CN110945443B - 用加工设备制造计算机设计的家具零部件的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的系统能用通用的加工设备从商业上对以尺寸可变的方式设计出的家具的零部件进行加工制造。使用计算机将家具的零部件作为尺寸可变的长方体空间进行设计，将在零部件的面上施加的多种机械加工的形状和尺寸录入加工主数据，对于录入加工主数据的各机械加工，用加工设备侧的CAM预先生成用于将该机械加工施加于作为加工对象的板材的刀具的刀具路径，并在零部件的长方体的面上录入从加工主数据中选择出的机械加工。加工设备接收变更了尺寸的零部件的长方体空间的数据，根据预先生成的刀具路径，将刀具应用于变更尺寸后的机械加工的位置并实施机械加工。

Description

用加工设备制造计算机设计的家具零部件的系统及方法

技术领域

本发明涉及一种用计算机以尺寸可变的方式设计实施了机械加工的家具零部件并利用加工设备制造变更了尺寸的零部件的方法、系统及其程序。

背景技术

一般，收纳用家具(书架、柜子等)是通过将多个由实施了开孔、挖槽等机械加工的板材构成的零部件组合来制作的。如今，家具及构成家具的零部件多使用CAD在计算机画面上进行设计，而不再用手绘图。

为了利用NC车床等加工设备来制造用计算机设计出的家具的零部件，使用CAD/CAM。CAD/CAM中，用CAM读取用CAD绘制出加工形状的零部件，生成为了控制加工设备的刀具而所需的刀具路径。

CAM所生成的刀具路径以加工设备能读取的代码(例如：G代码)输出。加工设备通过根据刀具路径控制刀具的轨迹，从而对作为加工对象的板材实施机械加工，制造零部件。

在使用CAD设计家具的零部件的情况下，所设计的零部件的尺寸可以根据之后顾客的定制需求在画面上进行变更。在该情况下，CAM读取用CAD变更后的尺寸的零部件的设计数据，生成用于制造变更了尺寸的零部件的刀具路径。

发明内容

发明所要解决的技术问题

在使用CAD/CAM的情况下，NC车床需要根据CAM生成的刀具路径控制自身所具备的刀具的轨迹，但NC车床存在较多种类或机型，其控制系统各不相同，并且NC车床所具备的刀具在每台车床上也不同。因此，需要为每台NC车床设置CAM，结果导致使用了CAD/CAM的系统实际上必须成为依赖于专用的加工设备的封闭系统。图1示出用CAD设计家具的构成部件，用CAM生成刀具路径，并用加工设备来制造的现有技术的系统。

若变更使用CAD设计的零部件的尺寸，则必须根据变更后的尺寸由CAM生成刀具路径来控制加工设备，其设定或控制需要熟练使用专用机器的专家知识经验。基于上述理由，在商业上使用CAD/CAM设计制造定制家具尤其对于中小规模的制造商来说是极为困难的。

另一方面，家具尤其是书架、柜子等木工家具的零部件的机械加工几乎都是对长方体形状的板材实施开孔、挖槽、缺口等典型的机械加工来进行的。上述机械加工基本上是将刀具控制成相对于加工设备的加工台垂直或平行(XYZ轴方向)再作用到板材上，因此加工设备的设定、控制较简单，用所谓的3轴以上的加工设备已能充分应对。此外，在木工家具的领域中，由中小规模的家具制造商来制造定制家具的需求很高。

在上述的情况下，需要一种新的开放式系统及方法，其能够通过在计算机的画面上以尺寸可更的方式设计家具的零部件，对变更尺寸后的零部件能够用一般的通用NC车床实施机械加工来进行制造。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的发明人为了解决上述技术问题进行了认真研究，想到应用以前的发明人开发的系统，其抓住了1)长方体和2)在长方体6个面的各个规定位置处录入机械加工这两点，以尺寸可变的方式来设计家具零部件，预先在设计系统的存储器中将由不同形状、尺寸的孔、槽、缺口等构成的多种机械加工录入主数据，从录入主数据的机械加工中选择特定的机械加工并录入到零部件的长方体表面的规定位置，将该录入的形状、尺寸的机械加工施加在作为加工对象的板材的表面上。基于上述想到的内容，本发明的发明人完成以下发明。

一种系统，对使用计算机设计的家具的零部件的尺寸进行变更，并用加工设备进行制造，该系统包括：

将具有规定的初始尺寸的长方体形状的零部件以长方体空间的形式在计算机画面上生成并显示，在所述零部件的长方体空间的6个面上分别标注识别编号的单元；

设定以所述长方体空间的一个顶点作为原点的本地三维坐标，并且设定以所述长方体空间的标注了所述识别编号的6个面各自的长方形的一个顶点作为原点、将从所述顶点起沿彼此垂直的方向延伸的长方形的两条边作为X轴、Y轴的本地二维坐标的单元；

录入有能在所述零部件的表面上施加的多种机械加工的形状和尺寸、以及用于确定该机械加工的位置的基准点的加工主数据；

基于所述零部件的长方体空间的尺寸并根据规定的规则计算所述零部件的6个面上分别施加的机械加工的位置，并用所述长方体空间的6个面上分别设定的所述本地二维坐标指定该位置的单元；

从录入所述加工主数据的多种机械加工中选择一款机械加工，将所选择的所述一款机械加工录入到所述长方体空间的标注了所述识别编号的一个面上用所述本地二维坐标指定的位置的单元；

根据顾客的要求变更所述零部件的长方体空间的尺寸，由此根据所述规定的规则变更所述长方体空间的标注了所述识别编号的一个面上所录入的所述一款机械加工的本地二维坐标位置的单元；

将变更尺寸后的所述长方体空间的一个面的本地二维坐标位置上录入的所选择的所述一款机械加工与所述长方体空间的所述一个面的识别编号一起发送至所述加工设备的CAM的单元，

对于录入到所述加工主数据的机械加工，由所述加工设备侧的CAM生成利用所述加工设备对作为加工对象的板材将所述机械加工施加在所述零部件的面上用的刀具的刀具路径，

所述加工设备通过将具有所述长方体空间的尺寸的板材载置在所述加工设备的加工台上以使得所述板材的一个顶点与所述加工设备的车床原点一致，从而将所述长方体空间的一个面上录入的机械加工的二维坐标位置转换为所述板材的一个面的二维坐标位置并算出，根据所述刀具路径，将所述加工设备的刀具应用到所述板材的一个面上的经所述转换并算出的二维坐标位置，从而将所述机械加工施加在所述板材的一个面上，

该系统用于对使用计算机设计的家具的零部件的尺寸进行变更，并用加工设备自动地进行制造。

一种方法，用于对使用计算机设计的家具的零部件的尺寸进行变更，并用加工设备进行制造，

将具有规定的初始尺寸的长方体形状的零部件以长方体空间的形式在计算机画面上生成并显示，对所述零部件的长方体空间的6个面分别标注识别编号；

设定以所述长方体空间的一个顶点作为原点的本地三维坐标，并且设定以所述长方体空间的标注了所述识别编号的6个面各自的长方形的一个顶点作为原点，将从所述顶点起沿彼此垂直的方向延伸的长方形的两条边作为X轴、Y轴的本地二维坐标；

基于所述零部件的长方体空间的尺寸并根据规定的规则，计算所述零部件的6个面上分别施加的机械加工的位置，并用所述长方体空间的6个面上分别设定的所述本地二维坐标指定该位置；

从录入有能在所述零部件的表面上施加的多种机械加工的形状和尺寸、以及用于确定该机械加工的位置的基准点的加工主数据中，选择一款机械加工，将所选择的所述一款机械加工录入到所述长方体空间的标注了所述识别编号的一个面的用所述本地二维坐标指定的位置；

根据顾客的要求变更所述零部件的长方体空间的尺寸，由此根据所述规定的规则变更所述长方体空间的标注了所述识别编号的一个面上录入的所述一款机械加工的本地二维坐标位置；

将变更尺寸后的所述长方体空间的一个面的本地二维坐标位置上录入的所选择的所述一款机械加工与所述长方体空间的所述一个面的识别编号一起发送至所述加工设备侧的CAM，

对于录入到所述加工主数据的机械加工，由所述加工设备侧的CAM生成利用所述加工设备对作为加工对象的板材将所述机械加工施加在所述零部件的面上的刀具的刀具路径，

所述加工设备通过将具有所述长方体空间的尺寸的板材载置在所述加工设备的加工台上以使得所述板材的一个顶点与所述加工设备的车床原点一致，从而将所述长方体空间的一个面上录入的机械加工的二维坐标位置转换为所述板材的一个面的二维坐标位置并算出，根据所述刀具路径，将所述加工设备的刀具应用到所述板材的一个面上经过转换并算出的所述二维坐标位置，从而将所述机械加工施加在所述板材的一个面上，

