JP2008036889A

JP2008036889A - 成形型修正方法、成形型修正量算出方法、成形型修正量算出システム、及び成形型修正量算出プログラム

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Publication number: JP2008036889A
Application number: JP2006211465A
Authority: JP
Inventors: Motoaki Ozaki; 元亮尾崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-08-02
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】試作成形品の形状の測定データと、成形品モデルの設計データとを利用して、成形型の外型並びに中子の位置基準の修正量を各々算出し、成形型の位置基準をバランス良く調整する。
【解決手段】成形品モデルの輪郭形状から外部形状の設計データと内部形状の設計データとを作成し、試作成形品の輪郭形状から外部形状の測定データと内部形状の測定データとを作成する。外部形状の設計データと測定データの各形状データにて特定される形状を位置合わせし、外部形状の位置基準の座標移動量を、外部形状の位置基準修正量として算出する。外部形状の位置基準修正量だけ位置基準を移動した後の内部形状の測定データと内部形状の設計データの各形状データにて特定される形状を位置合わせし、内部形状の位置基準の座標移動量を、内部形状の位置基準修正量として算出する。
【選択図】図４

Description

本発明は、成形型を修正する技術に関する。

従来、金型等の成形型を作成するために、１）成形型設計工程、２）成形型製造工程、３）成形品試作工程、４）試作成形品測定工程、５）試作成形品評価工程、６）成形型の修正工程、の１）〜６）各工程が、設計通りの成形品が得られるまで繰り返される。

前記１）成形型設計工程では、ＣＡＤを用いて成形品の設計データが作成され、この成形品の形状に合わせてＣＡＤを用いて成形型の設計データが作成される。２）設計型製造工程では、成形型の設計データに基づいて、工作機械により、仕上げ前の成形型が加工される。３）成形品試作工程では、前記仕上げ前の成形型を用いて試作成形品が成形される。４）試作成形品測定工程では、前記試作成形品の形状が測定される。５）試作成形品評価工程では、測定された試作成形品の形状データと、成形品の設計データとが比較され、成形型の評価が行われる。６）成形型の修正工程では、試作成形品評価工程での評価により得られた、成形品の設計データと試作成形品の測定データとのズレ量や、試作成形品の外部形状や内部形状（切断断面の位置度、肉厚）と成形型の二次元設計図面との差異を、熟練の作業者が総合的に判断して成形型の形状修正値に換算し、成形型の設計データが修正される。

上記６）成形型の修正工程では、例えば、内部形状を有する成形品の場合には、その外部形状・内部形状ともに設計寸法の公差内に納めるように修正するために、成形型の外部形状の位置基準（位置決め基準）と内部形状の位置基準とをバランス良く位置調整する必要があり、熟練の技術者の技倆が必要であった。このように熟練の作業者でなければ、適切な判断をすることができず、また、技術者間の技倆の差異により成形型の形状修正値が異なることがあった。さらに、同一形状の成形品を異なる製造ラインで再現することが困難であった。

そこで、特許文献１では、作業者の技術に頼らずに、自動的に成形型の設計データを修正して適切な成形型を得るための技術が提案されている。この技術は、試作成形品の形状測定結果を成形品の設計データ（ＣＡＤデータ）に対して位置合わせしたのち、両者の位置ズレ量を算出し、試作成形品の形状測定結果と成形型の形状測定結果とを比較して対応関係を求め、前記位置ズレ量を用いて成形型の設計データを修正するものである。

しかし、上記特許文献１に記載の技術では、空洞などの内部形状を有する成形品に対して、成形型に備える中子の位置を修正することは困難である。つまり、成形型の中子の形状や位置については、試作成形品を切断してその断面形状や肉厚を測定し、評価を行わねばならない。この方法では、試作成形品の全内部形状を計測することは困難である。
特開２００５−１９９５６７号公報

そこで、本発明では、技術者の技倆や感覚に左右されることなく、確実に成形型の修正を行うために、Ｘ線ＣＴ技術により得られた試作成形品の形状の測定データと、成形型を設計する際に基準とした成形品モデルの設計データとを利用して、成形型の外型の位置基準並びに中子の位置基準の修正量を各々算出し、成形型の位置基準並びに型形状修正量をバランス良く調整するための技術を提案する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、三次元輪郭形状を特定する情報から輪郭形状を抽出して形状データを作成する輪郭抽出機能と、二つの形状データの誤差が最小になるように、一方の形状データにより特定される形状の位置を、他方の形状データにより特定される形状に対して座標移動させる位置合わせ機能と、前記一方の形状データに予め設定された位置基準の座標移動量を位置基準修正量として算出する位置基準修正量算出機能とを備えた演算処理装置にて、前記輪郭抽出機能を用いて、成形型を設計するために作成された成形品モデルの輪郭形状を特定する情報から、該成形品モデルの外部形状の設計データと内部形状の設計データとを作成するステップと、前記輪郭抽出機能を用いて、前記成形型にて成形された試作成形品の輪郭形状を特定する情報から、該試作成形品の外部形状の測定データと内部形状の測定データとを作成するステップと、前記位置合わせ機能を用いて、前記外部形状の設計データにより特定される形状に対して前記外部形状の測定データにより特定される形状を位置合わせするステップと、前記位置基準修正量算出機能を用いて、前記外部形状の測定データの位置基準の座標移動量から、外部形状の位置基準修正量を算出するステップと、前記位置合わせ機能を用いて、前記外部形状の位置基準修正量だけ位置基準を移動した後の前記内部形状の測定データにより特定される形状に対して前記内部形状の設計データにより特定される形状を位置合わせするステップと、前記位置基準修正量算出機能を用いて、前記内部形状の設計データの位置基準の座標移動量から、内部形状の位置基準修正量を算出するステップとを、備える成形型修正量算出方法である。

