JP2002086453A

JP2002086453A - 型形状生成装置及び方法

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Publication number: JP2002086453A
Application number: JP2000277173A
Authority: JP
Inventors: Motohiro Shimada; 元浩島田; Kazunari Teramoto; 一成寺本; Yasushi Iwata; 靖岩田
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2000-09-12
Publication date: 2002-03-26
Anticipated expiration: 2020-09-12
Also published as: JP4543524B2

Abstract

(57)【要約】【課題】複雑な型形状であっても最適な分割位置を特
定して容易に型形状を生成する。【解決手段】隣り合う実部であって、かつ接続可能で
あるかを判定する（ステップＳＴ１７）。すなわち、各
実部の隣接関係を判定し、同一階層でかつ隣接関係にあ
るかを判定し、この関係がある実部は同一グループとし
て結合される（ステップＳＴ１８）。つぎに、同一階層
における実部の隣接関係の判定を終了したかを判定し
（ステップＳＴ１９）、終了したときは次にグループ化
を行う階層を決定して（ステップＳＴ１４）、次のグル
ープ化処理を続行する。なお、終了しなかったときは、
新たなグループを設定して（ステップＳＴ２０）、その
グループの処理を続行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、型形状生成装置及
び方法に係り、特に、製品に対応する型形状を自動的に
生成する型形状生成装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】型は、
一般に工作機械を利用した切削加工により加工される。
工作機械で加工を行うためには、型を加工することがで
きる形状に分割する必要がある。現在では、オペレータ
がＣＡＤにより形状を確認しながら型の分割を行ってい
る。しかし、複雑な型形状においては、どのように形状
を分割するのが適切であるかを判断することが難しい。
したがって、通常、繰り返し修正しながら型分割を行っ
ているため、多くの作業時間を費やしている。

【０００３】これに対して、特開平１１−３４８０４４
号公報では、型の面データの法線ベクトルと抜き方向の
法線ベクトルとの比較を行い、その成分の一致度で形状
同士が干渉し合う可能性を示唆して金型設計を行う方法
が提案されている。

【０００４】この方法は、指示した抜き方向のベクトル
と面の法線ベクトルとの成分比較によって金型の抜けな
い部分があるか否かの判定を行う。しかし、分割の位置
（パーティングライン）等はオペレータが指示しなけれ
ばならず、複雑な金型の場合ではその分割位置を指示す
るのが困難であり、型設計の負担が大きかった。

【０００５】本発明は、上述した課題を解決するために
提案されたものであり、複雑な型形状であっても最適な
分割位置を自動的に決定して容易に型形状を生成するこ
とができる型形状生成装置及び方法を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
型外形形状を、最小単位となる立体要素を多数個組み合
わせて構成された立体モデルに変換する立体モデル変換
手段と、製品形状と前記型外形形状の立体モデルとに基
づいて、型形状の立体モデルを生成する型形状立体モデ
ル生成手段と、前記型形状立体モデル生成手段で生成さ
れた型形状の立体モデルを、機械加工可能な形状または
製品が抜ける形状に分割する分割手段と、を備えて構成
されている。

【０００７】型の外形形状だけでなく製品形状について
も複数の立体要素で構成される立体モデルに変換するの
が好ましい。これにより、形状を特定するための複雑な
データを取り扱うことなく簡単な演算処理だけで型形状
を求めることができ、また、これらの形状の内部と外部
の判定を容易に行うことができる。立体要素としては、
製品形状に合わせて角柱、円柱、球、線分、点群などの
基本図形を用いたり多面体を用いてもよい。そして、か
かる型形状の立体モデルを所定方向からみて機械加工可
能な形状または製品が抜ける形状に分割することで、容
易に加工したり取り扱うことができる型形状を生成する
ことができる。

【０００８】前記分割手段は、請求項２記載のように、
前記型形状立体モデル生成工程で生成された型形状の立
体モデルに対して、所定の方向における各立体要素の階
層を判別し、同一階層でかつ隣接関係にある立体要素を
グループ化し、グループが異なる立体要素間で分割する
のが好ましい。

【０００９】同一階層で隣接する立体要素を結合してグ
ループ化し、グループ毎に分割することで、機械加工可
能な形状または製品が抜け出る形状に分割することがで
きる。

