JPH0815652B2 - 被成形体援用による成形型の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、成形により得ようとするピース、すなわち
被成形体の形状から型を製造する方法に関する。 本発明は特に、一定の軸線に沿って互いに移動可能で
各々被成形ピースの型の一部を有する少なくとも２つの
部分より形成される型の製造に関する。

【従来の技術】

これら２つの型は一体に結合して組立てられた型閉じ
位置において、それらの型穴によりほぼピースの寸法を
有する閉じ容積を画定し、その中に成形材料が射出され
る。材料が硬化すると、成形ピースは、両型部の少なく
とも一方から取出されるべく移動させて型の２部分を分
離することで型から取り出され、ピースは例えばエジェ
クタによって他部分より取り外される。 プリズム形状のピース（被成形体）の場合、型からの
抜き取りは容易である。他方、より複雑な形状のピース
の場合、２つの型の分割面が特に、型の複雑性を増しそ
の結果コストをかなり増大させるため、引抜機その他の
手段をできるだけ使用しないで型から成形品を抜き取る
ように構成した型を構成しなければならない。 もちろん、分割面を決定する場合には、例えば、収縮
量、抜け勾配、アンダカットの問題等解決さるべき多く
の問題が生じる。 現在の技術レベルにおいては、型の構成と形状を決定
する際に、型パターン設計者は最初に２次元でのピース
の図面を用いて検討する。そして、設計者は成形中にお
けるピースの収縮を考慮して新たな寸法でこれらの図面
を修正する。 ピースの形状を検討後、設計者は型を２分する分割面
を検討する。 この作業者は特に微妙で、仕様を考慮し最良の解決策
を見出すため型パターン設計者のすべての経験と知識が
必要とされる。 つぎに設計者は型内の所定位置にピースの輪郭を決定
してから、３次元でピースを可視できるようにピースを
斜視図で示さねばならない。 さらに、３次元で型に形成されるピースの輪郭を示す
か（もしくは単にピースの中実および中空部分をトレー
ス）しなければならない。この表示は特に、型の固定部
分および可動部分の分解図を含め、又、すべての型内形
状を限定することにより行わねばならない。 次に、型パターン設計者は型の成形領域を取り除くこ
とでデザインを終了させ、できればそれを最適化する。 従って、この方法により型を形成するため実施される
作業全体はかなり時間と費用がかかる。この方法はさら
に、２次元図面を用いてできるだけ最良の分割面を形成
できるような特に有能かつ経験のあるパターン型設計者
を採用しなければならない。

【発明が解決しようとする課題】

本発明の目的はこれらすべての欠点を解消することに
ある。本発明は、型パターン設計者の退屈な仕事を軽減
し最適な設計の検討を容易にすることにより設計者の仕
事を大幅に簡略化して、型の設計及び製造のために必要
とされる相当の部分（約30パーセント）についての時間
の節減とかなりの費用の低減を達成する方法を提供す
る。

