JPH07249133A - ３次元ｃａｄシステムにおける立体モデルの作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特定の物品の複数種類の立体モデルの作成を
容易にすること。 【構成】 複数種類を有する物品群A1〜ANのなかの任意
種類の立体モデルを３次元ＣＡＤシステムで作成する方
法であり、物品群A1〜ANを寸法を無視した定性的形状CA
1 〜CA3 によって分類する工程と、分類された物品群A1
〜AN毎に共通の定性的形状CA1 〜CA3 を用意する工程
と、その定性的形状CA1 〜CA3 の寸法関係を定義するパ
ラメータ群CA1(i)〜CA3(k)を用意する工程とを準備工程
とし、与えられた種類に基づいて一つの定性的形状CA1
〜CA3 を指定する工程と、指定された定性的形状CA1 〜
CA3 に対応するパラメータ群CA1(i)〜CA3(k)に寸法情報
を付与する工程とを実作業工程として、与えられた種類
の立体モデルを３次元ＣＡＤシステムで作成する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、３次元ＣＡＤシステ
ムで立体モデルを作成する方法に関する。特に、エンジ
ン部品であるコンロッド等のように、多種類が存在する
物品群のなかの任意の一種の物品に対応する立体モデル
を容易に作成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の立体モデルの作成方法が特開平３
−１０５６８４号公報に開示されている。図１６を参照
してこの技術を説明する。図１６はこの技術で、自動車
のドア２０に対応する立体モデルを３次元ＣＡＤシステ
ム中で作成する場合を例示している。この技術では３次
元ＣＡＤシステムで一つの物品モデルを作成するにあた
って、物品を複数のブロック、すなわちこの場合セクシ
ョン積木２１ａ〜２１ｅ、ビュー積木２２ａ，２２ｂ、
つなぎ積木２３ａ〜２３ｆ及びこぶ積木２４ａ，２４ｂ
に分割し、各積木２１ａ〜２４ｂ毎にＣＡＤシステムで
立体モデルを作成してゆく。この場合つなぎ積木２３ａ
〜２３ｆは他の積木間をつなぐものとしてシステム内で
そのモデルが作成されるものの、他の積木については各
ポイント毎に位置、角度等を一々指定することによっ
て、立体モデルの作成に必要な情報を指定してゆく。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来例において
は、各積木毎に各ポイントの位置、角度等を指定してゆ
くので、データ入力作業に多大の時間が必要とされ、し
かも矛盾のないデータを決定して入力してゆくには習熟
が求められ、専門家でないと容易に立体モデルを作成で
きなかった。本発明の課題は、上述の従来例の欠点をな
くし、複数種類を有する物品群のなかの任意の種類に対
応する立体モデルを容易に作成できる方法を提供するも
のである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１の発明の構成は、複数種類を有する物品群のな
かの任意種類の立体モデルを３次元ＣＡＤシステムで作
成する方法であり、物品群を寸法を無視した定性的形状
によって分類する工程と、分類された物品群毎に共通の
定性的形状を用意する工程と、その定性的形状の寸法関
係を定義するパラメータ群を用意する工程とを準備工程
とし、与えられた種類に基づいて一つの定性的形状を指
定する工程と、指定された定性的形状に対応するパラメ
ータ群に寸法情報を付与する工程とを実作業工程とし
て、与えられた種類の立体モデルを３次元ＣＡＤシステ
ムで作成することを特徴とする３次元ＣＡＤシステムに
おける立体モデルの作成方法である。

【０００５】更に、第２の発明の構成は、複数種類を有
する物品群のなかの任意種類の立体モデルを３次元ＣＡ
Ｄシステムで作成する方法であり、物品を構成する形状
を複数の部分形状に分割する工程と、分割された部分形
状を寸法を無視した定性的形状によって分類する工程
と、分割・分類された群毎に共通の定性的形状を用意す
る工程と、その定性的形状の寸法関係を定義するパラメ
ータ群を用意する工程とを準備工程とし、与えられた種
類に基づいて、分割された部分形状毎に、一つの定性的
形状を指定する工程と、指定された定性的形状に対応す
るパラメータ群に寸法情報を付与する工程とを実作業工
程として、与えられた種類の立体モデルを３次元ＣＡＤ
システムで作成することを特徴とする３次元ＣＡＤシス
テムにおける立体モデルの作成方法である。更に、第３
の発明の構成は、前記第１又は第２の発明の構成におい
て、定性的形状を２次元図面で表示することである。

