JPH0256074A - 立体容器の設計装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は立体容器の設計装置、特に回転体ではない立体
容器を設計する装置に関する。

〔従来の技術〕

商品の多様化とともに、その商品を収容する容器も様々
なデザインのものが流通している。しかもその容器の形
状は、単純な幾何図形ではなく、複雑な形状を組み合わ
せたものが多い。現在では、コンピュータの普及ととも
に、ＣＡＤによる立体容器の設計が行われるようになっ
てきている。立体容器のデザイナ−は、デイスプレィ上
に表示された三次元イメージを見ながら設計を行うこと
ができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のＣＡＤシステムを用いた立体容器
の設計装置では、設計がかなりむずかしく熟練を要する
という問題点がある。特に回転体ではない立体容器の場
合、常にｘ、　ｙ、　　ｚという三次元の座標値を考慮
しなければならず、二次元のデイスプレィ表示を見なが
ら三次元の設計を行うために、思うような設計ができな
いのが現状である。図形の特徴表現を三次元で行うには
、非常に困難を伴うことになる。

そこで本発明は、容易に三次元立体容器の設計を行うこ
とのできる立体容器の設計装置を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、設計対象となる立体容器の縦断面をＸＹ平面
上の平面図形として入力する縦断面入力手段と、 この縦断面のうち、所定範囲のＹ座標値を有する部分を
拘束範囲として定義する拘束範囲入力手段と、 定義された拘束範囲について、立体容器の横断面をＸＺ
平面上の平面図形として入力する横断面入力手段と、 上述の各入力手段によって入力されたデータを記憶する
記憶装置と、 拘束範囲に所属しない拘束範囲外の一部分について、そ
の一部分の縦断面データとその一部分の両側にある拘束
範囲の横断面データとに基づいて、その−１部分の横断
面を演算によって求める拘束範囲外演算手段と、 上述の各入力手段による入力結果および拘束範囲外演算
手段による演算結果を表示する表示装置と、 によって、立体容器の設計装置を構成したものである。

〔作　用〕

本発明による装置では、縦断面と横断面とが、それぞれ
別々に入力される。デザイナ−はまず縦断面の設計を行
う。縦断面はＸＹ平面上の平面図形として与えられるの
で、設計は非常に容易である。続いて、この縦断面を基
準として、所定の拘束範囲についての横断面の設計を行
う。この横断面はＸＺ平面上の平面図形として与えられ
るので、やはり設計りよ容易に行うことができる。拘束
範囲は、所定範囲のＹ座標値を有する部分として定義で
きる。そして、横断面が定義されていない拘束範囲外の
部分については、その部分を両側から挟んでいる２つの
拘束範囲について定義された横断面と、その部分の縦断
面とに基づいて演算によって横断面が定義される。した
がって、デザイナ−はＸＹ平面上で縦断面を定義し、い
くつかの拘束範囲についてＸＺ平面上でいくつかの横断
面を定義するだけでよい。このため、立体の特徴をつか
んだ設計を容易に行うことができる。

〔実施例〕

以下本発明を図示する実施例に基づいて説明する。第１
図は本発明の一実施例に係る立体容器の設計装置の基本
構成を示すブロック図である。この装置は、縦断面入力
手段１、拘束範囲入力手段２、横断面入力手段３という
３つの入力手段を有する。この３つの入力手段から入力
されたデータは記憶装置４に記憶される。縦断面入力手
段１は、設計対象となる立体容器の縦断面をＸＹ平面上
の平面図形として入力する機能を有する。拘束範囲入力
手段２は、縦断面入力手段１によって入力された縦断面
のうち、所定範囲のＹ座標値を有する部分を拘束範囲と
して定義する機能を有する。また、横断面入力手段は、
定義された拘束範囲について、立体容器の横断面をＸＺ
平面上の平面図形として入力する機能を有する。拘束範
囲外演算手段５は、これらの入力データに基づいて、拘
束範囲外の横断面を演算によって求める機能を有する。

そして表示装置６は、上述の各入力手段による入力結果
および拘束範囲外演算手段５による演算結果を表示する
。

実際には、これらの各構成要素はコンピュータおよびそ
の周辺機器によって実現される。たとえばこの実施例で
は、各入力手段はコンピュータに接続されたタブレット
によって構成されており、記憶装置４はこのコンピユー
夕のメモリ、拘束範囲外演算手段５はこのコンピュータ
のＣＰＵおよびこれを動作させるソフトウェアで構成さ
れている。また、表示装置６は、このコンピュータに接
続されたデイスプレィ装置である。