【００１０】なお、最上層及び最下層の立体要素は、ほ
とんど連続しており、機械加工可能な形状又は製品が型
から抜ける形状を容易に構成できる。そこで、分割手段
は、さらに最上層及び最下層の立体要素を優先してグル
ープ化することが好ましい。具体的には、前記分割手段
は、前記所定の方向において、最上層及び最下層であっ
てかつ隣接関係にある立体要素を優先してグループ化
し、残りの立体要素対して同一階層でかつ隣接関係にあ
る立体要素をグループ化し、グループが異なる立体要素
間で分割すればよい。

【００１１】また、前記分割手段は、請求項３記載のよ
うに、前記型形状の立体モデルの各立体要素に対して、
所定方向において何階層中の何番目であるかを示すフラ
グを付し、隣接しかつ同一のフラグが付された立体要素
を結合して複数の最小立体を形成し、隣接する最小立体
をグループ化し、グループの異なる最小立体間で分割す
るのが好ましい。

【００１２】型形状が複雑に構成されている場合には、
立体要素の階層を判別するだけでは十分でないことがあ
る。そこで、型形状の立体モデルを構成する各立体要素
に対して、所定方向において何階層中の何番目であるか
を示すフラグを付す。隣接しかつ同一のフラグが付され
た立体要素同士は、似た形状になっていることが多く、
形状の関連性もある。そこで、これらの立体要素同士を
結合して複数の最小立体を形成する。さらに、隣接する
最小立体同士をグループ化すると共に、グループの異な
る最小立体間で分割する。これにより、型形状を機械加
工可能な形状又は製品が型から抜ける形状に分割するこ
とができ、容易にその型を形成することができる。

【００１３】なお、最上層及び最下層の最小立体は、ほ
とんど連続しており、機械加工可能な形状又は製品が型
から抜ける形状を容易に構成できる。そこで、分割工程
では、最上層及び最下層の最小立体を優先してグループ
化することが好ましい。具体的には、前記分割手段は、
前記所定の方向において、最上層及び最下層であってか
つ隣接関係にある最小立体を優先してグループ化し、残
りの最小立体対して同一階層でかつ隣接関係にあるもの
をグループ化し、グループが異なる最小立体間で分割す
ればよい。

【００１４】さらに、前記分割手段は、更に、型形状の
外枠となる外枠立体要素に接する中空部と、前記中空部
に隣接する外枠立体要素の隣接部位を判定し、前記所定
の方向と交差しかつ前記隣接部位を通る位置で前記外枠
立体要素を分割してもよい。

【００１５】請求項４記載の発明は、型外形形状を、最
小単位となる立体要素を多数個組み合わせて構成された
立体モデルに変換する立体モデル変換工程と、製品形状
と前記型外形形状の立体モデルとに基づいて、型形状の
立体モデルを生成する型形状立体モデル生成工程と、前
記型形状立体モデル生成工程で生成された型形状の立体
モデルを、機械加工可能な形状または製品が抜ける形状
に分割する分割工程と、を備えて構成されている。

【００１６】請求項４記載の発明は、請求項１記載の型
形状生成装置の処理工程であり、型形状の立体モデルを
所定方向からみて機械加工可能な形状または製品が抜け
る形状に分割することで、容易に加工したり取り扱うこ
とができる型形状を生成することができる。

【００１７】前記分割工程は、請求項５記載のように、
前記型形状立体モデル生成工程で生成された型形状の立
体モデルに対して、所定の方向における各立体要素の階
層を判別し、同一階層でかつ隣接関係にある立体要素を
グループ化し、グループが異なる立体要素間で分割する
工程を有するのが好ましい。なお、この分割工程では、
請求項２に記載した処理を行っており、さらに最上層及
び最下層の立体要素を優先してグループ化することが好
ましい。

【００１８】前記分割工程は、請求項６記載のように、
前記型形状の立体モデルの各立体要素に対して、所定方
向において何階層中の何番目であるかを示すフラグを付
し、隣接しかつ同一のフラグが付された立体要素を結合
して複数の最小立体を形成し、隣接する最小立体をグル
ープ化し、グループの異なる最小立体間で分割する工程
を有するのが好ましい。また、この分割工程では、請求
項３に記載した処理を行っており、さらに最上層及び最
下層の最小立体を優先してグループ化することが好まし
い。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２０】本発明は、例えば図１に示す構成の型形状
生成装置１に適用することができる。型形状生成装置１
は、製品形状と成形する型の外形形状に基づいて型形状
立体モデルを生成し、この型形状立体モデルを機械加工
の可能な形状又は製品が型から抜け出る形状に分割する
処理を行う。

