(57)【要約】【課題】  製作時間を短くできるとともに、高品質な作品を多数製作でき、しかも安全で自由な表現ができる脆性質材料片の加工方法を提供すること。【解決手段】    ガラスピース１の形状を包含しかつ最大研削代が設定限界未満となるような多角形（２）を求め、当該多角形（２）のそれぞれの直線状の辺をＮＣデータ化し、当該ＮＣデータで決められた回数だけＮＣ工作機械９１で円板状工具５２とガラス素板３とを直線的に相対移動して当該素板３をそのガラスピース形成部分（１）の外側を直線的に切断して多角形状の中間片２にし、その後、ＮＣ工作機械９１で研削工具を用いて当該中間片２をそのガラスピース形成部分（１）だけが残るように研削加工する。【選択図】      図１
2007069350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬脆性材質で板状の素板を数値制御工作機械を用いて加工して、輪郭線が線分・凸円弧・凹円弧又はこれらの任意の組み合わせからなり全体形状が所定形状の要求片を得る硬脆性材料板の数値制御加工方法であって、
前記要求片の形状を包含しかつ最大研削代が設定限界未満となるような多角形を求め、当該多角形のそれぞれの直線状の辺を数値制御データ化し、当該数値制御データで決められた回数だけ前記数値制御工作機械で円板状工具と前記素板とを直線的に相対移動して当該素板をその要求片形成部分の外側を直線的に切断して多角形状の中間片にし、その後、数値制御工作機械で研削工具を用いて当該中間片をその要求片形成部分だけが残るように研削加工する硬脆性材料板の数値制御加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス板・石板・陶板等の硬脆性材質で板状の材料の加工方法に関する。特に、ステンドグラスを構成するガラスピースの加工方法に適用するのに好適な硬脆性材料板の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、ステンドグラスは、多数のガラスピースの端面同士をハンダ等で結合して１枚の板状に仕立てられた作品である。従来は、ステンドグラスは、芸術作品に分類され、専門の作家がガラス切り・特殊ペンチ・グラインダー等の道具を使い高度な熟練の技を駆使して手作業で完成させていた（例えば、非特許文献１参照）。また、ステンドグラスのように硬脆性材質で板状のガラスピースからなるステンドグラス類似品（インテリア製品、エクステリア製品、工芸品）も同様に手作業で製作されているのが実情である。
【非特許文献１】那須ステンドグラス美術館のホームページ、http://www.suzuya-wedding.com/stained/info/index.htm
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来のステンドグラス等の制作方法では、次のような欠点が指摘されていた。
【０００４】
ガラスピースの切り口は鋭利であり、作家は手作業中に当該切り口などに触れて指や手等を傷つけやすく危険である。また、えぐれの強い形状・複雑な形状等のガラスピースは加工が困難で熟練を要するため、表現に制約が多い。また、製作に時間がかかり、製作数に限界がある。これが、コスト高の一因となっている。
【０００５】
これらの問題を解消するのはステンドグラス業界の長年の課題である。同様に、ステンドグラス類似品の業界でも課題となっている。
【０００６】
本発明の目的は、製作時間を短くできるとともに、高品質な作品を多数製作でき、しかも安全で多様な形状を持つ自由な表現ができる硬脆性材料板の数値制御加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、従来手作業で加工されていたステンドグラスのガラスピース片（硬脆性材質で板状のもの）を数値制御工作機械（ＮＣ工作機械）で加工しようとするものである。ＮＣ工作機械で延性材料である金属材料（鉄鋼等）を加工する方法は広く知られているが、当該金属材料の加工方法をガラス板のような硬脆性材料板に適用しても脆性破壊してしまい円滑に加工できないことが多い。また、回転工具の損傷が激しい。特に、曲線形状のガラス片を得ようとしてＮＣ工作機械で回転工具を板ガラスに対して曲線状に相対移動させて切断加工する場合には、脆性破壊が頻発し、回転工具の損傷も著しい。特に、ガラス片が薄ければ薄いほど脆性破壊する確率が高くなる。板ガラスを切断加工せずに最初から研削加工してガラスピースを得ようとした場合には、脆性破壊を起こさずに高品質にガラスピースが仕上がるが加工に時間がかかりすぎる。ここで、試験・研究の結果、硬脆性材料板の板ガラスでも回転工具を直線的に相対移動させて切断した場合には回転工具の損傷も小さくて切断効率も良く脆性破壊しないことが判った。そこで、本発明者は、最初は板ガラスを多角形状に切断加工して、次に研削加工すれば、余分な部分をあまり研削しないで済み加工時間の短縮を達成できるとともに脆性破壊を起こさずに加工できることに着目して、本発明を創成したものである。
【０００８】
請求項１の発明は、硬脆性材質で板状の素板を数値制御工作機械を用いて加工して、輪郭線が線分・凸円弧・凹円弧又はこれらの任意の組み合わせからなり全体形状が所定形状の要求片を得る硬脆性材料板の数値制御加工方法であって、前記要求片の形状を包含しかつ最大研削代が設定限界未満となるような多角形を求め、当該多角形のそれぞれの直線状の辺を数値制御データ化し、当該数値制御データで決められた回数だけ前記数値制御工作機械で円板状工具と前記素板とを直線的に相対移動して当該素板をその要求片形成部分の外側を直線的に切断して多角形状の中間片にし、その後、数値制御工作機械で研削工具を用いて当該中間片をその要求片形成部分だけが残るように研削加工する硬脆性材料板の数値制御加工方法である。
