JP2016016423A - 加飾部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中間サーフェスを簡単な処理で確実に設定でき、立体形状をなす部品素材の被加飾曲面上に歪みのない柄を正確に描くことができる加飾部品の製造方法を提供する。【解決手段】柄データ平面上にて複数の柄データ設定点を等間隔に設定し、被加飾曲面上にて複数の目安点を柄データ設定点に対応して等間隔に設定する（Ｓ１１１，Ｓ１１２）。各柄データ設定点から柄データ平面の法線ベクトルの方向に延びる投影線を各々設定する（Ｓ１１３）。各目安点から法線ベクトルの方向に延びる補助線を各々設定する（Ｓ１１４）。補助線と投影線とが交差する交点と目安点との間の距離よりも半径が大きな補助円を各目安点に設定する（Ｓ１１５）。補助円と投影線との交点にて補助円に接するように曲面を設定し（Ｓ１１６）、柄データ平面上の柄から曲面に向けて法線ベクトルを延長して曲面上に柄を投影することにより、中間サーフェスを設定する。【選択図】図６

Description

本発明は、立体形状をなす部品素材の被加飾曲面上にレーザを照射することにより、被加飾曲面に柄を描く加飾部品の製造方法に関するものである。

自動車の内装部品などでは、デザイン性や品質を高めるために樹脂成形体の表面に装飾を加えるようにした加飾部品（例えば、コンソールボックス、インストルメントパネル、アームレストなど）が実用化されている。このような加飾部品に装飾を加える加飾方法として、レーザ描画が提案されている。レーザ描画は、部品表面の被加飾領域にレーザを照射し、レーザによって与えられた熱により部品表面の状態を変化させて、絵柄を描くようにした加飾方法である。

具体的には、樹脂成形体の表面上に設定された被加飾領域に、ガルバノミラーを備えるガルバノヘッド（レーザ偏向部）を駆動させてレーザ照射をすることにより、柄を形成して装飾を加えるレーザ加飾装置が提案されている。このレーザ加飾装置では、描画可能なレーザの照射範囲が設定されている。従って、樹脂成形体の立体形状が複雑になったり樹脂成形体が大型化したりすると、レーザの照射範囲外となる領域が発生しやすくなり、樹脂成形体の表面全体にレーザが確実に到達しにくくなる。このため、例えば、レーザの照射範囲である被加飾領域を複数のレーザ照射領域に分割し、この状態で樹脂成形体あるいはガルバノヘッドを適切な位置に移動させてレーザ照射領域ごとにレーザを照射している（例えば、特許文献１参照）。

ところで、特許文献１に開示されているような従来のレーザ加飾装置を用い、図１５に示される加飾部品５０の表面５１にレーザ描画を行う場合、平面５２上の柄５３を、立体的な部品表面５１に投影し、画像データを作成している。なお、図１５の加飾部品５０では、部品サイズが大きいため、上面側と側面側とでレーザ照射領域を分割してレーザ描画が行われる。この場合、各レーザ照射領域同士の継ぎ目の部分５５では、柄５３の描画位置がずれてしまう。また、形状変化が大きい部品表面５１にレーザ描画を行う場合、その形状変化に応じて柄５３に歪みが生じ、柄５３の間隔がばらつくことがある。この結果、部品表面５１の意匠性が悪化するため、品質の高い加飾部品５０が得られなくなる。

そこで、本願発明者は、図１６に示されるように、平面５２上の柄５３と部品表面５１（被加飾曲面）との間に中間サーフェス６０を設定し、中間サーフェス６０を利用して曲面形状に対応したレーザ描画を行う手法を提案している（特許文献２参照）。詳しくは、中間サーフェス６０は、被加飾曲面５１よりも曲りの程度が小さい曲面を想定し、かつ平面５２上の柄５３から曲面に向けて法線ベクトルを延長して当該曲面上に柄を投影することにより、中間サーフェス６０を設定する。さらに、中間サーフェス６０上の柄から被加飾曲面５１に向けて法線ベクトルを延長して被加飾曲面５１上に柄を投影することにより、立体描画データを作成している。この立体描画データに基づいてレーザ描画を行うことで、加飾部品５０の被加飾曲面５１上に歪みのない柄を描くことが可能となる。

