JPH0637020B2 - 金型加工方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は板金プレスやプラスチック射出成形に用いるオ
ス・メス一対の金型を与えられた１個のマスタモデルか
ら製作する金型加工方向および装置に関する。

〔従来の技術〕

一対の金型のうちマスタモデルの製作においては、まず
自動プログラミングシステムを利用して第１次試作モデ
ルを作り上げる。一般にこの第１次試作モデルは最終の
マスタモデルではなく、複雑な自由曲面を有する難しい
金型の場合では手作業によって部分的に修正したり、更
には金型の発注者やデザイナーの最終承認を得る前に幾
度か手作業による修正が入るのが常である。

こうして作られたマスタモデルを基に、該マスタモデル
と同形状の一方側の金型を加工する。そしてこの一方側
の金型と対を成す他方側の金型の製作に際しては、樹脂
や石膏を前記マスタモデルに流し込んで写し取りにより
反転モデルを作成する。更には上記一対の金型により製
造する製品の板厚分だけのクリアランスを設けるべく、
上記反転モデルを均一に削る作業を必要とする。こうし
てできた反転モデルから他方側の金型を作る。

他方側の金型を作るには上記方法の他、マスタモデルを
ディジタイジングして多数の点群データを得、この点群
データからマイナスオフセット量を演算し、更にＸ軸又
はＹ軸のいずれか１軸とＺ軸との２軸方向にミラーイメ
ージをかけてＮＣ加工する方法もある。

更には比較的簡単な型形状の場合には、マスタモデルの
形状を数学モデルで表現することができ、該数学モデル
からマイナスオフセットの演算並びにミラーイメージの
演算を施して他方側の金型をＮＣ加工により製作する方
法もある。

〔発明が解決しようとする課題〕

然しながら、上述した写し取りによる反転モデルを使用
する方法の場合には、該反転モデルの作成には多くの労
力と時間を要し、更にはクリアランスを一定にしたり、
収縮、変形等を無くすることが困難である。

また、ディジタイジングによる方法では点群データが膨
大な量となり、オフセットをかける演算処理が実質的に
は不可能に近く、可能な場合でも迅速な処理ができな
い。更には工具径路の干渉、即ち削り過ぎを完全になく
す様チェックすることが困難である。

更には数学モデルにおいては、手作業修正等による任意
形状を反映させることができない他、上記と同様に工具
径路の干渉の完全なチェックが不可能である。そして数
学モデルが定義できないような複雑な形状には不向きで
ある。