【０００９】
上記構成の請求項１発明の場合、所定形状の要求片（例えば、ステンドグラスのガラスピース）を製作するのに当たって、まず、数値制御工作機械の円板状工具を用いて素板を多角形（詳しくは、内側に要求片を包含する多角形）状に切断加工する。この際、多角形の各辺は直線状なので、上記円板状工具と素板とは直線的に相対移動する。そのため、素板には円板状工具からは無理な外力は作用せず脆性破壊を起こすこともない。また、多角形は、最大研削代が設定限界未満となるように決められているので、当該設定限界を小さな値に決めれば、後の研削加工での研削量が少なくて済み経済的である。なお、設定限界は円弧半径・素板の厚み等で決まる。もし仮に、素板を最初から研削加工する場合には、研削代も大きくなり製作に時間がかかるとともに、研削工具の消耗も激しく実効性はない。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、要求片の形状を包含しかつ最大研削代が設定限界未満となるような多角形を求め、当該多角形のそれぞれの直線状の辺を数値制御データ化し、当該数値制御データで決められた回数だけ数値制御工作機械で円板状工具と当該素板とを直線的に相対移動して当該素板を多角形状に切断加工して中間片とし、その後、数値制御工作機械で研削工具を用いて当該中間片をその要求片形成部分だけが残るように研削加工するので、加工に多大の時間がかかる研削時間を短縮でき、製作時間を短くできる。また、数値制御工作機械を用いることになり自動化されるので、手作業ではなし得なかった複雑な表現もでき高品質で多様な形状を持つ作品を多数製作できる。また、手作業が大幅に減少するので安全である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１２】
本発明に係る硬脆性材料板の加工方法は、硬脆性材質で板状の素板（ガラス素板３）を数値制御工作機械（ＮＣ工作機械９１）を用いて加工して、輪郭線が線分（１５）・凸円弧（１６）・凹円弧（１７）又はこれらの任意の組み合わせからなり全体形状が所定形状の要求片（ガラスピース１）を得るものであって、その特徴とする点は、要求片（１）の形状を包含しかつ最大研削代が設定限界未満となるような多角形（２）を求め、当該多角形（２）のそれぞれの直線状の辺を数値制御（ＮＣ）データ化し、当該ＮＣデータで決められた回数だけＮＣ工作機械（９１）で円板状工具５２と素板（３）とを直線的に相対移動して当該素板（３）を多角形状に切断加工して中間片２にし、その後、ＮＣ工作機械（９１）で研削工具を用いて当該中間片２をその要求片形成部分（１）だけが残るように研削加工する構成とされている。
【００１３】
この実施形態では、要求片は、ステンドグラスを構成するガラスピース１が選定されている。また、硬脆性材質で板状の素板は、板ガラス（ガラス素板３）が選定されている。本発明の全体構成を図１に示す。円板状工具５２は、外周部端面の周辺にダイヤモンド粒等を電着またはメタルボンド等した円板状の工具である。円板状工具５２は、図３７に示すＮＣ工作機械９１で切断加工する場合に使用される切断工具である。また、研削工具としては、円筒形工具と総形工具（いずれも図示省略）とを使用する。ここで、円筒形工具は、底面および外周面にダイヤモンド粒等を電着またはメタルボンド等した円筒形の工具である。また、総形工具は、ガラス板等のコバ面を面取り・Ｖ溝・Ｖ突起・円弧溝等に加工するために、円筒形工具の外周ストレートな研削部を、総形形状にした工具のことである。
【００１４】
１．ステンドグラスを構成するガラスピースの製作について、以下詳述する。
【００１５】
1.1  ガラスピースの設計図を決定する。
【００１６】
1.1.1  紙等に描かれたステンドグラスの元絵を紙上で各構成要素（パート）に区分ける。そして、パートに区分けられた元絵をスキャナー等で専用の画像解析装置に入力する。なお、元絵としては、絵画・写真・デザイン画などの紙上に表現されているものならば自由に選定できる。この画像解析装置は、本加工法専用のＣＡＤ/ＣＡＭが搭載されたコンピュータシステムであることが望ましい。
【００１７】
1.1.2  画像解析装置に入力したパートに基づき、図２に示すように、当該パートの輪郭線を線分・凸円弧・凹円弧で表しステンドグラス下絵図９を完成する。
【００１８】
1.1.3  ステンドグラス下絵図の区分け線を中心にして、ハンダ付けのための任意の隙間を設けた平行線を引く。円弧の場合の平行線は半径を増減した同心円弧である。平行線の連続で表された形状が個々のガラスピース（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ‥‥）の形状である。全体を表したものが図３に示すステンドグラス図である。例えば、図３に示すガラスピース１ａは、図４に示すように、線分１５・凸円弧１６・凹円弧１７から表されている。これらの線分・凸円弧・凹円弧をそれぞれ図形要素といい、線分は両端点の座標を表わし円弧は中心座標・半径・開始角度・終了角度で表わす。これら３つの図形要素の任意の組み合わせからガラスピースがなることもある。
