JP3106851B2 - 鋳造用模型の作成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、プレス型等の金型を
鋳造する場合に用いられる鋳造用模型を単純スイープ型
ソリッドデータから作成する際に用いて好適な、鋳造用
模型の作成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋳造用模型として発泡スチロール製の消
失模型を用いるフルモールド鋳造法によってプレス型等
の金型を製造することは従来から知られており、このフ
ルモールド鋳造用に消失模型を作成する際の従来の作成
方法としては、金型の３次元形状を示す形状データをコ
ンピュータを用いて等間隔ピッチの多数の平面で切断し
て、その３次元形状の前記各平面における断面輪郭デー
タを求め、次いでそれらの平面の位置をそれぞれ消失模
型の分割位置として、上記切断ピッチに等しい厚さの板
状材料をそれらの輪郭データが示す輪郭形状にそれぞれ
切断することにより板状部品をそれぞれ形成し、それら
の板状部品を互いに積み重ねて接着することにて上記消
失模型を作成するという方法が、一般に知られている
（例えば特開平3-114619号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の作成方法では、金型の３次元形状データを等間隔ピッ
チの多数の平面で切断し、それらの平面での輪郭形状が
たとえ同一輪郭形状となってもそれらの平面の位置を無
条件に全て模型の分割位置として輪郭データを求めてい
るので、分割位置の数が多くなることから作業の効率が
悪くなり、それゆえ輪郭データを全ての分割位置で求め
るのに時間がかかるとともに、板状材料の切断加工を全
ての板状部品について行うのにも時間がかかり、ひいて
は模型の作成に時間がかかってしまうという問題があっ
た。また上記従来の作成方法では、上述した理由で分割
位置の数が多くなることから、分割位置で板状部品に塗
布する接着剤の厚さの同一分割位置内や複数分割位置間
でのばらつきに起因して、模型が比較的大きな作成寸法
誤差を持ち易いという問題もあった。

【０００４】ところで本願発明者は、金型の３次元形状
が、金型のプレス方向や型閉じ方向等を基準方向として
その基準方向あるいはそれに対し一定角度をなす方向へ
形状面の輪郭線をスイープ（掃引）することにより各金
型部分を表すソリッドを形成した単純スイープ型ソリッ
ドデータによって表現され得る場合が多いということを
見出し、さらに、前記単純スイープ型ソリッドデータで
は、同一の断面形状が上記プレス方向や型閉じ方向等の
スイープの基準方向にある程度の範囲で続くことが多い
ということを見出した。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述の点に
鑑みて前記従来の作成方法の課題を有利に解決した作成
方法を提供することを目的とするものであり、この発明
の鋳造用模型の作成方法は、金型の３次元形状を示す単
純スイープ型ソリッドデータから前記金型の鋳造用の模
型を作成するに際し、前記単純スイープ型ソリッドデー
タを、各々そのソリッドデータのスイープの基準方向に
直交するとともに指定間隔ピッチで並ぶ複数の平面で切
断して、それらの平面における前記３次元形状の断面デ
ータをそれぞれ求め、次いで前記各断面データを相互に
比較することにより、同一断面形状が前記スイープの基
準方向の何処までの範囲で続くかを検索して、同一断面
形状が続く範囲の最終となる前記平面の位置をそれぞれ
分割位置とし、次いで前記分割位置毎に、その分割位置
が最終となる前記同一断面形状が続く範囲に対応する厚
さの板状材料を、その分割位置での前記断面データから
求めた断面輪郭線の形状に切断することにて、板状部品
を形成し、その後前記板状部品を互いに積み重ねて接着
することを特徴とするものである。

【０００６】なお、この発明の方法においては、前記各
分割位置毎に、前記断面データから前記断面輪郭線を求
めるに際し、前記ソリッドデータの個々のソリッドの断
面線を連結編集して、重複のない断面輪郭線を抽出する
ようにしても良い。

