JPH0732368A - 型の作製装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 棒材の集合体からなる型の作製時間を短くし
ながら、棒材の集合密度を高める。 【構成】 定盤３上に並べられた一列分の棒材１，１…
を搬送ヘッド５で一括して吸着支持して、積層装置２に
積み込んで棒材１，１…の集合体からなる型を作製す
る。搬送ヘッド５には各棒材１，１…をスライド変位さ
せる棒材スライド駆動機構１４を設ける。搬送ヘッド５
で定盤３上の一列分の棒材１，１…を吸着する前に、各
棒材１，１…をスライドさせ、その一列分の棒材１，１
…の一端面に予め型面１ａを創成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、型の作製装置に関し、
特に樹脂成形型を作製する際にモデル（模型）として用
いるのに好適な型の作製装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】樹脂成形型等の型製作に要する工数削減
と期間の短縮を目的として、棒材の集合体によって型そ
のものを作製してその棒材集合体の一端面に任意の型面
形状を創成するようにした技術が知られている。

【０００３】例えば、特開昭６１−２７６７４１号公報
では、プレートに多数の棒材をスライド可能に植設する
とともに、それらの棒材をそれぞれ個別にスライドさせ
て位置決めする位置決め手段を設けて、図形データに基
づいたコンピュータからの指令により前記位置決め手段
で棒材を一列分ずつスライド変位させ、その結果として
棒材集合体の一端面に、各棒材の先端の包絡面に相当す
る任意の型面形状を創成するようにしている。

【０００４】また、特開平４−４９４３号公報では、棒
材集合体となるべき一列分の複数の棒材を予め定盤上に
並べるとともに、それらの一列分の棒材を一括して把持
して順次積み重ねることを基本としている。そして、前
記定盤上にロボットで棒材を並べる際に、型面データに
基づいてそれぞれの棒材を所定量ずつずらすことによ
り、その一列分の棒材段階で該一列の棒材分の型面形状
を創成するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先に述
べた特開昭６１−２７６７４１号公報では、型面を創成
した後に各棒材の位置を自律的に保持する手段が不可欠
であることから、各棒材同士を完全に密着させることが
できない。その結果、各棒材同士の間に隙間が生じ、そ
の隙間の分だけ棒材の集合密度が低くなって型面の形状
が粗いものとなり、型面の形状精度の向上が望めない。

【０００６】その上、隣り合う棒材同士の間に隙間があ
ると、例えば創成された型面を模型としてこれに溶融金
属を流し込んでいわゆる反転型を作製するような型作製
方法には適用することができない。

【０００７】一方、特開平４−４９４３号公報の技術で
は、角柱状の棒材同士が完全に密着することになるため
に上記のような不具合はなくなるものの、ロボットによ
り棒材を１本ずつ定盤上に並べる方式であることから、
全ての棒材を積み終わるまでになおも長時間を要するこ
とになる。

【０００８】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、その目的とするところは、棒材の集合密度
の高い型を短時間で作製できるようにした装置を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、多数の角柱状
の棒材を所定の位置関係のもとに集合させ、その集合体
の一端面に創成される面を型面形状とする型を作製する
装置であって、前記型となるべき一列分の棒材がその端
面を揃えた状態で水平に整列配置される定盤と、前記定
盤上の一列分の棒材を一括して吸着支持した上で積層装
置に搬送して、積層装置にその一列分の棒材を多段にわ
たって積み重ねる搬送手段とを備えている。

【００１０】そして、前記搬送手段は、定盤上に整列配
置された一列分の棒材を一括して吸着支持するのに先立
って、創成すべき型面の形状データに基づいて前記定盤
上の棒材を所定量ずつ長手方向にスライド変位させてそ
の一列分の棒材の一端面に型面を創成する棒材スライド
駆動手段を備えている。

【００１１】

【作用】この構造によると、定盤上に例えば一列分の複
数の棒材を一括して投入し、この一列分の棒材を再び搬
送手段により一括して吸着支持した上で積層装置に積み
込むことになるのであるが、定盤上に一列分の棒材が投
入された段階ではそれらの一列分の棒材集合体の一端に
は型面が創成されていない。

