JPH084989B2 - モデルの加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、モデルの加工装置に関し、特にモデル形成
体の金属製の芯材と加工工具との接触による加工工具の
損傷、破損等を未然に防止し得るモデルの加工装置に関
する。

（従来の技術及びその問題点） 自動車などの製品開発段階においては、企画、デザイ
ン、設計等の過程の一環としてモデルの製作を行う場合
が多い。その中でも、特に自動車は、そのスタイルが商
品評価の大きな要素となる代表的なものであり、デザイ
ンの良否が商品性を大きく左右する。

このため、車両デザインにおいては、デザイン工程で
全体の車体形状がデザインされた場合、デザイナーのイ
メージを実際に三次元立体に具現化し、車体のスタイリ
ングを視認、確認するなどするものとして、更には、製
作されたそのモデル形状に基づいて、再度デザインや設
計の修正、変更を行うためのものとして、デザインモデ
ルが製作される。

この車両用デザインモデルの製作には、機化が導入さ
れてきており、自動加工機、特に数値制御（NC）による
加工機を利用したモデル加工装置が使用されている。こ
の種のモデル加工装置では、芯材を篭型に組んだ基体上
に被覆材を形成した張り子状のものをモデル形成体とし
て準備し、そのモデル形成体を加工装置にセットし、モ
デル形成体表面の被覆材を加工機の加工工具により切削
加工して自動的にボディ形状を削り出していく。このよ
うな加工装置を利用したモデル製作は、従前の人手（モ
デラー）による製作に比し、効率化に優れ、デザイン工
程の機械化による期間短縮、省力化の必要性にも応えら
れる。

ところが、従来装置にあっては、例えば加工工具が上
記モデル形成体上層の被覆材を削り過ぎてその下側の芯
材に当るような場合において、芯材として金属が使用さ
れているとき、工具の刃の損傷などを招く。既述したよ
うに、デザインモデルは、デザイン線図等に描かれたデ
ザイナーのイメージを実際の立体で把握するものである
から、イメージをより正確に表現できるよう1/1スケー
ル、すなわち現寸大で製作される場合がある。かかる場
合には、形状の維持あるいは所定厚で盛り付けられる被
覆材の支持等の理由により、芯材としてのバックアップ
材には鉄骨が用いられるので、この鉄骨と接触すると刃
の破損などが生ずる。特に、自動化の利点を活用し、昼
夜を通してモデルの加工製作を行うようなときには、装
置は無人運転される場合もあり、このような場合には、
人が監視していないため、手動による非常停止装置を備
えていても、これによる運転停止は行われず、上述のよ
うなバックアップ材と加工工具の当接が発生してもその
まま運転が継続される結果、加工機の工具の刃の折れや
アームの屈曲などの事態にまで至るおそれは大きく、そ
のための修理の手間、時間がかかり、また、製作コスト
も高くなる。

（発明の目的） 本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、モ
デル形成体の金属製芯材上の被加工被覆材を切削加工す
る加工装置の加工工具が金属芯材に当ったときでも、工
具の刃の破損や関連部材の交換などを招くことがないよ
うにした自動停止機構を有するモデルの加工装置を提供
することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため、金属製の芯材を籠
型に組んだ基体上に非導電性の被加工被覆材を形成して
成るモデル形成体を使用し、該モデル形成体表面の前記
被加工被覆材を回転駆動される交換自在な加工工具によ
り自動的に切削加工するモデルの加工装置において、前
記加工工具の装着部を案内するアーム部と、該アーム部
に設けられ、前記加工工具が回転駆動されている状態で
前記モデル形成体の芯材と接触したときに両者の接触に
よる導通を検出するべく前記加工工具の装着部の回転面
に当接せしめられた導通検出部と、該導通検出部をアー
スとする通電により前記加工工具と芯材との接触時に前
記加工工具の作動系の駆動を自動的に停止させる停止手
段とを備えるようにしたものである。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る自動車のデザイン
モデルの加工装置を用いたモデル製作プロセスのシステ
ム概念図である。