【００１９】
1.2  個々のガラスピース（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ‥‥）を構成する図形要素の座標を、当該各ガラスピース上又は当該ガラスピースの近傍に原点を持つ任意の直交座標軸の座標に変換し、ガラスピースの形状データとする。直交座標軸は後述する各加工が容易になるように定める。
【００２０】
1.3  ガラスピースを包含するような任意形状のガラス素板を準備する。
【００２１】
ここで、「包含する」とは、要求片（加工の結果完成することが要求される製品。ここではガラスピース１である。）の全体形状を内側に含む意味である。したがって、図５に示す場合には、ガラス素板３は、その内側にガラスピース形成部分（１ａ等）を有することになる。このガラス素板３は、例えば、四角の薄板形状とされている。なお、この実施形態では、ガラス素板３は、平板であるが、厚さ方向に凹凸を有する形状であってもよい。
【００２２】
1.4  ガラス素板をＮＣ工作機械で多角形状に切断加工して中間品を製造する。
【００２３】
それには、まず、ガラスピース（ここでは、ガラスピース１ａ）の形状を包含しかつ最大研削代が設定限界未満となるような多角形２を求める。ここで、最大研削代Ｌとは、多角形２の各辺と当該各辺に対応するガラスピース１の輪郭線との距離を測った場合の最大の長さである。例えば、図５に示すガラスピース１の凸円弧の図形要素の例では、最大研削代Ｌは、多角形２の１つの頂点と当該頂点に対するガラスピース１の対応する凸円弧１６部分までの距離である。この最大研削代Ｌが小さくなればなるほど後の研削加工時間が短縮される。
【００２４】
1.4.1  多角形の求め方
【００２５】
（１）ガラスピースの図形要素（線分・凸円弧・凹円弧）を線分に置き換える。
【００２６】
（２）図形要素である線分の置き換え方法
【００２７】
図６に示すように、ガラスピース１ａの線分１５はそのまま多角形（２）の線分に置き換える。
【００２８】
（３）図形要素である凸円弧の置き換え方法
【００２９】
（イ）方法１：  ガラスピース１ａの凸円弧１６の中点２０における接線１８に置き換える。すなわち、図７に示すように、凸円弧１６の中点２０における接線１８を、凸円弧１６の扇角の延長線との交点（１８ｍ，１８ｎ）で区切った線分に置き換える。なお、図７中、１９は、凸円弧１６の中心である。
【００３０】
（ロ）方法２：  凸円弧１６の両端点（１６ｍ，１６ｎ）における接線１８に置き換える。すなわち、図８に示すように、凸円弧１６の両端点（１６ｍ，１６ｎ）における２つの接線１８を、その交点１８ｐと両端点（１６ｍ，１６ｎ）で区切った線分に置き換える。
【００３１】
（ハ）方法３：  凸円弧１６の中点２０と両端点（１６ｍ，１６ｎ）における接線１８に置き換える。すなわち、図９に示すように、凸円弧１６の中点２０と両端点（１６ｍ，１６ｎ）の３つの接線１８を、その交点（１８ａ，１８ｂ）と両端点（１６ｍ，１６ｎ）で区切った３つの線分に置き換える。
【００３２】
（ニ）方法４：  凸円弧１６を２等分し、それぞれの中点（２０ａ，２０ｂ）における接線１８に置き換える。すなわち、図１０に示すように、凸円弧１６を２等分し、それぞれの中点（２０ａ，２０ｂ）における接線１８を、その交点１８ｐと扇角の延長線との交点（１８ａ，１８ｂ）で区切った２つの線分に置き換える。
【００３３】
（ホ）方法５：  凸円弧１６をＮ等分し、それぞれの中点（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）における接線１８に置き換える。図１１は、Ｎ＝４の場合である。上記（ニ）と同様である。等分数Ｎは任意で良いので普遍化される。等分数Ｎを大きくするほど、後の加工は容易になる。等分でなくてよいが、等分の方が数値化しやすい。
【００３４】
（４）図形要素である凹円弧の置き換え方法
【００３５】
（イ）方法１：  図１２に示すように、凹円弧１７の両端点（１７ｍ，１７ｎ）を結ぶ弦２３に置き換える。
【００３６】
（ロ）方法２：  図１３に示すように、凹円弧１７の中点２４と両端点（１７ｍ，１７ｎ）を結ぶ２本の弦２３に置き換える。
【００３７】
この場合、図３７に示すように、ＮＣ工作機械９１で円板状工具５２による切断加工で直線状に切断する（切断線１１、例えば弦２３）と、図１３に示すように、凹円弧１７の中点２４でガラス素板３中のガラスピース形状部分（１）を切り込む不具合が生じる。この切り込みは、切断部と不完全切断部とからなるので不完全切断線２５と呼ぶ。以下に、不完全切断線がガラス素板３のガラスピース形状部分（１）を切り込む不具合が生じないようにする補正を述べる。
【００３８】
（ａ）補正１：図１３に示す２本の弦２３について、図１４に示すように、中点２４からそれぞれ不完全切断線２５の長さを後退した線分２６にし、後退した点２６ｒを結ぶ線分２７を追加する。
【００３９】
（ｂ）補正２：図１３に示す２本の弦２３について、図１５に示すように、凹円弧１７の中点２４を中心２８に向かって移動させると、不完全切断線２５の先端が凹円弧１７に接する点がある。その移動点２４ｒと凹円弧１７の両端（１７ｍ，１７ｎ）を結ぶ２本の線分２７に置き換える。
【００４０】
（ｃ）補正３：図１３に示す２本の弦２３を、図１６に示すように、凹円弧１７の中心２８に向かって不完全切断線２５の先端が凹円弧１７に接する位置（点２９）まで、弦２３と凹円弧１７の中心で作る二等辺三角形に相似させて平行移動してできる二等辺三角形の底辺３０に置き換える。
