JP2003527977A - 金型製造 - Google Patents

金型製造

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Abstract

(57)【要約】 金型を製造するためのシステムは、所定の寸法の金型の参照ＣＡＤモデルを生成する手段と、そのモールドから金型のオーバーサイズ鋳造品を製造するために配置される製造設備を含む。システムは、さらに、オーバーサイズ鋳造品の実際の寸法を計測するための手段と、参照ＣＡＤモデルに対してオーバーサイズ鋳造品の計測された寸法を比較する比較器と、オーバーサイズ鋳造品の寸法が参照ＣＡＤモデルの寸法と本質的に等しくなるまでオーバーサイズ鋳造品を機械加工するための機械加工設備を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 ［発明の属する技術分野］ 本発明は金型の製造及び製作のシステム及び方法に係り、特に、限定されるも
のではないが、射出成形、重力鋳造等のような広範囲の製造プロセスにおいて使
用される金型の製作及び製造のためのシステム及び方法に関する。
【０００２】 ［従来の技術］ 金型のような金属製品を製造するためのシステム及び方法は、参照文献として
本発明に組み込まれる出願人の南アフリカ特許出願第９９／２２０９号に開示さ
れている。 開示されている金型製造方法は、 形成されるべき金型のＣＡＤモデルを準備する段階と、 そのＣＡＤモデルから金型の三次元パターンを迅速に試作する段階と、 その三次元パターンから金型のモールドを製造する段階と、 モールドから金型を鋳造する段階を具備する。
【０００３】 本出願人の方法は効果的であり新たな金型の迅速な製造を許容するが、多くの
困難が現われてくる。特に、本方法の鋳造段階で製造される鋳造品は、予測する
ことが困難であり、金型によって製造されるべき最終製品の精度に影響を及ぼす
ある程度の金属収縮を呈する。 さらに、このような金型の表面の加工は困難であり、達成には費用がかかる。
【０００４】 ［発明が解決しようとする課題］ 上述の困難性及び不利益を少なくとも部分的に軽減する金属製品を形作る、又
は形成するための金型を製造するためのシステム及び方法を提供することが本発
明の目的である。
【０００５】 ［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、 所定の寸法の金型の参照ＣＡＤモデルを準備する段階と、 そのモールドから金型のオーバーサイズ鋳造品を製造する段階と、 オーバーサイズ鋳造品の実際の寸法を測定する段階と、 参照ＣＡＤモデルに対してオーバーサイズ鋳造品の測定された寸法を比較する
段階と、 オーバーサイズ鋳造品の寸法が参照ＣＡＤモデルの寸法と実質的に同じとなる
まで、オーバーサイズ鋳造品を削磨する段階を具備する金型の製造方法が提供さ
れる。
【０００６】 本発明の特徴は、金型のオーバーサイズ鋳造品の製造段階が、 金型のオーバーサイズＣＡＤモデルを準備する段階と、 そのオーバーサイズＣＡＤモデル中に、そのＣＡＤモデルに関する三次元座標
システムを定義するのに必要な複数の参照点を含む段階と、 そのオーバーサイズＣＡＤモデルから金型の三次元パターンを迅速に試作する
段階と、 その三次元パターンから金型のモールドを製造する段階と、 そのモールドからオーバーサイズ金型を鋳造する段階を含む。
【０００７】 本発明のさらなる特徴は、オーバーサイズ鋳造品の実際の寸法の計測を計測す
る段階が、 鋳造品上の複数の参照点によって定義される三次元座標システムに関してオー
バーサイズ鋳造品の表面の座標を取得するためにオーバーサイズ鋳造品を描画す
る段階と、 その座標を計測されたＣＡＤモデル中に変換する段階を具備する。
【０００８】 またさらなる本発明の特徴は、オーバーサイズ鋳造品を削磨する段階が、レー
ザー削磨、機械加工、又は放電加工のいずれかひとつの方法を含み、描画段階が
レーザーにより又は接触によりオーバーサイズ鋳造品を描画する段階を具備する
。 鋳造品の表面の少なくとも一部を仕上げる付加的なステップを含む方法がさら
に提供され、鋳造品の表面の少なくとも一部は、 鋳造品の表面に適用される所定の仕上げの参照ＣＡＤモデルを提供する段階と
、 鋳造品上の複数の参照点のそれぞれの座標の関数として仕上げられるべき鋳造
品の表面の部分を識別する段階と、 鋳造品に適用されるべき所定の仕上げの参照ＣＡＤモデルに従って鋳造品の表
面の識別された部分を削磨することにより仕上げられる。
