JP2018008754A - 梱包すべき製品の設計方法に統合された成層設計による梱包材の設計方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製品の保護、輸送を目的とした梱包材の設計において、コストとリードタイムの削減を図る。【解決手段】梱包材の全てのデジタル設計工程が製品１のデジタル化方法に統合されており、切断すべき梱包材の各層の幾何形状データを定義するのに有効な製品の仮想カウンターフォーム２の積層工程を含み、その後梱包材の設計工程により定義された梱包材の各層の切断、積層を行って梱包材を構成する。【選択図】図２

Description

本発明は、新規の梱包材設計方法およびこの方法によって得られる梱包材に関するものである。

本発明の主な目的は、梱包材の設計方法において、コストの高い治具の製作を省くことでコストとリードタイムの制約条件に効果的に応えるために、製品の設計デジタル化システムの中に該方法を完全に統合することによる梱包材の設計方法を提案することにある。

本発明にしたがった梱包材は、（初期ＣＡＤファイルから）製品と同時に設計されるか、または物理的に実現された製品をデジタル化した後にリバースエンジニアリングの手法を用いて逆設計される。

この方法では、自動ソフトウェアを用いてデジタル式に梱包材の積層された設計を実現するために（デジタル化によって得られた、または直接的ＣＡＤ用の）部品のデジタル化された定義が利用される。この梱包材は次に、選択された材料プレートから適合された切断手段を用いて成層設計により生産される。

この方法は特に、例えば自動車産業、航空機製造業、医療産業、芸術産業、クリスタルガラス器製造業などにおける付加価値の高い製品用の梱包材に応用される。

本発明の目的は、製品の保護および／または輸送を目的とした梱包材の設計および製作方法において、梱包材の全てのデジタル設計工程が製品のデジタル化方法に統合されていること、および、切断すべき梱包材の各層の幾何形状データを定義するのに有効な、製品のデジタル化された定義に基づいたその仮想カウンターフォーム（ｃｏｎｔｒｅ ｆｏｒｍｅ ｖｉｒｔｕｅｌｌｅ）の積層工程を含むことを特徴とする方法によって達成される。その後、前記梱包材の設計工程により定義された梱包材の各層の切断そして積層を行なって実際の梱包材を構成する。

本発明において利用されるデジタル積層方法は「成層設計」という呼称で知られている。

本発明は同様に、製品の保護および／または輸送のための梱包材において、前述の方法にしたがってその形状および寸法が定義された材料層の積層によって得られることを特徴とする梱包材にも関する。

本発明の利点は、文献Ｄ１−米国特許第７０３１７８８号明細書の場合のように所与の製品の２次元輪郭または工具の２次元輪郭の投射にではなく、この製品のデジタル表面に基づいて一つの梱包材を提案するという点にある。本発明を用いて得られたカウンターフォーム（ｃｏｎｔｒｅ ｆｏｒｍｅ）は、完全に包み込む梱包材を与え、したがってこの梱包材は輸送の際のより優れた安全性を提供する。文献Ｄ１はさらに、ブロックからの２次元機械加工を提案しており、本発明の場合のように積層後に製品の３次元形状を包み込むために中空であり得る複雑な形状の３次元機械加工を提案してはいない。

先行技術には同様に、物体の外部体積を除去することによって作用する機械加工技術に関するものである文献Ｄ２−仏国特許出願公開第２７１７７３４号明細書も存在する。文献Ｄ２はこの技術を梱包材製造に応用することを想定しているが、この文献中には、本発明においてそうであるように梱包すべき製品のデジタル化された定義のみに基づいて梱包材を直接的かつ自動的に製作することを当業者が企図できるようにするものは何も含まれていない。

以下の添付図面を参照しながら、以下の記述に照らして、本発明をより良く理解することができる。

梱包すべき製品の第一の例の仮想デジタルモデル。 図１の製品用のカウンターフォーム（ｃｏｎｔｒｅ ｆｏｒｍｅ）の自動的生成。 図１の製品の梱包材を構成する部材。 梱包材の中に包装中の製品。 図１の製品用の梱包材の上面図。 図１の製品用の梱包材の下面図。 梱包すべき製品の第二の例。 図７の製品用のカウンターフォーム（ｃｏｎｔｒｅ ｆｏｒｍｅ）の生成。 図８のカウンターフォーム（ｃｏｎｔｒｅ ｆｏｒｍｅ）のデジタル仮想積層およびレイヤーの定義。 先に定義されたレイヤーにならって切断されたボール紙層の積層。 適切な包装体積の体裁。 カウンターフォーム（ｃｏｎｔｒｅ ｆｏｒｍｅ）内および図１１の適切な包装内への製品の梱包。 従来の梱包材。

