JP4800511B2 - コンピュータ支援による製品設計装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はコンピュータ支援による製品設計装置、いわゆるＣＡＤ（ComputerAided Design) ／ＣＡＭ(Computer Aided Manufacturing)、あるいはＣＩＭ（Computer Integrated Manufacturing)などの製品設計装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のコンピュータ支援による製品設計装置の一例としては、特開平９−３１９７７２号公報記載の技術を挙げることができる。その従来技術においては、前工程の製品設計工程において製品形状の特徴点を決定しておき、それによって後工程の金型設計工程で上型形状の自動設計を可能とし、よって両工程の設計時間を短縮することを提案している。
【０００３】
このように、ＣＡＤ／ＣＡＭあるいはＣＩＭにおいては、金型を用いて製品を製造しようとするとき、設計者は、通例、先ずＣＡＤシステムを用いて製品設計工程において、ディスプレイ上に表示される円筒などの基本要素（基本的な図形。プリミティブ）を掃引しつつ、ブーリアン演算（集合演算）を行い、ソリッドモデルなどの形状モデルを用いて製品をモデル化し、次いでその製品モデルを使用して金型設計工程で金型モデルを作成（設計）する。
【０００４】
次いで、その作成した金型モデルを使用して金型加工データを作成し、次いでそのデータを使用してＮＣ加工などによって金型を製造し、製造した金型を使用して鋳造・切削加工によって製品を製造する。
【０００５】
さらに、製品設計工程で作成した製品モデルの形状がそのまま製品の形状となるため、鋳造工程で必要とされる抜き勾配、即ち、金型から製品を抜き出すための抜き勾配を製品設計工程で形状モデルに付加（作成）すると共に、角のある稜線（エッジ）部分にフィレットと呼ばれる丸みを作成し、それによって製品モデルの設計が完了する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、製品モデルの設計が一旦完了した後、抜き勾配の不足あるいは肉厚の変更などが生じ、フィレットなどで接線連続に接続された形状モデル、例えば、ソリッドモデルの面の一部の形状を指定して形状を変更しようとするとき、従来、接線連続性を保ちながら、その面の一部の形状を変更することができなかった。
【０００７】
即ち、ソリッドモデル上の接線連続に接続された面に対しては、図１３に示すように面の色を局部的に変更する（色の相違を線の相違で示す）、あるいは図１４に示すように面要素（ＦＡＣＥ）を取り出すことができるのみであった。このように、従来、面の一部の境界は認識することができるが、変更前の形状定義の使用を可能としつつ、ソリッドモデルの形状を変更させる操作を行うことができなかった。
【０００８】
図１５を参照して具体的に説明すると、図示のようなソリッドモデルにおいて、側面がＡ，Ｂ，Ｃからなり、面Ａ，ＣがフィレットＢで接線連続、換言すれば、面Ａ，Ｂ，Ｃは独立していず、面Ａはその一部となっているものとする。
【０００９】
この図示の例で、面の一部Ａが面Ｃに対してオフセット（拡大）するように変更しようとする場合、オフセットされたＡをＡｎとするとき、ＡｎとＣとの間に段差が生じることから、ＡｎとＣを結ぶ線ｌａｃは、段差の端部からＣに引くこととなって制限されたものとなり、変更前の形状定義を使用することができなかった。
【００１０】
もちろん、オフセット（拡大）させたＡｎの形状定義を演算し直し、その演算し直した値とＣの形状定義を使用すれば、線ｌａｃを滑らかに引くことができるが、形状定義を演算し直すことは煩瑣であって、設計作業効率を低下させる。
【００１１】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、製品モデルを構成する形状モデルの面の一部の形状を変更前の形状定義の使用を可能としつつ、容易に変更できるようにし、よって設計作業効率を向上させるようにしたコンピュータ支援による製品設計装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を解決するために、この発明は請求項１項にあっては、コンピュータと、入力装置と、前記コンピュータに接続され、その出力を表示するディスプレイとを備えると共に、前記コンピュータに、前記ディスプレイ上の出力を介して形状モデリング機能を有すると共に、基本要素を組み合わせてなる形状モデルを用いて製品をモデル化した製品モデルを設計する製品設計工程、および前記設計された製品モデルを用いて前記製品を製造するための金型を設計する金型設計工程を実行させるための設計支援プログラムを前記コンピュータに格納してなる、コンピュータ支援による製品設計装置において、前記コンピュータを前記製品設計工程のプログラムによって、前記入力装置を介して前記形状モデルの面、正確には曲面あるいは平面の一部の形状を変更するように指定されるとき、前記面の一部と残余の部分との間に仮想境界線を作成する仮想境界線作成手段、および前記仮想境界線までを変更範囲とみなして前記面の一部の形状を変更する形状変更手段として機能させると共に、前記仮想境界線作成手段は、前記面の一部と残余の部分が共に曲線、より正確には曲面で構成されるとき、前記面の一部を構成する曲線、より正確には曲面に接する接線、より正確には面を前記面の内方向に延長させると共に、前記面の残余の部分を構成する曲線、より正確には曲面に接する接線、より正確には面を延長させてそれら延長線の交点を求め、前記求めた交線を前記仮想境界線とする如く構成した。
【００１３】
入力装置を介して形状モデルの面の一部の形状を変更するように指定されるとき、面の一部と残余の部分との間に仮想境界線を作成し、それまでを変更範囲とみなして面の一部の形状を変更するように構成したので、変更前の形状定義の使用を可能としつつ、容易に面の一部の形状を変更することができ、よって設計作業効率を向上させることができる。さらに、設計の自由度も向上させることができる。
【００１９】
また、面の一部を構成する曲線に接する接線を面の内方向に延長させると共に、面の残余の部分を構成する曲線に接する接線を延長させてそれら延長線の交点を求めて仮想境界線とするように構成したので、容易に仮想境界線を作成することができ、よって変更前の形状定義の使用を可能としつつ、容易に面の一部の形状を変更することができ、よって設計作業効率を向上させることができる。
【００２０】
請求項２項にあっては、コンピュータと、入力装置と、前記コンピュータに接続され、その出力を表示するディスプレイとを備えると共に、前記コンピュータに、前記ディスプレイ上の出力を介して形状モデリング機能を有すると共に、基本要素を組み合わせてなる形状モデルを用いて製品をモデル化した製品モデルを設計する製品設計工程、および前記設計された製品モデルを用いて前記製品を製造するための金型を設計する金型設計工程を実行させるための設計支援プログラムを前記コンピュータに格納してなる、コンピュータ支援による製品設計装置において、前記コンピュータを前記製品設計工程のプログラムによって、前記入力装置を介して前記形状モデルの面、正確には曲面あるいは平面の一部の形状を変更するように指定されるとき、前記面の一部と残余の部分との間に仮想境界線を作成する仮想境界線作成手段、および前記仮想境界線までを変更範囲とみなして前記面の一部の形状を変更する形状変更手段として機能させると共に、前記仮想境界線作成手段は、前記面の一部と残余の部分が共に曲線、より正確には曲面で構成されるとき、前記面の一部を構成する曲線、より正確には曲面の曲率と同一の曲率でその曲線、より正確には曲面を前記面の内方向に延長させると共に、前記面の残余の部分を構成する曲線、より正確には曲面の曲率と同一の曲率でその曲線、より正確には曲面を延長させてそれら延長線、より正確には延長面の間の距離が絶対値において最大および最小の少なくともいずれかになる位置を求め、前記求めた位置を前記仮想境界線とする如く構成した。
【００２１】
同様に面の一部を構成する曲線の曲率と同一の曲率でその曲線を面の内方向に延長させると共に、面の残余の部分を構成する曲線の曲率と同一の曲率でその曲線を延長させてそれら延長線の間の距離が絶対値において最大および最小の少なくともいずれかになる位置を求めて仮想境界線とする如く構成したので、同様に容易に仮想境界線を作成することができ、よって変更前の形状定義の使用を可能としつつ、容易に面の一部の形状を変更することができ、よって設計作業効率を向上させることができる。
【００２２】