【課題を解決するための手段】

本発明の成形型の製造方法は、２次元および３次元で
被成形体をデジタル情報にて可視化する計算機補助設計
ソフトウエアを用いて、成形型の固定部および可動部を
モデリングし、前記被成形体の形状から型を製造する被
成形体援用による成形型の製造方法であって、 前記被成形体を３次元でモデリングしグラフで表示す
る工程、 前記被成形体および（または）前記モデリングにより
得られたそのモデルの形状から、成形型の前記固定部及
び可動部の分離をなす主分割面を決定する工程、前記成
形型を形成する型ブロック内に前記被成形体の輪郭をモ
デリングしグラフで表示する工程、 前記被成形体のモデルを前記型ブロック内の前記被成
形体の輪郭モデルに挿入する工程、 前記主分割面に対して垂直な方向において、前記被成
形体のモデルと前記主分割により区画される前記被成形
体の輪郭モデルを有する前記固定部及び可動部との間の
相対的な移動を行わせて前記被成形体のモデルと前記被
成形体の輪郭モデルを有する前記固定部及び可動部とが
接触する接触面を決定することにより被成形体を型から
抜き取ることのできない型抜き不可領域を探索する工
程、 少なくとも１つの所定面において前記接触面をグラフ
表示により可視化する工程、 前記主分割面に対して垂直でかつ前記型抜き不可領域
を通る位置での前記輪郭モデルの断面および、前記型抜
き不可領域を含む前記輪郭モデルの連続的なスライスに
よる偏倚した偏倚分割面ならびに前記型抜き不可領域の
幅と等しい幅の決定を、グラフで表示する工程、 前記分割面の関数として型の可動部および固定部をモ
デリングする工程、および 前記固定部および可動部が前記モデルに基づく分割面
と型穴とを有する成形型を製造する工程、 を含むことを特徴としている。 すなわち、被成形体（ピース）の形状特性全体を有す
るファイルから、得ようとするピースを２次元または３
次元によりグラフで示す計算機により補助される設計ソ
フトウエアを有するプロセッサを使用する。 現在、対象物の３次元モデリング用計算機補助設計ソ
フトウエアのうち、次の３つの主なソフトウエア形式が
識別されることは周知である。すなわち、 模式化される対象の頂点の座標と共にこれら頂点を結
ぶ縁部のみを用いて、“ワイヤ（線）モデル”を得るソ
フトウエア、 模式化対象の表面を形成することで“サーフェイス
（表面）モデル”を得るソフトウエア、 対象物の積分により“ソリッド（中実）モデル”を得
るソフトウエア、である。 本発明の方法に使用されるに適するソフトウエアはさ
らに正確に、上記３つのモデリング形式を組合わせて表
示しなければならない。 特に、ピースをその型内輪郭より識別されねばならな
い。具体的には、材料の除去、切断および断面その他共
通部分の検出等の機能を実現するためプール演算（組の
理論）およびその応用を自由に使用させねばならない。
また、モデリング過程中に行われるすべての中間工程を
記憶させ、また中間工程中に行われる修正を次の工程中
に得られるモデルに移送しなければならない。さらに、
平面、ユニットおよびその基準位置を自動的に変化させ
ねばならない。 なお、使用されるプロセッサおよび計算機補助設定ソ
フトウエアは公知であり、本発明の要旨ではない。本発
明は事実、このソフトウエアの使用および、成形により
得ようとするピースから型を構成する方法のこの特別な
場合におけるソフトウエアの適応より成る。 従って、正確には、本発明の方法は少なくとも次の工
程より成る： ピースを３次元でモデリングしグラフで表示する工
程、 ピースおよび（または）そのモデルの形状から、型の
２つの部分の主分離面を形成する主分割面を決定する工
程、 型を形成するブロック材料（型ブロック）の内部にお
いてピースの輪郭を３次元でモデリングしグラフで表示
する工程、 ピースのモデルをその型の輪郭モデルに挿入する工
程、 主分割面に対して垂直な軸線に沿って、ピースのモデ
ルと基準面により区画される型に形成される輪郭モデル
の２つの部分との間の相対的移動をシミュレートしか
つ、ピースとその輪郭モデルの両部分との間の接触面を
決定することにより型抜きのできない型抜き不可領域を
探索する工程、 少なくとも１つの一定面においてグラフ表示により接
触面を可視化する工程、 主分割面に対して垂直な面において、型抜き不可領域
を通る輪郭モデルの断面および、前記型抜き不可領域を
含む輪郭モデルの連続的なスライスにおける偏倚した分
割面ならびに前記型抜き不可領域の幅と等しい幅の決定
を、系統的にグラフで表示する工程、 型の可動部及び固定部を分割面の関数としてモデリン
グする工程、 固定型穴からピースの容積をモデリングする工程、 可動型穴からピースの容積をモデリングする工程、 分割面を基準にピースに抜け勾配を形成する工程、 前記工程により得られたモデルを実寸のピースに変換
すべく抜け勾配を設けたピース容積を合体する工程、 および、 すでに決定されたものに従って分割面と型穴とを有す
る固定部および可動部から型を製造する工程、より成
る。

