JPS6147620B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔利用分野〕 本発明は３次元形状のマスターモデルの簡易製
作方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来からマスターモデル、木型及び金型を製作
する工程において、それらの形状は先ず３面図に
より定義され表現される。その３面図に基にして
３次元形状のマスターモデル等を製作することに
なるが、その形状には通常自由曲線や自由曲面が
含まれているので、図面作りに始まるマスターモ
デル等の製作工程にはかなりの熟練度が必要とさ
れていた。

近時コンピユータの性能向上とコスト低下と共
に、コンピユータを利用して３次元の点の座標か
らベジエ式やＢスプライン式の手法を用い３次元
の滑らかな曲線及び曲面が創成され、３次元NC
マシンに使用される３次元NC加工データが作り
出されている。したがつてマスターモデル等の製
作工程は以前よりは著しく簡単化されるに至つて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記の３次元NC加工データを用いて３次元NC
マシンによつてマスターモデルを加工するとき
は、直方形の素材から切削加工することになるの
で切削量が多く、長時間を要し、コストの上昇を
余儀なくされる問題点を有している。

〔発明の概要〕

本発明はこれらの問題点を解決し、簡易にマス
ターモデルを製作する方法を提供しようとするも
のであつて、要約すれば薄板の輪郭を平面的に加
工し、輪郭の異つた薄板を積層することにより３
次元形状を創成しようとするものである。

〔発明の内容〕

以下本発明の実施例の内容を第１図、第２図、
第３図に基づき詳細に説明する。

本発明の内容説明は、すでに従来技術によりコ
ンピユータのメモリ内に３次元の点の座標から第
１図に示すマスターモデルの３次元形状データが
創成されている所から説明する。

本発明を理解しやすくするため第１図の３次元
図形にはＸ、Ｙ、Ｚの各座標軸方向に断層的に切
断（以下スライスと称する）された線を付加して
図示している。

Ｚ軸方向はスライスピツチをｔにとつてスライ
スされ、Ｘ軸及びＹ軸方向は通常の座標単位に基
づいて縦横にスライスされている。

第２図は第１図の３次元図形のＹ軸方向にスラ
イスされた断面図形であつて、Ｚ軸方向にピツチ
ｔのスライス線のみが図示されている。第２図に
おいてはマスターモデル１の輪郭はＸ軸とＺ軸の
座標系によつて図示されていることになる。

第４図は第２図のＺ軸方向にスライスされた部
分２の側面Ｊの部分を、第３図には第２図のスラ
イス部分２を特に取出し図示したものである。ス
ライス部分２は第３図のような輪郭曲面をもつた
板厚ｔの薄板と考えることができる。第４図にお
いて２ａはスライス部分の上面を示し、２ｂは下
面を示す。点Ａはスライス部分２の側面輪郭Ｄの
上限座標点を示し、点Ｂは下限座標点を示す。点
Ａと点Ｂを結ぶ輪郭曲線Ｄは前記のごとくコンピ
ユータを用いベジエ式やＢスプライン式手法によ
り創成された膨らみをもつ曲線である。同様にＸ
軸及びＹ軸方向の各スライス線毎のそれぞれの断
面図形についても、点Ａ、点Ｂと輪郭曲線Ｄを前
記メモリから出力することができる。それぞれの
点Ａ、点Ｂ及び輪郭曲線Ｄは平面方向に連続して
スライス部分２の輪郭曲面を創成することにな
る。したがつてスライス部分２は第３図のごとく
板厚ｔの薄板からＸ軸とＹ軸の座標系のみで創成
することが可能である。

本発明のマスターモデルの製作においては、先
ずＺ軸方向のスライスピツチｔを使用薄板の厚み
に合せて設定する。前記メモリに入力されている
マスターモデル１の３次元形状のデータを板厚の
ピツチｔでスライスし、前記のごとくコンピユー
タを用い各スライス部分について点Ａ、点Ｂ及び
輪郭曲線Ｄの輪郭データを出力する。

次に使用する板厚ｔの薄板をレーザー又はウオ
ータージエツト加工機のテーブル上にセツトす
る。レーザー又はウオータージエツト加工機には
発射装置Ｃが設けられ、その先端の発射ノズルか
ら直径Ｇのレーザビーム又はジエツト噴流が発射
されて薄板を加工する。発射装置Ｃは加工機のテ
ーブルに対して鉛直方向に設けられ、かつ移動機
構（図示せず）をも備えテーブル上をＸ軸及びＹ
軸方向に移動自在となつている。また発射装置Ｃ
は角度調整機構（図示せず）を有しているので、
加工機のテーブルに対し前記の鉛直方向から斜傾
方向に傾動自在となつている。第４図では発射装
置Ｃが角度θ傾動した状態を図示している。

