JP2008015896A - 自動設計データ作成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＡＤシステム上において、障害物との干渉を考慮して経路を自動的に設計することができる自動設計データ作成方法を提供する。
【解決手段】ＣＡＤシステム上において筒体１間の始点２１０と終点２２０との間を接続する経路２を作成するに当たり障害となる部材に属性を付与する工程と、属性を認識することにより障害となる部材を障害物６として識別する工程と、作成しようとする経路の断面の外形形状を設定する工程と、２次元上において障害物の断面の外形形状と経路の断面の外形形状とを合わせた形状の領域を障害物領域６８と認識する工程と、始点と終点との間に、障害物領域を迂回しながら経路２を作成する。
【選択図】図１３

Description

本発明は、ＣＡＤ(Computer Aided design)システム上において、経路、フィレット、加工代を作成する自動設計データ作成方法に関する。

ＣＡＤを用いて金型の冷却配管用の経路を設計するに当たり、各部材間を接続する経路を作成する。各部材を接続する経路は複数存在する。このため、設計者は、他の経路との干渉を考慮しながら、経路の３次元モデルを何通りも作成し、その中で最適なものを選択していた。

しかしながら、他の経路との干渉を考慮した最適な経路を作成するには、経験や勘が大きく左右し、誰でも同じ品質の配管設計ができない。また、経路を作成し経路の周囲との距離を確認しながら経路設計をしていたため、経路の設計や修正に多大な工数を費やしていた。

また、経路の途中には、他の経路と交差する部位に交差を回避する形状を付与したり、継ぎ手などの結合部材を取り付けたりする場合がある。また、冷却配管用の複数の筒体の間の隙間が狭い場合には、複数の部材の外形を一体化させる場合がある。さらには、経路の他の部材との接合部や、筒体を固定する薄板にフィレットを形成したり、各部材の加工部に加工代を形成したりする場合もある。従来、かかる金型の冷却構造部の詳細形状も、それぞれ個別に作成していた。このため、冷却配管の３次元モデルの作成に膨大な工数、時間を要していた。

そこで、従来より、金型の冷却配管用の経路や詳細形状を自動設計する技術が開発されている。例えば、特許文献１には、金型を示す３次元モデルに基づき配管開始面を設定し、開始面と直交する金型モデルの配管方向断面を開始面について作成し、配管方向断面において、開始位置を始点として金型モデルの形状に従い、予め定められたルールに基づき冷却経路を作成することが開示されている。

特許文献２には、障害物の周囲に配管直径に設計ルールで定めた最小余裕寸法を加えた幅の干渉領域を設定し、この干渉領域に重複するルート検索ラインを削除することが開示されている。

特許文献３には、細部にわたるフィレット、および後工程の成型性等を考慮していない製品モデルから、細かいフィレット、勾配を見込んだモデル、加工代を付加したモデルを派生させて表現することが開示されている。フィレットや加工代を作成するにあたっては、フィレットや加工代の作成命令に基づいて形状ファイルの指定された要素にフィレットや加工代の形状データを生成している。

特許文献４には、金型の温度分布を解析・入力し、配管を最適化することが開示されている。
特開平８−２２４８７号公報 特開平５−２９８３９９号公報 特開２００３−３０２５８号公報 特許第３０７８１７８号公報

しかしながら、特許文献１では、配管のルールを予め設定する必要がある。特許文献２では、自動配管が済んだ状態で、設計者が、移動したい部材や経路を指定する必要がある。いずれの場合にも、ＣＡＤシステム上において、様々な障害物との干渉を自動的に回避して配管を設計することはできない。特許文献４では、温度分布を考慮した配管設計技術であり、障害物回避のための技術ではない。

また、特許文献３では、予め設計された製品モデルに対してフィレットや加工代を付加している。このため、任意な形状モデルに対してフィレットや加工代を付与することはできない。

本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであり、第１の課題は、ＣＡＤシステム上において、障害物との干渉を考慮して経路を自動的に設計することができる自動設計データ作成方法を提供することである。

第２の課題は、ＣＡＤシステム上において、経路の詳細形状を自動的に設計することができる自動設計データ作成方法を提供することである。

第３の課題は、ＣＡＤシステム上において、経路以外の部材の詳細形状を自動的に設計することができる自動設計データ作成方法を提供することである。

（１）第１の課題を解決する発明は、ＣＡＤシステム上において複数の部材から構成される製品の各部材を始点と終点とし始点と終点との間を接続する経路を作成する自動設計データ作成方法であって、経路を作成するに当たり障害となる部材に属性を付与する属性付与工程と、障害となる部材に付与された属性を認識することにより障害となる部材を障害物として識別する識別工程と、作成しようとする経路の断面の外形形状を設定する設定工程と、障害物の断面の外形形状と経路の断面の外形形状とを合わせた形状の領域を障害物領域と認識する領域認識工程と、始点と終点との間に、障害物領域を迂回しながら経路を作成する作成工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、ＣＡＤシステムにおいて始点と終点との間に経路を作成させるにあたり、障害物の断面の外形形状に対して経路の断面の外形形状を加えた形状の領域を、経路作成時の障害物領域として認識させている。このため、ＣＡＤ上で経路を作成する前に予め障害物を認識できる。そして、障害物を認識した後に、ＣＡＤに障害物領域を避けて経路を自動的に作成することができる。

従来、３次元上で、経路を作成して障害物との距離を設計者がそれぞれ測定し、その距離が少ない箇所をメモに残し、その後障害物に干渉しないように設計者が経路を修正していた。人が測定及び判断をしていたため、その設計工数や人為的なミスなどがあり、効率よく障害物を避けて経路を作成することができなかった。

これに対して、本発明では、設計者が障害物の属性を付与し、経路の断面形状情報をＣＡＤシステムに入力するだけで、ＣＡＤシステムによって、自動的に始点と終点との間に、障害物を避けて経路を作成することができる。したがって、経路の作成・計測・修正の工数を削減でき、経路の作成を効率よく自動的に行うことができる。

ここで、「障害物」とは、始点と終点との間に経路を作成するに当たり障害となる部材をいう。「属性」とは、障害物であるか否かを識別できる標識をいい、例えば各部材に付与された「名前」などをいう。「障害物の断面の外形形状」とは、障害物をある方向に切断したときに形成される断面の外輪郭の形状をいう。「経路の断面の外形形状」とは、経路をその径方向に切断したときに形成される断面の外輪郭の形状をいう。

領域認識工程において、障害物の断面及び経路の断面は、障害物及び経路を互いに同じ視線方向から二次元化した二次元モデルであることが好ましい。これにより、障害物の断面の外形形状と経路の断面の外形形状とが同一の２次元上で認識される。このため、二次元上で、障害物の断面の外形形状と経路の断面の外形形状とを容易に合成でき、両者を合わせた形状からなる障害物領域を容易に認識できる。

例えば、領域認識工程において、障害物の二次元モデルの外形形状が円である場合には、該円と中心点を同じくし且つ該円の直径に経路の二次元モデルの外形形状の大きさを加えた値を直径とする同心円を障害物領域と認識する。なお、「障害物の２次元モデルの外形形状」とは、２次元化された障害物の外輪郭の形状をいう。

例えば、領域認識工程において、障害物の二次元モデルの外形形状が円以外の非円形である場合には、非円形を包含する円と中心点を同じくし且つ該円の直径に経路の外形形状の大きさを加えた値を直径とする同心円を障害物領域と認識する。

作成工程において、始点と終点との間に経路を作成し、経路上に障害物領域との交点が存在しない場合には、その経路をそのまま維持する。

一方、作成工程において、始点と終点との間に経路を作成し、経路上に障害物領域との交点が存在する場合には、例えば、障害物領域の外形線上の点を迂回点とし、始点と終点との間に迂回点を経由するように経路を変更する。

この場合、作成工程において、始点と終点との間に経路を作成し、経路上に障害物領域との交点が存在する場合には、障害物領域にクリアランスを加えた余剰領域の外形線上の点を迂回点とし、始点と終点との間に迂回点を経由するように経路を変更することが好ましい。障害物領域にクリアランスを加えた余剰領域の外形線上の点を迂回点としているので、この迂回点を経由して経路を作成すると、障害物領域と経路との間に干渉防止用のクリアランスが形成される。

また、経路上に複数の障害物領域が存在する場合には、迂回点は、始点との距離が短い方の障害物領域にクリアランスを加えた余剰領域の外形線上の点であることが好ましい。これにより、長さの短い経路を作成できる。

始点と終点の間に障害物が１つだけ存在する場合、始点から終点へ作成する経路と、終点から始点に作成する経路は必ず同じとなる。しかし、始点と終点の間に障害物が複数存在する場合、始点から終点へ作成する第１経路と、終点から始点に作成する第２経路は同じになるとは限らない。

この場合、例えば、作成工程は、始点から終点に向けて順経路を作成する工程と、前記終点から始点に向けて逆経路を作成する工程と、順経路と逆経路とのうち一方を選択する工程とを有することが好ましい。第１経路と第２経路の一方を選択するにあたっては、その指標データを表示することが好ましい。指標データとしては、経路の長さ、曲げ（折れ）回数、継ぎ手数、経路交差数などがある。