【実 施 例】

以下、本発明の一実施例を、添付図面を参照して非限
定的な例を用いて説明する。 本発明によるプロセスの
第１工程は成形により得ようとするピースの計算機モデ
リングより成る。このモデリングは、計算機により補助
設計ソフトウエアの手順に従って３次元で行われる。そ
の結果、このピースのモデリングは、ピースの設計仕様
から得られるデータの記憶と共にソフトウエアで必要と
されるピースのすべてのパラメータを含むファイルの形
成を必要とし、それらは特に、成形材料、製造量、許容
限界や外観に関する情報、アンダカット部分、フィンお
よび成形上の制約等に関するものである。 一度、モデリングが行われると、オペレータは第１図
に示すように、ピース１の３次元モデルを可視化する。
このピースの形状の如何により、オペレータはシステム
の基準フレームφと呼ばれる基準座標X,Y,Z＝φからな
る空間にピースを位置決めしなければならず、平面Ｘφ
Ｙは少なくとも一時的に、２つの金型部分の主分割面と
して設定される。 次の工程は、成形中材料の収縮を考慮しながら第１工
程から３次元で新たなモデリングを行うことである。 この作業は、流動学的研究および者出個所位置より特
に構成設定されたプログラムを使用して行われる。 次に、ピースのモデルは立体（３次元）化され、すな
わち、第２図に示すように、できるだけ平行六面体の型
ブロックないし箱２内に統合されてから、型に形成され
るピース１の輪郭が、型箱からピースの容積を除いて模
型化される（第３図）。この作業全体は計算機により行
う。 もちろん、これら工程各々は陰極線スクリーン上に、
あるいは他の表示テーブル上に可視化される。 このプロセスにおける次の工程は、分割面に対してピ
ースを型抜きすることができない型抜き不可領域を探索
することである。この探索は型の固定部と可動部につい
て連続的に行わねばならず、これも計算機により行われ
る。 上部と思われる型の固定部に型抜き不可領域を得るよ
うに、箱２をまず分割面を通るようにすべて切断し、そ
して、ピースの上部輪郭を形成する上半箱部のみを保持
し、計算機によりピース（モデル）の所定の下向き移動
を試みる。これにより、上半箱部と移動されるピースと
がぶつかり合って型抜きできない交差領域（接触面）を
設定し、このような空間に設定された型抜き不可領域を
可視化する（第4a図および第4b図）。 その後、ピース１の一定の並進運動を上向きに行い、
かつ下半箱部を保持するだけで、箱２の下部と思われる
型の可動部に型抜き不可領域を得る同様な手順を行う。
そして、ピースの下部輪郭を形成する下半箱部とピース
との間の交差領域に相当する型抜き不可領域が空間に可
視化される。 なお、第１図ないし第10図に示される実施例におい
て、成形されるピースはスプールカーカス（糸巻き銅
体）を成すものであり、これは、中央平行六面体５の２
つの対向側面において、基準面ＺφＸに対して平行な２
つの短形フランジ6,7を備えるものである。この中央平
行六面体５は軸線φＺに平行な中央貫通孔８を有する。
フランジ７の周囲には、軸線φＹに沿ってスプールの外
側に延出する台形突出部９を備える一方、フランジ６も
軸線φＹに沿ってスプールの外方に延出する円筒形スタ
ッド10を有する。 この場合、固定部の正面図（第4a図）および平面図
（第4b図）で可視化された型抜き不可領域12が台形突出
