JPH09319772A

JPH09319772A - 製品設計システム

Info

Publication number: JPH09319772A
Application number: JP8136105A
Authority: JP
Inventors: Yasuhito Hanaki; 靖仁花木; Kazuhiro Sadamura; 一洋定村; Susumu Kato; 享加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1996-05-30
Publication date: 1997-12-12
Also published as: GB9710907D0; GB2313684A; US6021270A; DE19722428A1; GB2313684B

Abstract

(57)【要約】【課題】前工程である製品形状設計工程と後工程である
型設計工程との双方にかかる時間を効果的に短縮するＣ
ＡＤシステムを提供する。【解決手段】ＣＡＤシステムを、入力された製品形状の
製品特徴点ＣＰ１，ＣＰ２，ＣＰ３に関連付けて上型１
２の外形部の形状Ｄを自動設計するものとする。これに
より、前工程である製品形状設計工程が製品特徴点を決
定するのに必要な形状が設計される段階まで進行すれ
ば、その前工程が完了する以前にも後工程である型設計
工程を開始させることができ、後工程を前工程と同時進
行可能となるとともに、前工程で設計変更があり、特徴
点が変更された場合には、後工程ではその特徴点さえ変
更すれば形状が自動修正される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製品を設計する技
術に関するものであり、特に、製品設計にかかる時間を
短縮する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一つの製品を製造するために複数段階の
設計工程がそれぞれ実施される場合があり、それら設計
工程においては、後設計工程が前設計工程において設計
された一つの製品に関連する形状に基づいてその製品に
関連する別の形状を設計する工程とされる。例えば、自
動車のボデーの一部を構成するボデー部品であってプレ
ス型により製造されるべきものを製造するためには、図
９に示すように、ボデーの外面形状を意匠的に設計する
デザイン工程１００と、ボデー部品の形状を設計するボ
デー設計工程１０２と、プレス型の形状を設計するプレ
ス型設計工程１０４とがそれらの順に配置される。

【０００３】製品設計においては、設計時間の短縮が強
く要望されており、その要望に応えるための製品設計シ
ステムとして本出願人の特開平７−４９９６７号公報に
は、一つの設計工程において、設計すべき製品の形状を
定義するための断面形状および属性を入力し、その製品
の形状を表すソリッドモデルを自動的に生成するソリッ
ドモデラが記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一つの製品を
製造するために複数段階の設計工程をそれぞれ実施しな
ければならない場合には、たとえその従来の製品設計シ
ステムを採用しても、前設計工程が完了しないうちには
後設計工程を開始させることができないことに変わりは
ないため、それら設計工程全体における設計時間を短縮
するには限度がある。また、後設計工程は、前設計工程
での設計がすべて最終的に確定した後に開始されること
が前提となっており、前設計工程が完了しないうちに無
理に後設計工程を開始させた場合には、前設計工程にお
ける、後設計工程を先行させた時点での設計情報と最終
的な設計情報とが異なることがあると、後設計工程にお
いて設計のやり直しや大幅な形状修正を余儀なくされ、
後設計工程における設計時間が長くなってしまうととも
に、前設計工程における設計変更が確実に後設計工程に
反映されず、形状修正にもれが発生したり誤った形状修
正が行われる設計ミスが発生してしまうおそれがある。

【０００５】複数段階の設計工程でそれぞれ使用される
ＣＡＤシステムの仕様を共通にすれば、それら設計工程
間で設計データをやり取りすることが比較的容易となる
ため、それら設計工程全体における設計時間を短縮し得
る。しかし、このＣＡＤシステム仕様共通化という対策
を講じるにはいくつかの障害がある。実際には、ＣＡＤ
システムに対して要求される機能、すなわち、仕様が複
数段階の設計工程間で互いに完全には一致しないのが普
通であり、また、それら設計工程について互いに仕様が
一致しないＣＡＤシステムが既に導入されている場合に
は、それらの仕様を共通化するには多大な費用や時間が
必要となるのである。

【０００６】そこで、それらの事情に鑑み、請求項１な
いし４に係る第１ないし第４発明は、複数段階の設計工
程全体における設計時間を効果的に短縮することを課題
としてなされたものである。特に、第２発明は、複数段
階の設計工程について互いに仕様が一致しないＣＡＤシ
ステムが既に導入されている場合または将来導入される
場合にも、それら設計工程全体における設計時間を効果
的に短縮することを課題としてなされたものである。ま
た、第３発明は、型により製造されるべき製品に関連す
る複数段階の設計工程全体における設計時間を効果的に
短縮することを課題としてなされたものである。また、
第４発明は、それら第１ないし第３発明を実施するため
のコンピュータプログラムを提供することを課題として
なされたものである。

【０００７】

【第１発明の課題解決手段，作用および効果】第１発明
は、その課題を解決するために、形状が互いに近似する
複数種類の製品の一つに関連する複数段階の設計工程の
うちの前設計工程において設計されるその一つの製品に
関連する形状に基づき、後設計工程においてその一つの
製品に関連する別の形状を設計するシステムであって、
(a) 前記前設計工程において設計される前記一つの製品
に関連する形状の特徴であって、前記複数種類の製品間
で形状が互いに近似する形状近似部分の特徴を入力する
入力装置と、(b) 前記後設計工程において最終的に設計
されるべき前記一つの製品に関連する別の形状と前記特
徴との間の予め定められた関係を記憶するメモリと、
(c) その関係と、前記前設計工程において設計される前
記一つの製品に関連する形状の特徴とに基づき、その一
つの製品に関連する前記別の形状を設計する設計装置
と、(d) その設計された前記一つの製品に関連する別の
形状を出力する出力装置とを含むことを特徴とする。