【０００６】

【作用】請求項１の方法の作用を説明する。複数種類を
有する物品群は、定性的形状によって分類される。ここ
で、定性的形状とは、例えば形状が円なのか四角形なの
かあるいは楕円なのかといった形状的特徴をいい、その
寸法関係を無視した形状をいう。例えば直径１００mmの
円も直径２００mmの円も「円」という定性的形状を持つ
ものと扱われる。あるいは一辺１００mmの正方形も一辺
２００mmの正方形もともに「四角形」という定性的形状
を有するものと扱われる。このようにして、寸法を無視
すれば同一の定性的形状を有する種類毎に分類される。
分類が終了すると、次にグループ毎に共通の定性的形状
が付与される。球という定性的形状を持つグループには
球という定性的形状が付与され、直方体という定性的形
状を持つグループには直方体という定性的形状が付与さ
れるのである。

【０００７】次に、その定性的形状について、寸法関係
を定義するのに必要なパラメータ群が用意される。球と
いう定性的形状であれば半径ないし直径がパラメータと
して用意され、直方体という定性的形状であれば３辺の
長さというパラメータが用意される。以上の処理は準備
工程として実施されており、予め３次元ＣＡＤシステム
のデータベースに記憶されている。さて実際に立体モデ
ルを作成する場合、まず、与えられた種類が属する定性
的形状を予め用意されている中から選びだす。次にそれ
に対して必要なパラメータ群に寸法情報を付与してゆ
く。これによっていかなる大きさの球なのか、あるいは
いかなる大きさ（高さ、幅、奥行き）の直方体なのかと
いった情報が入力される。以後は３次元ＣＡＤシステム
で周知の手法で与えられた情報に相当する立体モデルが
作成される。次に部分形状毎に、複数の形状の種類があ
る場合、それを組み合わせた全体としての物品は、共通
定性的形状の数より大きくなる。そこで、請求項２の発
明では、部分形状毎にデータの入力作業が実施される。

【０００８】この結果、共通定性的形状の数が著しく減
少して、オペレータは著しく容易に共通定性的形状を指
定することが可能となる。部分形状毎にデータが入力さ
れると、必要なデータが３次元ＣＡＤシステムに入力さ
れ、入力されたデータに対応する立体モデルが作成され
る。更に、請求項３の発明によると、上述の作用におい
て、前記定性的形状が２次元図面で表示されるので、デ
ータ管理を２次元的に行うことが可能となるため、デー
タ管理が容易となる。

【０００９】

【実施例】

（発明の具体的説明）第１の発明では、図１を参照する
とよく理解されるように、複数種類１〜Ｎを有する物品
群Ａ１〜ＡＮのなかの任意種類の立体モデルを３次元Ｃ
ＡＤシステムで作成する方法であり、物品群Ａ１〜ＡＮ
を寸法を無視した定性的形状によって分類する工程Ｍ１
と、分類された物品群毎に共通の定性的形状ＣＡ１，Ｃ
Ａ２…を用意する工程Ｍ２と、その定性的形状ＣＡ１，
ＣＡ２…の寸法関係を定義するパラメータ群ＣＡ１(i)
，ＣＡ２(j) …を用意する工程Ｍ３とを準備工程と
し、与えられた種類に基づいて一つの定性的形状を指定
する工程Ｍ４と、指定された定性的形状に対応するパラ
メータ群に寸法情報を付与する工程Ｍ５とを実作業工程
として、与えられた種類の立体モデルを３次元ＣＡＤシ
ステムで作成する方法を採用する。