【００２１】型形状生成装置１は、製品形状や型外形形
状のデータが入力される入力部１１と、入力されたデー
タや演算中のデータを記憶する記憶部１２と、型形状等
を立体モデルに変換したり、その分割位置を演算する演
算部１３と、演算結果を表示する表示部１４とを備えて
いる。

【００２２】ここで、図２に示すように、製品形状を形
取った型ａを加工するための工具ｂは、例えば所定の軸
を中心に回転するボールエンドミルを備えており、この
型ａに対してその軸方向（一般的にＺ軸方向）からのみ
アプローチすることができる。したがって、型の形状が
分かっていても、そのままではその型を加工することが
できない。そこで、型ａを点線に沿って分割すれば、図
３に示すように、工具ｂは型ａを加工することができる
ようになる。このように、機械加工可能な形状又は製品
が抜ける形状とは、図２に示すように、加工用の工具ｂ
の軸方向又は製品の抜き方向、すなわち一般的にＺ軸方
向に対してオーバーハングしない（覆い被さる部材がな
い）形状をいう。

【００２３】［型形状立体モデルの生成］演算部１３
は、最初に、型形状の立体モデルを生成する演算処理を
行う。演算部１３は、この型形状立体モデルの生成で
は、図４に示すステップＳＴ１からステップＳＴ４まで
の処理を実行する。

【００２４】ステップＳＴ１において、演算部１３は、
入力部１１から製品形状と型の外形形状のデータを入力
し、これらのデータを記憶部１２に記憶させて、ステッ
プＳＴ２に進む。ここでは、製品形状は例えば図５
（Ａ）に示すように構成され、型の外形形状は例えば図
６（Ａ）に示すように構成されている。

【００２５】ステップＳＴ２において、演算部１３は、
製品形状を立体モデルに変換して、ステップＳＴ３に進
む。立体モデルとは、変換対象となる形状が最小単位と
なる立体要素によって表されたものをいう。ここでは、
立体要素として角柱を用いている。立体要素は、機械加
工用工具の軸方向に向かって型形状が連続する限り、連
続的に形成されている。そして、製品形状は、例えば図
５（Ｂ）に示すような立体モデルに変換される。

【００２６】なお、本発明では立体要素の形状は限定さ
れないが、立体要素としては、円柱、球、線分、点群な
どの基本図形を用いたり、多面体を用いてもよい。

【００２７】ステップＳＴ３において、型の外形形状を
立体モデルに変換して、ステップＳＴ４に進む。ここで
も、ステップＳＴ２と同一の立体要素である角柱を用い
て、型の外形形状を立体モデルに変換する。立体要素
は、機械加工用工具の軸方向に向かって型外形形状が連
続する限り、連続して形成される。そして、型の外形形
状は、例えば図６（Ｂ）に示すような立体モデルに変換
される。

【００２８】ステップＳＴ４において、型の外形形状の
立体モデルから製品形状の立体モデルを集合演算により
減算し、型形状の立体モデルを生成する。例えば図７
（Ａ）に示す型の外形形状の立体モデルから、図７
（Ｂ）に示す製品形状の立体モデルを減算すると、図７
（Ｃ）に示す型形状の立体モデルが生成される。演算部
１３は、以上の処理を終了すると、生成した型形状の立
体モデルのデータを記憶部１２に記憶する。

【００２９】なお、型形状の立体モデルが予め存在する
場合、既存モデルを入力してもよい。また、型の外形形
状の立体モデルと製品形状の立体モデルから型形状の立
体モデルを生成することができれば、上述した減算処理
だけでなく、排他的論理和を用いてもよい。

【００３０】［分割処理］つぎに、演算部１３は、生成
された型形状の立体モデルに対して、機械加工可能な型
形状又は製品が抜ける型形状を生成するための分割処理
を行う。

【００３１】（階層分割）この分割処理は、型形状の立
体モデルの立体要素（以下、「実部」という。）を階層
毎に分解する処理と、分割条件に基づくグループ化処理
（結合処理）によって構成されている。演算部１３は、
具体的には、図８に示すステップＳＴ１１からステップ
ＳＴ２１までの処理を行う。

