JPH09150228A - 金属板積層金型の製作方法 - Google Patents

金属板積層金型の製作方法

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JPH09150228A
JPH09150228A JP7306004A JP30600495A JPH09150228A JP H09150228 A JPH09150228 A JP H09150228A JP 7306004 A JP7306004 A JP 7306004A JP 30600495 A JP30600495 A JP 30600495A JP H09150228 A JPH09150228 A JP H09150228A
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cutting
metal
metal plates
laminated
mold
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JP7306004A
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Takeo Nakagawa
威雄 中川
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RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便な接合法により必要強度が得られ、積層
と接合の自動化が可能であり、表面段差の除去が容易に
でき、積層金型の厚さ精度を確保できる金属板積層金型
の製作方法を提供する。 【解決手段】 ３次元ＣＡＤデータから金属板の厚さ毎
のスライスデータを求め、複数の金属板を１枚づつ精密
切断し、切断した金属板を順次積層し、積層した金属板
を順次接合し、最後に金属板間の段差を除去する。更
に、金属板の接合毎に積層した金属板の全体厚さを計測
し、これをスライスデータにフィードバックする。ま
た、段差除去前に、積層した金属板全体を溶浸処理す
る。金属板の切断は、レーザ切断、プラズマ切断、ミー
リング切断のいずれか単独又はそれらの組合せによる。
また、金属板の接合は、レーザによる点溶接又はシーム
溶接、もしくはそれらの組合せによる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、積層した複数の金
属板からなる金属板積層金型の製作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】 （背景）物づくりにおいては、生産コストの削減と品質
の向上は永遠の課題である。さらに最近では、技術の急
速な発展と商品生命の短期化と多品種少量生産化等によ
り、製品開発期間の短縮の達成が新たに重要課題として
浮上してきた。
【０００３】多くの機械部品は素形材で構成されてお
り、開発期間短縮の課題は素形材開発のリードタイム短
縮が鍵を握っている。素形材製造の特徴は複雑形状品を
金型を使って高能率に大量生産できることにあるが、金
型の製作期間に比較的長期間を要することがネックとな
っている。従来、金型は主に切削加工によって製作され
ており、ＣＡＤによる金型設計、ＣＡＥによる成形シミ
ュレーション、ＣＡＤ／ＣＡＭによる自動加工、高速切
削や放電加工による高能率加工、鏡面加工や自動みがき
による自動仕上げ、３次元測定器による金型の自動検
査、さらに高性能トライアル成形機等多くの革新技術が
続々と登場し、これまで開発のリードタイムの短縮に効
果を上げてきた。しかしながら、最も重要な金型加工を
切削加工に頼っている以上、金属の金型材を切削工具に
より徐々に除去せざるを得ず、他工程を如何に短縮して
もかなりの程度の加工時間を要することになる。さら
に、最近ではＣＡＤ／ＣＡＭによる無人加工が主流にな
りつつあるとはいえ、工作機械を動かすためのＮＣプロ
グラム製作のためにも多大の人手と時間を要することと