部９に相当し、選択される主分割面φとしてはスタッド
10の軸線を貫通する平面Ｘφである。 一度、型抜き不可領域12が位置決めされると、型パタ
ーンの設計者は、ピースを正しく抜き取りできる箱２の
固定部および可動部の形状を区画するように偏倚した分
割面を設定しなければならない。これは特に微妙な作業
で、オペレータのノウハウが必要である。 一般に、この決定は次の作業手順によりなされる： 型パターン設計者により選択されるところの型抜き不
可領域を通る可動部および固定部の型穴のモデル（２次
元）の断面の可視化（第５図）、 設計者により行われる（スクリーン上の点回復によ
る）上記断面上でのさらに偏倚した分割面の決定（第６
図）、 結合された固定部および可動部の両型穴のモデルの基
準寸法における体積の設定（またはすでに画定された箱
２の再調整）、 各々の型抜き不可領域について、この領域の幅で箱の
モデル・スライスの（設計者による）切断（第７図）、 これら箱スライス各々について、すでに決定された分
割面により区画されるこのスライスの固定部のモデルを
得ること（第８図）、 型穴（ピースの輪郭）のないケースの固定部のモデル
を得るように前記スライスの固定部の組合せ（第９
図）、 ピースモデルを基準フレームφに位置決めしてからモ
デルをピースから除去することにより、箱の固定部モデ
ルへの型穴の形式、 完全な箱のモデルからすでに区画されている固定部を
除去することにより、型穴なしで箱の可動部の形成、お
よび 固定部のモデルについて前述した方法で、ピースのモ
デルを前記可動部から除去することにより、箱の可動部
のモデルへの型穴の形成、という手順により行われる。 なお、第５図に示す例では第４図のA/Aについての断
面を示し、この断面は型抜き不可領域12を通る。第６図
は第５図と同様な図であるが、型の固定部15と可動部16
との間の切断面が識別できる。これら切断面は、具体的
に言えば、ピースを可動部16から取り出す際に突出部９
が型から抜けるように、突出部９の上面を通る平面17を
含む。第７図には、型抜き不可領域12を含む断面18が形
成された箱２が示されている。第８図には、第７図の断
面18の固定部18′の斜視図が示されている。第９図に
は、第８図に示すようなスライスの並置と分割面の組合
せにより箱２の固定部15を模式化する実施例が示されて
いる。第10図は、箱２のモデルの２つの固定部および可
動部15,16とピース１のモデルの分解斜視図が示されて
いる。 一度、箱（ケース）の固定部および可動部のモデルを
得ると、型パターン設計者は、抜け勾配が付けられるピ
ースモデルの面を系統的に位置決めして、箱の２部分の
分割面の関数として抜け勾配の検討および形成を行い、
型穴におけるこれら抜け勾配の形成をこの目的のため特
に構成されたソフトウエアにより行う。ついで、実際の
寸法を有するピースを除去することによって型穴の設計
と最終モデリングを進める。このプロセスの最終工程は
計算機によりすでに設定され記憶されたモデルに従って
型を製造することにより成る。この製造は、２次元また
は３次元で計算機により可視化される線図により従来の
ように、もしくは、すでに使用される補助設計ソフトウ
エアと競合する計算機補助製造用ソフトウエアを使用す
るプロセッサにより駆動されるディジタル制御工作機械
を使用して自動的にも行うことができる。