该方法用于对使用计算机设计的家具的零部件的尺寸进行变更，并用加工设备自动地进行制造。

优选为，录入到所述加工主数据的多种机械加工包含特定直径的孔加工、特定宽度和长度的挖槽加工、以及特定纵向长度和横向长度的缺口加工。

优选为，从录入到所述加工主数据的多种机械加工中选择两种以上机械加工，并分别输入到所述长方体空间的一个面的所述本地二维坐标指定所指定的不同位置。

优选为，录入到所述加工主数据的多种机械加工包含圆孔加工，在所述一个面上录入圆孔加工的位置是以所述圆孔的圆的中心作为基准点来进行设定的。

优选为，决定施加在所述零部件的一个面上的机械加工的位置的规定的规则是作为基于所述一个面的长方形的纵向和横向2条边的长度的函数来进行设定的。根据顾客的要求变更所述零部件的长方体空间的尺寸，由此所述长方体空间的所述一个面的长方形的纵向和横向2条边的长度变更，基于该变更后的面的长方形的纵向和横向2条边的长度，决定变更尺寸后的所述机械加工的本地二维坐标位置。

在本发明的系统/方法中，在加工主数据中录入有确定孔、槽、缺口等机械加工的形状和尺寸所需要的信息。用于施加机械加工的刀具、其他为了实施该机械加工而使用的方法能在加工设备侧自由地决定，而不包含在加工主数据的录入信息中。其中，不会妨碍在本发明的设计系统和制造商之间预先商定为了实施特定的机械加工而使用的刀具等。在该情况下，用于上述的特定的机械加工的刀具的指定能在加工主数据以外进行，可以将录入到加工主数据的机械加工作为桥梁，以与特定的家具制造商之间的商定的形式预先录入。

在本发明的系统/方法中，用于实施录入到加工主数据的机械加工(用孔、槽、缺口等的形状与尺寸确定的)的刀具路径能在加工设备侧用CAM与自身所具备的刀具相匹配地预先生成。因此，加工设备不需要接收零部件的设计信息并用CAM从头开始重新生成刀具路径，因此能在短交货期内制造零部件。

在本发明中，若变更零部件的尺寸，则零部件的长方体的面上录入的机械加工的XY坐标位置相应地根据规定的规则进行变更。将具有与变更后的长方体相同尺寸的板材载置于加工设备的加工台上，若使所述零部件的长方体的本地二维坐标位置与加工设备的车床原点(＝板材的顶点)一致，则能将所述零部件的长方体的面上的机械加工的二维坐标位置转换为所述板材的面上的二维坐标位置。其结果，即使根据客户的要求变更家具的零部件的尺寸，也能用预先生成的刀具路径制造变更了尺寸后的零部件。

本发明的发明/系统中，录入到加工主数据的机械加工除了开孔、挖槽、缺口等典型的机械加工的形状、尺寸以外，还能包含椭圆、曲线、波浪线等非典型或复杂的形状的机械加工。在该情况下，可以应用于通过CAM编程来生成用于使加工设备利用自身具备的刀具实施上述的非典型的或复杂的形状的机械加工的刀具路径，并选择了上述的机械加工的情况。

能用于本发明的方法/系统的加工设备只要能基于由长方体、长方体的面上的XY坐标位置、以及应用于该位置的录入到加工主数据的机械加工构成的数据，控制刀具将机械加工施加到板材上，并不限定特定的种类或型号。只要确认到能基于从本发明的方法/系统接收到的数据生成控制刀具的刀具路径，不管是通用机还是专用机，都能使用任意的种类或型号的加工设备。

根据本发明的方法/系统，能在加工主数据中录入处理能力不同的多种加工设备所能实施的机械加工，因此能根据接单制造所设计的零部件的家具制造商所具有的加工设备的处理能力，来分配接单的家具制造商/加工设备。

附图说明

图1示出用现有技术设计家具的构成部件并用加工设备来制造的系统。

图2(A)是示出用本发明的系统来设计家具的零部件并用加工设备进行制造时的示意图。图2(B)是在云上利用本发明的系统时的的示意图。

图3示出作为本发明的一个实施方式的家具的设计系统的内部结构。

图4示出作为本发明的一个实施方式的家具的设计系统的内部结构。

图5(A)示出作为本发明的一个实施方式的家具的设计系统的单元设计系统的画面结构。图5(B)示出作为本发明的一个实施方式的家具的设计系统的单元组装系统的画面结构。

图6示出用本发明的系统设计出的书架。

图7(A)示出图6的书架的柜子100。图7(B)示出图6(A)的柜子100的顶板104的104C面上的榫孔的位置。图7(C)示出用102D面上的XY坐标表示将设置于图7(B)的顶板104C面的榫孔转印并设置到102D面的榫孔位置的图。

图8示出图7(A)的柜子的零部件的相互间所具有的零部件面关联的示例。

图9示出图7(A)的柜子100的单元空间的6个面与零部件的面之间做具有的单元空间和零部件面关联。

图10(A)示出以图6的架板106的位置为基准并在左侧板102上进行榫孔加工的示例。图10(B)示出为了在图7(A)的左侧板102D面上开设榫孔而用架板106C面的XY坐标假想地设定的基准位置。图10(C)示出基于用图7(B)所示出的架板106C面的XY坐标假想地设定的基准位置，用102D面的XY坐标表示设置于102D面的榫孔的位置的图。

图11示出伴随图6的书架的深度尺寸变更而导致的榫孔的位置变更。

图12示出伴随图6的书架的高度尺寸变更而导致的榫孔的位置变更。

图13示出伴随图6的书架的可动架的位置变更而导致的榫孔的位置变更。

图14示出将使用本发明的一个实施方式的系统设计的图6的书架的高度降低10mm时的构成明细(BOM)数据的示例。

图15(A)示出在使用本发明的一个实施方式的系统设计的图6的书架的柜子的零部件的面上实施的加工明细的示例。图15(B)示出将使用本发明的一个实施方式的系统设计的图6的书架的高度降低10mm时的加工明细。图15(C)是将使用本发明的一个实施方式的系统设计的图6的书架的可动架板的高度位置降低10mm时的加工明细。

图16示出使用本发明的一个实施方式的系统设计并制造家具的流程图。

图17示出能对使用本发明的一个实施方式的系统设计的家具的部件施加的机械加工的示例。

图18示出本发明的一个实施方式中的加工设备的示例。

图19示出本发明的一个实施方式中的机械加工的加工主数据的示例。

图20示出本发明的一个实施方式中的机械加工的加工主数据的示例。

图21示出本发明的一个实施方式中的机械加工的加工主数据的示例。

具体实施方式

下面用附图详细说明本发明的实施方式。对用于说明本发明的实施方式的各术语的含义进行详细说明。

<CAD>

本申请的CAD是计算机辅助设计(Computer aided design)的简称，泛指利用计算机进行的设计支持工具。

<CAM>

本申请的CAM是计算机辅助制造(Computer aided manufacturing)的简称，泛指为了进行产品的制造，将用CAD生成的形状数据作为输入数据，在计算机上进行加工用的NC编程等的全部生产准备。

<CAD/CAM>

本申请的CAD/CAM是指同时具有CAD和CAM双方功能的系统，从设计到生成NC数据为止全部在同一个系统中进行。

<刀具路径>

本申请的刀具路径是指加工设备为了控制自身所具备的刀具对加工对象实施切削等机械加工而生成的刀具轨迹或路径。

<机械原点>

本发明的一个实施方式中的机械原点是指加工设备根据刀具路径控制刀具时作为基准的XYZ坐标原点。加工设备能始终将机械原点设定在相同位置，也能根据各个加工对象之间的关系将不同的位置设定为机械原点。

<家具>

本发明的实施方式的“家具”广泛地包含收纳架、厨房柜架、一体化浴室等住宅设备。构成家具的部件主要是木制的，但不限定于特定的材料，也可以是塑料、金属、石材、大理石或玻璃制。

<单元设计系统>

本发明的一个实施方式中的“单元设计系统”是指构成本发明的系统的一部分的工具。单元设计系统生成家具的零部件的零部件，在零部件6个面的各个长方形上用XY坐标指定的位置，从录入到加工主数据中的机械加工中选择特定的机械加工并录入到长方体的面上，并且由录入了机械加工的一个或多个零部件来生成单元。

<单元组装系统>

本发明的一个实施方式中的“单元组装系统”是指用于将单元设计系统所生成的单元组合来生成家具产品的工具。单元组装系统是通过在画面上使单元空间的位置移动，变更单元空间的尺寸，从而设计顾客所希望的尺寸和形状的家具，对设计出的家具产品标注产品编号，并且输出家具产品的各构成部件的构成明细和加工明细的数据。

