しないが、シミュレーションにおいて、この食い込み状態を基に、スクラップシュート56からスクラップ72が受ける反力を計算すると、反力が過剰に大きくなり、スクラップ72がスクラップシュート56から跳ね返る現象(以下、「跳ね返り現象」とも称する)が生じる虞がある。跳ね返り現象の発生を解消するためには、落下速度を計算する時間の間隔を短くする(すなわち、コマ数Nの値を大きくする)ことが有効であるが、コマ数Nを増やすと、計算量が膨大になってしまう。
Figure 5 is a diagram for explaining the deceleration process of the
スクラップ72は、スクラップシュート56に当接する直前で落下速度Vが最大になるため、本実施形態では、この落下速度Vに閾値を設け、落下速度Vが速度閾値Vthを超えた場合に、減速処理することで、上述した跳ね返り現象の発生を防止しながら、スクラップ72の落下速度Vを計算する間隔を長くして計算量の増加を抑制している。これにより、スクラップ72がスクラップシュート56に当たった際に、過剰な反力を受けることを抑制してシミュレーション精度を向上することができる。
Since the falling speed V of the
減速処理が実施された後、続くステップS28では、スクラップ72の落下時間が、設定されたスクラップ72の落下時間Teを超過しているか否かが判定される。落下時間Teは、スクラップ72がプレス装置50内に残留することがなく、スクラップシュート56を経て外部へ排出されるまでの時間に設定されている。なお、ステップS24で、落下速度Vが速度閾値Vth以下の場合には、減速処理を行わずに、ステップS28へ進む。
After the deceleration process is performed, in the next step S28, it is determined whether or not the falling time of the
ステップS28で、時間Teを超過していない場合、続くステップS30で、シーンnがカウンタ処理され、再びステップS24から処理が続行される。ステップS28で、時間Teを超過している場合、続くステップS32において、スクラップ72の落下動作の回数mが、設定された回数M以上であるか否かが判定される。回数mが設定回数M未満の場合、続くステップS34で回数mがカウンタ処理され、再びステップS18から処理が続行(すなわち、新たに、スクラップ72をシーン1の落下初期位置から落下させる処理が続行)される。
If time Te has not been exceeded in step S28, scene n is counter-processed in the following step S30, and processing continues again from step S24. If time Te has been exceeded in step S28, it is determined in the following step S32 whether the number m of times the
図6は、スクラップ72に作用させるランダム力Fを説明する図である。回数m=1の落下動作では、スクラップ72の落下初期時に、ランダム関数を用いてランダム力F1が付与される。また、回数m=2の落下動作では、スクラップ72の落下初期時に、ランダム力F2が付与される。このように、ランダム関数を用いることで、回数mが変わる毎に、スクラップ72に作用するランダム力Fは変化する。なお、落下初期時にスクラップ72に作用させる重力は一定である。
Figure 6 is a diagram explaining the random force F acting on the
一方、ステップS32で、回数mが設定回数M以上の場合には、ステップS36へ進み、シミュレーションの結果(スクラップ72の詰まりの有無、スクラップ72の落下の軌跡など)が表示装置18のディスプレイ等に表示される。本実施形態では、スクラップ72の詰まりが発生した場合に、スクラップ72がプレス装置50内に詰まった状態をディスプレイに表示させるようにしている。図1に示す例では、スクラップシュート56に詰まったスクラップ72を仮想線で示しており、これにより、詰まりが発生した箇所を視覚的に認識できるようにしている。
On the other hand, if the number m is equal to or greater than the set number M in step S32, the process proceeds to step S36, and the results of the simulation (whether or not scrap 72 is clogged, the trajectory of the falling
上述したように、本実施形態に係るシミュレーション方法及びシミュレーションプログラムでは、スクラップ落下のシミュレーションにおいて、スクラップ72をスクラップシュート56へ仮想的に落下させる際に、所定の大きさの範囲内でランダムな大きさの力Fを作用させることで、スクラップ72の落下動作をその都度、変化させることができる。これにより、実際に製造されたプレス装置50において、スクラップ72の発生時にスクラップ72に作用する重力以外の力(例えば、切断時のプレス金型54の上型61からの押圧力、ワーク70及びスクラップ72の弾性変形による復元力、スクラップ72自体の慣性モーメント、空気抵抗力、上切刃64及び下切刃68のシャー角による力、など)によって、その都度変化するスクラップ72の落下動作をシミュレーション上で再現することができる。
As described above, in the simulation method and simulation program according to this embodiment, when the
また、ランダム関数を用いてランダム力Fを設定するようにしているので、スクラップ72の発生時に作用する重力以外の力を個別に数値計算することなく、スクラップの落下動作を毎回変化させることができるので、シミュレーションにおける計算量の増加を抑制しながら、プレス装置50におけるスクラップ72の落下動作を精度よく予測することができる。また、本実施形態では、スクラップ72に対してX方向、Y方向及びZ方向のそれぞれの方向にランダムな大きさの力を作用させているので、スクラップ72がスクラップシュート46へ落下する際に生じ得る多様な落下動作を再現することができる。
