(57)【要約】【課題】三次元の粗形材のモデリングを効率よく短時間で行える粗形材の設計支援方法を提供する。【解決手段】設計しようとする粗形材により作成される対象物の基本形状を金型材モデルの分割面で分割する第１工程と、第１工程による基本形状の分割形状毎に粗形材の分割形状を並行して作成する第２工程と、分割粗形材形状を金型材モデルの各部に転写する第３工程と、分割粗形材形状を転写して得られた各分割粗形材金型モデルを各分割面位置を合わせて一体化する第４工程と、一体化されてなる金型モデルにより基本形状の粗形材形状を対象物側に転写する第５工程とを有して粗形材をモデリングする。【選択図】図２
2013003900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設計しようとする粗形材により作成される対象物の三次元の基本形状を、金型材モデルの予め位置設定された分割面で分割する第１工程と、
該第１工程により得られた基本形状の分割形状毎に該基本形状の分割形状を得るための粗形材の分割形状を並行して作成する第２工程と、
該第２工程により作成された分割粗形材形状を前記第１工程で分割された金型材モデルの各部に前記分割面位置を一致させた状態で転写する第３工程と、
該第３工程により分割粗形材形状を転写して得られた各分割粗形材金型モデルを前記各分割面位置を合わせた状態で一体化する第４工程と、
該第４工程により一体化されてなる金型モデルにより前記基本形状の粗形材形状を前記対象物側に転写する第５工程と、
を具備することを特徴とする粗形材の設計支援方法。
【請求項２】
前記第４工程における各分割粗形材金型モデルの一体化は、前記金型材モデルの外形状に一致した外形状を有する作業領域内にて、相互に外形状を合わせた状態で行うことを特徴とする請求項１に記載の粗形材の設計支援方法。
【請求項３】
設計しようとする粗形材により作成される対象物の三次元の基本形状を、金型材モデルの予め位置設定された分割面で分割する第１手段と、
該第１手段により得られた基本形状の分割形状毎に該基本形状の分割形状を得るための粗形材の分割形状を並行して作成する第２手段と、
該第２手段により作成された分割粗形材形状を前記第１手段で分割された金型材モデルの各部に前記分割面位置を一致させた状態で転写する第３手段と、
該第３手段により分割粗形材形状を転写して得られた各分割粗形材金型モデルを前記各分割面位置を合わせた状態で一体化する第４手段と、
該第４手段により一体化されてなる金型モデルにより前記基本形状の粗形材形状を前記対象物側に転写する第５手段と、
を具備することを特徴とする粗形材の設計支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元粗形材の設計（モデリング）に好適な粗形材の設計支援方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては特許文献１に記載のものがあった。
これは、三次元ＣＡＤ（ＣＡＤ：Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）を使用し、設計対象物である三次元の粗形材の原形モデルを複数の分割面に分割して完成モデルの設計を支援するという方法であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１５３３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記従来技術では、モデリング作業が全般的に時間がかかった。また、分割後のつなぎ合わせ作業時に、各分割面の間に生じる形状の不整合の調整が必要になり、特に、この作業が煩雑になって、モデリングに時間がかかった。
【０００５】