<零部件>

本发明的一个实施方式中的“零部件”是指板材等构成家具的基本部件。本发明的实施方式中，理解为零部件的轮廓全部设为长方体形状，对长方体形状的轮廓实施开孔、挖槽、缺口等机械加工来形成实际的形状。本发明的实施方式中，零部件在PC画面上被设计为长方体空间。零部件的长方体的纵向、横向厚度尺寸被设定为从设定在PC画面上的XYZ坐标(本地坐标)的原点起在X轴、Y轴、Z轴方向上的长度。零部件的各尺寸分别设定为可变值或固定值。通常，板材的厚度是固定的，因此将纵向和横向的值设定为可变，将厚度方向的值设定为固定。在用长方体6个面上各自用XY坐标指定的位置上，录入从加工主数据(后文中阐述)中选择的机械加工。

<识别编号>

本发明的一个实施方式中的“识别编号”是指在零部件6个面上分别标注的用于对各个面进行识别的编号或标号(identifier：识别码)。

<附属部件>

本发明的实施方式中的“附属部件”是指榫、小螺钉等作为家具的零部件的附属物使用的部件。榫、小螺钉等附属部件的尺寸根据规格决定，不需要与零部件的尺寸相匹配地选择或变更，因此通常对于附属部件不设定长方体空间，而是在存储器中将确定的规格的榫、小螺钉等录入主数据，并将其应用于零部件的面上的指定位置。应用于零部件的面上的附属部件与零部件的数据一起作为构成明细(BOM)进行输出。

<零件配件>

本发明的实施方式中，铰链配件、门把手、抽屉导轨等是安装于家具的零部件使用的零件配件，但对其进行与零部件同样的处理，将其最小的三维外接长方体空间设定为轮廓。铰链配件、门把手、抽屉导轨等不是长方体形状，但设定为通过将部件的轮廓本身设为长方体，对长方体的6个面实施切削、缺口、开孔等加工，从而构成实际的形状。

铰链配件、门把手、抽屉导轨等需要与零部件的尺寸相配合地选择或变更数量、尺寸，因此通过设定铰链配件、门把手、抽屉导轨等的外接长方体空间，并在PC画面上变更XYZ轴方向的尺寸，从而能变更长方体的纵向、横向厚度。

参照图19(A)，在铰链配件的零件配件的长方体空间的一个面上录入多个直径不同的孔，并将该孔转印到门的一个面上。其结果，录入在铰链配件的长方体空间的面上的多个直径不同的孔作为一组录入在门的侧面上。还能将多个直径不同的孔作为一组录入在加工主数据中，也可以分别对每一个孔进行录入。在加工设备具备能将多个直径不同的孔一次性开孔的刀具的情况下，将多个直径不同的孔作为一组录入到加工主数据中较为方便。在加工设备不具备上述的刀具的情况下，将直径不同的各个孔分别录入到加工主数据中，在零部件的长方体的面上将该直径不同的多个孔录入到各个位置上。对于挖槽、缺口等其他机械加工，也能同样地将多个直径不同的孔作为一组录入到加工主数据中。

<原料>

本发明的实施例中，存在零部件是由单一材料构成的原材的情况、以及由芯材、粘贴在芯材上的表面材、断面材构成的复合材的情况。在零部件是复合材的情况下，将构成零部件的芯材、表面材、断面材统称为“原料”。“原料空间”是指原料的外接长方体空间。“表面材空间”是指表面材的外接长方体空间。“断面材空间”是指断面材的外接长方体空间。“芯材空间”是指芯材的外接长方体空间。本发明的设计家具的零部件的系统/方法同样能适用于原料及原料空间。

<单元>

本发明的一个实施方式中的“单元”是指作为产品的构成单位的立体。能将多个零部件组合作为一个单元进行设定，也能将一个零部件单独作为单元进行设定。本发明的实施方式中，在将多个零部件组合的产品中，设计者能根据需要设定：将什么作为零部件、单元、或单元和单元的组合；作为其他的立体的一部分进行固定，还是作为能独立地配置的立体等。

图6的书架的示例中，柜子100中，将由左右侧板、底板、顶板、背板5块板材各个零部件构成的箱体设定为一个单元，而将架板106的零部件设定为由一个零部件构成的另一个单元。也能够将架板106与其他侧板、顶板、底板、背板等相同地作为构成柜子100的零部件之一来进行设定。在将架板106可利用榫进出地收纳在柜子100的内部的情况下，将架板106作为由一个零部件构成的单独的单元进行设定在设计上较为有利并且较为理想。

<单元空间>

本发明的一个实施方式中的“单元空间”是指与一个单元外接的假想三维长方体空间。本发明的系统的画面上组合多个零部件来构成一个单元的情况下，将对该单元进行外接收纳的空间作为该单元的“单元空间”。通过将与单元外接的假想三维长方体空间作为单元空间进行设定，从而能在与该单元空间的相对位置关系中容易地计算和/或设定属于该单元的零部件的位置。单元空间通常是将与单元外接的三维长方体空间直接设定作为单元空间。然而，也能根据需要，将与单元外接的三维长方体空间缩小或放大后得到的长方体空间设定为单元空间。

本发明的一个实施方式中，零部件的尺寸的变更是通过对零部件所构成的单元的单元空间的尺寸进行变更来进行的。若变更单元空间的尺寸，则能变更单元空间6个面与单元空间和零部件面关联的一个或多个零部件的尺寸。并且，通过对一个单元空间的6个面与另一个单元空间的6个面进行单元空间面关联，对所述一个单元空间的尺寸进行变更，从而能变更所述另一个单元空间的尺寸。由此，能使构成各个单元空间的单元、以及构成单元的零部件的尺寸联动地变更。

在单元由多个零部件构成时，构成单元的各零部件的位置能根据与单元空间6个面分别平行的对应零部件的面之间的距离，将单元空间设定为基准。一旦零部件的位置将单元空间作为基准而规定了位置后，通过变更单元空间的尺寸、位置，从而能联动地变更零部件的尺寸、位置。

<骨架单元、填充单元>

本发明的一个实施方式中的“骨架单元”是指在其内部具有能收纳其他单元(填充单元)的全部或一部分的空间的单元。本发明的实施方式中的“填充单元”是指全部或一部分被其他单元(骨架单元)的内部的空间(单元格空间)所收纳的单元。图5所示的书架中，由顶板、两侧板、底板、背板的组合构成的柜子是骨架单元，收纳在柜子的内部的架板相当于填充单元。由于骨架单元和填充单元相互是独立单元，因此对于一方的尺寸变更，另一方的尺寸不会联动地变更，但通过单元格空间(后文中阐述)使单元相互面关联，从而能使另一方与对于一方的尺寸变更联动。

<单元格空间>

本发明的一个实施方式中的“单元格空间”是指在骨架单元的内部能内接地收纳填充单元的全部或一部分的空间。通过在被骨架单元的零部件包围的内部空间中设定“单元格空间”，从而能在单元格空间内接收纳填充单元的单元空间。在单元格空间内接收纳的填充单元的位置能根据与单元格空间6个面分别平行的对应填充单元的单元空间6个面各自之间的距离将单元格空间作为基准来进行设定。

<零部件面关联>

本发明的一个实施方式中的“零部件面关联”是指通过对零部件的一个面和与该面平行的对应的另一个零部件的一个面之间的距离进行固定，从而进行面关联。若零部件面关联的2个面之间的距离为零，则两个面相互位于同一平面上。在多个零部件构成一个单元的情况下，使构成该单元的零部件的相互平行的对应面彼此产生零部件面关联，从而在变更一个零部件的尺寸时，能联动地变更另一个零部件的尺寸。图8示出构成图7(A)的柜子的左右侧板、顶板、底板、背板的相互间所具有的零部件面关联。

<单元空间和零部件面关联>

本发明的一个实施方式中的“单元空间和零部件面关联”是指对构成单元的零部件的一个面与该单元的单元空间的平行对应的一个面之间的距离进行固定，从而进行面关联。通过将单元空间的面与构成该单元的零部件的面进行单元空间和零部件面关联，从而在输入单元空间的尺寸变更时，能根据单元空间和零部件面关联的设定，使零部件的尺寸随之联动地变更。图9示出图7(A)的柜子的单元空间6个面与柜子的零部件的面之间所具有的单元空间和零部件面关联。

<机械加工>

本发明的一个实施方式中的“机械加工”是指开孔、挖槽、缺口等用刀具对作为加工对象的板材实施切削等的加工。本发明的实施例中，以如下方式来进行把握：零部件全部具有长方体形状的轮廓，对于该长方体实施机械加工来构成实际的形状。本发明的实施例的设计系统中，从录入到存储器中的多种机械加工的主数据中选择特定的机械加工，并将所选择的机械加工录入到零部件的长方体的面上用XY坐标指定的位置上。

