(57)【要約】【課題】切り込み角度および逃げ角度が定義された切刃上面形状モデルを用いずに金型を製作する。【解決手段】上型の切り込み角度と逃げ角度を入力し（Ｓ１）、当該上型に形成される刃面の切り込み開始位置から当該刃面の長手方向に向かう各位置の切り込み増加量と当該切り込み開始位置から前記刃面の厚み方向に向かう各位置の逃げ増加量を当該切り込み角度と当該逃げ角度とに基づいて演算し（Ｓ２）、前記上型に前記刃面を形成する工具の刃先半径を入力し（Ｓ３）、前記各位置の切り込み増加量と逃げ増加量を前記刃面の長手方向と厚み方向の各位置ごとに前記工具の刃先半径に加算し（Ｓ４）、前記刃面の切り込み開始位置から前記刃面の長手方向と厚み方向に向かう各位置の工具半径中心に基づいて前記工具の切削経路を作成し（Ｓ５）、当該切削経路に基づいて前記工具を移動させる（Ｓ６）。【選択図】            図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型の切り込み角度と逃げ角度を入力する段階と、
当該上型に形成される刃面の切り込み開始位置から当該刃面の長手方向に向かう各位置の切り込み増加量と当該切り込み開始位置から前記刃面の厚み方向に向かう各位置の逃げ増加量を当該切り込み角度と当該逃げ角度とに基づいて演算する段階と、
前記上型に前記刃面を形成する工具の刃先半径を入力する段階と、
前記各位置の切り込み増加量と逃げ増加量を前記刃面の長手方向と厚み方向の各位置ごとに前記工具の刃先半径に加算する段階と、
前記刃面の切り込み開始位置から前記刃面の長手方向と厚み方向に向かう各位置の工具の刃先半径中心に基づいて前記工具の切削経路を作成する段階と、
当該切削経路に基づいて前記工具を移動させる段階と、
を含むことを特徴とするトリム工程用金型の作成方法。
【請求項２】
上型の切り込み角度を入力する段階と、
当該上型に形成される刃面の切り込み開始位置から当該刃面の長手方向に向かう各位置の切り込み増加量を当該切り込み角度から演算する段階と、
前記上型の逃げ角度を入力する段階と、
前記上型に形成される前記刃面の切り込み開始位置から前記刃面の厚み方向に向かう各位置の逃げ増加量を当該逃げ角度から演算する段階と、
前記上型に前記刃面を形成する工具の刃先半径を入力する段階と、
前記刃面の切り込み開始位置から前記刃面の長手方向に向かう各位置の切り込み増加量を各位置ごとに前記工具の刃先半径に加算する段階と、
前記刃面の切り込み開始位置から前記刃面の厚み方向に向かう各位置の逃げ増加量を各位置ごとに前記工具の刃先半径に加算する段階と、
前記刃面の切り込み開始位置から前記刃面の長手方向に向かう各位置の工具の刃先半径中心に基づいて前記工具の前記刃面の長手方向に向かう切削経路を作成する段階と、
前記刃面の切り込み開始位置から前記刃面の厚み方向に向かう各位置の工具の刃先半径中心に基づいて前記工具の前記刃面の厚み方向に向かう切削経路を作成する段階と、
前記刃面の長手方向および厚み方向の切削経路に基づいて前記工具を移動させる段階と、
を含むことを特徴とするトリム工程用金型の作成方法。
【請求項３】
前記切削経路を作成する段階は、
前記上型のＣＡＤデータを入力する段階と、
刃面に関するＣＡＤデータに前記上型の最小切り込み量、前記切り込み増加量と前記工具の刃先半径を加算して工具の刃先半径中心を求める段階と、
を含むことを特徴とする請求項１または２記載のトリム工程用金型の作成方法。
【請求項４】
前記切削経路を作成する段階は、
下型のＣＡＤデータを入力する段階と、
当該下型の刃面の切り込み開始位置から当該刃面の長手方向に向かう前記下型の刃面の形状と当該上型の刃面の切り込み開始位置から当該刃面の長手方向に向かう前記上型の刃面の形状を入力したＣＡＤデータに基づいて求める段階と、
前記上型の最大切り込み量と最小切り込み量を設定する段階と、
前記上型を最小切り込み量だけ動かしたときの前記下型に対する切り込み量と前記上型を最大切り込み量まで動かしたときの前記下型に対する切り込み量との差を前記下型の刃面の切り込み開始位置から当該刃面の長手方向に向かう各位置に対して求める段階と、
