JP4944019B2

JP4944019B2 - 板金部品モデルの表示

Info

Publication number: JP4944019B2
Application number: JP2007514190A
Authority: JP
Inventors: 政信石井; 聡酒井; タナパンディペリアサミィ
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 2004-10-07
Filing date: 2005-10-07
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2025-10-07
Also published as: US7398129B2; WO2006038733A3; WO2006038733A2; US20060079989A1; JP2008516298A

Description

本発明は、板金部品のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）の分野に関する。より詳細には、本発明は板金部品モデルに設計者の意図を取り入れることに関する。

従来は、現在のように製品データ管理技術が向上し、コンピュータシステムとブロードバンド通信網が広く使用されていても、同等のレベルの向上は、作業現場の製造プロセスでは見られない。プロセス指示シートにより、作業現場のオペレータに処理に関する指示を伝えているのが現状である。よって現在のＣＡＭ（コンピュータ支援製造）システムでは、受け取ったＣＡＤデータから設計者の意図を反映する処理（例えば、最終ＮＣデータ）を判断することができない。処理に関する詳細な指示が視覚的に、そしてより正確に作業現場のオペレータに伝わるように、コンピュータモデルに関するプロセス属性を適切な場所に格納して表示することが望ましい。

さらに、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）システムで新たな三次元オブジェクトを設計する際には、設計者の意図（意味）を取り入れることが有益である。また、様々な製造プロセスに基づいて対象部品に対して多数の平面レイアウトデザインを計算する必要があるが、これらはそれぞれ対象部品のジオメトリのほかに、平面レイアウトデザインを修正するものであり得る。

本発明は、上述の問題を解決することを目的としてなされたものである。前述の内容を鑑み、本発明は３Ｄ板金部品をモデリングすることに関する。本発明の目的は、板金部品の形状を表すことである。本発明の別の目的は、設計者の意図を取り入れることである。

請求項１に係る発明は、３Ｄ板金部品データファイルを構成するシステムであって、仕様データを再検討する際に、ユーザによって選択される製造プロセスに基づいてテンプレートを選択するテンプレート選択手段と、前記テンプレート選択手段によって選択できるテンプレートを格納する製造データベースであって、前記テンプレートが複数の製造プロセスに対するパラメータを列挙する前記製造データベースと、テンプレートパラメータを計算し、前記ユーザからテンプレートパラメータを受け取る意味生成手段と、前記３Ｄ板金部品のジオメトリフィーチャデータと前記３Ｄ部品の製造データを格納するメモリであって、前記データが入力されたパラメータ、計算されたパラメータ、及び仕様データに基づく前記メモリと、を備え、製造データ毎に異なるジオメトリデータが作成され、前記格納されたジオメトリフィーチャデータと製造データに基づいて、ジオメトリ情報及びトポロジー情報を作成する意味的検索エンジンをさらに含み、前記ジオメトリデータ及び前記トポロジーデータは、前記仕様データによって記述される部品を製造するのに必要な平面レイアウトデザインを示す最終モデルの表示を可能であり、前記システムが、ＣＡＭユーザによって追加された新たなフィーチャを反映するユーザデータを処理する製造上の意味的アーカイバをさらに備え、前記処理が、前記ユーザデータに基づいてフィーチャデータをメモリに格納し、前記ジオメトリフィーチャデータと前記製造データを更新することを特徴とするシステムである。
請求項２に係る発明は、ＣＡＭ文書オブジェクトモデル生成手段をさらに含み、前記ＣＡＭ文書オブジェクトモデル生成手段が、ＣＡＭシステムが前記フィーチャデータと前記製造データを必要とすることに応じて、前記ジオメトリフィーチャデータと前記製造データをＣＡＭシステムで使用するフォーマットに変換する、請求項１に記載のシステムである。
請求項３に係る発明は、３Ｄ板金部品データファイルを構成するシステムであって、仕様データを再検討する際に、ユーザによって選択される製造プロセスに基づいてテンプレートを選択するテンプレート選択手段と、前記テンプレート選択手段によって選択できるテンプレートを格納する製造データベースであって、前記テンプレートが複数の製造プロセスに対するパラメータを列挙する、前記製造データベースと、テンプレートパラメータを計算し、前記ユーザからテンプレートパラメータを受け取るフィーチャ生成手段と、前記３Ｄ板金部品の前記ジオメトリフィーチャデータと前記３Ｄ部品の製造データを格納するメモリであって、前記データが入力されたパラメータ、計算されたパラメータ、及び仕様データに基づく前記メモリと、を備え、製造データ毎に異なるジオメトリデータが作成され、前記システムが、前記格納されたジオメトリフィーチャデータと製造データに基づいて、ジオメトリ情報及びトポロジー情報を作成するフィーチャエンジンをさらに備え、前記ジオメトリデータ及び前記トポロジーデータは、前記仕様データによって記述される前記部品を製造するのに必要な平面レイアウトデザインを示す最終モデルの表示が可能であり、ＣＡＭユーザによって追加された新たなフィーチャを反映するユーザデータを処理する製造フィーチャアーカイバをさらに含み、前記処理が、前記ユーザデータに基づいてフィーチャデータをメモリに格納し、前記ジオメトリフィーチャデータと前記製造データを更新することを特徴とするシステムである。
請求項４に係る発明は、ＣＡＭ文書オブジェクトモデル生成手段をさらに含み、前記ＣＡＭ文書オブジェクトモデル生成手段が、ＣＡＭシステムが前記フィーチャデータと前記製造データを必要とすることに応じて、前記ジオメトリフィーチャデータと前記製造データをＣＡＭシステムで使用するフォーマットに変換する、請求項３に記載のシステムであろ。
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、ＶＰＸ（バーチャルプロダクトモデルエクステンシブル）モデルファイルシステムであ。このシステムは、統合ＣＡＤ／ＣＡＭの製品データ構造と、プロセスプランニングの自動化と、プロセスシミュレーションソフトウェアシステムとを含む。ファイルシステムは、板金製造セルを使用して製品を製造するようにした製造プロセスをはじめとする、板金製品に関する統合情報を示す。製造セルは、板金製造機、即ちＮＣタレットパンチマシン、レーザ切断機、曲げ機、溶接機等の他に、例えばロボットやその他自動ローディングシステム、アンローディングシステム、及びハンドリングシステム等のプロセスで使用できる周辺機器も含むことができる。換言すれば、ファイルシステムは、様々なプロセスに適合したツールを含め、製品の形状と製造プロセスに関する情報（例えばパンチング、レーザ切断、曲げ、そしてその基盤となる部品の取り付け及び配置等のプロセスを用いた製造部品の組み立て、並びに溶接、仕上げ等）を含む。

