JP2010522086A - 金属薄板の直接的アンフォールディングシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

金属薄板を直接的にアンフォールディングするためのシステム、方法、およびコンピュータプログラムであって、
・平坦面をデザイン部分（１０５）上で選択し；
・複数の線形ベンドを前記平坦面（１１０）に関連して同定し；
・複数のベンドパラメータを前記線形ベンド（１１５）の各々に相応して計算し；
・前記線形ベンドを有するデザイン部分を金属薄板部材（１２０）に変換する。
および適切な手段とコンピュータ読み出し可能命令。

Description

関連出願に対する相互参照
本出願は、米国暫定出願番号60/896,702、2007年3月23日出願の優先権を主張するものであり、この刊行物全体を参照する。

技術分野
ここに説明する本発明の有利な実施形態は、一般的にソフトウエアアプリケーションに関連するものである。より詳細には本発明の有利な実施例は、金属薄板部材における線形ベンドを直接的に識別し、これをアンフォールディングすることに関連する。

進歩的な鋳型工業は、自動車、娯楽用電子機器、コンピュータ製造等に対する支柱産業である。これらの産業における製品の急速な変化とともに、製品会社は鋳型ツールのリードタイムが格段に短い鋳型と工作機械設備能力を必要とする。進歩的な鋳型デザインに重要なことは、ファイルされた非金属薄板をCADにインポートする能力と、これを畳み込み操作するために金属薄板部材に、オリジナルのインポートファイルからのパラメータなしで迅速に変換できることである。いったん金属薄板部材に変換されれば、ユーザは金属薄板部材（またはブランク）の平坦形状およびその中間状態を生成することができる。付随して、製品会社は自分固有の規格とデザイン要求をその製品に適用する。

金属薄板部材のアンフォールディングは、近代的鋳型設計でもっとも重要なステップである。アンフォールディング方法は一部で、金属薄板部材の種々の形状により変化する。例えばフリーフォーム金属薄板に対しては、既知のCAE-FEM法をアンフォールディングの実行のために使用することができる。直線遮断部材に対しては、これがインポートモデルであるか、または一般的フューチャを使用して設計されていれば、これを金属薄板セルフフォーマブル・フューチャベースモデルに変換することができる。公知の技術は、金属薄板フューチャを使用して部材を再構築する能力を含み、別のものはこれを自動的に再構築する。前者の方法は非常に時間が掛り、デザイナに高い金属薄板技能を要求する。後者は「マッピングされた」フューチャが存在しない場合には制限される。

公知の形式では現在サポートされていないが、インポートされた非金属薄板部材を種々異なるベンディング形状に直接的にアンフォールディングするための金属薄板アンフォールディングシステムおよび方法が必要である。

前記課題を解決するためにここに記載された本発明の有利な実施例によれば、
本願はコンピュータに実現された方法を提供する。この方法は、
・平坦面をデザイン部分で選択し；
・複数の線形ベンドを前記平坦面に関連して同定し；
・複数のベンドパラメータを前記線形ベンドの各々に相応して計算し；
・前記線形ベンドを有するデザイン部分を金属薄板部材に変換する。

この方法で前記複数のベンドパラメータは、ベンド角、ベンド内径、および部材厚の１つを含む。この方法はさらに、前記ベンド角、前記ベンド内径、前記部材厚、および計算されたK因数から展開した長さを計算する。この方法はさらに、複数のベンド属性を前記平坦面に割り当てる。この方法はさらに、複数の同軸ベンドを第１の半径および角度と混合して、混合ベンドを形成する。この方法はさらに、混合ベンドを複数のステップベンドに分解する。この方法はさらに、オーバベンドを必要に応じて規定する。この方法はさらに、前記金属薄板部材をフォームにアンフォールディングする。この方法はさらに、ブランク部材を前記フォームから出力する。ここで前記フォームは平坦状態である。この方法はさらに、固体部材を前記フォームから抽出する。ここで前記フォームは中間状態である。

