| 【発明の名称】 |
製品の作成方法及びその製品 |
| 【発明者】 |
【氏名】本田 朋子
【住所又は居所】神奈川県横浜市磯子区新磯子町３３番地 株式会社東芝生産技術センター内
【氏名】高橋 不二男
【住所又は居所】神奈川県横浜市磯子区新磯子町３３番地 株式会社東芝生産技術センター内
|
| 【要約】 |
【課題】複雑な形状を有しても、必要とされる加工表面の仕上げ精度と寸法精度とを確保すること。
【解決手段】３次元製品モデルＭとフレーム２０とフレーム２０内に３次元製品モデルＭを支持する複数のサポート２１とからなる３次元製品モデルデータに対して３次元製品モデルＭのコア面側とキャビティ面側とに支柱形状２２ａ、２２ｂを付加し、この支柱形状２２ａ、２２ｂの付加された３次元製品モデルデータに基づいて光造形を行ない、この光造形物Ｐに対して３次元製品モデルデータから作成されるＮＣデータに従って切削加工を行ない、この後に支柱形状２２ａ、２２ｂ及びサポート２１を除去する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ３次元製品モデルデータに基づいて光造形を行なう光造形工程と、前記３次元製品モデルデータから作成されるＮＣデータに従って切削加工を行なう切削加工工程とを有し、前記光造形した光造形物に対して前記切削加工を行なって３次元製品を作成する、又は前記切削加工により作成された切削物に対して前記光造形を行なって前記３次元製品を作成することを特徴とする製品の作成方法。
【請求項２】 前記３次元製品モデルデータは、前記３次元製品のモデルと、フレームと、このフレーム内に前記３次元製品モデルを支持する複数のサポートとからなることを特徴とする請求項１記載の製品の作成方法。
【請求項３】 前記光造形工程は、前記３次元製品のモデルと、フレームと、このフレーム内に前記３次元製品モデルを支持する複数のサポートとからなる前記３次元製品モデルデータに対して、前記３次元製品モデルのいずれか一方の面側に少なくとも１つの支柱を付加する工程と、前記支柱の付加された前記３次元製品モデルデータに基づいて光硬化性樹脂を硬化させて光造形する工程と、を有することを特徴とする請求項１記載の製品の作成方法。
【請求項４】 ３次元製品モデルと、フレームと、このフレーム内に前記３次元製品モデルを支持する複数のサポートとからなる前記３次元製品モデルデータに対して、前記３次元製品モデルのいずれか一方の面側に少なくとも１つの支柱を付加する工程と、前記支柱の付加された前記３次元製品モデルデータに基づいて光硬化性樹脂を硬化させて光造形する工程と、前記光造形された光造形物に対して前記３次元製品モデルデータから作成されるＮＣデータに従って切削加工を行なう工程と、から成ることを特徴とする製品の作成方法。
【請求項５】 ３次元製品モデルと、フレームと、このフレーム内に前記３次元製品モデルを支持する複数のサポートとからなる前記３次元製品モデルデータから作成されるＮＣデータに従って被加工物を切削加工する工程と、前記３次元製品モデルに対して特定部分の形状データを付加した３次元製品モデルデータに基づいて光硬化性樹脂を硬化させて前記特定部分を光造形する工程と、前記サポートを除去する工程と、から成ることを特徴とする製品の作成方法。
【請求項６】 前記切削工程により切削加工される被加工物の材料は、前記光造形により使用する光硬化性樹脂と同等の樹脂、前記光硬化性樹脂と整合性のある樹脂、又は前記光造形により再利用できる材料であることを特徴とする請求項１、４又は５のうちいずれか１項記載の製品の作成方法。
【請求項７】 前記製品は、当該製品の設計の確認、前記製品の機能の確認の試作として用いるモックアップであることを特徴とする請求項１、４又は６のうちいずれか１項記載の製品の作成方法。
【請求項８】 製品の３次元製品モデルデータに基づいて光造形を行なう光造形と、前記３次元製品モデルデータから作成されるＮＣデータに従って行なう切削加工とにより作成した各加工物を接合して成ることを特徴とする製品。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば製品の設計の確認や製品の機能の確認の試作として用いるモックアップなどの少量の製品を、金型を用いることなく作成する製品の作成方法及びその製品に関する。
【０００２】
