３ 次 元デ ジ タル 技 術を 活 用し た 産業 用 型治 具 の高 度 化研 究 (第１ 報 )
兵 頭 敬一 郎 *
・ 佐 藤幸 志郎 *
*
製 品 開 発 支 援 担 当
Sophisticated research of industrial type jig utilizing 3-dimensional digital
technology (the 1nd report)
Keiichiro HYODO *
， Koushirou SATOU * *
Product Design and Development Section
要 旨
製 造 現 場 で は ， ３ 次 元 デ ジ タ ル 技 術 の 導 入 で ， 設 計 の 効 率 化 や 工 期 の 短 縮 ， 解 析 技 術 の 活 用 等 が 進 ん で い る ．
工 芸 産 業 等 で は ， 同 一 形 状 を 正 確 に 早 く 量 産 す る 際 に 型 が 必 要 と な り ， 竹 細 工 で は 割 型 や 羽 根 型 な ど 主 に 木 製 の
「 編 み 型 」 に 編 み 付 け ， 完 成 後 に 型 を 分 割 し 取 り 出 す ． し か し ， 竹 細 工 用 の 割 型 な ど の 「 編 み 型 」 を 製 造 で き る 職
人 が い な く な り ， 現 存 す る 型 も 竹 を 編 む 際 に 水 分 を 含 ま せ る た め 変 形 や 表 面 の 劣 化 な ど ， 寸 法 安 定 性 や 耐 久 性 が 課
題 で あ っ た ． そ れ ら の 課 題 を 解 決 す る た め に ， 平 成 ２ ５ 年 度 に 発 足 し た 三 次 元 技 術 研 究 会 （ (一 社 )大 分 県 工 業 連 合
会 ） の 「 編 み 型 治 具 」 再 生 プ ロ ジ ェ ク ト の 中 で ， 木 製 の 編 み 型 を 基 に ３ Ｄ プ リ ン タ で 編 み 型 治 具 を 試 作 し た ．
本 研 究 で は ， 現 状 の 編 み 型 治 具 の 課 題 解 決 に 向 け た 改 良 設 計 と 試 作 、 評 価 を 行 う と と も に ， 編 み 型 治 具 が な い 竹
製 品 か ら ３ Ｄ ス キ ャ ン に よ り デ ー タ 化 し ，３ Ｄ Ｃ Ａ Ｄ に よ る 編 み 型 治 具 の 設 計 と ３ Ｄ プ リ ン タ に よ る 試 作 を 行 っ た ．
1. は じ め に
当 セ ン タ ー に 導 入 さ れ た ３ Ｄ プ リ ン タ な ど の ３ Ｄ も の
づ く り 関 連 設 備 を 活 用 し ，種 類 や 用 途 に 応 じ た「 型 治 具 」
の 開 発 プ ロ セ ス の 確 立 ， 開 発 期 間 の 短 縮 化 や 低 コ ス ト 化
に よ る 新 製 品 開 発 の 促 進 を 目 標 と し ， 平 成 ２ ６ 年 度 は 竹
工 芸 分 野 ， 平 成 ２ ７ 年 度 は 工 業 分 野 を 対 象 に 取 り 組 む ．
竹 工 芸 分 野 で は ，既 存 製 品 の 復 刻 版 の 製 造 や 量 産 化 の
場 合 に ， 製 品 を ３ Ｄ ス キ ャ ナ で デ ー タ 化 し ， ３ Ｄ Ｃ Ａ Ｄ
で 製 品 形 状 に 合 っ た 型 治 具 を 設 計 す る こ と で ， ３ Ｄ プ リ
ン タ で の モ デ リ ン グ が 可 能 と な る ．
３ 次 元 デ ジ タ ル 技 術 を 活 用 す る こ と で ， 産 業 用 型 治 具
の 開 発 プ ロ セ ス が 確 立 で き れ ば ， 工 芸 分 野 か ら 工 業 分 野
で の 製 造 工 程 の 効 率 化 や 新 製 品 開 発 の 促 進 が 期 待 で き る ．
2. 研 究 内 容
竹 工 芸 産 業 で の 型 治 具 の 現 状 を 把 握 す る た め ， 当 セ ン
タ ー の 過 去 の 研 究 や ， 竹 工 芸 ・ 訓 練 支 援 セ ン タ ー ， 別 府
竹 細 工 伝 統 産 業 会 館 ， 別 府 竹 製 品 協 同 組 合 等 の 関 係 機 関
