JPH0623990B2 - 立体容器の設計装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は立体容器の設計装置、特に回転体ではない立体
容器を設計する装置に関する。

〔従来の技術〕

商品の多様化とともに、その商品を収容する容器も様々
なデザインのものが流通している。しかもその容器の形
状は、単純な幾何図形ではなく、複雑な形状を組み合わ
せたものが多い。現在では、コンピュータの普及ととも
に、ＣＡＤによる立体容器の設計が行われるようになっ
てきている。立体容器のデザイナーは、ディスプレイ上
に表示された三次元イメージを見ながら設計を行うこと
ができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のＣＡＤシステムを用いた立体容器
の設計装置では、設計がかなりむずかしく熟練を要する
という問題点がある。特に回転体ではない立体容器の場
合、常にＸ，Ｙ，Ｚという三次元の座標値を考慮しなけ
ればならず、二次元のディスプレイ表示を見ながら三次
元の設計を行うために、思うような設計ができないのが
現状である。図形の特徴表現を三次元で行うには、非常
に困難を伴うことになる。

そこで本発明は、容易に三次元立体容器の設計を行うこ
とのできる立体容器の設計装置を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、設計対象となる立体容器の縦断面をＸＹ平面
上の平面図形として入力する縦断面入力手段と、 この縦断面のうち、所定範囲のＹ座標値を有する部分を
拘束範囲として定義する拘束範囲入力手段と、 定義された拘束範囲について、立体容器の横断面をＸＺ
平面上の平面図形として入力する横断面入力手段と、 上述の各入力手段によって入力されたデータを記憶する
記憶装置と、 拘束範囲に所属しない拘束範囲外の一部分について、そ
の一部分の縦断面データとその一部分の両側にある拘束
範囲の横断面データとに基づいて、その一部分の横断面
を演算によって求める拘束範囲外演算手段と、 上述の各入力手段による入力結果および拘束範囲外演算
手段による演算結果を表示する表示装置と、 によって、立体容器の設計装置を構成したものである。

〔作用〕

本発明による装置では、縦断面と横断面とが、それぞれ
別々に入力される。デザイナーはまず縦断面の設計を行
う。縦断面はＸＹ平面上の平面図形として与えられるの
で、設計は非常に容易である。続いて、この縦断面を基
準として、所定の拘束範囲についての横断面の設計を行
う。この横断面はＸＺ平面上の平面図形として与えられ
るので、やはり設計は容易に行うことができる。拘束範
囲は、所定範囲のＹ座標値を有する部分として定義でき
る。そして、横断面が定義されていない拘束範囲外の部
分については、その部分を両側から挟んでいる２つの拘
束範囲について定義された横断面と、その部分の縦断面
とに基づいて演算によって横断面が定義される。したが
って、デザイナーはＸＹ平面上で縦断面を定義し、いく
つかの拘束範囲についてＸＺ平面上でいくつかの横断面
を定義するだけでよい。このため、立体の特徴をつかん
だ設計を容易に行うことができる。

〔実施例〕

以下本発明を図示する実施例に基づいて説明する。第１
図は本発明の一実施例に係る立体容器の設計装置の基本
構成を示すブロック図である。この装置は、縦断面入力
手段１、拘束範囲入力手段２、横断面入力手段３という
３つの入力手段を有する。この３つの入力手段から入力
されたデータは記憶装置４に記憶される。縦断面入力手
段１は、設計対象となる立体容器の縦断面をＸＹ平面上
の平面図形として入力する機能を有する。拘束範囲入力
手段２は、縦断面入力手段１によって入力された縦断面
のうち、所定範囲のＹ座標値を有する部分を拘束範囲と
して定義する機能を有する。また、横断面入力手段は、
定義された拘束範囲について、立体容器の横断面をＸＺ
平面上の平面図形として入力する機能を有する。拘束範
囲外演算手段５は、これらの入力データに基づいて、拘
束範囲外の横断面を演算によって求める機能を有する。
そして表示装置６は、上述の各入力手段による入力結果
および拘束範囲外演算手段５による演算結果を表示す
る。

実際には、これらの各構成要素はコンピュータおよびそ
の周辺機器によって実現される。たとえばこの実施例で
は、各入力手段はコンピュータに接続されたタブレット
によって構成されており、記憶装置４はこのコンピュー
タのメモリ、拘束範囲外演算手段５はこのコンピュータ
のＣＰＵおよびこれを動作させるソフトウェアで構成さ
れている。また、表示装置６は、このコンピュータに接
続されたディスプレイ装置である。

