JP6238839B2 - フィレット形状の作成装置および作成方法 - Google Patents

Description

本発明は、３次元ＣＡＤを用いて製品や部品を設計するにあたり、３次元形状の折れ部や角部に対し、指定した半径の曲面をもつフィレット形状を作成する装置と方法に関する。

一般に、３次元ＣＡＤを用いて製品や部品を設計するにあたり、それらの立体形状の折れ部（稜線）や角部に対しフィレット掛けをすることが行われている。しかしながら、設計者はフィレット掛けの対象となる折れ部や角部の一つ一つに半径を指定して手動でフィレット形状を作成していたため、設計者の負担や手間が非常に大きなものであった。

フィレット形状の作成方法として、３つの稜線が集まる角部に対し、構築可能なフィレット形状の条件をセットし、各条件ごとにフィレット作成をシミュレーションして、最適形状のフィレット交差形状を選択できるようにした方法が提案されている。

特開２００２−３０４４２４号公報

しかしながら、上記特許文献１の方法は、単純な形状に対しては効果のある方法だが、実際の複雑な形状の部品や製品の設計になると、形状条件の組合せや処理工数が多大となり、非常に手間のかかる方法である。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、３次元形状のフィレット対象部にフィレット形状を効率よく作成でき、また、３次元形状に形状変更があった場合でも効率よくフィレット形状を作成できる、フィレット形状の作成装置および作成方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るフィレット形状の作成装置は、
３次元形状データが格納される３次元形状データベースと、３次元形状データのフィレット対象部に対するフィレット情報が格納されるフィレット情報データベースを備えるデータベースと、
データベースから３次元形状データを読み込むデータ読込手段と、
読み込まれた３次元形状データのフィレット対象部ごとに異なる番地であって、フィレット対象部ごとに曲率半径の値が指定される番地を付与する番地付与手段と、
フィレット対象部ごとに付与された番地および番地ごとに指定された曲率半径の値をフィレット情報としてフィレット情報データベースに格納する手段と、
フィレット情報データベースから読み出されたフィレット対象部ごとのフィレット情報に含まれる番地および指定された曲率半径の値に基づき、各フィレット対象部に指定された曲率半径のフィレット形状を生成するフィレット形状生成手段を備える、
ことを主要な特徴とする。

本発明に係るフィレット形状の作成装置は、
番地が付与されたフィレット対象部に形状変更が生じた場合、変更対象のフィレット対象部ごとにさらに新たに異なる番地であって、変更対象のフィレット対象部ごとに曲率半径の値が指定される番地を付与し、新たに付与された番地を更新する番地更新手段を備え、
フィレット情報データベースに格納する手段が、変更対象のフィレット対象部ごとに新たに付与された番地および番地ごとに指定された曲率半径の値をフィレット情報としてフィレット情報データベースに格納し、
フィレット生成手段が、フィレット情報データベースから読み出された変更対象のフィレット対象部ごとのフィレット情報に含まれる番地および指定された曲率半径の値に基づき、変更対象の各フィレット対象部に指定された曲率半径のフィレット形状を生成することを第２の特徴とする。

本発明に係るフィレット形状の作成方法は、
コンピュータが、３次元形状データが格納される３次元形状データベースと、３次元形状データのフィレット対象部に対するフィレット情報が格納されるフィレット情報データベースを備えるデータベースから３次元形状データを読み込むステップと、
読み込まれた３次元形状データのフィレット対象部ごとに異なる番地であって、フィレット対象部ごとに曲率半径の値が指定される番地を付与するステップと、
フィレット対象部ごとに付与された番地および番地ごとに指定された曲率半径の値をフィレット情報としてフィレット情報データベースに格納するステップと、
フィレット情報データベースからフィレット対象部ごとのフィレット情報を読み出し、読み出したフィレット対象部ごとのフィレット情報に含まれる番地および指定された曲率半径の値に基づき、各フィレット対象部に指定された曲率半径のフィレット形状を生成するステップと、
各フィレット対象部にフィレット形状が生成された３次元形状データを表示するステップとを実行することを主要な特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、作成者は、製品または部品の３次元形状データを作成しながら、あるいは３次元形状データに形状変更があるごとに、フィレット対象部にフィレット形状を効率よく作成することができる。これにより、設計時間の大幅な短縮を図ることができる。

