JP2006320996A - 二番金型の製作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効率良くニ番金型を製作できるようにする。
【解決手段】熟練技能者の調整により完成した一番金型１を、非接触三次元測定装置３により測定する行程と、前記測定行程で得た測定データによりニ番金型のNCデータを作成する行程と、前記NCデータにより金型原形５を機械加工する行程と、前記機械加工された金型原形を仕上げてニ番金型１０を完成させる行程と、を備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、プレス加工等に用いる二番金型の製作方法に関するものであり、更に述べると、熟練技能者の調整作業により完成した金型と同等の、二番金型の製作方法に関するものである。

自動車部品等をプレス加工する場合には、金型が用いられている。この金型は、鋳物などの素材で鋳造により成形されるが、そのままでは使用できないので、ＮＣ工作機械で加工し、熟練技能者が調整作業を行い、玉成された金型（以下、「一番金型」という）にしている。

自動車は、自国で生産するだけでなく、他国においても生産することがある。この場合には、自国で使用している一番金型と同一の金型（「ニ番金型」という）を製作しなければならないが、同一部品を製造するには、このニ番金型と一番金型とは正確に一致していなければならない。そのため、このニ番金型は、次に述べるように、一番金型と同一製作行程で製作されている。即ち、図８に示すように、工程計画図（D/Ｌ）・金型構造部設計図流用（Ｓ１）により加工モデリング（Ｓ２）を行い、ＮＣデータ（Ｓ３）を作製する。このＮＣデータ（Ｓ３）によりニ番金型の金型原型を機械加工（Ｓ４）した後、仕上げ加工を行う（Ｓ５）。

次に、前記機械加工した金型原形を用いて試し打ち（トライアウトT/O）（Ｓ７）を行い、製品パネルが設計通りに加工されているか否かを検査する。NOの場合には、熟練技能者が経験と勘により調整作業、例えば、ビード部調整、板抜き調整、パネル合わせ、ベアリング調整、精度調整等、を行う（Ｓ８）。この調整作業（以下、「玉成」という）後、再びＴ/Ｏ（Ｓ６）に戻ったり、又は、戻り作業としてモニタリング（Ｓ２）に戻る（Ｓ９）。この様な作業を、Ｔ／Ｏ（Ｓ７）が「ＯＫ」になるまで繰り返すことにより、二番金型が完成する。

従来例では、ニ番金型の製作には、一番金型の製作とほぼ同等の時間と作業人数が必要である。例えば、トライアウト（Ｔ／Ｏ）の回数は平均５〜６回、調整作業人員は２〜３人、１回の平均調整時間は３０時間、全調製時間（トータル時間）は１５０〜１８０時間である。そのため、作業効率が悪く、多くの作業時間と労働力を要し、完成されたニ番金型も一番金型と同様に、高価なものとなってしまう。

この発明は、上記事情に鑑み、効率良くニ番金型を製作できるようにすることを目的とする。

この発明は、熟練技能者の調整により完成した一番金型を、非接触三次元測定装置により測定する行程と、前記測定行程で得た測定データと、前記測定工程から得た測定データから曲面化する工程と、前記曲面化工程で得た曲面データからニ番金型のNCデータを作成する行程と、前記NCデータにより金型原形を機械加工する行程と、前記機械加工された金型原形を仕上げてニ番金型を完成させる行程と、を備えていることを特徴とする。

この発明は、ニ番金型を試し打ちする行程を備えていることを特徴とする。この発明の非接触三次元測定装置が、CCDカメラを備えていることを特徴とする。この発明は、非接触三次元測定装置の測定データが、三次元(XYZ)の座標を持つ点群データであり、この点群データが曲面化データに変換されることを特徴とする。

この発明は、以上のように、玉成された一番金型のデータを用いてニ番金型を製作するので、原則として熟練技能者による調整作業は必要ない。従って、従来例のように長時間の調整時間を必要としないので、効率良くニ番金型を製作することができる。従って、従来例に比べ、早く、かつ、安く、ニ番金型を製作することができる。

