JP3391250B2 - 型設計システムおよび記憶媒体 - Google Patents

型設計システムおよび記憶媒体

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、与えられた製品
形状からその成形品を製造するための金型の金型形状を
設計する金型設計方法において、その金型形状を設計す
るために必要なパーティングラインおよびアンダーカッ
ト部を求める金型設計システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】金型を設計する場合の一般的な手順は、
次の通りである。 １）対象の製品の抜き方向を決め、アンダーカット部分
をチェックする。 ２）製品を型材に配置し、アンダーカット部分はスライ
ド構造等で対処する。 ３）製品のパーティングラインを設定する。この時パー
ティングラインとして求める必要があるのは製品の外周
エッジと穴部の周辺エッジである。 ４）そのラインを基に分割面を求める。 ５）型材から製品部分を除き、分割面で分割する。
【０００３】図１に、製品のパーティングラインと分割
面の例を示した。従来の金型設計システムでは、パーテ
ィングラインは人手でパーティングラインとなるエッジ
を一つ選ぶと、それにつながるエッジを表示し、人手で
選択していた。例えば、図２に示す製品モデルでエッジ
Ｔ３Ｔ２を選ぶと、エッジＴ２Ｔ６とＴ２Ｔ１が表示さ
れる。製品形状が複雑になるとパーティングラインは多
数のエッジで構成され、人手による選択は非常に時間が
かかる。
【０００４】また、アンダーカット部分のチェック方法
として、従来、抜き方向にランダムに発生させた直線と
製品の交叉が２回以上ある部分を検出して求めていた。
精度を上げるには、発生させる直線を増やす必要がある
が、それに対応して時間が掛かっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の金型設計方法
は、時間が掛かってしまうという問題があり、金型の設
計者に大きな負担となっていた。本発明は特に時間が掛
かっている部分を自動化等により、この問題を解決する
ものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、型で作成
する物を構成する面の向きに基づいて、パーティングラ
インを求める算出手段を備えることで解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態】図３はこの発明の一実施例のため
のシステム構成例を示すブロック図である。同図におい
て、３１は設計者によって金型の設計に必要なデータを
入力するための入力装置である。３３は入力装置３１か
ら入力されたデータ等に基づいて処理を行い、金型のキ
ャビティコア部を作成する形状データ処理装置である。
３４は形状データ処理装置３３が処理の過程で生じた結
果を格納する記憶装置である。３２は形状データ処理装
置３３の処理結果等を表示する表示装置である。
【０００８】金型の設計者は入力装置３１を使って、製
品形状や型材の形状を三次元ＣＡＤで設計する。三次元
ソリッドＣＡＤで設計された製品モデルを分解すると、
ソリッドは複数の面で構成されており、また、各面は複
数のエッジで構成されている。構成する面の向きは、ソ
リッドの外向きを正とする。平面の場合は、その法線で
表す。
【０００９】図４はパーティングラインを求める処理の
流れを示すフローチャートである。実施例として、全て
平面で構成されたソリッドで説明し、曲面が含まれる場
合については、後述する。まず、ＳＴ１でパーティング
ラインをもとめる製品モデルを選択する。このモデルを
図５に示す。
【００１０】ＳＴ２ではこのモデルを構成する全ての面
を取り出す。このモデルの場合、図５に示すようにＳ１
〜Ｓ１７の１７個の平面で構成されている。ＳＴ３では
各面について、その法線の向きを求める。図５にはその
法線の一部が示してある。図７には、本処理で使用する
面のデータ構造を示している。図７には、面Ｓ６と面Ｓ
１３の例が示してある。この図では、各面の法線の向き
のデータを示していないが、各面毎に予め法線の向きを
記憶しておいた方が、より高速にパーティングラインを
求めることができる。
【００１１】ＳＴ４では、各面をその法線の向きで分類
する。この金型の抜き方向の上向きをＺ軸の正の向きと
する。分類の仕方は次の通りである。各面を、面の法線
のＺ成分が正であれば集合Ｓ＋、負であれば集合Ｓ−、
それ以外は集合Ｓ０に分類する。平面の場合は、Ｚ軸に
並行な面がＳ０に分類される。図６には、各面がどの集
合に属するか示してある。
【００１２】ＳＴ６では、Ｓ０に属する面のうち、Ｓ−