で の 型 治 具 の 現 状 と 課 題 を 確 認 し た ．
平 成 ３ 年 度 に ，（ 旧 ）別 府 産 業 工 芸 試 験 所 に て 現 存 す る
竹 細 工 用 「 編 み 型 治 具 」 の 現 状 を 調 査 し ， 構 造 ご と に 分
類 し た 結 果 の 中 か ら ， ３ 次 元 デ ジ タ ル 技 術 の 活 用 の 適 否
を 検 討 し ， 木 工 ろ く ろ に よ る 「 割 型 」 を 対 象 と し た ．
ま た ， 三 次 元 技 術 研 究 会 の 研 究 テ ー マ 「 編 み 型 治 具 」
再 生 プ ロ ジ ェ ク ト に お い て も ，「 割 型 」を 対 象 と し て い る
た め ， 木 製 の 割 型 と 同 一 形 状 の ３ Ｄ プ リ ン タ 製 割 型 を 比
較 評 価 し ， 課 題 解 決 に 向 け て 改 良 す る こ と と し た ． Fig.1 編 み 型 治 具 の 分 類 （ 平 成3年 度 ）
Fig.2 編 み 型 治 具 の 調 査 カ ー ド （ 平 成3年 度 ）
平成26年度 研究報告 大分県産業科学技術センター
2.1 ３ Ｄ プ リ ン タ 製 編 み 型 治 具 の 改 良 設 計 と 試 作
三 次 元 技 術 研 究 会 の 研 究 テ ー マ 「 編 み 型 治 具 」 再 生 プ
ロ ジ ェ ク ト と し て ３ Ｄ プ リ ン タ で 試 作 し た 編 み 型 治 具 に
対 す る 竹 工 芸 家 に よ る 評 価 と し て 下 記 の 課 題 が あ っ た ．
・ 型 の 部 材 が 薄 く 組 み 立 て に く く 時 間 が か か る ．
・ 表 面 が ツ ル ツ ル す べ っ て 竹 ひ ご が 動 く の で 編 み に
く い ．（ 木 製 は 表 面 を 濡 ら す と す べ り に く く な る ）
・ 重 量 が 軽 い の で あ る 程 度 の 重 さ が 欲 し い ．
・竹 ひ ご を 編 む と き に 部 材 が た わ む の で 力 を 入 れ て 編
む こ と が で き な い ．
上 記 の 課 題 を 解 決 す る た め ， 下 記 の と お り 改 良 設 計 と
３ Ｄ プ リ ン タ に よ る 改 良 試 作 を 行 い ， 編 み 型 治 具 の 組 み
立 て の 状 況 に つ い て 木 製 と の 比 較 評 価 を 行 っ た ．
・ 割 型 の 部 材 の 厚 み を2.3mmか ら1.5mmに 薄 く す る
・割 型 の 部 材 の 縁 に リ ブ を 付 け ，部 材 の た わ み 軽 減 と
部 材 同 士 の 接 触 面 積 を 増 や す
・ 中 芯 を 紙 官 か ら 塩 ビ パ イ プ に 変 更 し て 重 量 増 加 ．
・ 各 部 材 の 表 面 に 数 字 を 彫 り 込 み ， 位 置 決 め を 容 易 に
評 価 項 目 木 製
3Dプ リ ン タ
１ 号
3Dプ リ ン タ
２ 号 (改 良 )
組 み 立 て 分 解
重 量 表 面
た わ み 耐 久 性
○ ○
○ ○
○ ○
× ○
× ×
△ △
△ ○
△ ×
△ △
2.2 竹 製 品 の ３ Ｄ デ ー タ 化 と 編 み 型 の 設 計 ・ 製 作
木 製 の 編 み 型 治 具 の ３ Ｄ ス キ ャ ナ の デ ー タ を 基 に ， ３
Ｄ Ｃ Ａ Ｄ に よ る 設 計 ， ３ Ｄ プ リ ン タ で の 複 製 は 実 現 で き
た ． し か し ， 今 後 は 編 み 型 治 具 が 存 在 し な い 竹 製 品 か ら
編 み 型 治 具 の 製 作 に 対 す る ニ ー ズ が 想 定 さ れ る た め ， ３
Ｄ デ ー タ か ら ３ Ｄ Ｃ Ａ Ｄ で 編 み 型 を 設 計 し ３ Ｄ プ リ ン タ
で の 試 作 を 行 う こ と と し た ．
対 象 と し て ， 茶 室 で 一 般 的 に 使 用 さ れ る 竹 篭 と し て ，
底 が 四 角 で 上 に い く ほ ど 丸 く な る 形 状 の 方 円 篭 が あ る ．
