(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型の鋳造欠陥穴の検出に用いるスタイラスであって、
軸と、
前記軸の先端側に配置された接触子と、
一端に前記接触子が取付けられ、他端が前記軸内に収容され、中間部の外周にコイルスプリングが配置されたスライドピンを有し、前記軸の先端と前記接触子との間に前記コイルスプリングを配置することで前記軸と前記接触子との間に軸方向への弾性力を付与しつつ、前記軸に対して前記接触子を軸方向に移動可能に保持する保持機構と
を具備するスタイラス。
【請求項２】
請求項１に記載のスタイラスであって、
前記軸は、中空のカーボンファイバからなる
スタイラス。
【請求項３】
ＮＣ加工機のテーブル上に多数の穴を有する鋳型を載置し、
前記ＮＣ加工機の回転主軸に、軸と、前記軸の先端側に配置された接触子と、前記軸と前記接触子との間に軸方向への弾性力を付与しつつ、前記軸に対して前記接触子を軸方向に移動可能に保持する保持機構とを有するスタイラスを、プローブを介して取付け、
前記鋳型の全穴に対して順次スタイラスの接触子を挿通し、前記プローブによりスタイラスが緩衝を受けたことが検出された場合には鋳造欠陥のある穴とみなす
鋳型の鋳造欠陥穴の検出方法。
【請求項４】
ＮＣ加工機のテーブル上に多数の穴を有する鋳型を載置し、
前記ＮＣ加工機の回転主軸に、軸と、前記軸の先端に配置された接触子と、前記軸と前記接触子との間に軸方向への弾性力を付与しつつ、前記軸に対して前記接触子を軸方向に移動可能に保持する保持機構とを有するスタイラスを、プローブを介して取付け、
前記鋳型の全穴に対して順次スタイラスの接触子を挿通し、前記プローブによりスタイラスが緩衝を受けたことが検出された場合には鋳造欠陥のある穴とみなし、
前記ＮＣ加工機の回転主軸にドリルを取付け、
前記ＮＣ加工機のテーブル上に載置された鋳型の穴のうち前記鋳造欠陥があるとみなされた穴を順次前記ドリルで加工する
鋳型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタイラス、鋳型の鋳造欠陥穴の検出方法及び鋳型の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
絞り成形工程で用いられるプレス型は、例えばクッションピンが多数配置される上型と、クッションピン穴が多数配置される下型とを有する。このようなプレス型は例えばフルモールド鋳造法により成形される。
【０００３】
プレス型のうち下型は鋳造の段階でクッションピン穴が成形されるが、鋳造時に穴壁に余分な物が付着し、或いはクッションピン穴自体が余分な物によって塞がれるという鋳造欠陥が発生することがある。
非特許文献１には、ＮＣ加工機を使ってこれらの鋳造欠陥を検出し、鋳造欠陥のあるクッションピン穴をドリル加工する技術が開示されている。
【０００４】
非特許文献１での鋳造欠陥穴の検出は、ＮＣ加工機の回転主軸にツールホルダを介してプローブ及びスタイラスを取付けた機構が用いられる。スタイラスは、例えば軸剛性を高めるためにセラミックタイプとした軸と、軸の先端に取付けられ、クッションピン穴よりも僅かに径が小さい円盤形状の接触子とで構成される。鋳造欠陥の検出工程では、全クッションピン穴に対して順次スタイラスの接触子をＺ方向に挿通し、スタイラスが緩衝を受けた場合には鋳造欠陥のあるクッションピン穴とみなしている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「型技術２０１５年１２月号」５０頁−５１頁「（Ｂ−２）プレス型クッションピン穴確認および加工システム」（日刊工業新聞発行）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１に記載された技術では、鋳造欠陥があるクッションピン穴にスタイラスの接触子が挿入されてそれ以上下降できなくなるとスタイラスの軸が撓む。この撓みがある程度以上になるとスタイラスの軸が曲がり、或いは折れてしまうので、クッションピン穴にスタイラスを挿入してそれ以上下降できなったことを検出し、下降できないことを検出すると下降駆動をストップさせている。
【０００７】
