JP2011056579A

JP2011056579A - 鋳物の製造方法、鋳型の製造方法、および鋳型

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Publication number: JP2011056579A
Application number: JP2009212498A
Authority: JP
Inventors: Kiyokazu Saito; 清和斎藤
Original assignee: Iriso Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Iriso Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2009-09-14
Filing date: 2009-09-14
Publication date: 2011-03-24

Abstract

【課題】より精度良く鋳物を成形する。
【解決手段】３Ｄスキャナ３２で、鋳物の模型の表面の点の３次元空間上の位置を測定し、点の位置を示す位置データを取得し、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム３３で、位置データを用いて、切削のための加工プログラムを生成する。そして、ＮＣ切削加工機３４で、加工プログラムを用いて、最高使用温度が２５０度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂を切削して鋳型を成形し、鋳造加工機３５で、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を鋳型に鋳込み、鋳物を製造する。
【選択図】図２

Description

本発明は鋳物の製造方法、鋳型の製造方法、および鋳型に関し、特に、より精度良く鋳物を成形できるようにした鋳物の製造方法、鋳型の製造方法、および鋳型に関する。

従来から、釣りに用いる疑似餌（ルアー）の一種であるメタルジグや鉄道模型などには、鉛や亜鉛などを鋳造して、成形されるものが多い。

図１は、メタルジグや鉄道模型などの、従来の製造方法を説明する図である。原型である模型１１の周囲に石膏を流し込んで、模型１１が型取りされ、石膏型１２が作成される。そして、石膏型１２にウレタン樹脂を流し込むことにより、模型１１に対応する形状の雄型１３が作成される。さらに、雄型１３の周囲にシリコン樹脂を流し込んで凝固させ、シリコンゴム（シリコン樹脂）で鋳型１４が作成される。鋳型１４は、いわゆる量産型である。そしてさらに、鉛や亜鉛などが鋳型１４に鋳込まれて、鋳物である最終的な製品１５が成形される。

従来、写真や絵画などの写実的な被写体をスキャナで読み取り、コンピュータによりデジタルデータ化し、該デジタルデータに画像修正を施してネガフィルムを形成し、該ネガフィルムを写真製版により印刷版に形成し、該印刷板を原型の一部としてロストワックス鋳造法により貴金属アクセサリー、特にペンダントや指輪を製造することも提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１０１９３０号公報

ところが、模型１１の形状と製品１５の形状とは、長さを基準として、通常、１０％程度の差違が生じる。これは、製造工程において、石膏型１２、雄型１３、および鋳型１４に収縮が生じるためである。3次元の各方向において、この収縮の割合は、一定ではなく、模型１１（製品１５）の形状により、異なる。従って、模型１１の形状に対して、製品１５の形状には、ねじれ状の歪みが生じることも多い。

そこで、最終的に得たい製品１５の形状から、石膏型１２、雄型１３、および鋳型１４における収縮を考慮して模型１１が作られる。この模型１１の形状は、製品１５の形状から、経験的に決められる。

しかしながら、製品１５の設計図を描いたとしても、従来の製造方法では、製品１５の誤差を１％以下にすることは、極めて困難である。特に、エッジや細かい線などはつぶれてしまい、また、直線や一定の曲率の面（一様な面）を形成することは難しい。シリコンゴムで形成される鋳型１４を作成する段階で、鋳型１４を切削または研磨することも考えられるが、粒状に裂けるように削れてしまうので、所望の形状に成形することはできない。さらに、鋳型１４を精度良く成形したとしても、鋳型１４がシリコンゴムで形成されるので、密度の比較的高い鉛や亜鉛を流し込むと、鋳型１４が変形してしまう。

特許文献１に記載の発明を用いたとしても、被写体に対して、貴金属アクセサリーを精度良く製造することは困難である。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より精度良く鋳物を成形できるようにするものである。

本発明の第１の側面の鋳物の製造方法は、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金から形成される鋳物を製造する製造方法であって、前記鋳物の模型の表面の点の３次元空間上の位置を測定し、前記点の位置を示す位置データを取得する測定ステップと、前記位置データを用いて、切削のための加工プログラムを生成する生成ステップと、前記加工プログラムを用いて、最高使用温度が２５０度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂を切削して鋳型を成形する切削ステップと、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を前記鋳型に鋳込む鋳造ステップとを含む。

