(57)【要約】【課題】  複数の同じ意匠を薄板に加工したいという要望に対して、加工の知識がないユーザでも意匠に影響が少ない修正モデルを作ることが可能になる加工モデル生成装置等を提供する。【解決手段】  過加工防止モデル生成装置１０１は、加工残り厚さ演算部３、基準厚み入力部４、および過加工防止モデル算出部５を備える。加工残り厚さ演算部３は、板の表面に加工される意匠に相当する加工モデルの最大深さと、該意匠が施される板の厚みとが入力され、前記最大深さおよび前記厚みのデータに基づき、前記意匠が加工された場合の前記板における最も薄い加工残り厚さを求める。基準厚み入力部４は、加工残り厚さと比較するための基準厚みが入力可能な入力部である。過加工防止モデル算出部５は、算出された最も薄い加工残り厚さを基準厚みと比較して、当該加工残り厚さの方が薄い場合には、加工モデルの最大深さを、板の厚みから基準厚みを減じた値に修正してなる過加工防止モデルを算出する。【選択図】  図１
2015185094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板の一面に加工される意匠に相当する加工モデルの最大深さと、該意匠が施される該板の厚みとが入力され、前記最大深さおよび前記厚みのデータに基づき、前記意匠が加工された場合の前記板における最も薄い加工残り厚さを求める加工残り厚さ演算部と、
前記加工残り厚さと比較するための基準厚みが入力可能な基準厚み入力部と、
前記加工残り厚さ算出部で算出された前記最も薄い加工残り厚さを前記基準厚みと比較して、当該加工残り厚さの方が薄い場合には、前記加工モデルの最大深さを、前記板の厚みから前記基準厚みを減じた値に修正してなる過加工防止モデルを算出する過加工防止モデル算出部と、
を有する過加工防止モデル生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の過加工防止モデル生成装置において、
前記過加工防止モデル算出部は、前記値の前記加工モデルの最大深さに対する比率を求め、前記加工モデルの前記最大深さ以外の深さを当該比率で修正することを特徴とする過加工防止モデル生成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の過加工防止モデル生成装置において、
前記過加工防止モデル算出部は、前記加工モデルの底面が複数の面から構成され、かつ、前記複数の面が、隣り合う面同士の境界部を凸部または凹部にして配置されている場合、前記境界部における厚みを前記凸部ではより厚く、前記凹部ではより薄くして、前記加工モデルの前記最大深さ以外の深さを修正することを特徴とする過加工防止モデル生成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の過加工防止モデル生成装置において、
前記過加工防止モデル算出部は、前記加工モデルの底面のうちの、前記板の前記一面に続く加工面の傾きが所定の角度より小さい場合、当該加工面と前記板の前記一面とが接する辺の部分に段差を設けるように前記加工モデルの深さを修正することを特徴とする過加工防止モデル生成装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の過加工防止モデル生成装置と、
算出された前記過加工防止モデルのデータから、加工ツールの軌跡を算出するツール軌跡作成部と、
を備えた数値命令演算装置。
【請求項６】
請求項５に記載の数値命令演算装置を含み、該数値命令演算装置から前記加工ツールの軌跡を受け取り、該軌跡に合わせて加工ツールを動かす表面加工装置。
【請求項７】
板の一面に加工される意匠に相当する加工モデルの最大深さと、該意匠が施される該板の厚みのデータに基づき、前記意匠が加工された場合の前記板における最も薄い加工残り厚さを演算し、
前記加工残り厚さと比較するための基準厚みを入力し、
演算された前記最も薄い加工残り厚さを前記基準厚みと比較して、当該加工残り厚さの方が薄い場合には、前記加工モデルの最大深さを、前記板の厚みから前記基準厚みを減じた値に修正してなる過加工防止モデルを算出する、過加工防止モデル生成方法。
【請求項８】
請求項７に記載の過加工防止モデル生成方法において、
前記過加工防止モデルを算出する段階では、前記値の前記加工モデルの最大深さに対する比率を求め、前記加工モデルの前記最大深さ以外の深さを当該比率で修正することを特徴とする過加工防止モデル生成方法。
【請求項９】
請求項７に記載の過加工防止モデル生成方法において、
前記過加工防止モデルを算出する段階では、