特開２０１１−１１０５７０号公報 特開２０１４−１０１０９０号公報

ところで、中間サーフェス６０は、被加飾曲面５１の曲面形状やサイズに応じて異なるため、その曲面形状やサイズが異なる加飾部品５０にレーザ描画を行う場合には、曲面形状やサイズに応じた最適な中間サーフェス６０をその都度設定する必要がある。しかしながら、従来では、被加飾曲面５１の形状変更に応じて試行錯誤して中間サーフェス６０を設定していたため、手間がかかってしまう。特に、被加飾曲面５１における曲面形状の変化が大きい場合、平面５２上の柄５３と被加飾曲面５１との間に、複数の中間サーフェスを設定する必要があり、立体描画データを作成するために作業時間が長くなってしまう。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、中間サーフェスを簡単な処理で確実に設定し、立体形状をなす部品素材の被加飾曲面上に歪みのない柄を正確に描くことができる加飾部品の製造方法を提供することにある。

そして上記課題を解決するための手段（手段１）としては、仮想三次元空間内の所定位置に立体形状をなす部品素材の被加飾曲面を設定し、前記被加飾曲面の上方となる位置に、曲りのない平面上にレーザ描画用の柄を付した柄データ平面を設定する柄データ平面設定ステップと、前記被加飾曲面と前記柄データ平面との間に、前記被加飾曲面よりも曲りの程度が小さい曲面を想定し、かつ前記柄データ平面上の前記柄から前記曲面に向けて法線ベクトルを延長して当該曲面上に前記柄を投影することにより、中間サーフェスを設定する中間サーフェス設定ステップと、前記中間サーフェス上の前記柄から前記被加飾曲面に向けて法線ベクトルを延長して前記被加飾曲面上に前記柄を投影することにより、立体描画データを作成する立体描画データ作成ステップとを行った後に、前記立体描画データに基づいて前記部品素材の被加飾曲面上にレーザを照射することにより、前記部品素材の被加飾曲面に柄を描く加飾部品の製造方法であって、前記中間サーフェス設定ステップは、前記柄データ平面上において複数の柄データ設定点を等間隔に設定するデータ設定ステップと、前記被加飾曲面上において複数の目安点を前記柄データ設定点に対応して等間隔に設定する目安点設定ステップと、前記複数の柄データ設定点を起点とし、そこから前記被加飾曲面側かつ前記柄データ平面の法線ベクトルの方向に延びる投影線を各々設定する投影線設定ステップと、前記被加飾曲面上の前記複数の目安点ごとに法線ベクトルを想定し、前記複数の目安点から法線ベクトルの方向に延びる補助線を各々設定する補助線設定ステップと、前記被加飾曲面上の前記複数の目安点を中心とした円であって、前記柄データ設定点に対応する前記補助線と前記投影線とが交差する交点と前記目安点との間の距離よりも半径が大きな補助円を各々設定する補助円設定ステップと、前記補助円と前記投影線との交点において前記補助円に接するように前記曲面を設定する曲面設定ステップとを含むことを特徴とする加飾部品の製造方法がある。

手段１に記載の発明によると、従来技術のように部品素材の被加飾曲面に応じた中間サーフェスを試行錯誤して設定することなく、比較的簡単な処理で被加飾曲面の形状に応じた狙い通りの中間サーフェスを確実に設定することができる。この結果、中間サーフェスを設定するための作業時間を短縮することができ、加飾部品の製造コストを低く抑えることができる。さらに、中間サーフェスを用いてレーザ描画を行うことで、立体形状をなす部品素材の被加飾曲面上に歪みのない柄を正確に描くことができる。

具体的には、複数の目安点を中心とした補助円において、柄データ設定点との距離が最も長い目安点における補助円の半径が最も大きく、かつその半径は、交点と目安点との間の距離の１．１倍以下である。また、複数の目安点を中心とした補助円において、交点と目安点との間の距離に対する半径の比率は、柄データ設定点とその柄データ設定点に対応する目安点との距離が長いものほど小さくなるよう設定される。このようにすると、被加飾曲面の形状に応じて柄データ平面から離間するほど曲率が大きくなる中間サーフェスを確実に設定することができる。

また、複数の目安点を中心とした補助円において、柄データ設定点とその柄データ設定点に対応する目安点との距離が長いものほど半径が大きくなるように設定されていてもよい。さらに、複数の目安点を中心とした補助円において、柄データ平面に対して目安点での被加飾曲面の傾斜角度が大きいものほど半径が大きくなるように設定されていてもよい。さらには、複数の目安点を中心とした補助円において、目安点が柄データ平面から離れた位置にあるものほど半径が大きくなるように設定されていてもよい。このようにしても、被加飾曲面の形状変化に応じて曲率が大きくなる中間サーフェスを確実に設定することができる。特に目安点が柄データ平面から離れた位置にあり、目安点での被加飾曲面の傾斜角度が大きくなった場合でも、その被加飾曲面に対応した中間サーフェスを確実に設定することができる。