本発明の有利な実施例は有利にはコンピュータプログラム製品を提供する。このコンピュータプログラム製品は機械により読み出し可能な媒体に具現化されており、コンピュータに実現された方法を実施する。このコンピュータプログラム製品は、コンピュータに対し次のステップを実行させる命令を有する：
・平坦面をデザイン部分で選択するステップ；
・複数の線形ベンドを前記平坦面に関連して同定するステップ；
・複数のベンドパラメータを前記線形ベンドの各々に相応して計算するステップ；
・前記線形ベンドを有する前記デザイン部分を金属薄板部材に変換するステップ。

このコンピュータプログラム製品で前記複数のベンドパラメータは、ベンド角、ベンド内径、および部材厚の１つを含む。このコンピュータプログラム製品はさらに、前記ベンド角、前記ベンド内径、前記部材厚、および計算されたK因数から展開した長さを計算する命令を有する。このコンピュータプログラム製品はさらに、複数のベンド属性を前記平坦面に割り当てる命令を有する。このコンピュータプログラム製品はさらに、複数の同軸ベンドを第１の半径および角度と混合して、混合ベンドを形成する命令を有する。このコンピュータプログラム製品はさらに、混合ベンドを複数のステップベンドに分解する命令を有する。このコンピュータプログラム製品はさらに、オーバベンドを必要に応じて規定するための命令を有する。このコンピュータプログラム製品はさらに、前記金属薄板部材をフォームにアンフォールディングする命令を有する。このコンピュータプログラム製品はさらに、ブランク部材を前記フォームから出力する命令を有する。ここで前記フォームは平坦状態である。このコンピュータプログラム製品はさらに、固体部材を前記フォームから抽出する命令を有する。ここで前記フォームは中間状態である。

本発明の有利な実施例は、少なくとも１つのプロセッサとアクセス可能メモリを有するデータ処理システムをこの方法の実現のために提供する。このデータ処理システムは、
・平坦面をデザイン部分で選択する手段；
・複数の線形ベンドを前記平坦面に関連して同定する手段；
・複数のベンドパラメータを前記線形ベンドの各々に相応して計算する手段；そして
・前記線形ベンドを有するデザイン部分を金属薄板部材に変換する手段を有する。

有利な実施例の別の利点は、この後の説明および図面から明らかとなろう。そして一部は本発明の有利な実施例の実施により学習されるであろう。本発明の有利な実施例を、図面を参照して説明する。図面も実施例の一部である。他の実施例も利用することができ、変更も本発明の有利な実施例の枠を逸脱することなしに可能である。

有利な実施例を添付図面と関連して説明する。同様の符合は同様の要素を意味する。

有利な実施例により使用される方法の論理フローチャートである。 デザイン部分の斜視図である。 デザイン部分の表示値の表である。 混合された同軸ベンドを備えるデザイン部分の斜視図である。 混合された同軸ベンドを備えるデザイン部分の表示値の表である。 マルチステップベンドを備えるデザイン部分の斜視図である。 マルチステップベンドを備えるデザイン部分の表示値の表である。 デザイン部分の平面図である。 有利な実施例が実行されるコンピュータ環境のブロック回路図である。

本願の多数の革新的技術思想を、有利な実施例を参照して説明する。しか実施例は、革新的技術思想の多数の有利な使用の少数の例であると理解すべきである。有利な実施例は、線形ベンドを金属薄板部材内に直接的に識別し、アンフォールディングするシステムおよび方法を提供する。以下、有利な実施例では、汎用のパーソナルコンピュータでオペレーティングシステムが実行される。図９と以下の説明は、適切なコンピュータ環境を簡単に一般的に説明するものである。このコンピュータ環境で本発明の有利な実施例が実現される。しかしこれは必須ではなく、本実施例はコンピュータが実行可能な命令の一般的コンテクストで、例えばプログラムモジュールとしてパーソナルコンピュータにより実行される。一般的なプログラムモジュールはルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等を含む。これらは特定のタスクを実行するか、または特定のアブストラクトデータ形式を実現する。本実施例は公知のコンピュータ環境のいずれのバリエーションでも実行できる。