【００１２】そこで、定盤上の一列分の棒材を搬送手段
で吸着支持する直前に、その搬送手段に付帯している棒
材スライド駆動手段で各棒材を所定量ずつスライドさせ
て、一列分の棒材集合体の一端面に相応の型面を創成す
る。

【００１３】その結果、予め一列分ごとに型面が創成さ
れたその一列分の棒材集合体を積層装置に順次積み込む
ことにより、この積み込み作業だけで三次元的な任意形
状の型面が創成される。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す構成説明図
で、大別して、一辺が３〜４ｍｍ程度の角柱状の棒材
１，１…を多列多段にわたって積み重ねるための積層装
置２と、前記積層装置２に棒材１，１…を積み込むのに
先立って、図示外の棒材投入装置により一列分の複数の
棒材１，１…が水平姿勢で整列配置される定盤３と、こ
の定盤３上の一列分の複数の棒材１，１…を一括して吸
着支持して前記積層装置２に積み込む搬送装置４とから
構成される。

【００１５】なお、前記定盤３には断面鋸歯状の棒材規
制面３ａが形成されており、したがって図３，４にも示
すように定盤３上には各棒材１，１…の一つの稜線部が
真下になるように一列分の棒材１，１…が整列配置され
る。これは、積層装置２についても同様である。

【００１６】前記搬送装置４は、定盤３上の一列分の棒
材１，１…を吸着支持する搬送ヘッド５と、この搬送ヘ
ッド５を昇降動作させる昇降駆動ユニット６と、前記搬
送ヘッド５をレール７に沿って走行させるための走行駆
動ユニット８とを備えている。したがって、前記搬送ヘ
ッド５は、その昇降動作とレール７に沿った往復移動と
を繰り返すことで、定盤３上の棒材１，１…を順次積層
装置２に積み込むことになる。

【００１７】前記搬送ヘッド５の下面には、図２，３，
４に示すように定盤３と同様の断面鋸歯状の棒材規制面
５ａが形成されている一方、搬送ヘッド５の上面にはエ
アチャンバー９が形成されている。そして、前記棒材規
制面５ａの各溝部（谷部）には、エアチャンバー９につ
ながる複数の吸引孔１０が開口している。

【００１８】また、前記エアチャンバー９は単一の空気
通路１１を介して圧縮空気供給通路１２に接続されてお
り、その圧縮空気供給通路１２と空気通路１１との交差
部の直後には開閉バルブ１３が設けられている。

【００１９】したがって、前記搬送ヘッド５の棒材規制
面５ａを定盤３上の棒材１，１…に押し付けた上で、開
閉バルブ１３を開動作させれば、図２，３に示すように
前記圧縮空気供給通路１２と空気通路１１との交差部で
のベンチュリ作用により、エアチャンバー９ひいては棒
材規制面５ａに負圧が生じてその棒材規制面５ａに棒材
１，１…を吸着支持することができる。逆に、前記開閉
バルブ１３を閉動作させれば、エアチャンバー９への圧
縮空気の導入により搬送ヘッド５の棒材規制面５ａから
棒材１，１…を解放することができる。なお、図１の
（Ｂ）の５１は空気圧力源である。

【００２０】前記搬送ヘッド５の後端には、定盤３上に
整列配置された一列分の棒材１，１…を所定量ずつ長手
方向にスライド変位させるための棒材スライド駆動機構
１４が設けられている。この棒材スライド駆動機構１４
は図４，５に示すように定盤３上の棒材１，１…の一つ
一つに個別に対応する駆動ユニット１５，１５…をその
棒材数分だけ横一列に並設したもので、各駆動ユニット
１５は図５，６のように構成されている。

【００２１】すなわち、各駆動ユニット１５は、フレー
ム１７にセラミック圧電素子型の直動アクチュエータ１
８を設けるとともに、この直動アクチュエータ１８によ
ってスライド駆動される摺動子１９のフック部２０を、
各棒材１，１…に予め形成されている溝部２１に係合さ
せるようにしているものである。