続いて、この装置の動作について説明する。いま、説明
の便宜上、第２図に示すようなチューブ容器を設計する
具体的な例に基づいて、この装置の動作を説明すること
にする。第３図は、デザイナーの設計手順を示す流れ図
である。はじめに、ステップＳ１において縦断面の設計
を行う。この実施例では、ＸＹ平面上に第４図に示すよ
うな平面図形が入力される。この平面図形の入力は、縦
断面入力手段１、すなわちタブレットによって行われ
る。デザイナーは表示装置６のディスプレイ画面を見な
がら、この平面図形の設計を行うことになる。これはた
とえば、タブレットペンの位置をディスプレイ画面上に
表示し、デザイナーの指定した点間を直線で連結してゆ
くような入力方法を採ればよい。なお、タブレットなど
の入力装置によって平面図形を入力する種々の方法は、
ＣＡＤシステムなどによって既に公知の方法であるた
め、ここでは詳しい説明を省略する。

続いて、ステップＳ２において、拘束範囲の指定を行
う。この拘束範囲の指定は、Ｙ座標値の範囲を指定する
ことによって行われる。この実施例では、まず第４図の
区間ａが拘束範囲として指定される。すなわち、ｙ_２≦
Ｙ≦ｙ_３なる条件を満たす範囲が拘束範囲となる。この
拘束範囲の指定は拘束範囲入力手段２、すなわち本実施
例の場合、タブレットによって行われる。

拘束範囲が指定されると、ステップＳ３において、この
指定した拘束範囲について横断面の設計が行われる。こ
の実施例では、第５図(a)に示すような横断面が入力さ
れる。この横断面の入力は、横断面入力手段３によって
行われ、入力したデータはＸＺ平面上の点として取扱わ
れる。本実施例の場合、ディスプレイ上に、第４図に示
す縦断面と、第５図(a)に示す横断面とが画面を分割し
て同時に表示され、デザイナーは縦断面表示を見なが
ら、タブレットで横断面の入力を行うことになる。

１つの拘束範囲についての横断面の設計が終了すると、
ステップＳ４において、すべての拘束範囲の指定が行わ
れたかが判断される。この実施例では、区間ｂをもう１
つの拘束範囲としている。

したがってステップＳ２に戻り、ｙ_０≦Ｙ≦ｙ_１なる条
件を満たす範囲を拘束範囲とし、ステップＳ３におい
て、第５図(b)に示す横断面が入力される。こうして、
本実施例ではすべての拘束範囲の指定が終了する。ここ
で、拘束範囲とは、その範囲内では横断面形状が、定義
された横断面の形状に拘束されるという範囲である。し
たがって、本実施例の場合、拘束範囲ａは第５図(a)に
示すような偏平楕円の横断面をもつことになり、拘束範
囲ｂは第５図(b)に示すような円の横断面をもつことに
なる。なお、拘束範囲ｂの場合、途中にくびれ部（チュ
ーブ容器の本体部とキャップ部との間に相当する部分）
が存在するが、この部分もやはり第５図(b)に示す円の
横断面をもつ。すなわち、キャップ部の横断面は半径Ｘ
_２の円であり、くびれ部の横断面は半径ｘ_１の円とな
る。このように、横断面はその拘束範囲における横断面
の相似形を示すものであり、絶対的な大きさは縦断面に
応じて決定されることになる。

横断面入力手段３は、縦断面入力手段１と同様に、ＣＡ
Ｄシステムで一般的に用いられている入力方法を採れば
よいが、本実施例の装置は、更に簡便な入力方法を行う
こともできる。これは第６図(a)〜(d)に示すような基本
図形を予め何種類か用意しておき、必要ならこれらの基
本図形を偏倍して所望の横断面を得る方法である。たと
えば、第５図(b)のような円を横断面として入力するの
であれば、第６図(a)の基本図形円を選択するだけでよ
い。第５図(a)のような偏平楕円を横断面として入力す
るのであれば、第６図(c)のスーパー楕円を選択したの
ち、縦横比を変えて偏平図形を得ればよい。一般に、立
体容器の横断面は数種類の基本図形およびこれらを偏倍
した図形にあてはまることが多く、このような簡便な入
力方法は極めて有効である。

ステップＳ４で、すべての拘束範囲の指定が完了したと
判断されると、ステップＳ５の拘束範囲外の演算が行わ
れる。前述のように、１つの拘束範囲の横断面は、入力
した１つの相似形図形によって拘束されることになる。
したがって、ある図形の相似形という横断面に拘束され
るべきでない部分は、拘束範囲とすることはできない。
本実施例の場合、チューブ容器の両端（区間ａとｂ）は
拘束範囲とすることができるが、その間の部分（区間
ｃ）は第２図からもわかるとおり拘束範囲とすることは
できない。この拘束範囲外の部分については、拘束範囲
外演算手段５によって横断面が自動的に決定される。し
たがって、第３図の流れ図において、デザイナーの実際
の作業はステップＳ４までであり、以下の作業はコンピ
ュータによって自動的に行われる作業である。