（２）経路で接続される部材が多く存在する場合には、部材を接続する経路も多くなる。経路が増えると、その経路同士が干渉することがある。この場合、一方の経路が他方の経路と干渉しないように、一方の経路について他方の経路を回避する形状にする必要がある。経路同士の干渉が多くなると、経路の回避に多大な工数を費やすことになる。

そこで、第２の課題を解決する発明として、ＣＡＤシステム上において製品の構成要素である各部材間を接続する経路同士が交差する交差部に交差回避部材を作成する自動設計データ作成方法であって、経路同士が交差する交差部を認識する工程と、交差部に交差を回避し得る形状を持つ交差回避部材を配置する工程と、交差回避部材を経路と結合する工程とを行うことを特徴とする自動設計データ作成方法がある。

この構成により、経路同士が交差するか否かを判断し、交差する場合には、一方の経路に、交差を回避し得る形状を持つ交差回避部材を配置する。その後、一方の経路と交差回避部材とを結合することにより、交差回避設計を効率よく行うことができる。

（３）また、経路作成範囲が広くなると、作製上又は組み付け上の観点から、製品のすべてを１つの作製単位として作製することができない場合がある。この場合、ＣＡＤ上において、設計者が、各部材を配置した１つの座標面に経路を作成した後、この１つの座標面を複数の作製単位に分割する。分割した複数の作製単位の境界を挟んで経路が形成されている場合には、設計者が、そこに継ぎ手などの結合部材を作成する。この方法によると、経路が変更されるたびに結合部材の形状も修正する必要があり、多大な設計工数を要することになる。

そこで、第２の課題を解決する発明として、ＣＡＤシステム上において製品の構成要素である各部材間を接続する経路の途中に結合部材を作成する自動設計データ作成方法であって、部材を配置した座標面に、製品を作製単位に区画する分割線を作成する工程と、各部材間を接続する経路を作成する工程と、分割線と経路との交点を認識する工程と、交点に結合部材を配置する工程と、結合部材と経路とを結合する工程とを行うことを特徴とする自動設計データ作成方法がある。

この構成により、設計者が、各部材が配置された座標面に予め分割線を作成し、この分割線と経路との交点に結合部材を配置する。その後、ＣＡＤが結合部材と経路とを自動的に結合する。このため、結合部材の設計を効率よく行うことができる。なお、分割線を座標面に作成する際には、座標面に既に部材が配置されていてもいなくてもよい。座標面に部材が配置されていない場合には、分割線作成後に座標面に部材を作成する。

（４）また、経路の途中で他の部材に対してフィレット（接合用隅肉）を形成する場合がある。また、経路に限らず様々な部材と他の部材との間にフィレットを作成することがある。ＣＡＤシステム上でこのフィレットを形成するには、経路などの部材を作成した後に、部材と他の部材との交線を指示する。指示された交線にフィレットを作成する。この方法によると、設計者が、フィレットを作成する交線を指示する必要がある。また、製品の部材や経路を設計変更するたびに、設計者が、フィレットを作成する交線を指示する必要がある。このため、フィレットのモデリングに多大な工数を要することがある。

そこで、第３の課題を解決する発明として、ＣＡＤシステム上において、製品の構成要素である第１部材と第２部材との間をフィレットにより接合する自動設計データ作成方法であって、第１部材の表面と第２部材の側面とが交差してできる第２部材交線部の交線情報を取得する交線情報取得工程と、第２部材交線部の交線情報に基づいて交線部にフィレットを作成する作成工程とを有することを特徴とする自動設計データ作成方法がある。

この構成により、ＣＡＤシステム上で各部材を作成すると、ＣＡＤシステムにより第１部材と第２部材との交線部が自動的に認識され、その交線部にフィレットが形成される。このため、フィレットを形成する交線を設計者が個別に指示する必要がない。ゆえに、フィレットを効率よく作成することができる。

ここで、第１部材及び第２部材が中実のソリッドデータであり、第１部材の表面が凹部を有する場合において、交線情報取得工程は、第２部材交線部の交線情報に加えて、更に第１部材の表面と凹部の側面とが交差してできる凹部交線部の交線情報を取得し、作成工程は、第２部材交線部及び凹部交線部に中空のサーフェスデータからなるフィレットを作成する工程と、フィレットのサーフェスデータをソリッド化して、ソリッドデータからなるフィレットを作成する工程と、中実の前記第１部材と重なることなく中実に変化したフィレットを、第１部材の表面と第２部材の側面との間を接合する第２部材フィレットと識別し、中実の第１部材と重なって変化しなかったフィレットを、第１部材の表面と凹部の側面との間に形成された凹部フィレットとして識別する工程と、凹部フィレットを削除する工程とを有することが好ましい。

表面に凹部をもつ第１部材に対して第２部材をフィレット（接合用隅肉）にて接合する場合には、第１部材と凹部とが交差してできる凹部交線部には接合用のフィレットを形成する必要はなく、第１部材と第２部材とが交差してできる第２部材交線部だけに接合用のフィレットを形成したい。上記構成によれば、第２部材交線部及び凹部交線部に中空のサーフェスデータからなるフィレットを作成し、ソリッド化すると、第２部材交線部に作成されたフィレットは中実に変化する。一方、凹部交線部に作成されたフィレットは、既にソリッドデータからなる第１部材の中に作成されるため、ソリッド化処理を施してもフィレットは中実に変わらずデータ上何ら変化しない。このため、ＣＡＤは、ソリッド化して中実に変化したフィレットを、第１部材と第２部材との間を接合するフィレットとして識別でき、また中実に変化しなかったフィレットを第１部材と凹部との間に形成されたフィレットとして識別できる。このように、上記構成によれば、第１部材と第２部材との間を接合するフィレットと、第１部材と凹部との間に形成されるフィレットとを自動的に識別できる。このため、第２部材交線部に対して効率よくフィレットを作成することができる。

ソリッドデータとは、中実、即ち中身の詰まった立体（ソリッドモデル）の３次元ＣＡＤデータをいう。サーフェスデータとは、中身の詰まっていない立体（表面形状モデル）の３次元ＣＡＤデータをいう。

予めフィレットをサーフェスデータで一旦凹部交線部と第２部材交線部に作成し、その後ソリッド化する。この場合、第２部材交線部のフィレット形成部には中実の第１部材及び第２部材がないため、フィレット形成部は中実に変化する。一方、凹部交線部のフィレット形成部には中実の第１部材が既に存在するため、フィレットがソリッド化されてもフィレット形成部分は変化しない。このように、フィレット形成部が新たに中実に変化した場合には、第２部材交線部に形成された凸状の第２部材フィレットと認識する。一方、フィレット形成部が変化しない場合には、凹部交線部に形成された凹部フィレットと認識する。そして、第２部材フィレットを残し、凹部フィレットは削除する。これにより、第２部材交線部にだけ自動的にフィレットを作成することができる。

ここで用いるＣＡＤシステムは、各種設計形状を、中実のソリッドデータで作成したり、中空のサーフェスデータで作成したり、ソリッドデータとサーフェスデータとを相互に変換したりする機能をもつことが好ましい。

（５）複数の部材の間の隙間が狭い場合には、成形時の成形材料の流動性に影響がでる場合がある。この場合、ＣＡＤ上で、部材を作成し、それぞれ近いと思われる部材同士の間の隙間の距離を測定し、その隙間が狭い箇所をメモに残し、その後隙間を埋めるという方法がある。しかしこの方法では、隙間埋め形状は、隙間の幅や形状により異なる。人為的に個別に距離を測定し隙間埋め形状を形成していたのでは、人為的なミスがおこるおそれがある。

そこで、第３の課題を解決する発明として、ＣＡＤシステム上において、製品の構成要素である複数の部材を一体化する自動設計データ作成方法であって、隣り合う部材の二次元モデルの外形形状の隙間の距離を測定する測定工程と、隙間の距離が所定値以下の場合には、隙間埋めモデルにて前記隙間を埋める隙間埋め工程とを有することを特徴とする自動設計データ作成方法がある。

上記構成によれば、隣り合う部材の隙間の距離を二次元で測定している。このため、ＣＡＤシステムで自動的に隙間の距離を測定できる。このため、効率よく隙間埋め形状を作成することができる。なお、「部材の二次元モデルの外形形状」とは、２次元化された部材の外輪郭の形状をいう。「隙間埋めモデル」は、複数の部材の間の隙間を埋める隙間埋め部材のモデルをいう。

ここで、隙間埋め工程は、中実のソリッドデータからなる部材のＣＡＤモデルに、中空のサーフェスデータからなる隙間埋めモデルを重ね合わせる工程と、隙間埋めモデルをソリッド化する工程とを有することが好ましい。これにより、ソリッドデータからなる部材の間の隙間が、中実の隙間埋めモデルで埋められる。このため、ＣＡＤ上で自動的に隙間を埋めることができる。