梱包すべき製品のプロトタイプ（１）またはその仮想モデルを設計することから成る方法に際しては、デジタル式に定義された仮想カウンターフォーム（ｃｏｎｔｒｅ ｆｏｒｍｅ ｖｉｒｔｕｅｌｌｅ）（２）の一つまたは複数の自動設計工程を前記方法に統合すること、そしてコンピュータ積層方法にしたがって前記カウンターフォーム（ｃｏｎｔｒｅ ｆｏｒｍｅ）を仮想的に複数のレイヤー（３）に断裁することが想定される。本発明にしたがったコンピュータ方法は、モデルとして役立つ仮想レイヤーとのリンクの形で切断すべき各々のプレート状材料層の全ての幾何形状データを生成するのだが、該幾何形状データとはすなわち厚み、輪郭、穿孔またはその他の切断の場所など、そして必要な場合に製品と共に梱包すべき付属備品および／または保存用製品および／または検出用および／または識別用要素の場所（４）である。

プレートのために選ばれた材料は例えばボール紙またはその他の再生利用可能な材料、例えば天然繊維ベースの材料である。当然のことながら、プレート状ポリスチレンといったようなプレート状の再生利用不可能な材料を利用することもできる。

この場合、並行してかつ設計方法の命令に基づいて、一方では製品の製造そして他方では定義されたばかりのボール紙層（５）の切断を行なうことができる。

最終的梱包材（６）は、この方法によって自動的に生成される層（５_i）の積層によって再構築され、製品は、前記最終的梱包材（６）の中に包装され得、前記最終的梱包材（６）自体を、製品およびカウンターフォーム（ｃｏｎｔｒｅ ｆｏｒｍｅ）の設計の際に同じく決定されたかまたは既存の複数のモデルの中から最適な形で識別された包装（７）内に入れることができる。

図１〜６は、第一の例として、例えばムーブメントケース（８）といった標準的製品の梱包に応用された本発明にしたがった方法の基本的工程を表わしている。

図３は、積層して例えば押抜きによって相互に固定した後に最終的梱包材（６）を形成するものである切断されたボール紙層の異なる六つの形状を表わしている。それらの層はまた、位置決めおよび固定用のインサートを導入することが可能である穴（９）により相対的に位置決めされ得る。この場合、それらの層は自立構造であると言うことができる。同様に外部包装によってそれらの層を維持することもでき、この場合この外部包装は、材料層の積層の位置決めおよび維持に役立つ。

一部の層（５₁）は中実であり得、その他の層（５₂）はケース（８）を収容するための主要切断部を有していてよく、その他の層（５₃、５₄）は軸の位置決めのための穿孔を有していてよく、その他の層（５₅、５₆）は例えば付属備品の収納のための場所（４）を有していてよく、さらにその他の層は分離されたゾーンで構成されていてもよい。