前記切り込み量の差が基準値よりも小さい領域を認識する段階と、
前記切り込み量の差が基準値よりも小さい領域に対して前記切り込み量の差が基準値を満たすように前記工具の切削経路を補正する段階と、
をさらに有することを特徴とする請求項３記載のトリム工程用金型の作成方法。
【請求項５】
前記トリム工程用金型がスクラップカッターを有している場合には、前記最大切り込み量は、前記上型が当該スクラップカッターと干渉しない範囲で設定されることを特徴とする請求項４記載のトリム工程用金型の作成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切り込み角度および逃げ角度が定義された切刃上面形状モデルを用いることなく金型の作成が可能なトリム工程用金型の作成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車のパネルは、まず板材が大まかな形状にプレスされ、次にそのパネルの不要部分が切断され（トリム工程）、その後さらに精密なプレスが行われ、最終的に所望の形状に形成される。
【０００３】
トリム工程においては、パネルの不要部分の切断もプレスによって行われるが、この切断時の切れ味が悪いとパネルの形状精度に悪影響を及ぼす。下記の特許文献１にも示されているように、トリム工程で使用される金型は、パネルを載置するためパネルの形状と同一形状を有する下型と、載置されているパネルを下型の切断面に摺接する上刃ではさみのように切断する上型とから構成される。パネルの切断時には、上型の刃面と下型の刃面がぴったり合致しなければならないため、トリム工程で使用される金型、特に上型は高精度に製造される。
【０００４】
上型の刃面は下型の刃面に対して摺動し、その摺動動作によってパネルを切るので、上刃には、パネルが良く切れるように切り込み角が設けられ、また、切られたパネルが切断面から剥がれるように逃げ角が設けられている。従来では切刃上面形状モデルを用いて、上刃にこの切り込み角と逃げ角とを設定している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２９１０７０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来では、上型を作成するためには、切り込み角度および逃げ角度が定義された切刃上面形状モデルを作成しなければならないことから、その作成には多くの工数を要する。
【０００７】
また、切断部付近で形状が大きく変化するパネルを切断するための切刃上面形状モデルを作成すると、そのモデルに強度上不要な形状が存在してしまい、切刃の形状が不自然なものとなる。
【０００８】
さらに、パネルが上刃の切り込み方向に傾斜する形状を有する場合や、トリム工程にスクラップカッター（トリム工程で切断された不要部分を小さく粉砕するカッター）が設けられている場合には、上型と下型、又は上型とスクラップカッターとの干渉を回避しなければならないため、上型の切り込み量が制限されることがあり、切り込み量の自由度が少ない。
【０００９】
本発明は、以上のような従来の問題点を解消するために成されたものであり、切り込み角度および逃げ角度が定義された切刃上面形状モデルを用いることなく金型の作成が可能であり、さらに切り込み量の自由度も大きくすることができるトリム工程用金型の作成方法の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決し、目的を達成するため、発明にかかるトリム工程用金型の作成方法では、上型の切り込み角度と逃げ角度を入力し、当該上型に形成される刃面の切り込み開始位置から当該刃面の長手方向に向かう各位置の切り込み増加量と当該切り込み開始位置から前記刃面の厚み方向に向かう各位置の逃げ増加量を当該切り込み角度と当該逃げ角度とに基づいて演算し、前記上型に前記刃面を形成する工具の刃先半径を入力し、前記各位置の切り込み増加量と逃げ増加量を前記刃面の長手方向と厚み方向の各位置ごとに前記工具の刃先半径に加算し、前記刃面の切り込み開始位置から前記刃面の長手方向と厚み方向に向かう各位置の工具の刃先半径中心に基づいて前記工具の切削経路を作成し、当該切削経路に基づいて前記工具を移動させる。