サーフェスデータからなる隙間埋めモデルを作成するに当たっては、隣り合う部材の二次元モデルの外形形状に接する接線を複数作成する工程と、各接線と外形形状との交点を認識する工程と、各接線から交点を両端とする線分を抜き出す工程と、隣り合う該線分の両端を連結して多角形からなる二次元隙間埋めモデルを作成する工程と、二次元隙間埋めモデルをサーフェス化する工程とを行うことが好ましい。これにより、隙間の形状を問わず、自動的に隙間埋め形状を作成できる。

また、隙間埋め工程は、ソリッドデータからなる部材のＣＡＤモデルに、ソリッドデータからなる隙間埋めモデルを重ね合わせても良い。

（６）製品の部材を実際に作製するにあたっては、その最終形状から、加工代を考慮した粗材モデルを作成する必要がある。設計者は手動で部材の加工部を指定し、そこに手動で加工代を作成する方法がある。しかし、この方法では、手動にて加工代を作成するため、人為的なミスがおこる場合があり、また設計工数が多大になる。

そこで、第３の課題を解決する発明として、ＣＡＤシステム上において製品の構成要素である各部材の加工部に加工代を作成する自動設計データ作成方法であって、部材の加工部を認識する工程と、加工部に加工代情報を付与する工程と、加工代情報に基づいて加工部に加工代を作成する工程とを有することを特徴とする自動設計データ作成方法がある。

上記構成によれば、加工代情報をＣＡＤに入力するだけで、自動的に加工代を作成できる。このため、粗材モデルの作成作業を効率よく行うことができる。ここで、「加工代情報」とは、加工代の厚み量であるオフセット量などをいう。この加工代を自動作成する方法は、加工代を必要とするすべての製品の部材のＣＡＤデータに適用できる。

また、上記（１）〜（６）の方法は、様々な製品の部材のＣＡＤデータの作成に適用できる。たとえば、精密鋳造法、間接粉末光造形法などの精密成形品のＣＡＤデータを作成するのに適している。

上記（１）〜（６）の方法は、それぞれ単独に行うことができるし、その中のいくつかを選択して行うこともできる。複数を選択して行う場合には、その順は問わない。

以下、本発明について図面を参照しつつ詳細に説明する。

本例は、図１のフローチャートに示すように、多数の筒体が冷却配管用の経路で接続された製品としての冷却構造体のＣＡＤデータを作成する方法である。経路には継ぎ手，交差回避部材、フィレットが形成される。隣接する筒体には隙間埋め部が形成される。筒体と薄板との間はフィレットが形成される。冷却構造体の加工部には加工代が形成される。冷却構造体は、間接光造形法により成形され、金型の内部に収容され、金型内部の冷却パイプを支持し冷却する。

図１は本発明によってＣＡＤデータを作成する手順を示すフローチャートである。図１に示すように、本方法は、（１）Ｓ１０，Ｓ１００，Ｓ３００、Ｓ４００に示される経路作成工程と、（２）Ｓ５０，Ｓ５００、Ｓ６００、Ｓ７００に示される経路詳細作成工程と、（３）Ｓ２００、Ｓ８００、Ｓ９００に示される経路以外の詳細部分作成工程とに大別される。

図２は、本方法に従って冷却構造体の３次元データを作成する際に用いられるＣＡＤシステムの基本構成を示すブロック線図を示す。ＣＡＤシステムは、ＣＰＵ（中央演算処理装置）９０と、キーボード、マウスなどの入力装置９１と、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶装置９２と、ディスプレイ、プリンタなどの出力装置９３とを有し、これらはＣＰＵ９０を中心に互いにデータバスラインで接続されている。記憶装置９２には、予め、本方法を行うプログラムが記憶されている。また、記憶装置９２には、予め、図１に示す本方法を行うためのプログラムが記憶されている。本方法を行うためのプログラムは、障害物領域を認識する障害物認識手段Ｐ１、筒体隙間埋め手段Ｐ２、経路を作成する経路作成手段Ｐ３、作成した経路から最適な経路を選択する最適経路選択手段Ｐ４、経路途中に継ぎ手を作成する継ぎ手作成手段Ｐ５、経路同士が交差することを回避する交差回避手段Ｐ６、経路途中にフィレットを作成する経路フィレット作成手段Ｐ７、薄板と他の部材との間にフィレットを作成する薄板フィレット作成手段Ｐ８、及び加工代を考慮した粗材ＣＡＤデータを作成する加工代作成手段Ｐ９を実行する手順である。また、記憶装置には、入力装置９１から入力されたデータや、ＣＰＵ９０にて処理された加工データＤ２０が、随時記憶される。

本方法で用いられるＣＡＤシステムは、冷却構造体の設計情報を、３次元情報であるソリッドデータ、サーフェスデータ、及び二次元情報のいずれの形式にも自在に変換する機能をもつ。

（１）経路作成工程では、図３に示すように、冷却構造体を構成する薄板３、筒体１等を含む基本部材の３次元情報を作成し（Ｓ１０）、筒体、障害物の外形形状に属性を付与し（Ｓ１００）、障害物を認識し（Ｓ３００）、障害物領域を迂回しながら経路を自動作成する（Ｓ４００）。

すなわち、ステップＳ１０において、図３に示すように、入力装置９１を用いて設計者が薄板３、筒体１、給排ポート８、凹部７及び穴部７６を含む基本部材の３次元情報Ｄ１１（中実のソリッドデータ）を作成する。次に、３次元情報Ｄ１１の薄板上に、後述する分割線を作成する（Ｓ５０）。

次に、ステップＳ１００において、筒体と障害物の属性情報Ｄ１２を入力し、筒体と障害物に属性を付与する。筒体は冷却用の経路が接続され、障害物は経路を作成する際に障害となる部材である。属性情報Ｄ１２は、筒体と障害物とを識別するデータであり、たとえば、各基本部材についての「Ｊ００１」、「Ｗ００６」などの名前、位置座標、寸法である。筒体と障害物とを認識するにあたっては、経路で接続する筒体の名前を選択する。すると、選択された筒体は、「筒体」と認識され、選択された筒体以外の基本部材は「障害物」と認識される。

次に、ステップＳ２００の筒体間の隙間を埋める工程を行うが、これは（３）経路以外の詳細部分作成工程に含まれるため、後で説明する。

次に、ステップＳ３００において、障害物領域を認識する。この工程の詳細は、図４のフローチャートに示す。まず、設計者は、入力装置９１を用いて、作成しようとする経路の外径情報Ｄ１３を入力する（Ｓ３０１）。経路の外径情報Ｄ１３は、経路の径断面の大きさ（直径など）をいう。次に、ＣＰＵ９０は、基本部材の３次元情報Ｄ１１を記憶装置９２より取得する（Ｓ３０２）。基本部材の３次元情報Ｄ１１は、図３に示すように、筒体１などの基本部材の外形形状を３次元上でモデリングしたものである。「基本部材の外形形状」とは、基本部材の立体的な外輪郭をいう。次に、３次元情報Ｄ１１を、薄板３に対して垂直な視線方向から二次元化して２次元情報に変換する（Ｓ３０３）。次に、基本部材の２次元情報の中から、障害物の２次元モデルの外形形状を認識し（Ｓ３０４）、障害物の２次元モデルの外形形状が円であるか否かを判断する（Ｓ３０５）。障害物の２次元モデルの外形形状は、薄板の平面方向に切断したときに形成される断面の外輪郭である。

障害物の二次元モデルの外形形状が円の場合には、図５に示すように、円である障害物６の外形形状の中心Ｏと同じ中心Ｏを持ち、障害物６の２次元モデルの外形形状の直径ｒ１に経路２の外形形状の大きさｒ２を加えた値を直径とする同心円を障害物領域６８と認識する（Ｓ３０６）。すなわち、障害物領域６８は、障害物６の外形形状の半径ｒ１／２に経路２の外形形状の大きさの半分の値ｒ２／２を足した値を半径とする。

障害物の二次元モデルの外形形状が円でない場合には、図７に示すように、非円形の障害物６の外形形状を包含する円６７を作成する。この円６７と中心を同じくし、円６７の直径ｒ３に経路２の外形形状の大きさｒ２を加えた値を直径とする同心円を障害物領域６８と認識する（Ｓ３０７）。ここでは、障害物６の外形形状は四角形であり、障害物６の外形形状を包含する円６７は、障害物６の外形形状に接する外接円である。この場合、障害物領域６８は、障害物６を包含する円６７の半径ｒ３／２に経路２の外形形状の大きさの半分の値ｒ２／２を足した値を半径とする。なお、障害物は四角形に限らず、他の多角形、楕円など、さまざまな形状であっても、障害物領域を同様の方法で認識する。

