JP2003039261A - 治具及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容易且つ速やかに作成できる治具およびその
製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明によれば、三次元設計データに基
づいて作成された被加工物２を、加工中に保持するため
の治具１であって、前記被加工物の三次元設計データを
反転させて生成された三次元データに基づいて作成さ
れ、前記被加工物の表面の少なくとも一部分と補完的な
形状を有する支持面６を備えていることを特徴とする治
具が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、治具に関し、詳細
には、被加工物に加工を施す際に、これを保持するため
の治具およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、塗装などの加工を施すときに
は、被加工物を治具で保持（固定）して、加工が行われ
る。このような治具としては、例えば、特開平８−３２
３６０５号公報に開示されているレンズ研磨加工用治具
や、特開平９−１９２５７９号公報に開示されている印
刷用固定治具が知られている。

【０００３】特開平８−３２３６０５号公報に開示され
ているレンズ研磨加工用治具は、ブロック状の熱可塑性
樹脂を切削加工したり、又は、型内に熱可塑性樹脂を射
出することによって製造される。一方、特開平９−１９
２５７９号公報に開示されている印刷用固定治具は、治
具が保持することになる押釦スイッチ用カバーを金型内
に配置し、その周囲に樹脂を流し込むことによって製造
される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
８−３２３６０５号公報に開示されているレンズ研磨加
工用治具には、ブロック状の樹脂の切削加工や型の作成
が煩雑であり、安価に作成できないという問題がある。
また、特開平９−１９２５７９号公報に開示されている
印刷用固定治具には、被加工物の現物を使用して治具を
制作するため、被加工物が完成しないと治具を製造でき
ず、速やかに治具を用いた加工に移れないという問題が
ある。

【０００５】本発明は、このような問題に鑑みなされた
ものであり、容易且つ速やかに作成できる治具およびそ
の製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、三次元
設計データに基づいて作成された被加工物を、加工中に
保持するための治具であって、前記被加工物の三次元設
計データを反転させて生成された三次元データに基づい
て作成され、前記被加工物の表面の少なくとも一部分と
補完的な形状を有する支持面を備えていることを特徴と
する治具が提供される。

【０００７】このような構成を有する本発明によれば、
支持面は、保持される被加工物の三次元設計データを利
用して作成されているので、正確な寸法形状を有するこ
とになる。さらに、容易且つ迅速に作成可能であるの
で、安価である。

【０００８】本発明の好ましい態様によれば、少なくと
も前記支持面が光造形、または、切削加工によって形成
されている。

【０００９】本発明の別の態様によれば、三次元製品設
計データに基づいて作成された被加工物を保持する治具
の製造方法であって、前記被加工物の三次元製品設計デ
ータを反転させ、前記被加工物と補完的な形状を表す反
転三次元データを生成する工程と、被加工物に対して行
われる加工作業で治具に求められる形状を表わすよう
に、前記反転三次元データを加工して治具用三次元デー
タを生成する工程と、前記治具用三次元データに基づい
て治具を作成する工程と、を備えていることを特徴とす
る治具製造方法が提供される。

【００１０】本発明の好ましい態様によれば、作成工程
が光造形、または、切削加工によって行われる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施形態の治具、および、その製造方法について
詳細に説明する。

【００１２】図１は、本発明の第１の実施形態の治具１
を示す斜視図である。本実施形態の治具１は、図２に示
されているような携帯電話ボディの表側部品２を保持す
るための治具である。詳細には、表側部品２の表示窓４
に透明板を溶着する作業を行うときに、被加工物である
表側部品２を保持・固定するための治具である。なお、
この表側部品２はＣＡＤによって設計されたものであ
る。したがって、設計完了時点で、この表側部品２を示
す三次元設計データが存在している。

【００１３】図１に示されているように、治具１は、基
部５と、該基部５の頂面５ａに形成された中実の凸部６
とを備えている。本実施形態では、凸部６が治具の本体
であり、表側部品２の内側に対応する形状を有してい
る。即ち、凸部６の表面は、表側部品２の裏面と補完的
な形状を有する支持面となるように構成され、凸部６に
表側部品２を被せると、表側部品２は凸部６に嵌まり、
治具１上に保持・固定されることになる。なお、本実施
形態では、表側部品２の裏面の所謂アンダカット形状と
なっている部分に対応する部分では、凸部６への表側部
品２の取付け（保持）・取外しが容易にできるように、
凸部６は表側部品２の裏面形状と対応しない形状とされ
るのが好ましい。

