JP2014101090A

JP2014101090A - 車両用加飾部品の製造方法及び車両用加飾部品のレーザー加飾装置

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Publication number: JP2014101090A
Application number: JP2012255972A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Goto; 征弘後藤; Toshihiro Naruse; 俊裕成瀬
Original assignee: Trinity Industrial Corp
Current assignee: Trinity Industrial Corp
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2014-06-05

Abstract

【課題】立体形状をなす部品素材の被加飾曲面上に、レーザー描画によって歪みのない柄を正確に描くことができる車両用加飾部品の製造方法を提供すること。
【解決手段】仮想三次元空間内の所定位置に被加飾曲面を設定し、被加飾曲面から離間した位置に、レーザー描画用の柄を付した柄データ平面を設定する（ステップ１００）。被加飾曲面と前記柄データ平面との間に、中間サーフェスを設定する（ステップ１１０）。中間サーフェス上の柄から被加飾曲面に向けて法線ベクトルを延長して被加飾曲面上に柄を投影することにより、立体描画データを作成する（ステップ１２０）。レーザー照射範囲を考慮して立体描画データを複数の照射領域に分割する（ステップ１４０）。部品素材に対してレーザー描画工程を行い、被加飾曲面上に柄を描く（ステップ１６０）。
【選択図】図４

Description

本発明は、立体形状をなす部品素材の被加飾曲面上にレーザーを照射することにより、被加飾曲面に柄を描くレーザー描画工程を経て、車両用加飾部品を製造する車両用加飾部品の製造方法及び車両用加飾部品のレーザー加飾装置に関するものである。

自動車の内装部品などでは、デザイン性や品質を高めるために立体的に形成された樹脂成形体の表面に装飾を加えるようにした加飾部品（例えば、コンソールボックス、インストルメントパネル、アームレストなど）が多く実用化されている。このような自動車用加飾部品に装飾を加える加飾方法としては、水圧転写が一般的に用いられている（例えば、特許文献１参照）。水圧転写とは、水面上に特殊フィルムを浮かべ、そのフィルムに印刷された所定の柄（木目模様や幾何学模様などの絵柄）を水圧によって樹脂成形体の表面に転写する技術である。この技術によれば、三次元曲面への印刷を行うことができる。

ところが、水圧転写を行う場合、樹脂成形体への柄の転写時に、柄が伸びたり歪んだりすることが多い。この結果、柄を正確に付加することができず、柄のバラツキが生じてしまうため、製品の歩留まりが悪化して製造コストが嵩んでしまう。従って、水圧転写とは異なる手法で樹脂成形体の表面上に柄を付加して装飾する新たな技術の開発が望まれている。

そこで、樹脂成形体の表面上に設定された被加飾領域に塗膜を形成した後、その塗膜に対し、ガルバノミラーを備えるガルバノヘッド（レーザー偏向部）を駆動させてレーザー照射をすることにより、柄を形成して装飾を加えるレーザー加飾装置が従来提案されている。このレーザー加飾装置では、描画可能なレーザーの照射範囲が設定されている。従って、樹脂成形体の立体形状が複雑になったり樹脂成形体が大型化したりすると、レーザーの照射範囲外となる領域が発生しやすくなり、樹脂成形体の表面全体にレーザーが確実に到達しにくくなる。このため、例えば、レーザーの照射範囲である被加飾領域を複数のレーザー照射領域に分割し、この状態で樹脂成形体あるいはガルバノヘッドを適切な位置に移動させてレーザー照射領域ごとにレーザーを照射する技術が従来提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、複数の走査ユニット（ガルバノヘッド）を用い、それらをあらかじめ異なる加工対象位置にて配置しておき、各走査ユニットにより１枚のワーク（プリント基板）に対して加工を行うことで加工時間を短縮する技術も従来提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開昭５４−３３１１５号公報特開２０１１−１１０５７０号公報特許第４２７１９６９号公報

ところで、特許文献２に開示されているような従来のレーザー加飾装置を用い、図１５に示される加飾部品１００の表面１０１にレーザー描画を行う場合、平面１０２上の柄１０３を、立体的な部品表面１０１に投影し、画像データを作成している。なお、図１５の加飾部品１００では、部品サイズが大きいため、上面側と側面側とでレーザー照射領域を分割してレーザー描画が行われる。この場合、各レーザー照射領域同士の継ぎ目の部分１０５では、柄１０３の描画位置がずれてしまう。また、形状変化が大きい部品表面１０１にレーザー描画を行う場合、その形状変化に応じて柄１０３に歪みが生じ、柄１０３の間隔がばらつくことがある。この結果、部品表面１０１の意匠性が悪化するため、品質の高い加飾部品１００が得られなくなる。