依って本発明は斯る問題点の解決を図るべく、工具径路
の干渉が無く、精度の高い反転型を短時間でしかも省力
化して作成する金型加工方法および装置の提供を目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的に鑑みて本発明は、マイナスオフセットした中
間モデルを作成する方法を採用する。詳述すると、倣い
装置又はディジタイジング装置のトレーサヘッドに求心
作用をもって自由支持され、先端に球部を有するスタイ
ラスでモデルを走査し、得た情報に基づき加工機を制御
して前記モデルに対応したワークを加工する加工システ
ムを用い、一つのマスタモデルからオス・メス一対の金
型を加工する金型加工方法において、前記マスタモデル
に対応した形状の一方側の金型を加工し、更に前記スタ
イラスの先端球部の径より実質的に大きな径の工具を前
記加工機に装着して前記マスタモデルよりマイナスオフ
セットした中間モデルを一旦加工し、次に該中間モデル
を前記トレーサヘッドで走査して得た情報を前記加工機
へ出力する際、Ｘ軸又はＹ軸のいずれか１軸とＺ軸とに
ミラーイメージをかけて軸の送り方向を逆転させ前記中
間モデルの反転形状をした他方側の金型を加工するよう
にしたことを特徴とする金型加工方法を提供する。また
倣い装置のトレーサヘッドに求心作用をもって自由支持
され先端に球部を有するスタイラスでモデルを走査し、
得た情報に基づき倣い加工機を制御する連動倣い加工シ
ステムを用い、マスタモデルに対応した形状の一方側の
金型を加工し、前記スタイラスの先端球部の径より実質
的に大きな径の工具を前記倣い加工機に装着して前記マ
スタモデルよりマイナスオフセットした中間モデルを一
旦加工し、次に該中間モデルを前記トレーサヘッドで走
査して得た情報を前記倣い加工機へ出力する際、軸送り
方向制御手段を用いてＸ軸又はＹ軸のいずれか１軸とＺ
軸とにミラーイメージをかけ、前記中間モデルの反転形
状をした他方側の金型を自動的に加工しオス・メス一対
の金型を得る金型加工装置であって、前記軸送り方向制
御手段は、Ｘ，Ｙ，Ｚの各送り軸にミラーイメージをか
けたり切ったりするミラーイメージオン・オフ手段と、
前記倣い装置と倣い加工機との連動関係を断続する連動
関係オン・オフ手段と、前記倣い装置のスタイラスＺ軸
方向逃げ位置のＺ座標値及び該スタイラスＺ軸方向逃げ
位置とモデル表面に対して反対側に定義した倣い加工機
Ｚ軸方向逃げ位置のＺ座標値を予め記憶する記憶手段
と、前記倣い装置から得る前記スタイラスのＺ軸方向逃
げ開始位置のＺ座標値とＺ軸方向アプローチエンド位置
のＺ座標値と前記記憶手段のスタイラスＺ軸方向逃げ位
置のＺ座標値と前記倣い加工機Ｚ軸方向逃げ位置のＺ座
標値とから前記倣い加工機のアプローチ量を演算する演
算手段と、前記倣い装置からの指令に基づいて前記ミラ
ーイメージオン・オフ手段、連動関係オンオフ手段を作
動させ、前記記憶手段の内容を前記演算手段に送って結
果を前記倣い制御手段に出力するミラーイメージ制御手
段とから構成される金型加工装置を提供する。更にディ
ジタイジング制御手段によってディジタイジング装置の
トレーサヘッドに求心作用をもって自由支持され先端に
球部を有するスタイラスをモデルに対して走査させ、得
た情報をＮＣ加工データ作成手段に送ってＮＣ加工デー
タを作成し、該ＮＣ加工データでＮＣ加工機を制御する
加工システムを用い、マスタモデルに対応した形状の一
方側の金型を加工し、更に前記スタイラスの先端球部の
径より実質的に大きな径の工具を前記ＮＣ加工機に装着
して前記マスタモデルよりマイナスオフセットした中間
モデルを一旦加工し、次に該中間モデルを前記トレーサ
ヘッドで走査して得た情報で前記ＮＣ加工データを作成
する際、軸送り方向制御手段を用いてＸ軸又はＹ軸のい
ずれか１軸とＺ軸とにミラーイメージをかけ、前記中間
モデルの反転形状をした他方側の金型を加工するＮＣ加
工データを自動的に作成し、前記ＮＣ加工機で前記他方
側の金型を加工してオス・メス一対の金型を得る金型加
工装置であって、前記軸送り方向制御手段は、Ｘ，Ｙ，
Ｚの各送り軸にミラーイメージをかけたり切ったりする
ミラーイメージオン・オフ手段と、前記ディジタイジン
グ制御手段と前記ＮＣ加工データ作成手段との間の軸送
り動作の連動関係を断続する連動関係オン・オフ手段
と、前記ディジタイジング装置のスタイラスＺ軸方向逃
げ位置のＺ座標値及び該スタイラスＺ軸方向逃げ位置と
モデル表面に対して反対側に定義したＮＣ加工機Ｚ軸逃
げ位置のＺ座標値を予め記憶する記憶手段と、前記ディ
ジタイジング装置から得る前記スタイラスのＺ軸方向逃
げ開始位置のＺ座標値とＺ軸方向アプローチエンド位置
のＺ座標値と前記記憶手段のスタイラスＺ軸方向逃げ位
置のＺ座標値と前記ＮＣ加工機Ｚ軸方向逃げ位置のＺ座
標値とから前記ＮＣ加工機のアプローチ量を演算する演
算手段と、前記ディジタイジング装置からの指令に基づ
いて前記ミラーイメージオン・オフ手段、連動関係オン
・オフ手段を作動させ、前記記憶手段の内容を前記演算
手段に送って結果を前記ＮＣ加工データ作成手段に出力
するミラーイメージ制御手段とから構成される金型加工
装置を提供する。

〔作用〕

上記中間モデルは一定量マイナスオフセットしているた
め、該中間モデルを倣うスタイラスの先端球部の径と最
終のワークである他方側の金型を加工する工具の径とを
夫々現実的な所要寸法に設定することができると共に、
複雑な計算をすることなくマスタモデルと中間モデルと
を夫々倣うことによってオス・メス反転させた一対の金
属加工が完了する。

また、ディジタイジング装置を用いると、ＮＣデータを
集積することができ、該ＮＣデータに基づき独立したＮ
Ｃ工作機械によってオス・メス反転させた一対の金型の
加工を行うことができる。