フィレット形状作成装置を含むシステム全体構成図、 ３次元形状データにフィレット形状を作成する手順を示すフロー図、 フィレット形状が作成される前の３次元形状データを示す図、 フィレット形状の作成を実行するための操作画面を示す図、 フィレット対象部に番地が付与された３次元形状データを示す図、 フィレット対象部ごとに付与された番地を含むフィレット情報リストを示す図、 フィレット形状が作成された後の３次元形状データを示す図、 フィレット形状の生成ステップのフローを示す図、 フィレット形状の生成処理の様子を示す図、 形状変更後でフィレット形状が作成される前の３次元形状データを示す図、 形状変更後でフィレット形状が作成される前のフィレット対象部に新たな番地が付与された３次元形状データを示す図、 新たに付与された番地を含むフィレット情報リストを示す図、 形状変更後にフィレット形状が作成された後の３次元形状データを示す図、 フィレット対象部に付与される番地の他の例を示す図である。 角部のＲ値を示した図（Ｒ指示図）の例を示す図である。

本発明を実施するための一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１において、符号１００は本発明に係るフィレット形状作成装置を示している。

まず、フィレット形状作成装置１００（以下、作成装置１００という）について説明する。本実施形態において、作成装置１００は、図１に示すように、３次元形状データ読込部１１１と、番地付与部１１２と、記憶部（メモリー）１１３と、フィレット形状生成部１１４と、番地更新部１１５と、入出力部１２０と、演算処理部１３０を備えている。作成装置１００は、同図に示すように、設計データベース２００と、入力装置３００と、出力装置４００に対し、ネットワーク回線５００により接続されている。

設計データベース２００は、３次元形状データベース２１０と、フィレット情報データベース２２０と、設計プログラムデータベース２３０を備えている。３次元形状データベース２１０には、製品や部品の３次元形状データが格納されている。

フィレット情報データベース２２０には、製品や部品の３次元形状データのフィレット対象部に対するフィレット情報が格納されている。設計プログラムデータベース２３０には、製品や部品の３次元形状データを作成するための設計プログラム、３次元形状データのフィレット対象部にフィレット形状を作成するためのプログラム等が格納されている。

作成装置１００のうち、３次元形状データ読込部１１１は、入力装置３００、例えばキーボードからの操作により、設計データベース２００の３次元形状データベース２１０から、製品や部品の３次元形状データ（図３参照）を作成装置１００内に読み込むもので、読み込まれた３次元形状データは記憶部１１３に一時保存されるようになっている。

番地付与部１１２は、読み込まれた３次元形状データのうち、フィレット対象部に対し、入力装置３００からの操作により、異なる番地を自動的に割り振りするもので、付与された番地は、入力装置３００からの入力操作により番地ごとに指定される曲率半径の値（以下、Ｒ値という）とともに、記憶部１１３に保存されるようになっている。

フィレット形状生成部１１４は、入力装置３００からの操作により、読み込まれた３次元形状データの各フィレット対象部に対し、対応する番地に指定されたＲ値のフィレット形状を生成するようになっている。フィレット形状が生成された３次元形状データは、入力装置３００からの操作により、記憶部１１３に保存されるようになっている。

番地更新部１１５は、作成された３次元形状データに、その作成途中、あるいはその後に形状変更が生じた場合に、変更対象のフィレット対象部に対し、入力装置３００からの操作により、新たに異なる番地を自動的に割り振りするもので、新たに付与された番地は、入力装置３００からの入力操作により、番地ごとに指定されるＲ値とともに、記憶部１１３に更新保存されるようになっている。

次に、上記作成装置１００を用いて、３次元形状データのフィレット対象部にフィレット形状を作成する手順について、図２以降を参照しながら説明する。なお、以下に具体的に記述する条件や設定値は、本発明の実施の形態を説明するための一例であって、本発明はこれに限定されない。

