JP2002321226A

JP2002321226A - 成形型及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002321226A
Application number: JP2001129723A
Authority: JP
Inventors: Kinji Okamoto; 錦治岡本; Isao Matsuo; 功松尾; Hiroyuki Takayama; 広幸高山; Takashi Terada; 隆司寺田
Original assignee: Araco Co Ltd
Current assignee: Araco Co Ltd
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2002-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】成形型を設計データに基づいて短期間で、か
つ容易に製造する。【解決手段】成形型の製造方法であって、製造しよう
とする成形型の設計データに基づき、その成形型を複数
の層に分割することを想定することで各層の断面形状を
決定し、決定された各断面形状を有する基材を積層す
る。これにより、所望する成形型を設計データに基づい
て短期間で、かつ熟練した技術などを要することなく容
易に製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成形型とその製造
方法に関するもので、詳しくは紙などの基材を積層する
技術を利用した成形型及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の積層造形に関する技術として
は、例えば特開平9-122821号公報に開示されているもの
が公知である。この技術では、所定の製品における設計
データ（ＣＡＤで作成した三次元データ）に基づく紙積
層造形により、最終製品やその試作品などを製作してい
る。なお紙積層造形によって得られる試作品は、最終製
品の検討モデルとして利用される他に、最終製品を成形
する型製造のための模型としても利用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記の従来技術によれ
ば、例えば試作品を紙積層造形によって製作しても、そ
れを模型として成形型を製造するには長い期間と熟練し
た技術とが必要である。本発明はこの課題を解決しよう
とするもので、その目的は、成形型を設計データに基づ
いて短期間で、かつ容易に製造できるようにすることで
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するためのもので、請求項１に記載の発明は、成形型の
製造方法であって、製造しようとする成形型の設計デー
タに基づき、その成形型を複数の層に分割することを想
定することで各層の断面形状を決定し、決定された各断
面形状を有する基材を積層する。これにより、所望する
成形型を設計データに基づいて短期間で、かつ熟練した
技術などを要することなく容易に製造できる。なお設計
データとしては、ＣＡＤで作成した三次元データに基づ
くラピッド・プロトタイプの活用が有効であり、また三
次元データには成形型で成型しようとしている製品のＣ
ＡＤデータなども含む。

【０００５】請求項２に記載の発明は、成形型の製造方
法であって、製造しようとする成形型の設計データに基
づき、その成形型を複数の層に分割することを想定する
ことで各層の断面形状を決定し、決定された各断面形状
を有する基材を積層した後、成形型として要求される性
能を満たすための表面処理を施す。この表面処理によっ
て成形型に必要な性能を確保することができる。

【０００６】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
された成形型の製造方法であって、前記の表面処理とし
て成形型の表面に金属溶射により金属層を形成する。金
属溶射とは、溶けた金属粉を吹き付けて対象物に付着さ
せる技術であり、これによって成形型の表面に前記の金
属層を容易に形成でき、結果として成形型に必要な性能
が簡単に得られる。

【０００７】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
された成形型の製造方法であって、前記金属層の表面を
研磨することにより樹脂材の発泡成形に必要な滑らかさ
に仕上げる。この成形型によって例えばシートパッドな
どの試作品を発泡成形した場合に、最終製品とほとんど
同程度の表面精度をもったパッドのモデルを提供でき
る。このモデルに表皮を貼り付けて最終製品（シート）
を検討する際に、表皮の張り具合といったような意匠的
な要素についても正確に検討できる。

【０００８】請求項５に記載の発明は、所定の製品を成
形するための成形型であって、一定の厚みで複数の層に
分割された基材が積層されて一体化されているととも
に、その表面に金属層が形成されている。この成形型に
よれば、多くの個数を必要としない試作品などを成形す
る場合に最適である。

【０００９】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
された成形型であって、前記金属層が樹脂材の発泡成形
に必要な温度まで型温度を高めることが可能になってい
る。この成形型は、ウレタン発泡によるシートパッドな
どの試作品を成形するのに適している。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は成形型の製造工程を表したブロック図であ
る。この成形型の製造工程はデータ作成工程、積層造形
工程、補強工程、型枠取付け工程、および金属層形成工
程に大別される。まずデータ作成工程においては、コン
ピュータ支援により設計された開発製品（本実施の形態
ではクッションパッド）の三次元ＣＡＤデータを取り込
み、このＣＡＤデータをＳＴＬデータに変換する。ＳＴ
Ｌ（stereo lithography file）とは、周知のように開
発製品のラピッド・プロトタイプを作成する場合などに
おいて利用されるデータ形式の一つである。なお開発製
品をつくるための成形型の三次元データがＣＡＤで作成
されている場合には、そのＣＡＤデータを利用する。