請求項２においては、三次元輪郭形状を特定する情報から輪郭形状を抽出して形状データを作成する輪郭抽出機能と、二つの形状データの誤差が最小になるように、一方の形状データにより特定される形状の位置を、他方の形状データにより特定される形状に対して座標移動させる位置合わせ機能と、前記一方の形状データに予め設定された位置基準の座標移動量を位置基準修正量として算出する位置基準修正量算出機能と、二つの形状データにより特定される形状の共有要素を解析して成形型の形状修正量を算出する型形状修正量算出機能とを備えた演算処理装置にて、前記輪郭抽出機能を用いて、成形型を設計するために作成された成形品モデルの輪郭形状を特定する情報から、該成形品モデルの外部形状の設計データと内部形状の設計データとを作成するステップと、前記輪郭抽出機能を用いて、前記成形型にて成形された試作成形品の輪郭形状を特定する情報から、該試作成形品の外部形状の測定データと内部形状の測定データとを作成するステップと、前記位置合わせ機能を用いて、前記外部形状の設計データにより特定される形状に対して前記外部形状の測定データにより特定される形状を位置合わせするステップと、前記位置基準修正量算出機能を用いて、前記外部形状の測定データの位置基準の座標移動量から、外部形状の位置基準修正量を算出するステップと、前記型形状修正量算出機能を用いて、位置合わせされた前記外部形状の測定データにより特定される形状と前記外部形状の設計データにより特定される形状とから、成形型の外部形状の形状修正量を算出するステップと、前記位置合わせ機能を用いて、前記外部形状の位置基準修正量だけ位置基準を移動した後の前記内部形状の測定データにより特定される形状に対して前記内部形状の設計データにより特定される形状を位置合わせするステップと、前記型形状修正量算出機能を用いて、位置合わせされた前記移動後の内部形状の測定データにより特定される形状と前記内部形状の設計データにより特定される形状とから、成形型の内部形状の形状修正量を算出するステップと、前記位置基準修正量算出機能を用いて、前記内部形状の設計データの位置基準の座標移動量から、内部形状の位置基準修正量を算出するステップとを、備える成形型修正量算出方法である。

請求項３においては、前記内部形状の設計データは、成形型に備えられる中子と巾木とを併せた輪郭形状の形状データとするものである。

請求項４においては、前記試作成形品の輪郭形状を特定する情報は、Ｘ線ＣＴを用いた三次元形状計測装置による試作成形品の測定データとするものである。

請求項５においては、請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の成形型修正量算出方法にて算出された各修正量に基づいて、成形型の設計データを修正する成形型修正方法である。

請求項６においては、成形型を設計するために作成された成形品モデルの輪郭形状を特定する情報から、該成形品モデルの外部形状の設計データと内部形状の設計データとを作成する処理と、前記成形型にて成形された試作成形品の輪郭形状を特定する情報から、該試作成形品の外部形状の測定データと内部形状の測定データとを作成する処理と、前記外部形状の設計データにより特定される形状との誤差が最小になるような位置に前記外部形状の測定データにより特定される形状を座標移動させて位置合わせする処理と、前記外部形状の測定データに予め設定された外部形状の位置基準の座標移動量を、外部形状の位置基準修正量として算出する処理と、前記外部形状の位置基準修正量だけ位置基準を移動した後の前記内部形状の測定データにより特定される形状との誤差が最小になるような位置に前記内部形状の設計データにより特定される形状を座標移動させて位置合わせする処理と、前記内部形状の設計データに予め設定された内部形状の位置基準の座標移動量を、内部形状の位置基準修正量として算出する処理とを、コンピュータに実行させる成形型修正量算出プログラムである。

請求項７においては、成形型を設計するために作成された成形品モデルの輪郭形状を特定する情報から、該成形品モデルの外部形状の設計データと内部形状の設計データとを作成する処理と、前記成形型にて成形された試作成形品の輪郭形状を特定する情報から、該試作成形品の外部形状の測定データと内部形状の測定データとを作成する処理と、前記外部形状の設計データにより特定される形状との誤差が最小になるような位置に前記外部形状の測定データにより特定される形状を座標移動させて位置合わせする処理と、前記外部形状の測定データに予め設定された外部形状の位置基準の座標移動量を、外部形状の位置基準修正量として算出する処理と、位置合わせされた前記外部形状の測定データにより特定される形状と前記外部形状の設計データにより特定される形状との共有要素の形状を解析して、成形型の外部形状の形状修正量を算出する処理と、前記外部形状の位置基準修正量だけ位置基準を移動した後の前記内部形状の測定データにより特定される形状との誤差が最小になるような位置に前記内部形状の設計データにより特定される形状を座標移動させて位置合わせする処理と、位置合わせされた前記移動後の内部形状の測定データにより特定される形状と前記内部形状の設計データにより特定される形状との共有要素の形状を解析して、成形型の内部形状の形状修正量を算出する処理と、前記内部形状の設計データに予め設定された内部形状の位置基準の座標移動量を、内部形状の位置基準修正量として算出する処理とを、コンピュータに実行させる成形型修正量算出プログラムである。

請求項８においては、前記内部形状の設計データは、成形型に備えられる中子と巾木とを併せた輪郭形状の形状データとするものである。

請求項９においては、前記試作成形品の輪郭形状を特定する情報は、Ｘ線ＣＴを用いた三次元形状計測装置による試作成形品の測定データとするものである。

請求項１０においては、成形型を設計するために作成された成形品モデルの輪郭形状を特定する情報から、該成形品モデルの外部形状の設計データと内部形状の設計データとを作成する機能と、前記成形型にて成形された試作成形品の輪郭形状を特定する情報から、該試作成形品の外部形状の測定データと内部形状の測定データとを作成する機能と、前記外部形状の設計データにより特定される形状との誤差が最小になるような位置に前記外部形状の測定データにより特定される形状を座標移動させて位置合わせする機能と、前記外部形状の測定データに予め設定された外部形状の位置基準の座標移動量を、外部形状の位置基準修正量として算出する機能と、前記外部形状の位置基準修正量だけ位置基準を移動した後の前記内部形状の測定データにより特定される形状との誤差が最小になるような位置に前記内部形状の設計データにより特定される形状を座標移動させて位置合わせする機能と、前記内部形状の設計データに予め設定された内部形状の位置基準の座標移動量を、内部形状の位置基準修正量として算出する機能とを、備える成形型修正量算出システムである。

