金型修正装置及び金型修正方法

【課題】形状が複雑な筒形状の製品の金型を精度よく修正することができる金型修正装置及び金型修正方法を得ることを目的とする。
【解決手段】ＣＡＤデータ収集部１２により収集された金型要件が盛り込まれているＣＡＤデータを構成しているデータの点列をそれぞれ基準点として設定する基準点設定部１３と、測定データ収集部１１により収集された測定データ及び製品のＣＡＤデータを構成しているデータの点列の中に、基準点設定部１３により設定された基準点に対応する近似点を設定する近似点設定部１４とを設け、修正量算出部１５が近似点設定部１４により設定された近似点を用いて、金型２の修正量を算出する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、筒形状の製品の金型を修正する金型修正装置及び金型修正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の金型修正装置は、製品の金型を修正する際には、３次元デジタイザにより測定された金型の測定データを収集する。
金型修正装置は、金型の測定データを収集すると、その金型の測定データを構成しているデータの点列と、製品の３次元ＣＡＤデータを構成しているデータの点列とを形状の全体で比較する。
金型修正装置は、形状の全体でデータの点列を比較すると、その比較結果に応じて金型ポリゴンを作成して、ナーブス面を作成することにより、修正版の金型３次元モデルを作成する（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９９５６７号公報（段落番号［０００９］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の金型修正装置は以上のように構成されているので、３次元デジタイザにより測定された金型の測定データを用いて、製品の金型を修正するようにしている。しかし、３次元デジタイザによる測定データは誤差が大きく、また、データの点列を単に比較するだけでは、製品の形状が筒形状のような複雑な形状である場合、精度よく製品の金型を修正することが困難であるなどの課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、形状が複雑な筒形状の製品の金型を精度よく修正することができる金型修正装置及び金型修正方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る金型修正装置は、データ収集手段により収集された金型要件が盛り込まれているＣＡＤデータを構成しているデータの点列をそれぞれ基準点として設定する基準点設定手段と、データ収集手段により収集された測定データ及び製品のＣＡＤデータを構成しているデータの点列の中に、基準点設定手段により設定された基準点に対応する近似点を設定する近似点設定手段とを設け、修正量算出手段が近似点設定手段により設定された近似点を用いて、金型の修正量を算出するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、データ収集手段により収集された金型要件が盛り込まれているＣＡＤデータを構成しているデータの点列をそれぞれ基準点として設定する基準点設定手段と、データ収集手段により収集された測定データ及び製品のＣＡＤデータを構成しているデータの点列の中に、基準点設定手段により設定された基準点に対応する近似点を設定する近似点設定手段とを設け、修正量算出手段が近似点設定手段により設定された近似点を用いて、金型の修正量を算出するように構成したので、形状が複雑な筒形状の製品の金型を精度よく修正することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による金型修正装置を示す構成図であり、図において、３次元倣い測定器３は筒形状の製品１の２次元断面や、製品１の金型２の２次元断面を測定する高精度な測定装置である。
測定データ収集部１１は３次元倣い測定器３により測定された筒形状の製品１の２次元断面における測定データを収集するとともに、金型２の２次元断面における測定データを収集する処理を実施する。
ＣＡＤデータ収集部１２は製品１の２次元断面におけるＣＡＤデータを収集するとともに、そのＣＡＤデータに金型要件（例えば、収縮率）が盛り込まれているＣＡＤデータ（金型モデル）を収集する処理を実施する。
なお、測定データ収集部１１及びＣＡＤデータ収集部１２からデータ収集手段が構成されている。
【０００９】
基準点設定部１３はＣＡＤデータ収集部１２により収集された金型要件が盛り込まれているＣＡＤデータを構成しているデータの点列をそれぞれ基準点として設定する処理を実施する。なお、基準点設定部１３は基準点設定手段を構成している。