因みに、特許文献３において、レーザー加工装置はプリント基板の穴加工等を行うものであり、立体的な加飾部品１００の曲面にレーザー描画を行うものではなく、上述した柄１０３の位置ズレや歪みの問題を解消するための構成は開示されていない。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、立体形状をなす部品素材の被加飾曲面上に、レーザー描画によって歪みのない柄を正確に描くことができる車両用加飾部品の製造方法、及び車両用加飾部品のレーザー加飾装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、手段１に記載の発明は、立体形状をなす部品素材の被加飾曲面上にレーザーを照射することにより、前記被加飾曲面に柄を描くレーザー描画工程を経て、車両用加飾部品を製造する方法であって、仮想三次元空間内の所定位置に前記被加飾曲面を設定し、その被加飾曲面から離間した位置に、曲りのない平面上にレーザー描画用の柄を付した柄データ平面を設定する柄データ平面設定ステップと、前記被加飾曲面と前記柄データ平面との間に、前記被加飾曲面よりも曲りの程度が小さい曲面を想定し、かつ前記柄データ平面上の前記柄から前記曲面に向けて法線ベクトルを延長して当該曲面上に前記柄を投影することにより、中間サーフェスを設定する中間サーフェス設定ステップと、前記中間サーフェス上の前記柄から前記被加飾曲面に向けて法線ベクトルを延長して前記被加飾曲面上に前記柄を投影することにより、立体描画データを作成する立体描画データ作成ステップと、レーザー照射範囲を考慮して前記立体描画データを複数の照射領域に分割する立体描画データ分割ステップとを行った後に前記部品素材に対して前記レーザー描画工程を行うことを特徴とする車両用加飾部品の製造方法をその要旨とする。

手段１に記載の発明によると、柄データ平面設定ステップでは、部品素材の被加飾曲面から離間した位置に、レーザー描画用の柄を付した柄データ平面が設定される。また、中間サーフェス設定ステップでは、被加飾曲面と柄データ平面との間に、中間サーフェスが設定される。この中間サーフェスは、被加飾曲面よりも曲りの程度が小さい曲面を想定して設定されるものであり、柄データ平面上の柄から曲面に向けて法線ベクトルを延長して当該曲面上に柄を投影することにより設定される。そして、立体描画データ作成ステップでは、中間サーフェス上の柄から被加飾曲面に向けて法線ベクトルを延長して被加飾曲面上に柄を投影することにより、立体描画データが作成される。このように立体描画データを作成すると、被加飾曲面上においてその形状変化に応じた柄の歪みを抑えつつ、被加飾曲面全体にて連続した柄の立体描画データを得ることができる。そして、立体描画データ分割ステップにおいて、レーザー照射範囲を考慮して立体描画データが分割された後、レーザー描画工程では、その立体描画データに基づいて、部品素材の被加飾曲面上にレーザーが照射されて被加飾曲面に柄が描画される。このように、本発明では、連続した柄の立体描画データに基づいて、各領域のレーザー描画が行われるため、部品素材の被加飾曲面において、柄の継ぎ目の部分における位置ズレや歪みを抑えつつ、意匠性の高い柄を正確に描画することができる。

手段２に記載の発明は、手段１において、前記中間サーフェス設定ステップにおいて、第１回目の中間サーフェス設定を行った時点で、第１の曲面である前記曲面上の前記柄から前記被加飾曲面に向けて延長した法線ベクトルの一部が前記被加飾曲面上に到達せず、前記柄の一部が投影されない場合には、前記立体描画データ作成ステップに移行する前に、前記被加飾曲面と前記第１の曲面との間に、前記第１の曲面よりも曲りの程度が大きくて前記被加飾曲面に対する相似度が高い第２の曲面を想定し、かつ第１回目の中間サーフェス上の前記柄から前記第２の曲面に向けて法線ベクトルを延長して当該第２の曲面上に前記柄を投影することにより、第２回目の中間サーフェス設定を行い、前記第２回目の中間サーフェス設定を行った時点で、前記第２の曲面上の前記柄から前記被加飾曲面に向けて延長した法線ベクトルの一部が前記被加飾曲面上に到達せず、前記柄の一部が投影されない場合には、前記第２回目の中間サーフェス設定と同じ処理を、前記柄の全部が前記被加飾曲面上に到達するまで繰り返し行うことをその要旨とする。

手段２に記載の発明によると、被加飾曲面と柄データ平面との間に複数の中間サーフェスが設定され、各中間サーフェスは、被加飾曲面側に設定される中間サーフェスほど被加飾曲面に対する相似度が高い曲面となっている。このような複数の中間サーフェスを設定して立体描画データを作成すると、被加飾曲面の形状変化が大きくなっても、その形状変化に対応した歪みのない柄の立体描画データを得ることが可能となる。

手段３に記載の発明は、手段１または２において、前記立体描画データ分割ステップにおいて、前記レーザー照射範囲と前記被加飾曲面とを比較し、前記被加飾曲面のほうが大きいと判断したときには、前記立体描画データを複数の照射領域に分割する分割処理を行うとともに、前記部品素材のレーザー照射時の姿勢を前記複数の照射領域ごとに決定し、前記レーザー照射範囲のほうが大きいと判断したときには、前記分割処理を行わずに前記部品素材のレーザー照射時の姿勢を決定することをその要旨とする。