層の設計と同時に、この方法は、紙またはスクリーン上に、積層および製品の位置決めを実施すべき相対的順序を示す組立て設計図と各層の付番を自動的に提供する。

各図が示すとおり、材料層の外面輪郭は必ずしも直線または多角形でない。

この梱包材は有利にも、高価な治具を必要とし梱包材の再生利用を困難にする射出成形ポリスチレン製の先行技術の包装（図１３参照）に置き換わるものである。

図７〜１１は、例えばコンピュータスクリーンなどのもう一つの標準的製品の梱包／包装に応用された本発明にしたがった方法の連続的工程を、第二の例として表わしている。

梱包すべき部品（１０）（図７）ならびにその仮想カウンターフォーム（ｃｏｎｔｒｅ ｆｏｒｍｅ ｖｉｒｔｕｅｌｌｅ）（１２）（図８）を仮想的に定義し、この仮想カウンターフォーム（ｃｏｎｔｒｅ ｆｏｒｍｅ ｖｉｒｔｕｅｌｌｅ）に対して、コンピュータスクリーン上に視覚化された仮想積層（１３）を適用する（図９）。ついで、各ボール紙層（１５_i）が切断され積層されて、一つの空洞を有する梱包材（１６）を形成し、この空洞の中に製品を収納させ固定する。層の外形は矩形であることから、最終的梱包材は平行６面体であり、カウンターフォーム（ｃｏｎｔｒｅ ｆｏｒｍｅ）および積層の設計と同時に設計が想定されたかまたは記憶された既存の標準的モデルの中から選択可能である包装（１７）の中に納まる。

梱包材の設計および切断工程、そして場合によっては包装の設計および切断工程を統合するのに適した積層方法は、特に本書にその内容が援用されている欧州特許第０５８５５０２号明細書およびその後日の改良版を含めた複数の特許の対象となっている本出願人のＳＴＲＡＴＯＣＯＮＣＥＰＴＩＯＮ（登録商標）と呼ばれる方法である。

以下の比較表は、本発明にしたがった方法および製品の主要な利点を明らかにしている。

利点は、同様に以下の点にもある：
− 記憶されることになる既存の包装ケースを考慮に入れることが可能である。
− （ＣＡＤで設計されていないかまたはＣＡＤが無い）既存の製品を記憶することが可能である。
− 組立てを容易にするために層を識別することができる。
− 高速マイクロフライス加工、５軸レーザーカッティング、ウォータジェット、ホットワイヤなどによる２次元または３次元層の製作が可能である。３次元層は、梱包すべき製品の正確な形状にきわめて近いものであるという利点をもつ。
− 梱包材が製品を可能なかぎり正確に包含することに関連して、利用する材料が最適化される。
− 製品のデジタル化された定義のみに基づいて前記製品の梱包材が直接的かつ自動的に製作される。

１ 製品
２ 第１の仮想カウンターフォーム（ｃｏｎｔｒｅ ｆｏｒｍｅ ｖｉｒｔｕｅｌｌｅ）
３ レイヤー
４ 場所
５ ボール紙層
６ 梱包材
７ 外部包装
８ ムーブメントケース
９ 穴
１０ 製品
１２ 第２の仮想カウンターフォーム（ｃｏｎｔｒｅ ｆｏｒｍｅ ｖｉｒｔｕｅｌｌｅ）
１３ 仮想積層
１５ ボール紙層
１６ 梱包材
１７ 外部包装

米国特許第７０３１７８８号明細書 仏国特許出願公開第２７１７７３４号明細書 欧州特許第０５８５５０２号明細書

Claims (4)

1. 製品（１、１０）の保護および／または輸送を目的とした梱包材の設計および製作方法であって、
   該方法が、
   ・前記製品の仮想モデルであって、該仮想モデルから梱包材が自動的に設計される前記製品の仮想モデルを得るために、梱包すべき前記製品をデジタル化する過程と、
   ・前記製品の表面からデジタル式に定義された、前記製品の仮想カウンターフォーム（２）を設計する過程と、
   ・切断すべき梱包材の各層（５_i、１５_i）の幾何形状データを定義するために、前記仮想カウンターフォームを仮想的に複数のレイヤー（３）に断裁する過程と、
   ・それらの幾何形状データに従って定義された層（５）のプレート内での切断を行なう過程と、
   ・切断された層（５_i）の積層を行なう過程、
   を備えており、
   梱包材を設計するための全てのデジタル設計工程が、製品をデジタル化する過程に統合されており、
   前記カウンターフォームは、積層後に製品の３次元形状を包み込む、完全に包み込む梱包材として、前記梱包材を定義するものであることを特徴とする方法。
2. 製品のデジタル化方法が、梱包材を自動的に設計する基となるＣＡＤファイルを取得することを可能にするこの製品のデジタル設計であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 製品のデジタル化方法が、既存の製品からのリバースエンジニアリングの手法を用いた逆設計であり、これにより、梱包材を自動的に設計する基となるそのデジタルファイルを取得できることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 梱包材の各層に付番し、製品の配置との関係における積層の相対的な順序を提供する過程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。

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