近似点設定部１４は測定データ収集部１１により収集された製品１及び金型２の測定データを構成しているデータの点列の中に、基準点設定部１３により設定された基準点に対応する近似点を設定するとともに、ＣＡＤデータ収集部１２により収集された製品１のＣＡＤデータを構成しているデータの点列の中に、基準点設定部１３により設定された基準点に対応する近似点を設定する処理を実施する。なお、近似点設定部１４は近似点設定手段を構成している。
【００１０】
修正量算出部１５は金型誤差量算出部１６、製品誤差量算出部１７、金型修正量算出部１８及び幾何線分データ作成部１９から構成されており、近似点設定部１４により設定された近似点を用いて、金型２の修正量を算出する処理を実施する。なお、修正量算出部１５は修正量算出手段を構成している。
金型誤差量算出部１６は基準点設定部１３により設定された基準点と近似点設定部１４により金型２の測定データを構成しているデータの点列の中に設定された近似点との差分を金型誤差量として算出する処理を実施する。
【００１１】
製品誤差量算出部１７は近似点設定部１４により製品１の測定データを構成しているデータの点列の中に設定された近似点と近似点設定部１４により製品１のＣＡＤデータを構成しているデータの点列の中に設定された近似点との差分を製品誤差量として算出する処理を実施する。
金型修正量算出部１８は金型誤差量算出部１６により算出された金型誤差量と製品誤差量算出部１７により算出された製品誤差量などから、金型２の修正量を算出して、金型２の修正点を求める処理を実施する。
幾何線分データ作成部１９は金型修正量算出部１８により求められた金型２の修正点から幾何線分データを作成する処理を実施する。
図２はこの発明の実施の形態１による金型修正方法を示すフローチャートである。
【００１２】
次に動作について説明する。
この実施の形態１では、図３に示すような筒形状の製品１（例えば、コネクタ）の金型２の修正量を算出する例を説明する。
３次元倣い測定器３は、筒形状の製品１の２次元断面を測定して、その測定データを金型修正装置に出力し、また、金型２の２次元断面を測定して、その測定データを金型修正装置に出力する。
なお、製品１及び金型２の２次元断面は、少なくとも、２箇所以上（例えば、製品１及び金型２のＺ１，Ｚ２平面）で測定されるものとする。
例えば、製品１がコネクタのような筒形状であれば、製品１及び金型２におけるＺ１平面の内径及び外形と、Ｚ２平面の内径及び外形とが測定されるものとする。
【００１３】
金型修正装置の測定データ収集部１１は、３次元倣い測定器３により測定された製品１の２次元断面における測定データを収集するとともに、金型２の２次元断面における測定データを収集する（ステップＳＴ１）。
また、ＣＡＤデータ収集部１２は、製品１の２次元断面におけるＣＡＤデータ（設計値）を収集するとともに、そのＣＡＤデータ（設計値）に金型要件（例えば、収縮率）が盛り込まれているＣＡＤデータ（金型モデル）を収集する（ステップＳＴ２）。
なお、ＣＡＤデータ（設計値）は、製品の製作時に作成されているデータであり、ＣＡＤデータ（金型モデル）は、金型２の製作時に作成されているデータである。
【００１４】
ここで、図４は測定データ収集部１１及びＣＡＤデータ収集部１２による収集データ（製品１の測定データ、金型２の測定データ、製品１のＣＡＤデータ、金型要件が盛り込まれているＣＡＤデータ）を構成しているデータの点列を示す説明図である。
図４の例では、製品１及び金型２のＺ平面におけるデータの点列を示している。
図４において、「金型基準点列」の●は、ＣＡＤデータ（金型モデル）を構成しているデータの点列である。
また、「金型測定点列」の●は、金型２の測定データを構成しているデータの点列である。
また、「製品基準点列」の●は、製品１のＣＡＤデータを構成しているデータの点列である。
さらに、「製品測定点列」の●は、製品１の測定データを構成しているデータの点列である。
なお、ＣＡＤデータを構成しているデータの点列は、そのＣＡＤデータから断面線（図４の点線等を参照）を作成し、その断面線上に等間隔で発生させた点である。
【００１５】
基準点設定部１３は、ＣＡＤデータ収集部１２がＣＡＤデータ（金型モデル）を収集すると、Ｚ１，Ｚ２平面の内径及び外形のそれぞれにおいて、図４に示すように、ＣＡＤデータ（金型モデル）を構成しているデータの点列（金型基準点列）をそれぞれ補正の基準点として設定する（ステップＳＴ３）。
【００１６】
近似点設定部１４は、基準点設定部１３が補正の基準点を設定すると、後述する近似点を設定するために、ｉ番目の基準点の垂線上にローカル座標を設置する。
ここで、図６はｉ番目の基準点の垂線上に設置されたローカル座標を示す説明図である。
【００１７】