請求項１１においては、成形型を設計するために作成された成形品モデルの輪郭形状を特定する情報から、該成形品モデルの外部形状の設計データと内部形状の設計データとを作成する機能と、前記成形型にて成形された試作成形品の輪郭形状を特定する情報から、該試作成形品の外部形状の測定データと内部形状の測定データとを作成する機能と、前記外部形状の設計データにより特定される形状との誤差が最小になるような位置に前記外部形状の測定データにより特定される形状を座標移動させて位置合わせする機能と、前記外部形状の測定データに予め設定された外部形状の位置基準の座標移動量を、外部形状の位置基準修正量として算出する機能と、位置合わせされた前記外部形状の測定データにより特定される形状と前記外部形状の設計データにより特定される形状との共有要素の形状を解析して、成形型の外部形状の形状修正量を算出する機能と、前記外部形状の位置基準修正量だけ位置基準を移動した後の前記内部形状の測定データにより特定される形状との誤差が最小になるような位置に前記内部形状の設計データにより特定される形状を座標移動させて位置合わせする機能と、位置合わせされた前記移動後の内部形状の測定データにより特定される形状と前記内部形状の設計データにより特定される形状との共有要素の形状を解析して、成形型の内部形状の形状修正量を算出する機能と、前記内部形状の設計データに予め設定された内部形状の位置基準の座標移動量を、内部形状の位置基準修正量として算出する機能とを、備える成形型修正量算出システムである。

請求項１２においては、前記内部形状の設計データは、成形型に備えられる中子と巾木とを併せた輪郭形状の形状データとするものである。

請求項１３においては、前記成形型修正量算出システムに、Ｘ線ＣＴを用いた三次元形状計測機能を更に備え、成形型にて成形された試作成形品の三次元形状を計測して、試作成形品の輪郭形状を特定する情報を作成するものである。

請求項１４においては、前記成形型修正量算出システムに、ＣＡＤ機能を更に備え、該ＣＡＤ機能にて、成形品モデル並びに成形型モデルを作成し、該成形品モデルの輪郭形状を特定する情報を作成するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明によれば、技術者の技倆や感覚に左右されることなく、成形型の外部形状の位置基準（位置決め基準）と内部形状の位置基準とをバランス良く位置調整することが可能となる。これにより、確実に成形型の修正を行うことができ、成形型の個体形状誤差による成形品形状のバラツキを低減することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本実施例に係る成形品の断面形状を示す図、図２は本実施例に係る成形型の断面形状を示す図である。
図３は成形型修正量算出システムの構成図、図４は測定データの概要の説明図、図５は設計データの概要の説明図である。
図６は成形型修正量算出方法の前半の流れ図、図７は成形型修正量算出方法の後半の流れ図、図８は形状不良部位を有する外部形状の測定データの説明図、図９はベストフィットさせた設計データと測定データの外部形状を示す図、図１０は内部形状の測定データの座標移動の説明図、図１１は設計データと座標移動後の測定データの内部形状を重ね合わせた図、図１２はベストフィットさせた設計データと座標移動後の測定データの内部形状を示す図、図１３は座標移動前後の内部形状の設計データを重ね合わせた図である。

図１及び図２に示すように、成形品５を成形するための成形型６は、主に、外型７と、成形品５の孔や空洞などの内部形状を形成するための中子８・８・・・等で構成され、該中子８は巾木によって外型７に対して位置決め・支持される。

前記成形品５には、加工工程等の後工程において位置決めを行うために、位置基準Ｅ・Ｅ・・・が設定される。成形型６においても、前記成形品５に設定された位置基準Ｅ・Ｅ・・・に対応する位置の外型７に位置基準Ｆ・Ｆ・・・が設定される。さらに、成形型６に備えられる単数又は複数の中子８のそれぞれについても、位置基準Ｇ・Ｇ・・・が設定される。

成形品５の加工工程等の後工程での加工精度を確保するためには、主に外型７にて成形される成形品５の外部形状と、中子８等にて成形される成形品５の内部形状とが、位置基準Ｅ・Ｅ・・・を基準とした、設計通りの形状精度を有することを保証する必要がある。
このために、外型７の位置基準Ｆ・Ｆ・・・の調整と、中子８の位置基準Ｇ・Ｇ・・・の調整を、それぞれのバランスを調整しながら公差範囲や製造工程のバラツキを考慮しつつ行い、成形型６と成形品５との形状差異に基づいて成形型６を修正しなければならない。

そこで、本発明に係る成形型修正量算出方法、成形型修正量算出システム並びに成形型修正量算出プログラムは、成形型６を設計する際に基準とした成形品モデルＭの形状の設計データと、前記成形型６にて成形された試作成形品Ｔの形状の測定データとを利用して、該成形型６の形状を修正するために、外型７の位置基準Ｆ・Ｆ・・・の位置を調整するための修正量と、中子８の位置基準Ｇ・Ｇ・・・の位置を調整するための修正量と、成形型６と成形品５との形状差異に基づく成形型６の形状修正量とを、算出することを目的とする。
そして、本発明に係る成形型修正方法では、算出された各種修正量を用いて、成形型の形状の修正を行う。

上記成形型修正方法、成形型修正量算出方法、成形型修正量算出システム、又は成形型修正量算出プログラムを採用することによれば、技術者の技倆や感覚に左右されることなく、成形型の外部形状の位置基準（位置決め基準）と内部形状の位置基準とをバランス良く位置調整することが可能となる。これにより、確実に成形型の修正を行うことができ、成形型の個体形状誤差による成形品形状のバラツキを低減することができる。