【００１０】第２の発明では、図２を参照するとよく理
解されるように、複数種類１〜Ｍを有する物品群Ａ１〜
ＡＭのなかの任意種類の立体モデルを３次元ＣＡＤシス
テムで作成する方法であり、物品を構成する形状を複数
の部分形状ａ，ｂ，ｃ…に分割する工程Ｍ７と、分割さ
れた部分形状ａ，ｂ，ｃ…を寸法を無視した定性的形状
によって分類する工程Ｍ８，Ｍ９…と、分割・分類され
た群毎に共通の定性的形状ｃａ１，ｃａ２…，ｃｂ１，
ｃｂ２…を用意する工程Ｍ１０，Ｍ１１…と、その定性
的形状の寸法関係を定義するパラメータ群ｃａ１(i) ，
ｃａ２(j) …，ｃｂ１(i) ，ｃｂ２(j) …を用意する工
程Ｍ１２、Ｍ１３…とを準備工程とし、与えられた種類
に基づいて、分割された部分形状毎に、一つの定性的形
状を指定する工程Ｍ１４，Ｍ１５と、指定された定性的
形状に対応するパラメータ群に寸法情報を付与する工程
Ｍ１６とを実作業工程として、与えられた種類の立体モ
デルを３次元ＣＡＤシステムで作成する方法を採用す
る。第３の発明では、請求項１または２に記載の方法に
おいて、定性的形状を２次元図面で表示することを採用
する。

【００１１】以上の構成によって、以下のように動作す
る。図１を参照しつつ、請求項１の方法の作用を説明す
る。この場合、物品群としてコンロッドがとりあげられ
る場合を例として説明する。コンロッドはエンジンの排
気量、型式等によって極めて多種類が必要とされる。図
１はＮ種類が存在している場合を示している。このＮ種
類は定性的形状によって分類される（Ｍ１）。ここで定
性的形状とは、例えば形状が円なのか四角形なのかある
いは楕円なのかといった形状的特徴をいい、その寸法関
係を無視した形状をいう。例えば直径１００mmの円も直
径２００mmの円も「円」という定性的形状を持つものと
扱われる。あるいは一辺１００mmの正方形も一辺２００
mmの正方形もともに「四角形」という定性的形状を有す
るものと扱われる。このようにして、寸法を無視すれば
同一の定性的形状を有する種類毎に分類される（Ｍ
１）。図１ではＡ３…で一つのグループが形成され、Ａ
Ｎ…でもう一つのグループが形成され、さらにＡ１…で
第３のグループが形成されることを例示している。ここ
でグループの数は３に限られない。

【００１２】分類が終了すると、次にグループ毎に共通
の定性的形状が付与される（Ｍ２）。球という定性的形
状を持つグループには球という定性的形状が付与され、
直方体という定性的形状を持つグループには直方体とい
う定性的形状が付与されるのである。次に、その定性的
形状について、寸法関係を定義するのに必要なパラメー
タ群が用意される（Ｍ３）。球という定性的形状であれ
ば半径ないし直径がパラメータとして用意され、直方体
という定性的形状であれば３辺の長さというパラメータ
が用意される。以上の処理は準備工程として実施されて
おり、予め３次元ＣＡＤシステムのデータベースに記憶
されている。さて実際に立体モデルを作成する場合、ま
ず、与えられた種類が属する定性的形状を予め用意され
ている中から選びだす（Ｍ４）。次にそれに対して必要
なパラメータ群に寸法情報を付与してゆく（Ｍ５）。

【００１３】これによっていかなる大きさの球なのか、
あるいはいかなる大きさ（高さ、幅、奥行き）の直方体
なのかといった情報が入力される。以後は３次元ＣＡＤ
システムで周知の手法で与えられた情報に相当する立体
モデルが作成される（Ｍ６）。なお上記では説明を簡単
にするために、球と直方体を例として説明したが、コン
ロッド等の場合、当然に球や直方体で形成されているわ
けではない。この結果、共通定性的形状（Ｍ２のコラム
参照）は複雑なものとなる。このように複雑な形状を基
準にして情報の入力作業を実施する手法は本発明によっ
て全く始めて発案されたものである。すなわち本発明は
準備工程に特徴を有するものであり、実作業工程の内容
は格別のものではない。