【０００９】 さらに、鋳造品の表面の一部の削磨はレーザー削磨である。 さらに、オーバーサイズ鋳造品を貫通する少なくとも一本の組み込み流路を含
み、空洞の背面及びそこを介して冷却媒体の流れを導くバッフルを含む。 本発明は、 製造されるべき所定の寸法の金型の参照ＣＡＤモデルを生成する手段と、 そのモールドから金型のオーバーサイズ鋳造品を製造するために配置される製
造設備と、 オーバーサイズ鋳造品の実際の寸法を測定する測定手段と、 参照ＣＡＤモデルに対してオーバーサイズ金型の測定された寸法を比較する比
較手段と、 オーバーサイズ鋳造品の寸法が参照ＣＡＤモデルの寸法と実質的に同じとなる
までオーバーサイズ鋳造品を機械加工するために適用される削磨設備を具備する
金型製造スシテムに範囲を広げる。
【００１０】 さらに製造設備は、 ＣＡＤモデルに関して三次元座標システムを定義するのに十分な数の参照点を
含む金型のオーバーサイズＣＡＤモデルを生成する手段と、 そのオーバーサイズＣＡＤモデルから金型の三次元パターンを製造するために
配置された迅速試作設備と、 その三次元パターンから金型のモールドを製造する製造手段を含む。
【００１１】 さらに、計測手段が 鋳造品上の複数の参照点によって定義される三次元座標システムに関連してオ
ーバーサイズ鋳造品の表面の座標を取得し、及び座標を測定されたＣＡＤモデル
中に変換するために適用される描画システムを具備する。 さらにまた、削磨設備がレーザー削磨設備、機械加工設備又は放電加工設備の
いずれかであり、描画システムがレーザー又は接触描画システムである。
【００１２】 さらに、鋳造品の表面の少なくとも一部を仕上げるための仕上げ手段を含むシ
ステムが、 鋳造品の表面に適用される所定の仕上げの参照ＣＡＤモデルを生成するための
手段と、 鋳造品の複数の参照点のそれぞれの座標の関数として仕上げられるべき鋳造品
の表面の一部を識別するための識別手段と、 鋳造品に適用されるべき所定の仕上げの参照ＣＡＤモデルに従って鋳造品の表
面の識別された部分を削磨するための適用される削磨設備を具備する。
【００１３】 また、削磨設備がレーザー機械加工である。 オーバーサイズ鋳造品は、オーバーサイズ鋳造品を貫通する少なくとも一本の
組み込み流路を含み、冷却路は空洞の背面及びそこを介して冷却媒体の流れを導
くバッフルを含む。
【００１４】 ［発明の実施の形態］ 本発明の望ましい実施例は、一例としてではあるが、添付図面を参照して以下
に説明される。
【００１５】 図1を参照すると、金型製造システムは、一般的に参照番号（１）によって示
されている。 システム（１）は、参照番号（２）によって一般的に示される迅速試作設備と
製造設備（３）を含む。 迅速試作設備（２）は、ＣＡＤプロセッサ（図示せず）及び立体リソグラフィ
（ＳＬ）装置（９）を含む。迅速試作設備（２）及びその操作は当該技術分野に
おいて周知であり、ここでは詳細には説明されない。
【００１６】 ＣＡＤプロセッサ（７）は、製造されるべき金型の三次元モデルに関するデー
タを生成する。ＣＡＤモデルは、金型に関する三次元座標システムを定義するた
めに十分な複数の、望ましくは三つの金型上の参照点を含む。この参照点は、以
下により詳細に説明されるようにＣＡＤモデルに従って生成される金型の物理的
寸法を計測するための基礎として使用される。
【００１７】 製造設備（３）は、当該技術において周知である電鋳槽、焼き流し鋳造設備、
及び急速燃焼炉(図示せず)を含む。 システム（１）は、さらにドイツのベックマン社から商業的に入手可能なレー
ザー描画システム形式の計測手段（４）だけでなく、当該技術分野において周知
であり英国のＨＫテクノロジーレーザーシステム社又はドイツのＬＡＮＧ社から
商業的に入手可能なレーザー加工システム形式の削磨設備（５）を含む。
【００１８】 実際、ＣＡＤモデル（７）は、システムによって製造されるべき所定の寸法の
金型のＣＡＤプロセッサ（図示せず）によって生成される。ＣＡＤプロセッサは
また、以下により詳細に説明される製造プロセスの鋳造ステップ中における通常
の収縮を補償するために金型のオーバーサイズを生成する。オーバーサイズ金型
の三次元パターンは、そのオーバーサイズＣＡＤモデル（８）からＳＬ機械（９
）によって製造される。そして、金型のモールドは、金型のオーバーサイズ三次
元パターンから焼き流し鋳造設備によって製造され、オーバーサイズの金型の鋳
造品はモールドから当該技術分野において周知の鋳造技術によって製造される。