このシステムは、モデルの加工機としてNCフライス加
工機を用いたものであり、基本的には、NC工作機械を使
用して加工物を加工する場合と同様の作業でプログラミ
ング、データ入力が行われる。すなわち、車両のデザイ
ン線図１等に基づいて、ボディの形状、寸法、加工の順
序などNC加工機を作動させるに必要な情報を打ち込んだ
NCテープ２を作成し、このNCテープ２を制御装置本体３
のテープリーダ４にかけて数値情報を読み取らせる。

NCテープ２の情報は、テープリーダ４からインターフ
ェース回路５を経由してマイクロコンピュータ６に与え
られ解読される。マイクロコンピュータ６は所定の計算
を行って結果をインターフェース回路５を介してサーボ
ユニット７に送出し、このサーボユニット７からの指令
によりNC加工機本体８のサーボモータが駆動される。

NC加工機本体８は、その概略構造を第１図に示すよう
に、門型型式のものであって、現寸大のモデル形成体
（加工物）９をセットできる大型のものが用いられてい
る。NC加工機本体８のカッタ10は、上記サーボユニット
７からの動作指令に基づいてその位置、回転速度等が制
御され、これによりモデル形成体９に対して指令通りの
切削加工が行われる。

現寸大のモデル形成体９は、第２図に示すように、バ
ックアップ材としての鉄骨9aと、表面層を形成する被覆
材とから構成されており、本実施例では、被覆材として
カッタ10により切削可能でかつ非導電性を有する樹脂9b
が使用されている。カッタ10により切削加工されるべき
モデル形成体９は、下記のようにして予め製作され、用
意される。

まず、デザイン線図１などで設定されたボディの形
状、寸法値に従って、或る程度までの形が出るように、
鉄骨9aを篭型に組んでボディの概略形状を呈する基体を
作る。この鉄骨9aから成る基体を製作する際には、次に
その外側に樹脂9bを張り付けるときの盛り厚を考慮して
加工予定のボディ表面よりやや小さめにこの篭型基体を
作るようにする。かかる基体の製作後、第２図に示す如
く、その上に樹脂9bを所定の厚さ（例えば30mm〜40mm）
で設けて表面被覆層を形成する。

このようにして得られた張り子状のモデル形成体９が
第１図に示すようにNC加工機本体８の定位置にセットさ
れる。

NC加工機８の切削加工部11は、第３図に示すような構
成とされ、一方、セット部12は第４図に示すような構成
とされ、また、モデル形成体９の鉄骨9aは後述する非常
停止装置に電気的に接続される。

第３図に示すように、上記モデル形成体９表面の樹脂
9bを切削加工する切削加工部11は、図示の例では、自動
工具交換装置（ACT装置）を備えた構造のものとされて
いる。切削加工部11は、加工工具としてのカッタ10と、
このカッタ10を装着、保持するチャック13と、このチャ
ック13をガイドするアーム14とを有している。上記カッ
タ10とチャック13とは、一体的に回転駆動されるもので
あって、これらは第１図に示した制御装置本体３のサー
ボユニット７からの動作指令に従って作動するモータを
含む駆動機構15によりその回転速度、位置などが制御さ
れる。

上記回転駆動されるチャック13は、カッタ10を保持す
ると共に、カッタ10と電気的に導通しており、更にこの
チャック13の回転面13aに当接して電気的に接触する導
通検出部16が設けられている。本実施例では、導通検出
部16は、上記アーム14を利用して構成されている。すな
わち、金属製のアーム14の一方の先端部には、チャック
13の回転面13aに向かって延出する筒状部16aが形成さ
れ、その基端側にストッパー16bが設けられると共に、
先端側には金属製のボール16cが回転可能に装着されて
いる。このボール16cは、筒状部16a内部に介装されたス
プリング16dによって付勢され、上記チャック13の回転
面13aに常時圧接せしめられている。

このように、上記アーム14は導通アームとして構成さ
れており、機械本体を介してアースに接続されているの
で、前記カッタ10は、回転状態においても、チャック1
3、ボール16cを介してアース電位となっている。