本発明は、上記のような実情に鑑みなされたもので、三次元の粗形材のモデリングを効率よく短時間で行える粗形材の設計支援方法及び装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題は、粗形材の設計支援方法及び装置を下記各態様の構成とすることによって解決される。
各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴及びそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、１つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではなく、一部の事項のみを取り出して採用することも可能である。
【０００７】
以下の各項のうち、（１）項が請求項１に、（２）項が請求項２に、（３）項が請求項３に、各々対応する。（４）項は請求項に係る発明ではない。
【０００８】
（１）設計しようとする粗形材により作成される対象物の三次元の基本形状を、金型材モデルの予め位置設定された分割面で分割する第１工程と、該第１工程により得られた基本形状の分割形状毎に該基本形状の分割形状を得るための粗形材の分割形状を並行して作成する第２工程と、該第２工程により作成された分割粗形材形状を前記第１工程で分割された金型材モデルの各部に前記分割面位置を一致させた状態で転写する第３工程と、該第３工程により分割粗形材形状を転写して得られた各分割粗形材金型モデルを前記各分割面位置を合わせた状態で一体化する第４工程と、該第４工程により一体化されてなる金型モデルにより前記基本形状の粗形材形状を前記対象物側に転写する第５工程と、を具備することを特徴とする粗形材の設計支援方法。
第２工程においては、基本形状の分割形状毎にその基本形状の分割形状を得るための粗形材の分割形状を並行して作成する。すなわち、並行する複数の作業によって各粗形材の分割形状が作成可能になり、作業効率が格段に上昇する。三次元の基本形状の分割数が多ければ多いほど、作業効率が上昇する。
（２）前記第４工程における各分割粗形材金型モデルの一体化は、前記金型材モデルの外形状に一致した外形状を有する作業領域内にて、相互に外形状を合わせた状態で行うことを特徴とする（１）項に記載の粗形材の設計支援方法。
金型材モデルの外形状に一致した外形状を有する作業領域内にて相互に外形状を合わせれば、各分割粗形材金型モデルの一体化は必然的に（特に何もすることなく）行われる。すなわち、各分割粗形材金型モデルの一体化は極めて簡単に行われる。
（３）設計しようとする粗形材により作成される対象物の三次元の基本形状を、金型材モデルの予め位置設定された分割面で分割する第１手段と、該第１手段により得られた基本形状の分割形状毎に該基本形状の分割形状を得るための粗形材の分割形状を並行して作成する第２手段と、該第２手段により作成された分割粗形材形状を前記第１手段で分割された金型材モデルの各部に前記分割面位置を一致させた状態で転写する第３手段と、該第３手段により分割粗形材形状を転写して得られた各分割粗形材金型モデルを前記各分割面位置を合わせた状態で一体化する第４手段と、該第４手段により一体化されてなる金型モデルにより前記基本形状の粗形材形状を前記対象物側に転写する第５手段と、を具備することを特徴とする粗形材の設計支援装置。
各手段は、通常、複数のＣＡＤ装置に分担して備えられる。１台の製品設計用ＣＡＤ装置と、この製品設計用ＣＡＤ装置と双方向通信が可能な複数台の粗形材モデリング用ＣＡＤ装置とを備えて構成されるのが好例である。この場合、各粗形材モデリング用ＣＡＤ装置相互間も双方向通信が可能に構成される。
（４）前記第４手段における各分割粗形材金型モデルの一体化及び前記第５手段における粗形材形状の転写は、前記金型材モデルの外形状に一致した外形状を有する作業領域内にて、相互に外形状を合わせた状態で行うことを特徴とする（３）項に記載の粗形材の設計支援装置。