前述のように、ニ番金型を製作する場合には、一番金型と同じ様な調整修正（T/O、修正）を繰り返し行っているのが現状であるが、これは、一番金型の最終Ｔ／Ｏ結果や不良などが、全て金型の製造履歴として残っていないためである。

最後に金型の「玉成」と呼ばれる、まとめの作業の段階に付いては熟練技能者が経験と勘により巧みに金型を局部的或いは部分的（造形部、ダイ、Ｒ、機構部など）に修正し、まとめ上げる作業内容が、ニ番金型の設計等に反映されていないため、一番金型製作時において発生した調整作業などが、ニ番金型製作時においても発生するのである。

本発明者は、一番金型の全ての製造履歴を、設計図面等に表現して保管しておくことを考えたが、現実的にはそれを設計図面に表現するのは困難である。そこで、前記玉成された一番金型に基づきニ番金型を製作すれば、上記問題は解決できると考え、研究実験を重ねた。

その結果、玉成された一番金型を非接触三次元測定装置により上下型を測定し、その測定した三次元点群データから曲面化データを作製し、この曲面化データに基づいてＮＣデータを作製し、ニ番金型を製作すればよいことがわかった。本発明は、このように金型の意匠面転写技術、機能・機構部転写技術を利用してニ番金型を製作するものである。

この発明の第１実施例を図１〜図２により説明する。
図２（Ａ）に示す金型１は、プレス金型の下型の断面図であり、熟練技能者の調整作業により完成した一番金型（玉成金型）である。

この一番金型１を非接触三次元測定装置３により測定し、三次元点群データを得る（Ｓ１０）。前記非接触三次元測定装置３は、ＣＣＤカメラ等により撮影した一番金型１の像から、画像処理により相対的な位置を検出し、データ処理を行って寸法や形状を絶対座標値（XYZ）を持つ三次元点群デ−タにする。この測定した三次元点群データが、ニ番金型の作製の基準データとなる。

前記三次元点群データから曲面を作成し、その曲面データに基づき形状加工用のＮＣデータを作成すると共に、該曲面の最外面のエッジカーブを求め、結合することで輪郭加工用のＮＣデータを作成する。

なお、ＮＣデータ作成前にモデリング（Ｓ１２）が行われるが、これは従来例のモデリング（Ｓ２）と異なり、玉成された一番金型のモデリング、いわば、玉成結果などが織り込まれた最終段階のモデリングである。前記点群データの処理時には、測定された三次元点群データを適当に間引き、不良点の修正、ＳＴＬ変換（三次元の点群データから三角パッチに近似する）等が行われる。

測定された数百万点に及ぶ点群データから曲面創成する時には（意匠面転写技術）、例えば、測定した三次元点群データの中から曲率の変化した部分単位に面を作成する方法を用いるが、この方法に限らず、簡単、かつ、精度の高い方法であればその方法を採用してもよい。

他のCADシステムで曲面処理するときには、IGES（Initial Graphics Exchange Specificatin）変換をして曲面評価し（ハイライト、レタリング、曲率半径、等）、面修正（穴埋め、不良面の修正、等）が行われる。ＮＣデータをＮＣ加工機（ＮＣ旋盤）に入力し、ニ番金型の金型原形５を機械加工（Ｓ４）する。

なお、ニ番金型の金型原形５を鋳造するには、発泡スチロールの鋳型を製作しなければならないが、この鋳型製作用の加工データを早く作成することは、ニ番金型の迅速な製作のために重要である。

そこで、曲面を作成せず、測定した三次元点群データからＳＴＬに変換したデータでＮＣデータが作成できれば鋳造手配までの納期が大幅に短縮されるので好都合である。
そこで、その様なことが可能か否かを検討したところ、鋳型は切削代が１０mmほど付いていることから、精度的な問題は発生しないため、三次元点群データからＮＣデータを作成することも可能であることがわかった。