続いて、この装置の動作について説明する。いま、説明
の便宜上、第２図に示すようなチューブ容器を設計する
具体的な例に基づいて、この装置の動作を説明すること
にする。第３図は、デザイナ−の設計手順を示す流れ図
である。はじめに、ステップＳ１において縦断面の設計
を行う。この実施例では、ＸＹ平面上に第４図に示すよ
うな平面図形が入力される。この平面図形の入力は、縦
断面入力手段１、すなわちタブレットによって行われる
。デザイナ−は表示装置６のデイスプレィ画面を見なが
ら、この平面図形の設計を行うことになる。これはたと
えば、タブレットペンの位置をデイスプレィ画面上に表
示し、デザイナ−の指定した点間を直線で連結してゆく
ような入力方法を採ればよい。なお、タブレットなどの
入力装置によって平面図形を入力する種々の方法は、Ｃ
ＡＤシステムなどによって既に公知の方法であるため、
ここでは詳しい説明を省略する。

続いて、ステップＳ２において、拘束範囲の指定を行う
。この拘束範囲の指定は、Ｙ座標値の範囲を指定するこ
とによって行われる。この実施例では、まず第４図の区
間ａが拘束範囲として指定される。すなわち、ｙ２≦Ｙ
Ｓｙ３なる条件を満たす範囲が拘束範囲となる。この拘
束範囲の指定は拘束範囲入力手段２、すなわち本実施例
の場合、タブレットによって行われる。

拘束範囲が指定されると、ステップＳ３において、この
指定した拘束範囲について横断面の設計が行われる。こ
の実施例では、第５図（ａ）に示すような横断面が入力
される。この横断面の入力は、横断面入力手段３によっ
て行われ、入力したデータはＸＺ平面上の点として取扱
われる。本実施例の場合、デイスプレィ上に、第４図に
示す縦断面と、第５図（ａ）に示す横断面とが画面を分
割して同時に表示され、デザイナ−は縦断面表示を見な
がら、タブレットで横断面の入力を行うことになる。

１つの拘束範囲についての横断面の設計が終了すると、
ステップＳ４において、すべての拘束範囲の指定が行わ
れたかが判断される。この実施例では、区間すをもう１
つの拘束範囲としている。

したがってステップＳ２に戻り、ｙｏ≦Ｙ≦ｙ１なる条
件を満たす範囲を拘束範囲とし、ステップＳ３において
、第５図（ｂ）に示す横断面が入力される。こうして、
本実施例ではすべての拘束範囲の指定が終了する。ここ
で、拘束範囲とは、その範囲内では横断面形状が、定義
された横断面の形状に拘束されるという範囲である。し
たがって、本実施例の場合、拘束範囲ａは第５［（ａ）
に示すような偏平楕円の横断面をもつことになり、拘束
範囲すは第５図（ｂ）に示すような円の横断面をもつこ
とになる。なお、拘束範囲すの場合、途中に（びれ部（
チューブ容器の本体部とキャップ部との間に相当する部
分）が存在するが、この部分もやはり第５図（ｂ）に示
す円の横断面をもつ。すなわち、キャップ部の横断面は
半径Ｘ２の円であり、くびれ部の横断面は半径ｘ１の円
となる。このように、横断面はその拘束範囲における横
断面の相似形を示すものであり、絶対的な大きさは縦断
面に応じて決定されることになる。

横断面入力手段３は、縦断面入力手段１と同様に、ＣＡ
Ｄシステムで一般的に用いられている入力方法を採れば
よいが、本実施例の装置は、更に簡便な入力方法を行う
こともできる。これは第６図（ａ）〜（ｄ）に示すよう
な基本図形を予め何種類か用意しておき、必要ならこれ
らの基本図形を偏倍して所望の横断面を得る方法である
。たとえば、第５図（ｂ）のような円を横断面として入
力するのであれば、第６図（ａ）の基本図形円を選択す
るだけでよい。第５図（ａ）のような偏平楕円を横断面
として入力するのであれば、第６図（Ｃ＞のスーパー楕
円を選択したのち、縦横比を変えて偏平図形を得ればよ
い。一般に、立体容器の横断面は数種類の基本図形およ
びこれらを偏倍した図形にあてはまることが多く、この
ような簡便な入力方法は極めて有効である。

ステップＳ４で、すべての拘束範囲の指定が完了したと
判断されると、ステップＳ５の拘束範囲外の演算が行わ
れる。前述のように、１つの拘束範囲の横断面は、入力
した１つの相似形図形によって拘束されることになる。

したがって、ある図形の相似形という横断面に拘束され
るべきでない部分は、拘束範囲とすることはできない。

本実施例の場合、チューブ容器の両端（区間ａとｂ）は
拘束範囲とすることができるが、その間の部分（区間Ｃ
）は第２図からもわかるとおり拘束範囲とすることはで
きない。この拘束範囲外の部分については、拘束範囲外
演算手段５によって横断面が自動的に決定される。した
がって、第３図の流れ図において、デザイナ−の実際の
作業はステップＳ４までであり、以下の作業はコンピュ
ータによって自動的に行われる作業である。