に属する面と同じエッジを持つ面を探索し、Ｓ−に移
し、残りをＳ＋に移す処理を行う。面Ｓ６と面Ｓ１３の
データ構造を示した図７より分かるように、Ｓ０に属す
る面Ｓ６は、Ｓ−に属する面Ｓ１３とエッジＴ１Ｔ２を
共有している。このＴ１Ｔ２を共有するＳ０に属する面
Ｓ６をＳ−の集合へ移す。図８には、この処理の結果、
Ｓ０からＳ−に移る面に、Ｓ−を付けてある。
【００１３】ＳＴ７では、Ｓ−に属する面とＳ＋に属す
る面の境界を求めパーティングラインとする。それら
は、複数の閉ループとなる。このモデルの例では、図８
に示す最外周のパーティングラインＴ１Ｔ５Ｔ６Ｔ２Ｔ
３Ｔ４Ｔ１と穴部のパーティングラインＴ７Ｔ８Ｔ９Ｔ
１０Ｔ７の２つの閉ループが求められる。以上のフロー
の中のＳＴ６で、Ｓ０に属する面のうち、Ｓ＋に属する
面と同じエッジを持つ面をＳ＋に移し、残りをＳ−移す
という処理に変えることにより、別のパーティングライ
ンが求められる。図９には、Ｓ０からＳ＋に移る面にＳ
＋を付けてある。また、この時の最外周のパーティング
ラインはＴ１Ｔ２Ｔ３Ｔ４Ｔ１，穴部のパーティングラ
インはＴ１１Ｔ１２Ｔ１３Ｔ１４Ｔ１１となる。
【００１４】本システムは、Ｓ０のグループの面を最初
に、Ｓ−のグループに移すか、Ｓ＋のグループに移すか
をどちらか一方だけを選択する機能を有しており、製品
形状に応じて設計者が選択することで、その選択に応じ
たパーティングラインの候補を出力する。これにより、
自由度のあるパーティングラインの設計を行うことがで
きる。
【００１５】図４の処理フローは、アンダーカット部が
あった場合も、その部分も検出するものである。図１０
に、前述の製品モデルの面Ｓ２に凹みがある場合の製品
モデルが示してある。また、図１０にはこの時の凹みの
部分の面が、ＳＴ５の時点でＳ＋，Ｓ−及びＳ０のどの
集合に属しているかを示してある。
【００１６】図１１には、ＳＴ６の時点でＳ−に移る面
をＳ−で示してある。また、ＳＴ７の時点で検出される
閉ループは図１１のＴ１５Ｔ１９Ｔ２０Ｔ１６Ｔ１７Ｔ
１８Ｔ１５となる。次に製品モデルが曲面を含んだ場合
の処理方法について述べる。図４の処理フローにおい
て、曲面が含まれていた場合、ＳＴ３およびＳＴ４での
法線として次のように定める。
【００１７】曲面をパラメタ形式 ｒ＝ｒ（ｕ，ｖ） で表すと、ｕ，ｖ両方の値を固定すると曲面上の１点が
指定され、どちらか一方だけを固定すると曲面に乗った
１本の曲線が指定される。これを図１２に示す。簡単に
するために、２つのパラメタの領域を ０≦ｕ≦１、 ０≦ｖ≦１ とする。
【００１８】この時、曲面の４隅の点Ｐ０〜Ｐ３は Ｐ０＝ｒ（０，０）、Ｐ１＝ｒ（０，１），Ｐ２＝ｒ
（１，０）．Ｐ３＝ｒ（１，１） で表される。また、４辺Ｑ０〜Ｑ３は Ｑ０＝ｒ（ｕ，０），Ｑ１＝ｒ（ｕ，１），Ｑ２＝ｒ
（０，ｖ），Ｑ３＝ｒ（１，ｖ） で表される。
【００１９】この４辺の中点Ｐ４〜Ｐ７は Ｐ４＝ｒ（0.5 ，０）、Ｐ５＝ｒ（0.5 ，１），Ｐ６＝
ｒ（０，0.5 ）．Ｐ７＝ｒ（１，0.5 ） で表される。この時この曲面の法線を、点Ｐ０〜Ｐ７に
おいて、その各点を通る２本の曲線ｒ（ｕ，ｖ）への垂
直線とし、その向きはその面の向きを正とする。例え
ば、点Ｐ０ではＱ０とＱ２に対する垂直線である。これ
を図１３に示す。中点まで加えたのは、この面内での変
化もできるだけ捉えるためである。
【００２０】このようにした時、図４の処理フローのＳ
Ｔ４での面の分類を次のようにする。 （１）すべての法線のＺ方向が０以上で、少なくとも一
つの法線のＺ方向が０ではない面を集合Ｓ＋，（２）す
べての法線のＺ方向が０以下で、少なくとも一つの法線
のＺ方向が０ではない面を集合Ｓー、（３）それ以外は
集合Ｓ０へ面を分類する。
【００２１】ＳＴ６，ＳＴ７の処理は、図４の処理フロ
ーで示した、平面の場合と同様になる。
【００２２】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、金型設
計のキャビティコア分割のためのパーティングラインを
自動的に求められることにより、作業の効率化を図るこ
とができる金型設計方法が得られる効果がある。請求項
２に記載の発明によれば、製品を構成する面が曲面であ
る場合にも適用でき、より実用的な金型設計システムが
得られる効果がある。請求項３及び４に記載の発明によ
れば、面の向きに基づくパーティングラインを求める効
果的な処理方法を提案しており、処理時間の短縮の効果
が得られる。
【００２３】請求項５に記載の発明によれば、複数のパ
ーティングラインの候補を得られるので、金型設計にお
ける自由度が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】金型設計のための製品のパーティングラインと