請求項３項にあっては、コンピュータと、入力装置と、前記コンピュータに接続され、その出力を表示するディスプレイとを備えると共に、前記コンピュータに、前記ディスプレイ上の出力を介して形状モデリング機能を有すると共に、基本要素を組み合わせてなる形状モデルを用いて製品をモデル化した製品モデルを設計する製品設計工程、および前記設計された製品モデルを用いて前記製品を製造するための金型を設計する金型設計工程を実行させるための設計支援プログラムを前記コンピュータに格納してなる、コンピュータ支援による製品設計装置において、前記コンピュータを前記製品設計工程のプログラムによって、前記入力装置を介して前記形状モデルの面、正確には曲面あるいは平面の一部の形状を変更するように指定されるとき、前記面の一部と残余の部分との間に仮想境界線を作成する仮想境界線作成手段、および前記仮想境界線までを変更範囲とみなして前記面の一部の形状を変更する形状変更手段として機能させると共に、前記仮想境界線作成手段は、前記面の一部と残余の部分が共に曲線、より正確には曲面で構成されるとき、前記面の一部を構成する曲線、より正確には曲面の曲率と同一の曲率でその曲線、より正確には曲面を前記面の内方向に延長させると共に、前記面の残余の部分を構成する曲線、より正確には曲面の曲率と同一の曲率でその曲線、より正確には曲面を延長させてそれら延長線、より正確には延長面と任意な直線、より正確には面との交線を求め、前記求めた交線を前記仮想境界線とする如く構成した。
【００２３】
同様に面の一部を構成する曲線の曲率と同一の曲率でその曲線を面の内方向に延長させると共に、面の残余の部分を構成する曲線の曲率と同一の曲率でその曲線を延長させてそれら延長線と任意な直線との交点を求めて仮想境界線とする如く構成したので、同様に容易に仮想境界線を作成することができ、よって変更前の形状定義の使用を可能としつつ、容易に面の一部の形状を変更することができ、よって設計作業効率を向上させることができる。
【００２４】
請求項４項にあっては、さらに、前記コンピュータを前記製品設計工程のプログラムによって、前記形状が変更された面の一部と前記面の残余の部分との間にフィレットを作成する手段として機能させる如く構成した。
【００２５】
形状が変更された面の一部と面の残余の部分との間にフィレットを作成する如く構成したので、形状を変更した後のソリッドモデルをフィレットが付与された状態で確認することができると共に、フィレットの作成に際しても変更前の形状定義を使用することができ、フィレット作成作業効率を向上させることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に即してこの発明の一つの実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置を説明する。
【００２７】
図１は、そのコンピュータ支援による製品設計装置を全体的に示す概略図である。
【００２８】
図において符号１０はその装置を示し、装置１０は、コンピュータ１２、コンピュータ１２に接続され、その出力を表示するディスプレイ１４を備えると共に、コンピュータ１２に格納され、ディスプレイ１４の上に表示される出力を介して３次元曲線と３次元曲面による形状モデリング機能を実現する設計支援用の、対話形式のプログラム１６を備える。
【００２９】
さらに、装置１０はキーボードおよびマウスなどの入力装置１８を備え、設計者（エンジニア）は、要求される製品の仕様を記載した設計仕様書に基づき、入力装置１８を介してデータを入力し、プログラム１６に格納された指示に従い、対話形式で製品のモデルを設計する。
【００３０】
プログラム１６において製品は、形状の頂点、エッジ（稜線）などの数値データとして表現され、具体的にはソリッドモデル（形状モデル）によって製品の形状が表現される。具体的には、設計者は、ディスプレイ１４上に表示される円筒などの基本要素（基本的な図形。プリミティブ）を掃引しつつ、和集合、差集合および積集合からなるブーリアン（Ｂｏｏｌｅａｎ）演算（集合演算）を行って組み合わせ形状を作成してソリッドモデルを作成し、それから製品モデル２０を設計する。
【００３１】
このように、装置１０はＣＡＤ／ＣＡＭあるいはＣＩＭとして構成される。
【００３２】
図２は、装置１０を用いて行われる、製品設計から量産までの工程を示す説明図である。
【００３３】
再説すると、ＣＡＤ／ＣＡＭあるいはＣＩＭにおいては、金型２４を用いて製品２６を製造しようとするとき、設計者は、通例、先ず、装置１０を用いて製品設計工程で製品モデル２０を作成（設計）し、その作成した製品モデル２０を使用して金型設計工程で金型モデル２８を作成（設計）する。
【００３４】
次いで、設計者は、作成した金型モデル２８を使用して金型加工データを作成し、そのデータを使用してＮＣ加工装置３０などによって金型２４を製造し、製造した金型２４を使用して鋳造・切削加工によって製品２６を製造する。
【００３５】
このように製品設計工程で作成した製品モデルの形状がそのまま製品の形状となるため、鋳造工程で必要とされる抜き勾配、即ち、金型から製品を抜き出すための抜き勾配を、製品設計工程に製造モデルに付加（作成）する必要がある。
【００３６】
図３は、型抜きの説明図である。金型２４の上型（コア）２４ａと下型（キャビティ）２４ｂで規定される空間内に材料を流し込んで目的とする製品２６を製造する。このとき、製品２６の型からの抜き出しを容易にするために、抜き勾配が作成される。
【００３７】
尚、図３では簡略化して示すが、製品２６は実際には図４に示すような複雑な凹凸形状を備える。図示例の場合は、トランスミッションケースであり、かかる場合は金型の形状も複雑となると共に、型抜き方向の数も増加する。
【００３８】
次いで、この実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置の動作あるいは処理を説明する。
【００３９】
図５はその動作あるいは処理を示すフロー・チャートである。
【００４０】
この実施の形態に係る装置の動作あるいは処理は、先に述べたように、製品モデル２０を構成するソリッドモデルの設計が一旦完了した後、抜き勾配の不足あるいは肉厚の変更などが生じ、フィレットなどで接線連続に接続されたソリッドモデルの面の一部の形状を選択して形状を変更する場合に関する。
【００４１】
具体的には、図６に示すように、側面Ａ，Ｃを備える２個の円筒（基本要素）を組み合わせてなる形状を作成し、次いでその間の部位Ｂにフィレットを作成して完成させたソリッドモデル１００、より具体的には、側面Ａ，ＣがフィレットＢで接線連続、換言すれば、Ａ，Ｂ，Ｃは面として独立していず、Ａは面の一部となっているソリッドモデル１００において、Ａを形状変更予定部位として指定し、その形状をＣに対してオフセット（拡大あるいは縮小。変更）するような場合に関する。尚、かかるソリッドモデル１００が、製品モデル２０の全てあるいは一部となる。
【００４２】
図５の処理を説明すると、この実施の形態においては、Ｓ１０において形状を変更しようとする形状変更予定部位Ａ（面の一部）を指定し、Ｓ１２に進み、隣接する部位（フィレット）Ｂのフィレット作成前のエッジｅを取り出して仮想境界線Ｌｖとし（仮想境界線Ｌｖを作成し）、Ｓ１４に進み、仮想境界線Ｌｖまでを変更範囲とみなしてＡの形状を変更し、次いでＳ１６に進み、形状が変更されたＡ（Ａｎと示す）とＣとの間にフィレットＢを作成（復活）させるようにした。
【００４３】
即ち、図７に示す如く、面の一部Ａと残余の部位Ｃを延長し、その延長線上に仮想境界線Ｌｖを作成し、仮想境界線Ｌｖまで延長させたＡを変更（拡大）するようにした。次いで、変更前（元）の形状定義を使用してフィレットＢを作成（復活）させ、完成させるようにした。
【００４４】
これにより、変更前（元）の形状定義を利用してＡの形状を変更することができ、例えば変更前のＡの形状定義をｎ倍することで、容易にＡの形状を変更することができ、設計作業効率を向上させることができると共に、設計の自由度も向上させることができる。
【００４５】
さらに、その後にフィレットＢを復活させるときも、元の形状定義を流用することができてフィレット作成作業も容易となる。
【００４６】
上記をより一般的に言えば、変更する前に隣接する部位で変更によって生じる段差を覆い隠すことに相当し、これによって変更前の形状定義を用いつつ、段差を解消することが可能となる。
【００４７】
尚、図６あるいは図７に示す如く、ソリッドモデル１００においてＡ，Ｂ，Ｃの３つの部位が接線連続に形成されている場合、上記の処理が可能となる前提として、Ａ，Ｂ，Ｃの３つに分割できることが予め認識されている必要がある。
【００４８】
その場合として以下が考えられる。
【００４９】
（１）Ｂがフィレット作成機能で作成されたフィレットとして認識されている場合
（２）Ａ，Ｃに対してＢが後でブーリアン演算による合成などで作成された場合
（３）Ａ，Ｂ，Ｃを作成するための要素（曲線など）が予め分割、換言すれば、別々に設定されている場合
（４）曲率がＢで一定あるが、Ａ，Ｃでは明確に変化しており、その曲率の変化の位置からＡ，Ｂ，Ｃを分割できる場合
【００５０】
この実施の形態では、（１）に該当し、よって上記した処理が可能となり、変更前の形状定義を維持しつつ、Ａの形状を容易に変更することができる。尚、後述する第２の実施の形態およびそれ以降の実施の形態においても（１）から（４）のいずれかが満足されていることを前提とする。
【００５１】
図８はこの発明の第２の実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置の動作あるいは処理を説明する、図７と部分的に類似する説明図である。
【００５２】
第１の実施の形態においてはフィレット作成前のエッジを利用して仮想境界線を作成したが、第２の実施の形態においては、曲率を連続的に延長させて仮想境界線を作成するようにした。
【００５３】