【０００８】前設計工程において、最終的に設計すべき
形状の一部であって当初に設計される形状に関連付けて
後設計工程において別の形状を自動設計可能とすれば、
後設計工程を前設計工程の完了より先行させ、同時進行
させることが可能となる。ただし、前設計工程において
その当初に設計される形状がその一つの製品に固有のも
のであって、その一つの製品が属する複数種類の製品の
うちの別の製品にはないものである場合には、そのよう
な自動設計は、別の製品には適用することができず、汎
用性がない。そこで、それら複数種類の製品が形状が互
いに近似し、形状が互いに近似する形状近似部分が存在
するようにそれら複数種類の製品を設計するとともに、
前設計工程でその形状近似部分について初期に設計する
ことを前提とすれば、前設計工程で設計される形状のう
ちの形状近似部分の、複数種類の製品間での特徴に基づ
き、後設計工程を前設計工程と同時進行させることが可
能となる。しかし、前設計工程と後設計工程とでそれぞ
れ設計される形状は完全には同一ではないから、前設定
工程で設計されるべき形状を互いに近似させるのみでは
足りず、後設計工程で設計されるべき別の形状も互いに
近似させることが必要となる。例えば、前設計工程で製
品自体の形状を設計し、後設計工程でその製品を製造す
る型の形状を設計する場合には、製品形状のみならず型
形状についても複数種類の製品間で形状を互いに近似さ
せることが必要なのである。そして、このように前設計
工程で設計される形状も後設計工程で設計される別の形
状も複数種類の製品間で互いに近似する場合には、それ
ら２つの形状間に成立する関係と同じ関係が複数種類の
製品全体でも成立することになる。

【０００９】かかる知見に基づき、この第１発明に係る
製品設計システムにおいては、形状が互いに近似する複
数種類の製品の一つにつき、前設計工程におけるその一
つの製品に関連する形状の特徴をパラメータとし、その
特徴に関連付けて後設計工程においてその一つの製品に
関連する別の形状が自動的に設計される。したがって、
この第１発明によれば、前設計工程において製品に関連
する形状全体が設計される以前でも、その製品に関連す
る形状の特徴が抽出可能となった以後でありさえすれ
ば、前設計工程の完了を待つことなく後設計工程を開始
可能となり、後設計工程を前設計工程と時期的にオーバ
ラップさせて同時に進行させることが可能となる。ま
た、後設計工程を前設計工程の完了より先行させた後
に、前設計工程において形状の設計変更があり、その形
状の特徴も変更された場合には、後設計工程において
は、その特徴を変更するだけで、前設計工程での設計変
更に応じた形状修正が自動的に行われ、前設計工程と連
動した形状修正が可能となる。その結果、この第１発明
によれば、後設計工程が前設計工程との同時進行が可能
となるため、複数段階の設計工程全体における設計時間
が効果的に短縮されるという効果が得られる。さらに、
この第１発明によれば、後設計工程を前設計工程の完了
より先行させた後に、前設計工程において設計変更があ
っても、それが自動的に、漏れなくかつ正確に後設計工
程に反映可能となるため、前設計工程での設計変更に伴
う設計時間の増加も設計ミスもなくなるという効果も得
られる。

【００１０】以下、この第１発明を補足説明する。 (1) この第１発明において「製品に関連する形状」およ
び「製品に関連する別の形状」は例えば、前者が製品自
体の形状を意味し、後者がその製品を製造する際に使用
する製造使用物の形状を意味するように定義することが
できる。その製造使用物には例えば、プレス型，鍛造
型，鋳造型，射出成形型等がある。また、製品がそれら
プレス型または鍛造型により複数段階で製造される場合
に、「製品に関連する形状」が製品または製造使用物の
前段階における形状（例えば、粗形状，絞り成形形状）
を意味し、「製品に関連する別の形状」がその製品また
は製造使用物の後段階における形状（例えば、仕上げ形
状）を意味するように定義することもできる。なお、
「製品に関連する別の形状」における「別の」とは、そ
の形状を設計すべき設計対象物が前設計工程におけると
は異なることを意味しており、「製品に関連する形状」
と形状が完全に異ならなければならないことを意味する
わけではなく、一部共通する場合をも含む意味である。 (2) この第１発明において「特徴」は例えば、製品また
は製造使用物の外形部の形状としたり、骨組部（例え
ば、リブ，ビード，パイプ，ロッド等の構造部）の位置
または形状としたり、穴部の位置または形状とすること
ができる。それら外形部，骨組部および穴部の各形状
は、形状が互いに近似する複数種類の製品間で互いに近
似することが多いからであり、それら外形部，骨組部お
よび穴部はそれぞれ、「形状近似部分」の一例なのであ
る。また「特徴」は例えば、その製品に関連する形状の
うち形状が一定条件下に拘束される形状拘束部分、例え
ば、その製品が自己の姿勢を保持するために剛性を確保
することが必要な剛性部（骨組部の一例とも考えられ
る。）や、その製品が他の製品に隣接して使用される場
合にその製品のうち他の製品との一定の関係（例えば、
一定のすきまを有するとか接触するとかいう関係）を有
する部分の形状または位置とすることもできる。それら
形状拘束部は前設計工程の初期において設計されること
が多く、しかも、形状が互いに近似する複数種類の製品
間で形状が互いに近似することも多いからである。 (3) この第１発明の一実施形態は例えば、前記別の形状
が、形状が相互に関連する複数の形状を含むものであ
り、それら各形状を、他の形状の特徴をパラメータとし
て、その特徴に関連付けて設計することを特徴とする製
品設計システムとすることができる。この実施形態によ
れば、後設計工程において形状が相互に関連する複数の
形状が互いに連動して設計されるため、後設計工程が前
設計工程と同時進行可能となることと、その後設計工程
において各形状の設計が他の形状の設計と同時進行可能
となることとの共同により、複数段階の設計工程全体に
おける設計時間を一層効果的に短縮し得るという効果が
得られる。なお、この実施形態は例えば、前記前設計工
程が、型により製造されるべき製品の形状を設計するも
のであり、前記後設計工程が、前記型であって上型と下
型とを含むものを設計するものであり、前記複数の形状
が、前記上型の形状と下型の形状とを含むものであるこ
とを特徴とする製品設計システムとすることができる。

