加工ガラスのものづくり体系の第２章のＣＡＤ・ＣＡＭソフトウエアについて。
特許加工法を組み込んだガラス板加工専用の
専用ＣＡＤ・ＣＡＭソフトウエアシステム（自社開発）のことです。
（ＣＡＤ・ＣＡＭによるステンドグラス加工システムや
ガラス板ＮＣ加工システムとも呼んでいる）
ステンドグラスやガラスピースの型紙 と ＮＣプログラムを作成する。
専用ＣＡＤ・ＣＡＭの機能概要と特徴
① 区分けＣＡＤ
区分けＣＡＤ画像トリミング、区分けトレースで区分け図・ピースを作成する。
型紙・個々の形状データを作成する。
特徴
区分けＣＡＤは、製品サイズ入力と区分けトレースだけで短時間・簡単操作です。
② 多角形化ＣＡＭ
多角形化に最適な多角形状を確定する。
切断加工用・研削加工用ＮＣプログラムを作成する。
特徴
多角形化ＣＡＭは硬脆性材に適したＮＣ加工法です。
半自動化で短時間・簡単操作でＮＣプログラム作成する
で、構成される。
３週間ほど前から、VB（Visual Basic）によるプログラム開発を再開した。
正確に言えば、私が開発したCAD・CAMシステムの改造です。
作業は、NCプログラムを生成（出力）するCAMプログラムを修正すること。
ややっこしいが、これが正確な表現です。
つまり、NCプログラムとは、NC工作機械を動かす命令プログラムのこと。
CAMプログラムとは、そのNCプログラムを作成（出力）する処理プログラムのことで、ここではVB言語で開発している。
従って、CAMプログラムの修正は、VB環境下で行うわけだが、このVB環境から遠ざかっていたので、細かなことを忘れてしまった。
しかし、コンピュータ作業につきものの、曖昧さは許されない。
ちょっととしたことでも、調べるのに１～２時間も費やす始末である。
これが重なると、あっという間に１日が終わってしまう。
根気と辛抱が必要なことは経験済みだから、乗り切るより仕方ない。
段々勘が戻り軌道に乗ってくると、今度は面白くなるから不思議だ。
さらに集中すると時間の経過に気付かず、深夜になる。
やっぱり、私の得意分野だと、自覚する。
このVBに、現在土日を中心に、週１５～２０時間くらいを割り当てている。
そして、忘れかけていたCAD・CAM操作も段々とよみがえってくる。
これは、うれしいことであり、やる気も出てくる。
オンリーワン技術を極めるには、この作業が欠かせないことを肌で感じる。
前回説明した切り抜き加工のピース等を削除した図です。
これが、完成した型紙です。
この型紙のガラスピースを、Ａ４サイズのガラス板に接着するわけです。
⑥ 下図はオフセット図の型紙です。
例えば、２１，２２、２４、２５のピース番号の先端を見ると尖っているでしょう。
トレースした状態のままです。
これは、相手先ピースを削除したので、尖ったままでも、丸めてもどちらでも加工できます。
つまり、いずれか選択できます。
⑦ 下図は、ピース図です。
上図（オフセット図）の先端を丸め加工したピース図です。
今回は、どちらのデザインでも加工できます。
そこで、安全性の立場から、先端を丸くしたもの。
さらに、笑顔の根底にあるやさしさから、丸みを選んだ。
つまり、このピース図が今回の型紙になります。
ネットショップ「あおい」の最初のオリジナル商品は、このピース図に決めた。
笑顔のステンドグラスです。
次の作業は、ピースの色、つまり使うガラスを決めることです。
そこで、とりあえずＡ４サイズのデザイン用型紙を数枚印刷した。
これで、配色を考えながら塗り絵をしようと思う。
余談だが、
笑顔の中にもトゲ（角）のあるのが好きだという、物好きな人もいるだろう。
どちらかと言えば私も、その部類です。
だから、このオフセット図も後で製品化したいと思う。
さらに、ピースの色を変えることで、この笑顔のステンドグラスも１０種類程のシリーズ商品に発展させたいと考えている。
このように夢はふくらむのだが、実際の行動が伴わない。
一人では歳のせいもあり、目の前の商品作りだけでも、大変である。
天国から「ボーっとしないで、次の塗り絵の作業が待っている」と、笑顔で叱咤激励されているようで何とも複雑な気持である。
「そっちは４６歳のまま（ママ）だが、俺は６８歳にもなった。手伝ってくれ」と愚痴りたい心境だが、こればかりはどうにもならない。