【００１４】次に、治具１の製造方法について説明す
る。上述したように、治具１が保持・固定する表側部品
２は、ＣＡＤによって設計された部品であるため、設計
完了時には、表側部品２の形状を表す三次元設計データ
が存在している。

【００１５】まず、この三次元設計データを反転させ
て、表側部品２と補完的な形状を表す反転三次元データ
（ソリッドデータ）を生成する。この作業は、ＣＡＤソ
フトの反転機能を用いることによって行われる。次い
で、この反転三次元データから、この表側部品２の裏側
と補完的な形状を有する凸部６を表す三次元データを抽
出して、治具用三次元データとする。このとき、表側部
品２のアンダカット形状に対応する部分では、凸部６の
形状を、表側部品２の裏面形状に対応しない形状に変更
する等のデータの加工が併せて行われる。次いで、この
治具用三次元データを、ＳＴＬ形式に変換して、光造形
装置に送り、治具用三次元データに基づく光造形を行っ
て治具１（凸部６）を作成する。本実施形態では、凸部
６の表面の略全ての領域が被加工物である表側部品２の
支持面となる。

【００１６】光造形は、公知の光造形である。即ち、液
体状の光硬化性樹脂８を入れた水槽１０内の液面直下に
昇降可能な台１２を配置し（図３）、光硬化性樹脂を硬
化させる波長を有する光ビーム１４を、凸部６の第１層
の形状データに従って光硬化性樹脂の液面に沿って移動
させ、台１２上に凸部６の第１層６ａを形成する（図
４）。次いで、台１２を一層分だけ降下させ、凸部６の
第２層の形状データに従って光硬化性樹脂の液面に沿っ
て移動させ、台１２上に形成されている凸部６の第１層
６ａ上に造形品の第２層６ｂを形成する（図５）。この
作業を繰り返して、表側部品２の裏面形状に対する形状
の凸部６を形成する。なお、凸部６の形成に先立って、
基部５の一部または全部を台１２上に光造形する構成で
も良い。また、図３ないし図５では、明確化のため、治
具１の形状を簡略化している。

【００１７】図６に沿って、治具１の使用方法について
説明する。上述したように治具１は、携帯電話ボディの
表側部品２の表示窓４に透明板を溶着する作業で用いら
れる治具である。まず、治具１の凸部６に表側部品２を
被せて、表側部品２を治具１上に保持させる。次いで、
溶着するプラスチック製の透明板１６を表側部品２の表
示窓４に載置する。この状態で、上方に配置された溶着
機１８の溶着ホーン２０を降下させ、透明板１６の周縁
部分を表側部品２の表示窓４の周縁部に溶着する。

【００１８】上記実施形態では、凸部６は表面全体が支
持面となって、表側部品２の裏側全体に当接し、表側部
品２を保持する構成である。しかしながら、凸部６は、
表示窓４の近傍以外の領域では、必ずしも表側部品２の
裏側全体に当接する必要はないので、溶着作業中に、表
側部品２を保持固定するのに必要な最小限の支持面とし
てもよい。さらに、表側部品２にドリリング、部品の圧
入等の他の加工を施すための治具を製造するときには、
これらの加工作業に必要とされる支持面形状となるよう
に、支持面の形状等が変更される。このような支持面の
形状等の変更は、反転三次元データを加工して、治具用
三次元データを生成するときに行われるのが好ましい。

【００１９】次に、本発明の第２の実施形態の治具２２
の説明をする。図７は、第２の実施形態の塗装用治具２
２の斜視図であり、図８は、治具２２によって保持され
るオーディオ機器用操作ボタン２４の斜視図である。

【００２０】図７及び図８から明らかなように、治具２
２は、中実であり、下方に向かって開口する形状を有す
るボタン２４が上方から被さって嵌まる形状を有してい
る。このとき、治具２２の外表面が支持面となって、ボ
タン２４を支持する。また、治具２２には、保持するボ
タン２４の切欠き部２４ａ、２４ｂに嵌合する突起部２
２ａ、２２ｂが設けられている。これらの突起部２２
ａ、２２ｂの寸法は、ボタン２４の切欠き部２４ａ、２
４ｂより若干大きく設定されている。従って、治具２２
にボタン２４を嵌合させると、切欠き部２４ａ、２４ｂ
の内周面２６は突起部２２ａ、２２ｂの外周面２８に密
着し、さらに、切欠き部２４ａ、２４ｂの外方端部分は
切欠き部２４ａ、２４ｂの外方側に配置される。