【００４１】
（ｄ）補正４：図１７に示すように、上記補正３の平行移動後の２本の線分の外側の両端点（３０ｍ，３０ｎ）を凹円弧１７の両端点（１７ｍ，１７ｎ）に合わせる。
【００４２】
（ｅ）方法３：  図１８に示すように、凹円弧１７の３等分点３１と両端点（１７ｍ，１７ｎ）を結ぶ３本の弦２３に置き換える。
【００４３】
（ｆ）補正５：  図１８に示す３本の弦２３について、図１９に示すように、３等分点３１からそれぞれ不完全切断線２５の長さを後退した線分２６にし、後退した点２６ｒを結ぶ２線分２７を追加する。
【００４４】
（ｇ）補正６：  図１８に示す３本の弦２３について、図２０に示すように、隣り合う２本の弦（弦２３Ａと弦２３Ｂ，弦２３Ｂと弦２３Ｃ）を１組とし、それぞれを上記補正２と同様な方法を用いて４本の線分２７とする。なお、説明便宜のため、図２０では、３本の弦２３を２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃと区別して表わす。また、３等分点３１を３１ｉ，３１ｊと区別して表わす。すなわち、３等分点（３１ｉ）を中心２８に向かって移動させると、不完全切断線２５の先端が凹円弧１７に接する点がある。その移動点３１ｒと凹円弧１７の図中下方の端点１７ｍならびに当該移動点３１ｒと３等分点（３１ｊ）とを結ぶ２本の線分２７に置き換える。また、３等分点（３１ｊ）を中心２８に向かって移動させると、不完全切断線２５の先端が凹円弧１７に接する点がある。その移動点３１ｑと凹円弧１７の図中上方の端点１７ｎならびに当該移動点３１ｑと３等分点（３１i）とを結ぶ２本の線分２７に置き換える。なお、４本の線分２７のうちの内側２７は、両者の交点２７ｐまでする。
【００４５】
（ｈ）補正７：  図１８に示す３本の弦を、図２１に示すように、凹円弧１７の中心２８に向かって不完全切断線（２５）の先端が凹円弧１７に接する位置（点２９）まで、弦２３と凹円弧１７の中心２８で作る二等辺三角形に相似させて平行移動してできる二等辺三角形の底辺３０に置き換える。
【００４６】
（ｉ）補正８：  上記補正７において、平行移動後の３本の線分３０のうちの外側の２線分について、図２２に示すように、外側の両端点（３０ｍ，３０ｎ）を凹円弧１７の両端点（１７ｍ，１７ｎ）に合わせる。
【００４７】
（ｊ）補正９：  凹円弧１７のＮ等分点３２と両端点（１７ｍ，１７ｎ）を結ぶＮ本の弦２３の補正（Ｎ等分化）である。図２３はＮ＝４である。上記（ｉ）と同様である。等分数Ｎは任意でよいので普遍化される。等分数Ｎを大きくするほど、後の加工は容易になる。等分でなくてよいが、等分の方が数値化しやすい。
【００４８】
（５）置き換えた線分から多角形を求める。
【００４９】
上記した各方法で図形要素ごとに定めた線分の最端点３６は、図２４および図２５に示すように、隣の図刑要素の線分の最端点３６と一致している場合と一致していない場合がある。一致している場合は多角形（２）は形づくられている。一致していない場合は、２線分の最端点を延長してその交点３７までを含めた新たな線分とし、多角形（２）を完成させる。
【００５０】
（６）図形要素間の線分の交点について補正する。
【００５１】
上記した場合には、図形要素ごとに線分の交角すなわち多角形状の内角が１８０°を超えても不完全切断線２５がガラス素板３のガラスピース形成部分（１）に切り込まないように線分を定めてきたが、前記で記述した図形要素間の線分については未処理である。そこで、次に、図形要素間の線分の交点４０のうち、図２６に示すように、多角形（２）の内角φが１８０°を超える箇所について、不完全切断線２５がガラス素板３のガラスピース形成部分（１）に切り込むことがないように補正する。補正の仕方に、多角形（２）を要因として不整形切り落とし補正と整形切り落とし補正がある。後工程の加工が容易になるように両者を選択して使用する。または両者を併用する。
【００５２】
（イ）不整形切り落とし補正
【００５３】
図形要素間の線分の交点４０のうち、多角形２の内角φが１８０°を超える箇所の２線分について、ガラスピース１から不完全切断線の長さを後退した点までを切断する。不完全切断線の部分は切断面と不切断面が入り混じる。その外側近傍に、一字形（図２７参照）・Ｉ字形（図２８参照）・十文字形（図２９参照）・米字形（図３０参照）・応用形（図３１参照）等を追加切断（追加切断線４３）する。硬脆性材料板なので割れやすい状態になり、任意の小さな力を加えれば一部不整形な多角形ができる。場合によっては、外側近傍に追加切断線を加えなくても、また任意の小さな力を加えなくても一部不整形な多角形ができる。
【００５４】
（ロ）整形切り落とし補正
【００５５】
図形要素間の線分の交点４０のうち、多角形（２）の内角φが１８０°を超える箇所の２線分を廃止または短縮し、新たな線分を追加して完全に切り落とせる多角形（２）にする。その方法に以下のものがあり、選択して使用する。
【００５６】
（ａ）多角形（２）の内角φが１８０°を超える箇所の２線分２６について、図３２に示すように、それぞれをガラスピース１との交点から不完全切断線の長さを後退させ、かつ両後退点２６ｒを結ぶ線分４６を追加する。
【００５７】
（ｂ）図３３で示すように、上記で後退した２線分２６上のそれぞれの任意点を結ぶ線分４６を追加する。
【００５８】
（ｃ）図３４で示すように、上記（ａ）で後退した２線分２６上のそれぞれの任意点と他線分の後退点２６ｒとを結ぶ２線分４６を追加する。追加２線分４６は両者の交点までとする。