〔実施例〕 以下本発明を添付図面に示す実施例に基づいて更に詳細
に説明する。まず第２図を参照してスタイラスＳＴによ
る倣い作動と、その倣い作動に基づくワークの倣い加工
との関係を説明する。

スタイラスＳＴはトレーサヘッド４（第５図）に自由支
持状態、つまり常に中心位置に保持されるよう求心作用
をもって装着され、スタイラスＳＴがマスタモデルＭＭ
に接触すると、モデル表面10に対して法線方向に変位
し、トレーサヘッド４はそのＸ，Ｙ，Ｚ方向の変位を検
出することができるようになっている。倣い加工は、ス
タイラスＳＴのＸ，Ｙ，Ｚ方向の合成変位が予め決めら
れた基準変位量ε_０になるようにスタイラスＳＴをモデ
ルに喰い込ませ、その基準変位量をε_０を常に保持する
ようにＸ，Ｙ，Ｚ方向の軸送り量を倣い制御手段５（第
５図）で制御しながら加工を進渉させて行くものであ
る。二点鎖線10で示すマスタモデルの表面を先端が半球
形状を成したスタイラスＳＴで倣う。この場合の半球部
の中心ＳＣの描く軌跡16が倣い加工機１の工具主軸２
（第５図）に伝達され、該工具主軸２の保持している工
具（ボールエンドミル）ＴＯを上記軌跡16に従って動か
すことによりワークを倣い加工する。即ち、工具ＴＯの
先端は半球形状を成しており、該半球部の中心ＴＣが上
記軌跡16と同一の軌跡を描く様に移動するのである。こ
うして倣い加工された金型の表面を参照番号12で示して
いる。第２図は工具先端半球部の半径Ｔ１がスタイラス
ＳＴの先端半球部の半球Ｓ１よりも大きい場合を図示し
ており、金型はマスタモデルよりも寸法ＵＣ（＝Ｔ１−
Ｓ１）だけ切下げ加工されている。金型とマスタモデル
との関係が本図の様な関係になることをマイナスオフセ
ットと称する。ここで言うスタイラスＳＴの先端半球部
の半径Ｓ１は、前述の基準変位量ε_０を考慮すると実際
の先端球部半径Ｓ１₀からε_０を引いた値である。

倣い加工における上述の基本的な事項を念頭におき、模
式的な説明図である第１図を参照して、以下に本発明の
説明を行なう。第１図はマスタモデルＭＭ、中間モデル
ＴＭ、及び他方側の金型ＦＧの各断面を相対関係が明瞭
となるように重ね合わせて描いている。図面が煩雑にな
るのを回避するため、各断面実体部の一部にのみハッチ
ングを施している。第１図の右下部にはマスタモデルＭ
Ｍと反転形状をした他方側の金型ＦＧとの外形を参考図
として小さく略示している。

まずマスタモデルＭＭの表面10をスタイラスＳＴ（第２
図）で倣う。この場合のスタイラス先端半球部の中心Ｓ
Ｃ（第２図）の軌跡を16で示している。このスライラス
先端半径はＳ１（＝Ｓ１₀−ε_０）であり、この半径Ｓ
１よりも大きな先端半径Ｔ１を有する工具（ボールエン
ドミル）を使用して第１のワークを倣い加工すると、表
面12を有する中間モデルＴＭが製作される。この中間モ
デルＴＭの表面12はマスタモデルＭＭに対して寸法ＵＣ
（＝Ｔ１−Ｓ１）だけマイナスオフセットしている。

次にこの中間モデルＴＭを先端半径Ｓ２を有した他のス
タイラスによって倣う。このスタイラスの先端中心の軌
跡を破線18によって示す。この倣いに応じて第２のワー
クを倣い加工することにより他方側の金型ＦＧを作る。
ここではオス状のマスタモデルＭＭと対を成す、即ち互
いに係合し合う関係となるメス状の金型ＦＧを作るの
で、まず高さＺ軸方向において一点鎖線Ｏ−Ｏ′を含む
ＸＹ平面に対してミラーイメージをかける。更には、Ｏ
−Ｏ′を含むＸＺ平面に対して、第１図の場合にはＹ軸
方向にミラーイメージをかける。