具体的には、ＡとＣが共に曲線（より正確には曲面）で構成されることから、Ａを構成する曲線（より正確には曲面）の曲率と同一の曲率でその曲線（より正確には曲面）を面の内方向（ソリッドモデル１００の内方向）に延長させると共に、Ｃを構成する曲線（より正確には曲面）の曲率と同一の曲率でその曲線（より正確には曲面）を面の内方向（ソリッドモデル１００の内方向）に延長させ、それら延長線（より正確には延長面）ａ，ｃの交点（より正確には交線）ｘを求め、求めた交点（交線）ｘを仮想境界線Ｌｖとするようにした。
【００５４】
具体的には、Ｂを削除し、上記の如くして交点（交線）ｘを求めて仮想境界線Ｌｖとし、図示は省略するが、次いで第１の実施の形態と同様にＡの形状を変更（拡大）し、フィレットを作成する。尚、第２の実施の形態およびそれ以降の実施の形態において、Ｂはフィレットではなく、既存の面の一部であるものとする。
【００５５】
尚、第２の実施の形態にあっても、第１の実施の形態で述べたと同様に、フィレットＢを利用し、そのエッジｅを仮想境界線Ｌｖとしても良いことは言うまでもない。
【００５６】
尚、残余の構成は、第１の実施の形態と異ならない。第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の作用、効果を得ることができる。
【００５７】
図９はこの発明の第３の実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置の動作あるいは処理を説明する、図７と部分的に類似する説明図である。
【００５８】
第３の実施の形態においては、接線を連続的に延長させて仮想境界線を作成するようにした。
【００５９】
具体的には、同様にＡとＣが共に曲線（より正確には曲面）で構成されることから、Ａを構成する曲線（より正確には曲面）に接する接線（より正確には平面）を面の内方向に延長させると共に、Ｃを構成する曲線（曲面）に接する接線（平面）を面の内方向に延長させてそれら延長線（延長面）ｌａ，ｌｃの交点（交線）ｘを求め、求めた交点ｘを仮想境界線Ｌｖとするようにした。
【００６０】
尚、残余の構成は、第２の実施の形態と異ならない。第３の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の作用、効果を得ることができる。
【００６１】
図１０はこの発明の第４の実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置の動作あるいは処理を説明する、図７と部分的に類似する説明図である。
【００６２】
第４の実施の形態においては、延長線間の距離が最小となる位置から仮想境界線を作成するようにした。
【００６３】
具体的には、同様にＡとＣが共に曲線（曲面）で構成されることから、Ａを構成する曲線（曲面）の曲率と同一の曲率でその曲線（曲面）を面の内方向に延長させると共に、Ｃを構成する曲線（曲面）の曲率と同一の曲率でその曲線（曲面）を面の内方向に延長させ、それら延長線（より正確には延長面）ａ，ｃの間の距離ｄが絶対値において最大および最小の少なくともいずれか、この例では最小になる位置ｘａ，ｘｃを求め、前記求めた位置ｘａ，ｘｃを仮想境界線Ｌｖとするようにした。
【００６４】
従って、第４の実施の形態において、仮想境界線は２個（あるいは２本）作成される。尚、残余の構成は、第２の実施の形態と異ならない。第４の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の作用、効果を得ることができる。
【００６５】
図１１はこの発明の第５の実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置の動作あるいは処理を説明する、図７と部分的に類似する説明図である。
【００６６】
第５の実施の形態においては、延長線間の距離が最大となる位置から仮想境界線を作成するようにした。
【００６７】
具体的には、同様にＡとＣが共に曲線（曲面）で構成されることから、Ａを構成する曲線（曲面）の曲率と同一の曲率でその曲線（曲面）を面の内方向に延長させると共に、Ｃを構成する曲線（曲面）の曲率と同一の曲率でその曲線（曲面）を面の内方向に延長させ、それら延長線（延長面）ａ，ｃの間の距離ｄが絶対値において交差範囲で最大および最小の少なくともいずれか、この例では最大になる位置ｘａ，ｘｃを求め、前記求めた位置ｘａ，ｘｃを仮想境界線Ｌｖとするようにした。
【００６８】
即ち、ＡとＣがそれぞれ内方向に重なり合うことから、距離ｄはマイナスの値となるが、絶対値において最大の値になる位置を仮想境界線Ｌｖとした。尚、残余の構成は、第４の実施の形態と異ならない。第５の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の作用、効果を得ることができる。
【００６９】
図１２はこの発明の第６の実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置の動作あるいは処理を説明する、図７と部分的に類似する説明図である。
【００７０】
第６の実施の形態においては、共通の接線との接点から仮想境界線を作成するようにした。
【００７１】
具体的には、同様にＡとＣが共に曲線で構成されることから、Ａを構成する曲線（曲面）の曲率と同一の曲率でその曲線（曲面）を面の内方向に延長させると共に、Ｃを構成する曲線（曲面）の曲率と同一の曲率でその曲線（曲面）を面の内方向に延長させ、それら延長線（延長面）ａ，ｃと、設計者によって指定された任意の直線（より正確には平面）ｌｇとの交点ｘａ，ｘｃを求め、求めた交点ｘａ，ｘｃを仮想境界線Ｌｖとするようにした。
【００７２】
尚、残余の構成は、第４の実施の形態と異ならず、作用、効果においても同様である。
【００７３】
上記した実施の形態においては、コンピュータ１２と、入力装置１８と、前記コンピュータに接続され、その出力を表示するディスプレイ１４とを備えると共に、前記コンピュータに、前記ディスプレイ上の出力を介して形状モデリング機能を有すると共に、基本要素を組み合わせてなる形状モデル（ソリッドモデル１００）を用いて製品２６をモデル化した製品モデル２０を設計する製品設計工程、および前記設計された製品モデルを用いて前記製品を製造するための金型２４を設計する金型設計工程を実行させるための設計支援プログラムを前記コンピュータに格納してなる、コンピュータ支援による製品設計装置１０において、前記コンピュータを前記製品設計工程のプログラムによって、前記入力装置を介して前記形状モデル（ソリッドモデル１００）の面、正確には曲面あるいは平面の一部の形状を変更するように指定されるとき、前記面の一部と残余の部分との間に仮想境界線Ｌｖを作成する仮想境界線作成手段（Ｓ１０，Ｓ１２）、および前記仮想境界線までを変更範囲とみなして前記面の一部の形状を変更する形状変更手段（Ｓ１４，Ｓ１６）として機能させると共に、図９に示す如く、前記仮想境界線作成手段は、前記面の一部と残余の部分が共に曲線、より正確には曲面Ａ，Ｃで構成されるとき、前記面の一部を構成する曲線、より正確には曲面に接する接線、より正確には平面を前記面の内方向に延長させると共に、前記面の残余の部分を構成する曲線、より正確には曲面に接する接線、より正確には平面を延長、具体的には前記面の内方向に延長させてそれら延長線ｌａ，ｌｃの交点ｘを求め、前記求めた交点を前記仮想境界線Ｌｖとする如く構成した。
【００７７】
また、コンピュータ１２と、入力装置１８と、前記コンピュータに接続され、その出力を表示するディスプレイ１４とを備えると共に、前記コンピュータに、前記ディスプレイ上の出力を介して形状モデリング機能を有すると共に、基本要素を組み合わせてなる形状モデル（ソリッドモデル１００）を用いて製品２６をモデル化した製品モデル２０を設計する製品設計工程、および前記設計された製品モデルを用いて前記製品を製造するための金型２４を設計する金型設計工程を実行させるための設計支援プログラムを前記コンピュータに格納してなる、コンピュータ支援による製品設計装置１０において、前記コンピュータを前記製品設計工程のプログラムによって、前記入力装置を介して前記形状モデル（ソリッドモデル１００）の面、正確には曲面あるいは平面の一部の形状を変更するように指定されるとき、前記面の一部と残余の部分との間に仮想境界線Ｌｖを作成する仮想境界線作成手段（Ｓ１０，Ｓ１２）、および前記仮想境界線までを変更範囲とみなして前記面の一部の形状を変更する形状変更手段（Ｓ１４，Ｓ１６）として機能させると共に、図１０および図１１に示す如く、前記仮想境界線作成手段は、前記面の一部と残余の部分が共に曲線、より正確には曲面Ａ，Ｃで構成されるとき、前記面の一部を構成する曲線、より正確には曲面の曲率と同一の曲率でその曲線、より正確には曲面を前記面の内方向に延長させると共に、前記面の残余の部分を構成する曲線、より正確には曲面の曲率と同一の曲率でその曲線、より正確には曲面を延長、具体的には前記面の内方向に延長させてそれら延長線、より正確には延長面ａ，ｃの間の距離ｄが絶対値において最大および最小の少なくともいずれかになる位置ｘａ，ｘｃを求め、前記求めた位置を前記仮想境界線Ｌｖとする如く構成した。
【００７８】
