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線状加熱による金属板の曲げ加工に用いる加熱方案の算出方法 NEW

国内特許コード P200017054
整理番号 S2018-0989-N0
掲載日 2020年7月28日
出願番号 特願2018-169713
公開番号 特開2020-040092
出願日 平成30年9月11日(2018.9.11)
公開日 令和2年3月19日(2020.3.19)
発明者
  • 柴原 正和
  • 生島 一樹
  • 山田 祐介
  • 前川 真奈海
  • 阪本 啓志
出願人
  • 公立大学法人大阪
発明の名称 線状加熱による金属板の曲げ加工に用いる加熱方案の算出方法 NEW
発明の概要 【課題】本発明は、金属板を目的形状に近づけるために最適な複数の加熱線を含む加熱方案を算出することができる算出方法を提供する。
【解決手段】本発明の算出方法は、金属板の解析モデルの任意の位置に設定した第1加熱線を含む第1加熱条件で有限要素法構造解析を実施し、この解析結果と目的形状とを比較する第1試行を第1加熱線の位置を変えて繰り返すステップと、繰り返した第1試行のうち解析結果が目的形状に近づいた第1試行で設定した第1加熱線を第1選択加熱線として選択するステップと、第1選択加熱線と、解析モデルの任意の位置に設定した第2加熱線とを含む第2加熱条件で有限要素法構造解析を実施し、この解析結果と目的形状とを比較する第2試行を第2加熱線の位置を変えて繰り返すステップと、繰り返した第2試行のうち解析結果が目的形状に近づいた第2試行で設定した第2加熱線を第2選択加熱線として選択するステップとを備える。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

船舶には船首部やバルバス・バウ、船尾部などに複雑な曲面形状が存在する。これらの曲面形状を作成するために複数の鋼板に対して曲げ加工を行い、それらを溶接により接合する。曲げ加工の技術として、造船分野においては線状加熱が広く用いられている。
線状加熱とは、鋼板の表面をガスバーナーで加熱した際に発生する熱変形を利用するものであり、現在国内の多くの造船所で古くから採用されている技術である。線状加熱により鋼板の曲げ加工をする際、ガスバーナーの炎で鋼板を局所的に加熱しつつ、鋼板に水をかけることにより加熱部を急冷却すると、鋼板に塑性変形が発生する。この塑性変形は、加熱するガスバーナーの移動速度、燃焼ガスと流入酸素と混合比、バーナーと鋼板の距離などを変化させて鋼板への入熱を調整することにより制御することができる。また、線状加熱による曲げ加工は、複数の加熱線を適当な位置に配置することによって、鋼板を目的の曲面形状に近づける加工技術である。
しかし、線状加熱時に生じる変形は、縦収縮・横収縮、縦曲り・横曲がりが混在する複雑なものであり、入熱量やガスバーナーの移動速度、加熱位置等にも依存するため、予測が非常に困難であることから、線状加熱による曲げ加工は自動化が困難とされる技術の一つである。
線状加熱による曲げ加工の自動化を実現するために用いる加熱方案算出方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

産業上の利用分野

本発明は、線状加熱による金属板の曲げ加工に用いる加熱方案を算出する算出方法、プログラム、加工方法及び加工装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
線状加熱による金属板の曲げ加工に用いる加熱方案の算出方法であって、
前記金属板の解析モデルの任意の位置に設定した少なくとも1本の第1加熱線を含む第1加熱条件で有限要素法構造解析を実施し、この解析結果と目的形状とを比較する第1試行を第1加熱線の位置を変えて繰り返すステップと、
繰り返した第1試行のうち解析結果が目的形状に近づいた第1試行で設定した少なくとも1本の第1加熱線を第1選択加熱線として選択するステップと、
第1選択加熱線と、前記解析モデルの任意の位置に設定した少なくとも1本の第2加熱線とを含む第2加熱条件で有限要素法構造解析を実施し、この解析結果と目的形状とを比較する第2試行を第2加熱線の位置を変えて繰り返すステップと、
繰り返した第2試行のうち解析結果が目的形状に近づいた第2試行で設定した少なくとも1本の第2加熱線を第2選択加熱線として選択するステップとを備え、
前記加熱方案は、第1及び第2選択加熱線を含むことを特徴とする算出方法。

【請求項2】
第1選択加熱線と、第2選択加熱線と、前記解析モデルの任意の位置に設定した少なくとも1本の第3加熱線とを含む第3加熱条件で有限要素法構造解析を実施し、この解析結果と目的形状とを比較する第3試行を第3加熱線の位置を変えて繰り返すステップと、
繰り返した第3試行のうち解析結果が目的形状に近づいた第3試行で設定した少なくとも1本の第3加熱線を第3選択加熱線として選択するステップとをさらに備え、
前記加熱方案は、第1、第2及び第3選択加熱線を含む請求項1に記載の算出方法。

【請求項3】
前記加熱方案は、第1、第2及び第3選択加熱線をこの順で含む請求項1又は2に記載の算出方法。

【請求項4】
前記有限要素法構造解析は、FEM熱弾塑性解析又は固有ひずみ法による弾性解析である請求項1~3のいずれか1つに記載の算出方法。

【請求項5】
第1又は第2加熱線は、直線又は曲線である請求項1~4のいずれか1つに記載の算出方法。

【請求項6】
第1加熱条件は、複数の第1加熱線を含み、
第2加熱条件は、複数の第2加熱線を含む請求項1~5のいずれか1つに記載の算出方法。

【請求項7】
少なくとも1本の第1加熱線を第1選択加熱線として選択するステップは、繰り返した第1試行のうち解析結果が最も目的形状に近づいた第1試行で設定した少なくとも1本の第1加熱線を第1選択加熱線として選択するステップであり、
少なくとも1本の第2加熱線を第2選択加熱線として選択するステップは、繰り返した第2試行のうち解析結果が最も目的形状に近づいた第2試行で設定した少なくとも1本の第2加熱線を第2選択加熱線として選択するステップである請求項1~6のいずれか1つに記載の算出方法。

【請求項8】
請求項1~7のいずれか1つに記載の算出方法をコンピューターに実行させるためのプログラム。

【請求項9】
請求項1~7のいずれか1つに記載の算出方法により算出された加熱方案に基づいて金属板を線状加熱し曲げ加工する加工方法。

【請求項10】
第1選択加熱線を含む第1加熱条件で金属板を線状加熱し、前記金属板に曲げ加工を施すステップと、
前記曲げ加工が施された前記金属板の立体形状を計測するステップと、
計測された前記金属板の立体形状と、第1選択加熱線を含む第1加熱条件で実施した有限要素法構造解析の解析結果とを比較するステップと、
比較した結果に基づき前記金属板の立体形状が第1選択加熱線を含む第1加熱条件で実施した有限要素法構造解析の解析結果に近づくように前記金属板を加熱するステップとを備える請求項9に記載の加工方法。

【請求項11】
請求項9又は10に記載の加工方法により金属板を線状加熱し曲げ加工するように設けられた加工装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2018169713thum.jpg
出願権利状態 公開
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