一方、カッタ10により切削加工が施されるモデル形成
体９は、第４図に示すように、定盤17上に形成した絶縁
のための絶縁層18、例えば樹脂を介してNC加工機本体８
にセットされる。従って、モデル形成体９は、金属の鉄
骨9aで基体を構成していても、この基体はNC加工機本体
８の定盤17とは絶縁されている。

このようにアースから浮かされてセットされたモデル
形成体９の鉄骨9aには、第３図に示すように、適宜個所
においてリード線19が接続され、このリード線19が非常
停止装置20の端子20aに接続されている。非常停止装置2
0は、リレー回路21を有し、このリレー回路21のコイル2
1aが、上記端子20aと動作電源（例えばAC 8Vの交流電
源）の一方の電源端子22aとの間に挿入されており、他
方の電源端子22bは非常停止装置20の端子20bを通してア
ースに接続されている。

上記リレー回路21のノーマルクローズ接点21bは、非
常停止装置20の端子20c,20dを通した駆動機構15の電源
路中に挿入されている。駆動機構15は、例えば、DCサー
ボモータ、位置検出器等から成り、端子23a,23bからメ
インスイッチ等を介して電源に接続されている。リレー
回路20の上記ノーマルクローズ接点21bは、コイル21aが
非励磁状態のときは閉成していて駆動機構15への電源供
給を可能とし、コイル21aが通電によって励磁される
と、その電源路を開成し、これによってカッタ作動系の
モータをオフし運転を停止させる。

また、本実施例では、このNC非常停止装置は、自動兼
手動の非常停止装置であり、NC加工機運転中、異常時に
作業者が手動で操作する非常停止ボタン24を備えてい
る。非常停止ボタン24は、NC加工機の操作盤面上に配置
されており、そのボタン操作によって非常停止スイッチ
24aを開成させれば、手動でNC加工機を非常停止させる
ことができるようになっている。

従って、上記構成のモデル加工装置は、非常停止と一
時停止の両方を行えるものである。

次に、上記構成のモデル加工装置によるモデルの製作
並びにカッタ10と鉄骨9aとの接触時の自動非常停止につ
いて、第５図をも参照して説明する。

まず、モデルの製作に当っては、既述したように、予
め準備した第２図のようなモデル形成体９をNC加工機本
体８の定盤17上の絶縁層18の上にセットし、NC切削の際
の基準位置決めなどの所定の作業を行う。しかして、プ
ログラミングされたNCテープ２に基づいた自動切削加工
を開始させる。

切削加工中は、カッタ10は数値制御により指令に応じ
た加工を実行し、第５図（Ａ）に示すように、モデル形
成体９の樹脂9bを切削し、指示に従った通りのボディ形
状表面9cを削り出していく。切削加工が正常に行われて
いくとき、導通検出部16、チャック13を通してアースに
電気的に接続されている回転中のカッタ10は、同図
（Ａ）に示す如く、モデル形成体９の金属の鉄骨9aとは
接触せず、また、切削加工される表面の樹脂9bは非導通
材であり、更に、第４図に示すようにモデル形成体９全
体は定盤17から絶縁されているが、AC 8Vが印加された
リレー回路21のコイル21aには電流は流れず、コイル21a
は非励磁状態にある。このため、ノーマルクローズ接点
21bは、閉成状態を維持し、駆動機構15への電源供給は
このノーマルクローズ接点21bによって断たれることは
ない。従って、上述のカッタ10による切削は、通常の通
り進行される。

これに対し、もし、第５図（Ｂ）に示すように、カッ
タ10がモデル形成体９の樹脂9bを深く削り過ぎて鉄骨9a
に当るような場合には、カッタ10と鉄骨9aとの接触時
に、NC加工機の非常停止が行われ、カッタ作動系のモー
タオフによってカッタ10の損傷などが未然に防止され
る。すなわち、カッタ10が鉄骨9aに触れれば、電源端子
22a−リレー回路21のコイル21a−リード線19−モデル形
成体９の鉄骨9a−カッタ10−チャック13−導通検出部16
を有する導通アーム−アースから成る閉回路が形成さ
れ、コイル21aへの通電によって、ノーマルクローズ接
点21bが開成し、駆動機構15への電源供給が遮断され
る。この結果、カッタ10の作動が停止し、カッタ10の刃
の折れなどの事態に至るのを防ぐことができる。