なっている。
【０００４】これらの問題点を解決する１つの方法とし
て、薄板積層金型の考え方が生まれている。即ち金型の
３次元立体を形状の異なる薄い板材が積層されたものと
みなし、レーザ加工によって精密に切断した金属板を積
層することによって金型形状を構成するものである。こ
れはいわゆるラピッドプロトタイピングと呼ばれる積層
造形法の一種で、除去加工である切削加工による方法と
全く逆のやり方をとっている。この考え方は今から１０
年以上前に、東京大学生産技術研究所中川研究室で最初
に提案されたものであるが、民間企業でも活用されかな
り実績を上げている例も出てきている。
【０００５】さて一方では、ラピッドツーリングと呼ば
れている積層造形法による金型製作法の研究開発も盛ん
に行われている。これは近年活用されるようになった光
造形などの積層造形法を活用してリードタイムの短い金
型製作法を活用しようとするものである。これには３種
の方法が試みられている。通常の積層造形法による樹
脂モデルより精密鋳造による金属に転換するか、金属
粉末モデルを作って銅溶浸するか、或いは直接金属粉
末焼結体を作るかの方法である。このうち鋳造により金
属金型へ変換する方法は、鋳造工程が加わるためモデル
に比べて精度的に劣化するため、小物の金型を除いては
適用しにくい問題がある。また、粉末から金型を製造す
るには、やっかいな溶浸工程を要することや大物の金型
には適さないこと等の問題が残る。
【０００６】ラピッドプロトタイピングの１方法である
シート積層法は、前述の薄板積層金型から生まれたもの
であるが、シートの供給と接着さらに切断を完全に自動
化したシステムである。樹脂又は紙のシートが用いられ
ているこのラピッドプロトタイピングのシート積層法の
考え方を薄板積層金型と組合わせることにより、新しい
金型の自動生産システムが生まれる可能性がある。浅い
形状の薄板成形プレス加工では、前述の積層金型の実用
性はすでに証明されており、また自動的に生産可能なシ
ステムも薄い樹脂と紙でのモデル製作で実証されてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な周辺条件下において、金属薄板を積層して金型を生産
するための自動生産システム、すなわち金属板積層金型
の製作方法を提供しようとするものである。以下、この
金属板積層金型の製作方法を実現するための課題を詳述
する。
【０００８】 金型設計における３Ｄ−ＣＡＤソリッ
ドモデル化 本方法では３Ｄ−ＣＡＤデータより２次元スライスデー
タを求め、そのデータに従って金属板を切断するのであ
るが、このソフトウェアはすでに完成し各種のラピッド
プロトタイピングに活用されている。当面の問題点は現
在のところ金型設計が３次元化されているとは限らない
ことである。しかし、大勢は３次元ソリッドモデルの方
向に進んでおり、これが金型設計にも波及して金型設計
が３次元化する時代も間近に迫っている。従って、金型
設計自体の３次元ＣＡＤ化は従来技術から可能である。
【０００９】 金属薄板の接合方法 切断された金属薄板の積層時の接合方法は困難な課題の
１つである。プレス成形金型の場合、ボルトでのねじ締
め法やかしめ法により実用上問題ないとされているもの
の、深い成形金型の場合には、成形品抜き出し時にトラ
ブルが発生するおそれがある。従って薄板相互のより強
固で完全な接合法の採用が必要となる。
【００１０】完全な接合法として拡散接合法が存在する
が、大がかりな装置を要し、また長時間を要する点が問
題である。さらに、自動生産の点から言えば、積層後に
別の装置で接合工程を行わなければならない点も問題で
ある。従って、自動生産が可能で必要強度が得られる簡
便な接合法が必要になる。
【００１１】 金属積層における自動化 レーザ加工による切断金属板を積層した金型では、各切
断板を手作業で積層していた。これに対し、樹脂や紙の
シート積層によるラピッドプロトタイピングでは、切断
と積層を完全に自動化している。さらに、接合も含めた
自動化がはかられており、そのことがラピッドプロトタ