図９を参照すると、本実施例を実現するための例としてシステムがコンピュータ９００の形態で汎用コンピュータデバイスを含んでいる。コンピュータはデスクトップコンピュータまたはラップトップコンピュータであり、複数の関連端末デバイス（図示せず）を含んでいる。コンピュータ９００はマイクロプロセッサ９０５とバス９１０を有する。バスはマイクロプロセッサ９０５と、コンピュータ９００の複数のコンポーネントを公知の技術により接続し、通信を可能にする。バス９１０は、メモリバスまたはメモリコントローラ、端末バス、および複数のバスアーキテクチャのいずれかを使用するローカルバスを含む任意のバス構造とすることができる。コンピュータ９００は典型的にはユーザインタフェースアダプタ８１５有し、これはマイクロプロセッサ９０５を、バス９１０を介して１つまたは複数のインタフェースデバイス、例えばキーボード９２０，マウス９２５および/またはインタフェースデバイス９３０と接続する。インタフェースデバイスは、タッチスクリーン、デジタルペン入力パッド等のユーザインタフェースデバイスとすることができる。バス９１０はディスプレイデバイス９３５、例えばLCDスクリーンまたはモニタをマイクロプロセッサ９０５に、ディスプレイアダプタ９４０を介して接続する。バス９１０はまたマイクロプロセッサ９０５をメモリ９４５に接続する。メモリはROM、RAM等を含むことができる。

コンピュータ９００はさらにドライブインタフェース９５０を有し、このドライブインタフェース９５０は少なくとも１つの記憶デバイス９５５および/または少なくとも１つの光学デバイス９６０をバスに接続する。記憶デバイス９５５は、ディスクを読み出しおよび書き込みするために図示しないハードディスクドライブ、および/またはリムーバル磁気ディスクを読み出しおよび書き込みするために図示しない磁気ディスクドライブを含むことができる。同様に光学デバイス９６０は図示しない光学ディスクドライブを、リムーバル光学ディスク、例えばCD-ROMまたは他の光学メディアを読み出しおよび書き込みするために含むことができる。前記のドライブおよび関連のコンピュータ読み出し可能媒体は、コンピュータ読み出し可能命令、データ構造、プログラムモジュール、およびコンピュータ９００のための他のデータの不揮発性保存を提供する。

コンピュータ９００は通信チャネル９６５を介して他のコンピュータまたはコンピュータのネットワークと通信する。コンピュータ９００は、ローカルエリアネットワーク（LAN）またはワイドエリネットワーク（WAN）内の他のコンピュータと関連することができる。またはコンピュータ９００は、他のコンピュータとのクライアント/サーバ構成のクライアントとすることができる。さらに本実施例は離散的コンピュータ環境でも実施することができる。この場合、タスクは通信ネットワークを通してリンクされたリモートプロセッシングデバイスにより実行される。離散的コンピュータ環境では、プログラムモジュールがローカルメモリ記憶デバイスとリモートメモリ記憶デバイスの両方に配置される。これら構成のすべては、適切な通信ハードウエアおよびソフトウエアとともに公知である。

本有利な実施例を実現するソフトウエアプログラムは典型的にはコンピュータ９００のメモリ９４５に格納される。クライアント/サーバ構成では、このようなソフトウエアプログラミングコードを、サーバと関連するメモリにより格納することができる。ソフトウエアプログラミングコードは、ハードディスクドライブ、ディスケット、CD-ROMのような不揮発性データ記憶デバイスのいずれかに実現することもできる。コードはこのような媒体に分散することもできる。または１つのコンピュータシステムからネットワークを介して他のコンピュータシステムへ、このような他のシステムのユーザによる使用のために分散することができる。ソフトウエアプログラミングコードを物理的媒体に実現する技術および方法、および/またはソフトウエアコードをネットワークを介して分散する技術および方法は公知であり、これ以上説明しない。

図１は、有利な本実施例により使用される方法の論理フローチャートである。図１を参照すると、コンピュータに実現された方法１００は、デザイン部分で平坦面を選択することによりスタートする（ステップ１０５）。次にコンピュータのユ―ザは、平坦面に関連する複数の線形ベンドを同定し（ステップ１１０）、同定された線形ベンドに各々に相応する複数のベンドパラメータを計算する（ステップ１１５）。次にシステムは、ベンド属性を有するデザイン部分を金属薄板部材に変換する（ステップ１２０）。