【００１４】次に請求項２の発明では、部分形状ごとに
データの入力作業が実施される。例えばコンロッドの場
合、大端部について１０種、さお部について１０種、小
端部について１０種必要とされるとしたら、計１０×１
０×１０種のコンロッドＡ１〜Ａ１０００が存在するこ
とになる。その場合上述の請求項１の発明では１０００
種について分類をしなければならず、共通定性的形状の
数も大きくなる。請求項２の発明では部分形状ごとに実
施されるために、例えば大端部について１０種を分類
し、さお部について１０種を分類し、小端部について１
０種を分類すればよい（Ｍ８、Ｍ９…）。この結果、共
通定性的形状（Ｍ１０、Ｍ１１…）の数が著しく減少し
て、オペレータは著しく容易に共通定性的形状を指定す
ることが可能となる。部分形状毎にデータが入力される
と（Ｍ１４、Ｍ１５、Ｍ１６）、必要なデータが３次元
ＣＡＤシステムに入力され、入力されたデータに対応す
る立体モデルが作成される（Ｍ１８）。更に、請求項３
の発明によると、上述の作用において、前記定性的形状
が２次元図面で表示されるので、データ管理を２次元的
に行うことが可能となるため、データ管理が容易とな
る。

【００１５】（具体的実施例）次に、本願発明の一実施
例を図３〜図１５を参照して説明する。この実施例は、
多種類が存在するコンロッドの内の任意の一種の立体モ
デルを作成するために、本発明を適用したものである。
図３はコンロッドの典型的平面を示す。図１に示すコン
ロッド１０は、大端部１１と小端部１３をさお部１２で
連結した形状のものであり、一体的に鍛造等により成形
される。このコンロッド１０は、多種類存在している。
後述するように、大端部１１は、身切線の定性的形状
（寸法を無視した形状の定性的特徴）が３種類あり、ス
ラスト形状についても３種類の定性的形状を備えてい
る。さお部１２は、側面形状の定性的形状が２種類あ
り、断面形状の定性的形状が２種類ある。小端部１３
は、平面形状の定性的形状が１種類あり、側面形状の定
性的形状も１種類ある。

【００１６】これに対応して、３次元ＣＡＤシステムの
起動直後に図４に示すメニューが表示される。このメニ
ューは、これからデータを入力するのがどの部分形状で
あるのかを指定し、その後、指定された部分形状がいず
れの種類の定性的形状を備えているのかを指定するのに
用いられる。具体的にはマウスのクリック操作で指定さ
れる。図４は大端部形状が指定され、ｃｆ１の定性的形
状を有するコンロッドのデータ入力が選択された場合を
例示している。図６は、大端部の一つの共通定性的形状
ｃｆ１を示し、図７は、第２の共通定性的形状ｃｆ２を
示し、図８は、第３の共通定性的形状ｃｆ３を示してい
る。図６の定性的形状ｃｆ１と図７の定性的形状ｃｆ２
は、例えば凸部６１の有無によって、寸法関係を無視し
ても相違しており、図６と図７を一括して共通定性的形
状を有するものと扱えないことが理解される。同様に図
８のグループｃｆ３は凹部８１の存在が図６、図７のい
ずれとも相違して独自の定性的形状を備えていることが
理解される。なお多種類存在するコンロッドの大端部の
定性的形状は図６〜図８のいずれかに属し、この３種の
定性的形状によって全てのコンロッドのデータ入力が可
能となっている。