手段３に記載の発明によると、立体描画データ分割ステップにおいて、レーザー照射範囲と被加飾曲面とが比較される。そして、被加飾曲面がレーザー照射範囲よりも大きい場合、分割処理により立体描画データが複数の照射領域に分割されるとともに、部品素材のレーザー照射時の姿勢が複数の照射領域ごとに決定される。この場合、比較的サイズの大きな部品素材の被加飾曲面に対しても、照射領域を分割してレーザー描画を行うことによって柄を確実に描画することが可能となる。また、被加飾曲面がレーザー照射範囲よりも小さい場合、分割処理を行わずに部品素材のレーザー照射時の姿勢が決定される。この場合、比較的サイズの小さな部品素材の被加飾曲面に対してレーザー描画を迅速に行うことができ、柄を効率よく描画することができる。

手段４に記載の発明は、立体形状をなす部品素材の被加飾曲面上にレーザーを照射して柄を描くための車両用加飾部品のレーザー加飾装置であって、仮想三次元空間内の所定位置に前記被加飾曲面を設定し、その被加飾曲面から離間した位置に、曲りのない平面上にレーザー描画用の柄を付した柄データ平面を設定する柄データ平面設定手段と、前記被加飾曲面と前記柄データ平面との間に、前記被加飾曲面よりも曲りの程度が小さい曲面を想定し、かつ前記柄データ平面上の前記柄から前記曲面に向けて法線ベクトルを延長して当該曲面上に前記柄を投影することにより、中間サーフェスを設定する中間サーフェス設定手段と、前記中間サーフェス上の前記柄から前記被加飾曲面に向けて法線ベクトルを延長して前記被加飾曲面上に前記柄を投影することにより、立体描画データを作成する立体描画データ作成手段と、レーザー照射範囲を考慮して前記立体描画データを複数の照射領域に分割する立体描画データ分割手段と、分割された前記立体描画データに基づいて前記レーザーの照射を行うことにより、前記部品素材に対して柄を描くレーザー照射手段とを備えたことを特徴とする車両用加飾部品のレーザー加飾装置をその要旨とする。

手段４に記載の発明によると、柄データ平面設定手段により、部品素材の被加飾曲面から離間した位置に、レーザー描画用の柄を付した柄データ平面が設定される。また、中間サーフェス設定手段により、被加飾曲面と柄データ平面との間に、中間サーフェスが設定される。この中間サーフェスは、被加飾曲面よりも曲りの程度が小さい曲面を想定して設定されるものであり、柄データ平面上の柄から曲面に向けて法線ベクトルを延長して当該曲面上に柄を投影することにより設定される。そして、立体描画データ作成手段により、中間サーフェス上の柄から被加飾曲面に向けて法線ベクトルを延長して被加飾曲面上に柄を投影することにより、立体描画データが作成される。このように立体描画データを作成すると、被加飾曲面上においてその形状変化に応じた柄の歪みを抑えつつ、被加飾曲面全体において連続した柄の立体描画データを得ることができる。そして、立体描画データ分割手段により、レーザー照射範囲を考慮して立体描画データが分割された後、レーザー照射手段により、その立体描画データに基づいて、部品素材の被加飾曲面上にレーザーが照射されて柄が描画される。このように、本発明のレーザー加飾装置を用いると、連続した柄の立体描画データに基づいて、各領域のレーザー描画が行われるため、部品素材の被加飾曲面において、柄の継ぎ目の部分における位置ズレや歪みを抑えつつ、意匠性の高い柄を正確に描画することができる。

以上詳述したように、手段１〜４に記載の発明によると、車両用加飾部品における部品素材の被加飾曲面上に、レーザー描画によって歪みのない柄を正確に描くことができる。

第１の実施の形態の製造方法により製造される車両用加飾部品を示す拡大平面図。第１の実施の形態の車両用加飾部品を示す拡大断面図。第１の実施の形態のレーザー加飾装置を示す概略構成図。第１の実施の形態の車両用加飾部品の製造方法を示すフローチャート。被加飾曲面及び柄データ平面を示す斜視図。被加飾曲面、柄データ平面及び中間サーフェスを示す斜視図。立体描画データ作成ステップを示す説明図。立体描画データ分割ステップを示す説明図。第２の実施の形態の車両用加飾部品を示す斜視図。被加飾曲面、柄データ平面及び中間サーフェスを示す説明図。被加飾曲面、柄データ平面及び中間サーフェスを示す説明図。立体描画データの補正処理を示す説明図。別の実施の形態における被加飾曲面、柄データ平面及び中間サーフェスを示す説明図。立体描画データの補正処理を示す説明図。従来のレーザー描画による加飾方法を示す斜視図。