次に、近似点設定部１４は、図７に示すように、上記の垂線を通り、Ｚ１平面やＺ２平面に垂直な平面Ｌ上に金型２の修正点が求まるようにするために、それぞれのデータの点列と平面Ｌとの交点を求める。
即ち、近似点設定部１４は、データの点列（金型測定点列、製品基準点列、製品測定点列）をグローバル座標からローカル座標に変換する。
図８はグローバル座標からローカル座標への変換例を示す説明図である。
図８では、グローバル座標（Ｘ₁，Ｙ₁）にある点をローカル座標（ｕ₁，ｖ₁）に変換し、グローバル座標（Ｘ₂，Ｙ₂）にある点をローカル座標（ｕ₂，ｖ₂）に変換している例を示している。
【数１】

【００１８】
近似点設定部１４は、データの点列（金型測定点列、製品基準点列、製品測定点列）をグローバル座標からローカル座標に変換すると、ｕ₁×ｕ₂≦０の条件の下で、そのローカル座標のＹ軸（図８では、ｖ軸）にまたがる２点（図８では、ローカル座標（ｕ₁，ｖ₁）の点と、ローカル座標（ｕ₂，ｖ₂）の点）を検索する。
近似点設定部１４は、ローカル座標のｖ軸にまたがる２点を検索すると（図９の例では、点Ｑ₁と点Ｑ₂）、またがる２点を結ぶ線分と、ローカル座標のｖ軸との交点（データの点列と平面Ｌとの交点）を近似点（０，ｖ）として設定する（ステップＳＴ４）。
例えば、ｖ軸から点Ｑ₁（ｕ₁，ｖ₁）までの距離と、点Ｑ₂（ｕ₂，ｖ₂）までの距離が等しい場合には、下記に示すような式で、近似点（０，ｖ）を求めるが、距離が異なる場合には、ｖ軸までの距離に応じた比例演算により求める。
【数２】

【００１９】
ここでは、近似点設定部１４により金型２の測定データを構成しているデータの点列の中に設定される近似点を「金型仮想測定点」と称し、その近似点のローカル座標を（０，ｖ_A）で表すものとする。
また、製品１のＣＡＤデータを構成しているデータの点列の中に設定される近似点を「製品仮想基準点」と称し、その近似点のローカル座標を（０，ｖ_B）で表すものとする。
また、製品１の測定データを構成しているデータの点列の中に設定される近似点を「製品仮想測定点」と称し、その近似点のローカル座標を（０，ｖ_C）で表すものとする。
【００２０】
修正量算出部１５は、近似点設定部１４が近似点を設定すると、その近似点を用いて、金型２の修正量を算出する。
即ち、修正量算出部１５の金型誤差量算出部１６は、図１０に示すように、基準点設定部１３により設定された補正の基準点（金型基準点列における基準点Ｐｉ）と、近似点設定部１４によりに設定された金型仮想測定点との差分（＝ｖ_A−０）を金型誤差量として算出する（ステップＳＴ５）。
【００２１】
製品誤差量算出部１７は、近似点設定部１４によりに設定された製品仮想測定点と、近似点設定部１４によりに設定された製品仮想基準点との差分（＝ｖ_C−ｖ_B）を製品誤差量として算出する（ステップＳＴ６）。
金型修正量算出部１８は、金型誤差量算出部１６が金型誤差量ｖ_Aを算出し、製品誤差量算出部１７が製品誤差量（ｖ_C−ｖ_B）を算出すると、下記に示すように、その金型誤差量ｖ_Aと製品誤差量（ｖ_C−ｖ_B）などから、金型２の修正量Ｄを算出する（ステップＳＴ７）。
Ｄ＝（ｖ_A＋（ｖ_C−ｖ_B）−Ｍ）×Ｈ
ただし、Ｍは製品狙い値であり、修正量Ｄを任意に内寄り、または、外寄りに設定するための値である。また、Ｈは補正係数である。
【００２２】
また、金型修正量算出部１８は、金型２の修正量Ｄを算出すると、その修正量Ｄを基準点Ｐｉに加算して、金型２の修正点を求め（ステップＳＴ８）、ローカル座標にある金型２の修正点をグローバル座標に変換する。
【数３】

【００２３】
幾何線分データ作成部１９は、金型修正量算出部１８がＺ１，Ｚ２平面において、金型基準点列における基準点Ｐｉの数分だけ、金型２の修正点を求めると、Ｚ１平面における金型２の修正点と、Ｚ２平面における金型２の修正点との線分を引くことにより幾何線分データを作成する（ステップＳＴ９）。
なお、幾何線分データ作成部１９は、金型修正量算出部１８により算出された金型２の修正量Ｄから幾何線分データを作成する際には、図１１に示すように、同一平面内に含まれるように算出する。
【００２４】
幾何線分データ作成部１９の算出方法は、以下の通りである。
１．幾何線分データ「元の線」の始点として、Ｚ１平面上で、修正点群から適当にピックアップして（１）とする。
２．幾何線分データ「目標の線」の始点として、Ｚ１平面上で、（１）から断面線への垂線（２）を求める。
３．（１）と（２）を含むＺ軸に平行な平面をＬとする。
４．幾何線分データ「元の線」の終点として、Ｚ２平面上で、平面Ｌと断面線との交点（３）を求める。
５．幾何線分データ「目標の線」の終点として、Ｚ２平面上で、平面Ｌと、平面Ｌをまたぐ２つの修正点を結ぶ線分との交点（４）を求める。