このため上述したスタイラスの先端中心の軌跡18をＯ−
Ｏ′を含むＸＹ平面に対してミラーイメージをかけたも
のを破線20で示す。半径Ｔ２から成る先端部を有した他
の工具を先端部の中心が破線20を通るように倣い作動さ
せると他方側の金型ＦＧが製作できる。この倣い加工に
おいては、上述した様にＹ軸方向にミラーイメージをか
けた上で行なうことは再述を要しないであろう。この工
具先端部の半径Ｔ２は前述した切下げ寸法ＵＣから他の
スタイラスの先端半径Ｓ２を差し引いた寸法以上に設定
すればよい。オス状のマスタモデルＭＭとメス状の他方
側の金型ＦＧとを互いに係合させた場合に設定すべき隙
間寸法をΔｔとすると次式が成立する。

Ｔ２＝ＵＣ−Ｓ２−Δｔ ＝Ｔ１−（Ｓ１＋Ｓ２＋Δｔ） 本明細書で用いているスタイラスの先端半球部の半径Ｓ
１，Ｓ２の値は、実際には前述のトレーサヘッドの基準
変位量ε_０を考慮した有効半径のことである。実際のス
タイラスの先端半球部の半径をＳ１₀,Ｓ２_０、中間モデ
ルＴＭを製作する際のトレーサヘッドの基準変位量をε
₀₁、他方側の金型ＦＧを製作する際のトレーサヘッドの
基準変位量をε₀₂とすれば、 Ｓ１＝Ｓ１_０−ε₀₁，Ｓ２＝Ｓ２_０−ε₀₂となる。

第１図はΔｔ＝０の場合を図示しており、マスタモデル
ＭＭと同一形状の一方側の金型と他方側の金型ＦＧとが
隙間なく係合する。この両者が対を成す金型であれば、
両者間に挾持する板金、或いは流し込む樹脂材料の厚さ
のために所要の隙間を設けなければならない。

上述の例ではＺ軸方向のミラーイメージの他Ｙ軸方向に
ミラーイメージをかけてオス・メスの反転した形態の加
工を行なったが、第４図に示す様にＹ軸に限らずＸ軸方
向にミラーイメージをかけて倣い加工してもよい。即
ち、マスタモデルＭＭに対してＹ軸方向にミラーイメー
ジをかけ、更にＺ軸方向にもミラーイメージをかけた場
合の他方側の金型がＦＧ１で示されている。またＸ軸方
向とＺ軸方向とにミラーイメージをかけた場合をＦＧ２
で示している。ＦＧ１とＦＧ２とは結果的には同じ形状
である。

倣い工作機械でミラーイメージをかける場合は、倣い装
置のＸ，Ｙ，Ｚ軸と加工機のＸ，Ｙ，Ｚ軸とがそれぞれ
独立した送り軸を有しており、両者は同期して連動制御
できる構成になっていることは言うまでもない。また以
上の例ではオス状マスタモデルからメス状の金型を作る
場合を図示しているが、メス状マスタモデルからオス状
の金型を作る場合も全く同様である。更には、中間モデ
ルＴＭを作成後、他方側の金型ＦＧを製作する場合も倣
い加工機による倣い加工として説明したが、例えば中間
モデルＴＭをディジタイジング機を用いてそのスタイラ
スで走査することによりＮＣデータを収集し、これによ
り独立した機械であるＮＣ工作機械により他方側の金型
をＮＣ加工することができる。即ち、ＮＣデータを自動
生成するディジタイジング機と、ＮＣ工作機械とを完全
に離隔して配置することができ、ＮＣ工作機械の作動に
伴う振動をディジタイジング機に及ぼすことなく、マス
タモデルから正確なＮＣデータを収集することができ
る。

次に第２図と第３図を参照して、中間モデルＴＭを倣い
ながら他方側の金型を倣い加工する場合の手順につき説
明する。第３図は第２図のマスタモデル10に対して上下
方向Ｚ並びに左右方向Ｘにミラーイメージをかけて作ら
れた他方側の金型ＦＧを示すものとする。まずスタイラ
スと工具とを夫々第２図の点Ｐ１′と第３図の点Ｐ１と
へ同時にアプローチさせる。スタイラスと工具とが夫々
点Ｐ１′とＰ１とへ到達すると工具側をＺとＸ方向にミ
ラーイメージをかける。即ち、スタイラスが中間モデル
ＴＭの表面に沿って右方向へ移動すると、工具は左方向
へ移動する。当然のことながら上下方向の動きも逆にな
る。こうしてスタイラスは中間モデルＴＭの右端点Ｐ
２′へ、工具は第２ワークの左端点Ｐ２へ到達して他方
側の金型ＦＧが完成する。この後、工具側にかけていた
ミラーイメージを元に戻し、スタイラスと工具を同時に
上下方向へ退避させる。