在本发明的系统/方法中，将机械加工作为施加在板材的面上的特定形状、尺寸的开孔、挖槽、缺口等录入到长方体空间的面上。实际上如何对板材实施该录入的机械加工，根据加工设备所具备的刀具的种类由加工设备侧来决定。图17所示的示例中，关于在板材上形成孔A、F、缺口D的机械加工，A工厂和B工厂都能用相同的加工设备(NC钻床、切角机)来进行，但对于E的槽加工，A工厂具备开榫机，因此能用该开榫机来形成，而B工厂不具备榫头，因此用NC钻床来形成。

<加工主数据>

本发明的一个实施方式中的“加工主数据”是指录入有开孔、挖槽、缺口等对作为加工对象的板材实施的多种机械加工的主数据。加工主数据存储在本发明的设计系统的计算机的存储器中。在加工主数据，录入有为了确定对作为加工对象的板材实施的孔、槽、缺口等机械加工的形状和尺寸所需要的信息。并且，还包含用于以与面上指定的二维坐标位置的关系来确定该机械加工的位置的基准点的信息。

用怎样的方法实施特定形状及尺寸的机械加工由加工设备侧决定，因此不包括在录入加工主数据的信息中。但是，根据特定的家具制造商/加工设备的预先的协议，在加工主数据中，能将用于实施特定的机械加工的刀具和/或其他方法预先包含在加工主数据的录入信息中。在该情况下，该刀具或其他方法能利用与该特定的家具制造商/加工设备之间的关系，包含在设计数据中使用。

图19示出开孔加工的实施例。参照图19(A)，为了将用于连接柜子的门和侧板的铰链配件安装于门，设置有#7：直径35mm的杯孔和在杯孔两侧的#8：直径2.5mm的铰链打入孔这两种孔。在加工设备具有能一并实施直径35mm的杯孔和在杯孔两侧的#8：直径2.5mm的铰链打入孔这2种孔的刀具的情况下，在门的端部2处设置#9：铰链加工孔(杯孔和铰链打入孔的组合)。

图19(B)示出图19(A)的开孔加工#7、#8、#9的加工主数据。图20(C)示出设置在门上的开孔加工#7、#8、#9的XY坐标位置。图19(B)的加工主数据中，以加工设备具备能实施#7、#8、#9的开孔加工的刀具为前提。其中，本发明的系统所使用的加工设备不具有能一并实施直径35mm的杯孔和在杯孔两侧的#8直径2.5mm的铰链打入孔这两种孔的刀具的情况下，不将#9录入到加工主数据中。

图20示出挖槽加工的实施例。参照图20(A),在抽屉前板的角部设置有#10：直条把手用槽：宽度813mm、深度15mm、高度15mm。图20(B)示出图20(A)的直条把手用槽的加工主数据。图21(C)示出#10：直条把手用槽的XY坐标位置。图20(B)的加工主数据中，以加工设备具备能实施#10的直条把手挖槽加工的刀具为前提。与开孔加工的情况同样，加工设备具备能一并实施多个槽、或槽与开孔的组合、或槽与缺口的组合的刀具的情况下，能将上述的多种机械加工汇总作为一款机械加工录入到加工主数据中。

图21示出缺口加工的实施例。参照图21(A)，在侧板的角部设置#11：缺口--宽度70mm、深度49mm的贯通孔。图21(B)示出图21(A)的#11：缺口的加工主数据。图21(C)示出#11：缺口的XY坐标位置。图21(B)的加工主数据是以加工设备具备能实施#11的缺口加工的刀具作为前提。与开孔加工的情况同样，加工设备具备能一并实施多个缺口、或缺口与开孔的组合、或缺口与挖槽的组合的刀具的情况下，能将上述的多种机械加工汇总作为一款机械加工录入到加工主数据中。

本发明的加工主数据的一个生成方法是将用与本发明的家具设计制造系统协作的特定的家具制造工厂所具备的加工设备所能实施的种类的机械加工全部录入主数据。本发明的加工主数据的其他方法是将与本发明的家具设计制造系统协作的多个家具制造工厂所提交的作为用自身所具备的加工设备能实施的机械加工来申请的机械加工全部录入。在该情况下，若预先将录入到加工主数据的机械加工、与能实施该机械加工的家具制造工厂/加工设备进行关联，则能根据家具制造工厂的加工设备的处理能力来分配接单的工厂。

<机械加工位置>

本发明的一个实施方式中的“机械加工位置”是指用于输入使用本发明的系统来选择的机械加工的零部件的长方体的面上的位置。加工位置用要被加工的面上的长方形的XY坐标来表示。

参照图17，A、B、C、F是在以板材1的面10的长方形的左下顶点作为原点的XY坐标上的各孔的中心位置作为机械加工位置。E的槽是在面10上，将包围槽的横向较长的长方形的a、b、c、d4个点指定作为机械加工位置。D的缺口是在同一面10上，将包围加工对象的板材的进行缺口加工的顶点的正面的长方形的p、q、r、s4个点指定作为机械加工位置。上述的机械加工位置信息是与后述的机械加工的特定基准位置一起来确定加工设备对加工对象实施孔、槽、缺口等加工的位置所需的最低限度的信息。

在由单元制造商在零部件的长方体的面上的规定位置录入机械加工时，首先从加工主数据中选择确定的机械加工，接着将所选择的加工录入到规定的位置。或者，也能够先指定面上的规定位置，接着在该指定的位置上录入从加工主数据中选择的机械加工。

<基准点>

在本发明的一个实施方式中“基准点”是指：将机械加工录入到零部件的面上的指定二维坐标位置时，以与面上的指定二维坐标位置之间的关系来确定具有形状和尺寸的机械加工的位置的点

例如，在进行一定直径的圆孔加工的情况下，圆孔的中心点成为该圆孔加工的基准点。比圆孔更复杂的形状的机械加工中，原则上是被视为该机械加工的形状的中心的位置成为基准点。能在将该机械加工录入到加工主数据时，预先决定具体哪里是形状的中心。例如，图19(A)的#9铰链加工孔能将#7杯孔的中心设定为#9铰链加工孔的基准点。通过基于该机械加工的基准点确定具有一定形状和尺寸的机械加工的位置，从而能将机械加工录入到零部件的面上指定的XY坐标位置。

<加工设备>

本发明的一个实施方式中的“加工设备”是指：NC车床等、打榫机、开榫机、切缝机等家具的制造商为了对家具的构成部件实施机械加工而使用的装置。图18示出使用本发明的实施例所用的加工设备对图17所示的板材实施机械加工的刀具的设定。

<构成明细(BOM)>

本发明的一个实施方式中的构成明细(Bill of Material：物料清单)包含用本发明的系统设计的零部件的尺寸数据。

<加工明细(NC)>

在本发明的一个实施方式中的加工明细(NC)包含录入到用本发明的系统设计的零部件的标记了识别编号的面的XY坐标位置上的机械加工的数据。

加工明细包含机械加工的对象(板材等)、与对加工对象施加的机械加工的内容相关的信息、以及与施加机械加工的位置相关的信息。接收到从本发明的系统输出的数据的制造工厂能基于接收到的构成明细和加工明细，根据自身所具备的加工设备的处理能力选择用于加工的加工设备的种类、刀具、加工方法。

(实施方式)

下面，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。

本发明的实施方式的系统能作为在Windows(注册商标)等OS上工作的应用软件来进行工作。优选为在OS与本系统的应用软件之间安装OpenGL(注册商标)等应用编程界面作为三维计算机图形界面。

图2(A)示出作为本发明的一个实施方式的家具的设计、制造系统的整体结构图。在图2(A)使用本发明的家具设计制造系统设计家具的零部件时，从录入到加工主数据的机械加工(孔、槽、缺口等)中选择特定的机械加工，并录入到零部件的标注了识别编号的面上的规定的二维坐标位置上。加工设备接收零部件的设计数据，在进行了加工顺序等其他必要的设定的基础上，根据为了进行机械加工而预先由CAM生成的刀具路径来控制刀具对零部件施加机械加工。

图2(B)是将作为本发明的一个实施方式的家具的设计制造系统上传到云服务器上进行管理时的整体结构图。图2(B)中，本发明的家具设计系统通过云许可多个用户使用。作为云用户的家具经销商能向同样作为云用户的家具制造工厂下单制造使用本发明的系统设计的家具。作为云用户的家具制造商能从相同作为云用户的家具经销商接单制造使用本发明的系统设计的家具。