イピング法として完成されたものとなっている。同様
に、金属切断板の積層金型においても積層と接合の自動
化をはかり、全体の製造システムの完全自動化をはかる
必要がある。
【００１２】また、ラピッドプロトタイピングにおいて
は、１枚づつ積層し接合（熱圧着）した後、最上層の１
枚のみ切断する方式をとっている。最上層のみの切断に
は、レーザやナイフ刃が使われているが、一般的には金
属板を積層したまま最上層のみを切断することは困難で
あり、この切断技術を開発する必要がある。また特に熱
を利用する切断では重ね切断時の相互の金属板の溶着の
問題は極めて重要である。更に、別の方式、例えば切削
など機械的な切断方式も考えられる。また、外部で切断
したものを重ねていく方式も可能であるが、このときは
バリレス（バリの発生しない）加工技術の確立が必要で
ある。或いは、切断後バリ除去のためのバリ取り工程を
経て積層し接合する工程を経る必要がある。いずれにし
ても、後述する表面段差の除去の問題も含め、最も有利
な方式を適用する必要がある。
【００１３】 表面段差の除去 樹脂や紙のようなシート積層したモデルにおいては、材
料が軟質であるため、表面に発生する段差はエメリーペ
ーパによる手作業で比較的簡単に除去できる。これに対
して、金属板の場合には同様な段差除去はかなりの作業
量となり、手作業といってもグラインダー等を使わざる
を得ない。また、切断加工に切削加工を採用する場合に
は、段差を少なくする切削又は段差除去の切削も同時に
行うべきである。
【００１４】 積層金型の厚さ精度 金属材料（平板）はどんなに厳選しても、厚さ誤差やバ
ラツキを持つ。１枚づつはわずかでも積算されると大き
な誤差となる。また、わずかなバリや溶接時の盛り上が
りも誤差の発生原因となる。これらの問題を解決するた
めにはこれらの誤差発生原因をできるだけ少なくするた
め加工条件を適切化するなどの対策をとると共に、積層
中の厚さを計測し、これをスライスデータにフィードバ
ックするシステムも必要である。また積層時の計測も場
合によっては加圧しながらの計測が必要となる。
【００１５】本発明は、上述した種々の問題点を解決す
るために創案されたものである。すなわち、本発明の目
的は、簡便な接合法により必要強度が得られ、積層と接
合の自動化が可能であり、表面段差の除去が容易にで
き、積層金型の厚さ精度を確保できる金属板積層金型の
製作方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の第１発明によれ
ば、３次元ＣＡＤデータから金属板の厚さ毎のスライス
データを求め、複数の金属板を１枚づつ精密切断し、切
断した金属板を順次積層し、積層した金属板を順次接合
し、次いで金属板間の段差を除去する、ことを特徴とす
る金属板積層金型の製作方法が提供される。本発明の好
ましい実施形態によれば、更に、切断した金属板の積層
前に切断部のバリ取りを順次行う、ことが好ましい。
【００１７】また、本発明の第２発明によれば、３次元
ＣＡＤデータから金属板の厚さ毎のスライスデータを求
め、複数の金属板を１枚づつ積層し、積層した金属板を
順次接合し、次いで積層した最上層の板を順次切断し、
次いで金属板間の段差を除去する、ことを特徴とする金
属板積層金型の製作方法が提供される。更に、本発明の
第３発明によれば、３次元ＣＡＤデータから金属板の厚
さ毎のスライスデータを求め、複数の金属板を１枚づつ
積層し、積層した金属板を順次接合して複数の金属板か
らなる積層ブロックを構成し、次いで積層した最上層の
板から１枚づつ重ね切断し、不要部を順次除去し、次い
で金属板間の段差を除去する、ことを特徴とする金属板
積層金型の製作方法が提供される。本発明の好ましい実
施形態によれば、金属板にあらかじめ分離剤を塗布また
はメッキし、或いは箔状の分離材を挟みこみ、これによ
り切断時の溶着を防止する、ことが好ましい。
【００１８】また、本発明の好ましい実施形態によれ
ば、更に、金属板の接合毎に積層した金属板の全体厚さ
を計測し、これをスライスデータにフィードバックす