【従来の技術】光造形は、紫外線レーザ光を光硬化性樹脂に走査させて光硬化反応により板状に硬化させ、この硬化した層を複数層積層させることにより光造形物（３次元の製品）を作成する。この光造形では、複雑な形状の光造形物を造形できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光造形では、光造形物が樹脂の積層構造になるために、３次元製品の傾斜部や曲面部は、複数の細かい段差によって構成される。このため、３次元製品の表面の高い仕上げ精度を必要とする場合には、鑢等により表面を磨くなどして表面仕上げを行なっている。
【０００４】３次元製品の微小な曲面形状（微小Ｒ形状）については、樹脂の積層構造による段差によって潰れる場合がある。
【０００５】又、光造形では、光造形時に、光硬化性樹脂の硬化による樹脂の収縮を考慮に入れて造形しているが、金型を用いて３次元製品を成形する技術と比較して光硬化性樹脂の収縮を制御しにくく、高い寸法精度を得ることは難しい。
【０００６】一方、切削加工は、被加工物を高速に精度高く加工することができる。しかしながら、一般的な３軸の切削加工装置を用いた場合には、複雑な形状の特殊部分の形状を加工することが難しい。
【０００７】そこで本発明は、複雑な形状を有しても、必要とされる加工表面の仕上げ精度と寸法精度とを確保できる少量製品の作成方法及びその製品を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、３次元製品モデルデータに基づいて光造形を行なう光造形工程と、３次元製品モデルデータから作成されるＮＣデータに従って切削加工を行なう切削加工工程とを有し、光造形した光造形物に対して切削加工を行なって３次元製品を作成する、又は切削加工により作成された切削物に対して光造形を行なって３次元製品を作成することを特徴とする製品の作成方法である。
【０００９】本発明は、上記本発明の製品の作成方法において、３次元製品モデルデータは、３次元製品のモデルと、フレームと、このフレーム内に３次元製品モデルを支持する複数のサポートとからなることを特徴とする。
【００１０】本発明は、上記本発明の製品の作成方法において、光造形工程は、３次元製品のモデルと、フレームと、このフレーム内に３次元製品モデルを支持する複数のサポートとからなる３次元製品モデルデータに対して、３次元製品モデルのいずれか一方の面側に少なくとも１つの支柱を付加する工程と、支柱の付加された３次元製品モデルデータに基づいて光硬化性樹脂を硬化させて光造形する工程とを有することを特徴とする。
【００１１】本発明は、３次元製品モデルと、フレームと、このフレーム内に３次元製品モデルを支持する複数のサポートとからなる３次元製品モデルデータに対して、３次元製品モデルのいずれか一方の面側に少なくとも１つの支柱を付加する工程と、支柱の付加された３次元製品モデルデータに基づいて光硬化性樹脂を硬化させて光造形する工程と、光造形された光造形物に対して３次元製品モデルデータから作成されるＮＣデータに従って切削加工を行なう工程とから成ることを特徴とする製品の作成方法である。
【００１２】本発明は、３次元製品モデルと、フレームと、このフレーム内に３次元製品モデルを支持する複数のサポートとからなる３次元製品モデルデータから作成されるＮＣデータに従って被加工物を切削加工する工程と、３次元製品モデルに対して特定部分の形状データを付加した３次元製品モデルデータに基づいて光硬化性樹脂を硬化させて特定部分を光造形する工程と、サポートを除去する工程とから成ることを特徴とする製品の作成方法である。
【００１３】本発明は、上記本発明の製品の作成方法において、切削工程により切削加工される被加工物の材料は、光造形により使用する光硬化性樹脂と同等の樹脂、光硬化性樹脂と整合性のある樹脂、又は光造形により再利用できる材料であることを特徴とする。
【００１４】本発明は、上記本発明の製品の作成方法において、製品は、当該製品の設計の確認、製品の機能の確認の試作として用いるモックアップであることを特徴とする。
【００１５】本発明は、製品の３次元製品モデルデータに基づいて光造形を行なう光造形と、３次元製品モデルデータから作成されるＮＣデータに従って行なう切削加工とにより作成した各加工物を接合して成ることを特徴とする製品である。