本（４）項に記載の発明によれば、分割粗形材形状を転写して得られた各分割粗形材金型モデルの一体化を更にずれなく、かつ簡単に行えるという効果を奏する。
【発明の効果】
【０００９】
（１）項に記載の発明によれば、上記のような手順で、特に、基本形状の分割形状毎にその基本形状の分割形状を得るための粗形材の分割形状を並行して作成するようにしたので、三次元の粗形材のモデリングを効率よく短時間で行える。また、分割粗形材形状を転写して得られた各分割粗形材金型モデルの一体化をずれなく容易にできるので、これによっても、三次元の粗形材のモデリングを効率よく短時間で行える。
（２）項に記載の発明によれば、分割粗形材形状を転写して得られた各分割粗形材金型モデルの一体化を更にずれなく、かつ簡単に行えるという効果を奏する。
（３）項に記載の発明によれば、三次元の粗形材のモデリングを効率よく短時間で行える粗形材の設計支援装置を提供できる。
なお、（４）項に記載の発明は、本発明（特許請求の範囲に記載した発明）ではないので、上記課題を解決するための手段の欄に、その効果を述べた。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】同上実施形態による粗形材のモデリングの手順を示すフローチャートである。
【図３】同じくモデリング手順を示す概念図である。
【図４】図３の手順の続きを示す概念図である。
【図５】図４の手順の続きを示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、各図間において、同一符号は同一又は相当部分を示す。
図１は、本発明方法が適用された粗形材の設計支援装置の一実施形態を示すブロック図である。
この図１に示すように、本実施形態に係る粗形材の設計支援装置は、製品設計用ＣＡＤ（ＣＡＤ：Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）装置１と、この製品設計用ＣＡＤ装置１に接続された記憶装置２と、この記憶装置２に接続された複数ｎの粗形材モデリング用ＣＡＤ装置３１、３２、…３ｎとを備えて構成される。
【００１２】
この場合、製品設計用ＣＡＤ装置１は、本支援装置で設計しようとする粗形材により作成される対象物、すなわち製品の三次元モデル（三次元の基本形状）を作成するためのＣＡＤ装置である。
この製品設計用ＣＡＤ装置１は、パーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータ１ａと、マン・マシンインターフェース、例えば表示装置１ｂや入力装置１ｃ等を備えて構成されている。コンピュータ１ａには、その実行により同コンピュータ１ａに製品設計機能を付与するコンピュータプログラムを備えている。
この製品設計用ＣＡＤ装置１により作成された製品の三次元モデル（データ）は、記憶装置２に送られて記憶されるように構成されている。
この製品設計用ＣＡＤ装置１は、詳細を後述する粗形材モデリング用ＣＡＤ装置３１、３２、…３ｎにより作成されて記憶装置２に記憶される三次元の粗形材モデル（データ）を読み出すことができるように構成されている。
【００１３】
粗形材モデリング用ＣＡＤ装置３１、３２、…３ｎは、各々粗形材の三次元モデルを作成するためのＣＡＤ装置であり、製品設計用ＣＡＤ装置１と同様に、コンピュータ３ａと、マン・マシンインターフェース、例えば表示装置３ｂや入力装置３ｃ等を備えて構成されている。コンピュータ３ａには、その実行により同コンピュータ３ａに粗形材モデル設計機能を付与するコンピュータプログラムを備えている。
この粗形材モデリング用ＣＡＤ装置３１、３２、…３ｎにより作成された三次元の粗形材モデル（データ）は、記憶装置２に送られて記憶されるように構成されている。