る。また、段差除去前に、積層した金属板全体をロウ材
を使って溶浸処理する。更に好ましくは、金属板にあら
かじめロウ材を塗布またはメッキし、または箔状のロウ
材を挟みこみ、次いで後工程で加熱接合する。更に、金
属板の切断は、レーザ切断、プラズマ切断、ミーリング
切断のいずれか単独又はそれらの組合せによることが好
ましい。また、金属板の接合は、レーザによる点溶接又
はシーム溶接、もしくはそれらの組合せによることが好
ましい。
【００１９】上述した本発明の第１発明によれば、３次
元ＣＡＤデータから金属板の厚さ毎のスライスデータを
求め、次いで、金属板の切断、切断した金属板の積層、
及び積層した金属板の接合を繰り返すだけで、金型形状
に極めて近い積層金属板を成形でき、次いで金属板間の
段差を除去すれば金属板積層金型を製作することができ
る。また、本発明の第２発明によれば、積層、接合、切
断の順で、第１発明と順序が異なるだけで、切断部のバ
リ取りを本質的になくすことができる。更に、第３発明
によれば、積層、接合の繰り返しにより予め積層ブロッ
クを構成し、次いで１枚づつ切断し、不要部を順次除去
し、次いで段差除去を行うことにより、精度の高い金型
を製作することができる。
【００２０】従って、金属板の接合をレーザによる点溶
接又はシーム溶接、もしくはそれらの組合せで行うこと
により、簡便な接合法により必要強度が得られ、また、
上述した切断、積層、接合の繰り返しにより積層と接合
の自動化が可能であり、接合後或いは溶浸処理後に段差
処理することにより表面段差の除去が容易にでき、金属
板の接合毎に積層した金属板の全体厚さを計測し、これ
をスライスデータにフィードバックすることにより積層
金型の厚さ精度を確保することができる。
【００２１】このとき、溶接時には板の浮き上がり防止
のため、ローラ或いはバネ、空圧等で加圧しながら行
う。また、金属板材にはあらかじめロウ材又は分離剤を
塗布、メッキ又は箔材で被覆し、それぞれ後工程でのロ
ウ付けを容易にし、又は重ねレーザ切断時の溶着を防止
する。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して説
明する。なお、各図において共通する部分には同一の符
号を付し、重複した説明を省略する。先ず、本発明によ
る第１の方法について説明する。図１は、本発明による
金属板積層金型の製作方法の第１方法を示すフロー図で
ある。この図において、本発明の金属板積層金型の製作
方法は、３次元ＣＡＤデータから金属板の厚さ毎のスラ
イスデータを求めるステップＳ１、複数の金属板を１枚
づつ精密切断するステップＳ２、切断した金属板を順次
積層するステップＳ３、積層した金属板を順次接合する
ステップＳ４、次いで金属板間の段差を除去するステッ
プＳ５からなる。また、この図において、更に、切断し
た金属板の積層前に切断部のバリ取りを順次行うステッ
プＳ６がステップＳ２とステップＳ３の間に設けられ、
上型と下型を分離するステップＳ７がステップＳ４の後
に、溶浸処理Ｓ８がステップＳ７の後に設けられてい
る。ステップＳ２、Ｓ６、Ｓ３、Ｓ４は各金属板毎に繰
り返される。
【００２３】図２は本発明による第１方法及び後述する
第２方法の説明図である。この図において、１は薄い金
属板、２は切断部、３はスクラップ部、４は接近点溶
接、５は点溶接である。金属板１の切断には、レーザ切
断、プラズマ切断、ミーリング切断のいずれか単独又は
それらを組合せて用いることができる。以下、まず、レ
ーザ切断又はプラズマ切断の場合について詳述する。ま
た、これらの切断工程中、板材の浮き上がりを防止する
ため、加圧しながら切断することもできる。
【００２４】図１及び図２において、ステップＳ１にお
いて、３次元ＣＡＤデータより求められたスライスデー
タのうち、輪郭データを用い、ステップＳ２において、
薄い金属板１をレーザ加工により精密切断する。切断方
法としてはレーザ加工以外にもプラズマ等による精密切
断でも可能である。これらの切断部２にバリやドロス等