⑧ ステンドグラス外部仕様書について
ここまでで、ステンドグラスの外部仕様が決まった。
それを、まとめて外部仕様書として印刷したものである。
製品サイズ、図形要素数、ピース間隔、加工ピース数等である。
これに対する内部仕様書は、社内用の加工条件等の加工支援書である。
私が開発したステンドグラス加工システムの区分けＣＡＤを使って、型紙を製作した。
① 最初に、デザインした用紙をイメージスキャナーで読み込み、製作するステンドグラスの大きさと相似形になるように、トリミングする。
つまり、ステンドグラスのサイズを最初に決めて設定する。
ここでは、Ａ２サイズより５ミリづつ小さく設定した。
言い換えれば、これで画像の座標とステンドグラスの座標が相似比率を通して一致するわけである。
② 次に画像をトレースした。
マウスを使って、図形要素（線分または円弧）でトレースする。
そして、完成したのが、下のトレース図です。
赤線（図形要素）が、トレース線で、赤丸がノード（接続点）です。
今回１９４個の図形要素から出来上がっています。
③ このトレース図を自動で接続チェックする。
つまり、全てがつながっていれば、ＯＫです。
その接続チェック図というか、トレース図だけの表示です。
つまり、下絵を取り払った図です。
④ いよいよピースの作成です。
だが、あっと言う間に下記の通り、出来上がります。（1、２秒）
全てが、自動処理です。
付けられている番号は、取り込み順で自動的に連番がつきます。
この番号が以降大切になります。データのファイル名にもなります。
つまり、個々のピースの名前やＮＣ工作機械への指令番号になります。
今回は３７ピース取り込まれました。
個々のピースがトレース線より１ミリ（設定値）づつ内側になった図です。
ですから、製品のピース間隔は２ミリになります。
ＮＣ機械加工では、これをオフセット加工と呼んでる場合が多い。
そこで私は、この図をオフセット図と呼んでいます。
デザイン時は、確か３２ピースのはずですが、この違いがわかりますか。
この図を見てわかれば、システムの本質を見抜いています。
⑤ 下図は、ピース図です。
オフセット図との違いは、角の丸め処理と相手側ピースの角丸処理です。
この説明は、技術的なことでもあり今回は省略します。
では最後に、３７ピースのわけを説明します。
下図の丸をつけた番号（チェックマーク）は、実は切り抜き加工またはデザイン上不要ピースです。
例えば、１３番は、１４、３１、３２の３個のピースが、つまり鼻がはめ込まれる切り抜き穴です。
９と１１は、目がはめ込まれる切抜き穴です。
１番は、鼻と目以外のピースがはめ込まれる切抜き穴です。
ちなにみ、この線をたどると一筆描きで鼻と目以外のピースがはめ込まれる切抜き穴を一周して戻ってきます。
これらの切り抜きしたピースは、今回必要ありません。
そこで、後で削除します。
それから、４、１６、３３もデザイン上、不要なので削除します。
すると、３７－７＝３０ピースです。
２ピース少ないのは、唇を４ピースから２ピースに変えたためです。
長くなったので、完成した型紙は、次回に説明します。
前回投稿した「小岩菖蒲園、たそがれどきの花菖蒲の写真の思い出」で
撮り貯めた写真は、花菖蒲の他にもポピーなどがあった。
当時、小岩菖蒲園と江戸川との間の河川敷にポピーが植えられていた。
そのポピーも良く撮った。
その写真の一枚から、数年前にポピーのステンドグラスを作った。
作成手順は、次の通りだった。
＜１日目＞
１． 選んだ写真をスキャナーでパソコンに読み込む。
２． 自社開発の「ＣＡＤ・ＣＡＭによるステンドグラス加工システム」を使って
１ 区分けトレースをする。（区分けＣＡＤ）
ここで製品サイズを入力する。今回は６００ミリＸ４００ミリです。
次に、ステンドグラスにしたいところだけ、トレースして区分ける。
方法は、線分または円弧の図形要素で、区分けながらトレースする。
下図の輪郭を形作る白線は、区分けトレースした区分け線です。
右図の白線上の白点は図形要素と図形要素の接点です。
ですから白点と隣の白点の間は、線分または円弧です。
線分は、両端点の座標で表され、円弧は、円弧の中心と半径および
開始角度、終了角度で表します。どんな円弧の値でも計算で求める。