以上により、障害物を認識する工程が終了する。本工程において、経路外径情報入力（Ｓ３０１）の他の工程（Ｓ３０２〜Ｓ３０７）は、ＣＰＵが自動で行う。

次に、ステップＳ４００において、筒体の間に経路を自動に作成する。この工程の詳細は、図８のフローチャートに示す。図８のＳ４０１〜Ｓ４０８は経路作成手段Ｐ３が行い、Ｓ４０９〜Ｓ４１５は最適経路選択手段Ｐ４が行う。以下に説明するＳ４０１〜Ｓ４１５は、２次元上で行う。

まず、ＣＰＵ９０は、記憶装置９２に記憶されている基本部材の３次元情報Ｄ１１の中から筒体・障害物の３次元情報を取得し（Ｓ４０１）、次に、予め入力され記憶装置９２に記憶されている経路の外径情報Ｄ１３を取得する（Ｓ４０２）。次に、設計者は、入力装置９１を用いて、経路で接続される筒体を指定する（Ｓ４０３）。たとえば、図９に示すように、ディスプレイに表示される配管順路設定画面上で、系統１は、筒体J００２→筒体W２１→筒体Ｗ１３→筒体Ｗ１１→筒体J０１８の順に経路で繋ぐことを指定する。このとき、経路を接続する位置は、筒体の上段と下段の交互に接続されるようにプログラムされている。このため、経路の開始位置を上段と下段のいずれであるかを指定することができる。次の系統を追加する場合には、「系統追加」をクリックする。系統を削除する場合には、「系統削除」をクリックする。

次に、図９の「経路作成」をクリックする。すると、図１０、図１１に示すように、２つの筒体１，１の間に直線からなる経路２０が自動で作成される（Ｓ４０４）。このとき、一方の筒体１が始点２１０であり、他方の筒体１が終点２２０である。次に、経路２０が障害物６を含む障害物領域６８と干渉するか否かを判断する（Ｓ４０５）。この判断は、図５の右図に示すように、２次元上で行い、経路２の中心線２９と、障害物領域６８との間に干渉点が存在するか否かを判断する。図１０に示すように、経路２０と障害物領域６８との間に干渉点が存在しない場合には、経路２０はそのまま維持され、次のＳ４０９に進む。一方、図１１に示すように、経路２０と障害物領域６８との間に干渉点２９が存在する場合には、ＣＰＵは迂回点を設定する（Ｓ４０６）。

迂回点を設定するにあたって、図１２に示すように、障害物領域６８にクリアランス６９を加えた余剰領域６５の外形線上の点を迂回点２８とする。余剰領域６５は、障害物領域６８と同じ中心点を持ち、障害物領域６８よりもクリアランスの大きさＣだけ半径が大きい同心円である。この余剰領域６５に対して始点２１０から接線２１１，２１２を作成する。このとき、１つの余剰領域６５に対して２つの接線２１１，２１２を作成することができる。接線２１１，２１２上の余剰領域６５の接点２８１，２８２を認識し、始点２１０から接点２８１，２８２までの距離を計測する。この距離の短い方の接点２８１を選択し、これを迂回点２８として設定する。

次に、迂回点を経由するように経路を変更する（Ｓ４０７）。すなわち、図１３に示すように、直線からなる経路２０を削除し、始点２１０と迂回点２８との間を通る直線の接線２１１を第１経路２１とする。

次に、迂回点２８と終点２２０との間に直線からなる第２経路２２を作成する（Ｓ４０８）。次に、S４０５に戻って、第２経路２２が障害物領域６８と干渉するか否かを判断する。図１３に示すように、第２経路２２が障害物領域６８と干渉しない場合には、次のS４０９に進む。図１４に示すように、第２経路２２が障害物領域６８と干渉して干渉点２９３をもつ場合には、Ｓ４０６に戻る。そして、前記迂回点２８を設定したときと同様の方法により迂回点２７を設定する。続いて、迂回点２７を通るように経路を変更する（S４０７）。すなわち、直線からなる経路２２を削除し、迂回点２８，２７の間に直線からなる第２経路２３を作成する。次に、迂回点２７と終点２２０との間を直線からなる第３経路２４を作成する（Ｓ４０８）。このとき、図１４では、迂回点２７，２８を経由し、第１経路２１、第２経路２３及び第３経路２４からなる順経路２０１が作成されたことになる。次に、Ｓ４０５に戻って、第３経路２４が障害物領域と干渉するか否かを判断する。図１４では、障害物領域と干渉しないので、Ｓ４０９へ進む。ここで、障害物領域６８が多くなると、始点２１０から終点２２０までの順経路２０１（図１６）と、終点２２０から始点２１０までの逆経路２０２（図１７）とが全く異なる軌跡を描くことが多い。順経路２０１では３つの迂回点２８，２７，２６があり、逆経路２０２では２つの迂回点２６１，２８１がある。順経路２０１と逆経路２０２とでは、その長さも異なる。このため、順経路または逆経路のいずれか最適な経路を選択する必要がある。

そこで、次に、最適経路選択手段Ｐ４により、S４０９〜Ｓ４１６を行う。まず、Ｓ４０９では、始点から終点への順経路と、終点から始点への逆経路の双方を作成したか否かを判断する。図１４に示すように、双方が作成されていない場合（たとえば図１４の順経路２０１だけ）には、Ｓ４０４へ戻る。そして、図１５に示すように、終点２２０から始点２１０へ逆経路２０２を作成する（Ｓ４０４〜Ｓ４０８）。このとき、終点２２０が逆経路２０２の始点であり、始点２１０が逆経路の終点になり、前記Ｓ４０４〜Ｓ４０８で説明した方法で、逆経路を作成する。その後、Ｓ４０９に戻り、ここで、再度、始点から終点への順経路と、終点から始点への逆経路の双方を作成したか否かを判断する。図１５に示すように、順経路２０１と逆経路２０２の双方を作成した場合には、始点から終点への順経路２０１と、終点から始点への逆経路２０２が同じか否かを判断する（Ｓ４１０）。同じ場合には、一方の経路、たとえば終点から始点への経路を削除する（Ｓ４１１）。同じではない場合には、各経路の経路情報Ｄ２１を収集し、ディスプレイに出力する（Ｓ４１２）。各経路の情報は、たとえば、経路の長さ、迂回点の数である。設計者は、画面に表示された各経路の経路情報Ｄ２１から判断して、一方の経路を選択する（Ｓ４１３）。また、予め選択すべき条件を設定しておき、ＣＰＵ９０に、その条件を満足する方の経路を残させるようにしてもよい。次に、ＣＰＵは、各経路の経路情報Ｄ２１に基づいて、一方の経路を削除し、他方の経路を残す（Ｓ４１４）。

Ｓ４１１及びＳ４１４のいずれの場合にも、それに続く工程（Ｓ４１５）において、次の順路が残っているか否かを判断する。次の順路が残っている場合には、S４０４に戻る。残っていない場合には、経路が決定される（Ｓ４１６）。経路が決定されると、図１８に示すように、残った経路情報Ｄ２１に基づいて３次元上に経路２が作成される。３次元の経路２は、筒体１，薄板３などの基本部材の３次元情報Ｄ１１とともに、加工データＤ２０として記憶装置９２に記憶される。

図１９は、系統１では、Ｊ００１→Ｗ２０→Ｗ３０→Ｗ４０→Ｊ０１０の順に経路が作成されており、たとえば、Ｊ００１→Ｗ２０では経路の長さが１２０．０であることを表示している。この画面上で「ファイル出力」をクリックすると、画面に表示された経路付加情報Ｄ２２が記憶装置９２に保存される。「終了」をクリックすると、この画面は保存されることなく消える。以上により、経路作成工程Ｓ４００が終了する。Ｓ４０４〜Ｓ４１６において経路は２次元情報として処理される。本工程により形成された経路は、３次元化され、基本部材の３次元情報Ｄ１１と結合され、記憶装置９２に加工データＤ２０として記憶される。なお、経路の外径情報取得（Ｓ４０２）及び経路選択（Ｓ４１３）の他の工程（Ｓ４０１，Ｓ４０３〜Ｓ４１２，Ｓ４１４〜Ｓ４１６）は、ＣＰＵが自動的に行う。

（２）経路詳細作成工程では、図１に示すように、経路の継ぎ手を作成し（Ｓ５００）、経路同士が交差することを回避する経路交差回避部を作成し（Ｓ６００）、経路にフィレットを作成する（Ｓ７００）。

すなわち、ステップＳ５００において、経路途中に継ぎ手を作成する経路継ぎ手作成工程を行う。本工程は、経路継ぎ手作成手段Ｐ５により行われる。経路継ぎ手作成工程の詳細は、図２０に示す。なお、本工程では、３次元ソリッドデータで処理される。まず、図２１（ａ）に示すように、基本部材の３次元情報Ｄ１１を作成した後に（Ｓ１０）、設計者は、マウスなどの入力装置９１を用いて、基本部材の３次元情報Ｄ１１の中の座標面である薄板３の上に分割線８を作成する（Ｓ５０）。分割線作成にあたって、部品の組付け性や作製性を考慮する。たとえば、部品を光造形法により作製する場合には、光造形が可能な範囲内に薄板が配置されるように、薄板３を分割線８で仕切る。本例では、薄板３を２本の分割線８により４つに仕切っているが、２つ、３つ、または５つ以上でもよい。仕切られた薄板３の形状も、四角形に限らず、他の多角形、円形などでもよい。