【００１１】

【第２発明の課題解決手段，作用および効果】第２発明
は、その課題を解決するために、第１発明に係る製品設
計システムであって、前記特徴が、前記形状近似部分の
形状と大きさと位置との少なくとも一方を規定する点を
基準座標上で定義することによって表現されるものであ
ることを特徴とする。

【００１２】前記第１発明は、前記特徴を、前記形状近
似部分の形状と大きさと位置との少なくとも一方を規定
する線や面を基準座標上で定義することによって表現す
る形態で実施可能である。しかし、線や面で表現する場
合には、点で表現する場合に比較して複雑な操作が設計
者に要求され、また、より複雑なデータが必要となり、
仕様が互いに一致しないＣＡＤシステム間では設計デー
タのやり取りをスムーズに行うことが困難となる。

【００１３】かかる知見に基づき、この第２発明に係る
製品設計システムにおいては、特徴が、形状近似部分の
形状と大きさと位置との少なくとも一方を規定する点を
基準座標上で定義することによって表現される。したが
って、この第２発明によれば、比較的簡単で使い勝手の
よいデータにより特徴を表現可能となり、簡単な操作で
後設計工程を前設計工程と同時進行可能となるという効
果が得られる。さらに、この第２発明によれば、後設計
工程で使用されるＣＡＤシステムが前設計工程で使用さ
れるＣＡＤシステムと仕様が異なる場合でも、特徴を表
すデータを各設計工程のＣＡＤシステムの仕様に合わせ
て変換することが不可欠でなくなり、仕様が互いに一致
しないＣＡＤシステム間でも設計データのやり取りが容
易になるという効果も得られる。

【００１４】

【第３発明の課題解決手段，作用および効果】第３発明
は、その課題を解決するために、第１または第２発明に
係る製品設計システムであって、前記前設計工程が、型
により製造されるべき前記製品の形状を設計する工程で
あり、前記後設計工程が、その型の形状を設計する工程
であることを特徴とする。したがって、この第３発明に
よれば、型により製造されるべき製品に関する複数段階
の設計工程全体における設計時間を効果的に短縮し得る
という効果が得られる。なお、この第３発明の一実施形
態は例えば、前記製品が、自動車のボデーの一構成部品
であるボデー部品であり、前記型が、上型と下型とを含
むプレス型であることを特徴とする製品設計システムと
することができる。

【００１５】

【第４発明の課題解決手段，作用および効果】第４発明
は、その課題を解決するために、形状が互いに近似する
複数種類の製品の一つに関連する複数段階の設計工程の
うちの前設計工程において設計されるその一つの製品に
関連する形状に基づき、後設計工程においてその一つの
製品に関連する別の形状を設計するためにコンピュータ
により実行されるべきプログラムであって、前記前設計
工程において設計される前記一つの製品に関連する形状
の特徴であって、前記複数種類の製品間で形状が互いに
近似する部分の特徴と、前記後設計工程において最終的
に設計されるべき前記一つの製品に関連する別の形状と
前記特徴との間の予め定められた関係とに基づき、その
一つの製品に関連する前記別の形状を設計するために前
記コンピュータにより実行されるべきプログラムが予め
記録されていることを特徴とする製品設計プログラム記
録媒体に関するものである。したがって、この第４発明
によれば、第１ないし第３発明をそれぞれ実施するため
のコンピュータプログラムが提供され、このコンピュー
タプログラムをコンピュータにより実行すれば第１ない
し第３発明のそれぞれの効果が享受でき、複数段階の設
計工程全体における設計時間を効果的に短縮し得るとい
う効果が得られる。なお、ここに「記録媒体」には例え
ば、フロッピーディスク，磁気テープ，磁気ディスク，
磁気ドラム，磁気カード，光ディスク，光磁気ディス
ク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＩＣカード，穿孔テープ等がある。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態である
型設計用ＣＡＤシステムを図面に基づいて詳細に説明す
る。この型設計用ＣＡＤシステムは、自動車のボデー部
品を製造するためのプレス型を設計する製品設計システ
ムである。すなわち、本実施形態においては、ボデー部
品が「製品」の一例であり、また、プレス型が「型」の
一例なのである。プレス型は、図１に示すように、上型
１０と下型１２とを含むように構成され、概して平坦な
素材を上型１０と下型１２とで挟んで加圧することによ
り、素材に対して成形と切断とをそれぞれ行って製品を
製造するものである。そのため、それら上型１０および
下型１２にはいずれも、型構造部（ベース）１４を構成
する複数の面の一つに、素材を成形および保持するため
のダイフェース面１８がそれぞれ形成され、さらに、そ
の型構造部１４に、曲刃や切刃（いずれも図示しない）
がそれぞれ取り付けられている。なお、ダイフェース面
１８には、素材成形に直接に関与する製品形状面と、プ
レス加工時に素材の外周を拘束するしわ押さえ面とがそ
れぞれ形成されている。図２には、それら上型１０およ
び下型１２を開いた状態が示されている。また、上型１
０には図１に示すように、パッド２０が内蔵されてい
る。パッド２０は、プレス加工中に素材をプレス型内に
おいて保持する。すなわち、プレス型は、上型１０，下
型１２およびパッド２０をそれぞれ型構造部品として備
えており、それらのうち上型１０と下型１２とはそれぞ
れ、プレス加工に直接に関与するとともに、プレス型の
全体形状を規定する基本的な型構造部品なのである。プ
レス型はさらに、それら基本部品の他に、プレス加工を
補助し、その自動化を円滑に行うために各種機能部品も
備えている。この機能部品には例えば、ゲージ，近接ス
イッチ，リミットスイッチ，カム，ガイドポスト等があ
る。なお、ゲージ２２は、図２に示すように、下型１２
において素材の外周に近接して複数配置され、素材をプ
レス型内において位置決めする。図３には、ゲージ２２
の構造とそのゲージ２２と素材Ｗとの位置関係が示され
ている。