前記加工モデルの底面が複数の面から構成され、かつ、前記複数の面が、隣り合う面同士の境界部を凸部または凹部にして配置されている場合、前記境界部における厚みを前記凸部ではより厚く、前記凹部ではより薄くして、前記加工モデルの前記最大深さ以外の深さを修正することを特徴とする過加工防止モデル生成方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の過加工防止モデル生成方法において、
前記過加工防止モデルを算出する段階では、前記加工モデルの底面のうちの、前記板の前記一面に続く加工面の傾きが所定の角度より小さい場合、当該加工面と前記板の前記一面とが接する辺の部分に段差を設けるように前記加工モデルの深さを修正することを特徴とする過加工防止モデル生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物の表面に微細形状の意匠を形成してなる製品及びその製品を成形する金型を作製するための表面加工装置に関する。特に、本発明は、被加工物としての薄板に加工される意匠に相当する加工モデルのデータを生成して表面加工装置に提供する加工モデル生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品表面、または製品をつくる金型表面に細かい凹凸模様をつけて外観品質を向上させるといった加飾技術に関しては、デザイナー（設計者）がCADを使って図案を作り、その図案のデータをもとに加工装置が加工データを生成し、製品または金型等の被加工物を加工する。このとき、加工知識が十分にあるデザイナーであれば加工の制限を考慮してデザインを作ることができる。しかし加工知識の無いデザイナーが作ったデザインについては加工を行えない場合があった。
【０００３】
特に意匠加工の場合、特定のデザインである、絵、柄、記号、マーク、文字、地図などを様々な被加工物に加工したいという要望がある。中には、被加工物である薄板に複数の同一の意匠を加工したいといった要望があり、薄板加工では加工深さが深いと穴が開いたり、穴底の板厚が薄くなって薄板が撓んだりするといった問題があった。
そこで、創作された意匠を被加工物の加工範囲を超えないで加工するためのモデルの算出や、補正ルールに従って意匠に影響がないように元のモデルを修正する技術が必要とされる。当該技術に関連する発明が特許文献１，２等に開示されている。
【０００４】
特許文献１には合成木質系化粧パネルの製造方法が開示されている。当該製造方法は、２次元画像データを製作し、３次元彫刻像データに変換するデータ加工工程と、粒径を揃えた天然木材粉末及び合成樹脂を主成分として、天然木材粉末を合成樹脂で結合させてなる彫刻基板部の表面に、ＮＣ工作機械を用いて切削加工を行い、３次元彫刻像データに基づいて３次元彫刻像を形成する切削工程と、彫刻基板部の少なくとも一部に有色塗装及び／又はめっきを施して合成木質系化粧パネルを製造する仕上げ工程と、を有する。
一方、特許文献２に開示される加工方法は、設計データから３次元形状の特徴に関する形状情報を取得し、過去に行われた加工の加工条件を加工事例として記憶する加工事例記憶部から前記形状情報に基づいて加工事例を検索し、検索された加工事例に基づいて加工条件を決定し、前記加工条件に基づいて加工機の制御を行うことを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１４４３０７号公報
【特許文献２】特開２００４−２８４００２号公報
【特許文献３】特開２００５−２０２７９２号公報
【特許文献４】特開平１０−２５４５２３号公報
【特許文献５】特開平９−２９２９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、意匠加工においては、複数の意匠を薄板に加工したいという要望があるが、薄板加工では加工深さが深いと穴が開いたり、穴底の板厚が薄くなって撓んだりするといった問題がある。しかしながら、特許文献１や２に開示される技術では、当該問題を解消することができなかった。
すなわち、特許文献１に開示される合成木質系化粧パネルの製造方法では、３次元彫刻を使って立体感を表現していて、切削加工における切削最大深さを０．５ｍｍ以上としているが、材質や厚み等といった加工対象の性状が変わったときにどのようにデータを活用するかの提案はされていない。そのため、当該製造方法は材質や厚み等の異なる複数の加工対象に汎用できず、加工知識が十分に反映されたデータでないと過加工が発生する場合があった。
一方、特許文献２に開示される加工方法では、設計データから３次元形状の特徴を取得し、加工条件を決定するが、加工対象の厚みに応じて意匠加工用モデルを修正することは考慮されていない。
【０００７】
尚、特許文献３，４，５には加工ツールによる過剰切削を未然に防ぐ技術が開示されているが、薄板への意匠加工において意匠に影響の少ない加工モデルを生成することには関知していない。