また、コンピュータ１２と、入力装置１８と、前記コンピュータに接続され、その出力を表示するディスプレイ１４とを備えると共に、前記コンピュータに、前記ディスプレイ上の出力を介して形状モデリング機能を有すると共に、基本要素を組み合わせてなる形状モデル（ソリッドモデル１００）を用いて製品２６をモデル化した製品モデル２０を設計する製品設計工程、および前記設計された製品モデルを用いて前記製品を製造するための金型２４を設計する金型設計工程を実行させるための設計支援プログラムを前記コンピュータに格納してなる、コンピュータ支援による製品設計装置１０において、前記コンピュータを前記製品設計工程のプログラムによって、前記入力装置を介して前記形状モデル（ソリッドモデル１００）の面、正確には曲面あるいは平面の一部の形状を変更するように指定されるとき、前記面の一部と残余の部分との間に仮想境界線Ｌｖを作成する仮想境界線作成手段（Ｓ１０，Ｓ１２）、および前記仮想境界線までを変更範囲とみなして前記面の一部の形状を変更する形状変更手段（Ｓ１４，Ｓ１６）として機能させると共に、図１２に示す如く、前記仮想境界線作成手段は、前記面の一部と残余の部分が共に曲線、より正確には曲面Ａ，Ｃで構成されるとき、前記面の一部を構成する曲線、より正確には曲面の曲率と同一の曲率でその曲線、より正確には曲面を延長させると共に、前記面の残余の部分を構成する曲線、より正確には曲面の曲率と同一の曲率でその曲線、より正確には曲面を延長、具体的には前記面の内方向に延長させてそれら延長線、より正確には延長面ａ，ｃと任意な直線ｌｇ、より正確には平面との交点ｘａ，ｘｃを求め、前記求めた交点を前記仮想境界線Ｌｖとする如く構成した。
【００７９】
また、図７に示す如く、さらに、前記コンピュータ１２を前記製品設計工程のプログラムによって、前記形状が変更された面の一部と前記面の残余の部分との間にフィレットＢを作成する手段として機能させる如く構成した。
【００８０】
尚、上記においてソリッドモデルを用いて製品モデルを設計する場合を例にとって説明したが、この発明は、ワイヤフレームモデルなど他の形状表現モデルにも妥当する。
【００８１】
また、上記においてソリッドモデルの曲面の一部の形状を変更する場合を例にとって説明したが、この発明は、曲面のみならず、平面の一部の形状を変更する場合にも妥当する。
【００８２】
さらに、上記においてソリッドモデルの側面の一部を拡大、具体的には側面Ａを側面Ｃに対して拡大する場合を例にとって説明したが、この発明は、ソリッドモデルの側面の一部を縮小する場合にも妥当する。
【００８３】
【発明の効果】
請求項１項にあっては、製品モデルを構成する基本要素を作成し、入力装置を介して作成した形状モデルの面の一部の形状を変更するように指定されるとき、面の一部と残余の部分との間に仮想境界線を作成し、それまでを変更範囲とみなして面の一部の形状を変更するように構成したので、変更前の形状定義の使用を可能としつつ、容易に面の一部の形状を変更することができ、よって設計作業効率を向上させることができる。さらに、設計の自由度も向上させることができる。
【００８６】
また、面の一部を構成する曲線に接する接線を面の内方向に延長させると共に、面の残余の部分を構成する曲線に接する接線を延長させてそれら延長線の交点を求めて仮想境界線とする如く構成したので、容易に仮想境界線を作成することができ、よって変更前の形状定義の使用を可能としつつ、容易に面の一部の形状を変更することができ、よって設計作業効率を向上させることができる。
【００８７】
請求項２項にあっては、同様に面の一部を構成する曲線の曲率と同一の曲率でその曲線を面の内方向に延長させると共に、面の残余の部分を構成する曲線の曲率と同一の曲率でその曲線を延長させてそれら延長線の間の距離が絶対値において最大および最小の少なくともいずれかになる位置を求めて仮想境界線とする如く構成したので、同様に容易に仮想境界線を作成することができ、よって変更前の形状定義の使用を可能としつつ、容易に面の一部の形状を変更することができ、よって設計作業効率を向上させることができる。
【００８８】
請求項３項にあっては、同様に面の一部を構成する曲線の曲率と同一の曲率でその曲線を面の内方向に延長させると共に、面の残余の部分を構成する曲線の曲率と同一の曲率でその曲線を延長させてそれら延長線と任意な直線との交点を求めて仮想境界線とする如く構成したので、同様に容易に仮想境界線を作成することができ、よって変更前の形状定義の使用を可能としつつ、容易に面の一部の形状を変更することができ、よって設計作業効率を向上させることができる。
【００８９】
請求項４項にあっては、形状が変更された面の一部と面の残余の部分との間にフィレットを作成する如く構成したので、形状を変更した後のソリッドモデルをフィレットが付与された状態で確認することができると共に、フィレットの作成に際しても変更前の形状定義を使用することができ、フィレット作成作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一つの実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置を全体的に示す説明図である。
【図２】図１の装置を用いて行われる、製品設計から量産までの工程を示す説明図である。
【図３】図３は図２の型から製品を抜く型抜きの説明図である。
【図４】図１の装置が製造しようとする製品の具体例を示す説明斜視図である。
【図５】図１の装置の動作を示すフロー・チャートである。
【図６】図５のフロー・チャートの処理である、図１の装置の動作を具体的に示す説明図である。
【図７】同様に、図５のフロー・チャートの処理である、図１の装置の動作を具体的に示す説明図である。
【図８】この発明の第２の実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置の動作あるいは処理を示す、図７に部分的に類似する説明図である。
【図９】この発明の第３の実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置の動作あるいは処理を示す、図７に部分的に類似する説明図である。
【図１０】この発明の第４の実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置の動作あるいは処理を示す、図７に部分的に類似する説明図である。
【図１１】この発明の第５の実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置の動作あるいは処理を示す、図７に部分的に類似する説明図である。
【図１２】この発明の第６の実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置の動作あるいは処理を示す、図７に部分的に類似する説明図である。
【図１３】従来のコンピュータ支援による製品設計装置の動作を示す説明図である。
【図１４】同様に、従来のコンピュータ支援による製品設計装置の動作を示す説明図である。
【図１５】同様に、従来のコンピュータ支援による製品設計装置の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ コンピュータ支援による製品設計装置
１２ コンピュータ
１４ ディスプレイ
１６ プログラム
１８ 入力装置
２０ 製品モデル
２４ 金型
２６ 製品
１００ ソリッドモデル（形状モデル）
【発明の属する技術分野】
この発明はコンピュータ支援による製品設計装置、いわゆるＣＡＤ（ComputerAided Design) ／ＣＡＭ(Computer Aided Manufacturing)、あるいはＣＩＭ（Computer Integrated Manufacturing)などの製品設計装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のコンピュータ支援による製品設計装置の一例としては、特開平９−３１９７７２号公報記載の技術を挙げることができる。その従来技術においては、前工程の製品設計工程において製品形状の特徴点を決定しておき、それによって後工程の金型設計工程で上型形状の自動設計を可能とし、よって両工程の設計時間を短縮することを提案している。
【０００３】
このように、ＣＡＤ／ＣＡＭあるいはＣＩＭにおいては、金型を用いて製品を製造しようとするとき、設計者は、通例、先ずＣＡＤシステムを用いて製品設計工程において、ディスプレイ上に表示される円筒などの基本要素（基本的な図形。プリミティブ）を掃引しつつ、ブーリアン演算（集合演算）を行い、ソリッドモデルなどの形状モデルを用いて製品をモデル化し、次いでその製品モデルを使用して金型設計工程で金型モデルを作成（設計）する。
【０００４】
次いで、その作成した金型モデルを使用して金型加工データを作成し、次いでそのデータを使用してＮＣ加工などによって金型を製造し、製造した金型を使用して鋳造・切削加工によって製品を製造する。
【０００５】
さらに、製品設計工程で作成した製品モデルの形状がそのまま製品の形状となるため、鋳造工程で必要とされる抜き勾配、即ち、金型から製品を抜き出すための抜き勾配を製品設計工程で形状モデルに付加（作成）すると共に、角のある稜線（エッジ）部分にフィレットと呼ばれる丸みを作成し、それによって製品モデルの設計が完了する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、製品モデルの設計が一旦完了した後、抜き勾配の不足あるいは肉厚の変更などが生じ、フィレットなどで接線連続に接続された形状モデル、例えば、ソリッドモデルの面の一部の形状を指定して形状を変更しようとするとき、従来、接線連続性を保ちながら、その面の一部の形状を変更することができなかった。