［成形型修正量算出システム］
まず、本発明の実施例に係る成形型修正量算出システムの全体的な構成について説明する。
図３に示す成形型修正量算出システムのうち、図中１０は演算処理装置であり、図中２０は形状計測装置であり、図中３０はＣＡＤ装置である。
前記形状計測装置２０並びにＣＡＤ装置３０から前記演算処理装置１０へ、有線又は無線の通信ネットワーク９を介して情報伝達可能に構成される。但し、形状計測装置２０又はＣＡＤ装置３０から演算処理装置１０に対して、携帯可能な情報記憶媒体を介して情報を伝達可能とすることもできる。

［形状計測装置２０］
前記形状計測装置２０は、試作成形品Ｔの形状を計測して輪郭形状を解析する、試作成形品Ｔの形状計測手段である。この形状計測装置２０では、試作成形品Ｔの三次元輪郭形状を特定する情報を作成することができる。

前記形状計測装置２０は、例えば産業用Ｘ線ＣＴを用いた三次元形状計測装置であって、計測対象にＸ線を照射し、該計測対象を透過又は反射してきたＸ線を検出器で検出し、当該Ｘ線量の情報をコンピュータで処理することにて、計測対象の輪郭を特定する断層画像を得て、この断層画像を積層することで計測対象の輪郭形状を現す三次元モデルを得ることができる。形状計測装置２０として、Ｘ線ＣＴスキャン機能と画像処理機能とを備えた既存の形状計測装置を採用することができる。

［ＣＡＤ装置３０］
前記ＣＡＤ装置３０は、成形品モデルＭを設計するとともに該成形品モデルＭに基づいて成形型を設計する、成形型の設計手段である。このＣＡＤ装置３０では、設計した成形品や成形型の三次元形状モデルを表示させて、操作することができ、また、前記成形品や成形型の三次元形状モデルに基づいてこれらの三次元輪郭形状を特定する情報を作成することができる。

前記ＣＡＤ装置３０は、キーボードやマウス等の入力手段とモニタ等の表示出力手段とを備えたコンピュータであって、立体を表示出力手段で三次元的に表示・操作することのできる三次元ＣＡＤ（３ＤＣＡＤ）である。ＣＡＤ装置３０として、ＣＡＤソフト（プログラム）をインストールした汎用コンピュータや、ＣＡＤ専用コンピュータなど、設計機能と画像処理機能とを備えた既存のＣＡＤを採用することができる。

［演算処理装置１０］
前記演算処理装置１０は、前記形状計測装置２０にて作成された試作成形品Ｔの三次元輪郭形状を特定する情報（以下、『測定データ』と記載する）、並びに、前記ＣＡＤ装置３０にて作成された成形品モデルＭの三次元輪郭形状を特定する情報（以下、『設計データ』と記載する）を取得して、これら測定データ及び設計データに基づいて、成形型修正量を算出するための、成形型修正量算出手段である。
なお、上記成形型修正量とは、成形型６のうち成形品５の外部形状を形成する部分（外型７）の位置基準Ｆの位置基準修正量Ｓo、成形型６のうち成形品５の内部形状を形成する部分（中子８及び巾木）の位置基準Ｇの位置基準修正量Ｓi、並びに、成形型６の型形状修正量等の成形型修正量である。

図３に示すように、前記演算処理装置１０には、装置全体を制御するＣＰＵ１１、コンピュータプログラム及びデータ等の情報を記録するハードディスク等の記録手段１３、情報を一時的に記憶するＲＡＭ１４、マウス及びキーボード等の入力手段１５、モニタ及びプリンタ等の出力手段１６、並びに通信ネットワーク９に接続する通信手段１７が備えられる。

［コンピュータプログラム］
前記記録手段１３に格納されるコンピュータプログラムとして、メインプログラムである成形型修正量算出プログラム５５、サブプログラムである輪郭抽出プログラム５６、ベストフィット解析プログラム５７、形状差異解析プログラム５８、各種パラメータ等が含まれる。
そして、前記記録手段１３に記録されたコンピュータプログラム及びデータ等の情報を読み取り、情報を記憶するＲＡＭ１４に記憶してＣＰＵ１１により実行することで、演算処理装置１０は成形型修正量の算出手段として機能する。

前記『輪郭抽出プログラム５６』は、三次元輪郭形状を特定する情報から、特定の輪郭形状を抽出し、当該輪郭形状のデータを作成する処理を行う輪郭抽出機能を、演算処理装置１０に備えるためのプログラムである。
但し、形状計測装置２０又はＣＡＤ装置３０に輪郭抽出プログラム５６と同様の機能が備えられている場合には、形状計測装置２０又はＣＡＤ装置３０にて三次元輪郭形状を特定する情報から、特定の輪郭形状を抽出し、当該輪郭形状のデータを作成することができる。

前記輪郭抽出プログラム５６の処理にて、前記形状計測装置２０で作成された試作成形品Ｔの三次元輪郭形状を特定する情報である測定データから、試作成形品Ｔの外部輪郭形状と、同じく試作成形品Ｔの内部輪郭形状とが抽出され、試作成形品Ｔの外部形状の測定データＴoと内部形状の測定データＴiとが作成される。

例えば図４に示すように、『外部形状の測定データＴo』とは、試作成形品Ｔの外形の輪郭を特定する情報を含むデータであり、『内部形状の測定データＴi』とは、試作成形品Ｔの内部に形成された孔などの空間形状の輪郭を特定する情報を含むデータである。前記内部形状の測定データＴiは、成形型に備えられる各中子について作成される。

また、前記輪郭抽出プログラム５６の処理にて、前記ＣＡＤ装置３０にて作成された成形品モデルＭの三次元輪郭形状を特定する情報である設計データから、成形品モデルＭの外部輪郭形状と、同じく成形品モデルＭの内部輪郭形状とが抽出され、外部形状の設計データＭoと内部形状の設計データＭiとが作成される。