本実施例では、カッタ10と一体的に回転するカッタ装
着部であるチャック13からカッタ10との導通をとるよう
にしているため、上記の非常停止はカッタ10の回転中で
あっても確実に行える。

一般に、この種のNC加工機では、装着された加工工具
は、駆動系を介して機本体側と接触しているので、本発
明者らは、第３図に示したような導通検出部16を特別に
付加することなく、加工工具と第４図のように絶縁状態
でセットしたモデル形成体の金属製バックアップ材との
接触時の非常停止とを第３図に示した回路構成で行わせ
ることを試み、実験した。この実験では、NC加工機が加
工工具を回転駆動していない停止状態のときには、両者
の接触によるスイッチ動作が得られ、コイル21aへの通
電が可能であったが、加工工具の回転状態では、加工工
具が金属製バックアップ材と接触しても、導通がなく、
非常停止装置20は作動しない結果が得られた。

これは、加工工具の回転駆動系には、グリス等が使用
されており、加工工具回転により例えば芯軸グリス被膜
のため回転中の加工工具自体と機本体との電気的接続が
断たれ、絶縁状態となり、機本体のアースから浮いてし
まうなどが原因であり、従って、単に、機本体を直接通
電路として利用する方法では、加工工具回転中の非常停
止は不安定なものとなる。

これに対して、第３図のように導通検出部16を設けた
構成によれば、回転しているカッタ10との間でも常に導
通をとることができるため、カッタ10が鉄骨9aに接触す
れば、既述の如く、確実に非常停止装置20を作動させ、
運転を停止させることができる。実験によれば、本実施
例装置では、カッタ回転が4000rpm以上の場合におい
て、カッタ10が鉄骨9aに当ったとき、カッタ10はその接
触位置からＺ方向（第５図（Ｂ））に2/100mm移動した
時点で停止した。このように、本実施例の場合は、カッ
タ回転状態で非常停止の信頼性を高めることができる。

また、本実施例では、導通検出部16としてボール16c
を用いる構成としているので、高速回転するカッタ部と
の導通をとる上で、導通検出部16の摩耗等の問題も少な
く、長期に亘り安定した使用が可能である。加えて、導
通検出部16はアーム４の一部を利用して設けるようにし
てあるので、ATC装置付のNC加工機でも容易に導通検出
部を取付けることができ、導通検出部がATC装置の組み
込みの上で障害となることも避けられる。

前述のように、カッタ10と鉄骨9aとの接触時の非常停
止が行えるので、カッタ10の損傷などが防止できる他、
自動車のデザインモデルのNC加工装置に適用した場合に
は、更に、次のような面でも効果的である。

すなわち、自動車のデザインモデルの製作のときは、
平面、曲面など形状、寸法が複雑、多枝に亘るものであ
り、デザイン線図１などから得たこれらのボディ形状等
の情報を数値化し、これに基づいてNC加工機を作動させ
るようにするので、NCテープ２作成のプログラミング作
業時等に例えば寸法、形状等についての入力処理等にミ
スがあれば、カッタ10はその指令通りに駆動される結
果、かかるミスによっても、第５図（Ｂ）に示したよう
なカッタ10と鉄骨9aとの接触が発生する。従って、上記
の自動非常停止がなされた場合、その時点でのプログラ
ム該当個所をチェックすれば、データ入力にミスがあっ
たかどうか等をも判断することができる。特に、かかる
デザイン工程のモデル製作で用いられるボディ形状デー
タは、これをコンピュータ内にデータベースとして構築
しておけば、自工程のみならず、他の工程、例えばその
後工程であるボディ構造の設計や加工等においても、ボ
ディ形状データベースとして必要に応じ種々の形でデー
タを取り出し、利用することもできるものであるから、
上述のようにしてデータミスの発見が可能となることに
より、データ修正にも役立たせることができる。