【０００７】
即ち、ソリッドモデル上の接線連続に接続された面に対しては、図１３に示すように面の色を局部的に変更する（色の相違を線の相違で示す）、あるいは図１４に示すように面要素（ＦＡＣＥ）を取り出すことができるのみであった。このように、従来、面の一部の境界は認識することができるが、変更前の形状定義の使用を可能としつつ、ソリッドモデルの形状を変更させる操作を行うことができなかった。
【０００８】
図１５を参照して具体的に説明すると、図示のようなソリッドモデルにおいて、側面がＡ，Ｂ，Ｃからなり、面Ａ，ＣがフィレットＢで接線連続、換言すれば、面Ａ，Ｂ，Ｃは独立していず、面Ａはその一部となっているものとする。
【０００９】
この図示の例で、面の一部Ａが面Ｃに対してオフセット（拡大）するように変更しようとする場合、オフセットされたＡをＡｎとするとき、ＡｎとＣとの間に段差が生じることから、ＡｎとＣを結ぶ線ｌａｃは、段差の端部からＣに引くこととなって制限されたものとなり、変更前の形状定義を使用することができなかった。
【００１０】
もちろん、オフセット（拡大）させたＡｎの形状定義を演算し直し、その演算し直した値とＣの形状定義を使用すれば、線ｌａｃを滑らかに引くことができるが、形状定義を演算し直すことは煩瑣であって、設計作業効率を低下させる。
【００１１】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、製品モデルを構成する形状モデルの面の一部の形状を変更前の形状定義の使用を可能としつつ、容易に変更できるようにし、よって設計作業効率を向上させるようにしたコンピュータ支援による製品設計装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を解決するために、この発明は請求項１項にあっては、コンピュータと、入力装置と、前記コンピュータに接続され、その出力を表示するディスプレイとを備えると共に、前記コンピュータに、前記ディスプレイ上の出力を介して形状モデリング機能を有すると共に、基本要素を組み合わせてなる形状モデルを用いて製品をモデル化した製品モデルを設計する製品設計工程、および前記設計された製品モデルを用いて前記製品を製造するための金型を設計する金型設計工程を実行させるための設計支援プログラムを前記コンピュータに格納してなる、コンピュータ支援による製品設計装置において、前記コンピュータを前記製品設計工程のプログラムによって、前記入力装置を介して前記形状モデルの面、正確には曲面あるいは平面の一部の形状を変更するように指定されるとき、前記面の一部と残余の部分との間に仮想境界線を作成する仮想境界線作成手段、および前記仮想境界線までを変更範囲とみなして前記面の一部の形状を変更する形状変更手段として機能させると共に、前記仮想境界線作成手段は、前記面の一部と残余の部分が共に曲線、より正確には曲面で構成されるとき、前記面の一部を構成する曲線、より正確には曲面に接する接線、より正確には面を前記面の内方向に延長させると共に、前記面の残余の部分を構成する曲線、より正確には曲面に接する接線、より正確には面を延長させてそれら延長線の交点を求め、前記求めた交線を前記仮想境界線とする如く構成した。
【００１３】
入力装置を介して形状モデルの面の一部の形状を変更するように指定されるとき、面の一部と残余の部分との間に仮想境界線を作成し、それまでを変更範囲とみなして面の一部の形状を変更するように構成したので、変更前の形状定義の使用を可能としつつ、容易に面の一部の形状を変更することができ、よって設計作業効率を向上させることができる。さらに、設計の自由度も向上させることができる。
【００１９】
また、面の一部を構成する曲線に接する接線を面の内方向に延長させると共に、面の残余の部分を構成する曲線に接する接線を延長させてそれら延長線の交点を求めて仮想境界線とするように構成したので、容易に仮想境界線を作成することができ、よって変更前の形状定義の使用を可能としつつ、容易に面の一部の形状を変更することができ、よって設計作業効率を向上させることができる。
【００２０】
請求項２項にあっては、コンピュータと、入力装置と、前記コンピュータに接続され、その出力を表示するディスプレイとを備えると共に、前記コンピュータに、前記ディスプレイ上の出力を介して形状モデリング機能を有すると共に、基本要素を組み合わせてなる形状モデルを用いて製品をモデル化した製品モデルを設計する製品設計工程、および前記設計された製品モデルを用いて前記製品を製造するための金型を設計する金型設計工程を実行させるための設計支援プログラムを前記コンピュータに格納してなる、コンピュータ支援による製品設計装置において、前記コンピュータを前記製品設計工程のプログラムによって、前記入力装置を介して前記形状モデルの面、正確には曲面あるいは平面の一部の形状を変更するように指定されるとき、前記面の一部と残余の部分との間に仮想境界線を作成する仮想境界線作成手段、および前記仮想境界線までを変更範囲とみなして前記面の一部の形状を変更する形状変更手段として機能させると共に、前記仮想境界線作成手段は、前記面の一部と残余の部分が共に曲線、より正確には曲面で構成されるとき、前記面の一部を構成する曲線、より正確には曲面の曲率と同一の曲率でその曲線、より正確には曲面を前記面の内方向に延長させると共に、前記面の残余の部分を構成する曲線、より正確には曲面の曲率と同一の曲率でその曲線、より正確には曲面を延長させてそれら延長線、より正確には延長面の間の距離が絶対値において最大および最小の少なくともいずれかになる位置を求め、前記求めた位置を前記仮想境界線とする如く構成した。
【００２１】
同様に面の一部を構成する曲線の曲率と同一の曲率でその曲線を面の内方向に延長させると共に、面の残余の部分を構成する曲線の曲率と同一の曲率でその曲線を延長させてそれら延長線の間の距離が絶対値において最大および最小の少なくともいずれかになる位置を求めて仮想境界線とする如く構成したので、同様に容易に仮想境界線を作成することができ、よって変更前の形状定義の使用を可能としつつ、容易に面の一部の形状を変更することができ、よって設計作業効率を向上させることができる。
【００２２】
請求項３項にあっては、コンピュータと、入力装置と、前記コンピュータに接続され、その出力を表示するディスプレイとを備えると共に、前記コンピュータに、前記ディスプレイ上の出力を介して形状モデリング機能を有すると共に、基本要素を組み合わせてなる形状モデルを用いて製品をモデル化した製品モデルを設計する製品設計工程、および前記設計された製品モデルを用いて前記製品を製造するための金型を設計する金型設計工程を実行させるための設計支援プログラムを前記コンピュータに格納してなる、コンピュータ支援による製品設計装置において、前記コンピュータを前記製品設計工程のプログラムによって、前記入力装置を介して前記形状モデルの面、正確には曲面あるいは平面の一部の形状を変更するように指定されるとき、前記面の一部と残余の部分との間に仮想境界線を作成する仮想境界線作成手段、および前記仮想境界線までを変更範囲とみなして前記面の一部の形状を変更する形状変更手段として機能させると共に、前記仮想境界線作成手段は、前記面の一部と残余の部分が共に曲線、より正確には曲面で構成されるとき、前記面の一部を構成する曲線、より正確には曲面の曲率と同一の曲率でその曲線、より正確には曲面を前記面の内方向に延長させると共に、前記面の残余の部分を構成する曲線、より正確には曲面の曲率と同一の曲率でその曲線、より正確には曲面を延長させてそれら延長線、より正確には延長面と任意な直線、より正確には面との交線を求め、前記求めた交線を前記仮想境界線とする如く構成した。
【００２３】
同様に面の一部を構成する曲線の曲率と同一の曲率でその曲線を面の内方向に延長させると共に、面の残余の部分を構成する曲線の曲率と同一の曲率でその曲線を延長させてそれら延長線と任意な直線との交点を求めて仮想境界線とする如く構成したので、同様に容易に仮想境界線を作成することができ、よって変更前の形状定義の使用を可能としつつ、容易に面の一部の形状を変更することができ、よって設計作業効率を向上させることができる。
【００２４】
請求項４項にあっては、さらに、前記コンピュータを前記製品設計工程のプログラムによって、前記形状が変更された面の一部と前記面の残余の部分との間にフィレットを作成する手段として機能させる如く構成した。
【００２５】
形状が変更された面の一部と面の残余の部分との間にフィレットを作成する如く構成したので、形状を変更した後のソリッドモデルをフィレットが付与された状態で確認することができると共に、フィレットの作成に際しても変更前の形状定義を使用することができ、フィレット作成作業効率を向上させることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に即してこの発明の一つの実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置を説明する。
【００２７】
図１は、そのコンピュータ支援による製品設計装置を全体的に示す概略図である。
【００２８】