【００１６】
【発明の実施の形態】（１）以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】図１は本発明の製品の作成方法に適用するシステムの構成図である。このシステムは、３次元ＣＡＤ装置１と、３次元ＣＡＭ装置２と、ＮＣ（数値制御）制御部３を有する加工機４（以下、ＮＣ制御部３と加工機４とを合わせてＮＣ加工機５と称する）と、光造形制御部６を有する光造形装置７とからなる。
【００１８】３次元ＣＡＤ装置１は、設計者によりデザインされた製品の３次元製品モデルデータを作成する機能を有する。
【００１９】更に、３次元ＣＡＤ装置１は、３次元製品モデルデータに基づいて光造形装置７を動作させるための光造形用データを作成し、この光造形用データを光造形装置７に転送する機能を有する。
【００２０】３次元ＣＡＭ装置２は、３次元ＣＡＤ装置１により作成された３次元製品モデルデータを受け取り、この３次元製品モデルデータに基づいてＮＣ加工機５を動作させるためのＮＣデータを作成し、このＮＣデータをＮＣ加工機５に転送する機能を有する。
【００２１】ＮＣ加工機５は、３次元ＣＡＭ装置２から転送されたＮＣデータに従って動作して被加工物８を例えば切削加工する機能を有する。
【００２２】光造形装置７は、レーザ装置９から出力された紫外線レーザ光１０を光造形樹脂槽１１内に入れられた光硬化性樹脂１２に走査させ、かつ光造形樹脂槽１１内のエレベータ１３を昇降させて、光硬化性樹脂１２を光硬化反応により板状に硬化させた層を複数積層させることにより光造形物（３次元の製品）Ｐを作成するものである。
【００２３】レーザ装置９から出力された紫外線レーザ光１０の光路上には、ガルバノミラー１４が設けられている。このガルバノミラー１４は、レーザ装置９から出力された紫外線レーザ光１０を振って光硬化性樹脂１２に照射する。
【００２４】光造形制御部６は、３次元ＣＡＤ装置１から転送された光造形用データに従ってレーザ装置９の動作タイミング、ガルバノミラー１４の回転角度、エレベータ１３の昇降などを制御する機能を有する。
【００２５】次に、上記の如く構成されたシステムを用いて製品、例えば製品の設計の確認や製品の機能の確認の試作として用いるモックアップの作成方法について図２に示すモックアップ作成工程図に従って説明する。
【００２６】設計者は、３次元ＣＡＤ装置１を操作して、例えば図３に示す携帯電話機に用いる蓋の３次元製品モデルＭを作成し、この３次元製品モデルＭの３次元製品モデルデータを作成する。この３次元製品モデルデータは、複数種類の３次元製品モデルＭを予め作成しておき、３次元ＣＡＤ装置１の記憶装置に記憶しておいてもよい。
【００２７】先ず、支持形状付加工程（ステップ＃１）において、３次元ＣＡＤ装置１は、設計者の操作を受けて、記憶装置に記憶した３次元製品モデルＭのデータを読み込み、３次元製品モデルＭに対して図４に示すようにフレーム２０と複数のサポート２１とからなる支持形状を付加する。
【００２８】フレーム２０は、３次元製品モデルＭの形状を囲む大きさの四辺形の枠に形成されている。このフレーム２０には、基準ｃが付加され、ＮＣ加工機５による切削加工用の治具の一部又は全部を兼ねるものとなる。
【００２９】サポート２１は、フレーム２０に対して３次元製品モデルＭを支持するもので、その大きさは例えば幅１〜５ｍｍ、厚さ０．５〜１ｍｍ、長さ５〜１０ｍｍに設計される。
【００３０】これにより、図４に示すように３次元製品モデルＭに対してフレーム２０と複数のサポート２１とが付加された３次元製品モデルデータが作成される。
【００３１】次に、ＮＣデータＢ作成工程（ステップ＃２）において、３次元ＣＡＤ装置１により作成された３次元製品モデルデータが３次元ＣＡＭ装置２に送られる。
【００３２】この３次元ＣＡＭ装置２は、３次元製品モデルデータを受け取り、この３次元製品モデルのうち必要とする表面粗さが低い側、例えば３次元製品モデルＭの外観側と反対側で、リブやボス等の機構形状が付加されている側（以下、コア面側と称する）を切削加工するために用いるＮＣデータＢを作成する。
【００３３】このときＮＣデータＢは、複数のサポート２１及びフレーム２０に付された基準ｃを基準に作成される。