前記ファイルシステムは、製品のデザインと設計に使用されるソフトウェアシステム同士の間で、プロセス及びツール情報をはじめとする製品及び部品の形状に関する情報を伝送する。ファイルシステムでは、様々なプロセスの選択肢を検討することが可能であるため、製品はオペレータが所望する処理情報を用いて最適に製造され、期待される仕上がりと精度基準を満たすことが可能である。

一実施形態では、ファイルのコンテンツは異なるソフトウェアアプリケーションによって、及びネットワーク上でのデータの伝送によって容易に読み取り可能であるように、ＸＭＬタグ（又はスキーマ）で記述されたオブジェクトとして定義及び表現されると共に、ＸＭＬファイルとして保存される。

本発明の別の実施形態では、コンピュータ可読媒体が３Ｄ板金部品の形状に関連したデータを格納する。データは、ユーザの入力と製造データに基づくフィーチャデータを含む。フィーチャデータ及び製造データにより、平面レイアウトデザインの作成が可能となる。

また別の実施形態では、コンピュータ可読媒体が３Ｄ板金部品の形状のモデルに関連するデータを格納する。データは、各モデルのジオメトリデータと各モデル固有の属性とを示す部品データを含む。またモデルデータは、複数のモデルの間で共有される属性データも含むが、この属性としては３Ｄ板金部品形状に関連したプロセスを定義する属性タイプが挙げられる。モデルデータは複数のモデルの間で共有される属性パラメータをさらに含むが、この属性パラメータは各属性タイプ固有のデータを提供するものである。属性としては、３Ｄ板金部品形状に属する製造属性とジオメトリエンティティが挙げられる。

一態様では、モデルのうちの選択されたものに対する部品データは、選択されたモデルの各面を示す面データと、選択されたモデルの各曲げ線を示す曲げ線データとをさらに含む。部品データはまた、選択されたモデルに関連する板金モデル編集を示すフィーチャデータを含むが、このフィーチャは部品のジオメトリデータを修正するものである。部品データはまた、選択されたモデル固有の属性を含み得るが、この属性は選択されたモデルに関連するプロセスを定義する属性タイプを含む。別の態様において、属性データは、各属性をモデルのうちの少なくとも１つに関連付けるデータも含む。部品データは２Ｄジオメトリデータと３Ｄジオメトリデータを含み得る。

アセンブリファイルシステムも含むことが可能である。アセンブリファイルシステムは、３Ｄ板金部品の構成要素が如何に組み立てられるかを示すアセンブリデータと３Ｄ板金部品の構成要素が組立てレベルにおいて如何に編集及び／又は整合されるかを示すフィーチャデータと、を格納する。アセンブリファイルシステムはまた、３Ｄ板金部品形状と少なくとも１つの非板金部品形状が如何に組み立てられるかを示し得る。

本発明の別の実施形態では、３Ｄ板金部品データファイルを構成するシステムを提供する。このシステムは、仕様データを再検討する際にユーザが選択する製造プロセスに基づいてテンプレートを選択するテンプレート選択手段を含む。システムはまた、テンプレート選択手段によって選択できるテンプレートを格納する製造データベースを含む。テンプレートは、多数の製造プロセスに対するパラメータを列挙する。システムはまた、意味（フィーチャ）生成手段とメモリを含む。意味（フィーチャ）生成手段は、テンプレートパラメータを計算し、ユーザからテンプレートパラメータを受け取る。メモリは、３Ｄ板金部品のジオメトリフィーチャデータと３Ｄ部品の製造データを格納するが、これらデータは入力されたパラメータ、計算されたパラメータ、及び仕様データに基づいている。従って、製造データ毎に異なるジオメトリデータが作成される。

かかるシステムはまた、格納されたジオメトリフィーチャデータと製造データに基づいて、ジオメトリ情報及びトポロジー情報を作成する意味（フィーチャ）的検索エンジンを含み得る。ジオメトリデータ及びトポロジーデータによって、仕様データが記述する部品を製造するのに必要な平面レイアウトデザインを示す最終モデルを表示することが可能となる。

かかるシステムはまた、ＣＡＭユーザが追加した新たなフィーチャを反映するユーザデータを処理する製造上の意味的（フィーチャ）アーカイバを含み得る。この処理としては、ユーザデータに基づいてフィーチャデータをメモリに格納し、ジオメトリフィーチャデータと製造データを更新することが挙げられる。

かかるシステムはまた、ＣＡＭ文書オブジェクトモデル（ＤＯＭ）生成手段を含むが、これはジオメトリフィーチャデータと製造データを、ＣＡＭシステムで使用されるフォーマットに変換するものである。データは、ＣＡＭシステムがフィーチャデータと製造データを必要とすることに応じて変換される。

さらに別の実施形態では、３Ｄ板金部品形状のモデルに関連するデータを格納する方法を提供する。この方法は、各モデルのジオメトリデータと各モデル固有の属性を含む部品データを格納することを含む。前記方法はまた、複数のモデルの間で共有される属性データを格納することを含む。属性は３Ｄ板金部品形状に関連するプロセスを定義する属性タイプである。上記方法は、モデル同士の間で共有される属性パラメータを格納することをさらに含むが、この属性パラメータは各属性タイプ固有のデータを提供する。属性は、３Ｄ板金部品形状に属する製造属性とジオメトリエンティティを含む。