【００１１】
したがって、上型の刃面を製作するためには、作成された切削経路に基づいて工具を移動させるだけで良くなり、従来用いられていた切刃上面形状モデルを作成する必要がなくなる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明のトリム工程用金型の作成方法によれば、切刃上面形状モデルを作成する必要がなくなるため、金型を少ない工数で迅速に製作できるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかるトリム工程用金型の作成方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明方法を実施するトリム工程用金型作成装置の概略構成図である。
【００１４】
トリム工程用金型作成装置は、入力端末１０、金型ＣＡＤデータ記憶部２０、工具ＣＡＤデータ記憶部３０、制御部５０および金型製作装置７０を備えている。
【００１５】
入力端末１０は、一般的に用いられているキーボードであり、このキーボードからは、上型の刃面の切り込み角度、上型の刃面の逃げ角度、上型に刃面を形成するために使用する工具の刃先半径、上型の最小切り込み量、上型の最大切り込み量、切り込み量の基準値が入力される。
【００１６】
なお、本実施の形態では、これらの数値をキーボードから入力するようにしたが、あらかじめ記憶装置に記憶させておき、この記憶装置から取り出されるようにしておいても良い。
【００１７】
金型ＣＡＤデータ記憶部２０は、トリム工程で使用する上型と下型のＣＡＤデータを記憶している。上型と下型のＣＡＤデータは、刃面が形成される前のデータである。また、金型ＣＡＤデータ記憶部２０は、スクラップカッターに関するＣＡＤデータも記憶している。
【００１８】
工具ＣＡＤデータ記憶部３０は、上型に刃面を形成するために使用する工具のＣＡＤデータを記憶する。このＣＡＤデータに基づいて工具の刃先半径中心が求められる。
【００１９】
制御部５０は以下の処理を行う。上型と下型のＣＡＤデータに基づいて上型の刃面の形状およびその切り込み開始位置と下型の刃面の形状およびその切り込み開始位置を演算する。上型に形成される刃面の切り込み開始位置から刃面の長手方向に向かう各位置の切り込み増加量を演算する。上型に形成される刃面の切り込み開始位置から刃面の厚み方向に向かう各位置の逃げ増加量を演算する。工具の刃先半径に切り込み増加量と逃げ増加量を加算する。工具のＣＡＤデータから工具の刃先半径中心を求める。工具の刃先半径中心に基づいて切削経路を作成する。上型の下型に対する切り込み量および切り込み量の大きい部分と小さい部分との差を求める。切り込み量の差が切り込み量の基準値に達していない領域を認識する。切り込み量の差が切り込み量の基準値に達していない領域の切削経路を補正する。スクラップカッターのＣＡＤデータに基づいて上型の最大切り込み量を制限する。
【００２０】
金型製作装置７０は、制御部５０で作成された切削経路に基づいて工具を作動させ所望の上型および下型を形成する。
【００２１】
図２〜図４は、本発明にかかるトリム工程用金型の作成方法の手順を示すフローチャートである。以下、これらのフローチャートに従って本発明方法を詳細に説明する。
【００２２】
図２のフローチャートに示した手順は請求項１に記載した発明にかかる手順である。まず、制御部５０は、入力端末１０で入力された上型の切り込み角度と逃げ角度を入力する（Ｓ１）。上型の切り込み角度とは、図５に示すように、上型に形成される切刃の刃面が下型に形成される切刃の刃面に対して成す角度αをいう。この切り込み角度をつけることによって切刃に鋭い切れ味を持たせることができる。また、上型の逃げ角度とは、図６に示すように、上型に形成される刃面と切断されるパネル面との間で成される角度βをいう。この逃げ角度をつけることによって切断したパネルを下型から剥がすことができる。
【００２３】