【００３２】ステップＳＴ１１において、演算部１３
は、記憶部１２から型形状の立体モデルのデータを読み
出し、この型形状の立体モデルを入力して、ステップＳ
Ｔ１２に進む。ここでは、図７（Ｃ）に示す型形状の立
体モデルを入力する。なお、型形状の立体モデルのデー
タを入力部１１から新たに入力してもよい。

【００３３】ステップＳＴ１２において、演算部１３
は、入力部１１からの分割条件を入力して、ステップＳ
Ｔ１３に進む。分割条件としては、詳しくは後述する
が、例えば最上層や最下層を優先して分割することや、
最下層から中子を分割すること等がある。

【００３４】ステップＳＴ１３において、型形状の立体
モデルの実部を階層別に分解する。ここでは、型形状の
立体モデルの任意の位置Ｐにおいて、指定した方向（Ｚ
軸方向）に対する実部の階層を判定する。例えば図９に
示すように、任意の位置Ｐ（Ｘ₁，Ｙ₁）のＺ軸方向にお
いては、実部が第１階層から第４階層まで存在する。そ
して、全ての位置のＺ軸方向について、実部が何階層あ
るかを判定して、ステップＳＴ１４に進む。

【００３５】ステップＳＴ１４において、グループ化を
行う階層を決定して、ステップＳＴ１５に進む。なお、
ここでは最上層の実部及び最下層の実部はグループ化処
理から除外するが、これらについてもグループ化を行っ
てもよい。

【００３６】ステップＳＴ１５において、決定された階
層の実部の隣接判定処理を開始して、ステップＳＴ１６
に進む。

【００３７】ステップＳＴ１６において、決定された階
層の全ての実部の判定を終了したかを判定し、全ての実
部の判定が終了したときはステップＳＴ２１に進み、こ
れを否定するときはステップＳＴ１７に進む。

【００３８】ステップＳＴ１７において、隣り合う実部
であって、かつ接続可能であるかを判定する。すなわ
ち、各実部の隣接関係を判定し、同一階層でかつ隣接関
係にあるかを判定する。そして、これを肯定したときは
ステップＳＴ１８に進み、これを否定したときはステッ
プＳＴ１９に進む。

【００３９】ここで、型形状の立体モデルのＸＺ平面に
おける断面は、例えば図１０に示すように構成されてい
る。図１０において、第２階層となるのは、実部１９か
ら実部３０、実部４１及び実部５０である。但し、実部
２４，２５，４１，５０は、最下層になるのでグループ
化処理から除外する。したがって、図１１に示すよう
に、例えば実部１９から実部２３は、同一階層であって
隣接関係にあるものと判定される。

【００４０】ステップＳＴ１８において、同一階層であ
って隣接関係にある実部を同一グループとして結合し
て、ステップＳＴ１９に進む。例えば、上述した実部１
９から実部２３は、グループ１として結合される。

【００４１】ステップＳＴ１９において、同一階層にお
ける実部の隣接関係の判定を終了したかを判定し、終了
したと判定したときはステップＳＴ１４に戻り、これを
否定したときはステップＳＴ２０に進む。例えば、第２
階層の実部１９から実部２３をグループ１とした場合で
は、実部２６から実部３０の隣接関係の判定が残ってい
るので、ステップＳＴ２０に進む。なお、既にその階層
の全ての実部の隣接関係の判定を終了したときはステッ
プＳＴ１４に戻る。

【００４２】ステップＳＴ２０において、その階層に新
たなグループを設定して、ステップＳＴ１５に戻る。例
えば、第２階層において実部１９から実部２３をグルー
プ１とした後は、新たにグループ２を設定する。

【００４３】そして、このような処理を繰り返し行うこ
とによって、例えば図１２に示すように、実部１９から
実部２３はグループ１、実部２６から実部３０はグルー
プ２、実部３１から実部３４はグループ３、実部３７か
ら実部４０はグループ４にグループ化される。すなわ
ち、ここでは型形状の中子を複数のグループに分けてい
る。グループ化処理が終了すると、上述したステップＳ
Ｔ１６の処理を経て、ステップＳＴ２１に進む。