柄データ平面における柄データ設定点は、正方形の格子柄に対応して設定される設定点であることが好ましい。また、柄データ平面上における柄データ設定点の間隔と、被加飾曲面上における目安点の間隔とが等しいことがより好ましい。このようにすると、柄データ平面における柄データ設定点が単純なパターン図形となるため、設計しやすくデータの処理負荷が小さくなる。従って、簡単な処理で中間サーフェスを効率よく確実に設定することができる。

以上詳述したように、手段１に記載の発明によると、中間サーフェスを簡単な処理で確実に設定することができ、立体形状をなす部品素材の被加飾曲面上に歪みのない柄を正確に描くことができる。

一実施の形態の製造方法により製造される車両用内装部品を示す斜視図。 一実施の形態の車両用内装部品を示す拡大断面図。 一実施の形態のレーザ加飾装置を示す概略構成図。 一実施の形態の車両用内装部品の製造方法を示すフローチャート。 被加飾曲面及び柄データ平面を示す斜視図。 中間サーフェスを設定する処理例を示すフローチャート。 データ設定ステップを示す説明図。 目安点設定ステップを示す説明図。 投影線設定ステップを示す説明図。 補助線設定ステップを示す説明図。 補助円設定ステップを示す説明図。 曲面設定ステップを示す説明図。 立体画像データ作成ステップを示す説明図。 柄伸びのある格子柄が描画された車両用内装部品を示す斜視図。 従来のレーザ描画による加飾方法を示す説明図。 従来のレーザ描画による加飾方法を示す説明図。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１は、加飾部品としての車両用内装部品１を示す斜視図であり、図２は、その車両用内装部品１を示す拡大断面図である。図１及び図２に示されるように、この車両用内装部品１は、立体形状をなす部品素材２と、その部品素材２の表面を被覆するように形成された塗装膜３とを有している。本実施の形態の部品素材２は、平坦な形状の主部２ａとそれに連続して配置された一対の側部２ｂ，２ｃとを備える略コ字状を呈するものである。塗装膜３の表面には、例えば長方形の格子柄４が描かれている。本実施形態の車両用内装部品１は、例えば自動車のドアのアームレストを構成する部品である。部品素材２は、ＡＢＳ樹脂を用いて成形された樹脂成形体であり、全体的に黒色に着色されている。また、部品素材２の表面を覆う塗装膜３は、高光沢黒色（ピアノブラック）の塗料を用いて形成されている。格子柄４は、レーザ描画（具体的には、レーザアブレーション加工）によって塗装膜３上に加飾されている。なお、レーザアブレーション加工とは、レーザを固体に照射し、溶融を経ずに原子、分子、クラスターが直接蒸発して、固体表面が削り取られる現象を利用した非加熱加工のことをいう。

本実施形態の格子柄４は、レーザ照射によって描画された線幅Ｗ１が３０μｍ以上１１０μｍ以下、深さＤ１が６μｍ以上１６μｍ以下のレーザ加工溝Ｍ１からなる。その理由は、線幅Ｗ１及び深さＤ１を上記範囲内にて設定することにより、表面の反射状態が好適かつ均一なものとなる結果、反射差異の発生が抑制され、目的とする意匠が実現されやすくなるからである。なお、格子柄４を確実に描画したい場合には、レーザ加工溝Ｍ１の線幅Ｗ１を、５０μｍ以上９０μｍ以下、深さＤ１を１０μｍ以上１６μｍ以下に設定することが好適である。

図３には、車両用内装部品１に柄４を加飾するためのレーザ加飾装置１１が示されている。本実施形態のレーザ加飾装置１１は、車両用内装部品１を支持する支持台１２と、支持台１２を移動させて車両用内装部品１の姿勢等を変更するワーク変位ロボット１３と、車両用内装部品１の部品表面にレーザＬ１を照射するレーザ照射装置１４と、ワーク変位ロボット１３及びレーザ照射装置１４を制御する制御装置１５とを備えている。