前記機械加工された金型原形５を仕上げ加工（Ｓ５）して、ニ番金型１０を完成させるが、この金型１０は、玉成された一番金型と同一なものとなる。
前記ニ番金型１０を使って、パネル１２の試し打ち（トライアウト Ｔ／Ｏ）（Ｓ６）を行い、工程間パネル１２が設計通りに加工され完全な最終製品１２Ａとなっているか否か(OK)を検査する（Ｓ７）。この検査では、殆どＹＥＳとなる。その理由は、熟練技能者の経験と勘に基づいて修正され、完成した一番金型１の情報に基づいてニ番金型を製作しているからである。「ＯＫ」（Ｓ７）が、ＮＯの場合は、殆どないが、仮にあったとしても微調整（Ｓ１４）で済む。

この発明の第２実施例を図３〜図７により説明する。
この実施例と前記実施例との相違点は、非接触3次元測定機による測定の仕方であるが、以下前記測定の仕方について説明する。
一番金型のアッセンブリー状態における測定；
この一番金型（プレス金型）２１は、上型２２、下型２３、など、複数の部品から構成されている（図３参照）。そこで、まず始めに各部品の相対的な位置関係を合わせるために、該金型２１をアッセンブリーした状態（図４参照）で測定する。

各部品を外した状態における測定：
次に、アッセンブリーした個々の部品２３ａ，２３ｂ、２３ｃをはずした状態（図５参照）にし、前記ＣＣＤカメラにより測定する。
金型本体取付部品の測定：
最後に前記金型本体に取付けられているカム部品などの部品２３ａ、２３ｂ、２３ｃを単体で測定する（図６，図７参照）。これによりアッセンブリー状態で不角になっていた部分の測定ができる。
しかし、一度に測定できる範囲が制限されているため、予め測定範囲を決めラップさせながら測定する（図７参照）。

この実施例では、本体側に取り付けるカムなどの機能部品を測定と同時に自動配置するため、測定前の準備として、予め部品が配置される位置情報を図面などから測定機側に入力する。この配置情報を事前に入力することにより、測定と同時に測定データを自動配置することができる。

こうした一連の金型測定方法は、複数の部品から構成されているプレス金型の測定に対して、測定したデータの確認（単体での確認及び各部品との相対関係などの確認）が測定と同時にできるため、極めて有効な測定方法である。こうした測定方法を行なうことにより測定残しや測定ミスをほとんど無くすことができる。

この発明の実施例は、上記に限定されるものではなく、例えば、この発明は、プレス金型のニ番金型の製作のみならず、プラスチック、ダイキャスト、鋳造、ガラスなどのニ番金型の製作にも利用できることは勿論である。

本件発明の第１実施例を示すフローチャートである。 図２（Ａ）は一番金型の測定状態を示す縦断面図、図２（Ｂ）は金型原形の縦断面図、図２（ｃ）はニ番金型の縦断面図、図２（Ｄ）は試し打ちにより形成された部品を示す縦断面図である。 本件発明の第２実施例を示す図で、一番金型を示す斜視図である。 一番金型のアッセンブリーした状態を示す斜視図である。 アッセンブリーした個々の部品を外して状態を示す斜視図である。 取り外された個々の部品を示す斜視図である。 部品の測定状態を示す斜視図である。 従来例を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 一番金型
３ 金型原形
５ 非接触三次元測定装置
１０ ニ番金型
１２ パネル
１２Ａ 部品

Claims (4)

1. 熟練技能者が調整して完成させた一番金型を、非接触三次元測定装置により測定する行程と、
   前記測定行程で得た測定データによりニ番金型加工用のNCデータを作成する行程と、
   前記NCデータにより金型原形を機械加工する行程と、
   前記機械加工された前記金型原形を仕上げてニ番金型を完成させる行程と、
   を備えていることを特徴とするニ番金型の製作方法。
2. 接触三次元測定装置の測定データが、三次元点群データであり、該三次元点群データが曲面化データに変換されることを特徴とする請求項１記載のニ番金型の製作方法。
3. 完成したニ番金型を試し打ちする行程を備えていることを特徴とする請求項１、又は、２記載のニ番金型の製作方法。
4. 非接触三次元測定装置が、CCDカメラを備えていることを特徴とする請求項１、２、又は、３記載のニ番金型の製作方法。

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