(57)【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に対して、加工用工具軸方向又は製品の抜き方向であるＺ軸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ことにより、前記立体モデルを、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】
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の各立体要素に対して、加工用工具軸方向又は製品の抜き方向であるＺ軸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ことにより、前記立体モデルを、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３】
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に対して、加工用工具軸方向又は製品の抜き方向であるＺ軸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ことにより、前記立体モデルを、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の各立体要素に対して、加工用工具軸方向又は製品の抜き方向であるＺ軸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ことにより、前記立体モデルを、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。
【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に対して、加工用工具軸方向又は製品の抜き方向であるＺ軸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ことにより、前記立体モデルを、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、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、加工用工具軸方向又は製品の抜き方向であるＺ軸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。
【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Ｚ軸方向において、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、前記型形状の立体モデルの各立体要素に対して、加工用工具軸方向又は製品の抜き方向であるＺ軸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。
【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、Ｚ軸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Ｚ軸方向において、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Ｚ軸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３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に対して、加工用工具軸方向又は製品の抜き方向であるＺ軸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ことにより、前記立体モデルを、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３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Ｚ軸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、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、Ｚ軸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。なお、この分割工程では、請求項１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４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の各立体要素に対して、加工用工具軸方向又は製品の抜き方向であるＺ軸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ことにより、前記立体モデルを、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工程を有する。また、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ＳＴ１２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ＳＴ１３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１９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ＳＴ１６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１４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１，２，１７，１８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ＳＴ３３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ＳＴ３３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＋Ｌ２）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１６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−Ｚ６）／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（＝（Ｚ７−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１３０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１６０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１６０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１６０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１４１〜１４４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２６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
【図１】
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【図２】
0004543524.tif 000003
【図３】
0004543524.tif 000004
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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