【００３４】なお、３次元製品モデルＭを作成するための金型を作成すれば、この金型はコア面側（凸側）とキャビティ側（凹側）とに２分割される。３次元ＣＡＭ装置２では、金型は作成しないが、この金型のコア面側に対応するＮＣデータＢを作成する。
【００３５】次に、支柱形状付加工程（ステップ＃３）において、３次元ＣＡＤ装置１は、設計者の操作を受けて、３次元製品モデルＭに対して図５に示すように複数の支柱形状２２ａ、２２ｂ（図６を参照）を付加する。これら支柱形状２２ａ、２２ｂは、光造形時に３次元製品モデルＭの位置を規制するためのサポート機能を有する。
【００３６】なお、支柱形状２２ａはコア面側に付加され、支柱形状２２ｂはキャビティ面側に付加される。なお、図５はコア面側を示すので、支柱形状２２ｂは３次元製品モデルＭに隠れている。
【００３７】これら支柱形状２２ａ、２２ｂは、底面の径が例えばφ３の円錐形状である。これら支柱形状２２ａ、２２ｂは、高さが３次元製品モデルＭの表面から上記支持形状付加工程（ステップ＃１）において作成された支持形状（フレーム２０及びサポート２１）のフレーム２０の下面までの距離よりも例えば数ｍ長く、かつ底面が支持形状（フレーム２０及びサポート２１）の下面と同じ高さにあり、頂点が３次元製品モデルＭに突き出ない程度に食い込んでいる。
【００３８】なお、支柱形状２２ａは、少なくとも１箇所に設けられれば良く、上述した３次元製品モデルＭのサポートの他に必要とする表面粗さが高い側すなわち３次元製品モデルＭの外観側（キャビィテイ面側）を加工する際の加工負荷に対する強度補強として機能する。
【００３９】支柱形状２２ｂは、少なくとも１箇所に設けられれば良く、上述した３次元製品モデルＭのサポートの他にキャビィテイ側とは反対面側のコア面側を加工する際の加工負荷に対する強度補強として機能する。
【００４０】次に、ＮＣデータＡ作成工程（ステップ＃４）において、３次元ＣＡＤ装置１により作成された支柱形状２２ａ、２２ｂが付加された３次元製品モデルデータが３次元ＣＡＭ装置２に送られる。
【００４１】この３次元ＣＡＭ装置２は、支柱形状２２ａ、２２ｂが付加された３次元製品モデルデータを受け取り、この３次元製品モデルのうちキャビティを切削加工するために用いるＮＣデータＡを作成する。このときＮＣデータＡは、複数のサポート２１及びフレーム２０に付された基準ｃを基準に作成される。
【００４２】次に、光造形用データ作成工程（ステップ＃５）において、３次元ＣＡＤ装置１により支持形状（フレーム２０及びサポート２１）及び支柱形状２２ａ、２２ｂが付加された３次元製品モデルデータに基づいて光造形装置７を動作させるための光造形用データを作成し、この光造形用データを光造形制御部６に転送する。
【００４３】このとき、光硬化性樹脂１２の硬化時の収縮を考慮し、かつ後工程での切削加工して仕上げることを考慮して大き目に光硬化性樹脂１２の収縮率を付加する。
【００４４】次に、光造形工程（ステップ＃６）において、光造形制御部６は、３次元ＣＡＤ装置１から転送された光造形用データを受け、この光造形用データに従ってレーザ装置９の動作タイミング、ガルバノミラー１４の回転角度、エレベータ１３の昇降などを制御する。
【００４５】これにより、光造形装置７は、図６に示すようにレーザ装置９から出力された紫外線レーザ光１０をガルバノミラー１４の揺動によって光造形樹脂槽１１内の光硬化性樹脂１２上に走査し、かつ光造形樹脂槽１１内のエレベータ１３を下降し、光硬化性樹脂１２において光硬化反応により板状に硬化させた層を複数積層させて光造形物Ｐを作成する。
【００４６】この光造形物Ｐは、３次元製品モデルＭとフレーム２０と複数のサポート２１と複数の支柱形状２２ａ、２２ｂとからなる。又、３次元製品モデルＭには、リブ２３、ボス２４がコア面側に形成されている。
【００４７】なお、図６では紫外線レーザ光１０を光硬化性樹脂１２上に走査して光造形物Ｐの部分Ｐａを作成しているところを示す。
【００４８】次に、切削加工Ａ工程（ステップ＃７）において、光造形物Ｐは光造形樹脂槽１１内から取り出されてＮＣ加工機５に設置される。このとき、光造形物Ｐは、上記ステップ＃１で付加した支持形状（フレーム２０及びサポート２１）が有する基準ｃで位置合わせして設置される。
【００４９】このＮＣ加工機５は、図７に示すように上記ステップ＃４で作成されたＮＣデータＡに従って光造形物Ｐのキュビティ面側を工具５ａにより切削加工し、光造形物Ｐのキュビティ側面を仕上げる。