なお、例えば図５に示すように、『外部形状の設計データＭo』とは、成形品モデルＭの外形の輪郭を特定する情報を含むデータであり、『内部形状の設計データＭi』とは、成形品モデルＭの内部に形成された孔などの空間形状を形成するために成形型に備えられる中子と該中子を位置決め・支持する巾木とを併せた形状の輪郭を特定する情報を含むデータである。

上記設計データと測定データとには、単数又は複数の位置基準（位置決め基準）が予め設定される。
例えば図１及び図４に示すように、測定データには、成形品５（試作成形品Ｔ）の位置基準Ｅ・Ｅ・・・に対応する位置に、測定データの外部形状の位置基準ｅ・ｅ・・・が設定される。
また、例えば図２及び図５に示すように、設計データには、成形型６の外型７の位置基準Ｆ・Ｆ・・・に対応する位置に、設計データの外部形状の位置基準ｆ・ｆ・・・が設定され、成形型の中子８と巾木の位置基準Ｇ・Ｇ・・・に対応する位置に、設計データの内部形状の位置基準ｇ・ｇ・・・が設定される。測定データの外部形状の位置基準ｅは、設計データの外部形状の位置基準ｆと対応している。

前記『ベストフィット解析プログラム５７』は、二つの形状データの誤差が最小になるように、一方の形状データにより特定される形状の位置を、他方の形状データにより特定される形状に対して座標移動させる位置合わせ処理を行う位置合わせ機能と、その座標移動量を位置基準修正量として算出する処理を行う位置基準修正量算出機能とを、演算処理装置１０に備えるためのプログラムである。

前記位置合わせ機能とは、具体的には、比較する設計データと測定データとの位置基準の設定の違いによる、前記設計データにより特定される形状と前記測定データにより特定される形状との誤差を最小にするため、設計データにより特定される形状と測定データにより特定される形状との位置を最適な位置に座標移動させる処理を行う機能である。
そして、位置合わせ処理では、設計データと測定データとにおいて対応する位置基準の座標の偏差量が算出され、その二乗和が最小になる座標系が決定され、設計データにより特定される形状に対して測定データにより特定される形状を（或いは、測定データにより特定される形状に対して設計データにより特定される形状を）重ね合わせるように座標移動させる処理が行われる。
なお、位置決め基準となる位置基準が無い場合は、設計データと測定データとの共有要素（線・点）の座標から偏差値が算出され、その二乗和が最小になる座標系が決定される。

前記『形状差異解析プログラム５８』は、設計データと測定データとにより特定されるの二つの輪郭形状の共有要素（線・点）の形状を解析し、成形型の修正量を算出する処理を行う型形状修正量算出機能を、演算処理装置１０に備えるためのプログラムである。

［データベース］
また、前記記録手段１３には、測定情報を格納する測定情報データベース５１、設計情報を格納する設計情報データベース５２等の各種データベースが構築される。演算処理装置１０では、必要に応じて各種データベースにアクセスし、情報の記録処理や読取処理が行われる。

前記測定情報データベース５１には、形状計測装置２０より取得した試作成形品Ｔの三次元モデルの輪郭形状を特定する情報である測定データ、該測定データに基づいて作成された試作成形品Ｔの外部形状の測定データＴo、内部形状の測定データＴi等が、測定情報として記録される。

前記設計情報データベース５２には、ＣＡＤ装置３０より取得した成形品モデルＭの三次元モデルデータである設計データ、該設計データに基づいて作成された成形品モデルＭの外部形状の設計データＭo、内部形状の設計データＭi等が、設計情報として記録される。

［成形型修正量算出方法］
続いて、図６及び図７を用いて、成形型修正量算出方法を実施するために、成形型修正量算出システムにおいて演算処理装置１０により実行される成形型修正量算出プログラム５５の処理の流れについて説明する。

先ず、演算処理装置１０は、形状計測装置２０にて計測された試作成形品Ｔの三次元輪郭形状を特定する情報である測定データを取得して測定情報データベース５１に格納する（Ｓ１０）。
さらに、演算処理装置１０は、ＣＡＤ装置３０にて作成された成形品モデルＭの三次元輪郭形状を特定する情報である設計データを取得して、設計情報データベース５２に格納する（Ｓ１１）。なお、ＣＡＤ装置３０で作成された成形品モデルＭの設計データが利用出来ない場合は、形状が保証された成形品の形状を形状計測装置２０にて計測して、この測定データを上記設計データとして採用することができる。
なお、測定データと設計データの取得順番の前後は問わない。

続いて、演算処理装置１０は輪郭抽出プログラム５６を実行し、前記測定情報データベース５１に格納された測定データに基づいて、例えば図４に示すように、試作成形品Ｔの外部形状の測定データＴoと、内部形状の測定データＴiｎ（ｎ＝１〜Ｎ）を作成する（Ｓ１２）。なお、Ｎは内部形状の測定データの数であり、成形型に備えられる中子の数と同値である。
さらに、演算処理装置１０は輪郭抽出プログラム５６を実行し、前記設計情報データベース５２に格納された設計データに基づいて、例えば図５に示すように、成形品モデルＭの外部形状の設計データＭoと、内部形状の設計データＭiｎ（ｎ＝１〜Ｎ）を作成する（Ｓ１３）。

そして、演算処理装置１０はベストフィット解析プログラム５７を実行し、成形品モデルＭの外部形状の設計データＭoに対して、試作成形品Ｔの外部形状の測定データＴoの位置合わせ処理を開始する（Ｓ１４）。
この位置合わせ処理において、外部形状の測定データＴoにより特定される形状と設計データＭoにより特定される形状との間に、例えば図８に示すように、部分的に大きく形状の異なる形状不良部位が存在する場合は（Ｓ１５）、当該形状不良部位を除いて（Ｓ１６）、他の部位について位置合わせ処理を行う。

前記位置合わせ処理では、図９に示すように、外部形状の測定データＴoと、外部形状の設計データＭoとをベストフィットすべく、測定データＴoの外部形状の位置基準ｅを、位置基準ｅ’まで座標移動させる（Ｓ１７）。さらに、この測定データＴoの外部形状の各位置基準ｅの座標移動量から、外部形状の位置基準修正量Ｓoを算出し（Ｓ１８）、当該位置基準修正量Ｓoを一時的に記憶する。