以上で１つの加工が終了するわけであるが、この様な加
工を倣い制御装置によって制御しながら連続して行なう
場合、各作業のつなぎ部分にミラーイメージをかける、
又は元へ戻すという情報をプログラム化しておけば完全
自動化が可能となる。倣い情報を予めプログラム化し、
倣い加工の自動化を図る技術は、本出願人による特公昭
61-19382号公報に倣い加工における多工程自動化装置と
して開示されている。

第５図は本発明の金型加工装置のうち連動倣い加工シス
テムを用いた場合の機能ブロック図、第６図はディジタ
イジング装置とＮＣ加工機の組合せで金型を加工する場
合の機能ブロック図、第７図は第５図又は第６図に示す
金型加工システムのＺ軸の送り方向制御手段を説明した
解説図である。

トレーサヘッド４に自由支持されたスタイラスＳＴがマ
スタモデルＭＭに接触しながら走査している。トレーサ
ヘッド４とマスタモデルＭＭとはＸ，Ｙ，Ｚの各送り軸
に設けられたサーボモータＭ１_x,Ｍ１_Y,Ｍ１_Ｚによって
相対的に互いに直交する３軸方向に移動可能である。倣
いモード、倣い領域、ピックフィード量、工程順序等の
必要な倣い情報は予め倣い制御手段５に入力しておく。
Ｘ，Ｙ，Ｚの軸送り量は倣い制御手段５からサーボコン
トローラ６に送られて各軸サーボモータＭ１_x,Ｍ１_Y,Ｍ
１_Ｚに出力され、トレーサヘッド４の基準変位量ε_０が
一定値を保つ様に走査される。倣い領域はＸ，Ｙ，Ｚの
各軸送り量を検出する位置読取手段７によって刻々監視
されている。倣い制御手段５はサーボコントローラ６に
送出したのと同じ情報を同期的に倣い加工機１用のサー
ボコントローラ８に送出して、主軸２とワークＷとの相
対移動を司どるＸ，Ｙ，Ｚの各送り軸のサーボモータＭ
２_x,Ｍ２_Y,Ｍ２_Ｚに送出して倣い加工機１の動作も制御
する。この様にＸ，Ｙ，Ｚの少くとも１軸の動きが独立
している倣い装置３と倣い加工機１を同期的に運転する
装置を連動倣い加工機という。本願発明の金型加工装置
は少くともＸ又はＹ軸のいずれか１軸とＺ軸の２軸が独
立している連動倣い加工機で実現することができる。本
願ではトレーサヘッド４がモデルを走査する機構、倣い
制御手段５、サーボコントローラ６，８、位置読取手段
７を総称して倣い装置３と言っている。更に本願発明の
マスタモデルＭＭの反転形状をした他方側の金型ＦＧを
加工する際、倣い装置３側と倣い加工機１側とでＸ又は
Ｙ軸のいずれか１軸とＺ軸の計２軸の送り方向を必要に
応じて自動的に逆転させる。この制御を司どるのが軸送
り方向制御手段９である。