前記生成ステップにおいて、前記模型の面であって、３次元空間上の面を示す面データに前記位置データを変換し、前記面データから前記加工プログラムを生成することができる。

前記切削ステップにおいて、前記加工プログラムを用いて、フッ素樹脂またはポリイミドを切削して前記鋳型を成形することができる。

本発明の第２の側面の鋳型の製造方法は、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を鋳込む鋳型を製造する製造方法であって、鋳物の模型の表面の点の３次元空間上の位置を測定し、前記点の位置を示す位置データを取得する測定ステップと、前記位置データを用いて、切削のための加工プログラムを生成する生成ステップと、前記加工プログラムを用いて、最高使用温度が２５０度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂を切削して鋳型を成形する切削ステップとを含む。

本発明の第３の側面の鋳型は、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を鋳込む鋳型であって、模型の表面の点の３次元空間上の位置が測定されて得られた、前記点の位置を示す位置データが用いられて生成された切削のための加工プログラムを用いて切削された、最高使用温度が２５０度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂からなる。

本発明の第１の側面においては、鋳物の模型の表面の点の３次元空間上の位置が測定され、点の位置を示す位置データが取得され、位置データを用いて、切削のための加工プログラムが生成され、加工プログラムを用いて、最高使用温度が２５０度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂が切削されて鋳型が成形され、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金が鋳型に鋳込まれる。

本発明の第２の側面においては、鋳物の模型の表面の点の３次元空間上の位置が測定され、点の位置を示す位置データが取得され、位置データを用いて、切削のための加工プログラムが生成され、加工プログラムを用いて、最高使用温度が２５０度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂が切削されて鋳型が成形される。

本発明の第３の側面においては、最高使用温度が２５０度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂からなる鋳型が、模型の表面の点の３次元空間上の位置が測定されて得られた、前記点の位置を示す位置データが用いられて生成された切削のための加工プログラムを用いて切削されて成形される。

以上のように、本発明の第１の側面によれば、より精度良く鋳物を成形することができる。

本発明の第２の側面によれば、より精度良く鋳物を成形することができる鋳型が製造される。

本発明の第３の側面によれば、より精度良く鋳物を成形することができる鋳型が提供される。

従来の製造方法を説明する図である。本発明の一実施の形態の製造システムの構成を示すブロック図である。模型３１、ポイントデータ５１、サーフェースデータ５２、加工プログラム５３、鋳型５４、および製品３６の例を示す図である。鋳物の製造方法を説明するフローチャートである。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、発明の詳細な説明に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、発明の詳細な説明に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の詳細な説明中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。

本発明の第１の側面の鋳物の製造方法は、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金から形成される鋳物（例えば、製品３６）を製造する製造方法であって、前記鋳物の模型（例えば、模型３１）の表面の点の３次元空間上の位置を測定し、前記点の位置を示す位置データ（例えば、ポイントデータ５１）を取得する測定ステップ（例えば、図４のステップＳ１１）と、前記位置データを用いて、切削のための加工プログラム（例えば、加工プログラム５３）を生成する生成ステップ（例えば、図４のステップＳ１２およびステップＳ１３）と、前記加工プログラムを用いて、最高使用温度が２５０度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）を切削して鋳型（例えば、鋳型５４）を成形する切削ステップ（例えば、図４のステップＳ１４）と、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を前記鋳型に鋳込む鋳造ステップ（例えば、図４のステップＳ１５）とを含む。

本発明の第２の側面の鋳型の製造方法は、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を鋳込む鋳型（例えば、鋳型５４）を製造する製造方法であって、鋳物（例えば、製品３６）の模型（例えば、模型３１）の表面の点の３次元空間上の位置を測定し、前記点の位置を示す位置データ（例えば、ポイントデータ５１）を取得する測定ステップ（例えば、図４のステップＳ１１）と、前記位置データを用いて、切削のための加工プログラム（例えば、加工プログラム５３）を生成する生成ステップ（例えば、図４のステップＳ１２およびステップＳ１３）と、前記加工プログラムを用いて、最高使用温度が２５０度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）を切削して鋳型を成形する切削ステップ（例えば、図４のステップＳ１４）とを含む。