ワーク変位ロボット１３は、ロボットアーム１３ａを備え、その先端に支持台１２が支持されている。ワーク変位ロボット１３は、ロボットアーム１３ａを駆動することで、支持台１２を上下方向、左右方向及び回転方向に移動させ、車両用内装部品１（部品素材２）の位置や姿勢を変更する。その結果、車両用内装部品１（部品素材２）の表面に対するレーザＬ１の照射位置や照射角度が変更されるようになっている。

レーザ照射装置１４は、所定波長のレーザＬ１（例えば波長が１０６４ｎｍのＹＶＯ_４レーザ）を発生させるレーザ発生部２１と、レーザＬ１を偏向させるレーザ偏向部２２と、レーザ発生部２１及びレーザ偏向部２２を制御するレーザ制御部２３とを備えている。レーザ偏向部２２は、レンズ２４と反射ミラー２５とを複合させてなる光学系であり、これらレンズ２４及び反射ミラー２５の位置を変更することにより、レーザＬ１の照射位置や焦点位置を調整するようになっている。レーザ制御部２３は、レーザ発生部２１及びレーザ偏向部２２を制御することで、レーザＬ１の照射強度、レーザＬ１の走査速度などのレーザ照射条件を調整する。

制御装置１５は、ＣＰＵ３１、メモリ３２及び入出力ポート３３等からなる周知のコンピュータにより構成されている。制御装置１５は、ワーク変位ロボット１３及びレーザ照射装置１４に電気的に接続されており、各種の駆動信号によってワーク変位ロボット１３及びレーザ照射装置１４を制御する。

制御装置１５のメモリ３２には、部品素材２の表面に柄４を描画するためのプログラムやデータが記憶されている。具体的には、車両用内装部品１の三次元形状を示す形状データ、車両用内装部品１に描画する柄４に応じた柄データなどのデータが記憶されている。また、メモリ３２には、ワーク変位ロボット１３及びレーザ照射装置１４を制御するためのプログラムやデータが記憶されている。

次に、車両用内装部品１の製造方法を図４のフローチャートに従って説明する。なお、図４の処理を開始する前に、ＡＢＳ樹脂を用いて成形された部品素材２の表面に塗装膜３を塗布形成したものを準備しておく。ここでは、立体形状をなす部品素材２（主部２ａ及び側部２ｂ，２ｃ）の表面側全体が被加飾曲面となる。

図４の処理が開始されると、ＣＰＵ３１は、図５に示されるように、仮想三次元空間内の所定位置に部品素材２の被加飾曲面４１を設定する。また、ＣＰＵ３１は、その被加飾曲面４１の上方に、曲りのない平面上にレーザ描画用の柄４ａを付した柄データ平面４２を設定する（柄データ平面設定ステップとしてのステップＳ１００）。本実施の形態では、部品素材２の主部２ａの表面は平坦面であるため、被加飾曲面４１においてその平坦面４１ａ（主部）上に接するように柄データ平面４２を設定する。この場合、被加飾曲面４１における側部４１ｂ，４１ｃ（部品素材２の側部２ｂ，２ｃに対応する部位）では、曲面４１から離間した位置に柄データ平面４２が設定される。なお、柄データ平面４２における柄４ａは、被加飾曲面４１の表面積に対応する領域であってその中心位置を被加飾曲面４１の中心位置に合わせた状態で設定される。

次に、ＣＰＵ３１は、被加飾曲面４１と柄データ平面４２との間に、被加飾曲面４１よりも曲りの程度が小さい曲面を想定し、かつ柄データ平面４２上の柄４ａから曲面に向けて法線ベクトルを延長して当該曲面上に柄４ａを投影することにより、中間サーフェスを設定する（中間サーフェス設定ステップとしてのステップＳ１１０）。

本実施の形態では、ＣＰＵ３１は、中間サーフェスを設定するために図６に示される各処理（ステップＳ１１１〜ステップＳ１１６）を実行する。詳述すると、ＣＰＵ３１は、図７に示されるように、柄データ平面４２において複数の柄データ設定点ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…を等間隔に設定する（データ設定ステップとしてのステップＳ１１１）。つまり、柄データ設定点ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…は、長方形の格子柄に対応して設定される設定点である。

また、ＣＰＵ３１は、図８に示されるように、被加飾曲面４１上において複数の目安点ＰＢ１，ＰＢ２，ＰＢ３，…を柄データ設定点ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…に対応して等間隔に設定する（目安点設定ステップとしてのステップＳ１１２）。本実施の形態では、柄データ平面４２上における柄データ設定点ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…の間隔と、被加飾曲面４１上における目安点ＰＢ１，ＰＢ２，ＰＢ３，…の間隔とが等しくなるように各目安点ＰＢ１，ＰＢ２，ＰＢ３，…を設定している。