【００４４】ステップＳＴ２１において、外枠となる実
部を所定の位置で分割し、分割された外枠を最上層や最
下層の実部に結合する。そして、最上層や最下層の実部
やグループ化された実部を結合することで型枠を形成す
る。なお、この処理については、詳しくは後述する図１
４で説明する。そして、演算部１３は、このようにして
完成した型形状のデータを出力して表示部１４に表示
し、処理を終了する。

【００４５】以上のように、型形状生成装置１は、各実
部の隣接関係を判定し、同一階層でかつ隣接関係にある
と判定した実部を同一のグループとし、グループが異な
る実部を分離する。これにより、型形状の中子を複数の
グループに分け、グループに従って分割することで、適
正な位置で型形状の分割を行うことができる。この結
果、自動的に最適な機械加工の可能な形状又は製品が型
から抜け出る形状を生成して、製品の型形状を容易に生
成することができるので、工数の削減により型設計の負
担を大幅に軽減することができる。

【００４６】（階層・優先分割）演算部１３は、上述し
たグループ化処理では最上層と最下層を除外したが、最
上層と最下層を優先して分割する優先分割を行うことも
できる。

【００４７】優先分割では、最初に最上層の実部のグル
ープ化を行う。例えば図１３に示すように、連続する最
上層の実部３から実部１６を１つのグループとして結合
し、これを上型部分６０とする。なお、左外枠７０とな
る実部１，２と、右外枠８０となる実部１７，１８は、
上型部分６０のグループ化処理から除外する。

【００４８】つぎに、連続する最下層の実部４１から実
部５０及び実部２４，２５，３５，３６を新たに１つの
グループとして結合し、これを下型部分９０とする。な
お、左外枠７０及び右外枠となる実部１，２，１７，１
８は、下型部分９０のグループから除外する。また、最
初に最下層のグループ化を行ってから、次に最上層のグ
ループ化を行ってもよい。

【００４９】上型部分６０、左外枠７０、右外枠８０、
下型部分９０を除いた実部は、型形状の中子を構成す
る。そこで、この残りの実部に対して、上述した図８に
示す処理に従って、グループ化を行う。この結果、実部
１９から実部２３がグループ３、実部２６から実部３０
がグループ４、実部３１から実部３４がグループ５、実
部３７から実部４０がグループ６となる。

【００５０】つぎに、左外枠７０及び右外枠８０を分割
する。左外枠７０や右外枠８０を構成する実部は、１階
層しか存在しない実部が該当する。具体的には、演算部
１３は、図１４に示すステップＳＴ３１からステップＳ
Ｔ３３までの処理に従って、実部１，２，１７，１８を
分割する。

【００５１】ステップＳＴ３１において、外枠（左外枠
７０及び右外枠８０）に隣接する実部を検索して、ステ
ップＳＴ３２に進む。ここで検索対象となる実部は、Ｚ
軸方向において２層以上を構成する実部である。したが
って、左外枠７０や右外枠８０を構成する実部は検索対
象から除外する。

【００５２】ステップＳＴ３２において、外枠に隣接す
る中空部の中間位置で当該外枠を分割して、ステップＳ
Ｔ３３に進む。例えば図１０において、実部２は、左外
枠７０を構成すると共に、実部３，４１に隣接してい
る。したがって、実部２を、実部３と実部４１で挟まれ
た中空部の中間位置で分割する。

【００５３】具体的には上記図１３に示すように、型形
状を組み合わせた状態において、実部２の最下部から実
部３の最下部までの高さＺ１を求める。同様に、実部２
の最下部から実部４１の最上部までの高さＺ２を求め
る。高さＺ１と高さＺ２の差の中間である長さＬ１（＝
（Ｚ１−Ｚ２）／２）を求める。そして、実部２の最下
部から高さ（Ｚ２＋Ｌ１）の位置で、この左外枠７０を
分割する。

【００５４】同様に、型形状を組み合わせた状態におい
て、実部１７の最下部から実部１６の最下部までの高さ
Ｚ３を求める。さらに、実部１７の最下部から実部５０
の最上部までの高さＺ４を求める。高さＺ３と高さＺ４
の差の中間である長さＬ２（＝（Ｚ３−Ｚ４）／２）を
求める。そして、実部１７の最下部から高さ（Ｚ４＋Ｌ
２）の位置で、右外枠８０を分割する。このような分割
処理を終えると、ステップＳＴ３３に進む。