［第１の実施の形態］
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１は、車両用加飾部品１の表面の一部を示す拡大平面図であり、図２は、その車両用加飾部品１を示す拡大断面図である。図１及び図２に示されるように、車両用加飾部品１は、立体形状をなす部品素材２と、部品素材２の表面を被覆するように形成された塗装膜３とを有している。塗装膜３の表面には、炭素繊維織布を模したカーボン調の柄４が描かれている。本実施形態の車両用加飾部品１は、例えば自動車のドアのアームレストを構成する部品である。部品素材２は、ＡＢＳ樹脂を用いて成形された樹脂成形体であり、全体的に黒色に着色されている。また、部品素材２の表面を覆う塗装膜３は、高光沢黒色（ピアノブラック）の塗料を用いて形成されている。柄４は、レーザー描画（具体的には、レーザーアブレーション加工）によって塗装膜３上に加飾されている。なお、レーザーアブレーション加工とは、レーザーを固体に照射し、溶融を経ずに原子、分子、クラスターが直接蒸発して、固体表面が削り取られる現象を利用した非加熱加工のことをいう。

本実施形態の柄４は、縦方向に細長形状の複数の柄パターン５を配向してなる第１ブロック６と、横方向に細長形状の複数の柄パターン７を配向してなる第２ブロック８とを複数ずつ組み合わせて描画されている。柄４において、第１ブロック６の柄パターン配向方向と第２ブロック８の柄パターン配向方向とは直交する関係にある。具体的には、第１ブロック６の柄パターン５は、横方向の直径よりも縦方向の直径が長い縦長の長楕円パターンであり、第２ブロック８の柄パターン７は、縦方向の直径よりも横方向の直径が長い横長の長楕円パターンである。

本実施形態の各柄パターン５，７は、レーザー照射によって描画された線幅Ｗ１が３０μｍ以上１１０μｍ以下、深さＤ１が６μｍ以上１６μｍ以下のレーザー加工溝Ｍ１からなる。その理由は、線幅Ｗ１及び深さＤ１を上記範囲内にて設定することにより、表面の反射状態が好適かつ均一なものとなる結果、反射差異の発生が抑制され、目的とする意匠が実現されやすくなるからである。なお、本実施形態のように炭素繊維織布を模したカーボン調の柄４を確実に描画したい場合には、各柄パターン５，７を構成するレーザー加工溝Ｍ１の線幅Ｗ１を、５０μｍ以上７５μｍ以下、深さＤ１を１０μｍ以上１６μｍ以下に設定することが好適である。

図３には、車両用加飾部品１に柄４を加飾するためのレーザー加飾装置１１が示されている。本実施形態のレーザー加飾装置１１は、車両用加飾部品１を支持する支持台１２と、支持台１２を移動させて車両用加飾部品１の姿勢等を変更するワーク変位ロボット１３と、車両用加飾部品１の部品表面にレーザーＬ１を照射するレーザー照射装置１４（レーザー照射手段）と、ワーク変位ロボット１３及びレーザー照射装置１４を制御する制御装置１５とを備えている。

ワーク変位ロボット１３は、ロボットアーム１３ａを備え、その先端に支持台１２が支持されている。ワーク変位ロボット１３は、ロボットアーム１３ａを駆動することで、支持台１２を上下方向、左右方向及び回転方向に移動させ、車両用加飾部品１（部品素材２）の位置や姿勢を変更する。その結果、車両用加飾部品１（部品素材２）の表面に対するレーザーＬ１の照射位置や照射角度が変更されるようになっている。

レーザー照射装置１４は、所定波長のレーザーＬ１（例えば波長が１０６４ｎｍのＹＶＯ_４レーザー）を発生させるレーザー発生部２１と、レーザーＬ１を偏向させるレーザー偏向部２２と、レーザー発生部２１及びレーザー偏向部２２を制御するレーザー制御部２３とを備えている。レーザー偏向部２２は、レンズ２４と反射ミラー２５とを複合させてなる光学系であり、これらレンズ２４及び反射ミラー２５の位置を変更することにより、レーザーＬ１の照射位置や焦点位置を調整するようになっている。レーザー制御部２３は、レーザー発生部２１及びレーザー偏向部２２を制御することで、レーザーＬ１の照射強度、レーザーＬ１の走査速度などのレーザー照射条件を調整する。

制御装置１５は、ＣＰＵ３１、メモリ３２及び入出力ポート３３等からなる周知のコンピュータにより構成されている。制御装置１５は、ワーク変位ロボット１３及びレーザー照射装置１４に電気的に接続されており、各種の駆動信号によってワーク変位ロボット１３及びレーザー照射装置１４を制御する。

制御装置１５のメモリ３２には、部品素材２の表面に柄４を描画するためのプログラムやデータが記憶されている。具体的には、車両用加飾部品１の三次元形状を示す形状データ、車両用加飾部品１に描画する柄４に応じた柄データなどのデータが記憶されている。また、メモリ３２には、ワーク変位ロボット１３及びレーザー照射装置１４を制御するためのプログラムやデータが記憶されている。

次に、車両用加飾部品１の製造方法を図４のフローチャートに従って説明する。なお、図４の処理を開始する前に、ＡＢＳ樹脂を用いて成形された部品素材２の表面に塗装膜３を塗布形成したものを準備しておく。ここでは、立体形状をなす部品素材２の表面側全体が被加飾曲面となる。