【００１７】図４に示すように、ボデー部品を製造する
ために、ボデー設計工程３０と型設計工程３１とが直列
に配置されている。ボデー設計工程３０は、図９に示す
デザイン工程１００で設計された自動車のボデー形状に
基づいてボデー部品の外形形状（製品形状）を設計する
工程である。型設計工程３１は、図４に示すように、
(a) ボデー設計工程３０で設計された製品形状に基づ
き、プレス型のうちのしわ押さえ面の形状を設計し、そ
のしわ押さえ面形状と製品形状の一部とを併せてプレス
製品形状すなわちダイフェース面１８の形状とする第１
型設計工程３２と、(b) ボデー設計工程３０で設計され
た製品形状に基づき、プレス型のうちの型構造部１４の
形状（すなわち、型構造部１４のうちダイフェース面１
８を除く部分の形状）を設計し、その型構造部形状とダ
イフェース面形状とを併せてプレス型形状とする第２型
設計工程３４とを備えている。なお、第２型設計工程３
４において、プレス型形状は、基本部品については、ダ
イフェース面形状と型構造部形状とにより構成され、機
能部品については、型構造部形状により構成される。

【００１８】それら設計工程３０，３２，３４において
は、各設計がコンピュータにより支援されて行われる。
それら各設計工程３０，３２，３４に各ＣＡＤシステム
４０，４２，４４が導入されているのである。また、そ
れらＣＡＤシステム４０，４２，４４は、仕様が相互に
一致しないシステムとされている。すなわち、ボデー設
計工程３０にはボデー設計に適したＣＡＤシステム４０
が導入され、第１型設計工程３２にはプレス製品形状の
設計に適したＣＡＤシステム４２が導入され、第２型設
計工程３４にはプレス型形状の設計に適したＣＡＤシス
テム４４が導入されているのである。

【００１９】それらＣＡＤシステム４０，４２，４４の
うち本発明が適用されたものは第２型設計工程３４で使
用されるＣＡＤシステム４４である。このＣＡＤシステ
ム４４は、図５に示すように、コンピュータ５０を主体
として構成されている。コンピュータ５０はプロセッサ
５２とメモリ５４とを備えており、プロセッサ５２がメ
モリ５４からプログラムを読み込んで実行することによ
り型設計を支援する。このコンピュータ５０には、キー
ボード，マウス等を含む入力装置６０が接続され、設計
者の意図をコンピュータ５０に入力する。また、コンピ
ュータ５０には、外部記憶装置６２も接続されており、
フロッピディスク等、記録媒体６３に予め記憶されてい
るプログラム，データ等を記録媒体６３から読み込んで
コンピュータ５０に送信する。また、コンピュータ５０
には、ディスプレイ，プリンタ，プロッタ等を含む出力
装置６４も接続されており、設計された形状を設計者に
対して出力する。コンピュータ５０はさらに、ネットワ
ークにより、ＣＡＤシステム４０，４２を含む他のＣＡ
Ｄシステムとも接続されており、複数のＣＡＤシステム
間でデータのやり取りが可能となっている。

【００２０】外部記憶装置６２における記録媒体６３に
は、第２型設計工程３４での型設計を支援するための型
設計プログラムが予め記録されており、そのプログラム
がメモリ５４に一時的に記憶され、そこから読み出され
てプロセッサ５２により実行されることによって型設計
が支援されるが、まず、そのプログラムの概要を説明す
る。

【００２１】ＣＡＤシステム４４により設計される製品
については、製品形状もプレス型形状も複数種類の自動
車間で標準化されていて、製品形状もプレス型形状も複
数種類の製品間で互いに近似することが前提とされてい
る。したがって、ＣＡＤシステム４４の設計支援対象と
なる製品の形状と型構造部品の形状との間には一定の関
係が成立している。また、ＣＡＤシステム４４において
は、製品形状の特徴に関連付けて型構造部形状が自動的
に設計されるが、この型設計工程３１の前設計工程であ
るボデー設計工程３０では、製品形状のうち外形部や剛
性確保に直接関与する剛性部や自動車への組付け時に他
の製品との位置関係が問題となる関係部が先に設計され
ることが前提とされている。したがって、ＣＡＤシステ
ム４４においては、「製品形状の特徴」により表される
「形状近似部分」として製品形状のうちの外形部や剛性
部や関係部が選定されている。また、ＣＡＤシステム４
４においては、その「製品形状の特徴」が、プレス型に
想定されている３次元直交座標である基準座標に、製品
形状の形状近似部分の形状と大きさと位置との少なくと
も一方を規定する１または２以上の点である製品特徴点
ＣＰ（座標値）を定義することによって表現されるもの
とされている。