【００５５】なお、左外枠７０の分割位置は、上述した
位置が最も好ましいが、高さＺ１と高さＺ２の間の他の
位置であってもよい。また、右外枠８０の分割位置も、
上述した位置が最も好ましいが、高さＺ３と高さＺ４の
間の他の位置であってもよい。さらに、このような分割
位置は、手動によって特定してもよい。

【００５６】このように、演算部１３は、左外枠７０や
右外枠８０と、それらに隣接する中空部とを判定し、そ
の中空部の中心部であって実部の長さ方向に直交する方
向にその左外枠７０及び右外枠８０を分割している。

【００５７】ステップＳＴ３３において、分割した外枠
を結合して、型枠を形成する。具体的には、分割された
実部１及び実部２の上半分を、上型部分６０の実部３に
結合する。分割された実部１及び実部２の下半分を、下
型部分９０の実部４１に結合する。また、分割された実
部１７及び実部１８の上半分を、上型部分６０の実部１
６に結合する。分割された実部１７及び実部１８の下半
分を、下型部分９０の実部５０に結合する。

【００５８】以上の処理により、型形状生成装置１は、
型形状を構成する複数の実部を、上型部分６０、下型部
分９０、中子を構成する４グループの計６つに分割する
ことができる。したがって、これらの６グループ毎に部
品を加工すれば、機械加工用工具を用いて容易に型形状
を生成することができる。

【００５９】（フラグ分割）また、演算部１３は、各階
層の実部にフラグを付し、このフラグに従って分割処理
を行うこともできる。

【００６０】最初に、例えば図１５に示す位置ＰのＺ軸
方向に向かって、各階層の実部に２つのフラグ（ａ−
ｂ）を付す。ａは位置Ｐにおける階層の数を示すフラグ
であり、ｂはその実部が上から何番目の階層にあるかを
示すフラグである。位置Ｐにおける各実部のフラグは、
上から下の順に、（４−１）、（４−２）、（４−
３）、（４−４）になる。

【００６１】また、例えば図１０において、実部１のフ
ラグは（１−１）、実部１４のフラグは（４−１）、実
部２６のフラグは（３−２）、実部４５のフラグは（４
−４）になる。なお、ｂは、下から何番目の階層にある
かを示すように設定してもよい。

【００６２】つぎに、ａとｂが共に同一のフラグが付さ
れ、かつ互いに隣接する実部同士を結合する。これによ
り、図１６に示すように、複数の最小立体が形成され
る。なお、図１６の各最小立体に付されている符号は、
その最小立体を構成する実部を示している。

【００６３】最小立体の形成後、図１７に示すように、
各最小立体の隣接関係を判定し、接続可能な最小立体を
結合する。ここでは、外枠となる最小立体、すなわちフ
ラグ（１−１）が付された実部で構成される最小立体を
除外する。これにより、図１８に示すように、最上層の
型分割立体１００、最下層の型分割立体１１０、左外枠
１２０、右外枠１３０が形成される。なお、残りの最小
立体は、中子を構成する。

【００６４】（フラグ・優先分割）最小立体の隣接関係
の判定において、演算部１３は、最上層や最下層の型分
割立体を優先して形成するように行ってもよい。例え
ば、上述した図１６に示す最小立体を形成した後、最上
層や最下層の隣接する最小立体を優先して結合してもよ
い。

【００６５】具体的には、演算部１３は、最上層の実部
は連続しているので、最上層の最小立体同士を結合す
る。すなわち、フラグ（ａ−１）（ａは１を除く任意の
数）が付された実部を備えた最小立体を結合する。この
ように結合された立体を、最上層の型分割立体１００と
する。

【００６６】同様に、最下層の実部は連続しているの
で、最下層の最小立体同士を結合する。すなわち、フラ
グ（ａ−ａ）（ａは１を除く任意の数）が付された実部
を備えた最小立体を結合する。このように結合された立
体を、最下層の型分割立体１１０とする。これにより、
図１９に示すように、最上層の型分割立体１００、最下
層の型分割立体１１０、左外枠１２０、右外枠１３０が
形成される。なお、残りの６つの最小立体（点線で囲ま
れた部分）は中子を構成する。

【００６７】中子を構成する残りの最小立体についても
同様に隣接関係を判定し、接続可能な最小立体を結合す
る。これにより、残り１つの最小立体を結合し、図２０
に示すように、４つの型分割立体１４１〜１４４を構成
する。