図において符号１０はその装置を示し、装置１０は、コンピュータ１２、コンピュータ１２に接続され、その出力を表示するディスプレイ１４を備えると共に、コンピュータ１２に格納され、ディスプレイ１４の上に表示される出力を介して３次元曲線と３次元曲面による形状モデリング機能を実現する設計支援用の、対話形式のプログラム１６を備える。
【００２９】
さらに、装置１０はキーボードおよびマウスなどの入力装置１８を備え、設計者（エンジニア）は、要求される製品の仕様を記載した設計仕様書に基づき、入力装置１８を介してデータを入力し、プログラム１６に格納された指示に従い、対話形式で製品のモデルを設計する。
【００３０】
プログラム１６において製品は、形状の頂点、エッジ（稜線）などの数値データとして表現され、具体的にはソリッドモデル（形状モデル）によって製品の形状が表現される。具体的には、設計者は、ディスプレイ１４上に表示される円筒などの基本要素（基本的な図形。プリミティブ）を掃引しつつ、和集合、差集合および積集合からなるブーリアン（Ｂｏｏｌｅａｎ）演算（集合演算）を行って組み合わせ形状を作成してソリッドモデルを作成し、それから製品モデル２０を設計する。
【００３１】
このように、装置１０はＣＡＤ／ＣＡＭあるいはＣＩＭとして構成される。
【００３２】
図２は、装置１０を用いて行われる、製品設計から量産までの工程を示す説明図である。
【００３３】
再説すると、ＣＡＤ／ＣＡＭあるいはＣＩＭにおいては、金型２４を用いて製品２６を製造しようとするとき、設計者は、通例、先ず、装置１０を用いて製品設計工程で製品モデル２０を作成（設計）し、その作成した製品モデル２０を使用して金型設計工程で金型モデル２８を作成（設計）する。
【００３４】
次いで、設計者は、作成した金型モデル２８を使用して金型加工データを作成し、そのデータを使用してＮＣ加工装置３０などによって金型２４を製造し、製造した金型２４を使用して鋳造・切削加工によって製品２６を製造する。
【００３５】
このように製品設計工程で作成した製品モデルの形状がそのまま製品の形状となるため、鋳造工程で必要とされる抜き勾配、即ち、金型から製品を抜き出すための抜き勾配を、製品設計工程に製造モデルに付加（作成）する必要がある。
【００３６】
図３は、型抜きの説明図である。金型２４の上型（コア）２４ａと下型（キャビティ）２４ｂで規定される空間内に材料を流し込んで目的とする製品２６を製造する。このとき、製品２６の型からの抜き出しを容易にするために、抜き勾配が作成される。
【００３７】
尚、図３では簡略化して示すが、製品２６は実際には図４に示すような複雑な凹凸形状を備える。図示例の場合は、トランスミッションケースであり、かかる場合は金型の形状も複雑となると共に、型抜き方向の数も増加する。
【００３８】
次いで、この実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置の動作あるいは処理を説明する。
【００３９】
図５はその動作あるいは処理を示すフロー・チャートである。
【００４０】
この実施の形態に係る装置の動作あるいは処理は、先に述べたように、製品モデル２０を構成するソリッドモデルの設計が一旦完了した後、抜き勾配の不足あるいは肉厚の変更などが生じ、フィレットなどで接線連続に接続されたソリッドモデルの面の一部の形状を選択して形状を変更する場合に関する。
【００４１】
具体的には、図６に示すように、側面Ａ，Ｃを備える２個の円筒（基本要素）を組み合わせてなる形状を作成し、次いでその間の部位Ｂにフィレットを作成して完成させたソリッドモデル１００、より具体的には、側面Ａ，ＣがフィレットＢで接線連続、換言すれば、Ａ，Ｂ，Ｃは面として独立していず、Ａは面の一部となっているソリッドモデル１００において、Ａを形状変更予定部位として指定し、その形状をＣに対してオフセット（拡大あるいは縮小。変更）するような場合に関する。尚、かかるソリッドモデル１００が、製品モデル２０の全てあるいは一部となる。
【００４２】
図５の処理を説明すると、この実施の形態においては、Ｓ１０において形状を変更しようとする形状変更予定部位Ａ（面の一部）を指定し、Ｓ１２に進み、隣接する部位（フィレット）Ｂのフィレット作成前のエッジｅを取り出して仮想境界線Ｌｖとし（仮想境界線Ｌｖを作成し）、Ｓ１４に進み、仮想境界線Ｌｖまでを変更範囲とみなしてＡの形状を変更し、次いでＳ１６に進み、形状が変更されたＡ（Ａｎと示す）とＣとの間にフィレットＢを作成（復活）させるようにした。
【００４３】
即ち、図７に示す如く、面の一部Ａと残余の部位Ｃを延長し、その延長線上に仮想境界線Ｌｖを作成し、仮想境界線Ｌｖまで延長させたＡを変更（拡大）するようにした。次いで、変更前（元）の形状定義を使用してフィレットＢを作成（復活）させ、完成させるようにした。
【００４４】
これにより、変更前（元）の形状定義を利用してＡの形状を変更することができ、例えば変更前のＡの形状定義をｎ倍することで、容易にＡの形状を変更することができ、設計作業効率を向上させることができると共に、設計の自由度も向上させることができる。
【００４５】
さらに、その後にフィレットＢを復活させるときも、元の形状定義を流用することができてフィレット作成作業も容易となる。
【００４６】
上記をより一般的に言えば、変更する前に隣接する部位で変更によって生じる段差を覆い隠すことに相当し、これによって変更前の形状定義を用いつつ、段差を解消することが可能となる。
【００４７】
尚、図６あるいは図７に示す如く、ソリッドモデル１００においてＡ，Ｂ，Ｃの３つの部位が接線連続に形成されている場合、上記の処理が可能となる前提として、Ａ，Ｂ，Ｃの３つに分割できることが予め認識されている必要がある。
【００４８】
その場合として以下が考えられる。
【００４９】
（１）Ｂがフィレット作成機能で作成されたフィレットとして認識されている場合
（２）Ａ，Ｃに対してＢが後でブーリアン演算による合成などで作成された場合
（３）Ａ，Ｂ，Ｃを作成するための要素（曲線など）が予め分割、換言すれば、別々に設定されている場合
（４）曲率がＢで一定あるが、Ａ，Ｃでは明確に変化しており、その曲率の変化の位置からＡ，Ｂ，Ｃを分割できる場合
【００５０】
この実施の形態では、（１）に該当し、よって上記した処理が可能となり、変更前の形状定義を維持しつつ、Ａの形状を容易に変更することができる。尚、後述する第２の実施の形態およびそれ以降の実施の形態においても（１）から（４）のいずれかが満足されていることを前提とする。
【００５１】
図８はこの発明の第２の実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置の動作あるいは処理を説明する、図７と部分的に類似する説明図である。
【００５２】
第１の実施の形態においてはフィレット作成前のエッジを利用して仮想境界線を作成したが、第２の実施の形態においては、曲率を連続的に延長させて仮想境界線を作成するようにした。
【００５３】
具体的には、ＡとＣが共に曲線（より正確には曲面）で構成されることから、Ａを構成する曲線（より正確には曲面）の曲率と同一の曲率でその曲線（より正確には曲面）を面の内方向（ソリッドモデル１００の内方向）に延長させると共に、Ｃを構成する曲線（より正確には曲面）の曲率と同一の曲率でその曲線（より正確には曲面）を面の内方向（ソリッドモデル１００の内方向）に延長させ、それら延長線（より正確には延長面）ａ，ｃの交点（より正確には交線）ｘを求め、求めた交点（交線）ｘを仮想境界線Ｌｖとするようにした。
【００５４】
具体的には、Ｂを削除し、上記の如くして交点（交線）ｘを求めて仮想境界線Ｌｖとし、図示は省略するが、次いで第１の実施の形態と同様にＡの形状を変更（拡大）し、フィレットを作成する。尚、第２の実施の形態およびそれ以降の実施の形態において、Ｂはフィレットではなく、既存の面の一部であるものとする。
【００５５】
尚、第２の実施の形態にあっても、第１の実施の形態で述べたと同様に、フィレットＢを利用し、そのエッジｅを仮想境界線Ｌｖとしても良いことは言うまでもない。
【００５６】
尚、残余の構成は、第１の実施の形態と異ならない。第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の作用、効果を得ることができる。
【００５７】
図９はこの発明の第３の実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置の動作あるいは処理を説明する、図７と部分的に類似する説明図である。
【００５８】
第３の実施の形態においては、接線を連続的に延長させて仮想境界線を作成するようにした。
【００５９】
具体的には、同様にＡとＣが共に曲線（より正確には曲面）で構成されることから、Ａを構成する曲線（より正確には曲面）に接する接線（より正確には平面）を面の内方向に延長させると共に、Ｃを構成する曲線（曲面）に接する接線（平面）を面の内方向に延長させてそれら延長線（延長面）ｌａ，ｌｃの交点（交線）ｘを求め、求めた交点ｘを仮想境界線Ｌｖとするようにした。
【００６０】
尚、残余の構成は、第２の実施の形態と異ならない。第３の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の作用、効果を得ることができる。
【００６１】
図１０はこの発明の第４の実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置の動作あるいは処理を説明する、図７と部分的に類似する説明図である。