【００２２】そして、図７に示すように、作製しようと
する型のＣＡＤデータとリンケージさせた制御装置２２
を用いて各駆動ユニット１５の入力電圧をパルス数で制
御し、図６に示すように摺動子１９と係合する棒材１，
１…を所定量ずつスライドさせることにより、前記定盤
３上の一列分の棒材１，１…の一端面に任意の型面を創
成することができる。

【００２３】なお、上記の直動アクチュエータ１８は、
その伸縮回数を入力パルス数としてカウントして積算す
ることで摺動子１９の現在位置を常に把握するとともに
（インクリメンタル−パルスコーダ方式）、その現在位
置からの摺動子１９のスライド量をパルス数として指示
する閉ループ制御方式を採用する。

【００２４】次に、以上のように構成された装置の一連
の作動について説明する。

【００２５】最初に、図１の定盤３上に一列分の棒材
１，１…を図示外の棒材投入装置等により水平状態で整
列配置する。この時、各棒材１，１…はその端面が同一
平面上に位置するように揃えられている。

【００２６】なお、各棒材１，１…には予め熱硬化性の
油脂や粘結硬化剤等を塗布しておくことにより、外部振
動等による定盤３上での棒材１，１…の位置ずれや、搬
送中の崩れを防止することができる。

【００２７】前記定盤３上に一列分の棒材１，１…が並
列配置されたならば図１〜４に示す搬送ヘッド５を下降
させ、各棒材１，１…の溝部２１に対応する駆動ユニッ
ト１５のフック部２０を係合させる。

【００２８】この状態で、図７に示すように、制御装置
２２からの指令により各駆動ユニット１５を作動させ、
その定盤３上の棒材１，１…のそれぞれについて所定量
ずつ長手方向にスライドさせることにより、図１の
（Ｃ）に示すようにそれらの一列分の棒材１，１…の一
端面に所定の型面１ａの形状を創成する。

【００２９】こうして、一列分の棒材１，１…の一端面
に所定の型面１ａが創成されたならば、図２，３に示す
開閉バルブ１３を開動作させる。これにより、先に述べ
たベンチュリ作用によりエアチャンバー９内に負圧が発
生し、定盤３上の各棒材１，１…はそれらの一端面に創
成された型面１ａの形状を保持しつつ一括して搬送ヘッ
ド５に吸着支持される。

【００３０】そして、図１に示す昇降駆動ユニット６の
はたらきにより搬送ヘッド５を上昇させた上、走行駆動
ユニット８のはたらきにより搬送ヘッド５を積層装置２
の上方まで移動させる。

【００３１】さらに、前記搬送ヘッド５を再び下降させ
た上で、図２，３に示した開閉バルブ１３を閉動作させ
ることにより、それまで搬送ヘッド５に吸着支持されて
いた棒材１，１…が解放されて積層装置２に積み込まれ
る。

【００３２】なお、前記積層装置２としては、一列分の
棒材１，１…が積み込まれた段階でその一列分の棒材
１，１…の高さ分だけ積層装置２全体が下降するタイプ
のものを使用している。

【００３３】したがって、上記のような一列分の棒材
１，１…の積み込みを所定回数だけ繰り返すことによ
り、一列分の棒材１，１…ごとにその型面１ａが予め創
成されていることから、一列ごとの棒材１，１…の積み
込みを繰り返すことで三次元的な型面形状が徐々に創成
される。

【００３４】前記積層装置２に所定数の棒材１，１…が
積層されたならば、その時点で積層された棒材１，１…
の集合体の一端面には各棒材１，１…の先端の包絡面に
相当する所定の型面形状が創成され、かつその棒材１，
１…の集合体によって型が形成されていることから、そ
の棒材１，１…の集合体を型枠等で圧締した上で全体を
加熱する。これにより、予め各棒材１，１…に塗布され
ている油脂あるいは粘結硬化剤等が硬化して、隣接する
棒材１，１…同士が結合され、例えば以降の型の取扱い
時の棒材１，１…の集合体の崩れ等を防止することがで
きる。