【００６８】つぎに、上記図１９に示す左外枠１２０及
び右外枠１３０を、最上層の型分割立体１００と最下層
の型分割立体１１０の中間で分割する。例えば図２１に
示すように、型形状が完成されている状態を仮定し、左
外枠１２０の最下部から、その左外枠１２０に隣接する
部分であって最上層の型分割立体１００の下部までの高
さＺ５を求める。同様に、左外枠１２０の最下部から、
この左外枠１２０に隣接する部分であって最下層の型分
割立体１１０の上部までの高さＺ６を求める。高さＺ５
と高さＺ６の差の中間である長さＬ３（＝（Ｚ５−Ｚ
６）／２）を求める。そして、左外枠１２０の最下部か
ら高さ（Ｚ６＋Ｌ３）の位置で、この左外枠１２０を分
割する。

【００６９】同様に、型形状が完成されている状態を仮
定し、右外枠１３０の最下部から、この右外枠１３０に
隣接する部分であって最上層の型分割立体１００の下部
までの高さＺ７を求める。つぎに、右外枠１３０の最下
部から、この右外枠１３０に隣接する部分であって最下
層の型分割立体１１０の上部までの高さＺ８を求める。
高さＺ７と高さＺ８の差の中間である長さＬ４（＝（Ｚ
７−Ｚ８）／２）を求める。そして、右外枠１３０の最
下部から高さ（Ｚ８＋Ｌ４）の位置で、この右外枠１３
０を分割する。

【００７０】分割された左外枠１２０及び右外枠１３０
の上部を、最上層の型分割立体１００に結合する。ま
た、分割された左外枠１２０及び右外枠１３０の下部
を、最下層の型分割立体１１０に結合する。これによ
り、図２２に示すように、上型形状１５０と下型形状１
６０が形成される。

【００７１】中子を構成する立体形状１４１〜１４４を
下型形状１６０に組み合わせると、図２３に示すように
構成される。そして、上型形状１５０及び下型形状１６
０を組み合わせると、上記図２１に示すように、製品の
型形状が完成する。

【００７２】［その他］以上、製品の型形状を自動的に
生成することについて説明したが、中子形状を自動的に
生成することも可能である。

【００７３】上記図２０に示すように、中子を構成する
４つの型分割立体１４１〜１４４は連続していない。こ
の場合、中子形状だけを抜き出して構成することが困難
である。そこで、以下のようにして中子を一体の連続し
た形状にする。

【００７４】具体的には図２２において、下型形状１６
０から中子を構成する部材（以下、「中子部材」とい
う。）１６１を取り出すべく、下型形状１６０を点線に
沿って分割する。そして、図２４に示すように、分割さ
れた中子部材１６１に、４つの型分割立体１４１〜１４
４を結合する。ここでは、下型形状１６０と接する中子
部材１６１の位置情報を利用することによって、幅木位
置を決定することができる。

【００７５】さらに、このような中子形状を用いて木型
を生成することもできる。例えば図２５（Ａ）に示すよ
うに木型素材の外形形状から、図２５（Ｂ）に示す中子
形状を減算すると、図２５（Ｃ）に示す木型が生成され
る。そして、この木型を右又は左に９０度回転し、図２
６に示すように、最も空洞の幅が広い位置で切断するこ
とで、機械加工可能な型形状又は製品が抜ける形状を生
成することができる。

【００７６】以上詳細に説明したように、型形状生成方
法によれば、自動的に最適な分割位置を決定して、機械
加工可能な型形状又は製品が型から抜ける形状を容易に
生成することができ、さらに鋳造型の中子や木型などの
形状の分割にまで応用することができる。なお、ここに
いう機械加工には、放電加工や研削加工等も含まれるも
のとする。

【００７７】

【発明の効果】本発明によれば、機械加工可能な型形状
又は製品が型から抜ける形状を自動的に生成することが
でき、手動で型形状の分割位置を設定する手間を省くこ
とができ、この結果工数の削減による型設計作業の負担
を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した型形状生成装置の構成を示す
ブロック図である。