図４の処理が開始されると、ＣＰＵ３１は、図５に示されるように、仮想三次元空間内の所定位置に部品素材２の被加飾曲面４１を設定する。また、柄データ平面設定手段としてのＣＰＵ３１は、その被加飾曲面４１から離間した位置に、曲りのない平面上にレーザー描画用の柄４ａを付した柄データ平面４２を設定する（柄データ平面設定ステップとしてのステップ１００）。なお、柄データ平面４２における柄４ａは、被加飾曲面４１の直上であって、被加飾曲面４１の表面積に対応する領域にその中心位置を被加飾曲面４１の中心位置に合わせた状態で設定される。

次に、中間サーフェス設定手段としてのＣＰＵ３１は、図６に示されるように、被加飾曲面４１と柄データ平面４２との間に、中間サーフェス４５を設定する（中間サーフェス設定ステップとしてのステップ１１０）。このステップ１１０では、被加飾曲面４１よりも曲りの程度が小さい曲面を想定し、かつ柄データ平面４２上の柄４ａから曲面に向けて法線ベクトルＶ１（図７参照）を延長して当該曲面上に柄４ａを投影することにより、中間サーフェス４５が設定される。本実施の形態において、中間サーフェス４５は、被加飾曲面４１と柄データ平面４２との略中間位置に配置され、被加飾曲面４１全体に覆いかぶさるような面として設定される。

その後、立体描画データ作成手段としてのＣＰＵ３１は、図７に示されるように、中間サーフェス４５上の柄４ａから被加飾曲面４１に向けて法線ベクトルＶ２を延長して被加飾曲面４１上に柄４ａを投影することにより、立体描画データを作成する（立体描画データ作成ステップとしてのステップ１２０）。

次に、立体描画データ分割手段としてのＣＰＵ３１は、レーザー照射範囲を考慮して立体描画データを複数の照射領域に分割する（立体描画データ分割ステップ）。具体的には、ＣＰＵ３１は、被加飾曲面４１に関する形状データに基づいて被加飾曲面４１の大きさを求め、その被加飾曲面４１とレーザー照射範囲とを比較する（ステップ１３０）。なお、レーザー照射範囲とは、上述した線幅Ｗ１が５０μｍ以上７５μｍ以下、深さＤ１が１０μｍ以上１６μｍ以下のレーザー加工溝Ｍ１を形成可能な照射範囲であって、水平方向の幅及び長さに加えて、垂直方向の高さの範囲を含む。

そして、ＣＰＵ３１は、被加飾曲面４１のほうが大きいと判断したときには、立体描画データを複数の照射領域に分割する分割処理を行う（ステップ１４０）。ここでは、水平方向の幅及び長さの照射範囲よりも被加飾曲面４１の幅及び長さが大きい場合に、被加飾曲面４１の立体描画データを分割する。さらに、被加飾曲面４１において幅又は長さに対する高さの形状変化が所定値よりも大きくなった場合に、被加飾曲面４１の立体描画データを分割する。本実施の形態における部品素材２の場合、幅に対する高さの形状変化が所定値よりも大きいため、図８に示されるように、被加飾曲面４１の中央部と左右の側面部との３つの照射領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に立体描画データを分割する。さらに、ＣＰＵ３１は、部品素材２のレーザー照射時の姿勢を複数の照射領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ごとに決定する（ステップ１５０）。

そして、ＣＰＵ３１は、その姿勢のデータに基づいてワーク変位ロボット１３を制御し、ロボットアーム１３ａを駆動することで照射領域に応じて部品素材２の姿勢を変更する。またこのとき、ＣＰＵ３１は、分割した立体描画データに基づいてレーザー照射装置１４を制御し、レーザー偏向部２２の位置及び角度を適宜変更してレーザー発生部２１からレーザーＬ１を出力させる（レーザー描画工程としてのステップ１６０）。この結果、部品素材２の被加飾曲面４１上にレーザーＬ１が照射されて被加飾曲面４１に柄４が描画される。

一方、ステップ１３０において、ＣＰＵ３１は、被加飾曲面４１よりもレーザー照射範囲のほうが大きいと判断したときには、ステップ１４０の分割処理を行わずにステップ１５０に移行して、部品素材２のレーザー照射時の姿勢を決定する。その後、ＣＰＵ３１は、その姿勢のデータと立体描画データとに基づいて、部品素材２に対してレーザー描画工程（ステップ１６０）を行う。そして、ＣＰＵ３１は、ステップ１６０のレーザー描画工程を行った後、図４の処理を終了する。

従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施の形態では、被加飾曲面４１と柄データ平面４２との間に中間サーフェス４５が設定され、中間サーフェス４５を利用して被加飾曲面４１上に柄４ａを投影することにより、被加飾曲面４１の立体描画データが作成される。このように立体描画データを作成すると、被加飾曲面４１上においてその形状変化に応じた柄４ａの歪みを抑えつつ、被加飾曲面４１全体にて連続した柄４ａの立体描画データを得ることができる。そして、レーザー照射範囲を考慮して立体描画データが分割された後、その立体描画データに基づいて、部品素材２の被加飾曲面４１上にレーザーＬ１が照射されて被加飾曲面４１に柄４が描画される。このように、本実施の形態では、連続した柄４ａの立体描画データに基づいて、各照射領域Ｒ１〜Ｒ３のレーザー描画が行われる。このため、部品素材２の被加飾曲面４１において、柄４の継ぎ目の部分における位置ズレや歪みを抑えつつ、意匠性の高い柄４を正確に描画することができる。