【００５９】
（ｄ）図３５で示すように、多角形（２）の内角φが１８０°を超える箇所の２線分２６を、不完全切断線の長さだけ外側に平行移動させ、かつ交点と移動前の２線分２６の外側の端点を結ぶ２線分４６に置き換える。
【００６０】
（ｅ）図３６で示すように、多角形（２）の内角φが１８０°を超える箇所の２線分の元の図形要素４５を、不完全切断線２５の長さだけ外側に平行移動させ、かつ交点と図形要素の外側の端点または図形要素との接点を結ぶ２線分４６に置き換える。
【００６１】
（ｆ）多角形（２）の内角φが１８０°を超える箇所が連続する場合は、上記（ａ）〜（e）から選択して繰り返す。
【００６２】
（７）線分をＮＣデータ化する。
【００６３】
（イ）切断加工する線分
【００６４】
切断加工する線分は、上記で求めた多角形（２）の辺である。切断加工は支障がない範囲で、辺の端点を手前に移動し、切断距離を小さくすることで切断効率を向上してもよい。当然ながら不整形切り落とし補正の追加切断を含む。
【００６５】
（ロ）ＮＣデータ化
【００６６】
切断加工する線分の両端点の座標は、これまでに専用のＣＡＤ／ＣＡＭ等を使用してガラスピース１の保有する直交座標軸上で決めてきた。ＮＣデータは、ガラスピース１の直交座標軸を、ガラス素板３を取り付ける図３７に示す平板治具５３の直交座標軸に合わせ、かつ平板治具５３の直交座標軸をＮＣ工作機械９１の加工用座標軸に合わせ、下記を円板状工具５２の動作として専用のＣＡＭを使用して作成する。
【００６７】
（ａ）ガラスピース１の保有する直交座標軸上で線分の角度を求める。
【００６８】
（ｂ）円板状工具５２の向きと線分の角度を合わせる。
【００６９】
（ｃ）円板状工具５２を線分の一方の端点に合わせる。
【００７０】
（ｄ）円板状工具５２をガラス素板３の下面までツールダウンする。
【００７１】
（ｅ）円板状工具５２を線分の他の端点まで移動する。
【００７２】
（ｆ）円板状工具５２をツールアップする。
【００７３】
（８）線分をＮＣ切断加工する。
【００７４】
（イ）使用するＮＣ工作機械９１はＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸およびＡ軸・Ｂ軸・Ｃ軸のいずれかを持つマシニングセンタやＮＣフライス盤等である。
【００７５】
（ロ）ガラス素板３上にガラスピース１形状の保有する直交座標軸を描く。または、直交座標軸を表す基準点を求める。または、直交座標軸が描かれた型紙を貼る。
【００７６】
（ハ）図３７で示すように、ガラス素板３の直交座標軸を平板治具５３の直交座標軸に合わせ、両面テープ５１等で固着する。
【００７７】
（ニ）ガラス素板３を固着した平板治具５３の直交座標軸をＮＣ工作機械９１が保有する加工用直交座標軸に合わせ、ＮＣ工作機械９１のテーブル上に取り付ける。
【００７８】
（ホ）上記の全ての合わせ誤差は、誤差を許容する大きさのガラス素板３を使用することでクリヤーできる。
【００７９】
（へ）ＮＣ工作機械９１を起動する。
【００８０】
（ト）上記で作られたＮＣデータの指令により、ガラス素板３をＮＣ切断加工する。
【００８１】
（チ）ＮＣ工作機械９１を停止する。
【００８２】
(リ)切断屑片を取り除き多角形状の中間片２を得る。
【００８３】
なお、本切断方法は切断距離を最短にするために、加工の始点５４と終点５５を線分の両端点に定めている。そのために、図３７で示すように、線分（切断線１１）を円板状工具５２で切断加工すると、始点５４の前と終点５５の後に円弧状の切断面とそれに対応する不切断面が混在する不完全な切断部分が生じる。これを不完全切断線２５と呼び、円板状工具５２の半径とガラス厚とで決まる。本切断方法は、不完全切断線２５がガラスピース１に切り込むことを防ぐ方法を採用している。また、加工の始点５４と終点５５をガラス素板３外に定めれば、線分の切断ごとに切断屑片を切り離すこともできる。
【００８４】
1.5  ガラス素板をＮＣ孔加工またはＮＣアプローチ加工することがある。
【００８５】
隣り合う図形要素の交点６０における２接線の内角φが１８０°を超える箇所について、両図形要素に外接した孔を加工する。その方法として、円筒形工具の底面で孔加工する方法と、円筒形工具または総形工具の側面でアプローチ加工する方法とがある。
【００８６】
上記した切断加工後に加工する場合は隅Ｒ加工となり、加工部は不完全切断線の入り混じった硬脆性材料板であり、効果的である。また、切断加工の前に行ってもよく、他加工工程の加工が容易ならば省略することもできる。
【００８７】
（１）ＮＣデータ化
【００８８】
(イ)孔加工の場合
【００８９】
不整形切り落とし補正の不整形部４４に対して孔加工法による隅Ｒ加工する場合を図３８に示す。さらに、整形切り落とし補正の線分部４６に対して孔加工法による隅Ｒ加工する場合を図３９に示す。
【００９０】
孔加工位置の座標は、ガラスピース１の保有する直行座標軸上で両図形要素に外接（外接点６）する円筒形工具の中心点６２である。ＮＣデータは、ガラスピースの直交座標軸を、多角形状の中間片２を取り付ける平板治具５３の直交座標軸に合わせ、かつ平板治具５３の直交座標軸をＮＣ工作機械９１の加工用座標軸に合わせ、下記を円筒形工具の動作として、ＣＡＭを使用して作成する。
【００９１】
（ａ）円筒形工具を孔加工位置に移動する。
【００９２】
（ｂ）円筒形工具を多角形状の中間片２の下面までツールダウンする。
【００９３】