この粗形材モデリング用ＣＡＤ装置３１、３２、…３ｎは、上記製品設計用ＣＡＤ装置１により作成されて記憶装置２に記憶されている上記製品の三次元モデル（データ）を読み出すことができるように構成されている。
【００１４】
上記表示装置１ｂ、３ｂは、例えばフルカラー表示可能なＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等からなり、その画面に、製品や粗形材の三次元モデルやこの粗形材の三次元モデルの作成（設計）過程における様々な形状や数値データ、あるいは作業手順の案内メッセージ等の表示が可能とされている。また、上記入力装置１ｃ、３ｃとしては、キーボード、マウス等が用いられる。
なお、製品設計用ＣＡＤ装置１と粗形材モデリング用ＣＡＤ装置３１、３２、…３ｎとの間、及び粗形材モデリング用ＣＡＤ装置３１、３２、…３ｎ相互間は、双方向通信が可能である。
【００１５】
次に、本実施形態による三次元の粗形材のモデリング手順（粗形材の設計支援方法）につき、図２〜図５を参照して説明する。なお図３〜図５は、後述する直方体Ｒの分割数（作業範囲Ｗの分散数）ｎを２とした場合を例示している。
【００１６】
図２のフローチャートに示すように、まずステップ２０１にて、製品の基本形状ＢＳ（図３参照）を作成する。なお基本形状とは、抜き勾配、加工代及びフィレットが付加されていない形状を指す。
次にステップ２０２では、上記製品の基本形状ＢＳを、粗形材の形状（粗形材形状）を成形する金型モデルの分割数ｎだけコピーする（図３参照）。金型モデルの分割数ｎに変更があった場合には、その変更に応じてコピー数を増減すればよい。
ステップ２０１、２０２の処理は、同処理機能が付与された製品設計用ＣＡＤ装置１にって行われ、処理結果、つまり製品の基本形状ＢＳ及びそのコピーは記憶装置２に記憶される。粗形材モデリング用ＣＡＤ装置３１、３２、…３ｎは、上記製品の基本形状ＢＳのコピーを記憶装置２から受信する。
記憶装置２には、製品設計用ＣＡＤ装置１で作成された製品の基本形状ＢＳのみを記憶し、粗形材モデリング用ＣＡＤ装置３１、３２、…３ｎの各々が記憶装置２から製品の基本形状ＢＳを読み込むようにしてもよい。
このステップ２０２により、粗形材モデリング作業は、作業範囲Ｗ１、Ｗ２、…Ｗｎ（図３参照）に分散可能になり、したがって、並行作業が可能になって粗形材設計の効率アップ、短時間設計が可能となる。
【００１７】
ステップ２０３では、設計しようとする粗形材形状ＢＳ´を完全に包含する、したがって製品の基本形状ＢＳも完全に包含する、中実の直方体Ｒ（図４参照）を作成する。この直方体Ｒは金型材（金型モデルの原材料）モデルとして想定されるものである。
次にステップ２０４にて、粗形材を成形する金型モデルの分割面ＳＦ（同図４参照）を直方体Ｒ中に作成する。
そしてステップ２０５にて、金型モデルの分割面ＳＦで直方体Ｒをｎ分割して、分割直方体Ｓ１、Ｓ２、…Ｓｎ（同図４参照）を得る。
ステップ２０６では、上記直方体Ｒと同じサイズ（同形状）の直方体Ｔ（図５参照）を作成する。この直方体Ｔは粗形材原材（粗形材の原材料）として想定されるものである。
上記ステップ２０３〜２０６の処理は、同処理機能が付与された製品設計用ＣＡＤ装置１又は粗形材モデリング用ＣＡＤ装置３１、３２、…３ｎにより、ここでは製品設計用ＣＡＤ装置１により行われる。
【００１８】
ステップ２０７−１、２０７−２、…２０７−ｎでは、作業範囲Ｗ１、Ｗ２、…Ｗｎにて各々製品の基本形状ＢＳに抜き勾配ＤＡ（図３参照）を付加する。
ステップ２０８−１、２０８−２、…２０８−ｎでは、作業範囲Ｗ１、Ｗ２、…Ｗｎにて各々抜き勾配ＤＡが付加された製品の基本形状ＢＳに加工代ＰＡ（同図３参照）を付加する。
ステップ２０９−１、２０９−２、…２０９−ｎでは、作業範囲Ｗ１、Ｗ２、…Ｗｎにて各々抜き勾配ＤＡ及び加工代ＰＡが付加された製品の基本形状ＢＳにフィレットＦＳ（同図３参照）を付加する。