そこで本発明は、薄板への意匠加工の要望に対し、加工の知識がないユーザでも当該意匠に影響が少ない加工モデルを生成できる加工モデル生成装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、加工残り厚さ演算部、基準厚み入力部、および過加工防止モデル算出部を備えた過加工防止モデル生成装置に係わる。
加工残り厚さ演算部は、板の表面に加工される意匠に相当する加工モデルの最大深さと、該意匠が施される板の厚みとが入力され、その加工モデルの最大深さおよび板の厚みのデータに基づき、意匠が加工された場合の板における最も薄い加工残り厚さを求める。基準厚み入力部は、加工残り厚さと比較するための基準厚みが入力可能な入力部である。過加工防止モデル算出部は、算出された最も薄い加工残り厚さを基準厚みと比較して、当該加工残り厚さの方が薄い場合には、加工モデルの最大深さを、板の厚みから基準厚みを減じた値に修正してなる過加工防止モデルを算出する。
本発明の別の態様は、上記の過加工防止モデル生成装置と、算出された前記過加工防止モデルのデータから、加工ツールの軌跡を算出するツール軌跡作成部と、を備えた数値命令演算装置を提供する。
さらに本発明の別の態様は、上記の数値命令演算装置を含み、該数値命令演算装置から加工ツールの軌跡を受け取り、該軌跡に合わせて加工ツールを動かす表面加工装置を提供する。
さらに本発明の別の態様は、上記の過加工防止モデル生成装置で実施される工程を有する方法も提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の意匠を薄板に加工したいという要望に対し、加工の知識がないユーザでも当該意匠に影響が少ない加工モデルを生成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例の過加工防止モデル生成装置を示すブロック図。
【図２】第一の実施例による過加工防止モデルの生成工程を示す概念図。
【図３】第二の実施例による過加工防止モデルの生成工程を示す概念図。
【図４】第三の実施例による過加工防止モデルの生成工程を示す概念図。
【図５】第三の実施例の変形例を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の過加工防止モデル生成装置を示すブロック図である。図２は第一の実施例の過加工防止モデル生成装置が加工モデルを補正する場合の概念的な工程を示した図である。
図１に示されるように、過加工防止モデル生成装置１０１は、加工モデル入力部１と、被加工物厚み入力部２と、加工残り厚さ演算部３と、基準厚み入力部４と、過加工防止モデル算出部５と、を備える。
【００１２】
加工モデル入力部１は、デザイナーがCADを使って作成した意匠（薄板の表面に彫刻される3次元デザイン）に相当する加工モデル７のデータが入力可能な入力部である。被加工物厚み入力部２は、意匠が施される被加工物（銅などの薄板）８の厚み８ａが入力可能な入力部である。
【００１３】
加工残り厚さ演算部３は、被加工物８の板厚８ａと、加工モデル７の最大深さ７ａとから、意匠加工が行われた場合の被加工物８における最も薄い加工残り厚さ８ｂを求める演算手段である。加工残り厚さ８ｂを求める様子は図２（ａ）に示される。
基準厚み入力部４は、加工残り厚さ８ｂと比較するための基準厚み８ｃが入力可能な入力部である。基準厚み８ｃは図２（ｂ）に示すように想定される。尚、本明細書中および特許請求の範囲でいう「厚さ」又は「厚み」は、被加工物８である薄板の裏側面からの厚みを指す。また本明細書中および特許請求の範囲でいう「深さ」は、前記薄板の表側面からの深さを指す。
【００１４】
過加工防止モデル算出部５は、加工残り厚さ８ｂに基づいて、被加工物８の薄板を過剰切削しない過加工防止モデル９を算出する。具体的には、加工残り厚さ演算部３で求められた、最も薄い加工残り厚さ８ｂと、基準厚み入力部４から入力された基準厚み８ｃとを比較し、その結果、加工残り厚さ８ｂの方が薄い場合には、加工残り厚さ８ｂを基準厚み８ｃと同じにするように加工モデル７の最大深さ７ａが修正される。つまり、図２（ｃ）に示すように、加工モデル７の最大深さ７ａが、板厚８ａから基準厚み８ｃを減じた値（深さ）に変換され、この結果、図２（ｄ）に示すような過加工防止モデル９が得られる。一方、その比較において、加工残り厚さ８ｂの方が厚い場合には、加工モデル７のデータは修正されない。
【００１５】
尚、上記過加工防止モデル生成装置１０１は不図示のNC工作機械のNC装置（数値命令演算装置）１０２に含まれており、NC装置１０２は、過加工防止モデル算出部５からのモデルデータに基づき、ドリル等の加工ツールの軌跡を算出するツール軌跡作成部６を備える。本実施例のNC装置１０２はNC工作機械である表面加工装置に命令を与えて、薄板の表面に意匠を彫刻する。