しかしながら、そのような検出とストップ動作との間にはタイムラグが有り、そのタイムラグによるスタイラスの下降距離はスタイラスの下降速度に依存する。つまり、鋳造欠陥穴の検出工程は、タイムラグによるスタイラスの下降によるスタイラスの軸の曲がりや折れを考慮してスタイラスの下降速度を規制する必要がある。このような１つのプレス型には、多数のクッションピン穴、典型的には４００個程度のクッションピン穴が設けられており、鋳造欠陥穴の検出工程ではこれら全穴について鋳造欠陥穴を検出する必要がある。従って、非特許文献１に記載された技術では、鋳造欠陥穴の検出に多大な時間を要することになる。
【０００８】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、鋳型の鋳造欠陥穴の検出をより短時間で行うことができるスタイラス、鋳型の鋳造欠陥穴の検出方法及び鋳型の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るスタイラスは、軸と、前記軸の先端側に配置された接触子と、前記軸と前記接触子との間に軸方向への弾性力を付与しつつ、前記軸に対して前記接触子を軸方向に移動可能に保持する保持機構とを具備する。
【００１０】
本発明の一形態に係るスタイラスでは、接触子は軸と間で軸方向への弾性力が付与されつつ、軸に対して軸方向に移動可能に保持されているので、鋳造欠陥がある穴にスタイラスが挿入されてもスタイラスの軸が撓むことはなく、スタイラスの下降速度を規制する必要がなくなる。つまり、スタイラスの下降速度をＮＣ加工機の最大速度とすることが可能であり、鋳型の鋳造欠陥穴の検出をより短時間で行うことができる。
本発明の一形態に係るスタイラスは、前記軸が中空のカーボンファイバからなるものである。
【００１１】
スタイラスの昇降速度が早くなると、軸の自重による慣性力でスタイラスが緩衝を受けたことをプローブが誤検出する可能性があるが、スタイラスの軸を中空のカーボンファイバとすることで軽量化され、このような誤検出はなくなる。加えて、中空のカーボンファイバとすることで撓みも少なくなり、撓みに起因する誤検出もなくなる。例えば、軸の撓みにより鋳型の穴に接触子が正確に挿通できなくなり、誤検出が発生するがこれを防止できる。
【００１２】
本発明の一形態に係る鋳型の鋳造欠陥穴の検出方法は、ＮＣ加工機のテーブル上に多数の穴を有する鋳型を載置し、前記ＮＣ加工機の回転主軸に、軸と、前記軸の先端に配置された接触子と、前記軸と前記接触子との間に軸方向への弾性力を付与しつつ、前記軸に対して前記接触子を軸方向に移動可能に保持する保持機構とを有するスタイラスを、プローブを介して取付け、前記鋳型の全穴に対して順次スタイラスの接触子を挿通し、前記プローブによりスタイラスが緩衝を受けたことが検出された場合には鋳造欠陥の穴とみなす。
これにより、鋳型の鋳造欠陥穴の検出をより短時間で行うことができる。
【００１３】
本発明の一形態に係る鋳型の製造方法は、ＮＣ加工機のテーブル上に多数の穴を有する鋳型を載置し、前記ＮＣ加工機の回転主軸に、軸と、前記軸の先端に配置された接触子と、前記軸と前記接触子との間に軸方向への弾性力を付与しつつ、前記軸に対して前記接触子を軸方向に移動可能に保持する保持機構とを有するスタイラスを、プローブを介して取付け、前記鋳型の全穴に対して順次スタイラスの接触子を挿通し、前記プローブによりスタイラスが緩衝を受けたことが検出された場合には鋳造欠陥のある穴とみなし、前記ＮＣ加工機の回転主軸にドリルを取付け、前記ＮＣ加工機のテーブル上に載置された鋳型の穴のうち前記鋳造欠陥とみなされた穴を順次前記ドリルで加工する。
【００１４】
これにより、鋳型の鋳造欠陥穴の検出をより短時間で行うことができ、更に続けてＮＣ加工機で鋳造欠陥とみなされた穴を順次ドリルで加工することで、鋳造欠陥穴のない鋳型をより短時間で製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、鋳型の鋳造欠陥穴の検出をより短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るスタイラスの断面図である。
【図２】図１のスタイラスがＮＣ加工機に取付けられた状態を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る鋳型の製造方法を示すフロー図である。
【図４】鋳造欠陥穴の一例を示す図である。