图3和图4示出作为本发明的实施方式的家具设计系统的内部结构。参照图3，本系统1包括：零部件空间生成输入部11、零部件加工输入部12、单元空间生成输入部13、单元空间变更输入部14、输出显示部15、加工主数据录入输入部16、中央处理装置(CPU)17、存储器18、制造下单部19。

本系统1能通过与服务器连接的PC进行操作。订购者10读取存储于存储器18的数据，使用零部件输入部11、零部件加工输入部12、单元空间生成输入部13、变更输入部14输入所希望的规格，用CPU11对该希望规格进行运算处理，由此在输出显示部15上显示进行了变更设计后的产品。用输出显示部15在PC画面上以三维图像方式输出显示变更后的产品，订购者10能通过确认所显示的产品的规格来决定订购。

CPU17包括：外接长方体空间计算部17a、零部件面关联部17b、单元空间计算部17c、尺寸变更计算部17d、加工信息处理部17e、加工位置计算部17f。外接长方体空间计算部通过计算各零部件的假想三维外接长方体空间来计算零部件的长方体，对算出的长方体的6个面标注识别编号。基于所标注的识别编号，使一个零部件的各个面与另一个零部件的各个面相互面关联。并且，CPU17可以在上述算出的长方体的6个面上，以构成各个面的长方形的一个顶点作为原点，将从该顶点延伸的长方形的两条边作为X轴和Y轴来设定XY坐标，利用上述XY坐标确定各个面上的位置。

尺寸变更计算部17d接收由单元空间变更输入部14输入的零部件的尺寸的变更，基于由上述外接长方体空间计算部算出并标记了识别编号的零部件的面与构成相同单元的零部件的面的面关联，与上述变更输入联动地变更与变更输入的单元空间进行面关联(单元空间和零部件面关联)的零部件空间的尺寸。

加工信息转印部在由零部件加工数据输入单元输入了关于施加在零部件的1个面上的加工的加工数据的情况下，转印上述加工数据。通过上述的运算设计出的物品的数据被标注产品编号，并从CPU10传输到存储器16进行存储。

存储器18例如由硬盘存储介质、RAM、或ROM构成，并且存储有加工主数据、零部件数据、加工位置决定规则18e、由输入单元设计并利用产品编号进行确定的产品。存储器18还存储本发明的运算的执行及输出所需要的程序。

在存储于存储器18的加工主数据18b中，录入有从本发明的系统下单制造家具的家具制造商所具有的加工设备所能实施的机械加工的形状、尺寸。

参照图4，本发明的一个实施方式包括：用于设计家具的单元的单元设计系统、以及单元组装系统，该单元组装系统将由单元设计系统设计出的单元进行组装来设计家具产品,并且基于具有相同的产品编号的零部件的数据来输出构成该产品的部件的构成明细(BOM)和各部件的加工明细(NC)。

图5(A)示出作为本发明的实施方式的单元设计系统的PC画面的示例。图5(B)示出作为本发明的实施方式的单元组装系统的PC画面的示例。在利用本发明的系统的PC画面设计家具的情况下，优选为设定成部件的棱线全部在PC画面中的XYZ坐标轴的任意一个方向上排列。本发明的系统中，部件全部作为长方体进行把握，因此从长方体的一个顶点延伸的3条边被设定成沿着PC画面中的世界坐标XYZ轴中的任意一个方向延伸。

设计者访问单元设计系统，输入家具的零部件的尺寸信息和组合信息。并且，选择加工主数据中录入的机械加工，并录入到零部件的各个面上用XY坐标指定的位置上。

想要利用本发明的系统设计家具并向制造工厂下单进行制造的人访问单元组装系统，调出预先利用单元设计系统生成并录入到存储器的单元，调整单元的尺寸，并在此基础上组合单元来设计产品。生成构成所设计的产品的零部件的构成明细(BOM)与加工明细(NC)，并从制造下单部19发送至制造工厂6。

制造工厂6接收到利用本系统设计出的产品的零部件的数据，并根据零部件的尺寸截取板材。参照图18，将截成该尺寸的板材载置到加工设备的加工台上，使板材的顶点与上述加工设备的机械原点一致。将录入到所设计出的零部件的面上的机械加工的二维坐标位置转换计算为载置到加工台上的板材的对应的一个面上的二维坐标位置。加工设备将刀具应用于上述板材的面上的转换算出的二维坐标位置，根据刀具路径控制刀具来制造零部件。

家具制造商接收零部件的设计数据并实际制造该零部件时，除了为录入到加工主数据中的机械加工而生成的刀具路径以外，还进行必要的设定。例如，在家具制造商具有多台NC车床的情况下，作为实际的运用例如有时今天用A车床、明天用B车床加工相同的零部件，需要由家具制造商侧进行上述的调整。加工设备在进行了这些必要的设定的基础上，制造所设计出的零部件。

实施例(书架的设计和制造)

下面，参照图16的流程及相关的附图对使用本发明的系统设计书架并变更尺寸来制造的方法进行说明。

1书架的设计

i)单元和零部件

<产品的结构>

图6的书架由柜子100(单元1)和架板106(单元2)构成。单元1的柜子100包括右侧板101、左侧板102、背板103、顶板104、底板105这5个零部件。单元2是仅由架板106这1个零部件构成的单元。

ii)利用单元设计系统生成单元

<柜子的生成>

步骤1)组装板材生成柜子

若点击板材的图标来读取板材的数据，则根据存储于存储器中的板材的临时的纵向横向厚度的尺寸，在画面上显示该临时的尺寸的板材(零部件)。将所显示的板材(零部件)复制并生成零部件的需要个数(该实施例为5个)。接着，输入板材(零部件)的初始尺寸、可变/固定的区别、尺寸可变时的最大值/最小值的设定(任意)。将输入了初始尺寸和可变/固定、最大值最小值的设定(任意)的各零部件在画面上拖放移动并在PC画面的XYZ轴方向上分别排列、配置，从而组装生成柜子100。

参照图7(A)，柜子100包括5个零部件(右侧板101、左侧板102、背板103、顶板104、底板105)。右侧板101和左侧板102的初始尺寸都是高度700mm(可变)、深度300mm(可变)、厚度15mm(固定)。顶板104和地板105的初始尺寸都是横向长度370mm(可变)、深度299.5mm(可变)、厚度15mm(固定)。背板103的初始尺寸是横向长度400mm(可变)、高度700mm(可变)、厚度15mm(固定)。

步骤2)零部件相互间进行零部件面关联。

首先，CPU自动地在各零部件的6个面上标注识别编号(符号)。若分别将上表面设为A面、将正面设为B面、将左侧面设为C面、将右侧面设为D面、将下表面设为E面、将后表面设为F面,则在右侧板101的6个面上标注识别编号101A、101B、101C、101D、101E、101F；在左侧板102的6个面上标注识别编号102A、102B、102C、102D、102E、102F；在背板103的6个面上标注识别编号103A、103B、103C、103D、103E、103F；在顶板104的6个面上标注识别编号104A、104B、104C、104D、104E、104F；在底板105的6个面上标注识别编号105A、105B、105C、105D、105E、105F。

作为零部件面关联的步骤，例如图8的示例中，如下所述以左侧板102为基准开始面关联。

1.左侧板102的右侧面102D和顶板104的左侧面104C彼此平行并在同一平面上。

2.左侧板102的右侧面102D和底板105的左侧面105C彼此平行并在同一平面上。

3.左侧板102的左侧面102C和背板103的左侧面103C彼此平行并在同一平面上。

4.左侧板102的正面102B和右侧板101的正面101B彼此平行并在同一平面上

5.左侧板102的正面102B与顶板104的正面104B彼此平行，102B距离104B为0.5mm。

6.左侧板102的正面102B与底板105的正面105B彼此平行，102B距离105B为0.5mm。

7.左侧板102的后表面102F和右侧板101的后表面101F彼此平行并在同一平面上

8.左侧板102的后表面102F和顶板104的后表面104F彼此平行并在同一平面上

9.左侧板102的后表面102F和底板105的后表面105F彼此平行并在同一平面上

10.左侧板102的后表面102F和背板103的正面103B彼此平行并在同一平面上

11.左侧板102的上表面102A与顶板104的上表面104A彼此平行，102A距离104A为0.5mm。

12.左侧板102的上表面102A和右侧板101的上表面101A彼此平行并在同一平面上

13.左侧板102的下表面102E与底板105的下表面105E彼此平行，102E距离105E为0.5mm。

14.左侧板102的下表面102E和右侧板101的下表面101E彼此平行并在同一平面上。

15.左侧板102的上表面102A和背板103的上表面103A彼此平行并在同一平面上。

16.左侧板102的下表面102E和背板103的下表面103E彼此平行并在同一平面上。

由于在零部件中存在与左侧板102的任何表面都无法面关联的表面，因此以左侧板为基准的面关联并不能完全地定义柜子100。由此，在完成以左侧板为基准开始的面关联后，如下所述那样对右侧板101、背板103、顶板104、底板105进行面关联。

