JP2008027139A

JP2008027139A - 金型設計装置及び金型設計装置用プログラム

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Publication number: JP2008027139A
Application number: JP2006198308A
Authority: JP
Inventors: Shingo Natsume; 真吾夏目
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2026-07-20
Also published as: JP4826374B2

Abstract

【課題】成形品の三次元形状データから成形品を成形する金型を設計するに際にて内側アンダーカットの有無及び箇所を自動判断することのできる金型設計装置及び金型設計装置用プログラムを提供する。
【解決手段】成形品の三次元形状データにおけるサーフェース上の点に対してキャビティ方向、コア方向、及び外側アンダーカット方向の仮想線を作成する仮想線作成手段、並びに、仮想線作成手段で作成した仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が全ての仮想線の方向に存在するサーフェースを内側アンダーカット面であると判断する内側アンダーカット面判断手段を備えることを特徴とする金型設計装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、成形品の三次元形状データから成形品を成形するための金型を設計する金型設計装置及び金型設計装置用プログラムに関する。

特開平１１−３４８０４４号公報

従来、金型設計においては、成形品の三次元形状データから金型抜き方向及びパーティングラインを決定してアンダーカットの有無及び箇所を設計者が目視で判断している。従って、形状が複雑である成形品の金型設計では、設計工数が嵩むと共にアンダーカットがあることを見落としてしまうという問題がある。

そこで、金型設計において設計工数が嵩むと共にアンダーカットがあることを見落としてしまうという問題を解決するため下記の技術が開示されている。

三次元形状データとして作成した金型におけるサーフェースの法線ベクトルを求め、その法線ベクトルが前記金型の抜き方向の成分を含む前記サーフェースに関してはアンダーカットとなる可能性があると判断する判断手段、及び、前記判断手段によりアンダーカットとなる可能性があると判断された前記サーフェースに関し、それを前記金型の抜き方向に前記金型の移動距離分だけ移動させた場合に前記成形品と干渉するときは、前記サーフェースはアンダーカットとなると判定する判定手段を備えたことを特徴とする金型設計装置である（特許文献１参照）。
本例によれば、アンダーカットの有無及び箇所を設計者が金型形状から目視で判断する必要がなくなるため、金型設計工数及び金型設計ミスを削減することができる。

しかしながら、上記従来技術では、成形品の三次元形状データから成形品を成形するための金型を設計するに際してアンダーカットの有無及び箇所を自動判断することができるが、判断されたアンダーカットが外側アンダーカット又は内側アンダーカットであるか否かは判断することができないという課題がある。特に、内側アンダーカットは、成形品の三次元形状データにおける内部に入り組んで存在するため見落としてしまう可能性が高く、また、成形品を金型で成形する際に傾斜ピン構造を採用する必要があって金型構造上の制約が高く且つ金型を製作する上のコストが嵩むため、内側アンダーカットの有無及び箇所を自動判断することは極めて重要である。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、成形品の三次元形状データから成形品を成形する金型を設計するに際にて内側アンダーカットの有無及び箇所を自動判断することのできる金型設計装置及び金型設計装置用プログラムを提供することを目的とする。

即ち、本発明は、成形品の三次元形状データにおけるサーフェース上の点に対してキャビティ方向、コア方向、及び外側アンダーカット方向の仮想線を作成する仮想線作成手段、並びに、仮想線作成手段で作成した仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が全ての仮想線の方向に存在するサーフェースを内側アンダーカット面であると判断する内側アンダーカット面判断手段を備えることを特徴とする金型設計装置である。
本発明によれば、成形品の三次元形状データから成形品を成形する金型を設計するに際して内側アンダーカットの有無及び箇所を自動判断することのできるため、金型設計工数が低減できると共に金型設計ミスを防止することができる。

本発明において、キャビティ方向の仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が存在しないサーフェースをキャビティ面であると判断するキャビティ面判断手段、キャビティ面判断手段で判断したキャビティ面を除くサーフェースであってコア方向の仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が存在しないサーフェースをコア面であると判断するコア面判断手段、キャビティ面判断手段で判断したキャビティ面及びコア面判断手段で判断したコア面を除くサーフェースであって外側アンダーカット方向の一以上の仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が存在しないサーフェースを外側アンダーカット面であると判断する外側アンダーカット面判断手段、並びに、キャビティ面、コア面、外側アンダーカット面、及び内側アンダーカット面を識別可能に表示する表示手段を備える。