次いで、ＣＰＵ３１は、図９に示されるように、複数の柄データ設定点ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…を起点とし、そこから被加飾曲面４１側かつ柄データ平面４２の法線ベクトルの方向に延びる投影線ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＡ３，…を各々設定する（投影線設定ステップとしてのステップＳ１１３）。また、ＣＰＵ３１は、図１０に示されるように、被加飾曲面４１上の複数の目安点ＰＢ１，ＰＢ２，ＰＢ３，…ごとに法線ベクトルを想定し、複数の目安点ＰＢ１，ＰＢ２，ＰＢ３，…から法線ベクトルの方向に延びる補助線ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３，…を各々設定する（補助線設定ステップとしてのステップＳ１１４）。

さらに、ＣＰＵ３１は、図１１に示されるように、被加飾曲面４１上の複数の目安点ＰＢ１，ＰＢ２，ＰＢ３，…を中心とした円であって、柄データ設定点ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…に対応する補助線ＬＢ１，ＬＢ２，ＬＢ３，…と投影線ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＡ３，…とが交差する交点ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３，…と目安点ＰＢ１，ＰＢ２，ＰＢ３，…との間の距離よりも半径が大きな補助円ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３，…を各々設定する（補助円設定ステップとしてのステップＳ１１５）。ここでは、中間サーフェスの形状が滑らかに変化するように各補助円ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３，…の大きさを調整する。

具体的には、各補助円ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３，…において、柄データ設定点ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…との距離が最も長い目安点ＰＢ１における補助円ＣＡ１の半径が最も大きくなり、その補助円ＣＡ１の半径は、交点ＰＣ１と目安点ＰＢ１との間の距離の１．１倍以下（本実施の形態ではほぼ１倍）である。また、各補助円ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３，…において、交点ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３，…と目安点ＰＢ１，ＰＢ２，ＰＢ３，…との間の距離に対する半径の比率は、柄データ設定点ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…とその柄データ設定点ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…に対応する目安点ＰＢ１，ＰＢ２，ＰＢ３，…との距離が長いものほど小さくなるよう設定される。具体的には、交点ＰＣ５と目安点ＰＢ５との距離が短い補助円ＣＡ５における半径の比率は３．２倍程度であり、補助円ＣＡ４における半径の比率は２．５倍程度である。また、補助円ＣＡ３における半径の比率は２．０倍程度であり、補助円ＣＡ２における半径の比率は１．５倍程度である。さらに、交点ＰＣ１と目安点ＰＢ１との距離が最も大きな補助円ＣＡ１における半径の比率は１倍程度である。

また、本実施の形態では、柄データ設定点ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…とその柄データ設定点ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…に対応する目安点ＰＢ１，ＰＢ２，ＰＢ３，…との距離が長いものほど半径が大きくなるように各補助円ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３，…が設定されている。つまり、目安点ＰＢ１，ＰＢ２，ＰＢ３，…が柄データ平面４２から離れた位置にあるものほど半径が大きくなるように各補助円ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３，…が設定される。さらに、柄データ平面４２に対して目安点ＰＢ１，ＰＢ２，ＰＢ３，…での被加飾曲面４１の傾斜角度が大きいものほど半径が大きくなるように各補助円ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３，…が設定されている。

その後、ＣＰＵ３１は、図１２に示されるように、設定した各補助円ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３，…と投影線ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＡ３，…との交点ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，…において補助円ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３に接するように曲面４４を設定する（曲面設定ステップとしてのステップＳ１１６）。

図１３に示されるように、ＣＰＵ３１は、柄データ平面４２上の柄４ａから曲面４４に向けて法線ベクトルＶ１を延長して当該曲面４４上に柄４ａを投影することにより、中間サーフェス４５を設定する。中間サーフェス４５は、被加飾曲面４１と柄データ平面４２との略中間位置に配置され、被加飾曲面４１全体に覆いかぶさるような面として設定される。

さらに、ＣＰＵ３１は、中間サーフェス４５上の柄４ａから被加飾曲面４１に向けて法線ベクトルＶ２を延長して被加飾曲面４１上に柄４ａを投影することにより、立体描画データを作成する（立体描画データ作成ステップとしてのステップＳ１２０）。なお、図１３において、説明の便宜上、柄４ａの間隔はステップＳ１１１で設定した設定点ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…の間隔とほぼ等しくしているが、実際の柄４ａは、設定点ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…の間隔よりも狭く設定されている。また、被加飾曲面４１において平坦な主部４１ａには、柄データ平面４２上の柄４ａが投影されることで立体描画データが作成される。つまり、主部４１ａにおいては柄データ平面４２上の柄４ａと立体描画データが一致する。