まず、作成者が、入力装置３００からの操作により、３次元形状データベース２１０から、製品や部品の３次元形状データを作成装置１００内に読み込む（ステップＳ１）。読み込まれた３次元形状は、記憶部１１３に保存される。図３に、読み込まれた３次元形状データ１を示す。

次に、作成者が、入力装置３００からの操作により、設計データベース２００からフィレット作成プログラムを読み込み、同プログラムを開く。図４に出力装置４００上に表示される同プログラムの操作画面Ｇを示す。作成者が、操作画面Ｇ上で、番地作成ボタンＡをクリックすると、図５に示すように、３次元形状データ１の、フィレット対象部に対し、それぞれ異なる番地（（１）〜（４））が自動的に作成され、割り振りされる（ステップＳ２）。なお、３次元形状データ１は、操作画面Ｇ上の作業領域に表示される。

割り振りされた番地（（１）〜（４））は、設計データベース２００のフィレット情報データベース２２０から記憶部１１３に読み出しされたフィレット情報リストＦＩに自動入力される。図６にフィレット情報リストＦＩを示す。

なお、フィレット対象部は、図示例では、３次元形状データ１の形状の折れ部（稜線）を対象とし、図６のフィレット情報リストＦＩに示す座標情報およびエッジ断面の折れ角度情報により特定される。座標情報は、前記折れ部（稜線）の始点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、終点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、中央点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から構成される。

次に、作成者が、割り振られた番地（（１）〜（４））に対し、入力装置３００からの操作により、フィレット情報リストＦＩに、指定されたＲ値を入力し、保存する（ステップＳ３）。保存されたフィレット情報リストＦＩは、フィレット情報データベース２２０に更新保存される。

次に、作成者が、操作画面Ｇ上で、フィレット作成ボタンＣをクリックすると、３次元形状データ１の各フィレット対象部に対し、フィレット情報リストＦＩに基づき、対応する番地（（１）〜（４））に指定されたＲ値のフィレット形状が生成される（ステップＳ４）と共に、生成されたフィレット形状を含む３次元形状データ１が出力装置４００上の前記操作画面Ｇの作業画面に表示される（ステップＳ５）。図７にフィレット形状（Ｆ_１〜Ｆ_４）を含む３次元形状データ１を示す。

図８は、フィレット形状の生成処理（ステップＳ４）のフローを示している。作成者が、操作画面Ｇ上でフィレット作成ボタンＣをクリックすると、フィレット作成プログラムが、フィレット対象部の凹凸、各番地に指定されたＲ値の大小からフィレット生成の順番を決定し、処理を実行する。フィレット生成の処理の結果は、図６のフィレット情報リストＦＩに表示される。

図９はフィレット形状の生成処理の様子を示している。例えば番地（１）に対しＲ値（Ｒ＝１０）が指定されているとする。フィレット生成処理を実行すると、図９（Ａ）に示すように、番地（１）のＲ値に従い生成された曲線ＣＬ₁₀が番地（１）の近傍の面に接線接続されないときはエラーとなり、処理の結果がＮＧと表示される。

そこで、作成者が番地（１）に対し新たにＲ値（Ｒ＝５）を指定し、再びフレット生成処理を実行し、図９（Ｂ）に示すように、生成された曲線ＣＬ_５が番地（１）の近傍の面に接線接続されると、番地（１）のＲ値に従い生成される曲線と滑らかに接続処理され、フィレット生成処理が成功し、処理の結果がＯＫと表示される。

以上のようにして、作成者は、３次元形状データ１のフィレット対象部に対し、指定されたＲ値のフィレット形状（Ｆ_１〜Ｆ_４）を効率よく作成し付与できる。また、３次元形状データ１を作成しながら、同時に、フィレット対象部にフィレット形状（Ｆ_１〜Ｆ_４）を付与できる。

次に、３次元形状データ１に形状変更が生じる場合について説明する。作成者（設計者）が、必要に応じて３次元形状データ１の形状を変更する場合（ステップＳ６）、変更後に生じるフィレット対象部に対してもフィレット形状を作成する必要がある。