つぎに、制御部５０は、金型ＣＡＤデータ記憶部２０に記憶されている上型と下型のＣＡＤデータに基づいて、上型に形成される刃面の切り込み開始位置を求める。切り込み開始位置は、図５に示すように、上型が下型に向かって降りてきたときに上型の刃面が下型の刃面と重なる位置であり、通常は、上型の刃面の端部である。制御部５０は、求めた切り込み開始位置から上型の刃面の長手方向に向かう各位置の切り込み増加量と、その切り込み開始位置から上型の刃面の厚み方向に向かう各位置の逃げ増加量を切り込み角度αと逃げ角度βとに基づいて演算する（Ｓ２）。切り込み増加量は、上型が単位距離降りたときにパネルの切断がどの程度の距離進むのかを示すものであり、逃げ増加量は、上型が単位距離降りたときにパネルの切断面が下型の刃面からどの程度の距離離されるのかを示すものである。
【００２４】
そして、制御部５０は、入力端末１０で入力された工具の刃先半径を入力し（Ｓ３）、Ｓ２のステップで求めた各位置の切り込み増加量と逃げ増加量を、刃面の長手方向と厚み方向の各位置ごとにこの刃先半径に加算する（Ｓ４）。
【００２５】
制御部５０は、入力済みの上型と下型のＣＡＤデータ、工具ＣＡＤデータ記憶部３０に記憶されている工具のＣＡＤデータとＳ３のステップで入力された刃先半径などのデータに基づいて工具の刃先半径中心を求め、この工具の刃先半径中心に基づいて刃面の切り込み開始位置から刃面の長手方向と厚み方向に向かう各位置の工具の切削経路を作成する（Ｓ５）。工具の刃先半径中心は、工具の刃先の中心位置を示すものであり、作成された工具の切削経路は、工具の刃先半径中心の移動軌跡を示すものである。切削経路の作成についてのさらに具体的な処理手順は後で詳しく説明する。
【００２６】
最後に、制御部５０は、作成した切削経路を金型作成装置７０に出力し、金型作成装置７０はこの切削経路に基づいて工具を刃面の長手方向と厚み方向に移動させ、上型に所望の刃面を形成させる（Ｓ６）。
【００２７】
図３のフローチャートに示した手順は請求項２に記載した発明にかかる手順である。このフローチャートでは請求項１にかかる発明の手順をさらに明確にしたものであり、処理の内容は請求項１にかかる発明と同一である。
【００２８】
まず、制御部５０は、入力端末１０で入力された上型の切り込み角度を入力する（Ｓ１１）。つぎに、制御部５０は、金型ＣＡＤデータ記憶部２０に記憶されている上型と下型のＣＡＤデータに基づいて、上型に形成される刃面の切り込み開始位置を求め、求めた切り込み開始位置から上型の刃面の長手方向に向かう各位置の切り込み増加量を切り込み角度αに基づいて演算する（Ｓ１２）。そして、制御部５０は、入力端末１０で入力された上型の逃げ角度を入力する（Ｓ１３）。制御部５０は、求めた切り込み開始位置から上型の刃面の厚み方向に向かう各位置の逃げ増加量を逃げ角度βに基づいて演算する（Ｓ１４）。
【００２９】
制御部５０は、入力端末１０で入力された工具の刃先半径を入力し（Ｓ１５）、Ｓ１２のステップで求めた各位置の切り込み増加量を、刃面の長手方向の各位置ごとにこの刃先半径に加算する（Ｓ１６）。また、制御部５０は、Ｓ１４のステップで求めた逃げ増加量を、刃面の厚み方向の各位置ごとにこの刃先半径に加算する（Ｓ１７）。
【００３０】
制御部５０は、入力済みの上型と下型のＣＡＤデータ、工具ＣＡＤデータ記憶部３０に記憶されている工具のＣＡＤデータとＳ１５のステップで入力された刃先半径などのデータに基づいて工具の刃先半径中心を求め、この工具の刃先半径中心に基づいて刃面の切り込み開始位置から刃面の長手方向に向かう各位置の工具の切削経路を作成する（Ｓ１８）。制御部５０は、求めた工具の刃先半径中心に基づいて刃面の切り込み開始位置から刃面の厚み方向に向かう各位置の工具の切削経路を作成する（Ｓ１９）。
【００３１】
最後に、制御部５０は、作成した切削経路を金型作成装置７０に出力し、金型作成装置７０はこの切削経路に基づいて工具を刃面の長手方向と厚み方向に移動させ、上型に所望の刃面を形成させる（Ｓ２０）。
【００３２】
図４のフローチャートに示した手順は請求項３〜５に記載した発明にかかる手順である。このフローチャートでは図２のステップＳ５、図３のステップＳ１８、Ｓ１９の手順をさらに明確にしている。