加工機上における薄板の加工は次の順序により
行なわれる。コンピユータから出力されるスライ
ス部分の輪郭データに基づき、先ず発射装置Ｃを
鉛直状態にして点Ｂの輪郭部を加工し、次に発射
装置Ｃを斜傾状態にして点Ｂから点Ａに至る輪郭
曲線Ｄを加工する。第４図は輪郭曲線Ｄの一部の
加工状態図である。コンピユータからのスライス
部分の輪郭データにより、点Ａと点Ｂを結ぶ直線
Ｅに平行で該直線ＥからＦの距離の曲線Ｄに接す
る接線Ｈ上のＷ部分の加工であるが、発射装置Ｃ
のノズル方向を接線Ｈに平行に設定されると共
に、発射ノズルの中心線位置は前記直線Ｅから接
線Ｈまでの距離Ｆの他にノズルから発射されるレ
ーザービーム又はウオータージエツト噴流の切断
径Ｇの半径分寸法を加算した位置までシフトされ
て発射加工する。なお発射装置Ｃの設定は、前記
の接線Ｈを基準とする設定に代り斜傾の角度θに
換算して設定してもよい。

次に輪郭曲線Ｄの全曲線部分について加工を行
なう。輪郭曲線Ｄは薄板の薄い板厚範囲では通常
数本の接線の集合で加工が完了する単純な形状で
あるが、かなり細分化された接線の集合の場合は
点Ｂから点Ａに至る間をＺ軸方向に更に細分して
スライスし、曲線Ｄ上の各細分スライス点におけ
る接線方向に平行に発射装置Ｃの方向をシフトし
て設定し、全曲線の加工を完了する。

同様にして、第３図のＸ軸及びＹ軸上の座標点
Ｂをスライス部分２の下面の輪郭線上の相当座標
点上にくまなく設定し、それぞれについて点Ｂか
ら点Ａまで加工することによりスライス部分の輪
郭曲面が加工される。以下同様にしてＺ軸方向の
上から下までの全スライス部分に対応した数の全
薄板の輪郭曲面が加工される。なお輪郭曲面の加
工については、先に点Ｂの加工をスライス部分２
の全輪郭について加工した後に、点Ｂから点Ａに
至る全輪郭曲面を順次加工するようにしても差支
えない。また加工薄板に対し発射装置Ｃを移動す
る代りに、加工薄板を移動するようにしても差支
えない。

次に各スライス部分に対応した輪郭曲面が加工
された全薄板は積層され、積層面に接着剤が塗布
され、クランプ用治具（図示せず）により空隙な
く接着され、３次元形状のマスターモデルが組立
られる。通常、接着剤としては樹脂系が使用され
るが、接着剤層の厚みを30μｍ以下とすると、加
工薄板の１mm前後の板厚に対して微小であり、マ
スターモデルの形状上も用途上も支障がない。ま
た第１図のマスターモデルを雄型とするとき雌型
のマスターモデルを製作する場合は、前記コンピ
ユータのメモリに記憶された３次元図形の加工デ
ータを加工薄板の穴の輪郭加工に使用すること
と、雌雄型のクリアランスを必要とするときはク
リアランス量だけ発射ノズルを更にシフトするこ
とを考えればよい。また加工機として放電加工機
を利用する場合も本発明の製作方法はそのまま利
用できる。

使用薄板の材料としては一般に加工及び接着容
易な木、プラスチツク又は紙が使用される。また
薄板材料として金型に適した硬質材を選ぶとき
は、做い加工用マスターモデルとしてではなく直
接に一品金型の製作に利用することもできる。

〔発明の効果〕

以上の本発明の製作方法によりマスターモデル
を製作するときは、従来のごとく一体型のものを
長時間かけてNCマシンで加工する場合に較べ短
時間で作り出せることが可能となる。また本発明
によるときは従来の様な熟練作業者の手を借りる
必要がなくなり、コンピユータとレーザ等の切断
加工機と３次元形状の座標データがあれば、誰で
も容易に３次元形状のマスターモデルを作り出す
ことができる。

又薄板材料として多種類のものから木型、做い
型彫機、摺合せ用及びガバリ用等のそれぞれの用
途によつて自由に選択できる。特に加工及び接着
の容易な材料を選ぶときは著しいコストの減小が
期待できる。

又一般にNCマシンにより直接に金型を加工す
る前にマスターモデルを製作して、金型の３次元
形状の検討を行なう工程が必要とされているが、
本発明によつてマスターモデルを簡単に製作でき
るから、金型製造工程の合理化に直接寄与すると
ころ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図はコンピユータのメモリー内に創成され
たマスターモデルの３次元図形の説明図、第２図
は第１図の３次元図形のＹ軸方向の断面図形、第
３図は第１図の３次元図形のスライス部分を取出
した説明図、第４図は第２図のＪ部詳細と加工機
の発射装置との関係図である。 １はコンピユータのメモリに記憶されたマスタ
ーモデル、２はマスターモデルのスライス部分、
２ａはスライス部分の上面、２ｂはスライス部分
の下面である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の等厚の薄板材料を用い、コンピユータ
   のメモリに入力されているマスターモデルの３次
   元形状データから前記薄板材料の板厚の寸法ピツ
   チでもつて複数の断面部分にスライスして各スラ
   イス部分の輪郭データを出力する工程と、前記の
   各スライス部分の輪郭データに基づきそれぞれの
   薄板材料を各スライス部分に対応する輪郭形状に
   レーザ加工機等を用いて加工する工程と、前記の
   各スライス部分の輪郭形状に加工された薄板を積
   層して接着する組立工程を経て、３次元形状デー
   タのマスターモデルを製作することを特徴とした
   マスターモデルの簡易製作法。