【００１６】
以上に説明した過加工防止モデル生成装置１０１を用いることにより、加工の知識がないデザイナー又はユーザでも、創作された意匠に影響が少ない加工モデルを作ることが可能になる。そして、過加工防止モデル生成装置１０１をＮＣ装置１０２に適用することにより、ＮＣ装置１０２で同じ意匠を薄板の表面に加工するときに加工深さが深すぎて穴が開いたり、穴底の板厚が薄くなって薄板が撓んだりするといった問題が発生しなくなる。
【００１７】
上述した第一の実施例は、図２から分かるように一定の加工深さを有する加工モデル７の場合であるが、以下には、複数の加工深さを有する加工モデルの場合の実施例を説明する。但し、第一の実施例と同一の構成および処理についての説明は割愛し、異なる点のみを説明することとする。
【００１８】
（第二の実施例）
図３は第二の実施例の過加工防止モデル生成装置が加工モデルを補正する場合の概念的な工程を示した図である。第二の実施例の過加工防止モデル生成装置は図１に示したものと同じであるが、加工モデル入力部１より入力される加工モデル７が、図３（ａ）に示すように複数の加工深さを有するモデルとなっている。そのため、過加工防止モデル算出部５は、加工モデル７の深さデータを均等な縮小比率で修正する。
【００１９】
具体的には、第一の実施例と同じように、加工残り厚さ演算部３で求められた最も薄い加工残り厚さ８ｂと、基準厚み入力部４から入力された基準厚み８ｃとを比較し、その結果、加工残り厚さ８ｂの方が薄い場合には、前記最も薄い加工残り厚さ８ｂを基準厚み８ｃと同じにするように、加工モデル７の最大深さ７ａが修正される。このとき、加工モデル７に対する深さデータの縮小比率、即ち、（被加工物の板厚８ａ-基準厚み８ｃ）／（加工モデル７の最大深さ７ａ）×１００  ［％］  が求められ、加工モデル７の最大深さ７ａの部分以外の深さデータも、当該縮小比率で修正される。この修正は図３（ｃ）に示すように行われ、この結果、図３（ｄ）に示すような過加工防止モデル９が得られる。
【００２０】
上述した第二の実施例によれば、複数の深さを持つ加工モデル７の場合であっても、第一の実施例と同様に意匠への影響を小さく抑えられた、薄板への加工モデルが生成可能となる。特に、過加工防止モデルの生成にて加工モデル７の深さデータを修正する際に、加工モデル７の深さを均等な縮小比率で浅くすることにより、薄板の過剰切削を抑制できる加工モデルであって、なおかつ、デザイナーの意匠と見た目が変わらない加工モデルを生成することができる。
【００２１】
（第三の実施例）
図４の（ａ）は、薄板の表面および薄板表面に彫刻される意匠の表面（以下、意匠面）の一例を示した平面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＸ−Ｘ’断面図を示している。尚、意匠面は、加工モデルの底面に相当する。また、図４の（ｂ），（ｃ）は、第三の実施例の過加工防止モデル生成装置で、加工モデルを補正する場合の概念的な工程を示した図である。
【００２２】
第三の実施例の過加工防止モデル生成装置は図１に示したものと同じであるが、加工モデル入力部１より入力される加工モデル７が、複数の加工深さを有するモデルである。特に、図４（ａ），（ｂ）に示すように意匠面１０（加工モデル７の底面）が一直線上に連続する複数の面から構成され、かつ、当該面が、意匠面１０の一端（左側端）から他端側（右側端）へ下り傾斜と上り傾斜を繰り返して配置されている。当該意匠面１０を成す加工モデル７に対し、第二の実施例のように加工モデル７の深さを均等な縮小比率で浅くした場合は、加工モデル７の深さの違いから表現される意匠面の見映えが、深さの違いが小さくなることで薄くぼやける可能性がある。
【００２３】
例えば、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、面１３の第１の辺１３ａに接する面は面１３に対して上り傾斜の立ち上がり面１１であり、面１３の第２の辺１３ｂに接する面は面１３に対して下り傾斜の立ち下がり面１２である。意匠の輪郭を明瞭にするために、本実施例の過加工防止モデル算出部５は、意匠面１０のうち凹部に相当する第１の辺１３ａにおける厚みをさらに薄く、意匠面１０のうち凸部に相当する第２の辺１３ｂにおける厚みをさらに厚くするように、加工モデル７の深さを修正する。このように、意匠面１０における隣り合う面同士の境界線の高さ（意匠面１０内の各辺における厚み）を凸部ではより高く、凹部ではより低くして、凹凸部の高低の差を大きくすることにより、上記のように意匠の見映えが薄くぼやける事を防止することができる。尚、上記「凹部」とは、隣接する面間の境界部が谷線ように凹んだ部分をいい、「凸部」とは隣接する面間の境界部が山の稜線のように凸になった部分をいう。また、凹部と凸部の判定は、加工モデル７の深さの変化の変わり目を算出することで分かる。