17.右侧板101的左侧面101C与顶板104的右侧面104D彼此平行并在同一平面上。

18.右侧板101的左侧面101C与底板105的右侧面105D彼此平行并在同一平面上。

19.右侧板101的右侧面101D与背板103的右侧面103D彼此平行并在同一平面上。

如上所述，在图8中示出在构成柜子100的各零部件之间所具有的零部件面关联。将在上述说明中彼此零部件面关联并且由零部件构成的柜子100作为单元1。若设计单元1，则单元设计系统将单元1的外接长方体空间作为单元空间进行计算。

步骤3)使上述说明中生成的单元1的单元空间的6个面(A面、B面、C面、D面、E面、F面)和构成单元1的各零部件之间具有单元空间和零部件面关联。

1.单元空间的上表面(A面)与左侧板102的上表面102A彼此平行并且面间距离为0。

2.单元空间的下表面(E面)与左侧板102的下表面102E彼此平行并且面间距离为0。

3.单元空间的左侧面(C面)与左侧板102的左侧面102C彼此平行并且面间距离为0。

4.单元空间的右侧面(D面)与右侧板101的右侧面101D彼此平行并且面间距离为0。

5.单元空间的正面(B面)与左侧板102的正面102B彼此平行并且面间距离为0。

6.单元空间的后表面(F面)与背板103的后表面103F彼此平行并且面间距离为0。

如上所述，在图9中示出单元1(柜子100)的单元空间和构成单元1的各零部件之间所具有的单元空间和零部件面关联。

将构成单元1的零部件的面和单元1的单元空间的与之平行的对应面进行单元空间和零部件面关联。将各零部件的面和其他零部件的平行的对应面直接或间接地进行零部件面关联。由此，通过预先进行单元空间和零部件面关联、以及零部件面关联，从而利用单元组装系统使单元1的单元空间的一个面移动时，单元1的零部件的表面与其联动地移动，并且与该零部件有零部件面关联的其他零部件的表面与其联动地移动。

在图7(A)、图8中，右侧板101E面与左侧板102E面都不与顶板104E面有零部件面关联。同样，右侧板101A面与左侧板102A面都不与底板105A有零部件面关联。固定地设定顶板104的厚度，可变地设定右侧板101、左侧板102及背板103的高度，因此右侧板101E面和左侧板102E面以及右侧板101A面和左侧板102A能分别在上下方向上移动，通过使这些面在上下方向上移动，从而能在固定顶板104的厚度的同时，变更柜子100的高度尺寸。

步骤4)在柜子上设定单元格空间

在完成上述的面关联后，在柜子100的内部空间设定单元格空间P。根据在图7(A)的右下示出的6个方向的箭头，单元格空间P具有A面、B面、C面、D面、E面、F面。单元格空间P的A面、C面、D面、E面、F面分别与柜子100的104E面、102D面、101C面、105A面、103B面相对。柜子100正面开口，因此不存在与单元格空间P的B面相对的零部件的面。通过在柜子100的内部空间设定单元格空间，从而能收纳填充单元并进行单元格空间和单元空间面关联。

步骤5)在顶板、底板和左右侧板上设置榫孔。

为了分别用榫将柜子100的顶板104、底板105筒左右侧板102、101接合固定，在顶板104和底板105的左右对接面上各3处分别设置具有6mm的外径和8mm的深度的圆筒状的榫孔。通过将设置于顶板、底板的对接面的榫孔转印至左右侧板的对应位置，从而将榫孔设置于左右侧板102、101的内侧面。利用本发明的实施例的系统在零部件的面的XY坐标来确定榫孔的位置时，榫孔的圆筒的圆心成为特定基准位置。

图7(B)示出图7(A)的柜子100的顶板104的左对接面104C面。图7(C)示出104C面与左侧板102D面接合时102D面上的XY坐标中的3个榫孔的位置。顶板104的上表面相对于侧板101和102的上表面设置有台阶的高低差，凹下去0.5mm。同样，底板105的下表面相对于侧板102和101的下表面设置有台阶的高低差，突起0.5mm。相对于左右侧板102、101的正面102B面、101B面，顶板的104B面、底板的105B面都凹下去0.5mm。

参照图7(B)，将104C面的长方形的左下顶点设为原点(0，0)，并且将从原点延伸的两条边作为x轴、y轴来设定二维坐标(本地坐标)。作为决定榫孔的位置的规则，对于3个榫孔a、b、c，在长方形的横向上，在距离两端30mm的位置上设置a和c，在将横边的长度二等分的中心位置设置b。在长方形的纵向上，a、b、c3个都位于将纵边的长度(15mm)二等分的中心位置。

顶板的深度是比侧板的深度300mm短0.5mm的299.5mm，顶板的厚度(固定)是15mm，将104C面的长方形的左下顶点作为原点(0，0)的本地坐标中，3个榫孔a、b、c的位置分别为a(30mm，7.5mm)、b(149.75mm，7.5mm)、c(269.5mm，7.5mm)。

接着，参照图7(C)，将104C面的榫孔a、b、c相对于柜子100的左侧板102(D)面在垂直方向上投影，成为a’b’c’。将左侧板102D面的长方形的左下顶点作为原点(0，0)的XY坐标中，a’b’c’的位置是a’(30.5mm，692.0mm)、b’(150.25mm，692.0mm)、c’(270.0mm，692.0mm)。

上述情况对于用榫与左侧板102D面接合的底板105的左对接面105C面与左侧板102D面上设置的榫孔是同样的。此外，柜子100是左右对称结构，因此顶板104D面与右侧板101C面、底板105D面和右侧板101C面也是同样的。

<可动架板的生成>

步骤6)生成可动架板106(单元2)。

将点击图标读取到的板材作为可动架板106的零部件显示在画面上。将可动架板的初始尺寸设定为横向长度369mm(可变)、深度299.5mm(可变)、厚度15mm(固定)。为了使可动架板容易地在柜子内移动，将可动架板的横向长度设定为比柜子的单元格空间的横向宽度小1mm。

步骤7)将可动架板106设为单元2，并与单元2的单元空间以面间距离为零的方式进行单元空间和零部件面关联。将可动架板106设定为仅由1个零部件构成的单元2。将单元2的外接长方体空间直接设定作为单元2的单元空间。

步骤8)对支承架板的榫的榫孔进行定位。

参照图10(A)(B)(C)，在左侧板102的右侧面102D的面上设置3个用于以榫支承可动架板底部的榫孔。为了使可动架板106在柜子内上下可动，需要设定成根据架板106的高度位置来改变设置于左侧板102D面的榫孔的位置。因此，将设置于侧板102D的面的榫孔的位置以可动架板106的对接面106C面的位置作为基准进行设定，将以架板106的对接面106C作为基准来设定的假想的基准位置相对于102D面在垂直方向上投影而确定的侧板120D面上的位置设为102D面上的榫孔的位置。

参照图10(B)，设定以架板106C面的长方形的左下顶点作为原点的xy坐标(本地坐标)，利用设定于架板106C面的长方形的xy坐标确定用于在左侧板102D面上设置榫孔的基准位置g、h、i。在实施例1的书架中，可动架板106的初始尺寸是深度299.5mm、厚度15mm，榫孔的外径是6mm，榫孔基准位置g、h、i从架板106C面的长方形的左端依次是g(30mm，-3mm)、h(149.75mm，-3mm)、i(269.5mm，-3mm)。

图6中，设定为将架板106设置在将左右侧板的高度方向的长度二等分的高度位置，因此柜子100夹着架板106呈上下对称。因而，顶板与侧板之间的榫孔的设定也能在底板与侧板之间进行复制。收纳架板106的柜子100呈左右对称，因此对于设定在架板106的面上的榫孔(基准位置)、以及从该处向侧板的面的榫孔加工能将设定在架板的面上的信息复制到相反面上。

3.读取用单元设计系统设计出的单元并在画面上组合来生成产品。

步骤9)将单元1和2显示在画面上。

点击单元组装系统的MENU画面的图标，读取用单元设计系统设计并录入到存储器的单元中希望类型的单元，并在画面上进行显示。这里，读取柜子的单元并作为单元1进行显示，读取由架板用的板材的零部件构成的单元并将其作为单元2进行显示。