成形品モデルＭの外部形状の設計データＭoと、上述のように設計データＭoにベストフィットされた試作成形品Ｔの外部形状の測定データＴo’とに対して、演算処理装置１０は形状差異解析プログラム５８を実行し、型形状修正量算出処理を行う（Ｓ１９）。
この型形状修正量算出処理では、演算処理装置１０は、成形品モデルＭの外部形状の設計データＭoにより特定される形状と、ベストフィットされた試作成形品Ｔの外部形状の測定データＴo’により特定される形状とのズレ量から、成形型６のうち成形品５の外部輪郭形状を成形する外型７の型形状修正量を算出し、当該型形状修正量を一時的に記憶する。

続いて、成形型６のうち成形品５の内部形状を成形する中子８及び巾木について、修正量を算出する処理を開始する。
この処理は、成形型６に備えられる各中子８・８・・・について行い、先ず、試作成形品Ｔの内部形状の測定データＴiｎ（ｎ＝１）から、処理を開始する（Ｓ２０）。

先ず、図１０に示すように、試作成形品Ｔの内部形状の測定データＴiｎに含まれる外部形状の位置基準ｅ・ｅ・・・を、先ほど求めた外部形状の位置基準修正量Ｓoだけ座標移動させる（Ｓ２１）。
つまり、内部形状の測定データＴiｎの外部形状の位置基準ｅ・ｅ・・・を、位置基準ｅ’・ｅ’・・・まで座標移動させる。

そして、演算処理装置１０はベストフィット解析プログラム５７を実行して、上述のように座標移動させた試作成形品Ｔの内部形状の測定データＴiｎ’に対して、成形品モデルＭの内部形状の設計データＭiをベストフィットさせる処理を開始する（Ｓ２２）。

この位置合わせ処理では、図１１に示すように、外部形状の位置基準修正量Ｓoだけ座標移動させた試作成形品Ｔの内部形状の測定データＴiｎ’と、成形品モデルＭの内部形状の設計データＭiｎとの共有要素（線・点）の位置に基づいて、これらがベストフィットするように前記設計データＭiｎを座標移動させる（Ｓ２３）。

なお、成形品モデルＭの内部形状の設計データＭiｎには、中子だけでなく、該中子を支持する巾木も含めた輪郭形状を特定する情報が含まれる。成形型６に対する中子８の相対位置は、巾木により定められるためである。

続いて、図１２に示すように、外部形状の位置基準修正量Ｓoだけ座標移動させた試作成形品Ｔの内部形状の測定データＴiｎ’と、座標移動したあとの成形品モデルＭの内部形状の設計データＭiｎ’とに対して、演算処理装置１０は形状差異解析プログラム５８を実行し、型形状修正量算出処理を行う（Ｓ２４）。
この型形状修正量算出処理では、演算処理装置１０は、試作成形品Ｔの内部形状の測定データＴiｎ’により特定される形状と、これにベストフィットされた成形品モデルＭの内部形状の設計データＭiｎ’により特定される形状とのズレ量から、成形型６のうち成形品５の内部輪郭形状を成形する中子８及び巾木の型形状修正量を算出し、当該型形状修正量を一時的に記憶する。

そして、図１３に示すように、座標移動したあとの成形品モデルＭの内部形状の設計データＭiｎ’により特定される形状に、成形品モデルＭの内部形状の設計データＭiｎにより特定される形状を重ね合わせ（Ｓ２５）、これらの内部形状の位置基準ｇ・ｇ・・・と位置基準ｇ’・ｇ’・・・とのズレ量に基づいて、内部形状の位置基準修正量Ｓiｎを算出し（Ｓ２６）、当該位置基準修正量Ｓiｎを一時的に記憶する。

上述のように、内部形状の位置基準修正量Ｓiｎを算出するＳ２１〜Ｓ２５の処理は、Ｎ個全ての中子について行う（Ｓ２７のＮＯ・Ｓ２８）。
そして、全ての成形品モデルＭの内部形状の設計データＭiｎ（ｎ＝１〜Ｎ）について、内部形状の位置基準修正量Ｓiｎ（ｎ＝１〜Ｎ）が算出されれば（Ｓ２７のＹＥＳ）、外部形状の位置基準修正量Ｓoと、内部形状の位置基準修正量Ｓiｎ（ｎ＝１〜Ｎ）と、成形型６（外型７、中子８及び巾木）の型形状修正量とを、処理結果として出力手段１６にて出力し（Ｓ２９）、記録手段１３に格納して、処理を終了する。

上述の成形型修正量算出方法によれば、外部形状の位置基準修正量Ｓoと、内部形状の位置基準修正量Ｓiｎ（ｎ＝１〜Ｎ）と、成形型６（外型７、中子８及び巾木）の型形状修正量とを、得ることができる。
前記外部形状の位置基準修正量Ｓoに基づいて、成形型６の外型７の位置基準Ｆ・Ｆ・・・の位置調整を行うことができる。また、前記内部形状の位置基準修正量Ｓiｎ（ｎ＝１〜Ｎ）に基づいて、成形型６の中子８の位置基準Ｇ・Ｇ・・・の位置調整を行うことができる。さらに、成形型６（外型７、中子８及び巾木）の型形状修正量に基づいて、成形型６の形状の修正を行うことができる。

なお、上記位置基準修正量並びに型形状修正量は、適宜数の試作成形品Ｔについて算出し、これらの中央値で最終的な位置基準修正量並びに型形状修正量を決定して、成形型を修正することが望ましい。これにより、試作成形品Ｔの個体形状差を解消して、一回の修正工程にて、成形型を設計通りの形状に修正することが可能となり、成形型の修正工程の繰り返しを避けることができる。