が発生した場合、積層精度を落とすことになるので通常
の研磨方法などによりこれらの不要物を除去する工程
（ステップＳ６）を加える。その後、切断金属板１を積
層する（ステップＳ３）。なお互いの相対位置精度を確
保するため、あらかじめ切断時に所定の穴を開けておく
か又は切欠き等を作り、積層部へ移動した時、正しい位
置決めができるようにしておく。
【００２５】積層金型で上下型を同時に製作したい時に
は、切断時に上型構成部と下型構成部ならびに金型キャ
ビティ部の３部品を完全に切り離すことなく、極く一部
接続した状態で切断する。この接続部が後工程（分離工
程Ｓ７）で容易に切り離せない状況の場合には、例えば
ドリル加工を加えることにより簡便に切り離せるように
あらかじめ切断プログラムを製作しておくことが必要で
ある。また中空部を作りたい時、切断後スクラップ部３
を分離した状態で積層してもよい。この場合、必要に応
じ材料の一部を残して金型を構成する金属板１を所定位
置に保持するようにする。
【００２６】さて、積層された金属板１は同じレーザ加
工機又は性能の異なる別のレーザ加工機により板間の溶
接を行う（ステップＳ４）。溶接は、レーザによる点溶
接又はシーム溶接、もしくはそれらの組合せによるのが
よい。このとき薄い金属板１が浮き上がることを防ぐた
めに加圧しながら接合作業を行う。点溶接５での基本的
な考え方は、輪郭近傍部分は密に、その他の部分は粗に
行う。さらに点溶接５の際隣接する板間での溶接点を互
いにずらすなどの配慮をすることが望ましい。また完全
な接合のために輪郭部にシーム溶接を行うことも可能で
ある。切断後積層および接合を行った状態では、直方体
のブロックとなっている。ただし、ガイドポスト部、キ
ャビティ部の一部、軽量化のための中抜き部は中空とな
っている場合もある。このブロックに対し、必要であれ
ばドリル加工を処すなどして、上下型の分離を行い、ま
たキャビティ部、中空部の除去を手作業で行う。
【００２７】このように製作された金型は必要に応じて
例えば銅などの浸漬処理（ステップＳ８）を行い板同士
の接合をより完全なものとする。その後、表面段差をグ
ラインダー等を使用して段差除去して滑らかな表面を得
る（ステップＳ５）。また必要に応じ機械加工を行い、
ガイドポストやカム等を組付け金型として完成させる。
【００２８】この方法で上下の金型を同時に製作しない
で、片方の金型を製作することもできる。材料のロスは
増えるが、切断工程Ｓ２、積層工程Ｓ３、及び溶接工程
Ｓ４は、より簡便となり、またその後の分離工程Ｓ７を
省略することができる。さらに、この方法で金属部品や
金属モデルを製作することも可能である。この場合に
は、部品の周辺部はスクラップ部３となり、これを除去
し易いようにあらかじめレーザ等で切れ目を入れておく
必要がある。
【００２９】次に、本発明による第２方法について説明
する。図３は、本発明による金属板積層金型の製作方法
の第２方法を示すフロー図である。この図において、本
発明の金属板積層金型の製作方法は、３次元ＣＡＤデー
タから金属板の厚さ毎のスライスデータを求めるステッ
プＳ１、複数の金属板を順次積層するステップＳ３、積
層した金属板を順次接合するステップＳ４、複数の金属
板を１枚づつ精密切断するステップＳ２、次いで金属板
間の段差を除去するステップＳ５からなる。また、この
図において、更に、上型と下型を分離するステップＳ７
がステップＳ２の後に、溶浸処理Ｓ８がステップＳ７の
後に設けられている。ステップＳ３、Ｓ４、Ｓ２は各金
属板毎に順次繰り返される。
【００３０】図３及び図２において、この第２の方法に
よれば、外周があらかじめ切り揃えられた金属板１を１
枚づつ積層し（ステップＳ３）、積層後の最上層の板を
重ねたままで必要部を溶接し（ステップＳ４）、その後
に最上層の板のみを切断する（ステップＳ２）。この場
合、上から２枚目（表層直下）の板に多少の傷が残って
も実害はない。従って、この第２方法の利点は、レーザ
切断時等によって生ずるドロス発生とドロス除去の問題
を避けることができる点である。このため、図１の第１