步骤10)在柜子(单元1)中收纳可动架板(单元2)。

在图6所示的柜子100的单元格空间P中，将可动架板106拖放移动到想设置的高度位置。图6中，可动架板106设置在最初左右侧板的高度方向的中心位置。

在被柜子100的零部件即侧板101、102、顶板104、底板105、背板103所包围的单元格空间P中收纳架板106。图6的示例中，在将架板106拖放移动到的位置上，架板106的周围4面(106B面、106C面、106D面、106F面)相对于单元格空间P的对应的4个面(B面、C面、D面、F面)以面间距离为零的方式进行单元格空间和单元空间面关联。

若将可动架板106收纳于单元格空间P，则在左右侧板的内表面上支承架板的榫孔被转印至侧板上。如图10(A)所示，利用插入到设置于左侧板的3个榫孔的榫来支承架板106的下表面，因此在架板的对接面本身不设置榫孔。在架板的对接面106C面上，设定假想的基准位置，用于决定设置在与该对接面106C面相对的左侧板102D面上的榫孔的位置。

参照图10(B)，架板106C面的榫孔的基准位置g、h、i在以106C面的长方形的左下顶点作为原点的xy坐标(本地坐标)下为g(30mm，-0.3mm)、h(149.75mm，-0.3mm)、i(269.5mm，-0.3mm)。若将从g、h、i的各位置相对于106C面在垂直方向上投影到左侧板102的右侧面102D上而确定的位置作为g”、h”、i”，则g”、h”、i”的坐标在以右侧板的长方形的左下作为原点的xy坐标中分别是g”(30.5mm，339.5mm)、h”(150.25mm，339.5mm)、i”(270mm，339.5mm)。

若将架板106收纳于柜子100的单元格空间P中，则输入到以架板106的对接面作为基准而确定的位置g、h、i上的榫孔加工被自动转印输入到左侧板102的右侧面102D的g”、h”、i”的位置。

架板106C面、左侧板102D面的榫孔位置的设定与作为相反面的架板106D面、右侧板101C面相同，因此可以将施加在架板106D面、右侧板101C面上的加工复制到相反面上。

步骤11)输入单元的尺寸变更

参照图6、图7、图8、图9，对将柜子100(单元1)的深度从300mm变更为400mm的操作进行说明。

若相对于单元空间的后表面(F面)将面的位置沿深度方向(F方向)移动100mm，则由于背板103的厚度是固定的，并且参照图8，102F面、101F面都相对于背板103B面以面间距离为零的方式进行零部件面关联，因此左侧板102的102F面、右侧板101的101F面都沿深度方向(F方向)移动100mm。左侧板102、右侧板101的深度可变地设定，因此左侧板102、右侧板101的深度延伸100mm成为400mm。此外，102B面、101B面不与背板103F面、103B面进行零部件面关联，因此即使由于单元空间的后表面(F面)在F方向上移动使得背板103F面、103B面在F方向上移动，也不是联动地移动。

在图11中示出将柜子100的深度从300mm变更为400mm后的榫孔的位置。

相同地，参照图6、图7、图8、图9，对将柜子100(单元1)的高度700mm降低10mm变更为690mm的操作进行说明。

图9中，单元1的上表面(A面)与左侧板上表面102A进行单元和零部件面关联，因此若将单元1的高度设为690mm，则左侧板102A面根据由面关联设定的关系(两者间的距离为零)与其联动地朝下方移动10mm。于是，参照图8，在左侧板上表面102A与顶板104的上表面104A相互平行并且相距0.5mm这样的设定下进行面关联，因此保持着顶板104的上表面104A距离左侧板102A面0.5mm的关系的同时而朝下方下降10mm。并且，左侧板上表面102A、右侧板101的上表面101A以及背板103的上表面103A在相互的距离为零的设定下进行面关联，因此若左侧板上表面102A朝下方移动10mm，则右侧板101A面与背板103A面也与其联动地朝下方移动10mm。其结果，伴随着将单元1的高度变为690mm的输入，零部件101、102、103的高度尺寸分别缩小10mm都变为690mm。

在图12中示出将柜子100的高度从700mm变更为690mm后的榫孔的位置。图12示出左侧板102D面的榫孔的位置设定，而设定在右侧板101C面上的榫的位置设定也同样。

并且，参照图6、图7、图8、图9、图10，对将收纳于柜子100(单元1)的架板106(单元2)的位置下降10mm的操作进行说明。

在图10中，架板106设置于将侧板的高度二等分的中心位置，因此架板106的下表面106E设置在距离左侧板102的下表面102E、右侧板101的下表面101E都是342.5mm(700mmx1/2-7.5mm)处。

架板106的零部件作为单元2，其周围4个面(B面、C面、D面、F面)与单元格空间P的B面、C面、D面、F面以相互间的面间距离为零的方式进行单元格空间和单元空间面关联，但上表面(A面)与下表面(E面)并没有指定相互间的面间距离，因此架板106根据针对周围4个面设定的单元格空间和单元空间面关联，能在上下方向上自由移动。

若使架板106朝下方移动10mm以使得底面106E距离101的底面332.5mm，则如图10(C)及图13所示，106C面的基准位置g、h、i的Y坐标降低10mm，其结果，施加在102D面上的加工g”、h”、i”在设定于102D面上的XY坐标上的Y坐标分别降低10mm。

在图13中示出将柜子100的架板的高度位置变低10mm后的榫孔的位置。

步骤13)询问顾客输出显示的产品是否OK。

将通过对于单元的变更输入而变更了尺寸的书架作为立体图像输出显示在PC画面上。顾客若满意输出在画面上的产品的规格和估算价格、交货期，则决定购入此方案的家具。在不满意所显示的规格、价格或交货期且希望修正时，返回至步骤11)的变更输入。

II.书架的制造

4.下单制造产品。

步骤14)通过家具设计系统1将构成由顾客变更尺寸并订购的产品(书架)的零部件和原料的设计数据提供给制造工厂。

本发明的实施例中，针对构成将高度降低10mm的书架1的底板、顶板、左侧板、右侧板、背板、架板，分别将(i)构成明细(BOM)和(ii)加工明细(NC)传输给制造工厂的加工设备。并且，将构成架板的原料即芯材、断面材、表面材、以及榫的构成明细(BOM)传输给加工设备。

(i)构成明细(BOM)

图14是将使用本实施例的系统设计出的书架100的高度降低10mm时的各零部件(左侧板102、右侧板101、顶板104、底板105、背板103、架板106)、构成架板106的芯材、表面材、断面材和榫107的构成明细(BOM)。

(ii)加工明细(NC)

图15(A)(B)(C)分别示出构成使用本实施例的系统设计出的书架的左侧板102的102D面上施加的榫孔加工明细。图15(A)示出书架100的初始尺寸下施加在左侧板102D面上的榫孔加工明细。图15(B)示出将书架100的高度降低10mm时的施加在左侧板102D面上的榫孔加工明细。图15(C)示出不改变书架100的深度、高度而将架板106的位置降低10mm时施加在左侧板102D面上的榫孔加工明细。以下，对根据将15(B)的柜子100的高度降低10mm时施加在左侧板102D面上的榫孔加工明细，用加工设备施加榫孔加工的工序进行说明。

5.用加工设备制造零部件。

步骤15)制造工厂接收到将高度尺寸降低10mm的书架100的构成明细(图14)，截取与其各零部件相同尺寸的板材并进行制作。将截取制作得到的板材载置于3轴NC车床的加工台上，以使得零部件102的长方体空间的三维本地原点与加工设备的机械原点(X0，Y0，Z0)一致。

步骤16)在载置于加工台的板材的规定位置上实施开孔加工。

在图15(B)中，左侧板102为原材，尺寸被设计为横向300mm，纵向690mm，厚度15mm。在左侧板102D面上，在a’(30.5mm,682mm)，b’(150.25mm,682mm)，c’(270mm,682mm)，g”(30.5mm,334.5mm)，h”(150.25mm,334.5mm)，i”(270mm,334.5mm)，d’(30.5mm,8.0mm)，e’(150.25mm,8.0mm)，f’(270mm,8mm)的位置上录入直径6mm、深度8mm的榫圆孔。

NC车床接收尺寸变更后的零部件102的设计数据，对于载置在加工设备的加工台上的相同尺寸的板材，基于零部件102的长方体空间的本地坐标原点与加工设备的机械原点之间的关系，将以长方体空间的本地坐标原点为基准的机械加工位置数据转换成以NC车床的机械原点为基准的机械坐标位置数据。NC车床基于上述转换得到的机械坐标位置数据控制刀具，在载置于加工台的板材的面的坐标位置上施加切削加工并形成榫孔。

对于左侧板102以外的构成书架100的其它零部件即右侧板101、背板103、顶板104、底板106、架板106也用相同的方法，用加工设备对板材施加用设计系统设计出的机械加工，将它们组装来制造书架100。