【００２２】そして、ＣＡＤシステム４４においては、
「製品形状の特徴」として製品の外形部の形状を入力す
るためには、設計者は、図２に示すように、製品の外形
部の形状を概略的に規定する複数の点、例えば、ＣＰ１
〜ＣＰ３を基準座標上で定義する。上述のように、製品
の外形部の形状と型構造部品の外形部の形状との間には
一定の関係が成立するから、ＣＡＤシステム４４におい
ては、製品特徴点ＣＰ１〜ＣＰ３が入力されれば、その
一定の関係に従い、下型１２の外形部の形状を規定する
点、例えば、下型１２の外形部を規定する４つのコーナ
点の一つであるコーナ点Ｄの位置が自動的に設計され
る。また、ＣＡＤシステム４４においては、このように
して下型１２のコーナ点Ｄの位置が自動的に設計されれ
ば、上型１０のコーナ点Ｅの位置も自動的に設計され
る。それらコーナ点ＤおよびＥは、それら上型１０と下
型１２とを重ね合わせたときに互いに一致すべき２点だ
からである。さらに、ＣＡＤシステム４４においては、
上型１０の形状が自動的に設計されれば、その上型１０
の形状に関連してパッド２０の形状が自動的に設計され
る。このように、ＣＡＤシステム４４においては、製品
特徴点ＣＰに関連付けて上型１０の形状が自動的に設計
され、その上型１０の形状に関連付けて下型１２および
パッド２０の形状が自動的に設計され、形状が相互に関
連する複数の型構造部品間で相互に連動して各型構造部
品の形状が自動的に設計され、その結果、製品特徴点Ｃ
Ｐに関連付けてすべての型構造部品の形状が自動的に設
計されることになる。なお、ＣＡＤシステム４４におい
ては、下型１２およびパッド２０の形状をそれぞれ、上
型１０の形状を介在させずに直接に、製品特徴点ＣＰに
関連付けて自動的に設計することが可能である。

【００２３】以上のように、ＣＡＤシステム４４におい
ては、型構造部品のうちの基本部品の形状が、図４に示
すように、製品特徴点ＣＰに関連付けて設計されること
になるが、機能部品の形状は、その機能部品の形状の特
徴を表す機能特徴点ＣＦに関連付けて設計される。具体
的には、機能部品の一つであるゲージ２２については、
図３に示すように、素材Ｗの外周縁がそのゲージ２２に
接触することとなる点が機能特徴点ＣＦとされ、その機
能特徴点ＣＦに関連付けてゲージ２２の位置が設計され
る。ゲージ２２はそれの全体形状がその機能特徴点ＣＦ
に関連付けられており、ゲージ２２全体は、その形状を
維持しつつ、その機能特徴点ＣＦに追従して基準座標上
で平行移動させられることになる。機能特徴点ＣＦの決
定方法には２つある。第１の方法は、前記入力された製
品特徴点ＣＰに関連付けて機能特徴点ＣＦを決定する方
法である。この第１の方法においては、例えば、図２の
下型１２における６つのゲージ２２のうち図において右
下のものにつき、機能特徴点ＣＦ１が製品特徴点ＣＰ２
（ＣＰ１〜ＣＰ３のうちＣＦ１最も近い点）に関連付け
て自動的に決定されるか、または、他の製品特徴点ＣＰ
１を介して製品特徴点ＣＰ２に関連付けて自動的に決定
される。これに対し、第２の方法は、設計者により直接
に機能特徴点ＣＦを基準座標上で入力する方法である。
例えば、第１の方法では、製品特徴点ＣＰの変更に追従
して機能特徴点ＣＦが変更され、その変更後の機能特徴
点ＣＦを基準に機能部品の位置が自動的に変更されたと
しても、プレス製品と機能部品との位置関係が適正に維
持されなくなってしまう場合もあり、このような場合を
想定し、機能特徴点ＣＦを製品特徴点ＣＰとは独立に入
力可能とし、設計者自身が製品形状との関係（例えば、
すきま）を考慮して機能特徴点ＣＦを決定し、それに基
づいて機能部品の位置を決定する。

【００２４】次に、ＣＡＤシステム４４の型設計プログ
ラムを図６のフローチャートに基づいて具体的に説明す
る。まず、ステップＳ１（以下、単に「Ｓ１」で表す。
他のステップについても同じとする。）において、設計
者により製品特徴点ＣＰの位置（座標値）が入力され、
次に、Ｓ２において、その製品特徴点ＣＰに関連付けて
プレス型形状（上型１０，下型１２およびパッド２０の
各形状）が自動的に設計される。製品特徴点ＣＰの位置
（座標値）とプレス型形状との間の予め定められた関係
が式，表等の形態で予め記録媒体６３に記録されてお
り、その関係がメモリ５４に読み出され、その関係に従
い、製品特徴点ＣＰに関連付けてプレス型形状が自動的
に設計されるのである。その後、Ｓ３において、機能特
徴点ＣＦを入力することが必要であるか否かの質問が設
計者に対してなされ、不要である場合には、判定がＮＯ
となるが、必要である場合には、判定がＹＥＳとなり、
Ｓ４において、設計者により、機能特徴点ＣＦの位置
（座標値）が入力され、Ｓ５において、その機能特徴点
ＣＦに関連付けてプレス型形状（ゲージ２２の形状）が
自動的に設計される。製品特徴点ＣＰの場合と同様に、
機能特徴点ＣＦの位置（座標値）とプレス型形状との間
の予め定められた関係が式，表等の形態で予め記録媒体
６３に記録されており、その関係がメモリ５４に読み出
され、その関係に従い、機能特徴点ＣＦに関連付けてプ
レス型形状が自動的に設計されるのである。いずれの場
合にも、その後、Ｓ６において、設計者による手動設計
が必要であるか否かの質問が設計者に対してなされる。
不要である場合には判定がＮＯとなり、本プログラムの
一回の実行が終了するが、必要である場合には判定がＹ
ＥＳとなり、Ｓ７において、設計者により手動設計に必
要なデータが入力され、これに基づいてプレス型形状が
手動で設計される。以上で本プログラムの一回の実行が
終了する。