方法と相違し、切断部のバリ取り（ステップＳ６）は省
略することができる。ただし、中空部の自動製作は切断
後スクラップ部３を真空シャック等で除去するか後工程
でその部分を除去するものとする。
【００３１】なお、この第２方法では切断時（ステップ
Ｓ２）に下部に板材が直接接触しているため、レーザ切
断の切れ味が悪いこと、ならびに下板との溶着接合が切
断時に起こる可能性が存在する。特に後者の対策とし
て、接合しにくい金属材を選択するとか、板材表面に特
殊な被膜又は表面処理を処し接合しにくくすることが考
えられる。
【００３２】次に、本発明による第３方法について、以
下に説明する。図４は、本発明による金属板積層金型の
製作方法の第３方法を示すフロー図である。この図にお
いて、本発明の金属板積層金型の製作方法は、３次元Ｃ
ＡＤデータから金属板の厚さ毎のスライスデータを求め
るステップＳ１、複数の金属板を順次積層するステップ
Ｓ３、積層した金属板を順次接合するステップＳ４、複
数の金属板を１枚づつ精密切断するステップＳ２、次い
で金属板間の段差を除去するステップＳ５からなる。ま
た、この図において、更に、切断後の不要部を除去する
ステップＳ９と溶浸処理Ｓ８がステップＳ２の後に設け
られている。ステップＳ３、Ｓ４は各金属板毎に繰り返
される。
【００３３】図５は本発明による第３方法の説明図であ
る。図４及び図５において、本発明の第３方法では、周
囲を切断した金属板１を１枚づつ積層し（ステップＳ
３）、必要箇所の溶接を行っていき（ステップＳ４）、
所定の厚さに至るまでこれを繰返して積層ブロックとす
る。次いで、この積層ブロックの上部より、前述の第２
方法と同様に１枚づつ重ね切断（ステップＳ２）を行
い、不要部を除去（ステップＳ９）して、金型を製作す
る。不要部の除去方法としては真空又は磁力により吸引
する等の方法がとられる。なお、この第３方法では上下
型の一方しか１度に製作できない。
【００３４】以上の説明では、レーザ切断又はプラズマ
切断による場合について本発明を説明したが、次に、そ
の他の切断手段の場合について説明する。 小径フラットエンドミルによる切断加工による方法 レーザ切断の代わりに小径フラットエンドミルを使用
し、板の切断を行う方法であり、他の工程は第１方法
（図１及び図２）と全く同じである。ただし、狭い金型
キャビティ部や空洞部は単に切断のみでなく切削除去も
行うことができ小径工具で切削切断したものは、レーザ
切断のように切断幅を少なくできないため、場合によっ
ては上下型をわずかに離した状態で製作しなければなら
ない場合がある。この時は上下金型のＣＡＤデータをそ
の分だけ離して設計するなどの対策をとるのがよい。
【００３５】この切削切断においても、バリの発生は積
層時の厚さ方向の寸法誤差となるため極力抑制すべきで
あるが、もし発生が避けられない場合にはバリ取り工程
（ステップＳ６）を付加する必要がある。 積層・接合後に小径フラットエンドミル切削による
方法 レーザ切断の代わりに小径フラットエンドミルを使用
し、板の切断を行う方法であり、他の工程は第２方法
（図３及び図２）と全く同じである。ただし、狭い金型
キャビティ部や空洞部は単に切断のみではなく、切削除
去を行うこともできる。また、この切削切断において
は、特に上部表面のバリ発生を抑制すると共に、切粉が
残留していないように注意を要する。
【００３６】 積層・溶接ブロックより切削除去する
方法 レーザ切断の代わりに小径エンドミルによる切削切断す
る方法で、第３方法（図４及び図５）とほぼ同様の方法
である。ただし、この場合ボールエンドミルを使用すれ
ば、表面段差の問題は著しく改善され、より平滑な金型
表面が得られる。また、図６に模式的に示すように、使
用する板厚と切削工具の切込み深さは同一の値である必
要はないため、積層板材としてより厚肉の板を利用する
ことが可能であり、溶接工程の短縮化を図ることができ
る。
【００３７】 積層・接合において１枚づつボールエ
ンドミルによる切削 本発明の第２方法（図３）において、切削にフラットエ