ステップＳ５における拘束範囲外の演算は、その拘束範
囲外の縦断面と、これを挟んでいる拘束範囲についての
横断面と、に基づいて行われる。すなわち、区画ｃにつ
いて横断面を求める演算は、第４図に示す区間ｃの縦断
面形状と、第５図に示す区間ａ，ｂについての横断面形
状と、に基づいて行われる。このため、拘束範囲外の部
分は、必ず２つの拘束範囲の部分によって挟まれていな
ければならない。別言すれば、容器の上端と下端とは必
ず拘束範囲としておく必要がある。本実施例では、拘束
範囲外の部分は区間ｃの部分だけであり１箇所しかない
が、拘束範囲を数箇所に設けた場合には、これらの間の
複数箇所に拘束範囲外の部分が存在することになり、ス
テップＳ５の演算は各箇所ごとに別々に行われる。

さて、本実施例の場合、拘束範囲外の区間ｃについての
横断面を求めることになるが、この区間の横断面はその
位置によって形状が異なる。たとえば、区間ａに近い方
では偏平楕円になるであろうし、区間ｂに近い方では円
になるであろう。したがって、各位置ごとにそれぞれ横
断面を求める必要がある。そこで、まず第７図に示すよ
うに、区間ｃ上にいくつかの点を定義する。この例で
は、Ｐ_ａ〜Ｐ_ｂの間に、Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３，…と点を定
義している。この点の数は、容器設計の分解能を考慮し
て適当に定めればよい。Ｐ_ａにおける横断面は第５図
(a)に示すような偏平楕円であり、Ｐ_ｂにおける横断面
は第５図(b)に示すような円である。これらの間の点Ｐ
_１，Ｐ_２，Ｐ_３，…のそれぞれにおける横断面を演算す
るのが、ステップＳ５の作業である。

まず、ステップＳ５１において、両側にある拘束範囲に
ついての横断面のｎ等分割が行われる。ここでは説明の
便宜上、ｎ＝１６とするが、実際にはこの分割数は、容
器設計の分解能を考慮して適当に定められる。第８図に
等分割を行った状態を示す。第８図(a)は、拘束範囲ａ
について定義された横断面を１６等分した図であり、分
割点をＡ_１，Ａ_２，…として表わし、同図(b)は、拘束
範囲ｂについて定義された横断面を１６等分した図であ
り、分割点をＢ_１，Ｂ_２，…として表わす。以下の演算
の原理は、これらの対応する分割点間（たとえば、Ａ_１
とＢ_１）を滑らかに結ぶ線を考え、この線上の点の集合
として各横断面を求めようとするものである。

まず、ステップＳ５２において、等分割点の正規化を行
う。すなわち、点Ｐ_ａのＸＺ座標値が、（１，０）とな
るように、第８図(a)の各分割点のＸ座標値およびＺ座
標値に一定の係数を乗ずるのである。このように正規化
した後の各分割点のＸＺ座標値を、第９図に示すよう
に、Ａ_１（ｘ_ａ１，ｚ_ａ１）、Ａ_２（ｘ_ａ２，
ｚ_ａ２）、…と表わすことにする。全く同様に、点Ｐ_ｂ
のＸＺ座標値が、（１，０）となるように、第８図(b)
の各分割点のＸ座標値およびＺ座標値に一定の係数を乗
じて正規化を行う。ここで正規化した後の各分割点のＸ
Ｚ座標値を、第１０図に示すように、Ｂ_１（ｘ_ｂ１，ｚ
_ｂ１）、Ｂ_２（ｘ_ｂ２，ｚ_ｂ２）、…と表わすことにす
る。

このように正規化した分割点の座標値を用いて、拘束範
囲外の任意の位置における横断面を構成する点の座標値
を求めることができる。いま、たとえば第７図におい
て、ｋ番目の点Ｐ_ｋの位置における横断面（Ｙ＝ｙ_ｋ平
面による断面）を考えると、第８図(a)に示す偏平楕円
と第８図(b)に示す円との中間の偏平形状をもった楕円
（第１１図）になるわけである。この楕円をｎ等分割し
た点Ｋ_１（ｘ_ｋ１，ｚ_ｋ１、Ｋ_２（ｘ_ｋ２，ｚ_ｋ２）、
…の座標値を演算によって求めるのが、ステップＳ５３
の作業である。ｎ等分割した任意のｉ番目の点Ｋ_ｉ（第
１１図）の三次元座標系における座標値（ｘ_ｋｉ，ｙ
_ｋｉ，ｚ_ｋｉ）は、次式で与えられる。