【００２１】治具２２の製造するときは、まず、ボタン
２４の三次元設計データ反転させて、ボタン２４と補完
的な形状を表す反転三次元データ（ソリッドデータ）を
生成する。次いで、この反転三次元データから、このボ
タン２４の内側形状と補完的な形状を表す三次元データ
を生成する。さらに、この三次元データを、突起部２２
ａ、２２ｂの縦、横及び奥行き寸法が増大するように加
工して、治具用三次元データとする。そして、この治具
用三次元データを用いて、第１の実施形態の場合と同様
に、光造形を行って治具２２を作成する。

【００２２】上述したように、この治具２２は塗装用の
治具である。使用にあたっては、ボタン２４を治具２２
の外側に被せて、ボタン２４に塗装を行う。このとき、
ボタン２４の切欠き部２４ａ、２４ｂの内周面２６が、
治具２２の突起部２２ａ、２２ｂの外周面２８に密着
し、シールを形成するので、塗料を付着させたくない、
ボタン２４の内側に塗料が侵入することが防止される。

【００２３】次に、本発明の第３の実施形態の治具３０
の説明をする。図９は、第３の実施形態の塗装用治具３
０の斜視図であり、図１０は、治具３０によって保持さ
れるオーディオ機器用操作ボタン３２の斜視図である。

【００２４】図１０に示されているように、ボタン３２
は下方に向かって開口した略直方体形状であり、頂面
に、小さな直方体形状の突出部３４を備える共に、長辺
側の側壁の長方形状の開口３６を備えている。このボタ
ン３２の塗装は、ボタン３２の内側面と、長手方向両端
面（短辺側の側壁の外面）３８とには塗料を付着させな
いで行う必要がある。

【００２５】本実施形態の治具３０は、ボタン３２を保
持する機能に加えて、塗装作業中に、ボタン３２の内側
面と長手方向両端面（短辺側の側壁の外面）３８とに塗
料を付着しないようにシール及びマスキングする機能を
備えている。治具３０は、図９に示されているように、
ボタン３２が上方から被さって嵌まることができる略直
方体の本体４０を備えている。本体４０の長手方向の両
側面には、外方に向かって突出する突起部４２が形成さ
れている。また、本体４０の長手方向の両端面４４は上
方に互いに近づくように傾斜しており、両端面４４の外
方には、上方に向かって略鉛直方向に延びるマスク用壁
体４６が配置されている。本体４０は、ボタン３２が被
されたとき、突起部４２がボタン３２の開口３６にしっ
かりと嵌まり、その下端部分がボタン３２の各側壁の下
端部に密着し、さらに、マスク用壁体４６の内側面がボ
タン３２の長辺方向両端面３８全体と密着するように構
成されている。この結果、治具３０によって保持された
塗装作業中、ボタン３２の内側に塗料が侵入することが
防止され、さらに、ボタン３２の長手方向両端面（短辺
側の側壁の外面）３８に塗料が付着することも防止され
る。治具３０では、突起部４２の外周面、本体４０の下
端部分、および、マスク用壁体４６の内側面が、被加工
物の支持面となる。

【００２６】治具３０の製造にあたっては、まず、ボタ
ン３２の三次元設計データを反転させて、ボタン３２と
補完的な形状を表す反転三次元データ（ソリッドデー
タ）を生成する。次いで、この反転三次元データから、
このボタン３０の内側形状と補完的な形状を表す三次元
データを生成する。さらに、この三次元データから本体
４０と突起部４２に相当する形状を抽出し、さらに、長
手方向両端面（短辺側の側壁の外面）３８を覆うマスク
用壁体４６を表すデータを追加するデータ加工を行い治
具用三次元データとする。そして、この治具用三次元デ
ータを用いて、第１の実施形態の場合と同様に、光造形
を行って治具３０を作成する。

