デジタル・ファブリケーションを活用した木製椅子デザイン手法の開発
Development of Wooden Chair Design Method Utilizing Digital Fabrication○水谷 晃啓*1，奈良 祥平*2，前川 寛太*2
Akihiro Mizutani＊1, Syohei Nara＊2 Kanta Maegawa ＊2*1 豊橋技術科学大学大学院工学研究科

講師・工博

Lecturer, Dept. of Architecture and Civil Engineering,Toyohashi University of Technology, Ph.D.
*2 豊橋技術科学大学大学院工学研究科 博士(前期)課程
Master, Dept. of Architecture and Civil Engineering,Toyohashi University of Technology
キーワード：デジタル・デザイン; デジタル・ファブリケーション; パラメトリックモデル;
Keywords: Digital design; Digital fabrication; Parametric model

1. はじめに成され、RH のビューポート上に描画される。これにより、情報技術の発達とともにデジタル・デザイン、アルゴリ

少ない操作でリアルタイムに 3D 形状を検討することが可

ズミック・デザイン、パラメトリック・デザインと称され能であり、加工データを容易に作成することができる。結るコンピュテーショナルなデザイン手法が導入されるよ果として、単純な作図入力の反復といった非創造的作業にうになった。加えて、デジタル・ファブリケーション(以下、割いていた労力を創造的作業に置き換えることが可能とデジファブ)と呼ばれる少量多品種生産が可能なデジタルなった。

ツールを用いたものづくり技術が発達し、今日のものづくりに大きな影響を与えている。
著 者 ら は 、 Python に よ る プ ロ グ ラ ミ ン グ が 可 能 な
3DCAD を用いて、椅子のデザイン・設計およびデジタル
加工機の操作データ生成の容易化が可能な独自デザイン

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ホゾ 先見付け形状（ 表 1 パラ メ ータ k）

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ツール（以下，DT）の開発を行った。今回、デザイン対象

角ノ ミ 盤によ る ホゾ 穴加工とした椅子は Figure 1 に示すように、中央部分を切り抜くことで出来る 2 枚の側板と、それに梯子状に取りつけられる複数の座面・背板の二つの部材から構成される。側板は12mm の合板から加工され、座面・背板は一般的に胴縁として使われる杉の規格材から加工される。側板のホゾ先と座面・背板のホゾ穴を嵌合させ組み立てる。
2. デザイン手法とツールの開発
2.1. 開発概要
DT の起動画面(Figure 2)の左側が、既製ソフトウェアのFigure 1. デザイン対象とした椅子

Rhinoceros(以下、RH)のインターフェースと描画パネルで、右側がコンポーネントと呼ばれるアセット化されたビジュアルプログラミング言語(VPL)と Python などで拡張機能の開発が可能な Grasshopper(以下、GH)というエディタ上で独自開発したプログラムが起動した状態を示す。このDT は Figure 2 右側の GH 上で起動する独自開発プログラ
ムより、操作① 座面・背板の部材寸法や座面・背板同士の間隔寸法を決めるパラメータの入力、左側の RH より、操作② 側面形状を決定する内径ラインと外径ライン、座面・背板が取付けられる範囲ラインをスプラインで入力、という二つの操作から 3D で椅子のパラメトリックモデルが生
日本建築学会情報システム技術委員会
第 42 回情報･システム･利用･技術シンポジウム論文集， 248-249 ， 2019 年 12 月，東京
Proceedings of the 42nd Symposium on Computer Technology of Information ，Systems and Applications ， AIJ ， 248-249 ， Dec. ， 2019 ， Tokyo－ 248 －

Figure 2. DT のインターフェース

ェクトを貫入するオブジェクトを生成する。これらは2.2.デザイン対象とパラメータ設定

CP:SDiff にてブーリアン演算され、側板オブジェクトの基

DT 開発において設定したパラメータを Table 1 に示す。

本形が生成される。これと同時並行で外形ラインがa.座面・背板の幅、b.座面・背板の厚さをパラメータとして

CP:Trim にて範囲ラインの内外で分割され、範囲ライン内

定義し、図 1 右側の GH パネルに設けた入力パネルから各側のラインが座面・背板の中心位置を生成のために CP:

寸法値を数値入力できるようにした。また、座面・背板同

Offset で処理される。この座面・背板中心位置定義のため

士のクリアランス寸法が形状の曲率によって異なることにオフセットされたラインが、CP:DivDist にて Table 1 パに加え、意匠上の印象にも影響することから d.座面・背板