【図５】鋳造欠陥穴の他の例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る鋳型の鋳造欠陥穴の検出方法を示すフロー図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る鋳型の上面からみた概略図である。
【図８】鋳造欠陥穴とみなされたクッションピン穴のある鋳型の上面からみた概略図である。
【図９】鋳造欠陥穴とみなされたクッションピン穴の加工の順番（経路）の決定方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るスタイラスの断面図である。
図１に示すように、スタイラス１は、軸１０と、接触子２０と、保持機構３０とを有する。
【００１８】
スタイラス１の軸１０は、典型的には中空のカーボンファイバからなる。軸１０の一端には、後述するプローブにこのスタイラス１を取り付けるためのネジ部１１を有する。
【００１９】
スタイラス１の軸１０の他端側には、接触子２０が配置されている。接触子２０は、軽量化のためにＰＥＥＫなどの樹脂からなり、径が鋳型のクッションピン穴よりも僅かに小さい円盤形状である。
【００２０】
保持機構３０は、軸１０と接触子２０との間に軸方向への弾性力を付与しつつ、軸１０に対して接触子２０を軸方向に移動可能に保持する。保持機構３０は、スライドピン３１と、スタイラス摺動ブッシュ３２と、コイルスプリング３３と、可動スライスアーム３４とを有する。
【００２１】
スライドピン３１は、一端に接触子２０が取付けられ、中間部の外周にコイルスプリング３３が配置され、他端が軸１０内に収容されている。スタイラス摺動ブッシュ３２は、軸１０の他端付近の内周に取付けられ、スライドピン３１の他端がこのスタイラス摺動ブッシュ３２内に摺動可能に保持されている。コイルスプリング３３は、接触子２０と軸１０の他端との間に配置され、その内周側にスライドピン３１の中間部が同軸状に配置されている。可動スライスアーム３４は、スライドピン３１及びコイルスプリング３３を包囲し、一端が接触子２０に取付けられ、他端が軸１０の他端付近外周を移動可能に（固着されずに）包囲している。
【００２２】
軸１０に対して接触子２０が押圧されると（図１中、接触子２０が右方向に移動したとすると）、保持機構３０においてスライドピン３１及び可動スライスアーム３４は軸１０に対して右方向に移動し、コイルスプリング３３から接触子２０に弾性力が付与される。この押圧が解除されると、コイルスプリング３３から接触子２０への弾性力によって接触子２０は元の位置に戻る。
図２はこのスタイラス１がＮＣ加工機４０に取付けられた状態を示す図である。
図２に示すように、ＮＣ加工機４０は、テーブル４１と、回転主軸４２と、制御部４３とを有する。
テーブル４１上には、縦横に多数のクッションピン穴５１が設けられた鋳型５０が載置されている。
【００２３】
回転主軸４２には、ツールホルダ６１を介してプローブ６２が取付けられ、プローブ６２にスタイラス１のネジ部１１が螺着されることで、プローブ６２にスタイラス１が取付けられている。プローブ６２は、スタイラス１にかかる力を検出し、検出結果を制御部４３に送る。
制御部４３は、設定や検出結果などに基づき回転主軸４２を移動し、Ｚ方向に昇降させる機構、テーブル４１の移動させる機構などを制御する。
図３はこの実施形態に係る鋳型５０の製造方法を示すフロー図である。
まず、フルモールド鋳造法により鋳型５０を鋳造する（ステップ３０１）。この鋳造の段階でクッションピン穴５１が形成される。
【００２４】
次に、図２に示した状態で、鋳造時にクッションピン穴５１の穴壁に余分な物５２が付着し（図４）、或いはクッションピン穴５１自体が余分な物５２によって塞がれる（図５）というクッションピン穴５１の鋳造欠陥を検出する（ステップ３０２）。
【００２５】
その後、ＮＣ加工機４０の回転主軸４２にツールホルダ６１を介してドリル（図示を省略）を取付け、ＮＣ加工機４０のテーブル４１上に載置されたままの鋳型５０のクッションピン穴５１のうち鋳造欠陥穴とみなされたクッションピン穴５１を順次ドリルで加工する（ステップ３０３）。
図６は上記ステップ３０２における鋳造欠陥穴の検出方法を示すフロー図である。
【００２６】
まず、ＮＣ加工機４０のテーブル４１上に鋳型５０を載置し（ステップ６０１）、ＮＣ加工機４０の回転主軸４２にツールホルダ６１を介してプローブ６２及びスタイラス１を取付ける（ステップ６０２、図２参照）。
【００２７】