本発明の第３の側面の鋳型（例えば、図３の鋳型５４）は、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を鋳込む鋳型であって、模型（例えば、模型３１）の表面の点の３次元空間上の位置が測定されて得られた、前記点の位置を示す位置データ（例えば、ポイントデータ５１）が用いられて生成された切削のための加工プログラム（例えば、加工プログラム５３）を用いて切削された、最高使用温度が２５０度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）からなる。

図２は、本発明の一実施の形態の製造システムの構成を示すブロック図である。製造システムは、模型３１の３次元の形状を測定する３Ｄ（３次元）スキャナ３２、ＣＡＤ（computer aided design）／ＣＡＭ（computer aided manufacturing）システム３３、ＮＣ（numerical control）切削加工機３４、および鋳造加工機３５からなる。鋳造加工機３５によって、鋳物である最終的な製品３６が成形される。

製品３６は、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金から成形される鋳物であれば良く、釣りに用いる疑似餌（ルアー）、玩具、業績や事績の記念などの目的でデザインされるメダル、宝飾品、ストラップ、またはキーホルダなどである。より詳しく説明すれば、例えば、宝飾品は、ペンダント、指輪、イヤリング、ピアス、カフス、またはネクタイピンなどである。

以下、模型３１の形状乃至製品３６の形状の関係を示す図３を参照しながら、製造システムの構成を説明する。

模型３１は、木材、樹脂、または金属などから作成され、従来とは異なり、製品３６と同一の形状とされる。好ましくは、模型３１は、製品３６と同一の素材から形成し、同一の形状とされる。例えば、図３に示されるように、製品３６が、釣りに用いるルアーの一種であるメタルジグである場合、模型３１は、製品３６と同じ鉛または鉛を主成分とする合金から形成され、表面に形成された模様を含めて、製品３６と同一の外形の形状に成形される。

模型３１と製品３６とが、同一の素材で同一の形状とすることができるので、模型３１をデザイナーが直接製作することができ、または、模型３１をテストに用いることができる。例えば、製品３６がメタルジグである場合、実際に釣り場で釣果を得られるか否かを検証し、形状を微調整したプロトタイプを模型３１として使用することができる。

３Ｄスキャナ３２は、例えば、光学式の3次元スキャナであり、模型３１の表面の点の３次元空間上の位置を測定し、それぞれの点の位置を示すポイントデータを取得する。ここに言う、模型３１の表面とは、模型３１の外側の面だけではなく、模型３１の外側の面につながる内側の面も含むものである。例えば、模型３１の内側に、外部に開いている空洞が形成されている場合には、その空洞の面も模型３１の表面に含まれる。

例えば、図３に示されるように、製品３６がメタルジグである場合、３Ｄスキャナ３２は、製品３６と同一形状の模型３１の表面の点の３次元空間上の位置を測定し、模型３１の表面の点のそれぞれの位置を示すポイントデータ５１を取得する。ポイントデータ５１は、位置データの一例である。

なお、３Ｄスキャナ３２は、レーザーを用いた光学式または対象物に接触した位置を測定する接触式や、超音波など他の媒体を用いるものであってもよい。３Ｄスキャナ３２は、模型３１の表面の点の位置を示すポイントデータ５１をＣＡＤ／ＣＡＭシステム３３に供給する。この場合、３Ｄスキャナ３２は、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム３３に、ネットワークや通信回線を介してポイントデータ５１を送信するようにしても、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリなどの記録媒体を介してポイントデータ５１を提供するようにしてもよい。また、ポイントデータ５１は、ポリゴンデータ方式とするようにしてもよい。