次に、ＣＰＵ３１は、レーザ照射範囲を考慮して立体描画データを複数の照射領域に分割する（立体描画データ分割ステップ）。具体的には、ＣＰＵ３１は、被加飾曲面４１に関する形状データに基づいて被加飾曲面４１の大きさを求め、その被加飾曲面４１とレーザ照射範囲とを比較する（ステップＳ１３０）。なお、レーザ照射範囲とは、上述した線幅Ｗ１が５０μｍ以上９０μｍ以下、深さＤ１が１０μｍ以上１６μｍ以下のレーザ加工溝Ｍ１を形成可能な照射範囲であって、水平方向の幅及び長さに加えて、垂直方向の高さの範囲を含む。

そして、ＣＰＵ３１は、被加飾曲面４１のほうが大きいと判断したときには、立体描画データを複数の照射領域に分割する分割処理を行う（ステップＳ１４０）。ここでは、水平方向の幅及び長さの照射範囲よりも被加飾曲面４１の幅及び長さが大きい場合に、被加飾曲面４１の立体描画データを分割する。さらに、被加飾曲面４１において幅又は長さに対する高さの形状変化が所定値よりも大きくなった場合に、被加飾曲面４１の立体描画データを分割する。本実施の形態における部品素材２の場合、幅に対する高さの形状変化が所定値よりも大きいため、被加飾曲面４１の主部４１ａと左右の側部４１ｂ，４１ｃとの３つの照射領域に立体描画データを分割する。さらに、ＣＰＵ３１は、部品素材２のレーザ照射時の姿勢を複数の照射領域ごとに決定する（ステップＳ１５０）。

その後、ＣＰＵ３１は、その姿勢のデータに基づいてワーク変位ロボット１３を制御し、ロボットアーム１３ａを駆動することで照射領域に応じて部品素材２の姿勢を変更する。またこのとき、ＣＰＵ３１は、分割した立体描画データに基づいてレーザ照射装置１４を制御し、レーザ偏向部２２の位置及び角度を適宜変更してレーザ発生部２１からレーザＬ１を出力させる（レーザ描画工程としてのステップＳ１６０）。この結果、部品素材２の被加飾曲面４１上にレーザＬ１が照射されて被加飾曲面４１に柄４が描画される。

一方、ステップＳ１３０において、ＣＰＵ３１は、被加飾曲面４１よりもレーザ照射範囲のほうが大きいと判断したときには、ステップＳ１４０の分割処理を行わずにステップＳ１５０に移行して、部品素材２のレーザ照射時の姿勢を決定する。その後、ＣＰＵ３１は、その姿勢のデータと立体描画データとに基づいて、部品素材２に対してレーザ描画工程（ステップＳ１６０）を行う。そして、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１６０のレーザ描画工程を行った後、図４の処理を終了する。

上記のようなレーザ描画工程を行うことにより、図１示されるように、部品素材２の側部２ｂ，２ｃにおいて柄伸び（図１４参照）のない格子柄４を正確に描画することができ、意匠性に優れた車両用内装部品１が製造される。なお、図１４は、中間サーフェス４５を用いずにレーザ描画を行った場合の格子柄４を比較例として示すものであり、平坦な主部２ａに比べて側部２ｂ，２ｃの格子柄４が伸びた状態で描画されている。

従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施の形態では、従来技術のように部品素材２の被加飾曲面４１に応じた中間サーフェス４５を試行錯誤して設定することなく、図６に示されるような比較的簡単な処理（ステップＳ１１１〜Ｓ１１６）で被加飾曲面４１の形状に応じた狙い通りの中間サーフェス４５を確実に設定することができる。この結果、中間サーフェス４５を設定するための作業時間を短縮することができ、車両用内装部品１の製造コストを低く抑えることができる。さらに、中間サーフェス４５を用いてレーザ描画を行うことで、立体形状をなす部品素材２の被加飾曲面４１上に歪みのない柄４を正確に描くことができる。