【００２５】プレス型形状の設計後に、ボデー設計工程
３０で製品形状が変更された場合には、その設計変更に
応じて製品特徴点ＣＰと機能特徴点ＣＦとの少なくとも
一方の位置を変更し、その変更後の製品特徴点ＣＰ等に
基づき、この型設計プログラムを実行すれば、製品形状
の変更に連動してプレス型形状が自動的に修正されるこ
とになる。

【００２６】この型設計プログラムにおいては、型設計
の当初には、製品特徴点ＣＰおよび機能特徴点ＣＦの座
標値が特定されておらず、製品特徴点ＣＰおよび機能特
徴点ＣＦの座標値とプレス型形状との間の予め定められ
た関係のみが存在し、その結果、基準となるプレス型形
状が存在せず、その後、作業者によりそれら製品特徴点
ＣＰおよび機能特徴点ＣＦの座標値がそれぞれ特定され
ることによって初めてプレス型形状が存在するようにな
っている。しかし、この型設計プログラムは例えば、以
下の形態に変更することが可能である。すなわち、型設
計の当初から、製品特徴点ＣＰおよび機能特徴点ＣＦの
座標値がそれぞれ予め特定されることによってプレス型
の基準形状が予め存在し、すなわち、プレス型形状の基
準データが予め存在しており、その後、作業者がその基
準データにおいて製品特徴点ＣＰおよび機能特徴点ＣＦ
の各座標値を修正してそのプレス型の基準形状を修正す
ることにより、希望するプレス型形状を取得する形態に
変更することが可能なのである。この形態によれば、例
えば、あの車種Ａに使用される製品についてプレス型形
状を新たに設計する場合には、それに先立ち、別の車種
Ｂに使用される製品についてプレス型形状が、製品特徴
点ＣＰおよび機能特徴点ＣＦの各座標値とプレス型形状
とが互いに関連付けられている状態で既に設計されてい
れば、車種Ｂについてのプレス型形状を規定するデータ
を基準データとし、製品特徴点ＣＰおよび機能特徴点Ｃ
Ｆの座標値を車種Ａに合致するように修正するのみで、
車種Ａに使用される製品についてプレス型形状が自動的
に設計されることになる。

【００２７】以上、ＣＡＤシステム４４につき、一般的
なボデー部品を例にとり、自動設計および自動修正の内
容を説明したが、このＣＡＤシステム４４は、具体的に
は、例えば、自動車のエンジンフードであってアウタパ
ネルとインナパネルとが結合されて成るフレーム構造を
有するもののそのインナパネル（以下、「インナフー
ド」という。）について使用可能である。図７には、そ
のインナフードの概略が示されており、図から明らかな
ように、インナフードは、概して平面的で、かつ、外形
部が概して矩形状を成し、軽量用の穴部Ｈが複数、プレ
ス切断により形成され、それら穴部Ｈの周辺に補強用の
リブＲが複数、プレス成形により形成されている。すな
わち、このインナフードにおいては、リブＲが骨組部お
よび剛性部の一例を構成しているのである。以下、この
インナフードを例にとり、自動設計および自動修正の内
容を説明する。