（ｃ）円筒形工具をツールアップする。
【００９４】
（ロ）アプローチ加工の場合
【００９５】
不整形切り落とし補正の不整形部４４に対してアプローチ加工法による隅Ｒ加工する場合を図４０に示す。
【００９６】
アプローチ加工する線分の終点の座標は、上記（１）と同じであり、始点６３はアプローチ加工時にガラスピース１を削り込まないガラスピース１外の任意点である。始点と終点間を直線的にアプローチさせる。
【００９７】
ＮＣデータは、上記（イ）と同様に各座標軸に合わせ、下記を円筒形工具または総形工具の動作として、専用のＣＡＭを使用して作成する。
【００９８】
（ａ）円筒形工具または総形工具を線分の始点に合わせる。
【００９９】
（ｂ）円筒形工具または総形工具を多角形状の中間片２の下面まで移動する。
【０１００】
（ｃ）円筒形工具をツールアップする。総形工具の場合は、ガラスピース１に削り込まないように逃がした後ツールアップする。
【０１０１】
（２）ＮＣ孔加工およびＮＣアプローチ加工
【０１０２】
（イ）使用するＮＣ工作機械９１はＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸を持つマシニングセンタやＮＣフライス盤、ＮＣボール盤等である。
【０１０３】
（ロ）多角形状の中間片２上にガラスピース１の保有する直交座標軸を描く。または、直交座標軸を表す基準点を定める。または、直交座標軸が描かれた型紙を貼る。
【０１０４】
（ハ）多角形状の中間片２の直交座標軸を平板治具５３の直交座標軸に合わせ、両面テープ５１等で固着する。
【０１０５】
（ニ）多角形状の中間片２を固着した平板治具５３の直交座標軸をＮＣ工作機械９１が保有する加工用直交座標軸に合わせ、ＮＣ工作機械９１のテーブル上に取り付ける。
【０１０６】
（へ）ＮＣ工作機械９１を起動する。
【０１０７】
（ト）上記で作られたＮＣデータの指令により、多角形状の中間片２を孔加工またはアプローチ加工する。
【０１０８】
（チ）ＮＣ工作機械９１を停止し、屑片を取り除き加工品を得る。
【０１０９】
1.5  中間片２をＮＣ研削加工してガラスピース１にする。
【０１１０】
この研削加工は図形要素が凸円弧・凹円弧の場合に必要であり、線分の場合には既にガラスピースの形状に加工されているから不要である。ただし、切断面を更に平滑に仕上げたり、Ｖ溝等の特殊断面にしたり、図４１に示すように切断残りが生じた場合等には、線分にも研削加工を追加することもある。
【０１１１】
多角形（２）とガラスピース１との差が研削代Ｌ７０であり、前記切断工程における多角形状中間片２の作製の主な目的は研削代Ｌ７０を小さくすることにある。
【０１１２】
図形要素ごとの研削代Ｌ７０について、図４２に示すように、円筒形工具または総形工具を図形要素に同心円弧状に移動させる研削加工を、決められた切込み量Ｌ７１づつ同心円半径を変化させながら繰り返すことでガラスピース１にする。
【０１１３】
1.5.1  加工条件等の設定
【０１１４】
（１）最大研削代Ｌ７０を求める。
【０１１５】
（イ）図形要素が凸円弧の場合
【０１１６】
最大研削代Ｌ７０は、図４３に示すように、凸円弧１６の半径Ｒ７２と多角形（２）の頂点を通る同心円半径Ｒ７３との差である。
【０１１７】
（ロ）図形要素が凹円弧の場合
【０１１８】
最大研削代Ｌ７０は、図４４に示すように、凹円弧１７の半径Ｒ７４と多角形（２）に内接する同心円半径Ｒ７５との差である。
【０１１９】
（２）研削切込み量、研削送り速度、円筒形工具または総形工具の周速、繰返し数を適切に決める。
【０１２０】
（３）繰返し研削加工の円弧半径と両端点を決める。
【０１２１】
研削加工の同心円半径は図形要素の半径・最大研削代・研削切込み量・工具半径および繰返し数から計算で求まる。研削加工の両端点は上記同心円半径と図形要素の円弧の扇角の延長線との交点である。
【０１２２】
なお、図４５に示すように、隣り合う図形要素の交点６０における２接線の内角φ１が１８０°を超える箇所では、上記端点は研削加工の円筒形工具または総形工具がガラスピース１に削り込む。
【０１２３】
これを防ぐため、図４６に示すように、上記端点の手前で加工を止める。止める点６４は、前記工程における孔加工の中心点６２またはアプローチ加工の終点６２と、ガラスピース１に削り込まないガラスピース１外の任意点６３とを結ぶ線上の点である。
【０１２４】
また、小径の工具を使用することや手仕上げを加えることもある。
【０１２５】
（ｅ）数値化のツールとして専用のＣＡＤ／ＣＡＭ等を使用する。
【０１２６】
1.5.2  ＮＣデータ化
【０１２７】
研削加工する円弧の両端点の座標は、これまでに専用のＣＡＤ／ＣＡＭ等を使用してガラスピース１が保有する直交座標軸上で決めてきた。
【０１２８】
ＮＣデータは、ガラスピース１の直交座標軸を、多角形状の中間片２を取り付ける平板治具５３の直交座標軸に合わせ、かつ平板治具５３の直交座標軸をＮＣ工作機械９１の加工用座標軸に合わせ、下記を円筒形工具または総形工具の動作として、専用のＣＡＭを使用して作成する。
【０１２９】
（イ）円筒形工具の場合
【０１３０】
（ａ）円筒形工具を一方の端点に合わせる。
【０１３１】
（ｂ）円筒形工具を多角形状の中間片２の下面までツールダウンする。
【０１３２】
（ｃ）他の端点まで移動する。
【０１３３】
（ｄ）円筒形工具をツールアップする。また、折り返し加工の場合は折り返し点のツールアップ・ツールダウンを省略する。
【０１３４】