In addition, because the random force F is set using a random function, the falling motion of the
また、本実施形態のシミュレーション方法及びシミュレーションプログラムでは、スクラップ72の落下速度が所定の速度閾値Vthを超えた場合に、スクラップ72の減速処理を行うことで、シミュレーションのための計算量を抑えながら、シミュレーション上で、スクラップ72の跳ね返り現象が発生することを抑制し、精度の高いシミュレーションを実施することができる。
Furthermore, in the simulation method and simulation program of the present embodiment, when the falling speed of the
次に、図7のフローチャートを用いて、シミュレーションシステム10によるプレス装置50の設計品質判定方法について説明する。
Next, the method for determining the design quality of the
図7に示すように、ステップS50では、スクラップ72の落下動作を行う回数Mが設定される。回数Mは2以上の整数に設定される。回数Mは入力装置12で指示された数とすることができる。次のステップS52では、スクラップ72の落下動作の回数mがリセット処理され、回数m=1に設定される。
As shown in FIG. 7, in step S50, the number of times M for the dropping operation of the
続くステップS54では、上述したシミュレーション方法によって、スクラップ落下のシミュレーションが実行される。ステップS54の処理は、上述したシミュレーション方法のステップS18からステップS28の処理及びステップS30の処理と同様であるため、ここでは詳細を省略する。 In the next step S54, a simulation of scrap dropping is performed using the simulation method described above. The processing of step S54 is similar to the processing of steps S18 to S28 and step S30 of the simulation method described above, so details are omitted here.
続くステップS56では、スクラップ72の落下動作の回数mが、設定された回数M以上であるか否かが判定される。回数mが設定回数M未満の場合、続くステップS34で回数mがカウンタ処理され、再びステップS18から処理が続行(すなわち、新たに、スクラップ72をシーン1の落下初期位置から落下させる処理が続行)される。このように、スクラップ落下のシミュレーションは、設定された回数Mに達するまで所定回数繰り返される(反復工程)。
In the next step S56, it is determined whether the number m of times the
一方、ステップS56で、回数mが設定回数M以上の場合には、ステップS60へ進み、確率算出部30により、上述した反復工程で、スクラップ72がスクラップシュート56を経てプレス装置50の外部へ排出された確率Rが算出される(確率算出工程)。例えば、回数M=200であり、そのうち、スクラップ72が適切に外部へ排出された回数Q=180(すなわち、スクラップ72の残留が生じた回数=20)の場合、確率R=180/200*100(%)となる。
On the other hand, if the number of times m is equal to or greater than the set number of times M in step S56, the process proceeds to step S60, where the
次のステップS62では、算出された確率Rが、所定の閾値Rth未満であるか否かが判定される。閾値Rthは、入力装置12により適宜設定することができる。ステップS62で、確率Rが閾値Rth未満である場合、続くステップS64で設計品質が低いと判定される(判定工程)。一方、ステップS62で確率Rが閾値Rth以上である場合、続くステップS66で設計品質が良好であると判定される(判定工程)。ステップS64又はステップS66の判定が実施されると、次のステップS68へ進み、シミュレーション結果とともに、判定結果が表示装置18のディスプレイ等に表示される。
In the next step S62, it is determined whether the calculated probability R is less than a predetermined threshold value Rth . The threshold value Rth can be appropriately set by the
上述したように、本実施形態のプレス装置50の設計品質判定方法では、先述したスクラップ落下のシミュレーション方法を用いて、スクラップ72の落下動作を所定回数繰り返すことにより、落下動作がそれぞれ異なるスクラップ72が、スクラップシュート56に詰まるか否かを予測することができる。また、スクラップ72がスクラップシュート56を経てプレス装置50の外部へ排出された確率を算出し、この確率に基づいて設計品質を判定することで、プレス装置50の設計品質の向上を図ることができる。例えば、スクラップ72がスクラップシュート56で詰まる等により、プレス装置50の外部へ排出されない確率が比較的高い場合には、プレス装置50の設計品質が低いと判定され、この判定結果に基づいてプレス装置50の設計変更を行うことができる。
As described above, in the method for determining the design quality of the