次に、鋳型５０の全クッションピン穴５１に対して順次回転主軸４２を下降させることでスタイラス１の接触子２０をＺ方向に挿通していく（ステップ６０３）。図７に示すように、鋳型５０には、Ｘ方向及びＹ方向に多数のクッションピン穴５１が設けられている。例えば点線で示すように、回転主軸４２又はテーブル４１を移動させながら、各クッションピン穴５１に対してスタイラス１の接触子２０を挿通していく。
【００２８】
そして、図４及び図５に示したように、クッションピン穴５１の穴壁に余分な物５２が付着し、或いはクッションピン穴５１自体が余分な物５２によって塞がれているような場合、その物５２にスタイラス１の接触子２０が当接する。その場合、プローブ６２によりスタイラス１が緩衝を受けたことが検出されるので、その場合には鋳造欠陥穴とみなし、そのクッションピン穴５１の位置情報が制御部４３に記録される（ステップ６０４）。
以上によって、鋳型５０の全クッションピン穴５１のうち鋳造欠陥のあるクッションピン穴５１の位置情報が制御部４３に記録される。
【００２９】
この後、ＮＣ加工機４０のテーブル４１上に鋳型５０を載置したまま、ＮＣ加工機４０の回転主軸４２にツールホルダ６１を介してドリルを取付け、ＮＣ加工機４０のテーブル４１上に載置された鋳型５０のクッションピン穴５１のうち鋳造欠陥穴を制御部４３に記録された位置情報に基づき順次ドリルで加工する（ステップ３０３、図８参照、黒抜きが鋳造欠陥穴）。
制御部４３は、このような鋳造欠陥穴の加工の順番（経路）を例えば以下のように決定している。
【００３０】
ここで、鋳造欠陥穴の加工の順番（経路）として経路長の合計（全経路長）が最小であれば、加工時間を短縮でき好ましいが、そのような経路を決定するコンピュータ処理に莫大な時間を要することがあり実用的ではない。そこで、本実施形態では、局所探索法を用い、以下の方法で経路を決定している。局所探索法として様々な手法があるが、本実施形態では、局所探索法のうちの複数の手法を用いて、それぞれの手法について所定の数の変更経路及びその変更部分の距離を求めて、それらのうちから変更部分の距離が最も短い経路を選択している。
【００３１】
例えば、図９に示すように、制御部４３は、鋳造欠陥穴の加工の経路として、まず適当な初期経路を設定する（ステップ９０１）。なお、初期経路は手法毎に適宜設定しても構わない。
【００３２】
制御部４３は、この設定した初期経路に対して、１．５−ｏｐｔ法で３０個の経路変更を行い（ステップ９０２）、変更部分の距離を求める（ステップ９０３）。同様に、制御部４３は．２−ｏｐｔ法で３０個の経路変更を行い（ステップ９０４）、変更部分の距離を求める（ステップ９０５）。更に、制御部４３は、３−ｏｐｔ法で３０個の経路変更を行い（ステップ９０６）、変更部分の距離を求める（ステップ９０７）。
制御部４３は、以上で求められた９０個のデータのうち最も変更部分の距離の短い経路を鋳造欠陥穴の加工の経路として選択する（ステップ９０８）。
【００３３】
この実施形態では、ある程度数を絞って加工経路を決定しているので、実用的な時間内でのコンピュータ処理で行うことができる。しかも、様々手法を混在させてそれら手法の特徴を活かして加工経路を決定しているので、より効果的に加工時間の短縮化を図ることができる。
【００３４】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その技術思想の範囲内で様々な変形が可能であり、その変形の範囲も本発明の技術的範囲に属するものである。
例えば、スタイラスの軸として、中空のカーボンファイバを典型例として説明したが、セリミックなどの他の材料を用いても勿論構わない。
また、保持機構における弾性力の付与をコイルスプリングで行っていたが、他の弾性部材を用いても勿論構わない。
更に、鋳型がフルモールド鋳造法以外の方法で成形されたものであっても本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  スタイラス
１０  軸
２０  接触子
３０  保持機構
４０  ＮＣ加工機
４１  テーブル
４２  回転主軸
５０  鋳型
５１  クッションピン穴
６２  プローブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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