(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設計された合成樹脂成形品の表面形状を構成する各面を表すデータを含む３次元形状データとプログラムとを、プロセッサに結合された記憶装置に格納する工程と、
該プログラムを走らせることにより、該３次元形状データに基づき該成形品の３次元図面を、該プロセッサに結合された表示装置に画像表示させる工程と、
該プログラムを走らせることにより、該３次元形状データに基づいて該成形品の肉厚分布を算出させる工程と、
該プログラムを走らせることにより、該表示装置に３次元表示された該成形品の全領域にわたって該成型品上の対応部位に、算出された肉厚を示す情報を表示させる工程と、
を有し、該肉厚分布を算出させる工程では、該３次元形状の選択面に対する法線の該選択面から一方側の線分と該３次元形状の面との交点の数が偶数であるか奇数であるかにより、該選択面の肉厚側対向面を決定させ、該選択面と該肉厚側対向面との間隔を肉厚として求めさせることを特徴とする合成樹脂成形品の肉厚表示方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂成形品設計及び金型設計において用いられる合成樹脂成形品の肉厚表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器のプラスチックケース等の合成樹脂成形品では、デザインの多様化及び形状の複雑化に加え、モデルチェンジの頻繁化に伴って、短納期化が要求されている。このため、設計内容の把握を容易迅速化して、成形品設計を円滑に進めるとともに、金型メーカにおいて金型設計を円滑に進める必要がある。
【０００３】
そこで、計算機支援設計装置を用いて、合成樹脂成形品を３次元設計し、任意の角度から設計対象を観察できるようにし、その形状データに公差を付加したものが提案されている（文献１：特開平６−３４２４５８号公報）。
また、３次元設計データを用い、合わせ金型の分割面候補を自動的に見つけて金型設計者に提示したり、分割面を自動的に決定してその３次元画像を金型設計者に提示したりする方法が提案されている（文献２：特開平７−３３４５５５号公報、文献３：特開平９−１８５６４７号公報）。
【０００４】
さらに、金型寸法に対する成形品寸法のずれの割合である成形収縮率が、成形材料としての合成樹脂の種類、成形品の形状及び肉厚、並びに温度や圧力などの成形条件により異なることも上記短納期化を妨げる原因となっており、これを解決するために、シミュレーションを行って変形量の算出を行う方法が提案されている（文献４：特開平６−５５５９７号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、文献１の方法では、３次元形状に単に公差を付加するのみであり、３次元形状に付加される属性情報として、成形品短納期化のためには不充分である。
また、文献２及び３の方法では、金型の合わせ目（パーティングライン）に対応した部分に形成されるバリやヒケの禁止情報の伝達が滞って、好ましくない位置にこれらが形成されることもあり得る。
【０００６】
さらに、文献４のシミュレーションは、肉厚分布の内容把握を容易に行うことと無関係である。従来では、複数の２次元断面図を見て肉厚分布を把握していたので、複数の２次元断面を指定しなければならず煩雑であり、且つ、全体の厚み分布の把握を容易迅速に行うことができなかった。
本発明の目的は、このような問題点に鑑み、成形品設計内容の把握をより容易迅速化して成形品設計、金型設計又は成形品製造をより円滑に進めることにより、成形品短納期化を図ることができる合成樹脂成形品の肉厚表示方法及び装置並びに記憶媒体を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、情報伝達をより円滑化して、成形品設計、金型設計又は成形品製造をより円滑に進めることにより、成形品短納期化を図ることができる合成樹脂成形品の肉厚表示方法を提供することにある。
より詳細には、３次元形状に上記以外の属性情報を付加することにより、成形品設計内容の把握をより容易迅速化し又は情報伝達を円滑化して、成形品設計、金型設計又は成形品製造をより円滑に進めることにより、成形品短納期化を図ることができる合成樹脂成形品の肉厚表示方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及びその作用効果】
本発明の一態様では、