このステップ２０９−１、２０９−２、…２０９−ｎの終了により、作業範囲Ｗ１、Ｗ２、…Ｗｎにおける各分割粗形材モデル（形状）４１、４２、…４ｎ（同図３参照）が完成する。
【００１９】
次に、ステップ２１０−１、２１０−２、…２１０−ｎでは、ステップ２０５で得られた分割直方体Ｓ１、Ｓ２、…Ｓｎを、ステップ２０９−１、２０９−２、…２０９−ｎで作成された分割粗形材モデル４１、４２、…４ｎの表面形状Ｆ１、Ｆ２、…Ｆｎ（図４参照）で切り取る。すなわち、分割粗形材モデル４１、４２、…４ｎの表面形状Ｆ１、Ｆ２、…Ｆｎを分割直方体Ｓ１、Ｓ２、…Ｓｎに転写する。これにより、分割粗形材金型モデルＭ１、Ｍ２、…Ｍｎ（図５参照）が作成される。
上記ステップ２０７−１、２０７−２、…２０７−ｎ〜２１０−１、２１０−２、…２１０−ｎの処理は、同処理機能が付与された粗形材モデリング用ＣＡＤ装置３１、３２、…３ｎにより行われる。
【００２０】
ステップ２１１では、ステップ２０６で作成された直方体Ｔを、ステップ２１０−１、２１０−２、…２１０−ｎで作成された分割粗形材金型モデルＭ１、Ｍ２、…Ｍｎの表面形状Ｆ１、Ｆ２、…Ｆｎで切り取る（図５参照）。すなわち、分割粗形材金型モデルＭ１、Ｍ２、…Ｍｎの表面形状Ｆ１、Ｆ２、…Ｆｎを直方体Ｔに転写する。
分割粗形材金型モデルＭ１、Ｍ２、…Ｍｎは、図５に示すように上記分割面ＳＦの位置を合わせた状態で一体化して、その表面形状Ｆ１、Ｆ２、…Ｆｎを直方体Ｔに転写する。
上記のように、直方体Ｔは直方体Ｒと同じサイズ（ステップ２０６）である。したがって、ステップ２１１において直方体Ｔの外形状を、分割粗形材金型モデルＭ１、Ｍ２、…Ｍｎ、図５ではＭ１、Ｍ２の組合せ体の外形状（換言すれば直方体Ｒの外形状）に合わせれば、上記分割面ＳＦの位置が正確に合った状態で一体化される。すなわち、分割粗形材金型モデルＭ１、Ｍ２、…Ｍｎの表面形状Ｆ１、Ｆ２、…Ｆｎが位置ずれなく、しかも容易に直方体Ｔに転写される。
これにより、粗形材モデル５が完成し（図５参照）、粗形材のモデリング手順を終了する。
このステップ２１１の処理は、同処理機能が付与された粗形材モデリング用ＣＡＤ装置３１、３２、…３ｎ又は製品設計用ＣＡＤ装置１により、ここでは、粗形材モデリング用ＣＡＤ装置３１、３２、…３ｎにより行われる。
完成した粗形材モデル（データ）５は記憶装置２に記憶される。本実施形態においては、ステップ２０１〜ステップ２１０−１、２１０−２、…２１０−ｎにおける中間処理結果（形状等の各種データ）も製品設計用ＣＡＤ装置１、粗形材モデリング用ＣＡＤ装置３１、３２、…３ｎ自身の記憶装置に記憶する他、記憶装置２にも記憶されるように構成されている。
【００２１】
上述した実施形態によれば、粗形材のモデリング作業を、複数ｎの作業範囲Ｗ（Ｗ１、Ｗ２、…Ｗｎ）に分散して行うので、並行作業が可能になり、粗形材のモデリング（粗形材設計）を効率よく短時間で行うことができる。
しかも、分割後のつなぎ合わせ作業（一体化）も煩雑な、各分割面の間に生じる形状の不整合の調整を要することなく簡単に行えるので、この点からも粗形材のモデリングを効率よく短時間で行うことができる。
【符号の説明】
【００２２】
１：製品設計用ＣＡＤ装置、２：記憶装置、３１、３２、…３ｎ：粗形材モデリング用ＣＡＤ装置、４１、４２：分割粗形材モデル、５：粗形材モデル、ＢＳ：製品の基本形状、Ｗ１、Ｗ２：作業範囲、ＳＦ：分割面、Ｒ、Ｔ：直方体、ＢＳ´：粗形材形状、Ｆ１、Ｆ２：表面形状、Ｓ１、Ｓ２：分割直方体、、Ｍ１、Ｍ２：分割粗形材金型モデル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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