【００５０】この切削加工のとき光造形物Ｐは、切削加工する際の加工負荷が各支柱形状２２ａによりその強度が補強されて支持される。
【００５１】次に、支柱形状除去工程（ステップ＃８）において、光造形物Ｐにおけるコア面側の支柱形状２２ａがカッター等により除去される。
【００５２】次に、切削加工Ｂ工程（ステップ＃９）において、光造形物Ｐは反転されてＮＣ加工機５に設置される。このとき、光造形物Ｐは、上記ステップ＃１で付加した支持形状（フレーム２０及びサポート２１）が有する基準ｃで位置合わせして設置される。
【００５３】このＮＣ加工機５は、図８に示すように上記ステップ＃２で作成されたＮＣデータＢに従って光造形物Ｐのコア面側を工具５ａにより切削加工し、光造形物Ｐのコア側面を仕上げる。
【００５４】なお、この切削加工Ｂ工程（ステップ＃９）の後、光造形物Ｐにおけるキュビティ面側の支柱形状２２ｂがカッター等により除去される。
【００５５】次に、支持形状部除去工程（ステップ＃１０）において、光造形物Ｐにおけるフレーム２０及びサポート２１の支持形状がカッター等により除去される。
【００５６】この結果、図９に示すような例えば図３に示す携帯電話機に用いる蓋の３次元製品のモックアップＭａが作成される。
【００５７】このように第１の実施の形態においては、３次元製品モデルＭとフレーム２０とフレーム２０内に３次元製品モデルＭを支持する複数のサポート２１とからなる３次元製品モデルデータに対して３次元製品モデルＭのコア面側とキャビティ面側とに支柱形状２２ａ、２２ｂを付加し、この支柱形状２２ａ、２２ｂの付加された３次元製品モデルデータに基づいて光造形を行ない、この光造形物Ｐに対して３次元製品モデルデータから作成されるＮＣデータに従って切削加工を行ない、この後に支柱形状２２ａ、２２ｂ及びサポート２１を除去するので、光造形により複雑な形状の光造形物を造形でき、かつ切削加工により高速に精度高く加工することができることから、複雑な形状を有しても、必要とされる加工表面の仕上げ精度と寸法精度とを有するモックアップＭａを作成できる。
【００５８】従って、モックアップなどの少量の製品を金型を用いることなく作成でき、少量の製品を金型を用いて作成する場合よりもコスト的に有利である。
【００５９】又、光造形物Ｐのキュビティ側面及びコア側面を仕上げるとき、これらキュビティ側面及びコア側面を各支柱形状２２ａ、２２ｂにより支持するので、切削加工する際の加工負荷に対して強度の補強がされる。
【００６０】これら支柱形状２２ａ、２２ｂは、円錐の頂点が３次元製品モデルＭに接続されるので、切削加工の終了後に、カッター等により簡単にかつ３次元製品モデルＭに影響を与えずに除去できる。
【００６１】サポート２１の支柱形状２２ａ、２２ｂと同様にカッター等により簡単にかつ３次元製品モデルＭに影響を与えずに除去できる。
【００６２】（２）次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００６３】システム構成は、上記第１の実施の形態で用いた図１に示すシステムと同様の構成なので、同図に示すシステムを用いて説明する。
【００６４】この第２の実施の形態においても、製品の設計の確認や製品の機能の確認の試作として用いるモックアップの作成方法について図１０に示すモックアップ作成工程図に従って説明する。
【００６５】切削加工する被加工物（ワーク）の材料は、光造形で使用する光硬化性樹脂と同等の材料、若しくは光造形で使用する光硬化性樹脂と接合性のある樹脂から生成させるもので、光造形工程で再利用できる材料である。
【００６６】すなわち、切削加工する被加工物の材料は、光造形時に、被加工物の一部とオーバラップさせて光硬化性樹脂に紫外線レーザ光を走査させて新規に光造形形状を作成する、若しくは被加工物の一部と接するように光硬化性樹脂に紫外線レーザ光を走査させて新規に光造形形状を作成することで、被加工物と新規の光造形物形状とが接合する樹脂である。
【００６７】設計者は、３次元ＣＡＤ装置１を操作して、例えば上記図３に示す携帯電話機に用いる蓋の３次元製品モデルＭを作成し、この３次元製品モデルＭの３次元製品モデルデータを作成する。この３次元製品モデルデータは、複数種類の３次元製品モデルＭを予め作成しておき、３次元ＣＡＤ装置１の記憶装置に記憶しておいてもよい。