また、本発明は、成形品の三次元形状データにおけるサーフェース上の点に対してキャビティ方向、コア方向、及び外側アンダーカット方向の仮想線を作成する仮想線作成手段、並びに、仮想線作成手段で作成した仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が全ての仮想線の方向に存在するサーフェースを内側アンダーカット面であると判断する内側アンダーカット面判断手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする金型設計装置用プログラムである。

本発明において、キャビティ方向の仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が存在しないサーフェースをキャビティ面であると判断するキャビティ面判断手段、キャビティ面判断手段で判断したキャビティ面を除くサーフェースであってコア方向の仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が存在しないサーフェースをコア面であると判断するコア面判断手段、キャビティ面判断手段で判断したキャビティ面及びコア面判断手段で判断したコア面を除くサーフェースであって外側アンダーカット方向の一以上の仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が存在しないサーフェースを外側アンダーカット面であると判断する外側アンダーカット面判断手段、並びに、キャビティ面、コア面、外側アンダーカット面、及び内側アンダーカット面を識別可能に表示する表示手段としてコンピュータを機能させる。

本発明によれば、成形品の三次元形状データから成形品を成形する金型を設計するに際して内側アンダーカットの有無及び箇所を自動判断することのできるため、金型設計工数が低減できると共に金型設計ミスを防止することができる金型設計装置及び金型設計装置用プログラムを提供することができる。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１〜図７は、本発明に係る金型設計装置及び金型設計装置用プログラムの実施形態を示す図である。

図１は、本実施形態における金型設計装置１０を示すブロック図である。

金型設計装置１０は、金型設計装置１０の入力部１２から入力される指令に基づいて、金型設計装置１０に接続されている成形品の三次元形状データが記憶されている図面データベース（不図示）から必要な成形品の三次元形状データの読み込みをする。金型設計装置１０に読み込まれた成形品の三次元形状データは、金型設計装置１０のＲＡＭ（不図示）に記憶される。尚、金型設計装置１０は、成形品の三次元形状データが記憶されている記録媒体から金型設計装置１０に接続するデータ読取装置で必要とする成形品の三次元形状データの読み込みをするようにすることもできる。尚、金型設計装置１０における成形品の三次元形状データの読み込みは、金型設計装置１０のＣＰＵ（不図示）で制御される。また、金型設計装置１０が成形品の三次元形状データを読み込み制御プログラムは、金型設計装置１０のＲＯＭ（不図示）に記憶されている。

金型設計装置１０は、金型設計装置１０の入力部１２から金型抜き方向（キャビティ方向及びコア方向）に関する情報が入力され、その情報に基づいて成形品の三次元形状データに対する金型抜き方向を設定する。尚、金型抜き方向の設定は、金型設計装置１０のＣＰＵで実行される。また、金型抜き方向の設定プログラムは、金型設計装置１０のＲＯＭに記憶されている。

金型設計装置１０の形状情報取得演算部１４は、金型設計装置１０のＲＡＭに読み込まれた成形品の三次元形状データから成形品の三次元形状を形成するサーフェースの形状情報（面情報）を演算して取得する。金型設計装置１０の形状情報取得演算部１４で取得した面（サーフェース）情報は、金型設計装置１０の面情報記憶用のＲＡＭ１６に記憶される。尚、金型設計装置１０の形状情報取得演算部１４での演算は、金型設計装置１０のＣＰＵで実行される。また、成形品の三次元形状を形成するサーフェース情報の取得プログラムは、金型設計装置１０のＲＯＭに記憶されている。

金型設計装置１０のキャビ（キャビティ）面抽出演算部１８は、金型設計装置１０の面情報記憶用のＲＡＭ１６に記憶されている一のサーフェースを選択し、そのサーフェース上に複数の点を作成し、その複数の点に対してキャビティ方向、コア方向、及び外側アンダーカット方向の仮想線を作成して（仮想線作成手段）、キャビティ方向の仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が存在しないサーフェースをキャビティ面であると判断する（キャビティ面判断手段）。金型設計装置１０のキャビ面抽出演算部１８で判断したキャビティ面は、キャビ（キャビティ）情報記憶用のＲＡＭ２０に記憶される。尚、金型設計装置１０のキャビ面抽出演算部１８での演算は、金型設計装置１０のＣＰＵで実行される。また、仮想線作成手段及びキャビティ面判断手段としてＣＰＵ（コンピュータ）を機能させるプログラムは、金型設計装置１０のＲＯＭに記憶されている。