金属薄板部材を、金属シートフューチャを規定する前もっての知識またはパラメータまたはデータなしで自動的にアンフォールディングし、ブランク部材および関連の中間段を獲得する本発明の有利な実施例の方法を以下に詳細に説明する。

金属薄板アンフォールディング
コンピュータユーザは典型的には、サードパーティのＣＡＤプログラムにより作成された部材ファイルによりスタートするか、またはユーザは現在使用中のＣＡＤアプリケーションにより作成されたネイティブファイルを使用しようとする。ここで部材ファイルには、金属薄板の畳み込みを実行するために必要な十分な詳細が欠けているものとする。当業者には周知の技術を使用して、ユーザは部材ファイルをＣＡＤアプリケーションにインポートする。このＣＡＤアプリケーションは、固体または他の部材状態、例えば金属薄板操作を実行するのに十分な詳細が欠けているソリッドモデルを規定することができる。

ステップ１
図２は、デザイン部分の斜視図である。図２を参照すると、部材ファイルがＣＡＤアプリケーションにいったんインポートされると、デザイン部分２００が公知のソフトウエア技術を使用してユーザに表示される。コンピュータユーザは、例えば平坦面２０５をデザイン部分２００上で選択する。ここでは少なくとも１つのベンド２１０が、本発明の有利な実施例を実行するようにプログラミングされたコンピュータシステムにより自動的に認識される（ステップ１１０）。ベンド２１０がいったん認識されると、システムはキーベンドパラメータを、ＣＡＤアプリケーションおよびソフトウエアで公知の方法を使用して計算された部材自体の計算値から受信する。このキーベンドパラメータは例えばベンド角、ベンド内径、部材厚である。

ステップ３
図３は、デザイン部分の表示値の表である。認識されたベンド２１０が同定され、相応するベンド名３００に割り当てられる。相応するベンド名３００がテーブルフォーマットにリストアップされており、この表はベンド内径３０５、ベンド角の値３１０，Ｋ因数値３１５，および展開された長さ値３２０を有する（ステップ１１５）。Ｋ因数は金属薄板ベンディングの分野ではよく知られており、材料、ベンディング操作の形式、ベンド内径と材料厚の比に依存する。展開された長さも金属薄板ベンディングの分野でよく知られており、次式にしたがう。
L=(r+kt)×θ、ここでr=ベンド内径、k=K因数、t=材料厚、そしてθ=ベンド角のラジアンである。

ステップ４
次にデザイン部分２００が金属薄板部材に、ネイティブなCADアプリケーションにより公知のように変換される（ステップ１２０）。金属薄板部材の変換はCAD産業ではよく知られており、本発明の有利な実施例の理解と関連してこれ以上論議しない。本発明の実施例は、必要なベンド属性を関連のベンド面に割り当て、これにより認識されたベンドが同定され、CADアプリケーションのダウンストリームアンベンド/リベンド操作で適切に使用される。

オプションステップ
図４は、混合された同軸ベンドを備えるデザイン部分の斜視図である。図４を参照すると、この段階でオプションとしてユーザは複数の同軸ベンド４００を同定することができる。同軸ベンド４００は同じベンド内径を共有し、ベンド角は共通の制御点を有する1つの混合ベンドに混合されている。同軸ベンド４００の混合された条件は、複数の混合された同軸ベンド値５００として、混合された同軸ベンドを有するデザイン部分の表示値の、図５の表に見ることができる。

図６は、マルチステップベンドを備えるデザイン部分の斜視図である。図６を参照すると、ユーザはオプションとして複数のマルチステップベンド６００を、認識されたベンド２１０から規定することができる。このことは複数のプレベンドを選択し、各プレベンドに角度を割り当てることにより行われる。プレベンドは例えば、デザイン部分２００の材料選択により生じるスプリングバックに対抗するために含まれている。このようなスプリングバックは例えば、８０゜のベンドを形成することが最終的には不正確に７５゜の形状となる場合に発生する。図７は、マルチステップベンドを備えるデザイン部分の表示値の表である。図７を参照すると、マルチプレベンドが例えば２つの３０゜のプレベンドと１つの２０゜のプレベンドとして規定される場合、材料は漸次、成形され、硬化し、最終形状は正確に９０°になり、このマルチプレベンドが得られる。