【００１９】 オーバーサイズ鋳造品の寸法はレーザー描画システムによって計測され、オー
バーサイズ鋳造品からの偏倚を決定するためにＣＡＤプロセッサによって生成さ
れる金型の通常の大きさのＣＡＤモデル（７）と（１０）において比較されるＣ
ＡＤ表現に変換される。この偏倚、又は誤差は、オーバーサイズ鋳造品の寸法が
参照ＣＡＤモデル（７）によって参照される所定サイズの寸法と一致するまで、
オーバーサイズ鋳造品から削磨設備（５）が金属を機械加工し除去するために使
用される。
【００２０】 システム（１）及び上述に方法がそのような金型の鋳造中に経験される通常の
収縮によって影響されない正確な鋳造金型の製造が可能であることは、当業者に
よって歓迎される。 上述されたシステム及び方法によって生成されたような金型の表面の全部又は
一部を仕上げすることが時々要求される。システム（１）は、このような結果を
達成するために便利に使用されてもよい。これを達成するために、このシステム
は鋳造品の表面に適用されるべき所定の仕上げの参照ＣＡＤモデル（１１）を生
成するためにＣＡＤプロセッサ(図示せず)を具備する。実際、描画システム（４
）は、鋳造品上の三つの参照点のそれぞれの座標の関数として、仕上げられるべ
き鋳造品の表面の所定部分を識別するためにもまた使用される。従って、ＣＡＤ
プロセッサは、鋳造品の表面に適用されるべき仕上げの深さ及びスケールを計算
する、及び所定の仕上げが要求されたように鋳造品に適用されるように、鋳造品
の表面の識別された部分を削磨するためにレーザー加工システム（５）のレーザ
ーヘッドを制御するために使用される。
【００２１】 本発明の範囲を逸脱することなくこの実施例に対して、数値的な変更は可能で
ある。特に、描画システム（４）はレーザー式の描画システムよりも接触式の描
画システムであってよく、オーバーサイズの鋳造品のサイズ低減のために使用さ
れるレーザー加工システムは三次元レーザー加工システムであってよく、一方通
常のサイズの鋳造品の仕上げに使用されるレーザー加工システムは三次元レーザ
ー加工システムよりも二次元システムであってよい。さらに、オーバーサイズの
サイズ低減は、レーザー削磨の代わりに、従来の機械加工又は放電加工であって
もよい。さらに、オーバーサイズ鋳造品はひとつまたはそれ以上のそれを貫通す
る流路を含んで製造されてもよく、各流路は空洞の背面とそこを通過する冷媒の
流れを導くバッフルを有する。このような空洞背面の金型が製造過程で使用され
たときには、金型のより短いサイクル時間が達成されることとなろう。
【００２２】 従って、本発明は、従来技術の方法における鋳造中の収縮の正確な予測及び補
正を省略する金型の製造システム及び方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る金型製造システムの図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定の寸法の金型の参照ＣＡＤモデルを準備する段階と、 そのモールドから金型のオーバーサイズ鋳造品を製造する段階と、 前記オーバーサイズ鋳造品の実際の寸法を計測する段階と、 前記参照ＣＡＤモデルに対して前記オーバーサイズ鋳造品の計測された寸法を
    比較する段階と、 前記オーバーサイズ鋳造品の寸法が前記参照ＣＡＤモデルの寸法と本質的に同
    一となるまで前記オーバーサイズ鋳造品を削磨する段階を具備する金型の製造方
    法。
  2. 【請求項２】 前記オーバーサイズ鋳造品が、 前記金型のオーバーサイズＣＡＤモデルを準備する段階と、 前記オーバーサイズＣＡＤモデル中に前記ＣＡＤモデルに関する三次元座標シ
    ステムを定義するために必要な複数の参照点を含む段階と、 前記オーバーサイズＣＡＤモデルから前記金型の三次元パターンを迅速に試作
    する段階と、 前記三次元パターンから金型のモールドを製造する段階と、 前記モールドから前記オーバーサイズ金型を鋳造する段階によって製造される
    請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記オーバーサイズ鋳造品の実際の寸法が、 前記鋳造品上の複数の参照点によって定義される三次元座標システムに関して
    前記オーバーサイズ鋳造品の表面の座標を取得するために前記オーバーサイズ鋳
    造品を描画する段階と、 前記座標を計測されたＣＡＤモデル中に変換する段階によって計測される請求