【０００７】

【作用】かかるこの発明の方法にあっては、金型の３次
元形状を示す単純スイープ型ソリッドデータから前記金
型の鋳造用の模型を作成するに際し、前記単純スイープ
型ソリッドデータを、各々そのソリッドデータのスイー
プの基準方向に直交するとともに指定間隔ピッチで並ぶ
複数の平面で切断して、それらの平面における前記３次
元形状の断面データをそれぞれ求め、次いで前記各断面
データを相互に比較することにより、同一断面形状が前
記スイープの基準方向の何処までの範囲で続くかを検索
して、同一断面形状が続く範囲の最終となる前記平面の
位置をそれぞれ分割位置とし、次いで前記分割位置毎
に、その分割位置が最終となる前記同一断面形状が続く
範囲に対応する厚さの板状材料を、その分割位置での前
記断面データから求めた断面輪郭線の形状に切断するこ
とにて、板状部品を形成し、その後前記板状部品を互い
に積み重ねて接着する。

【０００８】従ってこの発明の方法によれば、前記スイ
ープの基準方向の同一断面形状が続く範囲内に分割位置
を設けることがなくなるので、分割位置の数を少なくし
て作業の効率を高めることができ、これにより、輪郭デ
ータを全ての分割位置で求めるのに要する時間を短縮し
得るとともに、板状材料の切断加工を全ての板状部品に
ついて行うのに要する時間も短縮し得て、模型の作成に
要する時間を全体的に短縮することができる。またこの
発明の作成方法によれば、上述したように分割位置の数
を少なくし得ることから、分割位置で板状部品に塗布す
る接着剤の厚さの同一分割位置内や複数分割位置間での
ばらつきに起因する模型の作成寸法誤差を小さく止める
ことができる。

【０００９】なお、前記各分割位置毎に、前記断面デー
タから前記断面輪郭線を求めるに際し、前記ソリッドデ
ータの個々のソリッドの断面線を連結編集して、重複の
ない断面輪郭線を抽出するようにすれば、その後に板状
材料を切断して板状部品を形成する際の切断経路に無駄
がなくなり、従って、その切断に要する時間を短縮する
ことができる。

【００１０】

【実施例】以下に、この発明の実施例を図面に基づき詳
細に説明する。図１は、鋳造用模型として発泡スチロー
ル製の消失模型を用いるフルモールド鋳造法によって金
型としてのプレス型を製造する際のその消失模型の作成
に適用したこの発明の鋳造用模型の作成方法の一実施例
における作業フローを示す工程図であり、この実施例の
方法では、先ず図１中のステップ１で、３次元ＣＡＤ
（コンピュータ支援設計）システムを用いて、プレス型
の３次元形状を示す、例えば図２に示す如き単純スイー
プ型ソリッドデータ（図中Ｘ，Ｙ，Ｚは座標軸方向を示
す）を作成し、そのプレス型の単純スイープ型ソリッド
データを記録する。

【００１１】なお、図２に示す単純スイープ型ソリッド
データにあっては、スイープの基準方向はプレス型のプ
レス方向とする図示のＺ軸方向（プレス型の高さ方向）
とされ、スイープ（掃引）の方向はその基準方向すなわ
ちＺ軸方向に等しくされている。また図２に示す単純ス
イープ型ソリッドデータは、各々金型部分を表す複数の
ソリッドから構成されており、図２中のソリッドＡ〜Ｇ
はそれら複数のソリッドのうちの七つを例示している
が、一般には、プレス型の３次元形状を示す単純スイー
プ型ソリッドデータは、例えばそのプレス型が極めて簡
易な構成のものの場合等においては、単一のソリッドか
ら構成されている場合もあり得る。

【００１２】次いでこの実施例の方法では、図１中のス
テップ２で、断面データとしての断面線を抽出する処理
を行う。この断面線抽出処理は、具体的には図３に示す
手順で行うものとし、図３中のステップ11では、プレス
型の３次元形状を示す上記単純スイープ型ソリッドデー
タから断面データ取りを行うために、上記３次元ＣＡＤ
システムに、最初の平面のＺ軸上での位置（高さ）を指
定するとともに平面間の間隔ピッチ（高さピッチ）を例
えば所定値での一定ピッチとして指定して、その単純ス
イープ型ソリッドデータのスイープの基準方向である上
記Ｚ軸方向に対して直交する互いに高さの異なる複数の
平面を求める。