【００２７】上記第１ないし第３の実施形態では、製品
の設計に用いられた三次元製品データを転用し、これを
加工することによって治具を製造しているので、正確な
寸法の治具を容易に得ることができる。また、三次元製
品データを基に治具用三次元データが生成されるので、
治具の支持面の位置、面積等を変更することが極めて容
易である。さらに、三次元製品データをベースに治具用
三次元データが生成されるので、被加工物の設計が完了
すると直ぐに治具の設計、製造に取りかかれるので、被
加工物に対する加工が速やかに行われる。

【００２８】上記実施形態では、データの加工を、ＣＡ
Ｄによる設計を行ったＣＡＤ用コンピュータで行うこと
を前提としたが、光造形装置に設けられたコンピュータ
でデータ加工を行っても良い。

【００２９】本発明は上述した実施形態に限定されるも
のではなくて、特許請求の範囲に記載された事項の範囲
内で種々の変更、変形が可能である。

【００３０】上記実施形態では、治具１、２２は中実で
あったが、中空に形成してもよい。中空にすることによ
り、製造時間が短縮され、且つ、治具が軽量になる。ま
た、これらの治具１、２２は、保持する部品２、２４の
内側面の略全体に接触する外表面を有し、この外表面前
記が支持面となっているが、被加工物の内側面又は下側
面の一部に接触する構成でもよい。

【００３１】又、治具を制作するための光造形は、上記
実施形態とは異なった構成によって行われるものであっ
てもよい。

【００３２】さらに、上記実施形態では、光硬化性樹脂
を用いた光造形によって治具を形成したが、生成された
治具用三次元データをＮＣマシンに送り、このＮＣマシ
ンで金属、樹脂等の素材を切削して、治具を形成する構
成でもよく、また、生成された治具用三次元データに基
づき、粉末金属、紙等を使って治具を形成する構成でも
よい。

【００３３】さらに、上記実施形態では、治具全体を光
造形で製造したが、被加工物の表面形状と補完的な支持
面のみを三次元設計データに基づいて光造形等で作成
し、その部分は他の方法で製造する構成でもよい。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、容易且つ速やかに作成
できる治具およびその製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態の治具を示す斜視図
である。

【図２】 第１の実施形態によって保持される携帯電話
ボディの表側部品の斜視図である。

【図３】 第１の実施形態の治具を製作する工程を示す
図面。

【図４】 第１の実施形態の治具を製作する工程を示す
図面。

【図５】 第１の実施形態の治具を製作する工程を示す
図面。

【図６】 第１の実施形態の治具の使用方法を示す図面
である。

【図７】 本発明の第２の実施形態の塗装用治具の斜視
図である。

【図８】 第２の実施形態の治具によって保持されるオ
ーディオ機器用操作ボタンの斜視図である。

【図９】 第３の実施形態の塗装用治具の斜視図であ
る。

【図１０】 第３の実施形態の治具によって保持される
オーディオ機器用操作ボタンの斜視図である。

【符号の説明】

１：治具 ２：表側部品 ４：表示窓 ６：凸部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三次元設計データに基づいて作成された
   被加工物を、加工中に保持するための治具であって、 前記被加工物の三次元設計データを反転させて生成され
   た三次元データに基づいて作成され、前記被加工物の表
   面の少なくとも一部分と補完的な形状を有する支持面を
   備えていることを特徴とする治具。
2. 【請求項２】 少なくとも前記支持面が光造形によって
   形成されている、請求項１に記載の治具。
3. 【請求項３】 少なくとも前記支持面が切削加工によっ
   て形成されている、請求項１に記載の治具。
4. 【請求項４】 三次元製品設計データに基づいて作成さ
   れた被加工物を保持する治具の製造方法であって、 前記被加工物の三次元製品設計データを反転させ、前記
   被加工物と補完的な形状を表す反転三次元データを生成
   する工程と、 被加工物に対して行われる加工作業で治具に求められる
   形状を表わすように、前記反転三次元データを加工して
   治具用三次元データを生成する工程と、 前記治具用三次元データに基づいて治具を作成する工程
   と、を備えていることを特徴とする治具製造方法。
5. 【請求項５】 作成工程が光造形によって行われる、請
   求項４に記載の治具製造方法。
6. 【請求項６】 作成工程が切削加工によって行われる、
   請求項４に記載の治具製造方法。