【発明の効果】

以上述べたように、本発明の成形型の製造方法によれ
ば、型の分割面等の決定を容易かつ迅速に行うことがで
き、もって、設計及び製造過程における時間の短縮とコ
ストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第10図は本発明によるプロセスの各工程を
系統的に示す。第１図は３次元によるピースのモデルの
可視図、第２図は３次元によるピースの輪郭モデルの可
視図、第３図は型穴の基準寸法に対する立体化により得
られるケース（箱）モデルの可視図、第4a図と第4b図は
２次元による、主分割面に対するピースのモデルの型抜
き不可領域の可視図、第５図は２次元に型抜き不可領域
を通る型穴のモデルの断面部分の可視図、第６図は第５
図において型を固定部と可動部に２分する分割面を決定
した状態を示す可視図、第７図は３次元にてすでに決定
された型抜き不可領域の幅における箱のスライスのモデ
ル構造の可視図、第８図は第７図に示されるスライスの
モデルの固定部の２次元可視図、第９図は偏倚した分割
面を有する型穴なしの箱のモデルの固定部の３次元可視
図、第10図はピースのモデルおよび夫々型穴付箱のモデ
ルの２つの部分の３次元可視図であり、さらに、固定型
穴からのピースの体積のモデリング、可動型穴からのピ
ースの体積のモデリング、および分割面と型穴の面との
変化状態を示す。 主要部分の符号の説明 １……ピース、２……型箱 ５……平行六面体、6,7……フランジ ８……中央貫通孔、９……突出部 10……スタッド、12……型抜き不可領域 15……固定部、16……可動部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２次元および３次元で被成形体をデジタル
   情報にて可視化する計算機補助設計ソフトウエアを用い
   て、成形型の固定部および可動部をモデリングし、前記
   被成形体の形状から型を製造する被成形体援用による成
   形型の製造方法であって、 前記被成形体を３次元でモデリングしグラフで表示する
   工程、 前記被成形体および（または）前記モデリングにより得
   られたそのモデルの形状から、成形型の前記固定部及び
   可動部の分離をなす主分割面を決定する工程、 前記成形型を形成する型ブロック内に前記被成形体の輪
   郭をモデリングしグラフで表示する工程、 前記被成形体のモデルを前記型ブロック内の前記被成形
   体の輪郭モデルに挿入する工程、 前記主分割面に対して垂直な方向において、前記被成形
   体のモデルと前記主分割により区画される前記被成形体
   の輪郭モデルを有する前記固定部及び可動部との間の相
   対的な移動を行わせて前記被成形体のモデルと前記被成
   形体の輪郭のモデルを有する前記固定部及び可動部とが
   接触する接触面を決定することにより被成形体を型から
   抜き取ることのできない型抜き不可領域を探索する工
   程、 少なくとも１つの所定面において前記接触面をグラフ表
   示により可視化する工程、 前記主分割面に対して垂直でかつ前記型抜き不可領域を
   通る位置での前記輪郭モデルの断面および、前記型抜き
   不可領域を含む前記輪郭モデルの連続的なスライスによ
   る偏倚した偏倚分割面ならびに前記型抜き不可領域の幅
   と等しい幅の決定を、グラフで表示する工程、 前記分割面の関数として型の可動部および固定部をモデ
   リングする工程、および 前記固定部および可動部が前記モデルに基づく分割面と
   型穴とを有する成形型を製造する工程、 を含むことを特徴とする被成形体援用による成形型の製
   造方法。
2. 【請求項２】前記偏倚分割面の決定および、前記型の固
   定部および可動部のモデリングは、 前記型抜き不可領域において、結合された前記可動部お
   よび固定部の型穴のモデルの断面を可視化する工程、 前記断面上において偏倚分割面を決定する工程、 結合された前記固定部および可動部よりなる型モデルの
   基準寸法に相当する型箱のモデリングを行う工程、 少なくとも前記型抜き不可領域の各々において、この領
   域の幅で前記型箱のモデルを切断する工程、 前記型箱を切断して得られたスライスの各々について、
   すでに決定された分割面により区画される固定部のモデ
   ルを得る工程、 型穴のない型箱の固定部のモデルを得るべく前記スライ
   スの固定部を組合せる工程、 前記型箱の固定部のモデルにおいて型穴を形成する工
   程、 前記型箱のモデルからすでに決定された前記固定部のモ
   デルを除去することにより、型穴のない箱型の可動部の
   モデルを形成する工程、及び、 前記型箱の可動部のモデルにおいて型穴を形成する工
   程、を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の被成形体援用による成形型の製造方法。
3. 【請求項３】前記箱型の固定部および可動部各々のモデ
   ルへの型穴輪郭の形成は、前記被成形体のモデルを前記
   固定部及び可動部のモデルに位置決めしてから前記被成
   形体のモデルを除去することによってなされる、ことを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載の被成形体援用に
   よる成形型の製造方法。
4. 【請求項４】前記型箱の固定部および可動部のモデルに
   型穴を形成した後、 前記固定部の型穴から前記被成形体の容積をモデリング
   する工程、 前記可動部の型穴から前記被成形体の容積をモデリング
   する工程、 前記分割面から前記容積領域上に抜け勾配を形成する工
   程及び、 前記工程により得られたモデルを実寸の被成形体に変換
   すべく前記抜け勾配を設けた被成形体の容積を合体する
   工程、 を含むことを特徴とする特許請求の範囲第２項又は第３
   項記載の被成形体援用による成形型の製造方法。