なお、上記実施例では、導通検出部16をボール16cを
用いた構成とし、また、ATC装置が付加された場合の構
成例を示したが、本発明は、これに限定されるものでは
なく、例えばボール16cに代えてカーボン等の導電部材
をカッタ装着部の回転面に当接させて導通をとるように
してもよく、また、ATC装置を取付けない加工機の場合
には、カッタ装着部の近傍において機本体に導通検出部
を取付けて回転しているカッタとの導通をとるようにし
てもよい。

（発明の効果） 本発明によれば、金属製の芯材を籠型に組んだ基体上
に非導電性の被加工被覆材を形成して成るモデル形成体
を使用し、該モデル形成体表面の前記被加工被覆材を回
転駆動される交換自在な加工工具により自動的に切削加
工するモデルの加工装置において、前記加工工具の装着
部を案内するアーム部と、該アーム部に設けられ、前記
加工工具が回転駆動されている状態で前記モデル形成体
の芯材と接触したときに両者の接触による導通を検出す
るべく前記加工工具の装着部の回転面に当接せしめられ
た導通検出部と、該導通検出部をアースとする通電によ
り前記加工工具と芯材との接触時に前記加工工具の作動
系の駆動を自動的に停止させる停止手段とを備えたの
で、加工工具が芯材と接触したときには、これに応じて
確実に加工工具の駆動を停止させることができ、加工工
具の破損、その他の関連部材の損傷を未然に防止するこ
とができる。

しかも、交換自在な加工工具の装着部を案内するアー
ム部に導通検出部を設け、この導通検出部を加工工具の
装着部の回転面に当接させて通電するので、加工工具を
アーム部から取り外し、アーム部に設けられた導通検出
部および加工工具の装着部の清掃、分解など当接面の保
守を容易に行うことができる。さらに、導通検出部をア
ースに接続しているので、工具交換や当接面の保守の際
に余分な電流が流れることなく、安全に作業できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のモデルの加工装置を用いた
モデル製作プロセスのシステム概念図、第２図は本発明
に適用し得る自動車のデザインモデル製作用のモデル形
成体の一例を示す斜視図、第３図はNC加工機の切削加工
部の具体例をも含めて示す非常停止制御回路系の構成
図、第４図はNC加工機のセット部の構成を示す要部断面
図、第５図（Ａ）及び（Ｂ）は実施例装置の動作説明に
供する正常加工時及びカッタと鉄骨との接触時の態様図
である。 ３……制御装置本体、８……NC加工機本体、９……モデ
ル形成体、9a……鉄骨、9b……樹脂、10……カッタ、13
……チャック、13a……回転面、15……駆動機構、16…
…導通検出部、16c……ボール、18……絶縁層、20……
非常停止装置、21……リレー回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 武雄 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭56−15952（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−205715（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭62−889（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属製の芯材を籠型に組んだ基体上に非導
   電性の被加工被覆材を形成して成るモデル形成体を使用
   し、該モデル形成体表面の前記被加工被覆材を回転駆動
   される交換自在な加工工具により自動的に切削加工する
   モデルの加工装置において、 前記加工工具の装着部を案内するアーム部と、 該アーム部に設けられ、前記加工工具が回転駆動されて
   いる状態で前記モデル形成体の芯材と接触したときに両
   者の接触による導通を検出するべく前記加工工具の装着
   部の回転面に当接せしめられた導通検出部と、 該導通検出部をアースとする通電により前記加工工具と
   芯材との接触時に前記加工工具の作動系の駆動を自動的
   に停止させる停止手段とを備えたことを特徴とするモデ
   ルの加工装置。
2. 【請求項２】前記導通検出部が、前記加工工具の装着部
   の回転面に圧接する金属製のボールを含むことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のモデルの加工装置。