【００２５】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、ＣＡＤデータ収集部１２により収集された金型要件が盛り込まれているＣＡＤデータを構成しているデータの点列をそれぞれ基準点として設定する基準点設定部１３と、測定データ収集部１１により収集された測定データ及び製品のＣＡＤデータを構成しているデータの点列の中に、基準点設定部１３により設定された基準点に対応する近似点を設定する近似点設定部１４とを設け、修正量算出部１５が近似点設定部１４により設定された近似点を用いて、金型２の修正量を算出するように構成したので、形状が複雑な筒形状の製品１の金型２を精度よく修正することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施の形態１による金型修正装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による金型修正方法を示すフローチャートである。
【図３】筒形状の製品１の一例を示す斜視図である。
【図４】測定データ収集部１１及びＣＡＤデータ収集部１２による収集データ（製品１の測定データ、金型２の測定データ、製品１のＣＡＤデータ、金型要件が盛り込まれているＣＡＤデータ）を構成しているデータの点列を示す説明図である。
【図５】近似点設定部１４により設定された近似点を示す説明図である。
【図６】ｉ番目の基準点の垂線上に設置されたローカル座標を示す説明図である。
【図７】データの点列と平面Ｌとの交点を示す説明図である。
【図８】グローバル座標からローカル座標への変換例を示す説明図である。
【図９】近似点の設定例を示す説明図である。
【図１０】金型誤差量、製品誤差量及び金型２の修正量の関係等を示す説明図である。
【図１１】修正点や幾何線分データを示す説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１製品、２金型、３３次元倣い測定器、１１測定データ収集部（データ収集手段）、１２ＣＡＤデータ収集部（データ収集手段）、１３基準点設定部（基準点設定手段）、１４近似点設定部（近似点設定手段）、１５修正量算出部（修正量算出手段）、１６金型誤差量算出部、１７製品誤差量算出部、１８金型修正量算出部、１９幾何線分データ作成部。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元倣い測定器により測定された筒形状の製品の２次元断面における測定データ及び上記製品の金型の２次元断面における測定データを収集するとともに、上記製品の２次元断面におけるＣＡＤデータ及び上記ＣＡＤデータに金型要件が盛り込まれているＣＡＤデータを収集するデータ収集手段と、上記データ収集手段により収集された金型要件が盛り込まれているＣＡＤデータを構成しているデータの点列をそれぞれ基準点として設定する基準点設定手段と、上記データ収集手段により収集された測定データ及び製品のＣＡＤデータを構成しているデータの点列の中に、上記基準点設定手段により設定された基準点に対応する近似点を設定する近似点設定手段と、上記近似点設定手段により設定された近似点を用いて、上記金型の修正量を算出する修正量算出手段とを備えた金型修正装置。
【請求項２】
修正量算出手段は、基準点設定手段により設定された基準点と近似点設定手段により金型の測定データを構成しているデータの点列の中に設定された近似点との差分を金型誤差量として算出するとともに、上記近似点設定手段により製品の測定データを構成しているデータの点列の中に設定された近似点と上記近似点設定手段により製品のＣＡＤデータを構成しているデータの点列の中に設定された近似点との差分を製品誤差量として算出し、上記金型誤差量と上記製品誤差量から上記金型の修正量を算出することを特徴とする請求項１記載の金型修正装置。
【請求項３】
データ収集手段が３次元倣い測定器により測定された筒形状の製品の２次元断面における測定データ及び上記製品の金型の２次元断面における測定データを収集するとともに、上記製品の２次元断面におけるＣＡＤデータ及び上記ＣＡＤデータに金型要件が盛り込まれているＣＡＤデータを収集するデータ収集ステップと、基準点設定手段が上記データ収集手段により収集された金型要件が盛り込まれているＣＡＤデータを構成しているデータの点列をそれぞれ基準点として設定する基準点設定ステップと、近似点設定手段が上記データ収集手段により収集された測定データ及び製品のＣＡＤデータを構成しているデータの点列の中に、上記基準点設定手段により設定された基準点に対応する近似点を設定する近似点設定ステップと、修正量算出手段が上記近似点設定手段により設定された近似点を用いて、上記金型の修正量を算出する修正量算出ステップとを備えた金型修正方法。

【図１】