在加工设备具备6mm直径的开孔用钻头的情况下，能通过简单地将开孔用钻头放在左侧板102D面的(30.5mm，692.0mm)位置上，并在该位置使钻头旋转下降，从而切削形成深度8mm、直径6mm的圆孔。在加工设备不具备6mm直径的开孔用钻头，仅具备2mm直径的钻头的情况下，能通过使2mm直径的钻头沿着直径6mm的圆孔的圆周移动，从而切削形成直径6mm的圆孔。在该情况下，需要在加工设备侧用CAM预先生成上述目的的刀具路径。

以上说明的实施例为了便于说明本发明，将家具设为结构最简单的产品，但是本发明也能应用于具有更复杂的结构的家具。此外，本发明适合用于家具的设计、制造，但其应用并不限于家具，还能广泛地用于由多个构成部件构成的立体结构物的设计、制造。

如上所述，根据本发明所涉及的制造使用计算机设计的家具的零部件的系统及方法，将家具作为长方体空间的组合，在长方体的面上录入孔、槽、缺口等的加工来进行设计，因此通过变更长方体的尺寸，从而能与之联动地变更加工的位置。

从录入到加工主数据的多种机械加工中选择录入到零部件空间的表面上的机械加工，并录入到面上的规定位置，因此只要能实施录入到加工主数据的机械加工，无论哪种加工设备都能使用。将机械加工的形状和尺寸的数据录入加工主数据，刀具、其它用于实施机械加工的方法未录入加工主数据，而是交给加工设备侧决定，因此加工设备能使用自身具备的刀具及其他设备，自由地制造所订购的零部件。

本发明的系统/方法并不限于根据顾客的要求对家具的零部件进行尺寸变更的情况，也能应用于用加工设备制造而不对最初设计的零部件进行尺寸变更的情况。

Claims (10)

1.一种用加工设备制造计算机设计的家具零部件的系统，在使用计算机设计家具的零部件时对所述零部件的尺寸进行变更，并用加工设备对作为加工对象的板材进行加工来制造所述零部件，其特征在于，包括：

将具有规定的初始尺寸的长方体形状的零部件以长方体空间的形式在计算机画面上生成并显示，在所述零部件的长方体空间的6个面上分别标注识别编号的单元；

设定本地三维坐标和本地二维坐标的单元，其中，所述本地三维坐标将所述长方体空间的一个顶点作为原点且将所述零部件的长方体形状的纵向、横向、厚度方向作为从该原点起的X轴、Y轴、Z轴方向，所述本地二维坐标将所述长方体空间的标注了所述识别编号的6个面各自的长方形的一个顶点作为原点且将从所述顶点起沿彼此垂直的方向延伸的长方形的两条边作为X轴、Y轴；

录入有用于确定能在所述零部件的面上施加的多种机械加工的形状和尺寸所需要的信息、并且包含有用于确定该机械加工的位置的基准点的信息的加工主数据；

基于所述零部件的长方体空间的尺寸，根据规定的规则计算分别施加在所述零部件的6个面上的机械加工的位置，并用分别设定在所述长方体空间的6个面上的所述本地二维坐标来指定该位置的单元；

从录入到所述加工主数据中的多种机械加工中选择一款机械加工，将所选择出的所述一款机械加工录入到所述长方体空间的标注了所述识别编号的一个面上用所述本地二维坐标指定的位置的单元；

根据顾客的要求变更所述零部件的长方体空间的尺寸，由此根据所述规定的规则变更录入到所述长方体空间的标注了所述识别编号的一个面上的所述一款机械加工的本地二维坐标位置的单元；以及

将变更尺寸后的所述长方体空间的一个面的本地二维坐标位置上所录入的被选择的所述一款机械加工与所述长方体空间的所述一个面的识别编号一起发送至所述加工设备侧的计算机辅助制造的单元，

对于录入到所述加工主数据中的机械加工，用所述加工设备侧的计算机辅助制造生成用于对作为加工对象的板材利用所述加工设备将所述机械加工施加在所述零部件的面上的刀具的刀具路径，

所述加工设备通过将具有所述长方体空间的尺寸的板材载置在所述加工设备的加工台上以使得所述板材的一个顶点与所述加工设备根据所述刀具路径控制刀具时作为基准的XYZ坐标原点即机械原点一致，从而将录入到所述长方体空间的一个面上的机械加工的二维坐标位置转换计算为所述板材的一个面的二维坐标位置，根据所述刀具路径，将所述加工设备的刀具应用到所述板材的一个面上的转换计算出的所述二维坐标位置，从而将所述机械加工施加在所述板材的一个面上，

所述系统对使用计算机设计的家具的零部件的尺寸进行变更，并用加工设备自动地进行制造。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

录入到所述加工主数据中的多种机械加工包含特定直径的孔加工、以及特定宽度和长度的挖槽加工。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，

从录入到所述加工主数据中的多种机械加工中选择两款以上机械加工，并分别输入到所述长方体空间的6个面上分别用所述本地二维坐标指定的不同位置。

4.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，

录入到所述加工主数据中的多种机械加工包含圆孔加工，在所述一个面上录入圆孔加工的位置以所述圆孔的圆心作为基准点来确定。

5.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，

录入到所述加工主数据中的多种机械加工包含挖槽加工，在所述一个面上录入挖槽加工的位置以所述挖槽的一端的角部作为基准点来确定。

6.一种用加工设备制造计算机设计的家具零部件的方法，在使用计算机设计家具的零部件时对所述零部件的尺寸进行变更，并用加工设备对作为加工对象的板材进行加工来制造所述零部件，其特征在于，

将具有规定的初始尺寸的长方体形状的零部件以长方体空间的形式在计算机画面上生成并显示，在所述零部件的长方体空间的6个面上分别标注识别编号；

设定本地三维坐标和本地二维坐标，其中，所述本地三维坐标将所述长方体空间的一个顶点作为原点且将所述零部件的长方体形状的纵向、横向、厚度方向作为从该原点起的X轴、Y轴、Z轴方向，所述本地二维坐标将所述长方体空间的标注了所述识别编号的6个面各自的长方形的一个顶点作为原点且将从所述顶点起沿彼此垂直的方向延伸的长方形的两条边作为X轴、Y轴；

基于所述零部件的长方体空间的尺寸根据规定的规则计算分别施加在所述零部件的6个面上的机械加工的位置，并用分别设定在所述长方体空间的6个面上的所述本地二维坐标来指定该位置；

从录入有用于确定能在所述零部件的面上施加的多种机械加工的形状和尺寸所需要的信息、并且包含有用于确定该机械加工的位置的基准点的信息的加工主数据中，选择一款机械加工，将所选择出的所述一款机械加工录入到所述长方体空间的标注了所述识别编号的一个面上用所述本地二维坐标指定的位置；

根据顾客的要求变更所述零部件的长方体空间的尺寸，由此根据所述规定的规则变更录入到所述长方体空间的标注了所述识别编号的一个面上的所述一款机械加工的本地二维坐标位置；

将变更尺寸后的所述长方体空间的一个面上的本地二维坐标位置上所录入的被选择的所述一款机械加工与所述长方体空间的所述一个面的识别编号一起发送至所述加工设备侧的计算机辅助制造，

对于录入到所述加工主数据的机械加工，用所述加工设备侧的计算机辅助制造生成用于对作为加工对象的板材利用所述加工设备将所述机械加工施加在所述零部件的面上的刀具的刀具路径，

所述加工设备通过将具有所述长方体空间的尺寸的板材载置在所述加工设备的加工台上以使得所述板材的一个顶点与所述加工设备根据所述刀具路径控制刀具时作为基准的XYZ坐标原点即机械原点一致，从而将录入到所述长方体空间的一个面上的机械加工的二维坐标位置转换计算为所述板材的一个面的二维坐标位置，通过根据所述刀具路径，将所述加工设备的刀具应用到所述板材的一个面上的转换计算出的所述二维坐标位置，从而将所述机械加工施加在所述板材的一个面上，

所述方法用于对使用计算机设计的家具的零部件的尺寸进行变更，并用加工设备自动地进行制造。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，

录入到所述加工主数据中的多种机械加工包含特定直径的孔加工、以及特定宽度和长度的挖槽加工。

8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，

从录入到所述加工主数据中的多种机械加工中选择两款以上机械加工，并将它们分别输入到所述长方体空间的6个面上分别用所述本地二维坐标指定的不同位置。

9.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，

录入到所述加工主数据中的多种机械加工包含圆孔加工，在所述的一个面上录入圆孔加工的位置以所述圆孔的圆心作为基准点来确定。

10.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，

录入到所述加工主数据中的多种机械加工包含挖槽加工，在所述一个面上录入挖槽加工的位置以所述挖槽的一端的角部作为基准点来确定。

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