次に、図２１（ｂ）に示すように、上記したようにステップＳ１００、Ｓ２００，Ｓ３００、Ｓ４００において経路２の作成及び筒体間の隙間埋めを行った後に、図２１（ｃ）に示すように、ＣＰＵ９０は、経路２と分割線８との間に形成される交点８１を認識する（Ｓ５０１）。交点８１が認識されると、図２２に示すように、交点の名称が、例えば「ＤＣ＿ＷＲＰＤ＿ＪＯＩＮＴ＿ＣＳＹＳ＿４」というように画面上に表示される。次に、各交点に座標系が配置される（Ｓ５０２）。座標系２０３は、図２３（ａ）に示すように、経路２の中心軸と同じ方向のＺ軸、薄板と平行でＺ軸を含む平面３８に存在するＸ軸、Ｚ軸及びＸ軸に垂直なＹ軸とをもつ。なお、図２２に示すように、「座標系削除」を選択すると、作成された座標系は削除される。

次に、図２１（ｄ）に示すように、交点８１に継ぎ手４を配置する（Ｓ５０３）。継ぎ手には複数種類が記憶装置９２に記憶されており、図２３（ｂ）に示すように、各継ぎ手４には、中心軸方向にＺ軸、薄板と平行な平面３８に存在しＺ軸と垂直なＸ軸、Ｘ軸及びＺ軸に垂直なＹ軸をもつ座標系２０４が作成されている。図２２に示すように、設計者は、画面上に表示されるいくつかの継ぎ手の形状から最適なものを選択し、各交点ごとに設定する。たとえば、交点「ＤＣ＿ＷＲＰＤ＿ＪＯＩＮＴ＿ＣＳＹＳ＿４」は継ぎ手が配置される部位であり、現在まだ配置していないことを示す「ＵＤＦ未配置」が表示されている。この表示箇所をクリックすると、継ぎ手がまだ配置されていないことを示す「ＵＤＦ未配置」、継ぎ手が配置されたことを示す「ＵＤＦ新規配置」、座標が削除されていることを示す「座標系削除」が表示される。設計者は、その中から適宜状態を設定する。また、配置される継ぎ手の種類も、「ＴＹＰＥ１」、「ＴＹＰＥ２」、「ＴＹＰＥ３」の中から選択する。なお、これら継ぎ手の種類は、既に記憶装置９２の中に記憶されている。「ＵＤＦ新規配置」をクリックすると、図２３（ｃ）に示すように、交点８１のＺ軸上に、継ぎ手４の中心軸が位置するように、継ぎ手４が配置される。経路２の座標系２０３と継ぎ手４の座標系２０４とが一致する。

継ぎ手を配置する交点の状態及び継ぎ手の種類の設定が終わると、次は、「実行」をクリックして経路に継ぎ手を結合させる（Ｓ５０４）。このとき、経路２の３次元モデルと継ぎ手４の３次元モデルが一体化される。この３次元モデルは、図２４に示すように、分割線で仕切られた、薄板３の分割パネル３３に切り離すこともできる。なお、図２２の「キャンセル」をクリックすると、継ぎ手作成工程及び後述の経路交差回避工程が途中でキャンセルされる。以上により、経路継ぎ手作成工程が終了する。なお、本工程において、分割線作成（Ｓ５０）及び継ぎ手配置（Ｓ５０３）の他の工程（Ｓ５０１、Ｓ５０２，Ｓ５０４）はＣＰＵが行う。

次に、ステップＳ６００において、経路同士が交差することを回避するため経路交差回避工程を行う。本工程は、経路交差回避手段Ｐ６が行う。経路交差回避工程の詳細は、図２５に示す。本工程では、３次元ソリッドデータで処理される。本工程においては、まず、記憶装置９２より、上記Ｓ１０〜Ｓ５００の工程で作成された経路の情報が含まれる加工データＤ２０を取得し、経路同士が交差するか否かを判断する（Ｓ６０１）。すなわち、経路と経路との間に交点が存在するか否かを判断する。交点が存在する場合には、図２６、図２７（ｂ）に示すように、経路２，２の交点２００に、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸をもつ座標系２０６が配置される（Ｓ６０２）。図２６に示すように、Ｚ軸は、交差している２本の経路２のうち線長が長い方の経路２に沿った軸、Ｘ軸はZ軸を含み薄板と平行な平面３８上に配置される。Ｙ軸はＺ軸及びＸ軸に垂直な方向に延びる軸である。

次に、図２７（ｃ）に示すように、交点２００に交差回避部材２４０を配置する（Ｓ６０３）。図２７（ａ）に示すように、交差回避部材２４０は、経路２と同じ直径をもつ配管で、他の経路との干渉を避けるため、Ｙ軸方向に曲がった形状をもつ。交差回避部材２４０には、複数の種類が記憶装置９２に記憶されており、それぞれ、中心軸方向にＺ軸、薄板と平行な平面に存在しＺ軸と垂直なＸ軸、Ｘ軸及びＺ軸に垂直なＹ軸をもつ座標系２０５が作成されている。図２２に示すように、設計者は、画面上に表示されるいくつかの交差回避部材から最適なものを選択し、各交点ごとに設定する。たとえば、交点「ＤＣ＿ＷＲＰＤ＿ＣＲＯＳＳ＿ＣＳＹＳ＿１」は交差回避部材が配置される部位であり、現在既に配置されていることを示す「ＵＤＦ配置済」が表示されている。この表示箇所をクリックすると、前記の継ぎ手と同様に種々の状態の中から所定の状態を設定する。また、配置される交差回避部材の種類も、種々の中から適当なもの（例えば「TYPＥ１」）を選択する。「ＵＤＦ新規配置」をクリックすると、図２７（ｃ）に示すように、経路２の交点２００に、交差回避部材２４０が配置される。このとき、経路２の座標系２０６と交差回避部材２４０の座標系２０５とが一致する。なお、図２２に示すように、「座標系削除」を選択すると、作成された座標系は削除される。

次に、画面上で「実行」をクリックして経路に交差回避部材を結合させる（Ｓ６０４）。このとき、図２７（ｄ）に示すように、経路２の３次元モデルと交差回避部材２４０の３次元モデルが一体化される。以上により、経路交差回避工程が終了する。なお、本工程において、交差回避部材の配置（Ｓ６０３）の他の工程（Ｓ６０１，Ｓ６０２，Ｓ６０４）はＣＰＵが行う。

次に、ステップＳ７００において、経路途中にフィレットを作成する経路フィレット作成工程を行う。本工程は、経路フィレット作成手段Ｐ７が行う。本工程の詳細は、図２８のフローチャートに示す。まず、キーボードなどの入力装置９１を用いて、設計者はフィレットの形状を特定する経路フィレット情報Ｄ１４を入力する（Ｓ７０１）。図２９に示すように、フィレット２６０は、経路２及び筒体１に交わる円２６１の外側と、経路２と筒体１との交点２６２，２６３との間に形成される略三角形の接合用の隅肉領域である。したがって、経路フィレット情報Ｄ１４として、経路２と筒体１との交線部２６７を基点とする円２６１の中心点２６４の位置及び半径Ｒ４を入力すればよい。円２６１の中心点２６４の位置及び半径Ｒ４が決まれば、円２６１が経路２と筒体１との間に形成する２つの交点２６２，２６３を認識し、その間に形成される弧２６５がフィレット２６０の外形形状となる。

次に、ＣＰＵ９０は、記録装置９２から、Ｓ１０〜Ｓ６００の工程で作成された加工データＤ２０より経路のソリッドデータを取得し、経路が、筒体などの基本部材と交差する交線部を認識する（Ｓ７０２）。例えば、図３０（ａ）に示すように、経路２が、基本部材の一つである筒体１に対して径方向に交差する場合には、交線部２６７は円となる。図３０（ｂ）に示すように、経路２が、後述の隙間埋め部１３により隙間埋めされた筒体１の側面に接している場合には、交線部２６７は曲線となる。図３０（ｃ）に示すように、経路２が、他の経路２を支える台座部２２２と交差する場合には、交線部２６７は楕円となる。

次に、交線部にフィレットを作成する（Ｓ７０３）。このとき、経路フィレット情報Ｄ１４に基づいて交線部の径方向にフィレットの断面外形形状を作成する。すなわち、図２９に示すように、経路２と筒体１の双方に接する円２６１を作成し、この円２６１が経路２及び筒体１と交わる交点２６２，２６３を認識し、円２６１から交点２６２，２６３を両端とする弧２６５を作成する。この弧２６５がフィレットの断面外形形状となる。次に、図３０に示す交線部２６７の線長方向に、同様の手法によりフィレットの断面外形形状を作成する。交線部２６７の線長方向に多数作成された断面外形形状を繋ぎあわせると、フィレットの外形形状が出来る。フィレットの外形形状をサーフェス化して３次元サーフェスデータが作成される。その後、このデータをソリッド化する。これにより、図３１に示すように、経路２の途中にフィレット２６０が作成される。以上により、経路フィレット作成工程が終了する。なお、本工程において、フィレット情報入力（Ｓ７０１）のほかの工程（Ｓ７０２、Ｓ７０３）はＣＰＵが行う。