ユーザはまたオプションとして、認識された任意のベンドに対してオーバベンドを規定することができる。ユーザはオーバベンドを、角度または（ベンドの間の）半径により規定することができる。例えば９０°のベンドを規定すると８３°の最終形状となる。なぜなら材料のスプリングバックが７゜だからである。オーバベンド技術を実現する方法は、ベンド角の変化とベンド半径を一致させることであり、これによりベンド領域は相応に変化する。ベンド領域を一定に維持すると、ベンド角が変化するときにベンド半径も相応に変化する。

ステップ５
図８は、デザイン部分の平面図である。図８を参照すると、ユーザは平坦状態のブランクビュー８００を、金属薄板部材上でアンフォールディング命令を実行し、CADプログラムでのアンベンディング操作を使用することにより形成する。CADプログラムは当業者には公知の技術を使用する。択一的に平坦なブランクを形成するのではなく、ユーザは金属薄板部材を中間状態にアンフォールディングすることができる。中間状態では、選択され認識されたベンドだけがアンベンディング操作を受ける。

結論
ステップ１からステップ５までで本実施例の解決手段は、パラメータ化されていないモデルを直接的かつ自動的にアンフォールディングし、金属薄板部材に対する関連のブランクまたは中間形状を生成することができる。そしてユーザがブランクまたは中間状態を形成すると、金属薄板部材は個別のブランク部材として、CADアプリケーションで使用するために、または公知のように金属薄板部材を使用するために出力される。択一的に中間状態にある任意のベンドの固体を中間ステージとして抽出し、CADアプリケーションでの使用のために、または公知の金属薄板部材を使用するために使用することができる。

本有利な実施例は、デジタル電子回路、またはコンピュータハードウエア、ファームウエア、ソフトウエア、またはそれらの組合わせに実現することができる。本有利な実施例の装置は、コンピュータプログラム製品に実現することができ、このコンピュータプログラム製品はプログラミング可能なプロセッサにより実行するために機械により読み取り可能な記憶デバイスに具体化される。

本有利な実施例の方法ステップは、プログラムミング可能なプロセッサにより実行される。このプロセッサは、本有利な実施例の機能を、入力データを処理し、出力データを発生することにより命令プログラムを実行する。

本有利な実施例は、１つまたは複数のコンピュータプログラムに実現される。このコンピュータプログラムは、プログラミング可能なシステムで実行される。このシステムは、データおよび命令を送信および受信するために少なくとも１つのデータ記憶システム、少なくとも１つの入力デバイス、および少なくとも１つの出力デバイスと接続されている。アプリケーションプログラムは、ハイレベルプロシージャプログラミング言語、またはオブジェクト指向プログラミング言語に実現される。または所望であれば、アセンブリ言語または機械語に実現される。いずれの場合でも言語は、コンパイル言語またはインタプリタ言語である。

一般的にプロセッサは、命令およびデータをROMおよび/またはRAMから受け取る。コンピュータプログラム命令とデータを適切に具現化する記憶デイバイスはすべての形態の不揮発性メモリを含む、これはEPROM、EEPROM、フラッシュメモリのような半導体メモリデバイス、内部ハードディスクのような磁気ディスク、リムーバルディスク、磁気光学的ディスク、CD-ROMディスクを含む。前記のいずれもが専用設計されたASIC（アプリケーション専用集積回路）により補足することができ、またはASICに組み込むことができる。

複数の実施例が説明された。種々の変形実施例が本発明の実施例の技術思想を逸脱することなく可能であり、例えばオーバベンドフューチャをマルチベンドに適用することもできる。ベンドの認識を、他のCADシステムからインポートされたファイルでだけ行うのではなく、フューチャ/パラメータを備えるまたは備えない任意のソリッドモデルで行うことも考えられる。したがってこれ以外の実施形態も特許請求の範囲の範囲内に含まれるものである。

Claims (21)