【００６８】先ず、支持形状付加工程（ステップ＃１１）において、３次元ＣＡＤ装置１は、設計者の操作を受けて、記憶装置に記憶した３次元製品モデルＭのデータを読み込み、３次元製品モデルＭに対して上記図４に示すようにフレーム２０と複数のサポート２１とからなる支持形状を付加する。
【００６９】フレーム２０は、３次元製品モデルＭの形状を囲む大きさの四辺形の枠に形成されている。このフレーム２０には、基準ｃが付加され、ＮＣ加工機５による切削加工用の治具の一部又は全部を兼ねるものとなる。
【００７０】サポート２１は、フレーム２０に対して３次元製品モデルＭを支持するもので、その大きさは例えば幅１〜５ｍｍ、厚さ０．５〜１ｍｍ、長さ５〜１０ｍｍに設計される。
【００７１】次に、光造形用データ作成工程（ステップ＃１２）において、３次元ＣＡＤ装置１を操作して、３次元製品モデルＭの中で、切削加工により加工することができない複雑な特定部分、例えば図１１に示すように３次元製品モデルＭのコア面側に形成されるアンダーカット形状２５のみの光造形用データを作成する。
【００７２】このとき、ステップ＃１１において付加されたフレーム２０が有する基準ｃを基準として光造形用データを作成し、この光造形用データに３次元製品モデルＭの位置情報を付加する。
【００７３】次に、ＮＣデータＣ作成工程（ステップ＃１３）において、３次元ＣＡＤ装置１により作成された３次元製品モデルデータが３次元ＣＡＭ装置２に送られる。
【００７４】この３次元ＣＡＭ装置２は、３次元製品モデルデータを受け取り、支持形状（フレーム２０及びサポート２１）のフレーム２０の外周と同じ大きさの被加工物の形状から、同支持形状の付加された３次元製品モデルＭのキャビティ面側を加工するために用いるＮＣデータＣを作成する。このとき、フレーム２０が有する基準ｃを基準に作成する。
【００７５】次に、ＮＣデータＤ作成工程（ステップ＃１４）において、３次元ＣＡＭ装置２は、支持形状（フレーム２０及びサポート２１）の付加された３次元製品モデルＭのキャビティ面側の形状を被加工物の形状から加工した後、コア面側のアンダーカット形状２５等の複雑な特定部分を除いた形状を加工するために用いるＮＣデータＤを、支持形状（フレーム２０及びサポート２１）の付加された３次元製品モデルＭに基づいて作成する。このとき、フレーム２０が有する基準ｃを基準に作成する。
【００７６】次に、切削加工Ｃ工程（ステップ＃１５）において、図１２に示す被加工物２６がＮＣ加工機５に設置される。このとき、被加工物２６は、上記ステップ＃１で付加した支持形状（フレーム２０及びサポート２１）が有する基準ｃで位置合わせして設置される。この被加工物２６は、フレーム２０の外周と同じ大きさに形成されている。
【００７７】このＮＣ加工機５は、上記ステップ＃１３で作成されたＮＣデータＣに従って、支持形状（フレーム２０及びサポート２１）の付加された３次元製品モデルＭのキャビティ面側を工具５ａにより切削加工する。
【００７８】次に、切削加工Ｄ工程（ステップ＃１６）において、図１３に示すようにキャビティ面側が切削加工された被加工物２６ａがそのコア面側とキャビティ面側とが反転されてＮＣ加工機５に設置される。このとき、被加工物２６ａは、上記ステップ＃１で付加した支持形状（フレーム２０及びサポート２１）が有する基準ｃで位置合わせして設置される。
【００７９】このＮＣ加工機５は、上記ステップ＃１４で作成されたＮＣデータＤに従って、支持形状（フレーム２０及びサポート２１）の付加された３次元製品モデルＭのコア面側を工具５ａにより被加工物２６ａを切削加工する。
【００８０】この切削加工により作成された切削加工物２６ｃは、３次元製品モデルＭとフレーム２０と複数のサポート２１とからなり、アンダーカット形状２５等の複雑な特定部分が除かれている。
【００８１】次に、光造形工程（ステップ＃１７）において、図１４に示すように光造形装置７は、ステップ＃１２において作成された光造形用データに従ってレーザ装置９の動作タイミング、ガルバノミラー１４の揺動角度、エレベータ１３の昇降などを制御し、アンダーカット形状２５等の複雑な特定部分が光造形される。
【００８２】すなわち、切削加工物２６ｃが光造形樹脂槽１１内のエレベータ１３上に載置される。なお、光造形装置７に対する切削加工物２６ｃの位置合わせは、切削加工物２６ｃのフレーム２０に有する基準ｃにより行なう。