【００３３】
まず、制御部５０は、金型ＣＡＤデータ記憶部２０に記憶されている上型のＣＡＤデータを入力する（Ｓ３１）。つぎに、制御部５０は、上型のＣＡＤデータの内の刃面に関するＣＡＤデータ、入力端末１０から入力された上型の最小切り込み量、求められた切り込み増加量、入力済みの工具の刃先半径を加算して工具の刃先半径中心を求める（Ｓ３２）。ここで、最小切り込み量は、図７に示すように、パネルを切断するために必要な、切断技術上決まる最小の切り込み量をいう。最小切り込み量は、上型の切り込み角度によって決まる上型の進行方向の切り込み量でもある。
【００３４】
切り込み角度から切り込み増加量を求め、切り込み増加量の値を工具の刃先半径に加えると、図８に示すように、切り込み開始位置から刃面の長手方向に向けて工具の刃先半径が増加する。刃面の長手方向の位置によってその半径が異なる工具の刃先半径中心の移動軌跡は、図８の実線で示すように刃面に対して斜めになる。同様に、逃げ角度から逃げ増加量を求め、逃げ増加量の値を工具の刃先半径に加えると、図９に示すように、切り込み開始位置から刃面の厚み方向に向けて工具の刃先半径が減少する。刃面の厚み方向の位置によってその半径が異なる工具の刃先半径中心の移動軌跡は、図９の実線で示すように刃面に対して斜めになる。このように工具の刃先半径中心を求めるのは、切り込み開始位置から上型の刃面の長手方向に向かう工具の刃先半径中心の移動軌跡および切り込み開始位置から上型の刃面の厚み方向に向かう工具の刃先半径中心の移動軌跡を切削経路にするためである。この切削経路にしたがって、工具の中心を移動させ金型の刃面を切削すれば、図１０に示すように、所望の切り込み角度と逃げ角度とを有する刃面が作成できる。
【００３５】
つぎに、制御部５０は、金型ＣＡＤデータ記憶部２０に記憶されている下型のＣＡＤデータを入力する（Ｓ３３）。制御部５０は、入力した上型および下型のＣＡＤデータに基づいて、下型の刃面の切り込み開始位置から刃面の長手方向に向かう下型の刃面の形状と上型の刃面の切り込み開始位置から刃面の長手方向に向かう上型の刃面の形状を求める（Ｓ３４）。
【００３６】
制御部５０は、入力端末１０から入力された上型の最大切り込み量と最小切り込み量を設定する（Ｓ３５）。ここで、最大切り込み量は、図７に示すように、金型の構造上決まる最大の切り込み量、またはスクラップカッターの干渉回避の関係によって決まる最大の切り込み量である。最小切り込み量と最大切り込み量は自ずと決まってくる。したがって、切り込み角度は、最小切り込み量と最大切り込み量の範囲内で選択されることになる。切り込み角度が小さすぎると最小切り込み量を確保できなくなり、切り込み角度が大きすぎると最大切り込み量を超えてしまうからである。
【００３７】
制御部５０は、上型を最小切り込み量だけ動かしたときの下型に対する切り込み量と上型を最大切り込み量まで動かしたときの下型に対する切り込み量との差を下型の刃面の切り込み開始位置から刃面の長手方向に向かう各位置に対して求める（Ｓ３６）。図１１に示すように、上型と下型の形状に傾斜部がある場合には、傾斜部が全くない場合に比較すると、場所によって切り込み量が異なってくる。図１および図２のフローチャートで示した手順によって刃面を形成したとしても、図１２に示すように、上型と下型の形状によっては場所によって最小切り込み量が確保されなくなることがある。これでは、パネルを切断することができないので以下の処理を行う。
【００３８】
制御部５０は、ステップＳ３６で求めた、各位置における切り込み量の差が、入力端末１０で入力された切り込み量の基準値よりも小さい領域を認識する（Ｓ３７）。例えば、図１２ではＡで示されている領域である。この領域では最小切り込み量が確保されていないため、パネルを精度良く切断することができない。このため、制御部５０は、切り込み量の差が基準値よりも小さい領域に対して切り込み量の差が基準値を満たすように工具の切削経路を補正する（Ｓ３８）。図１２のＡの領域に対してこの補正が行われると、切削経路は図１３の実線で示すように変更される。この変更によって、図１４に示すように、上型が最大切り込み位置に達しなくともすべての位置で最小切り込み量が確保できるようになり、パネルが精度良く切断できる。