次に軸送り方向制御手段９の構成を説明する。倣い制御
手段５に予め入力されている多工程の倣い指令のうち、
ミラーイメージをかける指令をミラーイメージ制御手段
30によってとり出し、ミラーイメージオン・オフ手段32
から倣い制御手段５にミラーイメージをかける指令を発
する。すると倣い制御手段５は、倣い加工機１の送り軸
方向が逆転する様サーボコントローラ８に逆転指令を発
する。一実施例として第７図に示す一方向倣いモードに
おいて、反転加工するときの倣い装置側と倣い加工機側
との動きの関係を考える。倣い装置３においてスタイラ
スＳＴが中間モデルＴＭに対してＺ方向を上から下へア
プローチし、点Ａで所定の基準変位量分喰い込んで停止
する。中間モデルＴＭの表面に沿って倣い運動し、点Ｂ
に達したらＤ１だけＺ方向に上昇し、その後左方へ移動
後、再度Ｄ２だけＺ方向に下降し、スタイラスＳＴは中
間モデルＴＭにアプローチする。このとき、倣い装置側
に加工機Ｚ逃げ位置という概念を導入する。これはスタ
イラスのＺ方向逃げ動作時に、倣い加工機側の逃げ動作
の目標値となるもので、第７図（ａ）に示すように、ス
タイラスＳＴの倣い動作の最下点より更に下に設定する
のである。この例ではアプローチエンド点Ａから下へＤ
４、逃げ開始点Ｂから下へＤ３の距離の所にある。そし
て実際の連動倣い加工機で反転加工を行う動作を順を追
って説明する。作業者は倣い装置側の中間モデルＴＭと
倣い加工機側のワークＷとのＸ，Ｙ方向の心出しを行
う。次に、Ｚ方向からスタイラスＳＴを中間モデルＴＭ
にアプローチさせるとともに、倣い加工機の工具ＴＯを
ワークＷのＺ基準点まで移動させる。次に連動関係オン
オフ手段34をオンし、倣い装置３と倣い加工機１を連動
関係にする。と同時にＸ又はＹのいずれか１軸とＺ軸と
にミラーイメージオンオフ手段32をオンしてミラーイメ
ージをかけ、倣い動作を開始する。スタイラスＳＴが逃
げ開始点Ｂに達したことを倣い制御装置５が位置読取手
段７からの出力によって知り、ミラーイメージ制御手段
30は、そのＢ点のＺ座標値を記憶手段36に記憶させる。
連動関係オンオフ手段34をオフして倣い装置３と倣い加
工機１の連動を解除する。そしてスタイラスＳＴは予め
記憶手段36に記憶されているスタイラスＺ逃げ位置まで
Ｚ方向に上昇し、その後一方向倣いモードの動きに従っ
てＡ点の真上まで左行する。このとき倣い加工機１は工
具ＴＯがワークＷからＢ′点真上の上記加工機Ｚ逃げ位
置まで逃げ、その後、加工開始点Ａ′の真上まで右行す
る（第７図(ｂ)）。スタイラスＳＴは中間モデルＴＭに
アプローチし、所定の基準変位量スタイラスＳＴがトレ
ーサヘッド４に喰い込んだ点でアプローチが停止され、
その点のＺ座標値が記憶手段36に記憶される。その時の
スタイラスＳＴのＺ方向のアプローチ量Ｄ２が算出さ
れ、先に求まっているＤ１，Ｄ３の値を使い演算手段38
によってＤ４＝Ｄ３−（Ｄ２−Ｄ１）なる演算を行っ
て、倣い加工機１の工具ＴＯがワークＷにアプローチす
べきＺ方向の距離Ｄ４を求める。倣い加工機１の工具Ｔ
ＯがワークＷに接触したら連動関係をオンして、再び倣
い加工を行うのである。このアプローチ動作は最初は早
送りで行い、スタイラスＳＴが中間モデルＴＭに接近し
たら、または工具ＴＯがワークＷに接近したら切削送り
速度にする様なアプローチ速度制御を実際には行うので
ある。

スタイラスＳＴが中間モデルＴＭから逃げずに、連続し
て倣う表面倣いモードでは、連動関係オンオフ手段は、
加工の最初と最後にだけ作動することになる。今までは
連動倣いについて説明したが、同じことがディジタイジ
ング装置40とＮＣ加工機を使ってもできる。第６図にお
いて、ディジタイジング制御手段42に予め入力された指
令に基づいて中間モデルを走査する。倣い装置３と同様
に所定の基準変位量を維持するようにサーボコントロー
ルされる。その時のＸ，Ｙ，Ｚの位置情報が位置読取手
段７から出力され、かつトレーサヘッド４の変位信号と
を加味して、そのモデルを加工する時のＮＣ加工機の動
きを制御するＮＣ加工データをＮＣ加工データ作成手段
44によって作り出される。その結果を紙テープにパンチ
したり、フロッピディスクに記憶させたり、またはＮＣ
加工機のＮＣ装置に直接送って連動加工システムにした
りできる。中間モデルＴＭをこのディジタイジング装置
40を用いて走査し、反転ワークを加工する送り軸制御手
段９の構成は連動倣いシステムと同じである。ディジタ
イジング制御手段42からミラーイメージをかけたり切っ
たりする情報や、ディジタイジング装置40側とＮＣ加工
機側との軸送り量を変えたりする連動関係オンオフ情報
をミラーイメージ制御手段30がもらう。記憶手段36や演
算手段38の結果と合わせて、最終的にＮＣ加工データ作
成手段44に送り、反転ワークを加工するＮＣ加工データ
を作成する。このモデルを走査したデータからＮＣ加工
データを得る方法や装置に関しては、本出願人による特
公昭58−4962号公報に詳述されている。