【００３５】こののち、例えば上記のようにして作製さ
れた型の型面に所定の溶融金属を流し込んでこれを冷却
固化させ、その型面を転写させた反転型を得る。

【００３６】この反転型は、後工程で切削加工を施すこ
とによって例えば所定の樹脂成形型等に仕上げられるこ
とになるが、反転型の型面は先の棒材１，１…の集合体
の型面を転写したものであるので比較的最終製品形状に
近い形状となっており、したがって最小限の切削加工の
みで所定の形状に仕上げることができる。

【００３７】ここで、図５，６に示した駆動ユニット１
５に代えて同図８，９，１０に示すような駆動機構２５
を用いてもよい。

【００３８】すなわち、フレーム３１に一対のセラミッ
ク圧電素子型の直動アクチュエータ３２，３３を対向配
置し、その直動変位を各送り爪３４，３５の直動変位と
して取り出す。一方、棒材１と係合する摺動子３６には
スクリューシャフト３７を設けるとともに、このスクリ
ューシャフトに一対のラチェットホイール３８，３９を
設け、一方のラチェットホイール３８を送り爪３４に、
他方のラチェットホイール３９を他の送り爪３５それぞ
れ対応させる。そして、一方の送り爪３４とラチェット
ホイール３８を正転用、他方の送り爪３５とラチェット
ホイール３９を逆転用のものとすれば、図５，６のもの
と同様にパルス数制御にてスクリューシャフト３７を正
逆転させることにより各棒材１，１…をスライド変位さ
せることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、定盤上に
置かれた一列分の棒材を、棒材スライド駆動手段により
それぞれに所定量ずつスライド変化させて、それらの一
列の棒材分の型面を創成した上、それらの一列分の棒材
を一括して積層装置に順次積み込むようにしたことによ
り、棒材同士を密着させることができることからその棒
材の集合密度が高く、創成された型面の形状精度が大幅
に向上するほか、創成された型面に例えば直接溶融金属
を流し込んで反転型を作製することも可能となる。

【００４０】また、定盤上に棒材を一本ずつ並べながら
型面を創成する方法に比べて、棒材の積み込みに要する
時間を大幅に短縮できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図で、（Ａ）はその全
体の概略を示す斜視図、（Ｂ）は同図（Ａ）の正面説明
図、（Ｃ）は棒材の説明図。

【図２】搬送ヘッドの構成を示す説明図。

【図３】図２のａ−ａ線に沿う断面説明図。

【図４】図２のｂ方向矢視図。

【図５】棒材スライド駆動機構の斜視図。

【図６】棒材スライド駆動機構を構成する駆動ユニット
の構成説明図。

【図７】棒材スライド駆動機構の制御系のブロック図。

【図８】駆動ユニットの他の例を示す構成説明図。

【図９】図８の右側面説明図。

【図１０】図９の要部拡大図。

【符号の説明】

１…棒材 ２…積層装置 ３…定盤 ４…搬送装置 ５…搬送ヘッド １４…棒材スライド駆動機構 １５…駆動ユニット ２５…駆動ユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の角柱状の棒材を所定の位置関係の
   もとに集合させ、その集合体の一端面に創成される面を
   型面形状とする型を作製する装置であって、 前記型となるべき一列分の棒材がその端面を揃えた状態
   で水平に整列配置される定盤と、 前記定盤上の一列分の棒材を一括して吸着支持した上で
   積層装置に搬送して、積層装置にその一列分の棒材を多
   段にわたって積み重ねる搬送手段とを備えてなり、 前記搬送手段は、定盤上に整列配置された一列分の棒材
   を一括して吸着支持するのに先立って、創成すべき型面
   の形状データに基づいて前記定盤上の棒材を所定量ずつ
   長手方向にスライド変位させてその一列分の棒材の一端
   面に型面を創成する棒材スライド駆動手段を備えている
   ことを特徴とする型の作製装置。