【００６２】
第４の実施の形態においては、延長線間の距離が最小となる位置から仮想境界線を作成するようにした。
【００６３】
具体的には、同様にＡとＣが共に曲線（曲面）で構成されることから、Ａを構成する曲線（曲面）の曲率と同一の曲率でその曲線（曲面）を面の内方向に延長させると共に、Ｃを構成する曲線（曲面）の曲率と同一の曲率でその曲線（曲面）を面の内方向に延長させ、それら延長線（より正確には延長面）ａ，ｃの間の距離ｄが絶対値において最大および最小の少なくともいずれか、この例では最小になる位置ｘａ，ｘｃを求め、前記求めた位置ｘａ，ｘｃを仮想境界線Ｌｖとするようにした。
【００６４】
従って、第４の実施の形態において、仮想境界線は２個（あるいは２本）作成される。尚、残余の構成は、第２の実施の形態と異ならない。第４の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の作用、効果を得ることができる。
【００６５】
図１１はこの発明の第５の実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置の動作あるいは処理を説明する、図７と部分的に類似する説明図である。
【００６６】
第５の実施の形態においては、延長線間の距離が最大となる位置から仮想境界線を作成するようにした。
【００６７】
具体的には、同様にＡとＣが共に曲線（曲面）で構成されることから、Ａを構成する曲線（曲面）の曲率と同一の曲率でその曲線（曲面）を面の内方向に延長させると共に、Ｃを構成する曲線（曲面）の曲率と同一の曲率でその曲線（曲面）を面の内方向に延長させ、それら延長線（延長面）ａ，ｃの間の距離ｄが絶対値において交差範囲で最大および最小の少なくともいずれか、この例では最大になる位置ｘａ，ｘｃを求め、前記求めた位置ｘａ，ｘｃを仮想境界線Ｌｖとするようにした。
【００６８】
即ち、ＡとＣがそれぞれ内方向に重なり合うことから、距離ｄはマイナスの値となるが、絶対値において最大の値になる位置を仮想境界線Ｌｖとした。尚、残余の構成は、第４の実施の形態と異ならない。第５の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の作用、効果を得ることができる。
【００６９】
図１２はこの発明の第６の実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置の動作あるいは処理を説明する、図７と部分的に類似する説明図である。
【００７０】
第６の実施の形態においては、共通の接線との接点から仮想境界線を作成するようにした。
【００７１】
具体的には、同様にＡとＣが共に曲線で構成されることから、Ａを構成する曲線（曲面）の曲率と同一の曲率でその曲線（曲面）を面の内方向に延長させると共に、Ｃを構成する曲線（曲面）の曲率と同一の曲率でその曲線（曲面）を面の内方向に延長させ、それら延長線（延長面）ａ，ｃと、設計者によって指定された任意の直線（より正確には平面）ｌｇとの交点ｘａ，ｘｃを求め、求めた交点ｘａ，ｘｃを仮想境界線Ｌｖとするようにした。
【００７２】
尚、残余の構成は、第４の実施の形態と異ならず、作用、効果においても同様である。
【００７３】
上記した実施の形態においては、コンピュータ１２と、入力装置１８と、前記コンピュータに接続され、その出力を表示するディスプレイ１４とを備えると共に、前記コンピュータに、前記ディスプレイ上の出力を介して形状モデリング機能を有すると共に、基本要素を組み合わせてなる形状モデル（ソリッドモデル１００）を用いて製品２６をモデル化した製品モデル２０を設計する製品設計工程、および前記設計された製品モデルを用いて前記製品を製造するための金型２４を設計する金型設計工程を実行させるための設計支援プログラムを前記コンピュータに格納してなる、コンピュータ支援による製品設計装置１０において、前記コンピュータを前記製品設計工程のプログラムによって、前記入力装置を介して前記形状モデル（ソリッドモデル１００）の面、正確には曲面あるいは平面の一部の形状を変更するように指定されるとき、前記面の一部と残余の部分との間に仮想境界線Ｌｖを作成する仮想境界線作成手段（Ｓ１０，Ｓ１２）、および前記仮想境界線までを変更範囲とみなして前記面の一部の形状を変更する形状変更手段（Ｓ１４，Ｓ１６）として機能させると共に、図９に示す如く、前記仮想境界線作成手段は、前記面の一部と残余の部分が共に曲線、より正確には曲面Ａ，Ｃで構成されるとき、前記面の一部を構成する曲線、より正確には曲面に接する接線、より正確には平面を前記面の内方向に延長させると共に、前記面の残余の部分を構成する曲線、より正確には曲面に接する接線、より正確には平面を延長、具体的には前記面の内方向に延長させてそれら延長線ｌａ，ｌｃの交点ｘを求め、前記求めた交点を前記仮想境界線Ｌｖとする如く構成した。
【００７７】
また、コンピュータ１２と、入力装置１８と、前記コンピュータに接続され、その出力を表示するディスプレイ１４とを備えると共に、前記コンピュータに、前記ディスプレイ上の出力を介して形状モデリング機能を有すると共に、基本要素を組み合わせてなる形状モデル（ソリッドモデル１００）を用いて製品２６をモデル化した製品モデル２０を設計する製品設計工程、および前記設計された製品モデルを用いて前記製品を製造するための金型２４を設計する金型設計工程を実行させるための設計支援プログラムを前記コンピュータに格納してなる、コンピュータ支援による製品設計装置１０において、前記コンピュータを前記製品設計工程のプログラムによって、前記入力装置を介して前記形状モデル（ソリッドモデル１００）の面、正確には曲面あるいは平面の一部の形状を変更するように指定されるとき、前記面の一部と残余の部分との間に仮想境界線Ｌｖを作成する仮想境界線作成手段（Ｓ１０，Ｓ１２）、および前記仮想境界線までを変更範囲とみなして前記面の一部の形状を変更する形状変更手段（Ｓ１４，Ｓ１６）として機能させると共に、図１０および図１１に示す如く、前記仮想境界線作成手段は、前記面の一部と残余の部分が共に曲線、より正確には曲面Ａ，Ｃで構成されるとき、前記面の一部を構成する曲線、より正確には曲面の曲率と同一の曲率でその曲線、より正確には曲面を前記面の内方向に延長させると共に、前記面の残余の部分を構成する曲線、より正確には曲面の曲率と同一の曲率でその曲線、より正確には曲面を延長、具体的には前記面の内方向に延長させてそれら延長線、より正確には延長面ａ，ｃの間の距離ｄが絶対値において最大および最小の少なくともいずれかになる位置ｘａ，ｘｃを求め、前記求めた位置を前記仮想境界線Ｌｖとする如く構成した。
【００７８】
また、コンピュータ１２と、入力装置１８と、前記コンピュータに接続され、その出力を表示するディスプレイ１４とを備えると共に、前記コンピュータに、前記ディスプレイ上の出力を介して形状モデリング機能を有すると共に、基本要素を組み合わせてなる形状モデル（ソリッドモデル１００）を用いて製品２６をモデル化した製品モデル２０を設計する製品設計工程、および前記設計された製品モデルを用いて前記製品を製造するための金型２４を設計する金型設計工程を実行させるための設計支援プログラムを前記コンピュータに格納してなる、コンピュータ支援による製品設計装置１０において、前記コンピュータを前記製品設計工程のプログラムによって、前記入力装置を介して前記形状モデル（ソリッドモデル１００）の面、正確には曲面あるいは平面の一部の形状を変更するように指定されるとき、前記面の一部と残余の部分との間に仮想境界線Ｌｖを作成する仮想境界線作成手段（Ｓ１０，Ｓ１２）、および前記仮想境界線までを変更範囲とみなして前記面の一部の形状を変更する形状変更手段（Ｓ１４，Ｓ１６）として機能させると共に、図１２に示す如く、前記仮想境界線作成手段は、前記面の一部と残余の部分が共に曲線、より正確には曲面Ａ，Ｃで構成されるとき、前記面の一部を構成する曲線、より正確には曲面の曲率と同一の曲率でその曲線、より正確には曲面を延長させると共に、前記面の残余の部分を構成する曲線、より正確には曲面の曲率と同一の曲率でその曲線、より正確には曲面を延長、具体的には前記面の内方向に延長させてそれら延長線、より正確には延長面ａ，ｃと任意な直線ｌｇ、より正確には平面との交点ｘａ，ｘｃを求め、前記求めた交点を前記仮想境界線Ｌｖとする如く構成した。
【００７９】
また、図７に示す如く、さらに、前記コンピュータ１２を前記製品設計工程のプログラムによって、前記形状が変更された面の一部と前記面の残余の部分との間にフィレットＢを作成する手段として機能させる如く構成した。
【００８０】
尚、上記においてソリッドモデルを用いて製品モデルを設計する場合を例にとって説明したが、この発明は、ワイヤフレームモデルなど他の形状表現モデルにも妥当する。
【００８１】
また、上記においてソリッドモデルの曲面の一部の形状を変更する場合を例にとって説明したが、この発明は、曲面のみならず、平面の一部の形状を変更する場合にも妥当する。
【００８２】
さらに、上記においてソリッドモデルの側面の一部を拡大、具体的には側面Ａを側面Ｃに対して拡大する場合を例にとって説明したが、この発明は、ソリッドモデルの側面の一部を縮小する場合にも妥当する。
【００８３】
【発明の効果】