（２）本実施の形態では、複数の補助円ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３，…において、柄データ設定点ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…との距離が最も長い目安点ＰＢ１における補助円ＣＡ１の半径が最も大きく、かつ補助円ＣＡ１の半径は、交点ＰＣ１と目安点ＰＢ１との間の距離の１．１倍以下としている。また、交点ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３，…と目安点ＰＢ１，ＰＢ２，ＰＢ３，…との間の距離に対する半径の比率は、柄データ設定点ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…とその柄データ設定点ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…に対応する目安点ＰＢ１，ＰＢ２，ＰＢ３，…との距離が長いものほど小さくなるよう設定される。このようにすると、被加飾曲面４１の形状変化に応じて、柄データ平面４２から離間するほど曲率が大きくなるような中間サーフェス４５を確実に設定することができる。

（３）本実施の形態において、柄データ平面４２における柄データ設定点ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…は、長方形の格子柄に対応して設定される設定点である。また、柄データ平面４２上における柄データ設定点ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…の間隔と、被加飾曲面４１上における目安点ＰＢ１，ＰＢ２，ＰＢ３，…の間隔とが等しくなっている。このようにすると、簡単な処理で中間サーフェス４５を効率よく確実に設定することができる。なお、長方形の格子柄を例えば正方形の格子柄とすれば、処理がより簡単になり、中間サーフェス４５の設定をさらに効率的に行うことが可能となる。

なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施の形態では、被加飾曲面４１の主部４１ａに接するように柄データ平面４２を設定していたが、これに限定されるものではない。被加飾曲面４１の主部４１ａの上方に離間する位置に、柄データ平面４２を設定してもよい。このようにしても、図６の処理を行うことにより、被加飾曲面４１と柄データ平面４２との間に、中間サーフェス４５を設定することができる。

・上記実施の形態の車両用内装部品１において、被加飾曲面４１に描画される柄が格子柄４であったがこれに限定されるものではなく、カーボン調の絵柄などの複雑な絵柄を描画するよう構成してもよい。なお、被加飾曲面４１の形状が上記実施の形態と同じ形状の部品素材２に、カーボン調の絵柄を描画する場合、図６の各処理で求めた曲面４４のデータを利用して中間サーフェス４５を設定する。そして、その中間サーフェス４５を用いてレーザ描画を行うことにより、部品素材２の被加飾曲面４１上に歪みのないカーボン調の絵柄を正確に描くことができる。また、被加飾曲面の形状が上記実施の形態と異なる部品素材に、カーボン調の絵柄を描画する場合でも、図６の処理を行うことで、被加飾曲面の形状に対応した中間サーフェスを容易に設定することができる。つまり、等間隔に設定された柄データ設定点ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，…や目安点ＰＢ１，ＰＢ２，ＰＢ３，…に基づいて、被加飾曲面の形状に応じた曲面を設定し、その曲面にカーボン調の絵柄を投影することで中間サーフェスを容易に設定する。そして、その中間サーフェスを用いてレーザ描画を行うことにより、部品素材の被加飾曲面上に歪みのないカーボン調の絵柄を正確に描くことができる。

・上記各実施の形態では、ワーク変位ロボット１３によって部品素材２の姿勢を変更して各照射領域のレーザ描画を行うものであったが、レーザ照射装置１４側を移動させて各照射領域のレーザ描画を行ってもよい。具体的には、レーザ照射装置１４におけるレーザ偏向部２２をロボットアーム１３ａの先端に支持固定する。そして、ロボットアーム１３ａの駆動によって、レーザ偏向部２２の位置及び角度を適宜変更することにより、部品素材２の表面に対するレーザＬ１の照射位置や照射角度を変更する。このように構成しても、部品素材２の被加飾曲面４１において、複数の照射領域に分割してレーザ描画を行うことができ、柄４を確実に描画することができる。

・上記実施の形態の柄４は、黒色の塗装膜３に描画されていたが、描画する絵柄の種類に応じて他の有色の塗装膜の表面に描画されるものであってもよい。また、塗装によって形成される塗装膜３以外に、めっきによって形成される皮膜や蒸着によって形成される皮膜に絵柄を形成してもよい。さらに、樹脂成形体２の表面を被覆する塗装膜３を省略し、樹脂成形体２の表面に柄４を直接描画してもよい。

・上記実施の形態は、車両用内装部品１であるドアのアームレストに具体化するものであったが、これ以外に、コンソールボックス、インストルメントパネルなどの加飾部品に具体化してもよい。勿論、車両用内装部品１以外に、家具や家電などの化粧パネルなどの加飾部品に本発明を具体化してもよい。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）手段１において、前記複数の目安点を中心とした補助円において、前記目安点が前記柄データ平面から離れた位置にあるものほど半径が大きくなるように設定されることを特徴とする加飾部品の製造方法。