また、前記成形型修正量算出方法では、外部形状の位置基準修正量Ｓoと、内部形状の位置基準修正量Ｓiｎ（ｎ＝１〜Ｎ）と、成形型６（外型７、中子８及び巾木）の型形状修正量との、各修正量を算出するが、外部形状の位置基準修正量Ｓoと、内部形状の位置基準修正量Ｓiｎ（ｎ＝１〜Ｎ）とを算出して、成形型の位置基準を調整することのみを目的とした構成とすることもできる。

本実施例に係る成形品の断面形状を示す図。本実施例に係る成形型の断面形状を示す図。成形型修正量算出システムの構成図。測定データの概要の説明図。設計データの概要の説明図。成形型修正量算出方法の前半の流れ図。成形型修正量算出方法の後半の流れ図。形状不良部位を有する外部形状の測定データの説明図。ベストフィットさせた設計データと測定データの外部形状を示す図。内部形状の測定データの座標移動の説明図。設計データと座標移動後の測定データの内部形状を重ね合わせた図。ベストフィットさせた設計データと座標移動後の測定データの内部形状を示す図。座標移動前後の内部形状の設計データを重ね合わせた図。

符号の説明

Ｔ試作成形品
Ｍ成形品モデル
５成形品
６成形型
７外型
８中子
１０演算処理装置
２０形状計測装置
３０ＣＡＤ装置

Claims

三次元輪郭形状を特定する情報から輪郭形状を抽出して形状データを作成する輪郭抽出機能と、二つの形状データの誤差が最小になるように、一方の形状データにより特定される形状の位置を、他方の形状データにより特定される形状に対して座標移動させる位置合わせ機能と、前記一方の形状データに予め設定された位置基準の座標移動量を位置基準修正量として算出する位置基準修正量算出機能とを備えた演算処理装置にて、
前記輪郭抽出機能を用いて、成形型を設計するために作成された成形品モデルの輪郭形状を特定する情報から、該成形品モデルの外部形状の設計データと内部形状の設計データとを作成するステップと、
前記輪郭抽出機能を用いて、前記成形型にて成形された試作成形品の輪郭形状を特定する情報から、該試作成形品の外部形状の測定データと内部形状の測定データとを作成するステップと、
前記位置合わせ機能を用いて、前記外部形状の設計データにより特定される形状に対して前記外部形状の測定データにより特定される形状を位置合わせするステップと、
前記位置基準修正量算出機能を用いて、前記外部形状の測定データの位置基準の座標移動量から、外部形状の位置基準修正量を算出するステップと、
前記位置合わせ機能を用いて、前記外部形状の位置基準修正量だけ位置基準を移動した後の前記内部形状の測定データにより特定される形状に対して前記内部形状の設計データにより特定される形状を位置合わせするステップと、
前記位置基準修正量算出機能を用いて、前記内部形状の設計データの位置基準の座標移動量から、内部形状の位置基準修正量を算出するステップとを、
備えることを特徴とする、成形型修正量算出方法。
三次元輪郭形状を特定する情報から輪郭形状を抽出して形状データを作成する輪郭抽出機能と、二つの形状データの誤差が最小になるように、一方の形状データにより特定される形状の位置を、他方の形状データにより特定される形状に対して座標移動させる位置合わせ機能と、前記一方の形状データに予め設定された位置基準の座標移動量を位置基準修正量として算出する位置基準修正量算出機能と、二つの形状データにより特定される形状の共有要素を解析して成形型の形状修正量を算出する型形状修正量算出機能とを備えた演算処理装置にて、
前記輪郭抽出機能を用いて、成形型を設計するために作成された成形品モデルの輪郭形状を特定する情報から、該成形品モデルの外部形状の設計データと内部形状の設計データとを作成するステップと、
前記輪郭抽出機能を用いて、前記成形型にて成形された試作成形品の輪郭形状を特定する情報から、該試作成形品の外部形状の測定データと内部形状の測定データとを作成するステップと、
前記位置合わせ機能を用いて、前記外部形状の設計データにより特定される形状に対して前記外部形状の測定データにより特定される形状を位置合わせするステップと、
前記位置基準修正量算出機能を用いて、前記外部形状の測定データの位置基準の座標移動量から、外部形状の位置基準修正量を算出するステップと、
前記型形状修正量算出機能を用いて、位置合わせされた前記外部形状の測定データにより特定される形状と前記外部形状の設計データにより特定される形状とから、成形型の外部形状の形状修正量を算出するステップと、
前記位置合わせ機能を用いて、前記外部形状の位置基準修正量だけ位置基準を移動した後の前記内部形状の測定データにより特定される形状に対して前記内部形状の設計データにより特定される形状を位置合わせするステップと、
前記型形状修正量算出機能を用いて、位置合わせされた前記移動後の内部形状の測定データにより特定される形状と前記内部形状の設計データにより特定される形状とから、成形型の内部形状の形状修正量を算出するステップと、
前記位置基準修正量算出機能を用いて、前記内部形状の設計データの位置基準の座標移動量から、内部形状の位置基準修正量を算出するステップとを、
備えることを特徴とする、成形型修正量算出方法。
前記内部形状の設計データは、成形型に備えられる中子と巾木とを併せた輪郭形状の形状データとすることを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の成形型修正量算出方法。
前記試作成形品の輪郭形状を特定する情報は、Ｘ線ＣＴを用いた三次元形状計測装置による試作成形品の測定データとすることを特徴とする、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の成形型修正量算出方法。
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の成形型修正量算出方法にて算出された各修正量に基づいて、成形型の設計データを修正することを特徴とする、
成形型修正方法。
成形型を設計するために作成された成形品モデルの輪郭形状を特定する情報から、該成形品モデルの外部形状の設計データと内部形状の設計データとを作成する処理と、
前記成形型にて成形された試作成形品の輪郭形状を特定する情報から、該試作成形品の外部形状の測定データと内部形状の測定データとを作成する処理と、