ステップＳ５における拘束範囲外の演算は、その拘束範
囲外の縦断面と、これを挟んでいる拘束範囲についての
横断面と、に基づいて行われる。

すなわち、区間Ｃについて横断面を求める演算は、第４
図に示す区間Ｃの縦断面形状と、第５図に示す区間ａ、
ｂについての横断面形状と、に基づいて行われる。この
ため、拘束範囲外の部分は、必ず２つの拘束範囲の部分
によって挟まれていなければならない。別言すれば、容
器の上端と下端とは必ず拘束範囲としておく必要がある
。本実施例では、拘束範囲外の部分は区間Ｃの部分だけ
であり１箇所しかないが、拘束範囲を数箇所に設けた場
合には、これらの間の複数箇所に拘束範囲外の部分が存
在することになり、ステップＳ５の演算ば各箇所ごとに
別々に行われる。

さて、本実施例の場合、拘束範囲外の区間ＣＥついての
横断面を求めることになるが、この区間の横断面はその
位置によって形状が異なる。たとえば、区間ａに近い方
では偏平楕円になるであろうし、区間すに近い方では円
になるであろう。したがって、各位置ごとにそれぞれ横
断面を求める必要がある。そこで、まず第７図に示すよ
うに、区間Ｃ上にいくつかの点を定義する。この例では
、Ｐ　　−Ｐ　　の間に、Ｐ、、Ｐ２．Ｐ３．・・・と
点をｂ 定義している。この点の数は、容器設計の分解能を考慮
して適当に定めればよい。Ｐ　における横断面は第５図
（ａ）に示すような偏平楕円であり、Ｐ、における横断
面は第５図（ｂ）に示すような円である。これらの間の
点Ｐｌ、Ｐ２．Ｐ３．・・・のそれぞれにおける横断面
を演算するのが、ステップＳ５の作業である。

まず、ステップＳ５１において、両側にある拘束範囲に
ついての横断面のｎ等分割が行われる。

ここでは説明の便宜上、ｎ−１６とするが、実際にはこ
の分割数は、容器設計の分解能を考慮して適当に定めら
れる。第８図に等分割を行った状態を示す。第８図（ａ
）は、拘束範囲ａについて定義された横断面を１６等分
した図であり、分割点をＡ、、Ａ２．・・・とじて表わ
し、同図（ｂ）は、拘束範囲すについて定義された横断
面を１６等分した図であり、分割点をＢｔ　＝　　Ｂ２
　、・・・として表わす。

以下の演算の原理は、これらの対応する分割点間（たと
えば、Ａ１とＢ、）を滑らかに結ぶ線を考え、この線上
の点の集合として各横断面を求めようとするものである
。

まず、ステップＳ５２において、等分割点の正規化を行
う。すなわち、点Ｐ　のｘｚ座標値が、（１，０）とな
るように、第８図（ａ）の各分割点のＸ座標値およびＺ
座標値に一定の係数を乗するのである。このように正規
化した後の各分割点のｘｚ座標値を、第９図に示すよう
に、Ａ１　　（ｘａｌ’”ａｌ）、Ａ２　　（ｘａ２’
　　ｚａ２”　’　”’と表わすことにする。全く同様
に、点ＰｂのＸＺ座標値が、（１゜０）となるように、
第８図（ｂ）の各分割点のＸ座標値およびＺ座標値に一
定の係数を乗じて正規化を行う。ここで正規化した後の
各分割点のＸＺ座標値を、第１０図に示すように、Ｂ　
ｒ　（Ｘ　ｂｌ。

ｚｂｌ）、Ｂ２　　（Ｘｂ２’　　ｚｂ２）、”・と表
わすことにする。

このように正規化した分割点の座標値を用いて、拘束範
囲外の任意の位置における横断面を構成する点の座標値
を求めることができる。いま、たとえば第７図において
、ｋ番目の点Ｐｋの位置における横断面（ｙ−ｙ、平面
による断面）を考えると、第８図（ａ）に示す偏平楕円
と第８図（ｂ）に示す円との中間の偏平形状をもった楕
円（第１１図）になるわけである。この楕円をｎ等分割
した点Ｋｌ　（ｘｋＰ２ｋｌ）ゝに２　（ｘｋ２′　ｚ
ｋ２）ゝ°°゛０座標値を演算によって求めるのが、ス
テップ８５３の作業である。ｎ等分割した任意のｉ番目
の点に１　（第１１図）の三次元座標系における座標値
（ｘｋ”　　ｙｋｌ’　　ｚｋｉ）は、次式で与えられ
る。