（３）経路以外の詳細部分作成工程では、図１に示すように、第１部材としての薄板と第２部材としての他の部材との間にフィレットを作成し（Ｓ８００）、筒体間の隙間を埋め（Ｓ２００）、冷却構造体の加工部に加工代を作成する（Ｓ９００）。

すなわち、ステップＳ８００において、第１部材としての薄板と第２部材としての他の基本部材との間にフィレットを作成する薄板フィレット作成工程を行う。本工程は、薄板フィレット作成手段Ｐ８が行う。本工程の詳細は、図３２のフローチャートに示す。まず、ＣＰＵ９０は、記憶装置９２より、Ｓ１０〜Ｓ７００で作成された経路に関する情報をもつ加工データＤ２０（ソリッドデータ）を取得し、その中から筒体交線部９７の交線情報及び凹部交線部９８の交線情報を取得する（Ｓ８０１）。これらの交線情報を取得するにあたっては、加工データＤ２０の中から、薄板表面の外形形状を取得する。「薄板表面の外形形状」とは、薄板およびその上下に形成された部材の３次元上の外輪郭の形状をいう。本例では、図３３、図３４を用いて、筒体１を、薄板３と接合する他部材の例としてあげて説明する。図３３に示すように、薄板３の表面３１と、筒体１の側面１１とは、互いに交差して第２部材交線部としての筒体交線部９７を形成している。また、薄板３の表面３１には薄板３を貫通する凹部７が形成されており、薄板３の表面３１と凹部７の側面７１とが交差して凹部交線部９８が形成されている。Ｓ８０１では、この筒体交線部９７の交線情報及び凹部交線部９８の交線情報を、上記工程で作成された加工データＤ２０より取得する。筒体交線部９７の交線情報及び凹部交線部９８の交線情報は、筒体交線部９７及び凹部交線部９８の位置、形状などである。

次に、キーボードなどの入力装置９１を用いて、設計者はフィレットの形状を特定する薄板フィレット情報Ｄ１５を入力する（Ｓ８０２）。薄板フィレット情報Ｄ１５は、筒体交線部９７及び凹部交線部９８を基点とする円の位置及び半径である。経路フィレット情報Ｄ１４で説明したように、円の位置及び半径が決まれば、円が経路と筒体との間に形成する２つの交点を認識し、その間に形成される弧がフィレットの外形形状となる。

次に、図３４（ａ）に示すように、筒体交線部９７及び凹部交線部９８に中空のサーフェスデータからなるフィレット９５９，９６９を作成する（Ｓ８０３）。中空のサーフェスデータからなるフィレットを作成するにあたっては、まず、薄板フィレット情報Ｄ１５に基づいて筒体交線部９７及び凹部交線部９８の径方向に、フィレットの断面外形形状を作成する。これを図３５を用いて、筒体交線部９７を例にとって説明する。すなわち、薄板３の表面３１と筒体１の側面１１の双方に接する円９５１を作成し、この円９５１が薄板３の表面３１及び筒体１の側面１１と交わる交点３１０，１１０を認識し、円９５１から交点３１０，１１０を両端とする弧９５０を作成する。この弧９５０がフィレット９５の断面外形形状となる。次に、筒体交線部９７及び凹部交線部９８の線長方向に、同様の手法によりフィレットの断面外形形状を作成する。筒体交線部９７及び凹部交線部９８の線長方向に多数作成された断面外形形状を繋ぎあわせると、フィレットの外形形状が作成される。フィレットの外形形状をサーフェス化して、３次元サーフェスデータが作成される。

その後、図３４（ｂ）に示すように、サーフェスデータからなるフィレット９５９，９６９をソリッド化する（Ｓ８０４）。次に、Ｓ８０５において、フィレット９５９，９６９が中実に変化したか否かを判断する。中実に変化するのは、フィレット作成部分が中実の薄板及び筒体と重ならないからである。このため、薄板３の表面３１と筒体１の側面１１との間に形成されたサーフェスデータからなるフィレット９５９は、薄板３と筒体１のいずれにも重なっていないため、ソリッド化により、中実に変化する。そこで、中実に変化したフィレットは、薄板３と筒体１との間を接合する筒体フィレット９５８と識別できる。一方、薄板３の表面３１と凹部７の側面７１との間に形成されたフィレット９６９は、中実の薄板３と重なっているため、ソリッド化しても、何ら変化しない。そこで、変化しなかったフィレットは、薄板３の表面３１と凹部７の側面７１との間に形成された凹部フィレット９６８と識別できる。

次に、図３４（ｃ）に示すように、凹部７に形成された凹部フィレット９６８は削除し、筒体１に作成された筒体フィレット９５８は残す（Ｓ８０６）。以上により、薄板に対して筒体などの部材をフィレット接合する工程Ｓ８００を終了する。本工程において、薄板フィレット情報の入力（Ｓ８０２）のほかの工程（Ｓ８０１、Ｓ８０３〜Ｓ８０６）はＣＰＵが行う。

次にステップＳ２００の説明に戻る。ステップＳ２００では、隣接する筒体の間の隙間を埋める筒体隙間埋め工程を行う。本工程は、筒体隙間埋め手段Ｐ２が行う。図１に示すように、この工程は、筒体・障害物の属性を付与する工程Ｓ１００の次に行う。この工程の詳細は、図３６のフローチャートに示す。まず、ＣＰＵ９０は、図３７に示すように、筒体１を含む基本部材の３次元情報を２次元化して、２次元情報を得る（Ｓ２０１）。基本部材の３次元情報Ｄ１１は、図３に示すように、筒体１などの基本部材の外形形状をモデリングしたものである。次に、基本部材の２次元情報Ｄ１１の中から、筒体１の外径情報を取得する（Ｓ２０２）。筒体１には、既にＳ１００において属性が付与されている。このため、基本部材の中から筒体を識別でき、筒体だけの外形情報を取得することができる。筒体の外径情報は、二次元上での筒体の位置及び大きさである。

次に、図３７の下段に示すように、２次元上で、筒体１の間の隙間１４の距離Ｌを測定し（Ｓ２０３）、距離Ｌが所定値以下か否かを判断する（Ｓ２０４）。所定値は、作製性及び組み立て性を考慮して決定される。所定値は、たとえば、光造形等の製作時に筒体間で成形材料が目詰まりを起こさない程度の大きさである。

距離Ｌが所定値以下の場合には、筒体間の隙間を埋める隙間埋めモデルを作成する（Ｓ２０５）。隙間埋めモデルを作成するにあたっては、図３８に示すように、２次元上で、円形の２つの筒体１、１に、交差しない２つの接線１３１を作成する。接線１３１と筒体１との４つの交点１３３の座標を取得する。交点１３３の座標と接線１３１から、交点１３３を両端とする線分１３２を作成する。隣あう線分１３２の両端に位置する交点１３３、１３３の間を線分１３４で結ぶ。これにより、四角形１３２，１３４，１３２，１３４からなる隙間埋めモデル１３０が得られる。その後、２次元の隙間埋めモデル１３０をサーフェス化して、サーフェスデータからなる隙間埋めモデルを作成する。図３８に示す方法は、図３９に示すように、隙間の形状がさまざまな場合でも適用できる。隙間１４が同じ大きさの筒体１の間に形成されている場合（図３９（ａ）、（ｂ））、隙間１４が異なる大きさの筒体１の間に形成されている場合（図３９（ｃ）、（ｄ））、筒体１間に１つの隙間１４が形成されている場合（図３９（ａ）、（ｃ））、筒体１間に２つに分割した隙間１４が形成されている場合（図３９（ｂ）、（ｄ））、３つの筒体の間に隙間１４が形成されている場合（図３９（ｅ））、４つ以上の筒体の間に隙間が形成されている場合でも、図３８に示す方法によれば簡易に隙間埋めモデルを作成できる。

一方、Ｓ２０４において、筒体間の隙間の距離Ｌが所定値よりも大きい場合には、Ｓ２０３に戻り、２次元上で他の筒体間の距離Ｌを測定する。

次に、図４０（ａ）に示すように、筒体１の内側の空洞部１００をキルトデータ（サーフェスデータ）で作成する。次に、図４０（ｂ）に示すように、筒体１の間の隙間１４に、Ｓ２０５で作成したサーフェスデータからなる隙間埋めモデル１３０を配置する（Ｓ２０７）。次に、図４０（ｃ）に示すように、隙間埋めモデル１３０をソリッド化する（Ｓ２０８）。これにより、筒体１と隙間埋めモデルが一体化され、筒体１の間に隙間埋め部１３が形成される。次に、図４０（ｄ）に示すように、キルトデータで作成した空洞部１００をカットして、空洞部１００を配置した部分に空間を形成する（Ｓ２０９）。以上により、筒体隙間埋め工程が終了する。