モデルのうちの選択されたものに対する部品データを格納することは、選択されたモデルの各面を示す面データを格納することと、選択されたモデルの各曲げ線を示す曲げ線データを格納することを含むことができる。また、選択されたモデルに関連する板金モデル編集フィーチャを含むフィーチャデータを格納することも含まれる。フィーチャは部品のジオメトリデータを変更する。部品データを格納することはまた、選択されたモデル固有の属性を格納することを含むことができ、その属性は、選択されたモデルに関連するプロセスを定義する属性タイプである。属性データは、各属性をモデルのうちの少なくとも１つに関連付けるデータであり得る。部品データは２Ｄジオメトリデータと３Ｄジオメトリデータであり得る。さらにフィーチャの履歴を、例えば階層モデルに格納することができる。この場合には、複数のフィーチャ履歴を格納することが可能である。

本発明のさらに別の実施形態では、３Ｄ板金部品をデザイン及び製造しながら、ネットワークステーション同士を協働させる方法を提供する。この方法は、各ワークステーションにジオメトリフィーチャデータと製造データをコピーすることを含む。またこの方法は、各ワークステーションに同じバージョンの意味（フィーチャ）的検索エンジンを提供することを含む。意味（フィーチャ）的検索エンジンは、ワークステーションに格納されたジオメトリフィーチャデータと製造データに基づいて、各ワークステーションにおいてジオメトリデータとトポロジーデータを生成することにより、３Ｄ板金部品のモデルを表示する。この方法は、ワークステーションの１つにおいてジオメトリフィーチャデータ及び／又は製造データを変更することをさらに含む。

この方法は、かかる変更に応じて変更されたデータを各ワークステーションにコピーすることを含み、これによって新しいジオメトリデータ及び／又はトポロジーデータが生成されて、３Ｄ板金部品の更新されたモデルが表示されることとなる。

本発明の別の実施形態では、３Ｄ板金部品をデザイン及び製造しながら協働するシステムを提供する。このシステムは、ネットワークによって相互に接続した多数のワークステーションを含む。各ワークステーションは、ジオメトリフィーチャデータ及び製造データと、同じバージョンの意味（フィーチャ）的検索エンジンを格納する。意味（フィーチャ）的検索エンジンが、格納されたジオメトリフィーチャデータ及び製造データに基づいてジオメトリデータ及びトポロジーデータを生成することで、３Ｄ板金部品のモデルが各ワークステーションにおいて表示される。ワークステーションの１つにおいてジオメトリフィーチャデータ及び／又は製造データを変更すると、この変更されたデータがその他の各ワークステーションにコピーされ、これによって新たなジオメトリデータ及び／又はトポロジーデータが生成され、３Ｄ板金部品の更新されたモデルが表示される。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態の非限定的な例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。なお、図面中同様の部分については複数の図面を通して同じ参照番号を付して示す。

本発明によって形成する製品の処理方法と、この方法に使用される上部金型及び下部金型の実施形態を以下に詳細に説明する。

本発明の一態様によれば、ＶＰＸ（バーチャル・プロダクト・モデル・エクステンシブル）モデルファイルシステムは、統合ＣＡＤ／ＣＡＭ、プロセス計画自動化、及びプロセスシミュレーションソフトウェアシステムの製品データ構造を含む。ファイルシステムは、板金製造セルを用いて製品を製造するようになされた製造プロセスをはじめとする、板金製品の統合情報を示す。製造セルは、板金を製造する機械、即ちＮＣタレットパンチマシン、レーザ切断機、曲げ機、溶接機等を含むシステムのほかに、例えばロボットや自動ローディング／アンローディングシステム、及びハンドリングシステム等の、プロセスにおいて使用可能な周辺機器を含むことができる。換言すれば、ファイルシステムは様々なプロセスで採用されるツールをはじめ、製品形状に関する情報と製造プロセス情報（例えばパンチング、レーザ切断、曲げ、及び部品の取付け及び配置、溶接、仕上げ等の基礎的なプロセスを用いた製造部品の組立て等）を含む。

ファイルシステムは、製品のデザイン及び設計を行うために使用されるソフトウェアシステム同士の間で、プロセス及びツール情報をはじめとする製品情報及び部品形状情報を伝送する。ファイルシステムは、製品に対して期待される仕上がりと精度基準を満たすべく、オペレータが所望する処理情報を用いて製品を最適に製造できるように、様々なプロセスの選択肢を検討することを可能にする。

一実施形態では、ファイルのコンテンツは、様々なソフトウェアアプリケーションによって及びネットワーク上でのデータの転送によって容易に読み取られるように、ＸＭＬタグ(又はスキーマ）が示すオブジェクトとして定義及び表現すると共に、ＸＭＬファイルとして保存する。

アセンブリベースのモデルと対応するＶＰＸファイルシステムをそれぞれ図１と図２で示す。最終製品１０は、１つ以上の構成部品１２及び／又はサブアセンブリ１４を含むアセンブリであるが、サブアセンブリ１４は更なる構成部品１６及び１８を含み得る。構成部品１２、１６、１８に関して、１２と１８は板金部品とし、１６は非板金の構成要素とする。

最終製品１０をＶＰＸ形式で表したものが、アセンブリベースのファイルシステムである。このファイルシステムにおいて、メインＶＰＸアセンブリモデルファイル２０に格納されるものには、構成部品１２及び／又はアセンブリ部品１４、即ちサブアセンブリのリストだけでなく、アセンブリフィーチャ（アセンブリ特徴、例えば整合フィーチャ）やアセンブリレベルで部品を編集するためのフィーチャもある。一実施形態では、メインアセンブリＶＰＸファイル２０とサブアセンブリＶＰＸファイル２４は、構成部品の経路だけでなく、メインアセンブリレベル及びサブアセンブリレベルでそれぞれ定義されるフィーチャを格納する。