（２）本実施の形態では、被加飾曲面４１がレーザー照射範囲よりも大きい場合、分割処理により立体描画データが複数の照射領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に分割されるとともに、部品素材２のレーザー照射時の姿勢が複数の照射領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ごとに決定される。この場合、比較的サイズの大きな部品素材２の被加飾曲面４１に対しても、複数の照射領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に分割してレーザー描画を行うことにより、柄４を確実に描画することが可能となる。また、被加飾曲面４１がレーザー照射範囲よりも小さい場合、分割処理を行わずに部品素材２のレーザー照射時の姿勢が決定される。この場合、比較的サイズの小さな部品素材２の被加飾曲面４１に対してレーザー描画を迅速に行うことができ、柄４を効率よく描画することができる。

（３）本実施の形態の車両用加飾部品１では、被加飾曲面４１における幅に対する高さの形状変化が所定値よりも大きいため、立体描画データが複数の照射領域Ｒ１〜Ｒ３に分割されている。このように複数の照射領域Ｒ１〜Ｒ３ごとに立体描画データを分割してレーザー描画を行うことで、線幅Ｗ１が５０μｍ以上７５μｍ以下、深さＤ１が１０μｍ以上１６μｍ以下のレーザー加工溝Ｍ１を確実に形成することができる。従って、部品素材２の被加飾曲面４１において、鮮明な柄４を加飾することができ、品質の高い車両用加飾部品１を製造することができる。
［第２の実施の形態］

次に、本発明を具体化した第２の実施の形態を図面に基づき説明する。

上記第１の実施の形態では、１つの中間サーフェス４５（図６参照）を設定して立体描画データを求めていたが、本実施の形態では、複数の中間サーフェスを設定して立体描画データを求める。以下、本実施の形態における車両用加飾部品１Ａ（図９参照）の製造方法について説明する。

図９に示されるように、車両用加飾部品１Ａは、部品素材２Ａの表面に形状変化が大きな被加飾曲面４１Ａを有している。図１０に示されるように、被加飾曲面４１Ａと柄データ平面４２との間に、１つの中間サーフェス４５を設定した場合、中間サーフェス４５の曲面（第１の曲面）上の柄４ａから被加飾曲面４１Ａに向けて延長した法線ベクトルＶ２の一部が被加飾曲面４１Ａ上に到達せず、柄４ａの一部が投影されない。このような場合、図１１に示されるように、被加飾曲面４１Ａと第１の曲面（中間サーフェス４５）との間に、第１の曲面よりも曲りの程度が大きくて被加飾曲面４１Ａに対する相似度が高い第２の曲面（中間サーフェス４６）を想定する。そして、第１回目の中間サーフェス４５上の柄４ａから第２の曲面に向けて法線ベクトルＶ２を延長して当該第２の曲面上に柄４ａを投影することにより、第２回目の中間サーフェス設定を行う。

さらに、第２回目の中間サーフェス設定を行った時点で、第２の曲面上の柄４ａから被加飾曲面４１Ａに向けて延長した法線ベクトルＶ３の一部が被加飾曲面４１Ａ上に到達せず、柄４ａの一部が投影されない場合には、第２回目の中間サーフェス設定と同じ処理を、柄４ａの全部が被加飾曲面４１Ａ上に到達するまで繰り返し行う。本実施の形態では、このような中間サーフェス設定ステップを行うことで、被加飾曲面４１Ａと柄データ平面４２との間に、例えば３つの中間サーフェス４５，４６，４７を設定する（図１１参照）。

そして、立体描画データ作成ステップでは、複数の中間サーフェス４５〜４７上の柄４ａから被加飾曲面４１Ａに向けて法線ベクトルＶ１〜Ｖ４を延長して被加飾曲面４１Ａ上に柄４ａを投影することにより、立体描画データを作成する。ここで、被加飾曲面４１Ａ上において投影される柄４ａは、形状変化が小さい中央部と比較して、形状変化が大きい側壁部の柄４ａが縮む（図１１参照）。このため、本実施の形態において、ＣＰＵ３１は、柄データ平面設定ステップ（ステップ１００）で設定した柄データ平面４２の柄４ａについて、形状変化が大きい部位に対応する柄４ａの間隔を補正する柄補正ステップを行う。具体的には、ＣＰＵ３１は、図１２に示されるように、柄データ平面４２において、形状変化が大きい側壁部に対応する領域Ｒ０の柄４ａが拡大するよう柄４ａの間隔Ｄ０を補正（柄編集）する。そして、ＣＰＵ３１は、その補正した柄データ平面４２の柄４ａを利用して、立体描画データ作成ステップを行い、立体描画データを作成する。

その後、立体描画データを用い、上記第１の実施の形態と同様に、立体描画データの分割処理を経てレーザー描画工程（ステップ１３０〜ステップ１６０の処理）を行う。これにより、部品素材２Ａの被加飾曲面４１Ａ上にレーザーが照射されて被加飾曲面４１Ａに柄４が描画される。