木 工 ろ く ろ で 加 工 し た 後 に 手 作 業 で 底 に 向 け て 四 角 に
削 る の は 難 し い こ と か ら ， ３ Ｄ プ リ ン タ で の 編 み 型 治 具
製 作 の 対 象 と し た ． 今 後 ， 作 家 が 製 作 し た 竹 製 品 の 復 刻
版 や ， 今 ま で 編 み 型 を 使 わ ず に 製 造 し て い た 竹 製 品 を 量
産 化 す る 際 に 必 要 な プ ロ セ ス と な る ．
3. 研 究 結 果 及 び考 察
3.1 ３ Ｄ プ リ ン タ 製 編 み 型 治 具 の 改 良 設 計 と 試 作
竹 工 芸 家 に 依 頼 し ， 木 製 と ３ Ｄ プ リ ン タ 製 ２ 号 の 組 み
立 て 時 間 を 比 較 し た 結 果 ， 木 製 は ２ 分 １ ８ 秒 ， 改 良 し た
３ Ｄ プ リ ン タ 製 ２ 号 は ３ 分 ２ ７ 秒 と な っ た ．
各 評 価 項 目 に つ い て ， １ 号 に 比 べ て ２ 号 の 評 価 は 高 く
な っ た が ， ま だ 多 く の 改 良 点 が あ る こ と が わ か っ た ．
特 に ， 木 に 比 べ て 表 面 が 滑 り や す い 点 に つ い て は ， 表
面 形 状 や 塗 装 な ど で 改 善 す る 方 法 を 検 討 す る 必 要 が あ る ．
協 力 い た だ い た 竹 工 芸 家 か ら は ， 今 後 も 木 製 と 同 等 の
評 価 に な る よ う 改 良 す れ ば ， 木 製 の 編 み 型 治 具 が な い た
め に 受 注 を 断 念 す る 機 会 が 減 る と と も に ， 新 た に 創 作 す
る 独 特 の 形 状 の 竹 製 品 の 製 作 も 可 能 に な る た め 継 続 し て
取 り 組 ん で 欲 し い と の 要 望 が あ っ た ．
3.2 竹 製 品 の ３ Ｄ デ ー タ 化 と 編 み 型 の 設 計 ・ 製 作
対 象 と し た 方 円 篭 は 網 目 が 詰 ま っ て い る た め ， ３ Ｄ ス
キ ャ ナ で の デ ー タ 化 に つ い て は 特 に 問 題 な か っ た ． ３ Ｄ
Ｃ Ａ Ｄ に 読 み 込 み ， 設 計 を 行 う 際 に ３ Ｄ プ リ ン タ ２ 号 で
の 評 価 を 参 考 に 下 記 の ポ イ ン ト で 設 計 し 試 作 を 行 っ た ．
・ 割 型 部 材 に リ ブ を 付 け ， 部 材 の 補 強 と 接 触 面 増 加 ．
・ 割 型 部 材 の 厚 み を2.0mmと す る ．
・ ゴ ム 固 定 用 溝 を 深 く し ， 組 み 立 て や す く す る ．
・ 各 部 材 の 表 面 に 数 字 を 彫 り 込 み ， 位 置 決 め を 容 易 に
4. ま と め
今 年 度 は 竹 工 芸 分 野 で ３ 次 元 デ ジ タ ル 技 術 に よ る 活 用
に つ い て 取 り 組 ん だ が ，27年 度 も 継 続 し て 改 良 設 計 を 行
い ， ３ Ｄ プ リ ン タ 製 の 編 み 型 治 具 が 木 製 と 同 等 の 評 価 と
な り 竹 製 品 製 造 業 界 に 導 入 で き る よ う 取 り 組 み た い ．
ま た ， 28 年 度 は 工 業 分 野 で の 型 治 具 の 現 状 を 調 査 し ，
３ 次 元 デ ジ タ ル 技 術 活 用 の 適 否 の 検 討 と ， 対 象 分 野 を 設
定 し ， 工 業 分 野 で の 製 品 開 発 支 援 や も の づ く り 支 援 に 活
か せ る よ う 取 り 組 み た い ． Fig.3 ３ Ｄ プ リ ン タ 製 竹 編 み 治 具 の 評 価 と 製 品
Fig.4 ３ Ｄ Ｃ Ａ Ｄ に よ る 方 円 篭 の 編 み 型 治 具 設 計
Table 1 木 製 と ３ Ｄ プ リ ン タ 製 の 編 み 型 評 価
平成26年度 研究報告 大分県産業科学技術センター