ンドミルの代わりにボールエンドミルを用いることもで
きる。すなわち、板を積層・接合後にボールエンドミル
にて切削切断する。不要部はその都度除去してもよく、
或いは残留させた後除去してもよい。ボールエンドミル
を使用するため、上下金型の一方しか製作できないが、
段差は大幅に少なくなり、また切削の切込み深さは板厚
以下とすることができるため、この場合も厚肉の板が使
用でき溶接工程を大幅に短縮化できる。
【００３８】 レーザ切断とミーリングを組合わせた
方法 さらに、上記〜の方法において、切削切断の直前に
レーザ切断を付加し、あらかじめ不要なスクラップ部３
を除去した後に切削加工を加える方法も有効である。こ
の場合の切削工具はボールエンドミル工具の方が表面の
平滑度を向上させるには適している。この方法では工具
にかかる切削抵抗が減少するため、より小径の工具によ
り、より高速送りが可能となる。
【００３９】 レーザと切削の複合加工機 図１〜図５で述べた第１〜第３の方法では、レーザ加工
機又はプラズマ加工機を使って金型を製作する。切断と
溶接を同一光源を使用して加工できれば１台の加工機に
板又は積層板を出し入れすることによって金型製作が可
能となる。切断と溶接に２つの光源を必要とする場合、
２台のレーザ加工機を接続させるか、１台のレーザ加工
機に２光源を持たせるかのいずれかとなる。切断後のド
ロスやバリ取り工程が入れば、加工機の中に組み込む
か、あるいは横に置いて次の板の切断中にバリ取り加工
を行う。いずれにしても、バリ取りを含めて全体の切断
・積層・溶接の３工程を全自動で行うことができる。
【００４０】切削による切断を採用する場合には、レー
ザ加工機と切削加工機の２台を使用するよりは、２台を
複合機とした方が良い場合も多い。すなわち、市販の切
削加工機（ＮＣスライス又はマシニングセンタ）にレー
ザ加工ヘッドを取付けたものにすれば、ＮＣ工作機の多
様な機能がフルに活用できる。例えばＺ軸の正確な位置
制御と素早い動き、Ｘ・Ｙ軸の高速かつ精密な動き、さ
らには多彩なＮＣ機能も活用できる。このとき、恐らく
テーブルは固定でスピンドル軸がＸＹＺに高速に動く方
法が適しているであろう。或いはテーブルはＺ軸のみに
動く方法も可能性がある。特にスポット溶接時Ｘ・Ｙ軸
は超音速で動くことが望ましいので、リニア駆動軸を使
用することも考えられる。
【００４１】表１は、上述した本発明の３つの方法（第
１〜第３）と、切断手段との関係を示している。
【００４２】
【表１】
【００４３】表１から明らかなように、第１方法には、
レーザ切断、プラズマ切断、及びフラットエンドミルが
適用でき、第２方法には、更にボールエンドミルが適用
できる。また、第３方法には、レーザ切断、プラズマ切
断、及びボールエンドミルが適している。また、ボール
エンドミルを用いた第２方法及び第３方法では、段差除
去がなく、かつ厚板が可能である。
【００４４】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変更できることは勿論である。
【００４５】
【発明の効果】上述したように本発明の第１発明によれ
ば、３次元ＣＡＤデータから金属板の厚さ毎のスライス
データを求め、金属板の切断、切断した金属板の積層、
及び積層した金属板の接合を繰り返すだけで、金型形状
に極めて近い積層金属板を成形でき、次いで金属板間の
段差を除去すれば金属板積層金型を製作することができ
る。また、本発明の第２発明によれば、積層、接合、切
断の順で、第１発明と順序が異なるだけで、切断部のバ
リ取りを本質的になくすことができる。更に、第３発明
によれば、積層、接合の繰り返しにより予め積層ブロッ
クを構成し、次いで１枚づつ切断し、不要部を順次除去
し、次いで段差除去を行うことにより、精度の高い金型
を製作することができる。
【００４６】従って、金属板の接合をレーザによる点溶
接又はシーム溶接、もしくはそれらの組合せで行うこと
により、簡便な接合法により必要強度が得られ、また、
上述した切断、積層、接合の繰り返しにより積層と接合