ｘ_ｋｉ＝Ｄ／Ｃ・（ｘ_ｂｉ−ｘ_ａｉ）＋ｘ_ａｉ (1) ｙ_ｋｉ＝ｙ_ｋ (2) ｚ_ｋｉ＝Ｄ／Ｃ・（ｚ_ｂｉ−ｚ_ａｉ）＋ｚ_ａｉ (1) ここで、ｘ_ａｉおよびｚ_ａｉは、第９図に示すように、
区間ａで定義された横断面のｉ番目の分割点Ａ_ｉのＸお
よびＺ座標値、ｘ_ｂｉおよびｚ_ｂｉは、第１０図に示す
ように、区画ｂで定義された横断面のｉ番目の分割点Ｂ
_ｉのＸおよびＺ座標値、ｙ_ｋは、第７図に示すように点
Ｐ_ｋのＹ座標値である。また、ＤおよびＣは、第７図に
示す縦断面に沿っての点Ｐ_ａからそれぞれ点Ｐ_ｋおよび
点Ｐ_ｂまでの距離である。この距離は、（Ｐａ〜Ｐ１ま
での直線距離）＋（Ｐ１〜Ｐ２までの直線距離）＋……
という演算によって容易に求めることができる。

以上のようにして、任意のｋ番目の横断面を構成する任
意のｉ番目の分割点の三次元座標値が求まるので、必要
なすべての横断面が演算によって求まることになる。本
実施例では、演算によって横断面を求める部分は、１箇
所だけ（第４図の区間ｃ）であるが、これが複数箇所あ
る場合には、ステップＳ６によってステップＳ５へ戻
り、同様の演算を繰り返すことになる。なお、ステップ
Ｓ５における拘束範囲外の演算は、上述の実施例で述べ
た方法に限定されるわけではなく、要するに、その部分
の縦断面データと、その両側にある拘束範囲の横断面の
データと、に基づいて滑らかな立体形状を生成すること
のできる演算方法であれば、どのような方法を用いても
よい。

〔発明の効果〕

以上のとおり本発明による立体容器の設計装置によれ
ば、デザイナーは縦断面と、横断面とを別々に二次元平
面上で設計すればよく、横断面が一義的に定まらない部
分については演算によって横断面が生成されるため、設
計が非常に容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る立体容器の設計装置の
基本構成を示すブロック図、第２図は第１図に示す装置
によって設計する立体容器の具体例を示す斜視図、第３
図は第１図に示す装置による立体容器の設計手順を示す
流れ図、第４図は第１図に示す装置における縦断面入力
手段の入力状態を示す図、第５図は第１図に示す装置に
おける横断面入力手段の入力状態を示す図、第６図は第
１図に示す装置における横断面入力手段の簡便な入力方
法を示す図、第７図は第１図に示す装置における横断面
生成位置を示す図、第８図は第１図に示す装置において
定義された横断面の等分割を示す図、第９図〜第１０図
は、等分割横断面の拡大図、第１１図は演算によって求
めた横断面の拡大図である。 １……縦断面入力手段、２……拘束範囲入力手段、３…
…横断面入力手段、４……記憶装置、５……拘束範囲外
演算手段、６……表示装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】設計対象となる立体容器の縦断面をＸＹ平
   面上の平面図形として入力する縦断面入力手段と、 前記縦断面のうち、所定範囲のＹ座標値を有する部分を
   拘束範囲として定義する拘束範囲入力手段と、 定義された前記拘束範囲について、立体容器の横断面を
   ＸＺ平面上の平面図形として入力する横断面入力手段
   と、 前記３つの入力手段によって入力されたデータを記憶す
   る記憶装置と、 前記拘束範囲に所属しない拘束範囲外の一部分につい
   て、その一部分の縦断面データとその一部分の両側にあ
   る拘束範囲の横断面データとに基づいて、その一部分の
   横断面を演算によって求める拘束範囲外演算手段と、 前記３つの入力手段による入力結果および前記拘束範囲
   外演算手段による演算結果を表示する表示装置と、 を備えることを特徴とする立体容器の設計装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の立体容器の設計装置にお
   いて、 拘束範囲外演算手段が、求める横断面が所属する一部
   分、の両側にある拘束範囲の横断面をそれぞれｎ等分
   し、対応する等分点間を滑らかに結ぶ線上の点の集合と
   して横断面を求めることを特徴とする設計装置。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の立体容器の設計
   装置において、 横断面入力手段が、予め定義された基本図形のデータを
   選択させる手段と、この選択された基本図形を偏倍して
   変形図形を生成する手段とを有することを特徴とする設
   計装置。