請求項１項にあっては、製品モデルを構成する基本要素を作成し、入力装置を介して作成した形状モデルの面の一部の形状を変更するように指定されるとき、面の一部と残余の部分との間に仮想境界線を作成し、それまでを変更範囲とみなして面の一部の形状を変更するように構成したので、変更前の形状定義の使用を可能としつつ、容易に面の一部の形状を変更することができ、よって設計作業効率を向上させることができる。さらに、設計の自由度も向上させることができる。
【００８６】
また、面の一部を構成する曲線に接する接線を面の内方向に延長させると共に、面の残余の部分を構成する曲線に接する接線を延長させてそれら延長線の交点を求めて仮想境界線とする如く構成したので、容易に仮想境界線を作成することができ、よって変更前の形状定義の使用を可能としつつ、容易に面の一部の形状を変更することができ、よって設計作業効率を向上させることができる。
【００８７】
請求項２項にあっては、同様に面の一部を構成する曲線の曲率と同一の曲率でその曲線を面の内方向に延長させると共に、面の残余の部分を構成する曲線の曲率と同一の曲率でその曲線を延長させてそれら延長線の間の距離が絶対値において最大および最小の少なくともいずれかになる位置を求めて仮想境界線とする如く構成したので、同様に容易に仮想境界線を作成することができ、よって変更前の形状定義の使用を可能としつつ、容易に面の一部の形状を変更することができ、よって設計作業効率を向上させることができる。
【００８８】
請求項３項にあっては、同様に面の一部を構成する曲線の曲率と同一の曲率でその曲線を面の内方向に延長させると共に、面の残余の部分を構成する曲線の曲率と同一の曲率でその曲線を延長させてそれら延長線と任意な直線との交点を求めて仮想境界線とする如く構成したので、同様に容易に仮想境界線を作成することができ、よって変更前の形状定義の使用を可能としつつ、容易に面の一部の形状を変更することができ、よって設計作業効率を向上させることができる。
【００８９】
請求項４項にあっては、形状が変更された面の一部と面の残余の部分との間にフィレットを作成する如く構成したので、形状を変更した後のソリッドモデルをフィレットが付与された状態で確認することができると共に、フィレットの作成に際しても変更前の形状定義を使用することができ、フィレット作成作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一つの実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置を全体的に示す説明図である。
【図２】図１の装置を用いて行われる、製品設計から量産までの工程を示す説明図である。
【図３】図３は図２の型から製品を抜く型抜きの説明図である。
【図４】図１の装置が製造しようとする製品の具体例を示す説明斜視図である。
【図５】図１の装置の動作を示すフロー・チャートである。
【図６】図５のフロー・チャートの処理である、図１の装置の動作を具体的に示す説明図である。
【図７】同様に、図５のフロー・チャートの処理である、図１の装置の動作を具体的に示す説明図である。
【図８】この発明の第２の実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置の動作あるいは処理を示す、図７に部分的に類似する説明図である。
【図９】この発明の第３の実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置の動作あるいは処理を示す、図７に部分的に類似する説明図である。
【図１０】この発明の第４の実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置の動作あるいは処理を示す、図７に部分的に類似する説明図である。
【図１１】この発明の第５の実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置の動作あるいは処理を示す、図７に部分的に類似する説明図である。
【図１２】この発明の第６の実施の形態に係るコンピュータ支援による製品設計装置の動作あるいは処理を示す、図７に部分的に類似する説明図である。
【図１３】従来のコンピュータ支援による製品設計装置の動作を示す説明図である。
【図１４】同様に、従来のコンピュータ支援による製品設計装置の動作を示す説明図である。
【図１５】同様に、従来のコンピュータ支援による製品設計装置の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ コンピュータ支援による製品設計装置
１２ コンピュータ
１４ ディスプレイ
１６ プログラム
１８ 入力装置
２０ 製品モデル
２４ 金型
２６ 製品
１００ ソリッドモデル（形状モデル）
Claims (4)
- コンピュータと、入力装置と、前記コンピュータに接続され、その出力を表示するディスプレイとを備えると共に、前記コンピュータに、
ａ．前記ディスプレイ上の出力を介して形状モデリング機能を有すると共に、基本要素を組み合わせてなる形状モデルを用いて製品をモデル化した製品モデルを設計する製品設計工程、
および
ｂ．前記設計された製品モデルを用いて前記製品を製造するための金型を設計する金型設計工程、
を実行させるための設計支援プログラムを前記コンピュータに格納してなる、コンピュータ支援による製品設計装置において、前記コンピュータを前記製品設計工程のプログラムによって、
ｃ．前記入力装置を介して前記形状モデルの面の一部の形状を変更するように指定されるとき、前記面の一部と残余の部分との間に仮想境界線を作成する仮想境界線作成手段、
および
ｄ．前記仮想境界線までを変更範囲とみなして前記面の一部の形状を変更する形状変更手段、
として機能させると共に、前記仮想境界線作成手段は、前記面の一部と残余の部分が共に曲線で構成されるとき、前記面の一部を構成する曲線に接する接線を前記面の内方向に延長させると共に、前記面の残余の部分を構成する曲線に接する接線を延長させてそれら延長線の交点を求め、前記求めた交点を前記仮想境界線とすることを特徴とするコンピュータ支援による製品設計装置。 - コンピュータと、入力装置と、前記コンピュータに接続され、その出力を表示するディスプレイとを備えると共に、前記コンピュータに、
ａ．前記ディスプレイ上の出力を介して形状モデリング機能を有すると共に、基本要素を組み合わせてなる形状モデルを用いて製品をモデル化した製品モデルを設計する製品設計工程、
および
ｂ．前記設計された製品モデルを用いて前記製品を製造するための金型を設計する金型設計工程、
を実行させるための設計支援プログラムを前記コンピュータに格納してなる、コンピュータ支援による製品設計装置において、前記コンピュータを前記製品設計工程のプログラムによって、
ｃ．前記入力装置を介して前記形状モデルの面の一部の形状を変更するように指定されるとき、前記面の一部と残余の部分との間に仮想境界線を作成する仮想境界線作成手段、
および
ｄ．前記仮想境界線までを変更範囲とみなして前記面の一部の形状を変更する形状変更手段、
として機能させると共に、前記仮想境界線作成手段は、前記面の一部と残余の部分が共に曲線で構成されるとき、前記面の一部を構成する曲線の曲率と同一の曲率でその曲線を前記面の内方向に延長させると共に、前記面の残余の部分を構成する曲線の曲率と同一の曲率でその曲線を延長させてそれら延長線の間の距離が絶対値において最大および最小の少なくともいずれかになる位置を求め、前記求めた位置を前記仮想境界線とすることを特徴とするコンピュータ支援による製品設計装置。 - コンピュータと、入力装置と、前記コンピュータに接続され、その出力を表示するディスプレイとを備えると共に、前記コンピュータに、
ａ．前記ディスプレイ上の出力を介して形状モデリング機能を有すると共に、基本要素を組み合わせてなる形状モデルを用いて製品をモデル化した製品モデルを設計する製品設計工程、
および
ｂ．前記設計された製品モデルを用いて前記製品を製造するための金型を設計する金型設計工程、
を実行させるための設計支援プログラムを前記コンピュータに格納してなる、コンピュータ支援による製品設計装置において、前記コンピュータを前記製品設計工程のプログラムによって、
ｃ．前記入力装置を介して前記形状モデルの面の一部の形状を変更するように指定されるとき、前記面の一部と残余の部分との間に仮想境界線を作成する仮想境界線作成手段、
および
ｄ．前記仮想境界線までを変更範囲とみなして前記面の一部の形状を変更する形状変更手段、
として機能させると共に、前記仮想境界線作成手段は、前記面の一部と残余の部分が共に曲線で構成されるとき、前記面の一部を構成する曲線の曲率と同一の曲率でその曲線を前記面の内方向に延長させると共に、前記面の残余の部分を構成する曲線の曲率と同一の曲率でその曲線を延長させてそれら延長線と任意な直線との交点を求め、前記求めた交点を前記仮想境界線とすることを特徴とするコンピュータ支援による製品設計装置。 - さらに、前記コンピュータを前記製品設計工程のプログラムによって、
ｅ．前記形状が変更された面の一部と前記面の残余の部分との間にフィレットを作成する手段、
として機能させることを特徴とする請求項１項から３項のいずれかに記載のコンピュータ支援による製品設計装置。
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