【００１７】さてオペレータが図４のメニュー画面で、
部分形状と定性的形状の種類を指定すると、次に画面に
定性的形状のパラメータ群が表示される。例えば図４の
指定がなされると、次に図６が画面に表示される。図中
Ｆ(1) 〜Ｆ(39)は、共通定性的形状ｃｆ１においてその
寸法関係を決定するのに必要なパラメータ群であり、予
め定性的形状毎に定められている。ところどころ欠番が
あるのは他の定性的形状ｃｆ２（図７），ｃｆ３（図
８）のパラメータと添字番号の共通化を図っているため
である。添字番号の共通化が図られているために、オペ
レータはシステムに馴染みやすくなっている。さてオペ
レータは、大端部形状について、図６〜図８のうちのい
ずれか一つの画面を見ながら必要なパラメータを入力し
てゆく。すなわち画面の片すみに図５(1) 〜(3) のいず
れかが表されているので、オペレータはＦ(1) に対して
半径を入力し、Ｆ(2) に対して厚みを入力し、以後Ｆ(3
9)に至るまで必要な寸法を入力してゆく。なお入力中は
画面Ｆに表示されている入力欄をマウスでクリックし、
入力作業が終了すると終了をクリックし、データを修正
するときは修正をクリックする。

【００１８】図４のメニュー画面で小端部平面形状が指
定されると、それに対しては一つの定性的形状しかない
ために、図９の定性的形状ｃａ１が表示される。オペレ
ータはこの画面を見ながら、パラメータＡ(i) を入力し
てゆく。図４のメニュー画面で大端部見切線形状を指定
したときには、３種の定性的形状が存在するために、オ
ペレータがそのうちの一つの定性的形状を指定する。例
えばｃｂ３の定性的形状をオペレータが指定すると、そ
れに対応する定性的形状（図１０）が画面に表示され
る。オペレータはこの画面を見ながら、パラメータＢ
(i) を指定してゆく。図４のメニュー画面で小端部側面
形状が指定されると、それに対しては一つの定性的形状
ｃｃ１しかないために図１１に示す定性的形状が画面に
表示され、オペレータはこれを見ながらパラメータＣ
(3),Ｃ(6),Ｃ(8) を入力してゆく。図４のメニュー画面
でさお部断面形状が指定されると、それに対しては一つ
の定性的形状ｃｄ１しかないために図１２に示す定性的
形状が画面に表示され、オペレータはこれを見ながらパ
ラメータＤ(i) を指定してゆく。

【００１９】図４のメニュー画面でさお部側面形状が指
定されると、これに対しては２種類の定性的形状ｃｅ
１，ｃｅ２が存在しているのでオペレータがそのうちの
１つを指定する。オペレータがいずれかを指定すると、
それに対応する定性的形状（図１３）が図面に表示さ
れ、オペレータはこれを見ながらパラメータＥ(i) を指
定してゆく。図４のメニュー画面で大端部形状が指定さ
れたときには、前述の操作が行われ、パラメータＦ(i)
が指定されてゆく。以上の処理によって、部分形状ごと
にそれがいかなる定性的形状をしており、そしてその定
性的形状においていかなる寸法関係となっているのかの
情報が全部入力される。すなわち３次元ＣＡＤシステム
に必要な全ての情報が入力されるために、このデータに
基づいて立体モデルが作成される。図１４はこのように
して作成された立体モデルの一例を示している。なお、
図４のメニュー画面では、補助的に油穴断面肉盛りＧ、
フロントマーク形状Ｈ、型番位置Ｉ、コイニング範囲
Ｋ、大端部１１のスリット形状Ｌ、その他（注記事項
等）Ｚ、フロントマークの有無、テーキン打刻の有無、
油穴の有無等のデータ入力が指定可能となっている。

【００２０】図１５は、３次元ＣＡＤシステムから出図
された型図面３１〜３３を示している。型図面３１〜３
３はルーチンプログラムにより自動出力される。このル
ーチンプログラムは立体モデルを２次元図面に変換する
処理を実行する。このようにすることにより、技術的要
素の多い型図面３１〜３３及び立体モデルの作成が自動
化されるので、作成期間が大幅に短縮される。例えば従
来の自動車部品等の作成期間が４５日であったのが１７
日になる。なお、上述の実施例では図４に示すようにコ
ンロッド１０を各部分形状に分割し、各部分形状毎に１
種類以上の定性的形状を予め定めている。しかしなが
ら、コンロッド１０を分割せずに、コンロッド１０全体
について１種類以上の定性的形状を予め定め、この中か
ら１種類の定性的形状を選択してもよい。また、立体モ
デルを正面図等の２次元図面に変換することは、必ずし
も必要でなく、立体モデルに直接寸法パラメータを記載
してもよい。上述の実施例でも説明したように、本発明
の立体モデルの作成方法は、部品としてのコンロッドの
設計に用いられるだけでなく、そのコンロッドを製造す
るための型図面の設計にも用いることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の立
体モデルの作成方法によれば、自動車の部品等の特定の
物品の複数種類の立体モデルを容易に構成できる。更
に、特定の物品の自由度の高い形状を作成することがで
き、その立体（三次元）成立も容易に行えるようにな
る。更に、物品に仕掛ける形状が標準化されるので、特
定の物品の立体モデルの品質が著しく向上し安定する。
更に、マクロプログラムによる立体モデル作成のシステ
ム化を確立することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の説明図である。