なぜなら座標値は、トレース時にクリックした点と製品サイズとの
関係で決まる。こうして、区分け線は、図形要素の集合で表せます。
以上が、形状データの基本的な考え方です。
今回は、区分けトレースの結果、１５１個の図形要素で区分けている。
白点と白点との間の円弧または線分が１５１個ある、と云うことです。
そして一つのピースは、平均して１０個の円弧または線分で形作られる。
２ ピース作成処理
区分け線の形状データから、ピースを自動抽出する。
この自動抽出処理のアルゴリズムは、現時点ではマル秘です。
処理後の下図中の数値は、自動的につけられたピース番号です。
また、この時ピースとピースの間隔を指定します。今回は３ミリです。
これで、個々のピースの形状データができます。
今回は、製品サイズの長方形内部全体の区分けピース数は２９個だが、
不要な５個削除して、作成する有効ピース数は２４個です。
３ 多角形化シュミレーション処理（多角形化ＣＡＭ）
最適な多角形状を決定する。
このアルゴリズムが特許の中心であり、多角形化処理全般が、
当社独自のアルゴリズムだが、現時点ではマル秘です。
４ ＮＣプログラム作成処理
カッティングホイールによる切断用のＮＣプログラムと
コアドリルによる研削加工用のＮＣプログラムを作成する。
５ カッターパス処理
ここまでが半日、午前中の仕事だった、と思う。
３． 型紙とガラスの材料取り、治具にガラスを取り付けるなどの
加工準備に、午後半日の仕事です。ここまでで１日目です。
＜２日目＞
４．ＮＣ
工作機械で
加工した。
２４ピースの
加工で、
一日仕事
だった。
＜３日目＞
５． 治具からガラスピースを取り外し、洗浄する。
６． 一枚のガラス板に、ガラスピースを接着する。
これで、完成です。３日仕事だったと思います。
当時目的が、自由形状の加工精度の検証だった。、
詳しいことは、ホームページを見て下さい。
ホームページはこちら
こんな加工テストを２０件ぐらいしました。５～７年位前の話です。
前回投稿した「小岩菖蒲園、たそがれどきの花菖蒲の写真の思い出」で
撮り貯めた花菖蒲の写真を見ていると、その頃を思い出す、と書いた。
数年前も多分そんな気持だったのだと思うが、この写真の一枚から
花菖蒲のステンドグラスを作った。
小岩菖蒲園で撮った花菖蒲のステンドグラスです。
作成手順は、次の通りだった。
＜１日目＞
１． 選んだ写真をスキャナーでパソコンに入力する。
２・ 自社開発の「ＣＡＤ・ＣＡＭによるステンドグラス加工システム」を使って
１ 区分けトレースをする。（区分けＣＡＤ）
実際の写真は、ぐーっと明るいのですが、古いスキャナーのせいか？
画像の圧縮率のせいか？結果は変わり果てた色調の画像です。
ステンドグラスにしたいところだけ、トレースして区分けした。
２ 多角形化シュミレーションをして、ＮＣプログラムを作る。
（多角形化ＣＡＭ） ここまでが、半日仕事位だと思った。
３． 型紙とガラスの材料取り、治具にガラスを取り付けるなどの
加工準備に半日。
＜２日目＞
４． 兄の会社のＮＣ工作機械で加工した。
２４ピースの加工で、一日仕事だった。
＜３日目＞
５． 治具からガラスピースを取り外し、洗浄する。
６． 一枚のガラス板に、ガラスピースを接着する。
これで、完成です。３日仕事だったと思います。
接着する時になって、一部のガラスピースの位置を変更してます。
この方が良いかな、と思って急な変更です。
しかし、製品としての出来上がりの感想は、イマイチです。
当時目的が、自由形状の加工精度の検証だったため、
ガラス素材をケチって不透過品の安物ばかりを使った。
まさか、インターネットで公開しようとは、当時は思ってもいなかった。
詳しいことは、ホームページを見て下さい。
ホームページはこちら
こんな加工テストを２０件ぐらいしました。５～７年位前の話です。
ホームページをヴァージョンアップしてから半月程経ちました。
その間、数通ですが、お問合せでメールをいただきました。
激励メールやご意見メールですが、その中に見積り問い合わせメールが
ありました。ステンドグラス業界では、斬新的で意欲的な会社からです。
メールでは、企画商品の量産化についてですが、手作業のため生産性が悪く