【００１３】なお、上記平面間の間隔ピッチの指定の際
に、求める平面が、高さの最も高い一つまたは複数のソ
リッドや、高さの互いに異なる複数のソリッドの各々の
上面と一致するように間隔ピッチを指定すれば、同一断
面形状がそれらのソリッドの上面まで続く場合に、後述
する同一断面形状が続く範囲の最終となる平面をソリッ
ドの上面とし得て、その後の板状部品の積み重ねの際に
最後に積み重ねる板状材料を、その上面が上記ソリッド
に対応する金型部品の上面に一致する厚さのものとする
ことができ、それゆえ、金型部品を所定の高さにするに
際し、最後に積み重ねる板状材料が薄くなり過ぎてその
加工が難しくなるのを防止することができ、あるいは最
後に積み重ねる板状材料を厚めにして積み重ね後にその
厚さを調節するような手間を省くことができる。

【００１４】次のステップ12では、先に図１中のステッ
プ１で作成した、プレス型の３次元形状を示す単純スイ
ープ型ソリッドデータを構成している全てのソリッド
（例えば上記ソリッドＡ〜Ｇ等）のデータの順次の読み
込みを、該ステップの一回の実行でソリッド一つづつに
ついて行い、続くステップ13では、その読み込みを行っ
た結果、全てのソリッドの読み込みが済んでいてソリッ
ドのデータがもう無かったか否かを判断して、ソリッド
のデータが未だあった場合には、次のステップ14で、そ
の読み込んだソリッドと上記各平面との交線を断面線と
して求め、その後は、ステップ15でそれらの断面線をそ
れぞれ閉点列に変換してから、上記ステップ12へ戻って
次の一つのソリッッドにつき上記読み込みを行う。そし
てステップ13での判断の結果、ソリッドのデータがもう
無かった場合には、断面線抽出処理を終了する。

【００１５】かかる断面線抽出処理により、プレス型の
３次元形状を示す単純スイープ型ソリッドデータから、
上記各平面における各ソリッドの断面線のデータが得ら
れ、例えば図２に示す単純スイープ型ソリッドデータ
の、その３次元形状の下端近くのある高さの平面におい
ては、図４に示す如き各ソリッドの断面線（閉点列）が
得られる。なお、図４中断面線ａ〜ｇは、上記ソリッド
Ａ〜Ｇにそれぞれ対応している。

【００１６】次いでこの実施例の方法では、図１中のス
テップ３で、上記抽出した断面線の閉点列に基づき、判
定対象とする平面を順次に入れ換えつつ、隣り合う平面
の断面データが同一断面形状か否かを判定する処理を行
う。この同一断面形状判定処理は、具体的には図５に示
す手順で行うものとし、図５中のステップ21では、最初
の該ステップの実行時は、上記した指定間隔ピッチで並
ぶ複数の平面のうちの最端位置の平面（例えば、その３
次元形状が下型の場合はその下面に最も近い平面、また
３次元形状が上型の場合はその上面に最も近い平面）を
平面１とするとともにその次の平面を平面２とし、その
後の該ステップの実行時は、前回平面２とした平面を平
面１とするとともにその前回平面２とした平面の次の平
面を平面２とする入れ換えを行い、次いでそれらの平面
の有無を確認して、平面２とする次の平面があれば次の
ステップ22へ進む。

【００１７】ステップ22では、上記平面１中の全ての閉
点列のデータの順次の読み込みを、該ステップの一回の
実行で閉点列一つづつについて行い、続くステップ23で
は、上記平面２中の全ての閉点列のデータの順次の読み
込みを、該ステップの一回の実行で閉点列一つづつにつ
いて行い、続くステップ24では、上記読み込みを行った
結果、平面１中および平面２中のいずれでも全ての閉点
列の読み込みが済んでいて閉点列のデータがもう無かっ
たか否かを判断して、平面１中および平面２中の少なく
とも一方には閉点列のデータがあった場合には、さらに
次のステップ25で、上記読み込みを行った結果、平面１
中および平面２中の一方には閉点列のデータがもう無か
ったか否かを判断する。