図１０に、形状変更後の３次元形状データ１’を示す。形状変更前の３次元形状データ１のフィレット対象部は、その途中の形状が変更されたことにより、新規なフィレット対象部に置き換わる。

そして、作成者が、操作画面Ｇ上で、番地更新ボタンＢをクリックすると、図１１に示すように、３次元形状データ１の、新規なフィレット対象部に対し、それぞれ新規に異なる番地（（５）〜（１８））が自動的に作成され、割り振りされる（ステップＳ７）。

割り振りされた番地（（５）〜（１８））は、設計データベース２００のフィレット情報データベース２２０から記憶部１１３に読み出しされたフレット情報リストＦＩに自動入力される。図１２に新たに異なる番地（（５）〜（１８））が割り振りされたフィレット情報リストＦＩを示す。なお、番地（１）、番地（２）は、形状変更に伴い、それぞれ、番地（（５）〜（９））、番地（（１４）〜（１８））に置き換わる。

次に、作成者が、割り振られた番地（（５）〜（１８））に対し、入力装置３００からの操作により、フィレット情報リストＦＩに、指定されたＲ値を入力し、保存する（ステップＳ８）。なお、保存されたフィレット情報リストＦＩは、フィレット情報データベース２２０に更新保存される。

次に、作成者が、操作画面Ｇ上で、フィレット作成ボタンＣを再びクリックすると、３次元形状データ１の、形状変更に伴う新規のフィレット対象部を含む各フィレット対象部に対し、フィレット情報リストＦＩに基づき、対応する全ての番地（（３）〜（１８））に指定されたＲ値のフィレット形状がそれぞれ生成される（ステップＳ９）と共に、生成されたフィレット形状（Ｆ_３〜Ｆ_１８）を含む３次元形状データ１’が、操作画面Ｇの作業領域に表示される（ステップＳ１０）。図１３にフィレット形状（Ｆ_３〜Ｆ_１８）を含む３次元形状データ１’を示す。

以上のようにして３次元形状データ１の形状変更後のフィレット対象部に対し、指定されたＲ値のフィレット形状（Ｆ_３〜Ｆ_１８）を効率よく付与することができる。

上記の各ステップ（Ｓ１）〜（Ｓ１０）を含むプログラムを実行することで、製品または部品の３次元形状データに対し、適正なフィレット形状を効率よく付与し、設計時間の短縮を図ることができる。

製品または部品のフィレット対象部は、折れ部（稜線）に限らない。２つの折れ部や３つの折れ部が集まる角部もフィレット対象部になる。この場合も前述のプログラムに従い、角部に番地を付与し、Ｒ値を指定してフィレット生成処理を実行することで、フィレット形状を作成することができる。

図１４は、フィレット対象部に付与される番地の他の例を示している。３次元形状データの折れ部（稜線）によっては、フィレット形状を付与するにあたり、折れ部の始点と終点の途中に、Ｒ値を徐々に変更させる区間を設ける場合がある。このＲ値が徐々に変わる区間に対し、新たに番地（ａ〜ｂ、ｈ〜ｇ：ａ、ｈは同区間の始点、ｂ、ｇは終点を特定する）が付与され、徐々に変わるＲ値（Ｒ＝８〜６、６〜８）が指定される。そして、フィレット生成処理を実行することで、当該区間にＲ値が徐々に変わるフィレット形状を作成することができる。

なお、上記実施形態のフィレット形状作成装置においては、操作画面Ｇ上にＲ指示図表示ボタンＤが設けられている。Ｒ指示図表示ボタンＤをクリックすると、３次元形状データ１に対応する２次元データのＲ指示図が設計データベース２００から読み込まれる。図１５に角部のＲ値を示した図（Ｒ指示図という）の例を示す。同図に示すように、Ｒ指示図ＲＤには、予めフィレット対象部に対し、作成者によりＲ値情報（座標情報、Ｒ値）が付与されている。