【図２】機械加工用の工具を用いて型形状を生成すると
きの問題を説明する図である。

【図３】機械加工可能な形状又は製品が抜ける形状を説
明するための図である。

【図４】型形状の立体モデルを生成する処理を説明する
フローチャートである。

【図５】製品形状のデータ（Ａ）と製品形状の立体モデ
ル（Ｂ）を説明する図である。

【図６】型外形形状のデータ（Ａ）と型外形形状の立体
モデル（Ｂ）を説明する図である。

【図７】型形状の立体モデルの生成を説明する図であ
る。

【図８】型形状の立体モデルの分割処理を説明するフロ
ーチャートである。

【図９】位置Ｐにおける実部の階層を説明する図であ
る。

【図１０】型形状の立体モデルのＸＺ平面における実部
の断面を説明する図である。

【図１１】実部の隣接関係を判定している状態を説明す
る図である。

【図１２】グループ化された実部を説明する図である。

【図１３】優先分割を説明する図である。

【図１４】外枠の分割処理を説明するフローチャートで
ある。

【図１５】位置Ｐにおける実部のフラグを説明する図で
ある。

【図１６】実部を結合して最小立体を形成した状態を説
明する図である。

【図１７】最小立体の隣接関係を判定している状態を説
明する図である。

【図１８】最小立体の結合により型分割立体が形成され
た状態を説明する図である。

【図１９】フラグ・優先分割により型分割立体が形成さ
れた状態を説明する図である。

【図２０】中子の型分割立体を説明する図である。

【図２１】最上層及び最下層の型分割立体を組み立てて
型形状が完成した状態を説明する図である。

【図２２】上型形状及び下型形状を説明する図である。

【図２３】中子を下型形状に結合した状態を説明する図
である。

【図２４】中子形状を生成することを説明する図であ
る。

【図２５】中子形状を用いて木型を生成することを説明
する図である。

【図２６】木型の分割位置を示す図である。

【符号の説明】

１型形状生成装置１１入力部１２記憶部１３演算部１４表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩田靖愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内Ｆターム(参考） 4F202 AM23 CA30 CB01 CD28 CD30 5B046 AA05 DA09 FA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】型外形形状を、最小単位となる立体要素
を多数個組み合わせて構成された立体モデルに変換する
立体モデル変換手段と、製品形状と前記型外形形状の立体モデルとに基づいて、
型形状の立体モデルを生成する型形状立体モデル生成手
段と、前記型形状立体モデル生成手段で生成された型形状の立
体モデルを、機械加工可能な形状または製品が抜ける形
状に分割する分割手段と、を備えた型形状生成装置。
【請求項２】前記分割手段は、前記型形状立体モデル
生成手段で生成された型形状の立体モデルに対して、所
定の方向における各立体要素の階層を判別し、同一階層
でかつ隣接関係にある立体要素をグループ化し、グルー
プが異なる立体要素間で分割する請求項１記載の型形状
生成装置。
【請求項３】前記分割手段は、前記型形状の立体モデ
ルの各立体要素に対して、所定方向において何階層中の
何番目であるかを示すフラグを付し、隣接しかつ同一の
フラグが付された立体要素を結合して複数の最小立体を
形成し、隣接する最小立体をグループ化し、グループの
異なる最小立体間で分割する請求項１記載の型形状生成
装置。
【請求項４】型外形形状を、最小単位となる立体要素
を多数個組み合わせて構成された立体モデルに変換する
立体モデル変換工程と、製品形状と前記型外形形状の立体モデルとに基づいて、
型形状の立体モデルを生成する型形状立体モデル生成工
程と、前記型形状立体モデル生成工程で生成された型形状の立
体モデルを、機械加工可能な形状または製品が抜ける形
状に分割する分割工程と、を備えた型形状生成方法。
【請求項５】前記分割工程は、前記型形状立体モデル
生成工程で生成された型形状の立体モデルに対して、所
定の方向における各立体要素の階層を判別し、同一階層
でかつ隣接関係にある立体要素をグループ化し、グルー
プが異なる立体要素間で分割する工程を有する請求項４
記載の型形状生成方法。
【請求項６】前記分割工程は、前記型形状の立体モデ
ルの各立体要素に対して、所定方向において何階層中の
何番目であるかを示すフラグを付し、隣接しかつ同一の
フラグが付された立体要素を結合して複数の最小立体を
形成し、隣接する最小立体をグループ化し、グループの
異なる最小立体間で分割する工程を有する請求項４記載
の型形状生成方法。