【００２８】このインナフードについては、製品形状の
特徴として、インナフードの外形部の形状と、骨組部と
してのリブＲの位置と、穴部Ｈの位置とがそれぞれ選定
されている。インナフードという製品は、複数種類の自
動車に使用されるが、それら自動車間において常に次の
ような条件が成立するように予め約束されている。すな
わち、複数種類の自動車間において、外形部が概して矩
形状を成す点で共通し、また、４つのリブＲが、互いに
Ｘ字状に交差する一対のリブＲが左右にそれぞれ対称に
配置される点で共通し、また、８つの穴部Ｈが、４つの
穴部Ｈが一組となって左右にそれぞれ対称に、かつ、各
対のリブＲの周辺に位置する点で共通するように設計す
るように予め約束されているのである。そして、製品形
状の特徴としてインナフードの外形部の形状を入力する
場合には、インナフードのうちの外形部の形状を概略的
に規定する複数の点、すなわち、図の例では、Ａ１〜Ａ
１０をそれぞれ基準座標上で製品特徴点ＣＰとして選択
する。ここに、インナフードのうちの外形部の形状と型
構造部品のうちの外形部の形状との間には一定の関係が
成立するから、ＣＡＤシステム４４においては、製品特
徴点ＣＰが入力されれば、その一定の関係に従い、型構
造部品のうちの外形部の形状が自動的に設計される。な
お、それら点Ａ１〜Ａ１０は基本的にはインナフードの
外形線上にあるが、点Ａ３およびＡ９は、型構造部品の
外形部の形状の設計の適正化を図るため、インナフード
の外形線より外側の点が選択されている。なお、点Ａ５
およびＡ７はそれぞれ、エンジンフードのヒンジ取付部
（形状拘束部の一例）の位置をも示している。また、製
品形状の特徴としてインナフードにおける４つのリブＲ
の位置を入力する場合には、各リブＲの両端位置を概略
的に規定する複数の点対、すなわち、図の例では、点Ｂ
１とＢ２，点Ｂ１とＢ３，点Ｂ４とＢ５，点Ｂ４とＢ６
をそれぞれ基準座標上で製品特徴点対として選択する。
ここに、各リブＲの断面形状は予め定められているか
ら、ＣＡＤシステム４４においては、各リブＲの両端位
置に関連付けて、型構造部品のうちのリブ対応部位の全
体形状が自動的に設計される。なお、点Ｂ１は、フード
ロック部（形状拘束部の一例）の位置をも示しており、
点Ｂ２〜６はそれぞれ、ウレタンゴム取付部（形状拘束
部の一例）の位置をも示している。また、製品形状の特
徴としてインナフードの８つの穴部Ｈの位置を入力する
場合には、各穴部Ｈの略中心位置を概略的に規定する複
数の点をそれぞれ基準座標上で製品特徴点ＣＰとして選
択する。各穴部Ｈの外周部は、先に設計されたリブＲと
一定の相対位置関係を有して配置されるように予め約束
されているから、ＣＡＤシステム４４においては、各穴
部Ｈの位置に関連付けて、型構造部品のうちの穴部対応
部位の外周部の形状が自動的に設計される。

【００２９】すなわち、ＣＡＤシステム４４によりイン
ナフードを設計する場合には、図８に示すように、ま
ず、Ｓ１０１において、インナフードの外形部の形状が
複数の製品特徴点ＣＰを入力することによって入力さ
れ、次に、Ｓ１０２において、その製品特徴点ＣＰに関
連付けて型構造部品のうちの外形部の形状が自動的に設
計される。その後、Ｓ１０３において、リブＲの両端位
置が複数の製品特徴点ＣＰを入力することによって入力
され、次に、Ｓ１０４において、その製品特徴点ＣＰに
関連付けて型構造部品のうちのリブ対応部位の全体形状
が自動的に設計される。続いて、Ｓ１０５において、穴
部Ｈの位置が複数の製品特徴点ＣＰを入力することによ
って入力され、次に、Ｓ１０６において、その製品特徴
点ＣＰに関連付けて型構造部品のうちの穴部対応部位の
全体形状が自動的に設計される。

【００３０】なお、型構造部品のうちの穴部対応部位の
形状については、製品形状における穴部Ｈの位置を入力
することなく、先に設計されたリブ対応部位の形状に関
連付けて自動的に設計することも可能である。穴部対応
部位がリブ対応部位の周辺に一定の位置関係を有して形
成されることが予め約束されている場合には、あえて各
穴部Ｈの位置を入力する必要はないからである。

【００３１】以上の説明から明らかなように、本実施形
態によれば、前設計工程としてのボデー設計が完了して
いなくても後設計工程としての型設計工程での設計に着
手できるため、複数段階の設計工程全体のリードタイム
（製品開発期間）の短縮が可能になるという効果が得ら
れる。また、後設計工程としての型設計工程における型
設計の途中または完了後に前設計工程での設計内容が変
更されても、特徴点を基準座標上で移動させるだけで、
後設計工程においてプレス型形状が自動的に修正される
ため、後設計工程での形状修正が比較的容易になり、短
時間で終了するという効果も得られる。そして、この効
果から、前設計工程で形状が設計された製品の各種評価
結果を盛り込んで後設計工程で形状修正を行うことが可
能となり、最終製品の完成度および品質を向上させるこ
とができるという効果が派生する。通常、製品の各種評
価にはかなり長い期間が必要であるため、従来の型設計
では、評価結果の後設計工程への盛り込みが時期的に困
難な場合があったが、本実施形態によれば、後設計工程
での形状修正が容易になり、短時間で終了するため、各
種評価の後設計工程への盛り込みが可能となるのであ
る。さらにまた、相互に関連する複数の型構造部品（上
型１０，下型１２，パッド２０）が特徴点によって相互
に関連付けられているため、一つの型構造部品と他の型
構造部品との間で設計が連動するとともに、それら型構
造部品のうちの一部について形状修正を行えばその残部
についての形状修正が自動的に行われ、一部についての
み形状修正が行われたがその残部については形状修正が
行わなかったり、たとえ行われても修正内容に整合性が
なかったりする修正ミスが発生せずに済むという効果が
得られる。この効果から、設計ミス低減によるコスト低
減およびリードタイム短縮という効果も派生する。

【００３２】なお、本実施形態においては、複数種類の
ＣＡＤシステム４０，４２，４４間での製品特徴点ＣＰ
および機能特徴点ＣＦという情報の伝達が、座標値を表
すＣＡＤデータを伝達対象とし、信号伝送路を伝達媒体
として直接に行われているが、例えば、座標値自体を伝
達対象とし、設計者を介在させつつ、電話，ファクシミ
リまたは手紙を伝達媒体として間接に行うことが可能で
あり、このことから明らかなように、特徴点情報の伝達
のために専用の機器を導入することは不可欠ではない。