各板金構成部品１２、１８はベースのジオメトリ（幾何学的符号）及びフィーチャ（特徴）を有する別個のＶＰＸ２２、２８で表されるが、ファイルの中にはフィーチャ情報を含まないものもある。個別の部品ファイル２２、２８は、構成要素のジオメトリを格納しており、フランジの接続方法を示すトポロジー情報と共に面のジオメトリと、部品レベルで定義される構成要素に関連したフィーチャとを含む。一実施形態では、板金構成部品ＶＰＸファイル２２、２８は、部品のジオメトリをフォールドとアンフォールドの両形式で格納する。このように２つの形式で表現することで、構成部品ＶＰＸファイル２２、２８を読み取るモジュールは、部品のジオメトリに影響を与える構成部品ＶＰＸファイル２２、２８におけるフィーチャとアセンブリＶＰＸファイル２０におけるフィーチャに頼ることなく、アンフォールド状態のジオメトリを得ることができる。非板金の構成要素１６は、ＳＡＴファイル等の別個のファイル２６に記述される。ＳＡＴファイルは非板金部品のジオメトリとジオメトリに基づくフィーチャを記述したものであり、任意の３ＤＣＡＤプログラムによって作成することができる。

ＶＰＸモデルは、複雑な製造フィーチャを記述したデータモデルである。フィーチャは一般に、形状又はプロセスを示す１セットのパラメータを有するデータ構造である。部品のベースジオメトリに適用する場合には、形状パラメータを有するフィーチャが部品のジオメトリを変更する。これらの複雑なフィーチャの各々について、以下により詳細に説明する。

板金モデル編集フィーチャ、例えば、セットバック、オーバラップ、フランジオフセット、半径角トリミング、レリーフホール等は、形状パラメータを有するフィーチャの一部である。セットバック、オーバラップ、トリミング等のこれらフィーチャの中には、例えば溶接のタイプ及びこれに基づいた溶接パラメータのようなプロセスパラメータを有するものも幾つかある。

メインアセンブリモデル１０又はサブアセンブリモデル１４において実行されるオペレーションは、メインアセンブリＶＰＸファイル２０又はサブアセンブリＶＰＸファイル２４で利用可能なフィーチャとして表される。組立て中の整合オペレーションや編集オペレーション等のオペレーションもこのカテゴリーに入る。

上記のように、板金部品はＶＰＸファイルシステムにおいて利用可能な１セットの形状フィーチャ及びプロセスフィーチャによって内部的に表される。ファイルのコンテンツは、ファイルから構成されたモデルをフィーチャに関して表現及び解釈できるように、定義される。このように、モデルはフィーチャ記述型である。形状及びプロセス情報をフィーチャの形式で利用可能である場合には、ファイルを読み取るシステムはフィーチャ解釈エンジン（意味（フィーチャ)的検索エンジンとも称する）を採用して、ユーザがより直感的に編集できるモデルを構成して、ユーザの所望するデザインと製造データを作成することができる。

図３を参照すると、対象部品３０を１つ以上の方法で製造できることが分かる。例えば、１ピースの板金３１を曲げ加工することにより、対象部品３０を製造することができる。また対象部品３０は、それぞれ別個のピースの板金３２と３４を溶接することによって構成することもできる。この特定の例では、ピース３２はピース３４に溶接可能なように更なるフランジを含む。このように、製造プロセスが板金部品のジオメトリに影響を与え得ることは明白である。換言すれば、製造プロセスによってジオメトリを変更することができる。

図４を参照してＶＰＸファイルの構成について説明する。まず、仕様データ４０（例えば、対象部品の図面）が顧客によって入力される。仕様データは典型的に、製造される対象部品を記述したものである。種々の製造プロセスとアンフォールド状態の材料の形状（即ち平面レイアウトデザイン）を含む、対象部品の実際の作成方法を決定して、ＶＰＸファイルに格納する必要がある。

仕様データを再検討して、設計者は製造プロセスと対象部品における対応する位置を選択する。この位置は、図形又はパラメータのいずれかによってデザイン可能である。この例では、設計者はスポット溶接を選択することにする。一実施形態では、ダイアログボックスがスクリーン上に現れ、製造プロセスに対応したテンプレートに基づいてパラメータを入力するよう設計者に要求する。ブロック４２では、指定された製造プロセスと対象部品のジオメトリに基づいて、製造データベース４４からテンプレートが検索される。製造データベース４４に格納された種々のテンプレートには、様々な製造プロセスに対するパラメータが列挙されている。スポット溶接の場合、テンプレートは必要な追加のフランジ（例えば、フランジの高さと幅）と必要なホールに対するジオメトリを含むことができる。他のパラメータとしては、溶接の電圧、溶接時間等がある。

ブロック４６はテンプレートパラメータの計算及び／又は入力を表す。テンプレートフィールドに対する値の幾つかは、設計者によって手入力される。他のパラメータは、前もって格納されたデータと部品ジオメトリに基づいて、システム自体によって計算される。例えば設計者がホール数を示せば、入力された数と対象部品のジオメトリに基づいて、システムは必要なフランジのジオメトリを調査する。

情報が全て入力され、計算された後に、ブロック４８でパラメータを示すデータが格納される。この情報は、製造フィーチャデータだけでなく、対象部品に基づくジオメトリフィーチャデータのすべてを含む。

選択的な製造プロセスをＶＰＸファイルに含むことができる。例えば、設計者は対象部品を見た上で、別の製造プロセス、例えばＴＩＧ溶接を選択することができる。設計者がＴＩＧ溶接を指定する場合には、設計者／システムはＴＩＧ溶接のテンプレートに記入することができる。同様に、曲げ加工を選択して適切な曲げ加工データを生成することもできる。従って、多数の製造プロセスを対象部品と関連付けることができる。多数の製造プロセスを有する利点は、機械のオペレータが、使用するプロセスと既に開発済みの適切な平面レイアウトデザインを選択できることである。例えば、スポット溶接機が使用中あるいは動作不能である場合には、オペレータは適切な平面レイアウトデザインをまず設計しなければならないということもなく、ＴＩＧ溶接機を使用することを選択することができる。