（ロ）総形工具の場合
【０１３５】
（ａ）総形工具をガラスピース１に削り込まないように多角形状の中間片２の下面までツールダウンする。
【０１３６】
（ｂ）総形工具を一方の端点に寄せる。
【０１３７】
（ｃ）他の端点まで移動する。
【０１３８】
（ｄ）総形工具をガラスピース１に削り込まないように逃がした後ツールアップする。また、折り返し加工の場合は折り返し点のツールアップ・ツールダウンを省略する。
【０１３９】
1.5.3  ＮＣ研削加工
【０１４０】
（１）使用するＮＣ工作機械はＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸を持つマシニングセンタやＮＣフライス盤等である。
【０１４１】
（２）多角形状の中間片２上にガラスピース１の保有する直交座標軸を描く。または、直交座標軸を表す基準点を定める。または、直交座標軸が描かれた型紙を貼る。
【０１４２】
（３）多角形状の中間片２の直交座標軸を平板治具５３の直交座標軸に合わせ、両面テープ５１等で固着する。
【０１４３】
（４）多角形状の中間片２を固着した平板治具５３の直交座標軸をＮＣ工作機械９１が保有する加工用直交座標軸に合わせ、ＮＣ工作機械９１のテーブル上に取り付ける。
【０１４４】
（５）ＮＣ工作機械９１を起動する。
【０１４５】
（６）上記で作られたＮＣデータの指令により、多角形状中間片２を研削加工する。
【０１４６】
（７）ＮＣ工作機械９１を停止する。
【０１４７】
（８）ガラスピース１を得る。
【０１４８】
1.6  仕上げ加工する。
【０１４９】
一般的な仕上げ加工を行う。
【０１５０】
而して、本発明の硬脆性材料板の加工方法によれば、最大研削代が設定限界未満となるような多角形を求め、ガラスピース形状形成部分を有するガラス素板上の当該多角形のそれぞれの直線状の辺を数値制御データ化し、当該数値制御データで決められた回数だけＮＣ工作機械で円板状工具と当該ガラス素板とを直線的に相対移動して当該ガラス素板を多角形状に切断加工して中間片とし、その後、ＮＣ工作機械で研削工具を用いて当該中間片をその輪郭線がガラスピースの輪郭線と合致するまで研削加工するので、加工に多大の時間がかかる研削時間を短縮でき、製作時間を短くできる。また、ＮＣ工作機械を用いることになり自動化されるので、手作業ではなし得なかった複雑な表現もでき高品質で多様な形状を持つ作品を多数製作できる。また、手作業が大幅に減少するので安全である。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】本発明の全体構成を説明するための図である。
【図２】ステンドグラス下絵図である。
【図３】ステンドグラス図である。
【図４】ガラス素板内のガラスピースを形成する図形要素を説明するための図である。
【図５】ガラス素板内のガラスピース（ガラスピース形成部分）と多角形との位置関係を説明するための平面図である。
【図６】ガラスピースの図形要素の線分を多角形の線分に置き換える方法を説明するための図である。
【図７】ガラスピースの図形要素の凸円弧を多角形の線分に置き換える方法（１）を説明するための図である。
【図８】ガラスピースの図形要素の凸円弧を多角形の線分に置き換える方法（２）を説明するための図である。
【図９】ガラスピースの図形要素の凸円弧を多角形の線分に置き換える方法（３）を説明するための図である。
【図１０】ガラスピースの図形要素の凸円弧を多角形の線分に置き換える方法（４）を説明するための図である。
【図１１】ガラスピースの図形要素の凸円弧を多角形の線分に置き換える方法（５）を説明するための図である。
【図１２】ガラスピースの図形要素の凹円弧を多角形の線分に置き換える方法（１）を説明するための図である。
【図１３】ガラスピースの図形要素の凹円弧を多角形の線分に置き換える方法（２）を説明するための図である。
【図１４】ガラスピースの図形要素の凹円弧を多角形の線分に置き換える補正（１）を説明するための図である。
【図１５】ガラスピースの図形要素の凹円弧を多角形の線分に置き換える補正（２）を説明するための図である。
【図１６】ガラスピースの図形要素の凹円弧を多角形の線分に置き換える補正（３）を説明するための図である。
【図１７】ガラスピースの図形要素の凹円弧を多角形の線分に置き換える補正（４）を説明するための図である。
【図１８】ガラスピースの図形要素の凹円弧を多角形の線分に置き換える方法（３）を説明するための図である。
【図１９】ガラスピースの図形要素の凹円弧を多角形の線分に置き換える補正（５）を説明するための図である。
【図２０】ガラスピースの図形要素の凹円弧を多角形の線分に置き換える補正（６）を説明するための図である。
【図２１】ガラスピースの図形要素の凹円弧を多角形の線分に置き換える補正（７）を説明するための図である。
【図２２】ガラスピースの図形要素の凹円弧を多角形の線分に置き換える補正（８）を説明するための図である。
【図２３】ガラスピースの図形要素の凹円弧を多角形の線分に置き換える補正（９）を説明するための図である。
【図２４】図形要素を多角形の線分に置き換えることでできた多角形状中間片を説明するための図である。
【図２５】完成した多角形状中間片を示す図である。
【図２６】内角が１８０°を越える箇所を含む多角形を示す図である。
【図２７】不整形切り落とし補正で一字形を追加切断する線分図である。
【図２８】不整形切り落とし補正でI文形を追加切断する線分図である。