【００３３】また、本実施形態は例えば、プレス型等の
型のＣＡＤ（ＣＡＭ）設計方法およびシステムにおい
て、製品には製品特徴点、型には基準点をそれぞれ設
け、その製品特徴点の位置に関連付けて型の基準点の位
置を設計する型設計方法およびシステムとして把握した
り、さらに、型に機能特徴点を設け、その機能特徴点の
位置に関連付けて型の形状を設計することも行う型設計
方法およびシステムとして把握したり、さらに、それら
製品特徴点または機能特徴点を表す点情報をＣＡＤ（Ｃ
ＡＭ）データに付与し、そのデータにより前設計工程で
ある製品形状設計工程と後設計工程である型設計工程と
の間で情報伝達することも行う製品設計方法およびシス
テムとして把握することができる。

【００３４】また、本実施形態は、形状が互いに近似す
る複数種類の製品の一つにつき、その一つの製品Ａに関
連する形状をその特徴に関連付けて設計し、複数種類の
製品のうち別の製品Ｂにつき、製品Ａについて既に設計
されている形状を、それの特徴を製品Ｂに合わせて修正
することによって修正し、これにより、製品Ｂについて
設計すべき形状を取得する製品設計方法およびシステム
として把握することもできる。

【００３５】また、以上のようにしてプレス型形状が設
計されれば、その後、そのプレス型を加工する加工工程
が行われ、具体的には、その加工工程のうちの前工程で
あるＣＡＭ工程において、その設計されたプレス型形状
に基づいて工具軌跡が決定され、後工程であるＮＣ加工
工程において、その決定された工具軌跡に基づいて工具
が移動させられることによってプレス型が製造される。
そして、それら工程のうち、プレス型形状設計工程（Ｃ
ＡＤ工程の一例）を前工程、ＣＡＭ工程を後工程と考
え、そのＣＡＭ工程を、プレス型形状の形状近似部の特
徴に関連付けて工具軌跡を決定する工程とすれば、プレ
ス型形状に連動して工具軌跡が自動的に決定され、それ
らＣＡＤ工程およびＣＡＭ工程全体における所要時間も
効果的に短縮されるという効果が得られる。

【００３６】以上、本発明の一実施形態を図面に基づい
て詳細に説明したが、この他にも、特許請求の範囲を逸
脱することなく、当業者の知識に基づいて種々の変形，
改良を施した形態で本発明を実施することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である型設計用ＣＡＤシス
テムに係るプレス型を示す正面図である。

【図２】図１におけるプレス型を構成する上型と下型と
をそれぞれ示す平面図である。

【図３】図２におけるゲージ２２を拡大して示す正面図
である。

【図４】前記型設計用ＣＡＤシステム４４が使用される
第２型設計工程３４を含む型設計工程３１とそれの前設
計工程であるボデー設計工程３０とをそれぞれ示す工程
図である。

【図５】その型設計用ＣＡＤシステム４４を示すブロッ
ク図である。

【図６】その型設計用ＣＡＤシステム４４のコンピュー
タにより実行される型設計プログラムを示すフローチャ
ートである。

【図７】その型設計用ＣＡＤシステム４４を使用してプ
レス型形状が設計される製品の一例であるエンジンフー
ドのインナパネルを示す正面図である。

【図８】その型設計用ＣＡＤシステム４４を図７の製品
について使用する場合の型設計を示すフローチャートで
ある。

【図９】一つの製品に関連して複数段階の設計工程が配
置される様子を示す工程図である。

【符号の説明】

１０上型１２下型１８ダイフェース面２０パッド２２ゲージ６３記録媒体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】形状が互いに近似する複数種類の製品の一
つに関連する複数段階の設計工程のうちの前設計工程に
おいて設計されるその一つの製品に関連する形状に基づ
き、後設計工程においてその一つの製品に関連する別の
形状を設計するシステムであって、前記前設計工程において設計される前記一つの製品に関
連する形状の特徴であって、前記複数種類の製品間で形
状が互いに近似する形状近似部分の特徴を入力する入力
装置と、前記後設計工程において最終的に設計されるべき前記一
つの製品に関連する別の形状と前記特徴との間の予め定
められた関係を記憶するメモリと、その関係と、前記前設計工程において設計される前記一
つの製品に関連する形状の特徴とに基づき、その一つの
製品に関連する前記別の形状を設計する設計装置と、その設計された前記一つの製品に関連する別の形状を出
力する出力装置とを含むことを特徴とする製品設計シス
テム。
【請求項２】請求項１の製品設計システムであって、前
記特徴が、前記形状近似部分の形状と大きさと位置との
少なくとも一方を規定する点を基準座標上で定義するこ
とによって表現されるものであることを特徴とする製品
設計システム。
【請求項３】請求項１または２の製品設計システムであ
って、前記前設計工程が、型により製造されるべき前記
製品の形状を設計する工程であり、前記後設計工程が、
その型の形状を設計する工程であることを特徴とする製
品設計システム。
【請求項４】形状が互いに近似する複数種類の製品の一
つに関連する複数段階の設計工程のうちの前設計工程に
おいて設計されるその一つの製品に関連する形状に基づ
き、後設計工程においてその一つの製品に関連する別の
形状を設計するためにコンピュータにより実行されるべ
きプログラムであって、前記前設計工程において設計さ
れる前記一つの製品に関連する形状の特徴であって、前
記複数種類の製品間で形状が互いに近似する部分の特徴
と、前記後設計工程において最終的に設計されるべき前
記一つの製品に関連する別の形状と前記特徴との間の予
め定められた関係とに基づき、その一つの製品に関連す
る前記別の形状を設計するために前記コンピュータによ
り実行されるべきプログラムが予め記録されていること
を特徴とする製品設計プログラム記録媒体。