次に、ステップＳ９００において、部材の加工部に加工代を作成する。本工程は加工代作成手段Ｐ９により行う。本工程の詳細は、図４１のフローチャートに示す。まず、設計者は、入力装置９１を用いて、図４２（ａ）に示すように、上記Ｓ１０〜Ｓ８００で作成された加工データの中の各部材の加工部１９０を指定する（Ｓ９０１）。加工部は、たとえば、部材作製時に機械加工が施される部位で、粗材では機械加工分を見込んで製品モデルよりも若干余裕をもってカットされる。本例においては、図４４の散点模様に示すように、筒体１の端部、筒体１の内部、位置決め用の穴部７６の内面、薄板３の裏面３４に加工部１９０を設定する。次に、設計者は、入力装置９１を加工代のオフセット値を入力する（Ｓ９０２）。オフセット量は、機械加工がされる量を見込んだ余裕量である。次に、ＣＰＵ９０は、図４２（ｂ）に示すように、入力されたオフセット量に基づいて加工部１９０に加工代１９１を作成する（Ｓ９０３）。以上により、加工代作成工程を終了する。

（４）次に、図１に示すステップ９５０において、確認工程を行う。上記（１）〜（３）の工程により作成された設計情報を出力装置９３により出力して、確認を行う。出力装置９３より出力される設計情報は、基本部材の３次元情報に、経路、継ぎ手、交差回避形状、経路フィレット及び薄板フィレットの３次元情報からなる製品３次元情報Ｄ２３と、この製品３次元情報に更に加工代を加えた設計情報である粗材３次元情報Ｄ２４である。これらの設計情報は、ソリッドデータまたはサーフェスデータ、二次元データのいずれの形式でも出力できる。

図４３には、冷却構造体の製品３次元ソリッドモデルを示し、図４４には粗材３次元ソリッドモデルを示す。粗材３次元ソリッドモデルは、製品３次元ソリッドモデルに加工代を加えたモデルである。粗材３次元ドリッドモデル及び製品３次元ソリッドモデルは、上記工程Ｓ１０〜Ｓ９００により作成された加工データＤ２０に基づいて、作成される。図４４中、加工代を散点模様で示す。図４３、図４４に示すように、複数の筒体１が冷却用の経路２により接続され、経路２が他の障害物を避けて配管されている。経路２の途中には、継ぎ手４及び交差回避部５が形成されている。経路２は、筒体１などの他の部材とフィレット２６０により接合されている。薄板３の表面には、筒体１及び給排ポート８とフィレット９５により接合されている。筒体１の間の隙間１４は隙間埋め部１３がされている。図４４の散点模様部分に示すように、筒体１の上面及び内面、位置決め用の穴部７６の内面及び薄板３の裏面には、加工代１９１が形成されている。

本例により設計された冷却構造体は、精密鋳造法、間接粉末光造形法、ダイカスト法などにより成形された後、図４５に示すように、金型９２の中に組みつけられる。冷却構造体９０の筒体１の内部には、金型９２の中央部のキャビティ９５を冷却する冷却パイプ９３が挿入される。冷却構造体９０の上側は上板９１が組みつけられ、筒体１及び経路２の中を通る冷媒を筒体内部に閉じ込めている。

このような本例の自動設計データ作成方法によれば、設計者がCＡＤに経路を作成させる前に、図５に示すように、障害物領域認識工程Ｓ３００において、２次元上で、障害物６の外形形状に対して経路２の外形形状を加えた形状の障害物領域６８を作成している。このため、CＡＤに障害物領域６８を避けて経路を自動的に作成させることができる。これに対して、従来、ＣＡＤに経路を作成させるにあたり、図６に示すように、設計者が経路２を作成して障害物６との距離Ｍを測定し、その距離の小さい箇所をメモに残し、その後障害物６に干渉しないように設計者が経路２を変更していた。したがって、本例の方法によれば、従来に比べて、経路の作成・計測・修正の工数を削減でき、経路の作成を効率よく自動的に行うことができる。

また、経路継ぎ手作成工程Ｓ５００においては、図２０に示すように、部材を配置する座標面である薄板３に、製品の作製単位に分割する分割線を作成し（Ｓ５０）、この分割線と経路との交点に継ぎ手を作成している（Ｓ５０３、Ｓ５０４）。このため、ＣＡＤにより継ぎ手の作成を効率よく行うことができる。

また、経路交差回避工程Ｓ６００においては、図２５に示すように、ＣＡＤシステムが、経路同士が交差するか否かを判断し（Ｓ６０１）、交差が存在する場合には、一方の経路に、交差を回避し得る形状を持つ交差回避部材を形成している（Ｓ６０３。Ｓ６０４）。このため、ＣＡＤシステムにより交差回避設計を効率よく行うことができる。

また、経路フィレット作成工程Ｓ７００においては、図２８に示すように、経路フィレット情報を入力した後には、ＣＡＤ上により自動的に経路途中の交線部が認識され（Ｓ７０２）、交線部２６７にフィレット２６０が作成される（Ｓ７０３）。このため、ＣＡＤにより自動的に経路フィレットを作成させることができる。

また、薄板フィレット作成工程Ｓ８００においては、図３４に示すように、表面に凹部７をもつ薄板３に対して筒体１をフィレット９５（接合用隅肉）にて接合する場合には、薄板３と凹部７とが交差してできる凹部交線部９８には接合用のフィレットを形成する必要はなく、薄板３と筒体１とが交差してできる筒体交線部９７だけに接合用のフィレットを形成したい。上記構成によれば、筒体交線部９７及び凹部交線部９８にサーフェスデータからなるフィレット９５，９６を作成し（Ｓ８０３）、ソリッド化すると（８０４）、筒体交線部９７に作成されたフィレット９５は中実に変化する。一方、凹部交線部９８に作成されたフィレット９６は、既にソリッドデータからなる薄板３の中に作成されるため、ソリッド化処理を施してもフィレットは中実に変わらずデータ上何ら変化しない。このため、ＣＰＵは、ソリッド化して中実に変化したフィレットを、薄板３と筒体１との間を接合するフィレット９５として識別でき、また中実に変化しなかったフィレットを薄板３と凹部７との間に形成されたフィレット９６として識別できる。したがって、ＣＰＵにより、薄板３と筒体１との間を接合するフィレット９５と、薄板３と凹部７との間に形成されるフィレット９６とを自動的に識別できる。このため、薄板３と筒体１との間に効率よく接合用のフィレット９５を作成することができる。

また、筒体間隙間埋め工程Ｓ２００においては、図３７に示すように、隣り合う筒体１間の隙間の距離Ｌを二次元で測定している（Ｓ２０３）。このため、ＣＡＤシステムで自動的に隙間の距離Ｌを測定できる。したがって、ＣＡＤにより効率よく隙間埋め形状を作成することができる。

また、加工代作成工程Ｓ９００においては、図４１に示すように、設計者が加工代のオフセット量をＣＡＤに入力するだけで（Ｓ９０２）、ＣＡＤシステムに各部材の加工部に自動的に加工代を作成させることができる。このため、粗材モデルの作成作業を効率よく行うことができる。