ＣＡＤ／ＣＡＭシステム３３は、ＣＡＤ／ＣＡＭプログラムを実行するコンピュータなどからなり、３Ｄスキャナ３２から供給されたポイントデータ５１を用いて、型材を切削して鋳型を成形するための加工プログラムを生成する。ＣＡＤ／ＣＡＭシステム３３は、ＣＡＤシステム４１およびＣＡＭシステム４２から構成される。ＣＡＤシステム４１のデータ変換部４３は、模型３１の面であって、３次元空間上の面を示すサーフェースデータにポイントデータ５１を変換する。例えば、図３に示されるように、データ変換部４３は、ポイントデータ５１を、模型３１の面であって、３次元空間上の面を示すサーフェースデータ５２に変換する。サーフェースデータ５２は、面データの一例である。

より具体的には、例えば、ＣＡＤシステム４１は、ＣＡＤプログラムであるラピッドフォーム XOR/Redesign（商標）を実行するコンピュータで構成することができる。

ＣＡＤシステム４１では、サーフェースデータ５２を用いて、鋳型が設計される。例えば、ＣＡＤシステム４１において、オペレータの指示に応じて、一対の鋳型のそれぞれのキャビティが、サーフェースデータ５２を、左右、前後、または上下に分割した形状とされ、必要に応じて、キャビティに対して、湯口、湯道、湯口底、および押湯などが設けられて、鋳型が設計される。

このように、ＣＡＤシステム４１では、鋳型が設計され、鋳型のサーフェースデータが作成される。鋳型のサーフェースデータは、ＣＡＤシステム４１からＣＡＭシステム４２に供給される。

なお、データ変換部４３が、ポイントデータ５１を、模型３１の形状であって、３次元空間上の形状を示すソリッドデータに変換するようにしてもよい。この場合、ＣＡＤシステム４１では、鋳型のサーフェースデータが作成されるか、または鋳型のソリッドデータが作成される。

また、ＣＡＤシステム４１で、サーフェースデータ５２を用いて、鋳型を設計する場合、ポイントデータ５１に対して同じ大きさのサーフェースデータ５２（ポイントデータ５１およびサーフェースデータ５２が表すオブジェクトの大きさが同一）を用いて、鋳型を設計することに限定されるものではなく、オペレータの指示に応じて、サーフェースデータ５２で表されるオブジェクトの大きさを任意に拡大または縮小したり、その一部や全部を変形させるようにしてもよい。

さらに、いわゆる、多個取りの鋳型を設計するようにしてもよい。

ＣＡＭシステム４２では、鋳型のサーフェースデータから、切削のための加工プログラムが生成される。加工プログラムは、ミルなどのツールのパスを定義するデータを含み、ＮＣ切削加工機３４を制御する。より具体的には、例えば、加工プログラムは、３次元の座標軸を基準として、ミルなどの切削用工具の刃先の動作を記述する。

例えば、図３に示されるように、製品３６がメタルジグである場合、ＣＡＭシステム４２では、サーフェースデータ５２に対して最小の誤差しか含まないキャビティを形成するための加工プログラム５３が生成される。

加工プログラム５３は、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム３３からＮＣ切削加工機３４に供給される。この場合、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム３３は、ＮＣ切削加工機３４に、ネットワークや通信回線を介して加工プログラム５３を送信するようにしても、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリなどの記録媒体を介して加工プログラム５３を提供するようにしてもよい。

なお、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム３３がＣＡＤシステム４１およびＣＡＭシステム４２から構成されると説明したが、ＣＡＤシステム４１とＣＡＭシステム４２とを、それぞれにプログラムを実行するコンピュータで構成するなど、それぞれ別個のシステムとして構成するようにしてもよい。

ＮＣ切削加工機３４は、加工プログラム５３を用いて、樹脂を切削して鋳型を成形する。すなわち、ＮＣ切削加工機３４は、３次元の座標軸を基準として、ミルなどの切削用工具の刃先の動作を記述する加工プログラム５３に従って、内蔵されているサーボモータを駆動させることによって切削用工具や被加工物を動作させて、樹脂である型材から鋳型を削り出す。この場合、鋳型の型材として、最高使用温度が２５０度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂が用いられる。好ましくは、鋳型の型材として、フッ素樹脂またはポリイミドが用いられる。

鉄、アルミニウム、または真鍮などの金属で鋳型を作成すると、鋳型の熱伝導率が高いので、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を鋳込むと、流れの途中で冷えて凝固してしまい、製品を精度良く成形することはできない。従って、十分に熱伝導率の小さい素材である樹脂で鋳型を成形することが好ましい。