設計された合成樹脂成形品の表面形状を構成する各面を表すデータを含む３次元形状データとプログラムとを、プロセッサに結合された記憶装置に格納する工程と、
該プログラムを走らせることにより、該３次元形状データに基づき該成形品の３次元図面を、該プロセッサに結合された表示装置に画像表示させる工程と、
該プログラムを走らせることにより、該３次元形状データに基づいて該成形品の肉厚分布を算出させる工程と、
該プログラムを走らせることにより、該表示装置に３次元表示された該成形品の全領域にわたって該成型品上の対応部位に、算出された肉厚を示す情報を表示させる工程と、を有する。
【０００９】
この方法によれば、肉厚分布を容易迅速に把握することができるので、成形品設計及び金型設計を円滑に進めることが可能になるという効果を奏する。また、プラスチックメーカにおいて溶融成形材料の温度や圧力等の条件を定める際に、この肉厚分布が容易迅速に確認され、成形品の製造を円滑に進めることが可能になるという効果を奏する。
【００１０】
本発明の他の態様では、上記肉厚分布を算出させる工程において、上記３次元形状の選択面に対する法線の該選択面から一方側の線分と該３次元形状の面との交点の数が偶数であるか奇数であるかにより、該選択面の肉厚側対向面を決定させ、該選択面と該肉厚側対向面との間隔を肉厚として求めさせる。
【００１１】
この態様によれば、任意の３次元形状について肉厚分布を確実に自動算出することができるという効果を奏する。
【００１７】
本発明の他の目的及び構成は、図面を参照した以下の説明により明らかになるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、製品メーカで合成樹脂成形品を設計するための計算機支援設計装置１０とこの設計に基づいて金型メーカで金型設計するための計算機支援設計装置２０とのハードウエア概略構成を示している。
【００１９】
成形品設計者は、表示装置１１の表示を見ながらコンピュータ本体１２に対し入力装置１３を操作して対話形式でデータを入力することにより成形品の３次元設計を行う。得られた設計データは、外部記憶装置１４に格納される。このデータは、金型メーカに渡され、計算機支援設計装置２０の外部記憶装置２４に格納される。
【００２０】
金型設計者は、表示装置２１の表示を見ながらコンピュータ本体２２に対し入力装置２３を操作して対話形式で成形品設計データを確認し、金型の３次元設計を行う。得られた設計データは外部記憶装置２４に格納される。
成形品設計データは、得られた金型を用いて成形品を製造するプラスチックメーカにも渡され、その内容が不図示のコンピュータシステムで確認される。
【００２１】
（１）３次元設計された成形品の肉厚計算及びその表示
最初に、計算機支援設計装置１０を用いて３次元設計された成形品の肉厚をコンピュータ本体１２又は２２で自動的に計算し、これを表示装置１１又は２１に、例えば図４に示すように表示する方法を説明する。
図２はこの方法を実施するためのプログラムに対応したフローチャートを示している。該プログラムは、例えば画面上の肉厚表示ボタン（不図示）をマウスでポイントしマウスをクリックする（以下、単に「ボタンを押す」と略記する。）ことにより実行される。この表示は、フォーム上の肉厚表示リセットボタン（不図示）を押すことにより消去される。以下、括弧内の符号は図中のステップ識別符号である。
【００２２】
（Ｓ１）成形品の３次元形状データは、その表面形状を構成する複数の面の各々を表すデータを含んでおり、例えば図４に示す成形品の形状データは、面Ａ１〜Ａ４とこれらに対向する面とを表すデータを含んでいる。この複数の面の１つを選択する。この面は、平面又は曲面である。
（Ｓ２）ステップＳ１で選択される面が存在すれば、次のステップＳ３へ進み、処理の繰り返しにより選択される面が無くなればステップＳ１４へ進む。
【００２３】
（Ｓ３）選択された面（選択面）上の位置を２次元座標（Ｕ，Ｖ）で表し、例えば図３（Ａ）に示すように選択面の１つの角を座標原点とする。このＵ−Ｖ直交座標系において、Ｕ及びＶにそれぞれ初期値ΔＵ及びΔＶを設定する。例えば、Ｕ及びＶをその最大値Ｕmax及びＶmaxが１００％になるように規格化し、ΔＵ＝５、ΔＶ＝５とする。
【００２４】
（Ｓ３ａ）点Ｐ（Ｕ，Ｖ）が選択面上でなければステップＳ１０へ進む。例えば図３（Ａ）において、点Ｐ１は選択面上であるが、点Ｐ２は選択面上でない。
（Ｓ４）選択面上の点Ｐ（Ｕ，Ｖ）を通る法線を求める。