金型設計装置１０のコア面抽出演算部２２は、金型設計装置１０のキャビ面抽出演算部１８（キャビティ面判断手段）で判断したキャビティ面を除く一のサーフェースサーフェースを選択し、そのサーフェース上に複数の点を作成し、その複数の点に対してキャビティ方向、コア方向、及び外側アンダーカット方向の仮想線を作成して（仮想線作成手段）、コア方向の仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が存在しないサーフェースをコア面であると判断する（コア面判断手段）。金型設計装置１０のコア面抽出演算部２２で判断したコア面は、コア情報記憶用のＲＡＭ２４に記憶される。尚、金型設計装置１０のコア面抽出演算部１８での演算は、金型設計装置１０のＣＰＵで実行される。また、コア面判断手段としてＣＰＵ（コンピュータ）を機能させるプログラムは、金型設計装置１０のＲＯＭに記憶されている。

金型設計装置１０の外スライド（外側アンダーカット）面抽出演算部２６では、金型設計装置１０のキャビ面抽出演算部１８（キャビティ面判断手段）で判断したキャビティ面及び金型設計装置１０のコア面抽出演算部２２（コア面判断手段）で判断したコア面を除く一のサーフェースサーフェースを選択し、そのサーフェース上に複数の点を作成し、その複数の点に対してキャビティ方向、コア方向、及び外側アンダーカット方向の仮想線を作成して（仮想線作成手段）、外側アンダーカット方向の一以上の仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が存在しないサーフェースを外側アンダーカット面であると判断する（外側アンダーカット面判断手段）。金型設計装置１０の外スライド面抽出演算部２６で判断した外側アンダーカット面は、外スライド情報記憶用のＲＡＭ２８に記憶される。尚、金型設計装置１０の外スライド面抽出演算部２６での演算は、金型設計装置１０のＣＰＵで実行される。また、外側アンダーカット面判断手段としてＣＰＵ（コンピュータ）を機能させるプログラムは、金型設計装置１０のＲＯＭに記憶されている。

金型設計装置１０の内スライド（内側アンダーカット）面抽出演算部３０は、金型設計装置１０のキャビ面抽出演算部１８（キャビティ面判断手段）で判断したキャビティ面、金型設計装置１０のコア面抽出演算部２２（コア面判断手段）で判断したコア面、及び金型設計装置１０の外スライド面抽出演算部２６（外側アンダーカット面判断手段）で判断した外側アンダーカット面を除くサーフェースを内側アンダーカット面であると判断する（内側アンダーカット面判断手段）。尚、内側アンダーカット面は、仮想線作成手段で作成した仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が全ての仮想線の方向に存在するサーフェースである。金型設計装置１０の内スライド面抽出演算部３０で判断した内側アンダーカット面は、内スライド情報記憶用のＲＡＭ３２に記憶される。尚、金型設計装置１０の内スライド面抽出演算部３０での演算は、金型設計装置１０のＣＰＵで実行される。また、内側アンダーカット面判断手段としてＣＰＵ（コンピュータ）を機能させるプログラムは、金型設計装置１０のＲＯＭに記憶されている。

金型設計装置１０の表示部３４（表示手段）は、金型設計装置１０のキャビ面抽出演算部１８、コア面抽出演算部２２、外スライド面抽出演算部２６、及び内スライド面抽出演算部３０で抽出した各サーフェースを識別可能に表示する。尚、金型設計装置１０の表示部３４での表示は、金型設計装置１０のＣＰＵで制御される。また、表示手段としてＣＰＵ（コンピュータ）を機能させるプログラムは、金型設計装置１０のＲＯＭに記憶されている。

図２は、本実施形態における金型設計の手順を示したフローチャートである。

[ステップＳ１００]
最初に、金型設計装置１０は、金型設計装置１０の入力部１２から入力される指令に基づいて、金型設計装置１０に接続されている成形品の三次元形状データが記憶されている図面データベースから必要な成形品の三次元形状データの読み込みをする。
図３は、金型設計装置１０が読み込みする成形品の三次元形状データの一例を示す斜視図である。成形品Ｍは、中央部から−Ｚ方向を開口するＸＹ平面断面の外形部が矩形の略箱状に形成されている。成形品Ｍの中央部から＋Ｙ方向の壁部には、矩形の開口部Ｗが形成されている。成形品Ｍの中央部から−Ｙ方向の壁部には、矩形に突出した突起部Ｂが形成されている。