製造情報及びジオメトリ情報は、メモリ４８から転送されて、ＶＰＸファイル５０に格納される。意味（フィーチャ）的検索エンジン５２（即ちフィーチャ解釈エンジン）を設けて、ジオメトリ及びトポロジー（Ｇ＆Ｔ）を作成することにより、選択された製造プロセス及び関連するパラメータとともに最終製品を表示することができる。図４では、スポット溶接を使用することに基づいて、対象部品を作成するために必要な板金部品、即ち（図４ではフォールド状態となっているが）平面レイアウトデザインをディスプレイ５４が示す。よって、付帯のフランジと関連するホールはジオメトリの一部であり、それらも表示される。さらに、例えば電圧（Ｖ）、溶接時間（Ｌ）等の他の製造パラメータを表示することができる。異なる製造プロセスが選択された場合には、対象部品に対する異なる平面レイアウトデザインを見ることができる。

このように、ジオメトリデータではなく意味データを処理して格納する（即ちシステムはフィーチャベースである）ために、本発明では設計者の意図が直感的且つ迅速に取り込まれる。さらに、デザインと製造の変更も迅速且つ柔軟に行われる。すべての製造情報が単一のファイルシステムに格納されるため、本発明ではユーザの製造ノウハウが蓄積される。

上述のように、構成要素板金部品ＶＰＸファイルは部品のジオメトリを格納するが、全てのフランジは基本的に、フランジの接続方法を示すトポロジー情報と共に、フォールド形式及び／又はアンフォールド形式で格納される。構成要素ＶＰＸファイルはまた、部品レベルで定義された複雑なフィーチャも格納する。板金モデルでは、接続に関する情報は曲げ線フィーチャによって表される。曲げ線フィーチャは、同時に曲げられる線、即ち２つのフランジ間の１つ以上の同一直線上の曲げ線を含む。構成要素ＶＰＸファイルは２Ｄと３Ｄの両方のジオメトリを格納できるため、設計者は２Ｄと３Ｄの両方で製造属性を指定することができる。

スケッチオブジェクトは、部品のフランジ又は面の基本ジオメトリを表す。フランジの基本ジオメトリオブジェクトは、例えば線、円弧、円、楕円、ナーブス曲線のようなジオメトリに関する要素を含むループである。インデックスによる第１のループは、フランジの外側境界を表し、他のループはフランジ内部にホール又はリンクを形成する。ループは、閉じた状態（ホール）でも、又は開いた状態（リンク）でもよい。ループ内の要素は、例えば平行、垂直、角、接線、同心、及び一致等を含む。制約条件は、ノッチ、円弧穴、標準的な多角形等の板金形状を示す形状に関してユーザが指定するか又は自動的に設定される。よってスケッチをパラメータに関して編集する際には、形状を維持したまま、意図する方法で有意に変更を行うことができる。

ＶＰＸモデルによって記述できる複雑なフィーチャのより多くについて、ここで説明する。製品の所望の形状を生成するためにモデルの形状を変更するべくモデルに実行するオペレーションを容易に編集して、デザインの変更を行うことができる。オペレーションとしては、３Ｄ形状を変更するトリミングオペレーション、フランジに関する標準的形状を入力する形状挿入オペレーション、モデルに関する寸法オブジェクトを作成して、製造する製品の寸法をモデルと比較する検査中に部品の形状を編集する寸法に関するオペレーション等がある。

トリミングオペレーション／フィーチャ（すなわち、板金モデル編集フィーチャ）は、３Ｄアセンブリ及び構成要素を変更して、対象とするモデルを迅速に生成し、オブジェクトのパラメータを迅速に変更することにより発生した又は同様のモデルを生成するユーザのオペレーションである。トリミングフィーチャの一例としては、セットバックフィーチャ、オーバラップフィーチャ、フランジトリミングフィーチャ、フランジオフセットフィーチャ、半径角トリミングフィーチャ、レリーフホールフィーチャ、レリーフスロットフィーチャ等がある。例えば、セットバックフィーチャを適用する場合には、製造属性を追加することができる。溶接はセットバックに共通するものである。セットバックジオメトリ／データは、顧客が溶接をどのように適用したいかということに左右される。

パターンフィーチャ（すなわち、形状挿入オペレーション）は、予め定義されたツール又はツールセットによって製造できる標準的な形状と、形状を部品に配置する分布パターンを表す。パターンフィーチャの例としては、例えば単一の円、正方形、長方形、楕円形、角の丸い長方形、単一Ｄ形状、二重Ｄ形状、バリ取り、タップ、特別なホール、成型ホール、及びマーキングツール等の標準的な板金ツール形状がある。パターンフィーチャはまた、例えば弧パターンや格子パターンのようなフランジ上での形状の配置分布を含む。

寸法オブジェクトは、３Ｄモデルの変更、寸法オブジェクトの作成、寸法の表示、部品形状をパラメータに関して編集する値としての寸法の使用、又は部品同士間のアセンブリの整合後の変更等に関するユーザオペレーションを表す。モデルに関して作成された寸法を使用することで、製造する部品の寸法を検査して、製造寸法を組立オペレーション中にモデルの寸法と比較することができる。