（１）本実施の形態では、被加飾曲面４１Ａと柄データ平面４２との間に複数の中間サーフェス４５，４６，４７が設定され、各中間サーフェス４５，４６，４７は、被加飾曲面４１Ａ側に設定されるものほど被加飾曲面４１Ａに対する相似度が高い曲面となっている。このような複数の中間サーフェス４５〜４７を設定して立体描画データを作成すると、被加飾曲面４１Ａの形状変化が大きくなっても、その形状変化に対応した歪みのない柄４ａの立体描画データを得ることが可能となる。

（２）本実施の形態では、被加飾曲面４１Ａにおける形状変化が大きい部位に対応する柄４ａの間隔Ｄ０を補正する柄補正ステップを備えている。このようにすると、歪みのない柄４ａの立体描画データを得ることができるため、その立体描画データに基づいて、部品素材２Ａの被加飾曲面４１Ａに意匠性の高い柄４を正確に描画することができる。

なお、本発明の各実施の形態は以下のように変更してもよい。

・上記各実施の形態では、凸面状の被加飾曲面４１，４１Ａにレーザー描画を行うものであったが、これに限定されるものではなく、凹面状の被加飾曲面にレーザー描画を行ってもよい。具体的には、図１３の車両用加飾部品１Ｂのように、部品素材２Ｂの表面に凹面状の被加飾曲面４１Ｂを有する場合、柄データ平面４２の柄４ａを中間サーフェス４８を介して凹面状の被加飾曲面４１Ｂ上に投影すると、被加飾曲面４１Ｂの柄４ａが延びてしまう。このように被加飾曲面４１Ｂの形状が凹面状に変化する場合には、柄データ平面４２において、その凹面に対応する領域Ｒ０の柄４ａが縮小するよう柄４ａの間隔Ｄ０を補正する（図１４参照）。そして、ＣＰＵ３１は、その補正した柄データ平面４２の柄４ａを利用して、立体描画データ作成ステップを行い、立体描画データを作成する。このようにしても、歪みのない柄４ａの立体描画データを得ることができるため、その立体描画データに基づいて、部品素材２Ｂの被加飾曲面４１Ｂに意匠性の高い柄４を正確に描画することができる。

・上記各実施の形態では、ワーク変位ロボット１３によって部品素材２の姿勢を変更して各照射領域Ｒ１〜Ｒ３のレーザー描画を行うものであったが、レーザー照射装置１４側を移動させて各照射領域Ｒ１〜Ｒ３のレーザー描画を行ってもよい。具体的には、レーザー照射装置１４におけるレーザー偏向部２２をロボットアームの先端に支持固定する。そして、ロボットアームの駆動によって、レーザー偏向部２２の位置及び角度を適宜変更することにより、部品素材２の表面に対するレーザーＬ１の照射位置や照射角度を変更する。このように構成しても、部品素材２の被加飾曲面４１において、複数の照射領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に分割してレーザー描画を行うことができ、柄４を確実に描画することができる。

・上記各実施の形態において、部品素材２，２Ａ，２Ｂの表面に加飾される柄４は、炭素繊維織布を模したカーボン調の絵柄であったが、これ以外の他の繊維織布を模した絵柄であってもよいし、幾何学模様などの絵柄であってもよい。

・上記各実施の形態の柄４は、黒色の塗装膜３に形成されていたが、柄４の種類に応じて他の有色の塗装膜３に形成されるものでもよい。また、塗装によって形成される塗装膜３以外に、めっきによって形成される皮膜や蒸着によって形成される皮膜に柄４を形成してもよい。さらに、部品素材２の表面を被覆する塗装膜３を省略し、部品素材２の表面に柄４を直接描画してもよい。

・上記各実施の形態では、車両用加飾部品１，１Ａ，１Ｂをドアのアームレストに具体化するものであったが、これ以外に、コンソールボックス、インストルメントパネルなどといった他の車両用加飾部品に具体化してもよい。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した各実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）手段１乃至３のいずれかにおいて、前記柄データ平面設定ステップで設定された前記柄データ平面の柄について、前記被加飾曲面における形状変化が大きい部位に対応する柄の間隔を補正する柄補正ステップをさらに含むことを特徴とする車両用加飾部品の製造方法。

（２）技術的思想（１）において、前記柄補正ステップでは、前記形状変化が凸面状に変化する場合に、その部位に対応する柄が拡大するよう柄の間隔を補正し、前記形状変化が凹面状に変化する場合に、その部位に対応する柄が縮小するよう柄の間隔を補正することを特徴とする車両用加飾部品の製造方法。

（３）手段１乃至３のいずれかにおいて、前記レーザー描画用の柄は、前記柄データ平面において前記被加飾曲面の表面積に対応する領域に付されていることを特徴とする車両用加飾部品の製造方法。