【００３９】
なお、切り込み量の補正は次のようにして行われる。まず、図１３に示すように、下型の刃面の形状線が水平面に対してなす傾斜角度をθとし、上型の切り込み不足量（切り込み量の差）をＬとすると、Ｌｃｏｓθだけ上型の刃面の形状線をその法線方向に移動する。この処理を上型の刃面の長手方向に沿うすべての点に対して行うと、図１３に示すように、すべての刃面で最小切り込み量が確保できる上型の形状線が得られる。この形状線を切削経路とする。
【００４０】
また、トリム工程用金型にスクラップカッターが備えられている場合には、最大切り込み量は、上型が当該スクラップカッターと干渉しない範囲で設定する。図１５はスクラップカッターの上型の形状の一例を示し、図１６はその下型の形状の一例を示す。図１５に示す上型は、上下を反転させて描いてある。上型が下型に対して切り込んで行くと、最大切り込み量に達する前に上型が下型と干渉することがある。このような場合には、最大切り込み量は干渉を起こさない範囲で設定する。なお、最大切り込み量を小さくしたことによって最小切り込み量が確保できなくなる場合には、図１５に示すように、上型の干渉する部分を削って干渉を回避できるようにする。
【００４１】
以上のように、本発明によれば、上型の刃面を製作するためには、金型のＣＡＤデータに基づいて作成された切削経路に基づいて工具を移動させるだけで良いので、従来用いられていた切刃上面形状モデルを作成する必要がなく、このモデルの作成に要する工数を削減することができる。また、切刃上面形状モデルに基づいて上型の刃面を製作しないため、強度上不要な形状が上型に存在してしまうことはない。なお、万が一、最終的な上型の刃面の形状に強度上不必要な形状が含まれる場合には、あらかじめ定めておいた逃げ角度でその不必要な形状を殺ぎ落とし、強度上必要な形状だけにする。
【００４２】
さらに、最小切り込み量および最大切り込み量が決まっている場合でも、刃面の形状を臨機応変に変えることができるので、切り込み量の設計の自由度が大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を実施するトリム工程用金型作成装置の概略構成図である。
【図２】本発明にかかるトリム工程用金型の作成方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明にかかるトリム工程用金型の作成方法の手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明にかかるトリム工程用金型の作成方法の手順を示すフローチャートである。
【図５】切り込み角度と切り込み開始位置の説明に供する図である。
【図６】逃げ角度の説明に供する図である。
【図７】最小切り込み量および最大切り込み量の説明に供する図である。
【図８】工具の刃先半径から工具の刃先半径中心の移動軌跡を求める処理の説明に供する図である。
【図９】工具の刃先半径から工具の刃先半径中心の移動軌跡を求める処理の説明に供する図である。
【図１０】工具の刃先半径中心の移動軌跡に基づいて工具を移動させ所望の刃先を作成する処理の説明に供する図である。
【図１１】切削経路の補正処理の説明に供する図である。
【図１２】切削経路の補正処理の説明に供する図である。
【図１３】切削経路の補正処理の説明に供する図である。
【図１４】切削経路の補正処理の説明に供する図である。
【図１５】スクラップカッターの上型の形状の一例を示す図である。
【図１６】スクラップカッターの下型の形状の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０…入力端末、
２０…金型ＣＡＤデータ記憶部、
３０…工具ＣＡＤデータ記憶部、
５０…制御部、
７０…金型製作装置。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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