【００８３】エレベータ１３の昇降動作により切削加工物２６ｃにおけるアンダーカット形状２５を光造形すべき部分を光硬化性樹脂１２の水面に位置合わせする。
【００８４】レーザ装置９から紫外線レーザ光１０が出力されると、この紫外線レーザ光１０がガルバノミラー１４の回転により光硬化性樹脂１２の水面上のアンダーカット形状２５を光造形すべき部分に走査される。
【００８５】そして、エレベータ１３を下降し、光硬化性樹脂１２において光硬化反応により板状に硬化させた層を複数積層させてアンダーカット形状２５等の複雑な特定部分を光造形する。
【００８６】次に、支持形状部除去工程（ステップ＃１８）において、アンダーカット形状２５等の複雑な特定部分が光造形された切削加工物２６ｃからカッター等を用いて支持形状（フレーム２０及びサポート２１）が除去される。
【００８７】この結果、図３に示す携帯電話機に用いる蓋の３次元製品のモックアップＭａが作成される。
【００８８】このように第２の実施の形態においては、３次元製品モデルＭとフレーム２０とこのフレーム２０内に３次元製品モデルＭを支持する複数のサポート２１とからなる３次元製品モデルデータから作成されるＮＣデータに従って被加工物２６を切削加工し、３次元製品モデルＭに対してアンダーカット形状２５等の複雑な形状部分の形状データを付加した３次元製品モデルデータに基づいて化させてアンダーカット形状２５等の複雑な特定部分を光造形し、この後にサポート２１を除去するので、切削加工により高速に精度高く加工することができ、かつ切削加工では加工できないアンダーカット形状２５等の複雑な特定部分を光造形により３次元製品モデルＭに接合して成形できる。
【００８９】従って、複雑な形状を有しても、必要とされる加工表面の仕上げ精度と寸法精度とを確保できる。
【００９０】なお、本発明は、上記第１及び第２の実施の形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
【００９１】さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【００９２】本発明は、３次元製品モデルデータに基づいて光造形を行なう光造形工程と、３次元製品モデルデータから作成されるＮＣデータに従って切削加工を行なう切削加工工程とを組み合わせてモックアップなどの少量の製品を金型を用いることなく作成する場合に適用できる。
【００９３】例えば、図１５は切削加工物３０に対して光造形により光造形物３１を接合する場合を示す。この場合、凹形状の切削加工物３０の内部に、切削加工では加工できない形状の光造形物３１を光造形している。
【００９４】又、上記第１及び第２の実施の形態では、切削加工工程と光造形工程とを組み合わせて製品を作成する場合について説明したが、これら加工方法に限らず、他の加工方法、例えば粉末結合法、粒子堆積法、樹脂押し出し法、シート堆積法、気相成長法、ボーリング加工、マイクロ電解加工、放電加工、レーザ加工、超音波加工などを用いてもよい。
【００９５】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、複雑な形状を有しても、必要とされる加工表面の仕上げ精度と寸法精度とを確保できる製品の作成方法及びその製品を提供できる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３０７８
【氏名又は名称】株式会社東芝
【住所又は居所】東京都港区芝浦一丁目１番１号
|
| 【出願日】 |
平成１３年１１月６日（２００１．１１．６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００５８４７９
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 （外６名）
|
| 【公開番号】 |
特開２００３−１３６６０５（Ｐ２００３−１３６６０５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年５月１４日（２００３．５．１４） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３４１０３８（Ｐ２００１−３４１０３８） |
|