（４）手段１乃至３のいずれかにおいて、前記レーザー照射範囲は、水平方向の幅及び長さに加えて、垂直方向の高さの範囲を含み、前記立体描画データ分割ステップでは、前記被加飾曲面において前記幅又は長さに対する高さの形状変化が所定値よりも大きくなった場合に、前記立体描画データを複数の照射領域に分割することを特徴とする車両用加飾部品の製造方法。

１，１Ａ，１Ｂ…車両用加飾部品
２，２Ａ，２Ｂ…部品素材
４…柄
４ａ…レーザー描画用の柄
１１…レーザー加飾装置
１４…レーザー照射手段としてのレーザー照射装置
３１…柄データ平面設定手段、中間サーフェス設定手段、立体描画データ作成手段及び立体描画データ分割手段としてのＣＰＵ
４１，４１Ａ，４１Ｂ…被加飾曲面
４２…柄データ平面
４５，４６，４７，４８…中間サーフェス
Ｌ１…レーザー
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…照射領域
Ｖ１〜Ｖ４…法線ベクトル

Claims

立体形状をなす部品素材の被加飾曲面上にレーザーを照射することにより、前記被加飾曲面に柄を描くレーザー描画工程を経て、車両用加飾部品を製造する方法であって、
仮想三次元空間内の所定位置に前記被加飾曲面を設定し、その被加飾曲面から離間した位置に、曲りのない平面上にレーザー描画用の柄を付した柄データ平面を設定する柄データ平面設定ステップと、
前記被加飾曲面と前記柄データ平面との間に、前記被加飾曲面よりも曲りの程度が小さい曲面を想定し、かつ前記柄データ平面上の前記柄から前記曲面に向けて法線ベクトルを延長して当該曲面上に前記柄を投影することにより、中間サーフェスを設定する中間サーフェス設定ステップと、
前記中間サーフェス上の前記柄から前記被加飾曲面に向けて法線ベクトルを延長して前記被加飾曲面上に前記柄を投影することにより、立体描画データを作成する立体描画データ作成ステップと、
レーザー照射範囲を考慮して前記立体描画データを複数の照射領域に分割する立体描画データ分割ステップと
を行った後に前記部品素材に対して前記レーザー描画工程を行う
ことを特徴とする車両用加飾部品の製造方法。
前記中間サーフェス設定ステップにおいて、第１回目の中間サーフェス設定を行った時点で、第１の曲面である前記曲面上の前記柄から前記被加飾曲面に向けて延長した法線ベクトルの一部が前記被加飾曲面上に到達せず、前記柄の一部が投影されない場合には、
前記立体描画データ作成ステップに移行する前に、前記被加飾曲面と前記第１の曲面との間に、前記第１の曲面よりも曲りの程度が大きくて前記被加飾曲面に対する相似度が高い第２の曲面を想定し、かつ第１回目の中間サーフェス上の前記柄から前記第２の曲面に向けて法線ベクトルを延長して当該第２の曲面上に前記柄を投影することにより、第２回目の中間サーフェス設定を行い、
前記第２回目の中間サーフェス設定を行った時点で、前記第２の曲面上の前記柄から前記被加飾曲面に向けて延長した法線ベクトルの一部が前記被加飾曲面上に到達せず、前記柄の一部が投影されない場合には、前記第２回目の中間サーフェス設定と同じ処理を、前記柄の全部が前記被加飾曲面上に到達するまで繰り返し行う
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用加飾部品の製造方法。
前記立体描画データ分割ステップにおいて、前記レーザー照射範囲と前記被加飾曲面とを比較し、
前記被加飾曲面のほうが大きいと判断したときには、前記立体描画データを複数の照射領域に分割する分割処理を行うとともに、前記部品素材のレーザー照射時の姿勢を前記複数の照射領域ごとに決定し、
前記レーザー照射範囲のほうが大きいと判断したときには、前記分割処理を行わずに前記部品素材のレーザー照射時の姿勢を決定する
ことを決定することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用加飾部品の製造方法。
立体形状をなす部品素材の被加飾曲面上にレーザーを照射して柄を描くための車両用加飾部品のレーザー加飾装置であって、
仮想三次元空間内の所定位置に前記被加飾曲面を設定し、その被加飾曲面から離間した位置に、曲りのない平面上にレーザー描画用の柄を付した柄データ平面を設定する柄データ平面設定手段と、
前記被加飾曲面と前記柄データ平面との間に、前記被加飾曲面よりも曲りの程度が小さい曲面を想定し、かつ前記柄データ平面上の前記柄から前記曲面に向けて法線ベクトルを延長して当該曲面上に前記柄を投影することにより、中間サーフェスを設定する中間サーフェス設定手段と、
前記中間サーフェス上の前記柄から前記被加飾曲面に向けて法線ベクトルを延長して前記被加飾曲面上に前記柄を投影することにより、立体描画データを作成する立体描画データ作成手段と、
レーザー照射範囲を考慮して前記立体描画データを複数の照射領域に分割する立体描画データ分割手段と、
分割された前記立体描画データに基づいて前記レーザーの照射を行うことにより、前記部品素材に対して柄を描くレーザー照射手段と
を備えたことを特徴とする車両用加飾部品のレーザー加飾装置。