上記のように、ＶＰＸアセンブリファイルはアタッチメント（すなわち、アセンブリ）フィーチャデータを格納する。アタッチメントフィーチャは、最終製品を製造するために部品を組み立てる際に、複数の部品を整合させることに関する。整合オペレーションに含まれるプロセスは、元部品としての部品が目的部品としての固定したままの部品と整合するように元部品を移動させることを含むが、移動させる際には、元部品の基準点／オブジェクトを目的部品の基準点／オブジェクトと所与のオフセットをもって正確に整合させるようにする。部品の反転、部品の回転、組立て順序、及び組立てオペレーションに追加される情報等の部品の組立てに関するその他の部品動作オペレーションも、アセンブリＶＰＸファイルに保存される。

整合動作によって作成されるフィーチャにプロセス属性を追加することができる。例えば、抵抗溶接、ＴＩＧ溶接、ＣＯ_２溶接、及びＹＡＧ溶接等の様々なタイプの溶接プロセスに対するプロセス属性を追加可能である。選択した溶接プロセスのタイプに基づいて、互いに接触する部品の表面又はエッジを検出してサブフィーチャとして形成し、それに溶接属性を設定する。すなわち、溶接フィーチャは部品のいくつかの接触するエッジに対して作成されるため、溶接の属性は接触するエッジを含む。

位置付けフィーチャ情報は、ＶＰＸアセンブリファイルに格納される。位置の確認後にモデルに位置付け情報を追加するが、位置付け情報はマーキングツールを用いて平面レイアウトに追加されるマーキングを含むことができる。作業現場で製造部品を組み立てる際に整合を行うために、これらのマークを用いることができる。位置付け属性のタイプの例としては、半せん断して底面にホールを設けたもの、レーザによるマーキング、センターパンチング等がある。入力されるパラメータは、選択された配置付けタイプによって変わる。

ＣＡＤシステムは、ＣＡＭシステムとインタフェースすることができる。よって一実施形態では、ＶＰＸデータは任意のＣＡＭシステムによって使用可能である。データをＣＡＭシステムに送る１つの可能な理由は、製造実現可能性に関して部品デザインを実証することである。実現可能性に関するチェックで失敗すると、部品デザインが変更される。すなわち、部品は部品デザインとプロセス実現可能性を、設計上のデザイン段階自体において徹底的に検証できるように、さらに分解可能である。デザインの反復が実行されることで、製造実現可能性が検証されるだけでなく、異なるデザイン代替案を評価することにより、最適なデザインに到達できる。部品デザインの妥当性を検査することにおいて、或るシステムに追加された製造属性情報を他のシステムで使用し、そのシステムにおけるプロセスプランを生成する。例えば、ＣＡＭシステムによって追加された接合情報は、ＣＡＤステムにおいて溶接プロセスを選択するために使用することができる。例えば、接合部を有するエッジは、整合又は溶接については回避してもよい。

図５を参照して、新たなフィーチャをＣＡＭ顧客によって追加することについて述べる。データを再検討した際に、ＣＡＭ顧客が変更の必要性に気づいたとする。この例では、ＣＡＭ顧客は、例えばＣＡＭソフトウェア、タレットパンチＣＡＭソフトウェア、又はレーザＣＡＭソフトウェア等のＣＡＭソフトウェア６０によってデータを処理した後に、レリーフホールに対する必要性を認知する。レリーフパンチが指定されると、製造フィーチャアーカイバ６２は、１つには影響のある部品エンティティを検出してＶＰＸファイル５０にそのフィーチャを格納することによって、データを処理する。新たなアイテムが元のファイルから独立している場合には、新たなアイテムはファイルに直接追加される。新たなフィーチャ（例えば、レリーフパンチ）が現在のフィーチャに影響を与える場合には、レリーフパンチテンプレートが製造データベース４４から検索される。ＶＰＸファイルのレリーフパンチデータを作成するプロセスは、図４に関して上述したように進行する。最終的に、ディスプレイ５４は適切な位置にレリーフパンチを有する部品を示す。

ＣＡＭソフトウェアで使用されるデータの変換について説明する。好適な実施形態では、ＣＡＭシステムがＶＰＸデータを必要とする際は常に、ＶＰＸファイルはドキュメントオブジェクトモデル（ＤＯＭ）フォーマットに変換される。変換による変化はいずれも、ＶＰＸファイルに注記される。一実施形態では、変換中に同一直線上の線を合併して１本の線とする。変更はＶＰＸファイルに注記されるため、ＣＡＭ顧客が製造フィーチャ（例えば、レリーフホール）を追加すると、元のＶＰＸモデルが適切に更新される。例えば、２本の線Ａ及びＢを合併して１つの新しい線Ｃとし、ＣＡＭ顧客が線Ｃを修正した場合には、ＶＰＸファイルは線Ｃが元々は線Ａ及びＢであったことを認識しているため、新たなフィーチャの正確な位置に基づいて、新たなフィーチャを線Ａ又はＢに関連付けることができる。

本発明の実施形態では、ＶＰＸファイルは現在のアクティブなフィーチャだけでなくフィーチャの履歴も格納する。すなわち、フィーチャが構成された順序がＶＰＸファイルに格納される。よって、ファイルを更新するには２つの方法がある：１つは新たな構成を展開させていく方法であり、もう１つは構成を遡って復元する方法である。ＶＰＸファイルを読み取る際には、すべての構成データを読み取ることになろうが、そのうちアクティブであるのは指定された構成１つのみである。

図６を参照して、多数の構成について説明する。図６に示す例では、ユーザは２つの部品Ａ及びＢを追加している。アタッチメントは構成１とする。次に、ユーザはセットバックフィーチャ、詳細にはティースセットバックを追加して構成２を作成する。その後、ユーザは代わりにイン−インセットバックとアーク溶接を使用することを決定している。これが構成３である。ユーザがアーク溶接をスポット溶接に変更すると、構成４が作成される。

それぞれの構成のデータのすべてを再現するのではなく、古い形状からのデータを使用できる。図６において、太字で示すフィーチャは現在の構成（すなわち構成４）の一部である。このようにアタッチメント、イン−インセットバック、及びスポット溶接が構成４を定義している。