例えば、設計品質が低いと判定された場合には、図2に示すように、スクラップシュート56の底面の形状をV字状に設計変更して、落下しやすくなるように設計変更することができる。また、例えば、スクラップ72の落下開始位置と、スクラップシュート56との間に、スクラップ72の落下姿勢を変化させるための棒状部材を設置し、この棒状部材にスクラップ72が当接することで、スクラップ72が詰まることなく適切に排出されるように、落下動作を制御する設計を行うことができる。
For example, if the design quality is judged to be low, the shape of the bottom surface of the
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible without departing from the spirit of the invention.
10 シミュレーションシステム
12 入力装置
14 外部記憶装置
16 演算装置
18 表示装置
50 プレス装置
54 プレス金型
56 スクラップシュート
61 上型
66 下型
70 ワーク
72 スクラップ
F1,F2 ランダム力
10
Claims (5)
前記ワークから発生した前記スクラップが前記スクラップシュートへ落下する落下初期時に、前記スクラップに対して、重力と、所定の大きさの範囲内でランダムな大きさの力とを作用させる工程を含むことを特徴とするシミュレーション方法。 A simulation method for scrap dropping, which comprises creating a three-dimensional model of a press die of a press machine, scrap generated from a workpiece machined by the press die, and a scrap chute that guides the scrap to the outside of the press machine, and predicting how the scrap drops into the scrap chute and is discharged to the outside, comprising:
A simulation method comprising the steps of: applying gravity and a force of a random magnitude within a predetermined range to the scrap generated from the workpiece at the initial stage of the scrap falling into the scrap chute.
前記ワークから発生した前記スクラップが前記スクラップシュートへ落下する落下初期時に、前記スクラップに対して、重力と、所定の大きさの範囲内でランダムな大きさの力とを作用させるステップを含むことを特徴とするシミュレーションプログラム。 A scrap dropping simulation program for three-dimensionally modeling a press die of a press device, scrap generated from a workpiece machined by the press die, and a scrap chute that guides the scrap to the outside of the press device, and predicting an operation of the scrap being discharged to the outside through the scrap chute,
A simulation program comprising a step of applying gravity and a force of a random magnitude within a predetermined range to the scrap generated from the workpiece at the initial stage of the scrap falling into the scrap chute.
前記シミュレーション方法を用いて、前記スクラップを前記スクラップシュートへ落下させる動作を所定回数繰り返す反復工程と、
前記反復工程で、前記スクラップが前記スクラップシュートを経て前記外部に排出された確率を算出する確率算出工程と、
前記確率が所定の閾値未満の場合に、前記プレス装置の設計品質が低いと判定する判定工程と、
を含むことを特徴とするプレス装置の品質判定方法。 A quality assessment method for a press machine using the simulation method according to any one of claims 1 to 3,
a repeating step of dropping the scrap into the scrap chute a predetermined number of times using the simulation method;
a probability calculation step of calculating a probability that the scrap is discharged to the outside through the scrap chute in the repetitive step;
a determining step of determining that the design quality of the press apparatus is low when the probability is less than a predetermined threshold value;
A method for evaluating the quality of a press machine, comprising:
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