前記外部形状の設計データにより特定される形状との誤差が最小になるような位置に前記外部形状の測定データにより特定される形状を座標移動させて位置合わせする処理と、
前記外部形状の測定データに予め設定された外部形状の位置基準の座標移動量を、外部形状の位置基準修正量として算出する処理と、
前記外部形状の位置基準修正量だけ位置基準を移動した後の前記内部形状の測定データにより特定される形状との誤差が最小になるような位置に前記内部形状の設計データにより特定される形状を座標移動させて位置合わせする処理と、
前記内部形状の設計データに予め設定された内部形状の位置基準の座標移動量を、内部形状の位置基準修正量として算出する処理とを、
コンピュータに実行させることを特徴とする、成形型修正量算出プログラム。
成形型を設計するために作成された成形品モデルの輪郭形状を特定する情報から、該成形品モデルの外部形状の設計データと内部形状の設計データとを作成する処理と、
前記成形型にて成形された試作成形品の輪郭形状を特定する情報から、該試作成形品の外部形状の測定データと内部形状の測定データとを作成する処理と、
前記外部形状の設計データにより特定される形状との誤差が最小になるような位置に前記外部形状の測定データにより特定される形状を座標移動させて位置合わせする処理と、
前記外部形状の測定データに予め設定された外部形状の位置基準の座標移動量を、外部形状の位置基準修正量として算出する処理と、
位置合わせされた前記外部形状の測定データにより特定される形状と前記外部形状の設計データにより特定される形状との共有要素の形状を解析して、成形型の外部形状の形状修正量を算出する処理と、
前記外部形状の位置基準修正量だけ位置基準を移動した後の前記内部形状の測定データにより特定される形状との誤差が最小になるような位置に前記内部形状の設計データにより特定される形状を座標移動させて位置合わせする処理と、
位置合わせされた前記移動後の内部形状の測定データにより特定される形状と前記内部形状の設計データにより特定される形状との共有要素の形状を解析して、成形型の内部形状の形状修正量を算出する処理と、
前記内部形状の設計データに予め設定された内部形状の位置基準の座標移動量を、内部形状の位置基準修正量として算出する処理とを、
コンピュータに実行させることを特徴とする、成形型修正量算出プログラム。
前記内部形状の設計データは、成形型に備えられる中子と巾木とを併せた輪郭形状の形状データとすることを特徴とする、
請求項６又は請求項７に記載の成形型修正量算出プログラム。
前記試作成形品の輪郭形状を特定する情報は、Ｘ線ＣＴを用いた三次元形状計測装置による試作成形品の測定データとすることを特徴とする、
請求項６〜請求項８の何れか一項に記載の成形型修正量算出プログラム。
成形型を設計するために作成された成形品モデルの輪郭形状を特定する情報から、該成形品モデルの外部形状の設計データと内部形状の設計データとを作成する機能と、
前記成形型にて成形された試作成形品の輪郭形状を特定する情報から、該試作成形品の外部形状の測定データと内部形状の測定データとを作成する機能と、
前記外部形状の設計データにより特定される形状との誤差が最小になるような位置に前記外部形状の測定データにより特定される形状を座標移動させて位置合わせする機能と、
前記外部形状の測定データに予め設定された外部形状の位置基準の座標移動量を、外部形状の位置基準修正量として算出する機能と、
前記外部形状の位置基準修正量だけ位置基準を移動した後の前記内部形状の測定データにより特定される形状との誤差が最小になるような位置に前記内部形状の設計データにより特定される形状を座標移動させて位置合わせする機能と、
前記内部形状の設計データに予め設定された内部形状の位置基準の座標移動量を、内部形状の位置基準修正量として算出する機能とを、
備えることを特徴とする、成形型修正量算出システム。
成形型を設計するために作成された成形品モデルの輪郭形状を特定する情報から、該成形品モデルの外部形状の設計データと内部形状の設計データとを作成する機能と、
前記成形型にて成形された試作成形品の輪郭形状を特定する情報から、該試作成形品の外部形状の測定データと内部形状の測定データとを作成する機能と、
前記外部形状の設計データにより特定される形状との誤差が最小になるような位置に前記外部形状の測定データにより特定される形状を座標移動させて位置合わせする機能と、
前記外部形状の測定データに予め設定された外部形状の位置基準の座標移動量を、外部形状の位置基準修正量として算出する機能と、
位置合わせされた前記外部形状の測定データにより特定される形状と前記外部形状の設計データにより特定される形状との共有要素の形状を解析して、成形型の外部形状の形状修正量を算出する機能と、
前記外部形状の位置基準修正量だけ位置基準を移動した後の前記内部形状の測定データにより特定される形状との誤差が最小になるような位置に前記内部形状の設計データにより特定される形状を座標移動させて位置合わせする機能と、
位置合わせされた前記移動後の内部形状の測定データにより特定される形状と前記内部形状の設計データにより特定される形状との共有要素の形状を解析して、成形型の内部形状の形状修正量を算出する機能と、
前記内部形状の設計データに予め設定された内部形状の位置基準の座標移動量を、内部形状の位置基準修正量として算出する機能とを、
備えることを特徴とする、成形型修正量算出システム。
前記内部形状の設計データは、成形型に備えられる中子と巾木とを併せた輪郭形状の形状データとすることを特徴とする、
請求項１０又は請求項１１に記載の成形型修正量算出システム。
前記成形型修正量算出システムに、
Ｘ線ＣＴを用いた三次元形状計測機能を更に備え、
成形型にて成形された試作成形品の三次元形状を計測して、試作成形品の輪郭形状を特定する情報を作成することを特徴とする、
請求項１０〜請求項１２の何れか一項に記載の成形型修正量算出システム。
前記成形型修正量算出システムに、
ＣＡＤ機能を更に備え、
該ＣＡＤ機能にて、成形品モデル並びに成形型モデルを作成し、該成形品モデルの輪郭形状を特定する情報を作成することを特徴とする、
請求項１０〜請求項１３の何れか一項に記載の成形型修正量算出システム。