（Ｓ５）法線上の点Ｐから一方側の線分と成形品の面との、点Ｐを含む交点の数ｎを求める。交点数ｎを求める理由は、次の通りである。
【００２５】
肉厚を算出するために、例えば図３（Ｃ）において、点Ｐを通る法線Ｌと点Ｐから肉厚方向の面との交点Ｑを求めたいのであるが、点Ｐからいずれの方向が肉厚方向であるかが不明である。
図３（Ｂ）において、点Ｐ３を通る法線Ｌ３と成形品の面との交点の数は、点Ｐ３の左側が点Ｐ３を含めて３個（奇数）であり、点Ｐ３の右側が点Ｐ３を含めて４個（偶数）である。同様に、点Ｐ４を通る法線Ｌ４と成形品の面との交点の数は、点Ｐ４の左側が点Ｐ４を含めて３個であり、点Ｐ４の右側が点Ｐ４を含めて２個である。従って、法線上の点Ｐから一方側の線分と成形品の面との交点の数が偶数であるか奇数であるかを知得することにより、点Ｐからの肉厚方向が決定される。
【００２６】
（Ｓ６〜Ｓ８）ｎが偶数であれば、法線の該一方側に隣合う面と法線との交点Ｑを求め、ｎが奇数であれば、法線の他方側に隣合う面と法線との交点Ｑを求める。これにより、図３（Ｂ）では、点Ｐ３に対し交点Ｑ３が求められ、点Ｐ４の場合には交点Ｑ４が求められる。
（Ｓ９）線分ＰＱの長さを求め、これを点Ｐにおける肉厚Ｄ（Ｐ）として記憶する。
【００２７】
（Ｓ１０）ＵをΔＵだけインクリメントする。
（Ｓ１１）Ｕ≦ＵmaxであればステップＳ４へ戻り、そうでなければステップＳ１２へ進む。
（Ｓ１２）ＶをΔＶだけインクリメントする。
（Ｓ１３）Ｖ≦ＶmaxであればステップＳ４へ戻り、そうでなければステップＳ１へ戻って次の面を選択する。
【００２８】
このような処理が繰り返されて、成形品の各部位の肉厚が求められる。
（Ｓ１４）表示装置に表示されている成形品の各部位に、算出された厚みの値を表示させるために、画面上の表示位置を求める。すなわち、点Ｐの画面上への投影座標Ｒを求める。
（Ｓ１５）画面上の座標Ｒにこの数値を表示させ、図４に示すような画像を得る。
【００２９】
従来では、複数の２次元断面図を表示させて肉厚を見ていたので、断面の指定が煩雑であり、かつ、全体的な厚み分布の把握が容易でなかった。これに対し、本実施形態によれば、成形品の断面を指定することなくその肉厚分布を容易迅速に把握することができる。
肉厚分布が不均一でその程度が大きい場合には、成形収縮率分布も大きくばらつき、その予測が不完全であるので、得られる成形品の寸法精度が悪くなる。そこで、例えば、成形品設計段階で図４のように肉厚分布を表示させて、適当な肉厚分布になるように３次元形状を修正する。これにより、寸法精度向上のために金型設計及び金型制作を繰り返す必要がなくなり、成形品の短納期化を図ることが可能となる。
【００３０】
また、金型設計において肉厚分布を容易迅速に把握することができるので、金型設計を円滑に進めることが可能になる。
さらに、プラスチックメーカにおいて溶融成形材料の温度や圧力等の条件を定める際に、この肉厚分布が容易迅速に確認され、成形品の製造を円滑に進めることが可能になる。
【００３１】
なお、肉厚分布の表示は、数値の替わりに色、濃度又は明るさなどの分布で表してもよい。また、ステップＳ１で選択した面が平面である場合には、図２のステップＳ４及びＳ５を、その面について１回のみ実行する構成であってもよい。
（２）成形品属性情報付加及びその情報の確認
図７は、成形品設計において成形品の３次元形状に属性情報を付加し又は設計品若しくは金型の設計においてこれを確認するために用いられる画面上のフォームを示す。図５は、図７のフォーム上のボタンを押したときに実行される割り込み処理を示している。ただし、図７のフォーム上の材料及び色調の「その他の情報」ボタンを押したときの処理は、図示省略されている。
【００３２】
フォームで設定された情報は、まずメモリに格納される。フォーム上の「確定」ボタンを押すと（Ｓ６０）このメモリ内の設定情報が外部記憶装置１４に格納され、フォームの表示が消去され（Ｓ６１）、フォーム上の「キャンセル」ボタンを押すとメモリ内のこの設定情報が破棄され、フォームの表示が消去される（不図示）。
【００３３】
成形品の材料、色調及び表面状態の種類並びに成形品上への印刷の種類は、フォーム上のリストボックスで設定される。すなわち、リストボックスの横の矢印ボタンを押すとリストがプルダウン表示され、リスト内の項目をマウスで選択することによりこれがボックス内に表示され、その内容が設定情報としてメモリに格納される。
【００３４】
フォーム上の印刷「形状」ボタンを押すと、ステップＳ２０からステップＳ２１へ進む。
（Ｓ２１）データベースからマークの形状データが読み出され、その選択画面が表示される。