本願発明は、一方側の金型を加工する方法として、倣い
加工を用いても良いし、ディジタイジング装置とＮＣ加
工機の組合せを用いても良い。また中間モデルを加工す
る方法として倣い加工を用いても良いし、ディジタイジ
ング装置とＮＣ加工機の組合せを用いても良い。更に他
方側の金型を加工する方法として連動倣いシステムを用
いても良いし、ディジタイジング装置とＮＣ加工機の組
合せを用いても良い。つまり、一対の金型を加工する方
法としては、上記いろいろな加工方法を適宜組み合わせ
れば良いのである。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかな様に本発明によれば、マイナス
オフセットした中間モデルを用いるため、マスタモデル
並びに該中間モデルを倣うだけでクリアランスが一様な
一対の金型が形成できると共に、オフセット演算や工具
径路の干渉計算が不要なため、短時間で金型の加工が終
了する。また上記クリアランスはスタイラスや工具の径
を選定するだけで任意の値に設定することができる。

また倣い工作機械でなく、ディジタイジング機でモデル
形状をＮＣデータ化し、加工をＮＣ加工機で行なう場合
には、そのＮＣデータを収集するディジタイジング装置
は上述と同様オフセット演算や工具径路の干渉を計算す
る必要がなく稼動率が向上する。更に、ＮＣ加工機の加
工作業に伴う振動の影響を回避できるためディジタイジ
ング装置は精度の高いデータが収集可能となる。