【００１８】そしてステップ25での判断の結果、平面１
中および平面２中の両方とも閉点列のデータがあった場
合には、次のステップ26で、平面１中の閉点列を閉点列
１とするとともに平面２中の閉点列を閉点列２としてそ
れら閉点列１と閉点列２とを比較し、次のステップ27
で、その比較の結果を判断して、それら二つの閉点列１
および２が互いに等しい場合には、ステップ22まで戻っ
て、ステップ22および23で次の閉点列を平面１中および
平面２中からそれぞれ読み込む処理を行い、かかる二つ
の閉点列１，２が等しい場合の処理を繰り返した後にス
テップ24での判断で平面１中にも平面２中にも次の閉点
列のデータがもう無かった場合には、平面１中および平
面２中の全ての閉点列同士が互いに等しいので、ステッ
プ28で、当該平面１とした平面と当該平面２とした平面
との断面データは等しいと記録し、その後はステップ21
へ戻って平面１，２の上記入れ換えを行う。

【００１９】一方、ステップ25での判断の結果、平面１
中および平面２中の一方に閉点列のデータがもう無かっ
た場合には、それらの平面１，２中の閉点列の数が等し
くないためそれらの平面１，２の断面データは明らかに
互いに異なるので、ステップ21へ戻って平面１，２の上
記入れ換えを行う。またステップ27での判断の結果、二
つの閉点列１，２が互いに異なる場合も、それらの平面
１，２の断面データは明らかに互いに異なるので、ステ
ップ21へ戻って平面１，２の上記入れ換えを行う。そし
てステップ21へ戻って平面１，２の上記入れ換えを行う
際に平面２とする次の平面が無ければ、同一断面形状判
定処理を終了する。

【００２０】上述の如くして同一断面形状の断面データ
を持つ平面を記録する同一断面形状判定処理が終了した
ら、次にその記録データを読み込み、その読み込んだ記
録データに基づき、断面データが互いに同一の平面が上
記Ｚ軸方向のどの範囲まで存在するかを検索して、同一
断面形状が続く範囲の最終となる平面の位置を、それぞ
れ分割位置に設定する。

【００２１】次いでこの実施例の方法では、図１中のス
テップ４で、上記設定した各分割位置について、その分
割位置での断面線の閉点列に基づき、プレス型の単純ス
イープ型ソリッドデータの個々のソリッドの断面線を連
結編集して重複のない断面輪郭線を抽出する輪郭線抽出
処理を行う。この輪郭線抽出処理は、具体的には図６に
示す手順で行うものとし、図６中のステップ31では、そ
の分割位置に位置する上記平面中の全ての閉点列のデー
タの順次の読み込みを、該ステップの一回の実行で閉点
列一つづつについて行って、その読み込んだ閉点列を閉
点列１とし、続くステップ32では、上記読み込みを行っ
た結果、上記平面中の全ての閉点列の読み込みが済んで
いて閉点列のデータがもう無かったか否かを判断する。

【００２２】そしてステップ32での判断の結果、上記平
面中に未だ読み込みの済んでいない閉点列のデータがあ
った場合には、次のステップ33で、上記分割位置に位置
する上記平面中の全ての閉点列のデータの順次の読み込
みを、該ステップの一回の実行で閉点列一つづつについ
て行って、その読み込んだ閉点列を閉点列２とし、続く
ステップ34では、上記読み込みを行った結果、上記平面
中の全ての閉点列の読み込みが済んでいて閉点列のデー
タがもう無かったか否かを判断し、この判断の結果、上
記平面中に未だ読み込みの済んでいない閉点列のデータ
があった場合には、次のステップ35で、上記閉点列１と
上記閉点列２とが同一物であるか否かを判断し、その判
断の結果、同一の閉点列（例えば上記断面線ａの閉点
列）がそれら閉点列１および閉点列２となっている場合
には、比較する組み合わせを変えるためにステップ33へ
戻って次の閉点列を閉点列２として読み込み、上記ステ
ップ35での判断の結果、上記閉点列１と上記閉点列２と
が同一物でない場合には、次のステップ36へ進む。