（Ｓ２２）この画面上で形状（マーク）を選択すると、その内容がメモリに格納される。
【００３５】
フォーム上の印刷「位置」ボタンを押すと、ステップＳ２０及びＳ２３を通ってステップＳ２４へ進む。
（Ｓ２４）画面上には成形品の３次元形状が例えば図１０に示すように表示されており、この形状を構成する面、例えば面Ｂ３を、面Ｂ３上の点をマウスでポイントしてマウスをクリックすることにより選択する。図１０中、面Ｂ１〜Ｂ９は、互いに独立に選択できる面を示している。
【００３６】
（Ｓ２５）選択面上の印刷位置を正確に指定するために、選択面が例えば図８（Ｂ）に示すように２次元表示される。この面Ｂ３上で、点線で範囲を示すマークＭＫの始点ＰＳをマウスで指定する。これにより、図８（Ａ）に示す如く３次元形状中の指定位置にマークＭＫが表示される。
フォーム表示の際には、既に設定され又は初期設定されているフォーム上のデータがメモリに読み出され、これがフォームに表示される。フォームを表示させ、フォーム上の印刷「確認」ボタンを押すと、ステップＳ２０〜Ｓ２６を通ってステップＳ２７へ進む。
【００３７】
（Ｓ２７）メモリに格納されている印刷の位置及び形状が読み出され、図８（Ａ）に示す如く、画面上に表示されている３次元形状の表面にマークＭＫがハイライト表示される。
この確認を、プラスチックメーカで行うことにより、印刷内容が容易迅速に把握され、印刷処理をより円滑に行うことが可能となる。
【００３８】
フォーム上の表面状態「範囲」ボタンを押すと、ステップＳ２０〜Ｓ３０を通ってステップＳ３１へ進む。
（Ｓ３１）上記ステップＳ２４と同様にマウスで、質感を出すためのシボを施す面を指定する。
（Ｓ３２）この面に、フォーム上のリストボックスで設定したシボ種類に応じて、図９に示す如くシボ表示（図９ではグリッド表示）が行われる。
【００３９】
この確認を、金型メーカ及びプラスチックメーカで行うことにより、その内容が容易迅速に把握され、金型設計及び成形品製造条件決定がより円滑に行われることになる。
フォーム上の「ＰＬ付加部選択」ボタンを押すと、ステップＳ２０〜Ｓ４０を通ってステップＳ４１へ進む。
【００４０】
（Ｓ４１）上記ステップＳ２４と同様にマウスで、パーティングライン（ＰＬ）不可面を選択する。成形品の見栄え上、この面にバリやヒケが形成されるのを避けるためである。
（Ｓ４２）選択された面に、例えば薄色グリットが図１０に示す如く表示される。図１０は、面Ｂ９をＰＬ不可面として選択した場合を示している。選択されたＰＬ不可面は、金型設計において後述のように用いられる。
【００４１】
フォーム上の「正式出図」ボタンを押すと、ステップＳ２０〜Ｓ５０を通ってステップＳ５１へ進む。
（Ｓ５１）版数の初期値は０である。版数が１だけインクリメントされ、フォーム上の「現在の版数」ボックスに版数が表示される。
（Ｓ５２）現在の版数より１つ前の版数の設計データからの変更部分が現在の版数の設計変更データとして外部記憶装置１４に登録される。
【００４２】
設計変更内容を成形品設計又は金型設計において確認する場合、まず、図７のフォーム上のリストボックスで、確認したい情報取得版数を選択する。これにより、その版数がメモリに格納される。次に、フォーム上の「変更内容確認」ボタンを押すと、ステップＳ２０〜Ｓ５３を通ってステップＳ５４へ進む。
（Ｓ５４）選択された版数の成形品が図１１の実線で示すように３次元表示され、さらに、選択版数に対する１つ前の版数の異なる部分が図１１の点線で示すように表示され、この部分と選択版数の対応部分との関係が矢印で示される。
【００４３】
成形品は、各版数毎に製造される。金型設計においては、このような表示により変更内容を容易迅速に確認することができ、金型設計をより円滑に行うことが可能となる。
図６は、成形品設計段階で上述のように設定されたパーティングライン不可面のデータを用いて、金型設計で分割面を決定する手順を示すフローチャートである。
【００４４】
（Ｓ４２）例えば上述の文献２又は３に開示されているように、合わせ金型の分割面候補が自動的に決定されて画面上に提示され、これを金型設計者が選択し、又は、分割面候補を自動選択する。分割面を１つ選択する毎に次のステップＳ４３へ進む。
（Ｓ４３）ステップＳ４２で選択面が有ればステップＳ４４へ進み、無ければ処理を終了する。
【００４５】
（Ｓ４４）この分割面がＰＬ不可面と交わるかどうかを判定し、交わるときはステップＳ４２へ戻り、交わらないときにはステップＳ４５へ進む。