コストアップになってしまう、との事。
そこで、機械加工した場合は、との見積り問い合わせでした。
現状では、加工だけで精一杯で、強みもガラス板のＮＣ加工であることから、
加工賃だけの概算見積りに留め、メール送信しました。
こんな経過の中で新たな加工法のアイデアが浮かんだ。
下記の様な製品に限定した効率的な加工法です。
１ 製品、半製品を問わず、１０数センチ角の小さなステンドグラス
２ 製品あたりのピース数も１０枚以下で組立てるもの。
３ 量産です。
特徴は、製品単位で加工することで、加工効率が大幅アップする。
メリットは高品質、量産効果、材料歩留まり率の向上、コストダウンなど。
このソフトウエアを開発したい、と思いますが、いつになるか？・・・。
当面は、現状のＣＡＤ・ＣＡＭプラス簡単な専用ツールで凌ごうと思います。
この技術は、今ある「ＣＡＤ・ＣＡＭによるステンドグラス加工法」が
万能型で１階部分だとすれば、目的を限定した製品に特化した加工法で
今までの技術の上に位置付ける２階建て方式の云わば２階に当たります。
ハローグラスのガラス板ＮＣ加工技術のふところが一段と深くなります。
今度のことは、
「自分だけで、考え込んでいてもなかなか良いアイデアなど浮かんでこないが、
他人との対話のなかで刺激を受けヒントをもらうことができる」という
私にとっても大きな実体験です。
写真は、赤城南面千本桜の帰途立ち寄った農産物直売所脇で撮った
紫花菜です。こんもりとした山は、種をまいたのかも？
ホームページを公開した時点では、
事業プランなどと言うはっきりしたものは、意識していませんでした。
とにかく」、「ＣＡＤ・ＣＡＭによるステンドグラス加工システムを
完成させることだけ考え熱中してきました。
バブル時代では、ステンドグラス等が高価でもてはやされていた。
そんな時代背景の中で、決めたシステム開発であり、
今から２０年近くも前の話です。
そんな時、ある人の死を契機にして、仕事の合間に蓮の花などの写真を
撮り歩きながら、これからは"どんなことがあろうとも、好きなことをやろう"と
心に決めて選択した道でした。
挿入の蓮の写真は、その時撮ったものです。上野の不忍池・・・・・
そして、伊勢崎に帰り一人暮らしだった母との生活が始まりました。
兄の会社に居候して、平成５年の秋システム開発を開始しました。
これが完成すれば、ステンドグラスが量産でき、大量供給できると考えていた。
これが、全てであり、これだけでチャレンジしたのです。
強いていえば、これが事業プランだったのかも知れません。
"ガラスは機械加工出来ない"と言う常識の中で工夫が必要でした。
アイデアは、最初からあったが実現できるＣＡＤ・ＣＡＭがありませんでした。
そのため、このＣＡＤ・ＣＡＭソフトウエアの開発が必要であり、
みっちり１０数年かかりましたが、全てを一人で開発しました。
私の人生において最大の試練であり、充実した時期でもありました。
そして、今年１０月１７日に工夫した加工法の特許が認められました。
母にも一緒に喜んでもらいたかった。・・・（母の一周忌は１０月２２日です）
今では、ステンドグラスも手作りとはいえ、ルーターなどの道具も普及して
大分製作方法も変わってきています。
加えて業界も低迷しており、"手作り、オリジナル製品のオーダー製作"が
主であり、私などは、アウトサイダー的立場にあります。
今、ステンドグラスにこだわらず、"ガラス板のＮＣ加工法"を中心とした
戦略に変えようと考えています。
「ＣＡＤ・ＣＡＭによるステンドグラス加工システム」は
１ 区分けＣＡＤ ： 形状を確定しデザイン図、型紙、形状データを作成する。
２ 多角形化ＣＡＭ ： 形状を多角形化し、ＮＣプログラムを生成する。
から構成されています。
この多角形化ＣＡＭが、"ガラス板のＮＣ加工法"に相当し、
ステンドグラスに関係なく、ガラスピースの加工法として、特許になっています。
この オンリーワン技術である"ガラス板のＮＣ加工法"により、
どんな形（自由形状）でも、
滑らか仕上げ（機械部品並みの精度）で
高品質のガラスピースの製作・販売
を売りにしようと思いました。
しかし、まだ自信がありません、もう少し考えよう。
これは８月の頃の話で、今のホームページの姿です。
最近のトラックバック