本発明の自動設計データ作成方法は、製品を構成する部材の設計に広く適用できる。例えば、金型の精密部材等の設計に適用できる。

本実施形態例の自動設計データ作成方法を実行するＣＡＤシステムの全工程を示すフローチャートである。 本実施形態例の自動設計データ作成方法を実行するＣＡＤシステムの全工程を示すブロック線図である。 基本部材の３次元情報を説明する図である。 図１の障害物認識工程の詳細を説明するフローチャートである。 障害物認識工程における、障害物が円の場合の障害物領域の認識方法を説明する図である。 従来例における障害物の認識方法を説明する図である。 障害物認識工程における、障害物が非円形である場合の障害物領域の認識方法を説明する図である。 図１の経路作成工程の詳細を説明するフローチャートである。 経路作成工程における、順路の設定画面を示す図である。 経路作成工程における、経路の作成方法を説明する図である。 経路作成工程における、経路途中に障害物領域がある場合を説明する図である。 経路作成工程における、迂回点の決定方法を説明する図である。 経路作成工程における、迂回点を経由する経路の作成方法を説明する図である。 経路作成工程における、経路途中に２つの障害物がある場合に作成された順経路を説明する図である。 経路作成工程における、経路途中に２つの障害物がある場合に作成された順経路及び逆経路を説明する図である。 経路作成工程における、経路途中に３つの障害物がある場合に作成された順経路を説明する図である。 経路作成工程における、経路途中に２つの障害物がある場合に作成された逆経路を説明する図である。 経路作成工程で作成された経路を説明するための、基本部材及び経路の３次元情報を示す図である。 経路作成工程で作成された経路の付加情報の表示画面を示す図である。 図１の経路継ぎ手作成工程の詳細を説明するフローチャートである。 経路継ぎ手作成工程の経路作成方法を説明する図である。 経路継ぎ手作成工程及び経路交差回避工程における、継ぎ手及び交差回避部材の設定画面を示す図である。 経路継ぎ手作成工程における、経路に継ぎ手を作成する方法を説明する図である。 経路継ぎ手作成工程における、複数に分割された冷却構造体の３次元モデルの説明図である。 図１の経路交差回避工程の詳細を示すフローチャートである。 経路交差回避工程における、座標系の配置方法を示す説明図である。 経路交差回避工程の経路交差回避方法を説明する図である。 図１の経路フィレット作成工程の詳細を示すフローチャートである。 経路フィレット作成工程における、フィレットのサーフェスデータの作成方法を説明する図である。 経路フィレット作成工程における、筒体の側面に経路の端部が接合された場合（ａ）、筒体の側面に経路の側面が接合された場合（ｂ）、経路の土台に他の経路が接合された場合（ｃ）を示す図である。 経路フィレット作成工程により作成されたフィレットを説明するための、冷却構造体の斜視図である。 図１の薄板フィレット作成工程の詳細を示すフローチャートである。 薄板フィレット作成工程における、薄板上に形成された筒体交線部及び凹部交線部を説明するための図である。 薄板フィレット作成工程における、薄板上にフィレットを作成する方法を示す図である。 薄板フィレット作成工程における、フィレットのサーフェスデータの作成方法を説明する図である。 図１の筒体隙間埋め工程の詳細を示すフローチャートである。 筒体隙間埋め工程における、筒体間の距離の測定方法を示す図である。 筒体隙間埋め工程における、隙間埋めモデルの作成方法を説明する図である。 筒体隙間埋め工程における、隙間埋めモデルの種類を示す図である。 筒体隙間埋め工程における、筒体間の隙間を埋める方法を説明する図である。 図１の加工代作成工程の詳細を示すフローチャートである。 加工代作成工程における、加工代を作成する方法を説明する図である。 冷却構造体の製品３次元ソリッドモデルを示す図である。 冷却構造体の粗材３次元ソリッドモデルを示す図である。 金型へ組み付けられた冷却構造体の断面図である。

符号の説明

１：筒体、２：経路、３：薄板、４：継ぎ手、５：経路交差回避部、６：障害物、７：凹部、８：分割線、１３：隙間埋め部、１４：隙間、２６，２７，２８，２６１，２８１：迂回点、６５：余剰領域、６８：障害物領域、９０：ＣＰＵ、９１：入力装置、９２：記憶装置、９３：出力装置、９５、９６、２６０：フィレット、１９０：加工部、１９１：加工代、２０１：順経路、２０２：逆経路、２１０：始点、２２０：終点、２４０：交差回避部材。

Claims (15)

1. ＣＡＤシステム上において複数の部材から構成される製品の前記各部材を始点と終点とし該始点と終点との間を接続する経路を作成する自動設計データ作成方法であって、
   前記経路を作成するに当たり障害となる前記部材に属性を付与する属性付与工程と、
   障害となる部材に付与された該属性を認識することにより障害となる前記部材を障害物として識別する識別工程と、
   作成しようとする前記経路の断面の外形形状を設定する設定工程と、
   前記障害物の断面の外形形状と前記経路の断面の外形形状とを合わせた形状の領域を障害物領域と認識する領域認識工程と、
   前記始点と前記終点との間に、前記障害物領域を迂回しながら経路を作成する作成工程と
   を有することを特徴とする自動設計データ作成方法。
2. 前記領域認識工程において、前記障害物の断面及び前記経路の断面は、前記障害物及び前記経路を互いに同じ視線方向から二次元化した二次元モデルであることを特徴とする請求項１に記載の自動設計データ作成方法。
3. 前記領域認識工程において、前記障害物の二次元モデルの外形形状が円である場合には、該円と中心点を同じくし且つ該円の直径に前記経路の二次元モデルの外形形状の大きさを加えた値を直径とする同心円を前記障害物領域と認識することを特徴とする請求項２に記載の自動設計データ作成方法。
4. 前記領域認識工程において、前記障害物の二次元モデルの外形形状が円以外の非円形である場合には、該非円形を包含する円と中心点を同じくし且つ該円の直径に前記経路の外形形状の大きさを加えた値を直径とする同心円を前記障害物領域と認識することを特徴とする請求項２に記載の自動設計データ作成方法。
5. 前記作成工程において、前記始点と前記終点との間に経路を作成し、該経路上に前記障害物領域との交点が存在する場合には、前記障害物領域にクリアランスを加えた余剰領域の外形線上の点を迂回点とし、前記始点と前記終点との間に該迂回点を経由するように前記経路を変更することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の自動設計データ作成方法。
6. 前記経路上に複数の前記障害物領域が存在する場合には、前記迂回点は、前記始点との距離が短い方の前記障害物領域にクリアランスを加えた余剰領域の外形線上の点であることを特徴とする請求項５に記載の自動設計データ作成方法。
7. 前記作成工程は、前記始点から前記終点に向けて順経路を作成する工程と、前記終点から前記始点に向けて逆経路を作成する工程と、前記順経路と前記逆経路とのうち一方を選択する工程とを有することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の自動設計データ作成方法。
8. ＣＡＤシステム上において製品の構成要素である各部材間を接続する経路同士が交差する交差部に交差回避部材を作成する自動設計データ作成方法であって、
   前記経路同士が交差する前記交差部を認識する工程と、
   該交差部に交差を回避し得る形状を持つ交差回避部材を配置する工程と、
   該交差回避部材を前記経路と結合する工程と
   を行うことを特徴とする自動設計データ作成方法。
9. ＣＡＤシステム上において製品の構成要素である各部材間を接続する経路の途中に結合部材を作成する自動設計データ作成方法であって、
   前記部材を配置した座標面に、該製品を作製単位に区画する分割線を作成する工程と、
   前記各部材間を接続する経路を作成する工程と、
   該分割線と前記経路との交点を認識する工程と、
   該交点に結合部材を配置する工程と、
   前記結合部材と前記経路とを結合する工程と
   を行うことを特徴とする自動設計データ作成方法。
10. ＣＡＤシステム上において、製品の構成要素である第１部材と第２部材との間をフィレットにより接合する自動設計データ作成方法であって、
    前記第１部材の表面と前記第２部材の側面とが交差してできる第２部材交線部の交線情報を取得する交線情報取得工程と、
    該第２部材交線部の交線情報に基づいて前記交線部にフィレットを作成する作成工程と
    を有することを特徴とする自動設計データ作成方法。
11. 前記第１部材及び前記第２部材が中実のソリッドデータであり、前記第１部材の表面が凹部を有する場合において、
    前記交線情報取得工程は、前記第２部材交線部の交線情報に加えて、更に前記第１部材の表面と前記凹部の側面とが交差してできる凹部交線部の交線情報を取得し、
    前記作成工程は、前記第２部材交線部及び前記凹部交線部に中空のサーフェスデータからなるフィレットを作成する工程と、
    該フィレットのサーフェスデータをソリッド化して、ソリッドデータからなるフィレットを作成する工程と、
    中実の前記第１部材と重なることなく中実に変化した前記フィレットを、第１部材の表面と第２部材の側面との間を接合する第２部材フィレットと識別し、中実の前記第１部材と重なって変化しなかった前記フィレットを、第１部材の表面と凹部の側面との間に形成された凹部フィレットとして識別する工程と、
    前記凹部フィレットを削除する工程とを有することを特徴とする請求項１０に記載の自動設計データ作成方法。
12. ＣＡＤシステム上において、製品の構成要素である複数の部材を一体化する自動設計データ作成方法であって、
    隣り合う部材の二次元モデルの外形形状の隙間の距離を測定する測定工程と、
    前記隙間の距離が所定値以下の場合には、隙間埋めモデルにて前記隙間を埋める隙間埋め工程と
    を有することを特徴とする自動設計データ作成方法。
13. 前記隙間埋め工程は、中実のソリッドデータからなる前記部材のＣＡＤモデルに、中空のサーフェスデータからなる前記隙間埋めモデルを重ね合わせる工程と、該隙間埋めモデルをソリッド化する工程とを有することを特徴とする請求項１２に記載の自動設計データ作成方法。
14. 前記サーフェスデータからなる前記隙間埋めモデルを作成するに当たっては、隣り合う前記部材の二次元モデルの外形形状に接する接線を複数作成する工程と、該各接線と前記外形形状との交点を認識する工程と、前記各接線から該交点を両端とする線分を抜き出す工程と、隣り合う該線分の両端を連結して多角形からなる二次元隙間埋めモデルを作成する工程と、該二次元隙間埋めモデルをサーフェス化する工程とを行うことを特徴とする請求項１３に記載の自動設計データ作成方法。
15. ＣＡＤシステム上において製品の構成要素である各部材の加工部に加工代を作成する自動設計データ作成方法であって、
    前記部材の加工部を認識する工程と、
    前記加工部に加工代情報を付与する工程と、
    該加工代情報に基づいて前記加工部に加工代を作成する工程とを有することを特徴とする自動設計データ作成方法。

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