[ステップＳ１０２]
次に、金型設計装置１０は、金型設計装置１０の入力部１２から金型抜き方向（キャビティ方向及びコア方向）に関する情報が入力され、その情報に基づいて成形品の三次元形状データに対する金型抜き方向を設定する。尚、図３の成形品Ｍにおいては、中央部から＋Ｚ方向がキャビティ方向、中央部から−Ｚ方向がコア方向である。

[ステップＳ１０４]
次に、金型設計装置１０の形状情報取得演算部１４は、金型設計装置１０のＲＡＭに読み込まれた成形品の三次元形状データから成形品の三次元形状を形成するサーフェースの形状情報を演算して取得する（三次元形状データの全サーフェースデータの読み込み）。

[ステップＳ１０６]
次に、金型設計装置１０は、金型設計装置１０の面情報記憶用のＲＡＭ１６に記憶されている任意の一のサーフェースを選択（自動選択）する。

[ステップＳ１０８]
次に、金型設計装置１０は、ステップＳ１０６で選択されたサーフェース上に複数の点を作成する。

[ステップＳ１１０]
次に、金型設計装置１０は、ステップＳ１０８で作成された複数の点に対してキャビティ方向、コア方向、及び外側アンダーカット（側面スライド）方向の仮想線を作成する（仮想線作成手段）。尚、図３の成形品Ｍにおいては、中央部から＋Ｚ方向がキャビティ方向、中央部から−Ｚ方向がコア方向、中央部から±Ｘ方向及び±Ｙ方向が外側アンダーカット（側面スライド）方向である。
図４は、図３の成形品Ｍにおいて金型設計装置１０の仮想線作成手段で一のサーフェースに仮想線が作成された状態を示した斜視図である。尚、図４では、図３の成形品Ｍの中央部から＋Ｚ方向の壁部の外面に仮想線が作成されている。

[ステップＳ１１２]
次に、金型設計装置１０のキャビ面抽出演算部１８が、ステップＳ１１０で作成したキャビティ方向の仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が存在するか否かを判断する。

[ステップＳ１１４]
次に、ステップＳ１１２でＮＯの場合には、ステップＳ１０６で選択されたサーフェースがキャビティ面であると判断する（キャビティ面判断手段）。そして、ステップＳ１２６を実行する。

[ステップＳ１１６]
次に、ステップＳ１１２でＹＥＳの場合には、金型設計装置１０のコア面抽出演算部２２が、ステップＳ１１０で作成したコア方向の仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が存在するか否か有無を判断する。

[ステップＳ１１８]
次に、ステップＳ１１６でＮＯの場合には、ステップＳ１０６で選択されたサーフェースがコア面であると判断する（コア面判断手段）。そして、ステップＳ１２６を実行する。

[ステップＳ１２０]
次に、ステップＳ１１６でＹＥＳの場合には、金型設計装置１０の外スライド面抽出演算部２６が、ステップＳ１１０で作成した側面スライド方向の全ての仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が存在するか否かを判断する。

[ステップＳ１２２]
次に、ステップＳ１２０でＮＯの場合には、ステップＳ１０６で選択されたサーフェースが外側アンダーカット（側面スライド）面であると判断する（外側アンダーカット面判断手段）。そして、ステップＳ１２６を実行する。
図５は、図３の成形品Ｍにおける外側アンダーカット面の一例を示すＺＹ平面断面図である。図５では、図３の成形品Ｍにおける開口部Ｗの図中下側の面が外側アンダーカット面であることを示している。即ち、成形品Ｍにおける開口部Ｗの図中下側の面上の点に対するキャビティ方向（＋Ｚ方向）、コア方向（−Ｚ方向）、及び外側アンダーカット方向（＋Ｙ方向）の仮想線と成形品Ｍの三次元形状データとの交点は存在するが、外側アンダーカット方向（−Ｙ方向）の仮想線と成形品Ｍの三次元形状データとの交点は存在しない。尚、成形品Ｍにおける開口部Ｗの図中下側の面においては、外側アンダーカット方向（±Ｘ方向）の仮想線と成形品Ｍの三次元形状データとの交点は存在する。