【図２】請求項２の発明の説明図である。

【図３】コンロッドの典型的な平面図である。

【図４】メニュー画面を示す説明図である。

【図５】パラメータ群を示す説明図である。

【図６】コンロッドの大端部形状の第１の定性的形状で
ある。

【図７】コンロッドの大端部形状の第２の定性的形状で
ある。

【図８】コンロッドの大端部形状の第３の定性的形状で
ある。

【図９】コンロッドの小端部の平面形状の定性的形状で
ある。

【図１０】コンロッドの大端部見切線形状の一つの定性
的形状である。

【図１１】コンロッドの小端部側面形状の定性的形状で
ある。

【図１２】コンロッドのさお部断面形状の定性的形状で
ある。

【図１３】コンロッドのさお部側面形状の一つの定性的
形状である。

【図１４】作成された立体モデルの一例である。

【図１５】立体モデルから作成された型図面の一例であ
る。

【図１６】従来例の断面図である。

【符号の説明】 Ａ１〜ＡＮ 物品群 ＣＡ１〜ＣＡ３ 定性的形状 ＣＡ１（ｉ）〜ＣＡ３（ｋ） パラメータ ａ〜ｃ 部分形状 ｃａ１〜ｃｆ３ 定性的形状 ｃｂ１（ｉ）、ｃｂ２（ｊ） パラメータ １０ コンロッド １１ 大端部 １２ さお部 １３ 小端部 Ａ（１）〜Ｆ（３９） パラメータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数種類を有する物品群のなかの任意種
   類の立体モデルを３次元ＣＡＤシステムで作成する方法
   であり、 物品群を寸法を無視した定性的形状によって分類する工
   程と、 分類された物品群毎に共通の定性的形状を用意する工程
   と、 その定性的形状の寸法関係を定義するパラメータ群を用
   意する工程とを準備工程とし、 与えられた種類に基づいて一つの定性的形状を指定する
   工程と、 指定された定性的形状に対応するパラメータ群に寸法情
   報を付与する工程とを実作業工程として、与えられた種
   類の立体モデルを３次元ＣＡＤシステムで作成すること
   を特徴とする３次元ＣＡＤシステムにおける立体モデル
   の作成方法。
2. 【請求項２】 複数種類を有する物品群のなかの任意種
   類の立体モデルを３次元ＣＡＤシステムで作成する方法
   であり、 物品を構成する形状を複数の部分形状に分割する工程
   と、 分割された部分形状を寸法を無視した定性的形状によっ
   て分類する工程と、 分割・分類された群毎に共通の定性的形状を用意する工
   程と、 その定性的形状の寸法関係を定義するパラメータ群を用
   意する工程とを準備工程とし、 与えられた種類に基づいて、分割された部分形状毎に、
   一つの定性的形状を指定する工程と、 指定された定性的形状に対応するパラメータ群に寸法情
   報を付与する工程とを実作業工程として、与えられた種
   類の立体モデルを３次元ＣＡＤシステムで作成すること
   を特徴とする３次元ＣＡＤシステムにおける立体モデル
   の作成方法。
3. 【請求項３】 定性的形状を２次元図面で表示すること
   を特徴とする請求項１または２に記載の３次元ＣＡＤシ
   ステムにおける立体モデルの作成方法。