【００２４】
尚、隣り合う面同士の境界線の高さ（図４（ｃ）では辺１３ａ，１３ｂにおける厚み）の修正は、基準厚み８ａを確保できる範囲内で行われ、最大の高低差は、板厚８ｃから基準厚みａを減じた値である。図４（ｃ）では基準厚み８ａを確保できる範囲の最低と最高といった２つの高さで過加工防止モデル９の辺１３ａ、辺１３ｂ等が生成されている。しかし、当該範囲内における各辺の高さの修正は２段階に限らず、元の加工モデル７の深さに応じて３段階以上になってもよい。
【００２５】
また、図５に第三の実施例の変形例を示す。図５の（ａ）は、薄板の表面および薄板表面に彫刻される意匠面の変形例を示した平面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＸ−Ｘ’断面図を示している。尚、意匠面は、加工モデルの底面に相当する。また、図５の（ｃ），（ｄ）は、第三の実施例の過加工防止モデル生成装置で、図５（ａ），（ｂ）に示した変形例の加工モデルを補正した場合の意匠面を示した図である。図５（ｅ）は、第三の実施例の変形例の過加工防止モデル生成装置により生成された過加工防止モデルの断面図を示している。
【００２６】
図５（ｂ）に示すように複数の深さを有する加工モデル７において、意匠面１０の一端辺（左側端）１０ａの近傍では下り傾斜の面が二連続して配置されている。当該加工モデル７に対して、前述した辺の高さの修正ルール（図４（ｂ），（ｃ）参照）に従って過加工防止モデル９を生成すると、意匠の一端辺１０ａ及びその近傍の辺１０ｂ（図５（ａ），（ｂ）参照）が、図５（ｃ），（ｄ）中のＡ部のように不明瞭になる場合がある。この場合、変形例の過加工防止モデル算出部５は、図５(ｅ)に示すように、意匠面１０の一端辺（左側端）１０ａに任意形状の段差（Ｂ部参照）を設けて端辺１０ａが残るように過加工防止モデル９を生成する。勿論、その段差は、基準厚み８ａを確保できる範囲の段差とする。
特に、変形例の過加工防止モデル算出部５は、被加工物８である薄板の表側面に続く加工面の傾きが所定の角度より小さい場合に、“その加工モデル７は意匠の端辺１０ａ付近が不明瞭になるようなモデルである”、と判定して、薄板の表側面と加工面が接する辺（端辺１０ａ）に段差を設けるといったモデル修正を行う。
【００２７】
（その他の実施例）
以上に説明した各実施例の過加工防止モデル生成装置は、以下に説明する構成要素と組み合わせることが可能である。
例えば、各実施例の過加工防止モデル生成装置１０１は、上記のように生成された過加工防止モデル９を表示する表示部を有していてもよい。生成された過加工防止モデル９を表示することで、作業者が意匠を確認したり、基準厚み８ｃやモデルの修正ルール等の条件を変更したりすることが可能になる。
【００２８】
また、いずれか実施例の過加工防止モデル生成装置１０１は、生成された過加工防止モデル９のデータから、ドリル等の加工ツールの軌跡を算出するツール軌跡作成部６と組み合わせてＮＣ装置１０２を構成することも可能である（図１参照）。このＮＣ装置１０２を用いることにより、過加工防止モデルと加工ツールに関する設定から加工機を動かす命令を作成することができる。
さらに、ＮＣ装置１０２は表面加工装置に適用することができる。これにより、表面加工装置は、ＮＣ装置１０２から加工ツールの軌跡を受け取り、その軌跡に合わせて加工ツールを動かすことが可能になる。
【００２９】
以上に本発明の実施例をいくつか説明したが、本願発明は、図示した形態に限らず、本願発明の思想を逸脱しない範囲で如何なる構成の変更も含む。
【符号の説明】
【００３０】
１０１    過加工防止モデル生成装置
１０２    ＮＣ装置
１    加工モデル入力部
２    被加工物入力部
３    加工残り厚さ演算部
４    基準厚み入力部
５    過加工防止モデル算出部
６    ツール軌跡作成部
７    加工モデル
７ａ    最大深さ
８    被加工物
８ａ    板厚
８ｂ    加工残り厚さ
８ｃ    基準厚み
９    過加工防止モデル
１０    意匠面
１０ａ    意匠の一端
１０ｂ    辺
１１    立ち上がり面
１２    立ち下がり面
１３    面
１３ａ  第１の辺
１３ｂ    第２の辺
【図１】
2015185094.tif 000003
【図２】
2015185094.tif 000004
【図３】
2015185094.tif 000005
【図４】
2015185094.tif 000006
【図５】
2015185094.tif 000007