【００２３】ステップ36では、上記閉点列１と上記閉点
列２とが互いに接触、交差あるいは包含関係にあるか否
かを調査し、次のステップ37では、ステップ36での調査
の結果を判断して、閉点列１と閉点列２とが互いに接
触、交差あるいは包含関係になく、無関係であった場合
には、比較する組み合わせを変えるためにステップ33へ
戻って次の閉点列を閉点列２として読み込み、上記ステ
ップ37での判断の結果、閉点列１と閉点列２とが互いに
交差あるいは包含関係にある場合には、次のステップ38
で、それら閉点列１と閉点列２とがそれぞれ区画する領
域の和の領域を区画する閉点列を求め、続くステップ39
で、元の閉点列１および閉点列２とした閉点列をそれぞ
れ削除した後、比較する組み合わせを変えるためにステ
ップ31へ戻って次の閉点列を閉点列１として読み込む。

【００２４】一方、ステップ34での判断の結果、閉点列
２について、上記平面中の全ての閉点列の読み込みが済
んでいて閉点列のデータがもう無かった場合にも、比較
する組み合わせを変えるためにステップ31へ戻って次の
閉点列を閉点列１として読み込み、その結果ステップ32
で、閉点列１について、上記平面中の全ての閉点列の読
み込みが済んでいて閉点列のデータがもう無かった場合
には、輪郭線抽出処理を終了する。

【００２５】かかる輪郭線抽出処理を、上記設定した各
分割位置について繰り返すことにより、それらの分割位
置の各々における各ソリッドの断面線を連結編集して、
図７に示すように、重複のない断面輪郭線を抽出するこ
とができ、例えば図２に示すソリッドＡ〜Ｇの図４に示
す断面線（閉点列）ａ〜ｇは、その図７中では断面輪郭
線ｈとなる。

【００２６】次いでこの実施例の方法では、図１中のス
テップ５で、上記各分割位置毎に、その分割位置が最終
となる上記同一断面形状が続く範囲に対応する厚さの発
泡スチロール製の板状材料を、その分割位置での上記重
複のない断面輪郭線の各形状にそれぞれ切断することに
て、それらの重複のない断面輪郭線の形状を持つ板状部
品を形成し、しかる後ここでは、図１中のステップ６
で、それらの板状部品を上記各分割位置毎にその断面輪
郭線に対応する適正位置に配置し、それら適正位置に配
置した各分割位置毎の板状部品をその分割位置の高さに
基づき互いに積み重ねて接着することにより、前記プレ
ス型の鋳造用の模型を作成する。

【００２７】上述の如くしてこの実施例の方法によれ
ば、プレス型の３次元形状を示す単純スイープ型ソリッ
ドデータからそのプレス型の鋳造用の模型を作成するこ
とができ、しかもこの実施例の方法によれば、スイープ
の基準方向の同一断面形状が続く範囲内に分割位置を設
けることがなくなるので、分割位置の数を少なくして作
業の効率を高めることができ、これにより、輪郭データ
を全ての分割位置で求めるのに要する時間を短縮し得る
とともに、板状材料の切断加工を全ての板状部品につい
て行うのに要する時間も短縮し得て、模型の作成に要す
る時間を全体的に短縮することができる。

【００２８】またこの実施例の方法によれば、上述した
ように分割位置の数を少なくし得ることから、分割位置
で板状部品に塗布する接着剤の厚さの同一分割位置内や
複数分割位置間でのばらつきに起因する模型の作成寸法
誤差を小さく止めることができる。