作成者が、入力装置３００からの操作により、Ｒ指示図のフィレット対象部を選択し、フィレット作成プログラムを実行すると、選択されたフィレット対象部のＲ値情報が、対応する３次元形状データ１のフィレット対象部に対し関連付けられる。そして、作成者が、操作画面Ｇ上でフィレット作成ボタンＢをクリックすると、上記した各ステップＳ４〜Ｓ５が実行され、３次元形状データ１の各フィレット対象部にフィレット形状が作成される。

以上説明してきたように、本発明のフィレット形状作成装置を用いた作成方法を実行することにより、３次元形状データを作成しながら、あるいは３次元形状データに形状変更があるとその都度、フィレット対象部にフィレット形状を効率よく作成することができ、設計時間の大幅な短縮を図ることができる。また、設計時間の短縮により、設計者は、より創造的な検討に時間を割くことができる。

本発明は、３次元形状データの折れ部や角部などのフィレット対象部に、フィレット形状を作成する作業に用いる装置および方法として利用可能である。

１ ３次元形状データ
１００ フィレット形状作成装置
１１１ ３次元形状データ読込部
１１２ 番地付与部
１１３ 記憶部
１１４ フィレット形状生成部
１１５ 番地更新部
１２０ 入出力部
１３０ 演算処理部
２００ 設計データベース
２１０ ３次元形状データベース
２２０ フィレット形状情報データベース
２３０ 設計プログラムデータベース
３００ 入力装置
４００ 出力装置
５００ ネットワーク回線

Claims (3)

1. ３次元形状データが格納される３次元形状データベースと、３次元形状データのフィレット対象部に対するフィレット情報が格納されるフィレット情報データベースを備えるデータベースと、
   データベースから３次元形状データを読み込むデータ読込手段と、
   読み込まれた３次元形状データのフィレット対象部ごとに異なる番地であって、フィレット対象部ごとに曲率半径の値が指定される番地を付与する番地付与手段と、
   フィレット対象部ごとに付与された番地および番地ごとに指定された曲率半径の値をフィレット情報としてフィレット情報データベースに格納する手段と、
   フィレット情報データベースから読み出されたフィレット対象部ごとのフィレット情報に含まれる番地および指定された曲率半径の値に基づき、各フィレット対象部に指定された曲率半径のフィレット形状を生成するフィレット形状生成手段を備える、
   ことを特徴とするフィレット形状の作成装置。
2. 番地が付与されたフィレット対象部に形状変更が生じた場合、変更対象のフィレット対象部ごとにさらに新たに異なる番地であって、変更対象のフィレット対象部ごとに曲率半径の値が指定される番地を付与し、新たに付与された番地を更新する番地更新手段を備え、
   フィレット情報データベースに格納する手段が、変更対象のフィレット対象部ごとに新たに付与された番地および番地ごとに指定された曲率半径の値をフィレット情報としてフィレット情報データベースに格納し、
   フィレット生成手段が、フィレット情報データベースから読み出された変更対象のフィレット対象部ごとのフィレット情報に基づき、変更対象の各フィレット対象部に指定された曲率半径のフィレット形状を生成する
   ことを特徴とする、請求項１記載のフィレット形状の作成装置。
3. コンピュータが、３次元形状データが格納される３次元形状データベースと、３次元形状データのフィレット対象部に対するフィレット情報が格納されるフィレット情報データベースを備えるデータベースから３次元形状データを読み込むステップと、
   読み込まれた３次元形状データのフィレット対象部ごとに異なる番地であって、フィレット対象部ごとに曲率半径の値が指定される番地を付与するステップと、
   フィレット対象部ごとに付与された番地および番地ごとに指定された曲率半径の値をフィレット情報としてフィレット情報データベースに格納するステップと、
   フィレット情報データベースからフィレット対象部ごとのフィレット情報を読み出し、読み出したフィレット対象部ごとのフィレット情報に基づき、各フィレット対象部に指定された曲率半径のフィレット形状を生成するステップと、
   各フィレット対象部にフィレット形状が生成された３次元形状データを表示するステップとを実行する
   ことを特徴とする、フィレット形状の作成方法。

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