上記の通り、ＶＰＸファイルシステムはアセンブリ情報、部品情報、フィーチャ情報、プロセス情報、及び属性を含むオブジェクトベースのファイルシステムである。アセンブリ情報を示すファイルとアセンブリレベルで定義されたフィーチャは、アセンブリＶＰＸファイルに存在する。部品情報と部品レベルで定義されたフィーチャは、部分ＶＰＸファイルに存在する。

フォーマットの一例を図７から図１０を参照して説明する。ＶＰＸモデルファイルはヘッダ、部品オブジェクト、属性、及び属性パラメータを含む。ヘッダは例えばファイル名を含むことができる。ＶＰＸモデルは多数の部品を有することができ、１つ以上の部品に共通した属性を有することができるため、ＶＰＸモデルでは幾つかの属性を利用することができる。すなわち、１つ以上の部品におけるエンティティが有する幾つかの属性を、ＶＰＸモデルで利用可能である。属性、部品オブジェクト、及び属性パラメータについて、以下により詳細に示す。

図８に示すように、部品はヘッダ、面、曲げ線データ、及びフィーチャを含む。ヘッダは材料の厚さ及び材料のタイプ等の情報を含むことができる。面の情報は、部品の各面を示すジオメトリデータだけでなく、この面に関連する曲げ線の名前も含む。曲げ線は部品の各曲げ線を示す情報を含む。情報の例としては、曲げのタイプ、アタッチメント情報、曲げタイプ（すなわち、製造情報）、曲げ数、Ｖ幅、中心線の座標、曲げを作成するために使用するツール、及び曲げ線が別の曲げ線と同一直線上にあるかどうか及び／又は同時に曲げられるかどうか等が挙げられる。上述したようにフィーチャ情報及び属性情報も部品データに含まれる。部品オブジェクトに格納された属性データは、その部品内部で利用されるのみの部品内部のエンティティに関する。

属性は通常、部品又は部品に属するジオメトリエンティティに関連する製造属性である。属性は任意の部品に付随させることができる。図９に示すように、それぞれの属性は、付随する部品に関するＩＤと情報を有する。また複数の属性が１つのタイプを有する。それぞれの属性タイプは、それ自身の定義と属性パラメータと呼ばれるデータを有する。従って、属性定義とデータ構造は柔軟であり、属性を格納し読み取るアプリケーション特有のものとなっている。図１０に示すように、属性パラメータは（属性が関係する）識別子と属性タイプ固有のデータを含む。例えば、レーザ切断の場合にはデータは切断する面と穴あけ点の位置を示すべきである。ＴＩＧ溶接の場合には、溶接数、位置、ＴＩＧ溶接のタイプ等を含むべきである。

本発明の一態様では、協働機能を提供する。本実施形態では、フィーチャデータは協働する各機械にコピーされる。例えば、オフィスにいるユーザと作業現場のユーザが協働することを望むとする。この場合には、オフィスの機械（例えばＰＣ）と作業現場の機械（例えばＰＣベースのコントローラ）が共に部品のフィーチャデータをロードする。各機械は意味（フィーチャ）的検索エンジンを有する必要がある。よって、各機械はフィーチャデータに基づいてジオメトリ情報とトポロジー情報を生成することができる。各サイトにおける意味（フィーチャ）的検索エンジンがジオメトリデータとトポロジーデータを生成するため、両サイトにおけるエンジンは同じデータが生成されることを保証するように同じバージョンである必要がある。協働する機械のうちの一方が部品を変更したいと望む場合には、当該機械は変更を特定し、上述のように適切なパラメータが入力（又は生成）される。新たなプロセスとパラメータは協働する相手方に転送される。このようにフィーチャ情報を共有することにより、部品ジオメトリも共有できる。上述の例ではオフィスと作業現場との間での共有について述べたが、データはいろいろなワークステーションの間でインターネットによって共有することができる。

協働実施形態の利点として、ネットワークトラフィックの縮小を挙げる。さらに、協働できるということで、製造情報が作業現場に直感的且つ直接的に伝達されるばかりでなく、通信も直感的で迅速なものになる。

本発明のＶＰＸファイルは、作業現場のオペレータに処理に関する指示を伝えるものである。新たなＶＰＸファイルシステムでは、処理命令が視覚的且つより正確に作業現場のオペレータに伝達されるように、プロセス属性がモデルの適切な位置に格納される。

よって、本発明はいくつかの平面レイアウトデザインと部品を生成するいくつかの方法を含む、部品の完全なモデルを提供する。情報のすべてが一緒に格納されるため、管理時間が減少する。完全なモデルが検索されると、情報のすべてを容易に利用できるため、オペレータはプロセスを選択することができる（例えば、曲げ加工機が動作していない場合には溶接を行う等）最終製品が修正される場合には、他のすべてのデータは容易に調整することができる。すなわち、製造データ及びジオメトリデータはオペレータの入力を要することなく調整することができる。

実施形態をいくつか例示して本発明を説明したが、使用した用語は本発明を限定するものではなく、記載上及び説明上のものであると理解されたい。本発明の態様における範囲及び主旨を逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内（現在の特許請求の範囲及び補正される特許請求の範囲内）で変更が可能である。例えば、ＶＰＸファイルは曲げ順等の付加的な情報を格納することができる。特定の手段、材料、及び実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明は開示した内容に限定されるものではなく、その範囲は添付の特許請求の範囲内にある全ての機能上同等の構造、方法、及び使用に及ぶ。

本発明の種々の実施形態によれば、本明細書に記載した方法は、コンピュータプロセッサ上で実行するソフトウェアプログラムのようなオペレーション向けのものであることを意図している。アプリケーション固有の集積回路、プログラム可能なロジックアレイ、及びその他のハードウェアデバイスを含む（ただし、これらに限定されない）専用のハードウェア実行も同様に、本明細書中に記載した方法を実行するように構成することができる。さらに、分散処理若しくは構成要素／オブジェクト分散処理、並列処理、又はバーチャルマシン処理を含む（ただしこれらに限定されない）代替的なソフトウェア実行も、本明細書中に記載した方法を実行するように構成することができる。