【図２９】不整形切り落とし補正で十字形を追加切断する線分図である。
【図３０】不整形切り落とし補正で米字形を追加切断する線分図である。
【図３１】不整形切り落とし補正で応用形を追加切断する線分図である。
【図３２】２後退点を結ぶ線分を追加する整形切り落とし補正図である。
【図３３】後退した２線分の任意点を結ぶ線分を追加する整形切り落とし補正図である。
【図３４】後退した２線分のそれぞれの任意点と他線分の後退点を結ぶ線分を追加する整形切り落とし補正図である。
【図３５】図形要素間の２線分を外側に不完全切断線の長さを平行移動した交点で結ぶ整形切り落とし補正図である。
【図３６】図形要素を外側に不完全切断線の長さを平行移動した交点で結ぶ整形切り落とし補正図である。
【図３７】円板状工具でガラス素板を切断加工した場合に発生する不完全切断線を説明する図である。
【図３８】不整形切り落とし補正による不整形部を隅Ｒ加工する図である。
【図３９】整形切り落とし補正による線分部を孔加工による隅Ｒ加工する図である。
【図４０】不整形切り落とし補正による不整形部をアプローチ加工による隅Ｒ加工する図である。
【図４１】図形要素が線分で切断残りが発生することを説明する図である。
【図４２】研削加工を切込み量づつ繰り返す図である。
【図４３】凸円弧の最大研削代を説明するための図である。
【図４４】凹円弧の最大研削代を説明するための図である。
【図４５】研削加工がガラスピースに削り込む様子を示す図である。
【図４６】研削加工がガラスピースに削り込まないように補正した図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１  ガラスピース（要求片）
２  多角形状の中間片
３  ガラス素板
９  ステンドグラス下絵図
１１  直線状切断線      
１５  線分（図形要素）
１６  凸円弧（図形要素）
１７  凹円弧（図形要素）
１８  接線
１９  中心
２０  中点
２３  弦
２４  中点
２５  不完全切断線
２６  線分
２７  線分
２８  中心
２９  点
３０  底辺
３１  ３等分点
３２  Ｎ等分点
３６  最端点
３７  交点
４０  交点
４３  線分
４４  不整形部
４６  線分
４５  図形要素
５１  両面テープ
５２  円板状の工具
５３  平板治具
５４  始点
５５  終点
６０  交点
６１  始点
６２  中心点
６３  始点
６４  止める点（端点）
Ｌ７０  最大研削代
Ｌ７１  切込み量
Ｒ７３  同心円半径
Ｒ７５  同心円半径
９１  ＮＣ工作機械
【図１】
2007069350.tif 000003
【図２】
2007069350.tif 000004
【図３】
2007069350.tif 000005
【図４】
2007069350.tif 000006
【図５】
2007069350.tif 000007
【図６】
2007069350.tif 000008
【図７】
2007069350.tif 000009
【図８】
2007069350.tif 000010
【図９】
2007069350.tif 000011
【図１０】
2007069350.tif 000012
【図１１】
2007069350.tif 000013
【図１２】
2007069350.tif 000014
【図１３】
2007069350.tif 000015
【図１４】
2007069350.tif 000016
【図１５】
2007069350.tif 000017
【図１６】
2007069350.tif 000018
【図１７】
2007069350.tif 000019
【図１８】
2007069350.tif 000020
【図１９】
2007069350.tif 000021
【図２０】
2007069350.tif 000022
【図２１】
2007069350.tif 000023
【図２２】
2007069350.tif 000024
【図２３】
2007069350.tif 000025
【図２４】
2007069350.tif 000026
【図２５】
2007069350.tif 000027
【図２６】
2007069350.tif 000028
【図２７】
2007069350.tif 000029
【図２８】
2007069350.tif 000030
【図２９】
2007069350.tif 000031
【図３０】
2007069350.tif 000032
【図３１】
2007069350.tif 000033
【図３２】
2007069350.tif 000034
【図３３】
2007069350.tif 000035
【図３４】
2007069350.tif 000036
【図３５】
2007069350.tif 000037
【図３６】
2007069350.tif 000038
【図３７】
2007069350.tif 000039
【図３８】
2007069350.tif 000040
【図３９】
2007069350.tif 000041
【図４０】
2007069350.tif 000042
【図４１】
2007069350.tif 000043
【図４２】
2007069350.tif 000044
【図４３】
2007069350.tif 000045
【図４４】
2007069350.tif 000046
【図４５】
2007069350.tif 000047
【図４６】
2007069350.tif 000048