シリコンゴムに比較して、最高使用温度が同等かそれ以上であって、硬さがより硬い型材を切削して鋳型を成形するので、密度の比較的高い鉛や亜鉛を流し込んでも、鋳型の変形を防ぐことができ、これにより、鋳物である製品３６をより精度良く成形できる。

ここに言う、鋳型の型材の最高使用温度およびロックウェル硬さは、JIS（japanese industrial standards（日本工業規格））、ISO（international organization for standardization）、またはASTM（american society
for testing and materials（米国材料試験協会））で規定されている試験により測定されるものである。例えば、フッ素樹脂が鋳型の型材として用いられる場合、最高使用温度は、JIS K7226またはISO2578などに規定される試験により測定され、ロックウェル硬さは、JIS K7202またはISO2039などに規定される試験により測定される。

なお、鋳型の型材として、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE（Polytetrafluoroethylene））またはテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（PFA）などのフッ素樹脂や、ポリイミド（PI）に限らず、液晶ポリマー（LCP）やポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、ポリアミドイミド（PAI）などを用いることができる。

ちなみに、JIS K7226またはISO2578およびJIS K7202またはISO2039による試験によれば、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）の最高使用温度およびロックウェル硬さは、摂氏２６０度およびR20であり、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（PFA）の最高使用温度およびロックウェル硬さは、摂氏２６０度およびR50である。同様に、ポリイミド（PI）の最高使用温度およびロックウェル硬さは、摂氏２８８度およびE45〜E58であり、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）の最高使用温度およびロックウェル硬さは、摂氏２５０度およびR126である。

なお、鉛、錫、および亜鉛の融点は、それぞれ、摂氏３２７．５度、摂氏４４９．５度、および摂氏４１９．５度である。これに対して、例えば、ポリテトラフルオロエチレンおよびポリイミド（結晶性の熱可塑性ポリイミド（N-TPI））の融点は、それぞれ、摂氏３２７度および摂氏３８６度である。融点以上の温度において、分解開始温度以下であれば、ポリテトラフルオロエチレンは、ゲル状になって、熱流動を起こさないので、その形状は崩れない。ポリイミドも同様である。従って、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を鋳込んで、製品３６を精度良く成形することができる。

また、鋳型の型材として、いわゆる、被削性の良いものを用いることが好ましい。例えば、JIS、ISO、またはASTMで規定されている試験により測定されるアイゾット衝撃強さなどで示される靱性が大きいと、クラックが進みにくく、切削により比較的平滑な面を得ることができる。JIS K7110またはISO180による試験によれば、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）のアイゾット衝撃強さは、１５０〜１６０Ｊ／ｍである。例えば、鋳型の型材として、１５０Ｊ／ｍ以上のアイゾット衝撃強さを有するものが好ましい。

例えば、図３に示されるように、製品３６がメタルジグである場合、加工プログラム５３を用いて、最高使用温度が２５０度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂が切削されて鋳型５４が成形される。鋳型の型材そのものが十分に硬いので、加工プログラム５３で示される形状に対して精度良く鋳型５４を成形することができる。

鋳造加工機３５は、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を鋳型５４に鋳込み、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金からなる鋳物である製品３６を成形する。

なお、鋳造加工機３５では、重力鋳造法や遠心鋳造法、または低圧鋳造法などを採用することができる。

次に、図４のフローチャートを参照して、製品の製造方法について説明する。ステップＳ１１において、３Ｄスキャナ３２は、模型３１を３次元でスキャニングし、ポイントデータ５１を得る。すなわち、３Ｄスキャナ３２は、模型３１の表面の点の３次元空間上の位置を測定し、それぞれの点の位置を示すポイントデータ５１を取得する。

ステップＳ１２において、ＣＡＤシステム４１のデータ変換部４３は、模型３１の形状を示す３次元のポイントデータ５１をサーフェースデータ５２に変換する。すなわち、データ変換部４３は、模型３１の面であって、３次元空間上の面を示すサーフェースデータ５２にポイントデータ５１を変換する。