【００１１】つぎに積層造形工程について説明する。こ
の積層造形では、前記のＳＴＬデータに基づき、製造し
ようとする成形型が複数の層に分割されたことを想定す
ることで各層の断面形状を決定し、決定された各断面形
状を有する基材を積層して目的の成形型を製造する。具
体的には所定の基材（本実施の形態では紙）を順次供給
して積層（接着）し、前記のようにして決定された断面
形状に切断するといった作業を繰り返す。

【００１２】ここで、図２に示す紙積層造形装置２０に
よる積層造形の概要について説明する。この紙積層造形
装置２０では、昇降制御されるテーブル２２の上面に、
新しい紙（基材１４）が巻かれた供給ロール２４から基
材１４を自動供給するようになっている。供給された基
材１４は、テーブル２２の昇降制御の協力を得て順に積
層され、かつ積層される毎にローラ（図示外）で表面を
加圧することにより、互いの表裏が接触している基材１
４同士を接着する。また基材１４が積層されて接着され
る毎に、レーザー加工機のレーザーヘッド２６から照射
されるレーザービームにより、新しく積層された表面の
基材１４を前記の決定された断面形状に切断する。なお
レーザーカット後に枠状に残った部分の紙は連続したま
まであり、回収ロール２８に順次巻き取られていく。

【００１３】以上の作業が自動的に繰り返されて、紙積
層造形が完了する。この後、成形型として不要な部分の
基材を作業者によって剥離する。これによって例えばＣ
ＡＤで設計した開発製品の三次元データに基づき、その
成形型を短期間で、かつ熟練した技術などを要すること
なく製造できる。

【００１４】図１の補強工程では、積層造形によって得
られた成形型の基材１４に対して樹脂液を含浸させる。
これによって積層状態にある基材１４同士の一体化が強
化され、成形型の強度がアップする。なおこの補強工程
では樹脂液に負圧をかけて成形型の一方から他方へ強制
的に吸引することにより、この樹脂液を基材１４に効率
よく含浸させることができる。

【００１５】型枠取付け工程においては、例えばアルミ
によって製作された型枠を、前記成形型の外側に取り付
ける。この状態での成形型が図３の斜視図に示されてい
る。この成形型１０は下型１２と上型１３とからなって
おり、それぞれの外側に型枠１６，１７が取り付けられ
ている。これらの型枠１６，１７が下型１２および上型
１３の殻となり、成形型１０の使用強度が保障される。

【００１６】金属層形成工程においては、図３で示す溶
射装置３０によって下型１２および上型１３の表面処理
として金属層を形成する。この溶射装置３０は、リール
状に巻かれた二種類（アルミおよびスズ）の金属ワイヤ
３２をそれぞれガン３４に送り、これらの金属ワイヤ３
２をスパークさせて溶けた金属粉とし、これをエアーに
より対象物に吹き付けて付着させることができる。この
溶射装置３０によって下型１２および上型１３の表面
（成形面と型合わせ面）に溶けた金属粉を溶射し、厚み
が0.2〜0.3mm程度の金属層を形成する。この後、金属層
の表面をサンドペーパなどによって研磨して所定の滑ら
かさに仕上げる。

【００１７】図４に前記のようにして製造された成形型
１０が断面で示されている。この図面で明らかなよう
に、下型１２および上型１３の表面には金属層１８がそ
れぞれ形成されている。そしてこの成形型１０はウレタ
ン樹脂の発泡成形によってシートパッドなどの試作品を
成形するために用いられる。このため、下型１２および
上型１３における金属層１８の表面は、前記の研磨によ
ってウレタン樹脂の発泡成形に必要な滑らかさに仕上げ
られている。