[ステップＳ１２４]
次に、ステップＳ１２０でＹＥＳの場合には、ステップＳ１０６で選択されたサーフェースが内側アンダーカット（内スライド）面であると判断する（内側アンダーカット面判断手段）。
図６は、図３の成形品Ｍにおける内側アンダーカット面の一例を示すＺＹ平面断面図である。図６では、図３の成形品Ｍにおける突起部Ｂの図中上側の面が内側アンダーカット面であることを示している。即ち、成形品Ｍにおける突起部Ｂの図中上側の面上の点に対するキャビティ方向（＋Ｚ方向）、コア方向（−Ｚ方向）、及び外側アンダーカット方向（±Ｙ方向）の仮想線と成形品Ｍの三次元形状データとの交点が存在する。尚、成形品Ｍにおける突起部Ｂの図中上側の面においては、外側アンダーカット方向（±Ｘ方向）の仮想線と成形品Ｍの三次元形状データとの交点は存在する。

[ステップＳ１２６]
次に、ステップＳ１０４で形状情報を取得した全サーフェースがステップＳ１０６で選択されたか否かを判断する。本ステップＳ１２６でＮＯの場合には、ステップＳ１０６に戻る。本ステップＳ１２６でＹＥＳの場合には、本ルーチンを終了する。

図７は、本発明に係る金型設計装置及び金型設計装置用プログラムを使用して製作される金型の一例を示したＺＹ平面断面図である。金型Ｄは、固定側金型ＦＤ、可動側金型ＭＤ、側面スライドＳＤ、及び内スライドＩＤから概略構成されている。

以上、本実施形態によれば、成形品の三次元形状データから成形品を成形する金型を設計するに際して内側アンダーカットの有無及び箇所を自動判断することのできるため、金型設計工数が低減できると共に金型設計ミスを防止することができる。

尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。

図１は、実施形態における金型設計装置を示すブロック図である。図２は、実施形態における金型設計の手順を示したフローチャートである。図３は、金型設計装置が読み込みする成形品の三次元形状データの一例を示す斜視図である。図４は、図３の成形品において金型設計装置の仮想線作成手段で一のサーフェースに仮想線が作成された状態を示した斜視図である。図５は、図３の成形品における外側アンダーカット面の一例を示すＺＹ平面断面図である。図６は、図３の成形品における内側アンダーカット面の一例を示すＺＹ平面断面図である。図７は、本発明に係る金型設計装置及び金型設計装置用プログラムを使用して製作される金型の一例を示したＺＹ平面断面図である。

符号の説明

１０：金型設計装置、Ｍ：成形品

Claims

成形品の三次元形状データにおけるサーフェース上の点に対してキャビティ方向、コア方向、及び外側アンダーカット方向の仮想線を作成する仮想線作成手段、並びに、仮想線作成手段で作成した仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が全ての仮想線の方向に存在するサーフェースを内側アンダーカット面であると判断する内側アンダーカット面判断手段を備えることを特徴とする金型設計装置。
キャビティ方向の仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が存在しないサーフェースをキャビティ面であると判断するキャビティ面判断手段、キャビティ面判断手段で判断したキャビティ面を除くサーフェースであってコア方向の仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が存在しないサーフェースをコア面であると判断するコア面判断手段、キャビティ面判断手段で判断したキャビティ面及びコア面判断手段で判断したコア面を除くサーフェースであって外側アンダーカット方向の一以上の仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が存在しないサーフェースを外側アンダーカット面であると判断する外側アンダーカット面判断手段、並びに、キャビティ面、コア面、外側アンダーカット面、及び内側アンダーカット面を識別可能に表示する表示手段を備える請求項１に記載の金型設計装置。
成形品の三次元形状データにおけるサーフェース上の点に対してキャビティ方向、コア方向、及び外側アンダーカット方向の仮想線を作成する仮想線作成手段、並びに、仮想線作成手段で作成した仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が全ての仮想線の方向に存在するサーフェースを内側アンダーカット面であると判断する内側アンダーカット面判断手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする金型設計装置用プログラム。
キャビティ方向の仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が存在しないサーフェースをキャビティ面であると判断するキャビティ面判断手段、キャビティ面判断手段で判断したキャビティ面を除くサーフェースであってコア方向の仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が存在しないサーフェースをコア面であると判断するコア面判断手段、キャビティ面判断手段で判断したキャビティ面及びコア面判断手段で判断したコア面を除くサーフェースであって外側アンダーカット方向の一以上の仮想線と成形品の三次元形状データとの交点が存在しないサーフェースを外側アンダーカット面であると判断する外側アンダーカット面判断手段、並びに、キャビティ面、コア面、外側アンダーカット面、及び内側アンダーカット面を識別可能に表示する表示手段としてコンピュータを機能させる請求項３に記載の金型設計装置用プログラム。