の自動化が可能であり、接合後或いは溶浸処理後に段差
処理することにより表面段差の除去が容易にでき、金属
板の接合毎に積層した金属板の全体厚さを計測し、これ
をスライスデータにフィードバックすることにより積層
金型の厚さ精度を確保できる。
【００４７】すなわち、本発明の金属板積層金型の製作
方法は、簡便な接合法により必要強度が得られ、積層と
接合の自動化が可能であり、表面段差の除去が容易にで
き、積層金型の厚さ精度を確保できる、等の優れた効果
を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による金属板積層金型の製作方法の第１
方法を示すフロー図である。
【図２】本発明による第１方法及び後述する第２方法の
説明図である。
【図３】本発明の第２方法を示すフロー図である。
【図４】本発明の第３方法を示すフロー図である。
【図５】本発明による第３方法の説明図である。
【図６】積層・溶接ブロックより切削除去する方法の説
明図である。
【符号の説明】
１ 金属板 ２ 切断部 ３ スクラップ部部 ４ 接近点溶接 ５ 点溶接

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ３次元ＣＡＤデータから金属板の厚さ毎
    のスライスデータを求め、複数の金属板を１枚づつ精密
    切断し、切断した金属板を順次積層し、積層した金属板
    を順次接合し、次いで金属板間の段差を除去する、こと
    を特徴とする金属板積層金型の製作方法。
  2. 【請求項２】 更に、切断した金属板の積層前に切断部
    のバリ取りを順次行う、ことを特徴とする請求項１に記
    載の金属板積層金型の製作方法。
  3. 【請求項３】 ３次元ＣＡＤデータから金属板の厚さ毎
    のスライスデータを求め、複数の金属板を１枚づつ積層
    し、積層した金属板を順次接合し、次いで積層した最上
    層の板を順次切断し、次いで金属板間の段差を除去す
    る、ことを特徴とする金属板積層金型の製作方法。
  4. 【請求項４】 金属板にあらかじめ分離剤を塗布または
    メッキし、或いは箔状の分離材を挟みこみ、これにより
    切断時の溶着を防止する、ことを特徴とする請求項３に
    記載の金属板積層金型の製作方法。
  5. 【請求項５】 ３次元ＣＡＤデータから金属板の厚さ毎
    のスライスデータを求め、複数の金属板を１枚づつ積層
    し、積層した金属板を順次接合して複数の金属板からな
    る積層ブロックを構成し、次いで積層した最上層の板か
    ら１枚づつ重ね切断し、不要部を順次除去し、次いで金
    属板間の段差を除去する、ことを特徴とする金属板積層
    金型の製作方法。
  6. 【請求項６】 更に、金属板の接合毎に積層した金属板
    の全体厚さを計測し、これをスライスデータにフィード
    バックする、ことを特徴とする請求項１乃至５に記載の
    金属板積層金型の製作方法。
  7. 【請求項７】 更に、段差除去前に、積層した金属板全
    体をロウ材を使って溶浸処理する、ことを特徴とする、
    請求項６に記載の金属板積層金型の製作方法。
  8. 【請求項８】 金属板にあらかじめロウ材を塗布または
    メッキし、または箔状のロウ材を挟みこみ、次いで後工
    程で加熱接合することを特徴とする、請求項７に記載の
    金属板積層金型の製作方法。
  9. 【請求項９】 金属板の切断は、レーザ切断、プラズマ
    切断、ミーリング切断のいずれか単独又はそれらの組合
    せによる、ことを特徴とする請求項６に記載の金属板積
    層金型の製作方法。
  10. 【請求項１０】 金属板の接合は、レーザによる点溶接
    又はシーム溶接、もしくはそれらの組合せによる、こと
    を特徴とする請求項６に記載の金属板積層金型の製作方
    法。
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