なお、本明細書に記載した本発明のソフトウェア実行は、例えばディスクやテープ等の磁気媒体、ディスク等の磁気光学若しくは光学媒体、又はメモリカード若しくは１つ以上の読取り専用(不揮発性）メモリ、ランダムアクセスメモリ、その他のリライタブル（揮発性）メモリ等を収容するその他のパッケージ等のソリッドステート媒体のような、有形の格納媒体に任意に格納される。電子メール又はその他の内蔵型の情報アーカイブ若しくはアーカイブセットに添付されるデジタルファイルは、有形の格納媒体と同等の配布媒体と想定する。従って、本発明は本明細書中に列記した有形の格納媒体又は配布媒体、及び本明細書中のソフトウェア実行を格納する、技術的に認識された同等物及び後継的な媒体等を含むものとする。

本明細書では特定の基準及び手続きを参照した実施形態において実行される構成要素及び機能について述べたが、本発明はそれらの基準及び手続きには限定されない。基準はそれぞれ最先端の例を示すものであり、かかる基準は定期的に、本質的に同じ機能を有する、より高速又はより効率的な同等物に代わるものである。従って、同じ機能を有する代替の基準及び手続きも本発明の同等物と考えられる。

本願明細書は、米国特許出願番号第１０／９５９，１５３号（２００４年１０月７日出願）の全内容を参照し、その記載を含むものとする。

部品組立を示す図である。図１の部品組立を示す、本発明の一態様によるファイルシステムを示す図である。同じ対象部品を製造する、２つの異なる方法を示す図である。対象部品の図面に基づいて平面レイアウトデザインを決定する、本発明の一態様によるシステムを示す図である。本発明の一態様による、平面レイアウトデザインに反映されたＣＡＭ顧客からのフィードバックを示す図である。本発明の一態様による構成履歴を示す図である。本発明の一態様によるＶＰＸモデル構造を示す図である。本発明の一態様による部品オブジェクト構造を示す図である。本発明の一態様による属性構造を示す図である。本発明の一態様による属性パラメータ構造を示す図である。

Claims

３Ｄ板金部品データファイルを構成するシステムであって、
仕様データを再検討する際に、ユーザによって選択される製造プロセスに基づいてテンプレートを選択するテンプレート選択手段と、
前記テンプレート選択手段によって選択できるテンプレートを格納する製造データベースであって、前記テンプレートが複数の製造プロセスに対するパラメータを列挙する前記製造データベースと、
テンプレートパラメータを計算し、前記ユーザからテンプレートパラメータを受け取る意味生成手段と、
前記３Ｄ板金部品のジオメトリフィーチャデータと前記３Ｄ部品の製造データを格納するメモリであって、前記データが入力されたパラメータ、計算されたパラメータ、及び仕様データに基づく前記メモリと、を備え、
製造データ毎に異なるジオメトリデータが作成され、
前記格納されたジオメトリフィーチャデータと製造データに基づいて、ジオメトリ情報及びトポロジー情報を作成する意味的検索エンジンをさらに含み、前記ジオメトリデータ及び前記トポロジーデータは、前記仕様データによって記述される部品を製造するのに必要な平面レイアウトデザインを示す最終モデルの表示を可能であり、
前記システムが、ＣＡＭユーザによって追加された新たなフィーチャを反映するユーザデータを処理する製造上の意味的アーカイバをさらに備え、
前記処理が、前記ユーザデータに基づいてフィーチャデータをメモリに格納し、前記ジオメトリフィーチャデータと前記製造データを更新することを特徴とする、システム。
ＣＡＭ文書オブジェクトモデル生成手段をさらに含み、前記ＣＡＭ文書オブジェクトモデル生成手段が、ＣＡＭシステムが前記フィーチャデータと前記製造データを必要とすることに応じて、前記ジオメトリフィーチャデータと前記製造データをＣＡＭシステムで使用するフォーマットに変換する、請求項１に記載のシステム。
３Ｄ板金部品データファイルを構成するシステムであって、
仕様データを再検討する際に、ユーザによって選択される製造プロセスに基づいてテンプレートを選択するテンプレート選択手段と、
前記テンプレート選択手段によって選択できるテンプレートを格納する製造データベースであって、前記テンプレートが複数の製造プロセスに対するパラメータを列挙する、前記製造データベースと、
テンプレートパラメータを計算し、前記ユーザからテンプレートパラメータを受け取るフィーチャ生成手段と、
前記３Ｄ板金部品の前記ジオメトリフィーチャデータと前記３Ｄ部品の製造データを格納するメモリであって、前記データが入力されたパラメータ、計算されたパラメータ、及び仕様データに基づく前記メモリと、を備え、
製造データ毎に異なるジオメトリデータが作成され、
前記システムが、前記格納されたジオメトリフィーチャデータと製造データに基づいて、ジオメトリ情報及びトポロジー情報を作成するフィーチャエンジンをさらに備え、
前記ジオメトリデータ及び前記トポロジーデータは、前記仕様データによって記述される前記部品を製造するのに必要な平面レイアウトデザインを示す最終モデルの表示が可能であり、
ＣＡＭユーザによって追加された新たなフィーチャを反映するユーザデータを処理する製造フィーチャアーカイバをさらに含み、前記処理が、前記ユーザデータに基づいてフィーチャデータをメモリに格納し、前記ジオメトリフィーチャデータと前記製造データを更新することを特徴とする、システム。
ＣＡＭ文書オブジェクトモデル生成手段をさらに含み、前記ＣＡＭ文書オブジェクトモデル生成手段が、ＣＡＭシステムが前記フィーチャデータと前記製造データを必要とすることに応じて、前記ジオメトリフィーチャデータと前記製造データをＣＡＭシステムで使用するフォーマットに変換する、請求項３に記載のシステム。