【００１８】つぎに図５〜７に基づいて前記の成形型１
０によるウレタン樹脂の発泡成形について説明する。ま
ず成形型１０を発泡成形の自動機にセットする。そして
図５（ａ）で示す状態において下型１２および上型１３
の型面（金属層１８の表面）に離型材を塗布した後、図
５（ｂ）で示すように下型１２および上型１３の合わせ
面に隙間をあけた状態で図５（ｃ）で示す加熱炉４０に
入れる。この加熱炉４０は例えば熱風循環式の炉であっ
て、この炉内で成形型１０を型温度が60〜70℃になるま
で加温する。

【００１９】予備加温された成形型１０を前記の加熱炉
４０から取り出し、図６（ａ）で示す状態において下型
１２の内部にウレタン発泡のための二液をロボットによ
り混合注入する。この後、図６（ｂ）で示すように下型
１２および上型１３を密閉した状態で図６（ｃ）で示す
前記の加熱炉４０に入れ、ウレタン樹脂を発泡させるた
めに型温度が60〜70℃になるまで加温する。そして最後
に前記の加熱炉４０から成形型１０を取り出し、図７
（ａ）で示すように下型１２および上型１３を開いて図
７（ｂ）で示す発泡製品５０（シートパッド）を取り出
す。

【００２０】前記の成形型１０によって成形された発泡
製品５０は、その寸法精度はもちろんのこと、表面の滑
らかさにおいても最終製品とほとんど同程度になってい
る。これに対し、従来はシートパッドの設計図に基づい
て作業者が発泡ウレタンのブロックから試作品を削り出
している。このため特に表面の仕上げが難しく、最終製
品と同程度の滑らかさをだすことができず、表皮を貼っ
た状態での意匠的な検討は困難である。しかし前記の発
泡製品５０を検討モデルに用いれば、このモデルに貼り
付けた表皮の張り具合などをリアルに表すことができ、
正確な検討が可能となる。

【００２１】試作品としての発泡製品５０は、シートパ
ッドの場合でもせいぜい2〜5個も成形すれば充分である
から、基材１４の積層造形を利用した前記の成形型１０
によって支障なく対応できる。また成形型１０をウレタ
ン樹脂の発泡成形型としてではなく、他の成形に用いる
ことも可能である。例えば成形の対象物が薄い金属板で
あれば、そのプレス成形に用いることも可能である。な
おプレス成形の場合には、前記金属層１８を省略するこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】成形型の製造工程を表したブロック図

【図２】紙積層造形装置の概要を表した説明図

【図３】金属溶射作業の概要を表した説明図

【図４】成形型の断面図

【図５】ウレタン樹脂の発泡成形における離型処理およ
び予備加温処理を表した説明図

【図６】ウレタン樹脂の発泡成形における二液注入処理
および発泡処理を表した説明図

【図７】ウレタン樹脂の発泡成形における脱型処理を表
した説明図

【符号の説明】

１０成形型１４基材１８金属層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高山広幸愛知県豊田市吉原町上藤池25番地アラコ株式会社内 (72)発明者寺田隆司愛知県豊田市吉原町上藤池25番地アラコ株式会社内Ｆターム(参考） 4F202 AA42 AG20 AH26 AJ01 AJ09 CA01 CB01 CD18 CD22 CD28 CD30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】製造しようとする成形型の設計データに
基づき、その成形型を複数の層に分割することを想定す
ることで各層の断面形状を決定し、決定された各断面形
状を有する基材を積層する成形型の製造方法。
【請求項２】製造しようとする成形型の設計データに
基づき、その成形型を複数の層に分割することを想定す
ることで各層の断面形状を決定し、決定された各断面形
状を有する基材を積層した後、成形型として要求される
性能を満たすための表面処理を施す成形型の製造方法。
【請求項３】請求項２に記載された成形型の製造方法
であって、前記の表面処理として成形型の表面に金属溶
射により金属層を形成する成形型の製造方法。
【請求項４】請求項３に記載された成形型の製造方法
であって、前記金属層の表面を研磨することにより樹脂
材の発泡成形に必要な滑らかさに仕上げる成形型の製造
方法。
【請求項５】所定の製品を成形するための成形型であ
って、一定の厚みで複数の層に分割された基材が積層さ
れて一体化されているとともに、その表面に金属層が形
成されている成形型。
【請求項６】請求項５に記載された成形型であって、
前記金属層が樹脂材の発泡成形に必要な温度まで型温度
を高めることが可能になっている成形型。