ステップS１３において、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム３３は、模型３１の形状を示すサーフェースデータ５２から、鋳型５４を加工するための加工プログラム５３を生成する。より詳細には、ＣＡＤシステム４１では、サーフェースデータ５２を用いて、鋳型５４が設計され、ＣＡＭシステム４２では、鋳型５４のサーフェースデータ５２から、切削のための加工プログラム５３が生成される。

言い換えれば、ステップＳ１２およびステップＳ１３において、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム３３によって、模型の表面の点の位置を示す位置データを用いて、切削のための加工プログラムが生成される。位置データが、模型３１の面であって、３次元空間上の面を示す面データに変換された場合、面データから加工プログラムが生成される。

ステップＳ１４において、ＮＣ切削加工機３４は、加工プログラム５３を用いて、樹脂の型材を切削して鋳型５４を成形する。例えば、ＮＣ切削加工機３４は、加工プログラム５３を用いて、最高使用温度が２５０度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂から削りだして鋳型５４を成形する。より好ましくは、ＮＣ切削加工機３４は、加工プログラム５３を用いて、フッ素樹脂またはポリイミドである型材を切削して鋳型５４を成形する。

ステップＳ１５において、鋳造加工機３５は、鋳型５４を用いて、鋳物である製品３６を鋳造する。すなわち、鋳造加工機３５では、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金が鋳型５４に鋳込まれ、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金から成形される鋳物である製品３６が製造される。なお、ステップＳ１５において、鋳造加工機３５を使用することなく、人手により、鋳型５４を用いて、鋳物である製品３６を鋳造するようにしてもよい。

実際に、図２の製造システムにより、製品を製造したところ、模型に対する長さの誤差が０．１％以内の鋳物である製品を製造することができた。これは、従来の製造方法に対して、１００倍以上の精度が得られたことを意味する。

例えば、模型３１をデザイナーが直接製作した場合には、模型３１と同一の形状の鋳物である製品３６を製造することができる。また、実際に釣り場で釣果が得られたメタルジグのプロトタイプである模型３１から、ウェイトバランスと形状とが模型３１と同一の鋳物である製品３６を製造することができる。

このように、鋳物の模型の表面の点の３次元空間上の位置を測定して、点の位置を示す位置データを取得し、位置データを用いて、切削のための加工プログラムを生成し、加工プログラムを用いて、最高使用温度が２５０度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂を切削して鋳型を成形し、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を鋳型に鋳込むようにした場合には、より精度良く鋳物を成形することができる。特に、より精度良く、3次元形状の鋳物を成形することができる。

さらに、石膏型１２、ウレタン樹脂で形成される雄型１３、およびシリコンゴムで形成される鋳型１４が凝固する時間だけ待つ必要がなく、迅速に、鋳物の成形を開始することができる。

また、鋳物の模型の表面の点の３次元空間上の位置を測定し、点の位置を示す位置データを取得し、位置データを用いて、切削のための加工プログラムを生成し、加工プログラムを用いて、最高使用温度が２５０度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂を切削して鋳型を成形するようにした場合には、より精度良く鋳型を成形することができる。特に、より精度良く、3次元形状の鋳物を成形できる鋳型を製造することができる。

さらにまた、鋳型が、最高使用温度が２５０度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂が、模型の表面の点の３次元空間上の位置が測定されて得られた、点の位置を示す位置データが用いられて生成された切削のための加工プログラムを用いて切削されて成形されるようにした場合には、より精度良く鋳物を成形できる。特に、より精度良く、3次元形状の鋳物を成形できる。