ラメータ a,d の値から定義される座面・背板の割付寸法で同士の間隔も a,b 同様にパラメータとして定義し数値入力

分割されリストとして格納される。GHPython で書いたオできるようにした。意匠面、性能面の双方から重要となるリジナル CP において各分割点を結ぶ直線及びその中心点

椅子の全体形状の検討を繰り返しできるよう、f.側板内径と傾きを取得し、座面・背板の配置位置と傾きが作業平面

ライン、g.側板外径ラインをパラメータとし RH のビューとして定義される。定義された各作業平面において, 座面・ポートから高さ、奥行き、座面高さを含む形状調整を図形

背板オブジェクトが Table 1 パラメータ a,b,c から生成さ入力できるように定義した。同じく意匠面・性能面に影響れる。また Table 1 パラメータ k から CP:Move,RuleSrf,Capする h.座面・背板が取付けられる範囲をパラメータとし、で 3D 化されたホゾ先となるオブジェクトが CP:Orient を

ビューポートから図形入力できるように定義した。全体形

用いて曲線上に回転配置される。ここで生成されたホゾ先状にも影響する椅子の幅寸法を、リアルタイムに描画されオブジェクトと側板オブジェクト、座面・背板オブジェク

る椅子の 3D 形状を見ながら調整できるよう c.座面・背板

トが CP:SUnion にてブーリアン演算されホゾ先オブジェの長さをパラメータとして定義し、入力パネルから数値入

クトと側板オブジェクトが合成され，Figure 3 に示すよう力にできるようにした。意匠上の印象に大きく影響する側に、ホゾ先が施された側板オブジェクトが生成される。GH

板と座面・背板木口部分の取りあい関係をパラメータに設で生成されたこの側板オブジェクトを GH の Bake 機能を定し、e.座面・背板の出幅を視覚的に確認しながら入力パ

通して RH にモデルデータとして受け渡し、RH のコマン

ネルより数値入力で調整できるようにした。さらに、k.ホ

ド処理にてレーザー加工機や CNC ルータ等のデジタル加ゾ先見付け形状をパラメータとして設定し、入力パネルよ

工機操作が可能な CAM ソフトに読込み可能な 2D データ

り行う数値入力から両者の勘合具合の調整を繰り返すこが生成される。

とができるよう開発を行った。
Table 1. パラメータ一覧と入力方法
パラメータ
a. 座面・背板の幅（mm）
b. 座面・背板の厚さ(mm)c. 座面・背板の長さ(mm)d. 座面・背板同士の間隔(mm)e. 座面・背板の出幅(mm)f. 側板内径ライン
g. 側板外径ライン
h. 座面・背板が取付けられる範囲
i 嵌め込み溝幅(mm）j. 嵌め込み量(mm）k. ホゾ先見付け形状

入力方法

入力パネルから数値入力

Figure 3. 生成されたモデルと加工用 2D 変換データ
ビューポートから図形入力

3. まとめ
入力パネルから数値入力開発した DT を援用することで、建築デザイン・設計段

ビューポートから図形入力

階における不確定要素の可変が容易なパラメトリックモ
デルの生成が行え、デザイン・仕様変更に伴う修正・検討

2.3 デザインツールの実装方法
側板の内径ライン、外径ライン、座面・背板が取付けられる範囲ラインの図形入力がこの DT の基本操作で、グラ作業を最小限に留めることができる。そのため、より良いデザインを生み出すために、意匠性・機能性の最大化に注力することができると考えられる。

スホッパーのコンポーネント(以下、CP):Pipeline で GH 側に読み込まれるこの 3 つのパラメータは同時並行で処理が行われる。続いて外径、内径ラインを CP:Move で 12mm
（合板厚み分）移動、CP:RuleSrf,Cap から 3D オブジェクト
化し、CP:Move にて table 1 パラメータ c,e から定義される
側板の間隔分移動させ、外径ラインから生成されたオブジ

インタラクティブ発表 Z100

［参考文献］
1） KAK デザイングループ：アイディアを生かした家庭の工作,
雄鶏者,1953
2） 水谷晃啓,辛島一樹,江上史都,村松尚人：体験型モノづくり
ワークショップを通した行政主導型 Fab 事例施設の活用報
告,日本建築学会技術報告集 25(59),pp.309-314,2019－ 249 －