ｘ　ｋ＋＝　Ｄ／　Ｃ・（ｘ　ｂｌ−ｘ　ａｉ）十ｘ　
ａｌ　　（１）ｙｋ−ｙｋ　　　　　　　　　　　　　
（２）ｚ　　−Ｄ　／　Ｃｅ（Ｚ　ｂｉ　　ｚ　ａｌ）
　十ｚ　、１（３）ｌ ここで、Ｘ　およびｚａｌは、第９図に示すように、区
間ａで定義された横断面のｉ番目の分割点ＡｉのＸおよ
びＺ座標値、Ｘ　およびｚｂｔは、第１０図に示すよう
に、区間すで定義された横断面のｉ番目の分割点Ｂ、の
ＸおよびＺ座標値、ｙ、は、第７図に示すように点Ｐｋ
のＹ座標値である。また、ＤおよびＣは、第７図に示す
縦断面に沿っての点Ｐ　からそれぞれ点Ｐ　および点Ｐ
ｂまでのａ　　　　　　　　　　　　　　　ｋ 距離である。この距離は、（Ｐａ〜ｐｔまでの直線距＃
ｉ）＋（Ｐｉ〜Ｐ２までの直線距ｉ！ＩＩ）十・・・・
・−という演算によって容易に求めることができる。

以上のようにして、任意のに番目の横断面を構成する任
意のｉ番目の分割点の三次元座標値が求まるので、必要
なすべての横断面が演算によって求まることになる。本
実施例では、演算によって横断面を求める部分は、１箇
所だけ（第４図の区間Ｃ）であるが、これが複数箇所あ
る場合には、ステップＳ６によってステップＳ５へ戻り
、同様の演算を繰り返すことになる。なお、ステップＳ
５における拘束範囲外の演算は、上述の実施例で述べた
方法に限定されるわけではなく、要するに、その部分の
縦断面データと、その両側にある拘束範囲の横断面のデ
ータと、に基づいて滑らかな立体形状を生成することの
できる演算方法であれば、どのような方法を用いてもよ
い。

〔発明の効果〕

以上のとおり本発明による立体容器の設計装置によれば
、デザイナ−は縦断面と、横断面とを別々に二次元平面
上で設計すればよく、横断面が一義的に定まらない部分
については演算によって横断面が生成されるため、設計
が非常に容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る立体容器の設計装置の
基本構成を示すブロック図、第２図は第１図に示す装置
によって設計する立体容器の具体例を示す斜視図、第３
図は第１図に示す装置による立体容器の設計手順を示す
流れ図、第４図は第１図に示す装置における縦断面入力
手段の入力状態を示す図、第５図は第１図に示す装置に
おける横断面入力手段の入力状態を示す図、第６図は第
１図に示す装置における横断面入力手段の簡便な入力方
法を示す図、第７図は第１図に示す装置における横断面
生成位置を示す図、第８図は第１図に示す装置において
定義された横断面の等分割を示す図、第９図〜第１０図
は、等分割横断面の拡大図、第１１図は演算によって求
めた横断面の拡大図である。 １・・・縦断面入力手段、２・・・拘束範囲入力手段、
３・・・横断面入力手段、４・・・記憶装置、５・・・
拘束範囲外演算手段、６・・・表示装置。 第１図 （Ｑ） （ｂ） 第１０図 ヌ 第１１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）設計対象となる立体容器の縦断面をＸＹ平面上の
   平面図形として入力する縦断面入力手段と、 前記縦断面のうち、所定範囲のＹ座標値を有する部分を
   拘束範囲として定義する拘束範囲入力手段と、 定義された前記拘束範囲について、立体容器の横断面を
   ＸＺ平面上の平面図形として入力する横断面入力手段と
   、 前記３つの入力手段によって入力されたデータを記憶す
   る記憶装置と、 前記拘束範囲に所属しない拘束範囲外の一部分について
   、その一部分の縦断面データとその一部分の両側にある
   拘束範囲の横断面データとに基づいて、その一部分の横
   断面を演算によって求める拘束範囲外演算手段と、 前記３つの入力手段による入力結果および前記拘束範囲
   外演算手段による演算結果を表示する表示装置と、 を備えることを特徴とする立体容器の設計装置。
2. （２）請求項１に記載の立体容器の設計装置において、 拘束範囲外演算手段が、求める横断面が所属する一部分
   、の両側にある拘束範囲の横断面をそれぞれｎ等分し、
   対応する等分点間を滑らかに結ぶ線上の点の集合として
   横断面を求めることを特徴とする設計装置。
3. （３）請求項１または２に記載の立体容器の設計装置に
   おいて、 横断面入力手段が、予め定義された基本図形のデータを
   選択させる手段と、この選択された基本図形を偏倍して
   変形図形を生成する手段とを有することを特徴とする設
   計装置。