そして、軸送り制御手段により、作業者の介在なく、自
動的にミラーイメージのオン・オフや連動関係のオンオ
フ、およびＺ軸の逃げ量やアプローチ量が算出でき、反
転型を短時間で省力化して製作できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る金型加工方法を説明する模式図、 第２図は倣い加工の説明図、 第３図は第２図に対応した他方側の金型の断面図、 第４図はマスタモデルに対するミラーイメージをかける
場合の説明図、 第５図は、本発明の金型加工装置のうち、連動倣い加工
システムを用いた場合の機能ブロック図、 第６図は、ディジタイジング装置とＮＣ加工機の組合せ
で金型を加工する場合の機能ブロック図、 第７図（ａ）は反転型を加工する際のスタイラスの動作
を図示し、（ｂ）は加工機の工具の動作を図示したもの
である。 １……倣い加工機、２……工具主軸、 ３……倣い装置、４……トレーサヘッド、 ５……倣い制御手段、９……軸送り方向制御手段、 10……マスタモデルの表面、 12……倣い加工された製品の表面、 16……スタイラスまたは工具の半球部中心の軌跡、 18……中間モデルを倣うスタイラスの半球部中心の軌
跡、 20……18の軌跡にミラーイメージをかけた軌跡、 30……ミラーイメージ制御手段、 32……ミラーイメージオンオフ手段、 34……連動関係オンオフ手段、 36……記憶手段、38……演算手段、 40……ディジタイジング装置、 42……ディジタイジング制御手段、 44……ＮＣ加工データ作成手段、 ＦＧ……他方側の金型、ＭＭ……マスタモデル、 Ｓ１……マスタモデルを倣うスタイラスの半球部半径 Ｓ２……中間モデルを倣うスタイラスの半球部半径 ＳＣ……スタイラスの半球部の中心、 ＳＴ……スタイラス、 Ｔ１……中間モデルを加工する工具の半球部半径、 Ｔ２……他方側の金型と加工する工具の半球部半径、 ＴＣ……工具の半球部の中心、 ＴＭ……中間モデル、ＴＯ……工具。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｂ 19/403 Ｊ 9064−3Ｈ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】倣い装置又はディジタイジング装置のトレ
   ーサヘッドに求心作用をもって自由支持され、先端に球
   部を有するスタイラスでモデルを走査し、得た情報に基
   づき加工機を制御して前記モデルに対応したワークを加
   工する加工システムを用い、一つのマスタモデルからオ
   ス・メス一対の金型を加工する金型加工方法において、
   前記マスタモデルに対応した形状の一方側の金型を加工
   し、更に前記スタイラスの先端球部の径より実質的に大
   きな径の工具を前記加工機に装着して前記マスタモデル
   よりマイナスオフセットした中間モデルを一旦加工し、
   次に該中間モデルを前記トレーサヘッドで走査して得た
   情報を前記加工機へ出力する際、Ｘ軸又はＹ軸のいずれ
   か１軸とＺ軸とにミラーイメージをかけて軸の送り方向
   を逆転させ前記中間モデルの反転形状をした他方側の金
   型を加工するようにしたことを特徴とする金型加工方
   法。
2. 【請求項２】倣い装置のトレーサヘッドに求心作用をも
   って自由支持され先端に球部を有するスタイラスでモデ
   ルを走査し、得た情報に基づき倣い加工機を制御する連
   動倣い加工システムを用い、マスタモデルに対応した形
   状の一方側の金型を加工し、前記スタイラスの先端球部
   の径より実質的に大きな径の工具を前記倣い加工機に装
   着して前記マスタモデルよりマイナスオフセットした中
   間モデルを一旦加工し、次に該中間モデルを前記トレー
   サヘッドで走査して得た情報を前記倣い加工機へ出力す
   る際、軸送り方向制御手段を用いてＸ軸又はＹ軸のいず
   れか１軸とＺ軸とにミラーイメージをかけ、前記中間モ
   デルの反転形状をした他方側の金型を自動的に加工しオ
   ス・メス一対の金型を得る金型加工装置であって、前記
   軸送り方向制御手段は、Ｘ，Ｙ，Ｚの各送り軸にミラー
   イメージをかけたり切ったりするミラーイメージオン・
   オフ手段と、前記倣い装置と倣い加工機との連動関係を
   断続する連動関係オン・オフ手段と、前記倣い装置のス
   タイラスＺ軸方向逃げ位置のＺ座標値及び該スタイラス
   Ｚ軸方向逃げ位置とモデル表面に対して反対側に定義し
   た倣い加工機Ｚ軸方向逃げ位置のＺ座標値を予め記憶す
   る記憶手段と、前記倣い装置から得る前記スタイラスの
   Ｚ軸方向逃げ開始位置のＺ座標値とＺ軸方向アプローチ
   エンド位置のＺ座標値と前記記憶手段のスタイラスＺ軸
   方向逃げ位置のＺ座標値と前記倣い加工機Ｚ軸方向逃げ
   位置のＺ座標値とから前記倣い加工機のアプローチ量を
   演算する演算手段と、前記倣い装置からの指令に基づい
   て前記ミラーイメージオン・オフ手段、連動関係オンオ
   フ手段を作動させ、前記記憶手段の内容を前記演算手段
   に送って結果を前記倣い制御手段に出力するミラーイメ
   ージ制御手段とから構成される金型加工装置。
3. 【請求項３】ディジタイジング制御手段によってディジ
   タイジング装置のトレーサヘッドに求心作用をもって自
   由支持され先端に球部を有するスタイラスをモデルに対
   して走査させ、得た情報をＮＣ加工データ作成手段に送
   ってＮＣ加工データを作成し、該ＮＣ加工データでＮＣ
   加工機を制御する加工システムを用い、マスタモデルに
   対応した形状の一方側の金型を加工し、更に前記スタイ
   ラスの先端球部の径より実質的に大きな径の工具を前記
   ＮＣ加工機に装着して前記マスタモデルよりマイナスオ
   フセットした中間モデルを一旦加工し、次に該中間モデ
   ルを前記トレーサヘッドで走査して得た情報で前記ＮＣ
   加工データを作成する際、軸送り方向制御手段を用いて
   Ｘ軸又はＹ軸のいずれか１軸とＺ軸とにミラーイメージ
   をかけ、前記中間モデルの反転形状をした他方側の金型
   を加工するＮＣ加工データを自動的に作成し、前記ＮＣ
   加工機で前記他方側の金型を加工してオス・メス一対の
   金型を得る金型加工装置であって、前記軸送り方向制御
   手段は、Ｘ，Ｙ，Ｚの各送り軸にミラーイメージをかけ
   たり切ったりするミラーイメージオン・オフ手段と、前
   記ディジタイジング制御手段と前記ＮＣ加工データ作成
   手段との間の軸送り動作の連動関係を断続する連動関係
   オン・オフ手段と、前記ディジタイジング装置のスタイ
   ラスＺ軸方向逃げ位置のＺ座標値及び該スタイラスＺ軸
   方向逃げ位置とモデル表面に対して反対側に定義したＮ
   Ｃ加工機Ｚ軸逃げ位置のＺ座標値を予め記憶する記憶手
   段と、前記ディジタイジング装置から得る前記スタイラ
   スのＺ軸方向逃げ開始位置のＺ座標値とＺ軸方向アプロ
   ーチエンド位置のＺ座標値と前記記憶手段のスタイラス
   Ｚ軸方向逃げ位置のＺ座標値と前記ＮＣ加工機Ｚ軸方向
   逃げ位置のＺ座標値とから前記ＮＣ加工機のアプローチ
   量を演算する演算手段と、前記ディジタイジング装置か
   らの指令に基づいて前記ミラーイメージオン・オフ手
   段、連動関係オン・オフ手段を作動させ、前記記憶手段
   の内容を前記演算手段に送って結果を前記ＮＣ加工デー
   タ作成手段に出力するミラーイメージ制御手段とから構
   成される金型加工装置。