（Ｓ４５）選択された分割面を確定し、ステップＳ４２へ戻る。
ステップＳ４４からステップＳ４２へ戻った場合には、ステップＳ４２において前回ステップＳ４２で選択された分割面から最も近い分割面候補を選択する。
【００４６】
このようにして成形品設計から金型設計へパーティングライン不可面情報が正確かつ確実に伝達され、成形品設計者の要求に応じた金型設計がミスなく行われる。
図１２（Ａ）は、成形品設計における寸法公差設定手順を示し、図１２（Ｂ）はその設計情報の金型設計での利用手順を示すフローチャートである。図１３（Ａ）は、図１２（Ａ）及び（Ｂ）の処理で共通に用いられる画面上のフォームを示している。
【００４７】
（Ｓ７１）フォーム上の「基準面選択」ボタンを押し、次に、寸法公差設定部分を含む面をマウスでポイントしてマウスをクリックする。例えば図１３（Ｂ）に示すように成形品が画面上に３次元表示され、面Ｃ１をマウスで選択する。次に、この面Ｃ１上の点Ｐaと点Ｐbとをそれぞれマウスで選択することにより、寸法部分の線分を指定する。これにより、図１３（Ｂ）に示すように寸法線及び寸法が３次元的に表示される。寸法とともに表示される公差の初期値は０である。
【００４８】
（Ｓ７２）フォーム上の「−公差」及び「＋公差」のボックス内に、その値を設定する。この設定値は、メモリに格納される。
（Ｓ７３）フォーム上の「ＯＫ」ボタンを押すと、メモリに格納されている設定値が外部記憶装置１４に格納され、フォームの表示が消去される。
金型設計においては、上記寸法公差の設定に応じて、以下の処理が行われる。
【００４９】
（Ｓ７４）図１３（Ａ）に示すフォームを表示させると、寸法公差の情報がメモリに読み出されてこのフォームに表示される。
（Ｓ７５）フォーム上のスライドボタンをマウスでドラッグすると、「現在の寸法値」−公差〜「現在の寸法値」＋公差の範囲内でボックス内の狙い値が変化する。
【００５０】
（Ｓ７６）フォーム上の「ＯＫ」ボタンを押すと、「現在の寸法値」に対応した形状データが「狙い値」になるように自動修正され、外部記憶装置２４に格納される。
これにより、成形品設計において設定された寸法公差のデータが金型設計において円滑に有効利用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のハードウエア概略構成図である。
【図２】３次元設計された成形品の肉厚計算・表示手順を示すフローチャートである。
【図３】図２の処理の説明図である。
【図４】図２のステップＳ１４で表示される画像の例を示す図である。
【図５】３次元形状データに対する成形品属性付加処理を示すフローチャートである。
【図６】金型設計における、パーティングライン制限下での分割面決定手順概略を示すフローチャートである。
【図７】成形品属性情報付加及び確認に用いられる画面上のフォームを示す図である。
【図８】図５の印刷情報付加処理説明図である。
【図９】図５のシボ情報付加処理説明図である。
【図１０】図５のパーティングライン不可面情報付加処理説明図である。
【図１１】図５の設計変更情報付加処理説明図である。
【図１２】寸法公差設定及びその利用の手順を示すフローチャートである。
【図１３】（Ａ）は図１２の処理で用いられる画面上のフォームを示す図であり、（Ｂ）は図１２の処理説明図である。
【符号の説明】
１０、２０  計算機支援設計装置
１１、２１  表示装置
１２、２２  コンピュータ本体
１３、２３  入力装置
１４、２４  外部記憶装置
Ｐ、Ｐ１〜Ｐ４、Ｐa、Ｐb  点
Ｑ、Ｑ３、Ｑ４  交点
Ｌ、Ｌ３、Ｌ４  法線
Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ９  面
ＰＳ  始点
ＭＫ  マーク
【図１】
0003642674.tif 000002
【図２】
0003642674.tif 000003
【図３】
0003642674.tif 000004
【図４】
0003642674.tif 000005
【図５】
0003642674.tif 000006
【図６】
0003642674.tif 000007
【図７】
0003642674.tif 000008
【図８】
0003642674.tif 000009
【図９】
0003642674.tif 000010
【図１０】
0003642674.tif 000011
【図１１】
0003642674.tif 000012
【図１２】
0003642674.tif 000013
【図１３】
0003642674.tif 000014