【００２９】さらにこの実施例の方法によれば、上記各
分割位置毎に、断面データから断面輪郭線を求めるに際
し、単純スイープ型ソリッドデータの個々のソリッドの
断面線を連結編集して、重複のない断面輪郭線を抽出す
るので、その後に板状材料を切断して板状部品を形成す
る際の切断経路に無駄がなくなり、従って、その切断に
要する時間を短縮することができる。

【００３０】以上、図示例に基づき説明したが、この発
明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、プレス
型でなく射出成形型の鋳造用模型の作成にも適用するこ
とができ、またフルモールド鋳造用の発泡スチロール製
の消失模型のみならず、通常の木製模型の作成にも適用
することができる。

【００３１】

【発明の効果】かくしてこの発明の鋳造用模型の作成方
法によれば、前記スイープの基準方向の同一断面形状が
続く範囲内に分割位置を設けることがなくなるので、分
割位置の数を少なくして作業の効率を高めることがで
き、これにより、輪郭データを全ての分割位置で求める
のに要する時間を短縮し得るとともに、板状材料の切断
加工を全ての板状部品について行うのに要する時間も短
縮し得て、模型の作成に要する時間を全体的に短縮する
ことができる。またこの発明の作成方法によれば、上述
したように分割位置の数を少なくし得ることから、分割
位置で板状部品に塗布する接着剤の厚さの同一分割位置
内や複数分割位置間でのばらつきに起因する模型の作成
寸法誤差を小さく止めることができる。

【００３２】なお、前記各分割位置毎に、前記断面デー
タから前記断面輪郭線を求めるに際し、前記ソリッドデ
ータの個々のソリッドの断面線を連結編集して、重複の
ない断面輪郭線を抽出するようにすれば、その後に板状
材料を切断して板状部品を形成する際の切断経路に無駄
がなくなり、従って、その切断に要する時間を短縮する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の鋳造用模型の作成方法の一実施例に
おける作業フローを示す工程図である。

【図２】上記実施例において作成する単純スイープ型ソ
リッドデータを例示する説明図である。

【図３】上記実施例において実行する断面線抽出処理の
手順を示すフローチャートである。

【図４】上記断面線抽出処理によって抽出した断面線を
例示する説明図である。

【図５】上記実施例において実行する同一断面判定処理
の手順を示すフローチャートである。

【図６】上記実施例において実行する輪郭線抽出処理の
手順を示すフローチャートである。

【図７】上記輪郭線抽出処理によって抽出した重なりの
ない輪郭線を例示する説明図である。

【符号の説明】

Ａ〜Ｇ ソリッド ａ〜ｇ 断面線 ｈ 重なりのない輪郭線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22C 7/02 103 B21D 37/20 B22C 9/06 G06F 17/50 680

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金型の３次元形状を示す単純スイープ型
   ソリッドデータから前記金型の鋳造用の模型を作成する
   に際し、 前記単純スイープ型ソリッドデータを、各々そのソリッ
   ドデータのスイープの基準方向に直交するとともに指定
   間隔ピッチで並ぶ複数の平面で切断して、それらの平面
   における前記３次元形状の断面データをそれぞれ求め、 次いで前記各断面データを相互に比較することにより、
   同一断面形状が前記スイープの基準方向の何処までの範
   囲で続くかを検索して、同一断面形状が続く範囲の最終
   となる前記平面の位置をそれぞれ分割位置とし、 次いで前記分割位置毎に、その分割位置が最終となる前
   記同一断面形状が続く範囲に対応する厚さの板状材料
   を、その分割位置での前記断面データから求めた断面輪
   郭線の形状に切断することにて、板状部品を形成し、 その後前記板状部品を互いに積み重ねて接着することを
   特徴とする、鋳造用模型の作成方法。
2. 【請求項２】 前記各分割位置毎に、前記断面データか
   ら前記断面輪郭線を求めるに際し、前記ソリッドデータ
   の個々のソリッドの断面線を連結編集して、重複のない
   断面輪郭線を抽出することを特徴とする、請求項１記載
   の鋳造用模型の作成方法。