（２）手段１において、前記柄データ平面上における前記柄データ設定点の間隔と、前記被加飾曲面上における前記目安点の間隔とが等しいことを特徴とする加飾部品の製造方法。

（３）手段１において、レーザ照射範囲を考慮して前記立体描画データを複数の照射領域に分割する立体描画データ分割ステップをさらに備えることを特徴とする加飾部品の製造方法。

（４）手段１において、前記加飾部品は、車両用内装部品であることを特徴とする加飾部品の製造方法。

１…加飾部品としての車両用内装部品
２…部品素材
４ａ…レーザ描画用の柄
４１…被加飾曲面
４２…柄データ平面
４４…曲面
４５…中間サーフェス
ＣＡ１〜ＣＡ３…補助円
Ｌ１…レーザ
ＬＡ１〜ＬＡ３…投影線
ＬＢ１〜ＬＢ３…補助線
ＰＡ１〜ＰＡ３…柄データ設定点
ＰＢ１〜ＰＢ３…目安点
ＰＣ１〜ＰＣ３…補助線と投影線との交点
ＰＤ１〜ＰＤ３…補助円と投影線との交点

Claims (6)

1. 仮想三次元空間内の所定位置に立体形状をなす部品素材の被加飾曲面を設定し、前記被加飾曲面の上方となる位置に、曲りのない平面上にレーザ描画用の柄を付した柄データ平面を設定する柄データ平面設定ステップと、
   前記被加飾曲面と前記柄データ平面との間に、前記被加飾曲面よりも曲りの程度が小さい曲面を想定し、かつ前記柄データ平面上の前記柄から前記曲面に向けて法線ベクトルを延長して当該曲面上に前記柄を投影することにより、中間サーフェスを設定する中間サーフェス設定ステップと、
   前記中間サーフェス上の前記柄から前記被加飾曲面に向けて法線ベクトルを延長して前記被加飾曲面上に前記柄を投影することにより、立体描画データを作成する立体描画データ作成ステップと
   を行った後に、前記立体描画データに基づいて前記部品素材の被加飾曲面上にレーザを照射することにより、前記部品素材の被加飾曲面に柄を描く加飾部品の製造方法であって、
   前記中間サーフェス設定ステップは、
   前記柄データ平面上において複数の柄データ設定点を等間隔に設定するデータ設定ステップと、
   前記被加飾曲面上において複数の目安点を前記柄データ設定点に対応して等間隔に設定する目安点設定ステップと、
   前記複数の柄データ設定点を起点とし、そこから前記被加飾曲面側かつ前記柄データ平面の法線ベクトルの方向に延びる投影線を各々設定する投影線設定ステップと、
   前記被加飾曲面上の前記複数の目安点ごとに法線ベクトルを想定し、前記複数の目安点から法線ベクトルの方向に延びる補助線を各々設定する補助線設定ステップと、
   前記被加飾曲面上の前記複数の目安点を中心とした円であって、前記柄データ設定点に対応する前記補助線と前記投影線とが交差する交点と前記目安点との間の距離よりも半径が大きな補助円を各々設定する補助円設定ステップと、
   前記補助円と前記投影線との交点において前記補助円に接するように前記曲面を設定する曲面設定ステップと
   を含むことを特徴とする加飾部品の製造方法。
2. 前記複数の目安点を中心とした前記補助円において、前記柄データ設定点との距離が最も長い前記目安点における前記補助円の半径が最も大きく、かつその半径は、前記交点と前記目安点との間の距離の１．１倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の加飾部品の製造方法。
3. 前記複数の目安点を中心とした前記補助円において、前記交点と前記目安点との間の距離に対する半径の比率は、前記柄データ設定点とその柄データ設定点に対応する前記目安点との距離が長いものほど小さくなるよう設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の加飾部品の製造方法。
4. 前記複数の目安点を中心とした前記補助円において、前記柄データ設定点とその柄データ設定点に対応する前記目安点との距離が長いものほど半径が大きくなるように設定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の加飾部品の製造方法。
5. 前記複数の目安点を中心とした前記補助円において、前記柄データ平面に対して前記目安点での前記被加飾曲面の傾斜角度が大きいものほど半径が大きくなるように設定されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の加飾部品の製造方法。
6. 前記柄データ設定点は、正方形の格子柄に対応して設定される設定点であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の加飾部品の製造方法。

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