キャビティコア分割の分割面の一例を示してある。
【図２】パーティングラインを求める従来技術が示して
ある。
【図３】本特許を実施するためのシステム構成である。
【図４】図３の形状データ処理装置が行う処理フローで
ある。
【図５】実施例で使用する製品モデルである。
【図６】図４の処理フローのＳＴ４で面を分類した結果
を示す。
【図７】面のデータ構造を示す。
【図８】図４の処理フローのＳＴ６でＳ０からＳ−に移
る面を示す。
【図９】図４のＳＴ６での処理を切り替えたときの、Ｓ
０からＳ＋に移る面を示す。
【図１０】アンダーカット部のある製品モデルの例であ
る。
【図１１】アンダーカット部があった場合の検出の例を
示してある。
【図１２】曲面をパラメタ形式で表した時の、曲面上の
点と曲線を表している。
【図１３】曲面上の法線を表している。
【符号の説明】
３１ 入力装置 ３２ 表示装置 ３３ 形状データ処理装置 ３４ 記憶装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 三好直人ほか，組立構造物における各 部品の移動可能方向の決定とその応用, 1989年度精密工学会秋季大会学術講演会 論文集，日本，社団法人精密工学会, 1989年10月 １日，ｐ557−558 Ｍ．Ｗｅｉｎｓｔｅｉｎ ｅｔ ａ ｌ．，Ｍｏｌｄ Ｔｏｏｌ Ｃｏｎｆｉ ｇｕｒａｔｉｏｎ ｔｏ Ｍｉｎｉｍｉ ｚｅ Ｕｎｄｅｒｃｕｔｓ，Ｐｒｏｃｅ ｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ 1995 Ｄ ｅｓｉｇｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎ ｃｅｓ，米国，1995年，Ｖｏｌｕｍｅ １，ｐ149−156，ＡＳＭＥ ＤＥ−Ｖｏ ｌ．82 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06F 17/50 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 型のパーティングラインを求める型設計
    システムにおいて、型のそれぞれの面について、面の周囲のエッジを識別す
    る情報を対応付けて管理するデータを記憶する記憶手段
    と、 型の抜き方向の上方向をＺ軸の正方向とした場合に、法
    線のＺ方向が正である面を集合Ｓ＋に分類し、法線のＺ
    方向が負である面を集合Ｓ−に分類し、法線のＺ方向が
    ０である面を集合Ｓ０に分類する分類手段と、 集合Ｓ０に属する面について、集合Ｓ−に属する面と同
    じエッジをもつ面を集合Ｓ−に移し残りを集合Ｓ＋に移
    す処理を行うか、集合Ｓ＋に属する面と同じエッジをも
    つ面を集合Ｓ＋に移し残りを集合Ｓ−に移す処理を行う
    かを、設計者に選択させる手段と、 設計者による選択結果に応じて、前記記憶手段に記憶さ
    れているデータに基づいて、集合Ｓ０に属する面を集合
    Ｓ＋及び集合Ｓ−に移す移動手段と、 集合Ｓ＋に属する面と集合Ｓ−に属する面との境界線を
    パーティングラインとして抽出するパーティングライン
    出力手段と を有する型設計システム。
  2. 【請求項２】 型のパーティングラインを求めるための
    プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶
    媒体であって、 コンピュータに、 型の抜き方向の上方向をＺ軸の正方向とした場合に、法
    線のＺ方向が正である面を集合Ｓ＋に分類し、法線のＺ
    方向が負である面を集合Ｓ−に分類し、法線のＺ方向が
    ０である面を集合Ｓ０に分類する分類手段と、 集合Ｓ０に属する面について、集合Ｓ−に属する面と同
    じエッジをもつ面を集合Ｓ−に移し残りを集合Ｓ＋に移
    す処理を行うか、集合Ｓ＋に属する面と同じエッジをも
    つ面を集合Ｓ＋に移し残りを集合Ｓ−に移す処理を行う
    かを、設計者に選択させる手段と、 設計者による選択結果に応じて、記憶装置に記憶され型
    のそれぞれの面について面の周囲のエッジを識別する情
    報を対応付けて管理するデータに基づいて、集合Ｓ０に
    属する面を集合Ｓ＋及び集合Ｓ−に移す移動手段と、 集合Ｓ＋に属する面と集合Ｓ−に属する面との境界線を
    パーティングラインとして抽出するパーティングライン
    出力手段と を実現させるプログラムを記録したコンピュ
    ータ読み取り可能な記録媒体。
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