    項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記オーバーサイズ鋳造品が、レーザー削磨、機械加工、又
    は放電加工のいずれかひとつによって削磨される請求項１から３のいずれか一項
    に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記オーバーサイズ鋳造品が、レーザー式描画システムによ
    って描画される請求項３に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記オーバーサイズ鋳造品が、接触式描画システムによって
    描画される請求項３に記載の方法。
  7. 【請求項７】 鋳造品表面の少なくとも一部を仕上げる付加的ステップを具
    備する請求項２に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記鋳造品表面の一部が、 鋳造品の表面に適用されるべき所定の仕上げの参照ＣＡＤモデルを準備する段
    階と、 鋳造品上の複数の参照点のそれぞれの座標の関数として仕上げられるべき鋳造
    品の表面の一部を識別する段階と、 鋳造品に適用されるべき前記所定の仕上げの参照ＣＡＤモデルに従って鋳造品
    の表面の識別された部分を削磨する段階によって仕上げられる請求項７に記載の
    方法。
  9. 【請求項９】 前記鋳造品の表面の部分がレーザー削磨によって削磨される
    請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 所定の寸法の金型の参照ＣＡＤモデルを生成する手段と、 そのモールドから金型のオーバーサイズ鋳造品を製造するために配置される製
    造設備と、 前記オーバーサイズ鋳造品の実際の寸法を計測する計測手段と、 前記参照ＣＡＤモデルに対して前記オーバーサイズ鋳造品の計測された寸法を
    比較する比較手段と、 前記オーバーサイズ鋳造品の寸法が前記参照ＣＡＤモデルの寸法と本質的に同
    一となるまで前記オーバーサイズ鋳造品を機械加工するために使用される削磨設
    備を具備する金型の製造システム。
  11. 【請求項１１】 前記製造設備が、 前記ＣＡＤモデルに関する三次元座標システムを定義するために必要な複数の
    参照点を含む前記金型のオーバーサイズＣＡＤモデルを生成する手段と、 前記オーバーサイズＣＡＤモデルから前記金型の三次元パターンを生成する迅
    速試作設備と、 前記三次元パターンから金型のモールドを製造し、前記モールドから前記金型
    を鋳造する製造手段を具備する請求項１０に記載のシステム。
  12. 【請求項１２】 前記計測手段が、 前記鋳造品上の複数の参照点によって定義される三次元座標システムに関して
    前記オーバーサイズ鋳造品の表面の座標を取得し、前記座標を計測されたＣＡＤ
    モデル中に変換するために適用される描画システムである請求項１１に記載のシ
    ステム。
  13. 【請求項１３】 前記削磨設備、レーザー削磨、機械加工、又は放電加工の
    いずれかひとつである請求項１０から１２のいずれか一項に記載のシステム。
  14. 【請求項１４】 前記描画システムが、レーザー式描画システムである請求
    項１２に記載のシステム。
  15. 【請求項１５】 前記描画システムが、接触式描画システムである請求項１
    ２に記載のシステム。
  16. 【請求項１６】 鋳造品表面の少なくとも一部を仕上げる仕上げ手段を具備
    する請求項２に記載のシステム。
  17. 【請求項１７】 前記仕上げ手段が、 鋳造品の表面に適用されるべき所定の仕上げの参照ＣＡＤモデルを生成する手
    段と、 鋳造品上の複数の参照点のそれぞれの座標の関数として仕上げられるべき鋳造
    品の表面の一部を識別する識別手段と、 鋳造品に適用されるべき前記所定の仕上げの参照ＣＡＤモデルに従って鋳造品
    の表面の識別された部分を削磨するために適用される削磨設備を含む請求項１６
    に記載のシステム。
  18. 【請求項１８】 前記削磨設備がレーザー加工設備である請求項１７に記載
    のシステム。
  19. 【請求項１９】 図面を参照して本質的に本明細書に記載された金型の製造
    方法。
  20. 【請求項２０】 図面を参照して本質的に本明細書に記載された金型の製造
    システム。
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