なお、切削して成形される鋳型５４の型材として、金属の熱伝導率に比較してより小さな熱伝導率の材料であって、鉛、錫、または亜鉛の融点においても形状を維持し、被削性が良く切削仕上げ面が平滑となる材料、例えば、セラミック、レンガ、若しくは石膏などの非金属の無機材料または木材などを用いることができる。この場合、ＮＣ切削加工機３４は、加工プログラム５３を用いて、セラミック、レンガ、若しくは石膏などの非金属の無機材料または木材を切削して鋳型を成形し、鋳造加工機３５では、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金が、非金属の無機材料または木材からなる鋳型に鋳込まれ、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金から形成される製品３６が製造される。また、ステップＳ１４において、ＮＣ切削加工機３４が、加工プログラム５３を用いて、セラミック、レンガ、若しくは石膏などの非金属の無機材料または木材から削りだして鋳型を成形し、ステップＳ１５において、鋳造加工機３５では、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金が、非金属の無機材料または木材からなる鋳型に鋳込まれ、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金から形成される製品３６が製造される。この場合、鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金に限らず、融点のより高い、銀または銀を主成分とした合金から形成される製品３６を製造することができる。

すなわち、鋳物の模型の表面の点の３次元空間上の位置を測定して、点の位置を示す位置データを取得し、位置データを用いて、切削のための加工プログラムを生成し、加工プログラムを用いて、非金属の無機材料を切削して鋳型を成形し、鉛、錫、亜鉛、若しくは銀、または鉛、錫、亜鉛、若しくは銀を主成分とする合金を鋳型に鋳込むようにした場合には、より精度良く鋳物を成形することができる。特に、より精度良く、3次元形状の鋳物を成形することができる。または、鋳物の模型の表面の点の３次元空間上の位置を測定して、点の位置を示す位置データを取得し、位置データを用いて、切削のための加工プログラムを生成し、加工プログラムを用いて、木材を切削して鋳型を成形し、鉛、錫、亜鉛、若しくは銀、または鉛、錫、亜鉛、若しくは銀を主成分とする合金を鋳型に鋳込むようにした場合には、より精度良く鋳物を成形することができる。特に、より精度良く、3次元形状の鋳物を成形することができる。

なお、模型３１の形状を示すポイントデータ５１から模型３１の形状を示すサーフェースデータ５２を生成し、サーフェースデータ５２から加工プログラム５３が生成されると説明したが、これに限るものではなく、模型３１の形状を示すポイントデータ５１からキャビティの形状を示すサーフェースデータ５２を生成してから、キャビティの形状を示すサーフェースデータ５２から加工プログラム５３を生成するようにしてもよい。

また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態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において種々の変更が可能である。

３１模型，３２３Ｄスキャナ，３３ＣＡＤ／ＣＡＭシステム，３４ＮＣ切削加工機，３５鋳造加工機，３６製品，４１ＣＡＤシステム，４２ＣＡＭシステム，４３データ変換部，５１ポイントデータ，５２サーフェースデータ，５３加工プログラム，５４鋳型

Claims

鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金から形成される鋳物を製造する製造方法において、
前記鋳物の模型の表面の点の３次元空間上の位置を測定し、前記点の位置を示す位置データを取得する測定ステップと、
前記位置データを用いて、切削のための加工プログラムを生成する生成ステップと、
前記加工プログラムを用いて、最高使用温度が２５０度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂を切削して鋳型を成形する切削ステップと、
鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を前記鋳型に鋳込む鋳造ステップと
を含む鋳物の製造方法。
前記生成ステップにおいて、前記模型の面であって、３次元空間上の面を示す面データに前記位置データを変換し、前記面データから前記加工プログラムを生成する
請求項１に記載の製造方法。
前記切削ステップにおいて、前記加工プログラムを用いて、フッ素樹脂またはポリイミドを切削して前記鋳型を成形する
請求項１に記載の製造方法。
鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を鋳込む鋳型を製造する製造方法において、
鋳物の模型の表面の点の３次元空間上の位置を測定し、前記点の位置を示す位置データを取得する測定ステップと、
前記位置データを用いて、切削のための加工プログラムを生成する生成ステップと、
前記加工プログラムを用いて、最高使用温度が２５０度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂を切削して鋳型を成形する切削ステップと
を含む鋳型の製造方法。
鉛、錫、若しくは亜鉛、または鉛、錫、若しくは亜鉛を主成分とする合金を鋳込む鋳型において、
模型の表面の点の３次元空間上の位置が測定されて得られた、前記点の位置を示す位置データが用いられて生成された切削のための加工プログラムを用いて切削された、
最高使用温度が２５０度以上であって、ロックウェル硬さがR20以上の樹脂からなる鋳型。