1. コンピュータに実現された方法であって、
   ・平坦面をデザイン部分上で選択し；
   ・複数の線形ベンドを前記平坦面に関連して同定し；
   ・複数のベンドパラメータを前記線形ベンドの各々に相応して計算し；
   ・前記線形ベンドを有するデザイン部分を金属薄板部材に変換する
   方法。
2. 請求項１記載の方法であって、
   前記複数のベンドパラメータは、ベンド角、ベンド内径、および部材厚の１つを含む、方法。
3. 請求項２記載の方法はさらに、
   前記ベンド角、前記ベンド内径、前記部材厚、および計算されたＫ因数から展開した長さを計算する、方法。
4. 請求項１記載の方法はさらに、
   複数のベンド属性を前記平坦面に割り当てる、方法。
5. 請求項１記載の方法はさらに、
   複数の同軸ベンドを第１の半径および角度と混合して、混合ベンドを形成する、方法。
6. 請求項１記載の方法はさらに、
   混合ベンドを複数のステップベンドに分解する、方法。
7. 請求項１記載の方法はさらに、
   必要であればオーバベンドを規定する、方法。
8. 請求項１記載の方法はさらに、
   前記金属薄板部材を１つのフォームにアンフォールディングする、方法。
9. 請求項８記載の方法はさらに、
   ブランク部材を前記フォームから出力し、前記フォームの状態は平坦状態である、方法。
10. 請求項８記載の方法はさらに、
    固体部材を前記フォームから抽出し、前記フォームの状態は中間状態である、方法。
11. 前記コンピュータに実現された方法を実行するために、機械により読み出し可能な媒体に具現化されたコンピュータプログラム製品であって、
    コンピュータに対し次のステップを実行させる命令を有する：
    ・平坦面をデザイン部分上で選択するステップ；
    ・複数の線形ベンドを前記平坦面に関連して同定するステップ；
    ・複数のベンドパラメータを前記線形ベンドの各々に相応して計算するステップ；
    ・前記線形ベンドを有する前記デザイン部分を金属薄板部材に変換するステップ
    コンピュータプルグラム製品。
12. 請求項１１記載のコンピュータプログラム製品であって、
    前記複数のベンドパラメータは、ベンド角、ベンド内径、および部材厚の１つを含む、コンピュータプルグラム製品。
13. 請求項１２記載のコンピュータプログラム製品であって、
    前記ベンド角、前記ベンド内径、前記部材厚、および計算されたＫ因数から展開した長さを計算する命令を有する、コンピュータプログラム製品。
14. 請求項１１記載のコンピュータプログラム製品であって、
    複数のベンド属性を前記平坦面に割り当てる命令を有する、コンピュータプログラム製品。
15. 請求項１１記載のコンピュータプログラム製品であって、
    複数の同軸ベンドを第１の半径および角度と混合して、混合ベンドを形成する命令を有する、コンピュータプログラム製品。
16. 請求項１１記載のコンピュータプログラム製品であって、
    混合ベンドを複数のステップベンドに分解する命令を有する、コンピュータプログラム製品。
17. 請求項１１記載のコンピュータプログラム製品であって、
    必要であればオーバベンドを規定する命令を有する、コンピュータプログラム製品。
18. 請求項１１記載のコンピュータプログラム製品であって、
    前記金属薄板部材を１つのフォームにアンフォールディングする命令を有する、コンピュータプログラム製品。
19. 請求項１８記載のコンピュータプログラム製品であって、
    ブランク部材を前記フォームから出力する命令を有し、前記フォームの状態は平坦状態である、コンピュータプログラム製品。
20. 請求項１８記載のコンピュータプログラム製品であって、
    固体部材を前記フォームから抽出する命令を有し、前記フォームの状態は中間状態である、コンピュータプログラム製品。
21. 少なくとも１つのプロセッサと、アクセス可能なメモリとを有するデータ処理システムであって、
    ・平坦面をデザイン部分上で選択する手段と；
    ・複数の線形ベンドを前記平坦面に関連して同定する手段と；
    ・複数のベンドパラメータを前記線形ベンドの各々に相応して計算する手段と；
    ・前記線形ベンドを有するデザイン部分を金属薄板部材に変換する手段とを有する、データ処理システム。

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