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4. ソフト別設計チュートリアル
EMARFは、3軸CNC加工機と呼ばれる木材を加工する機械にデータを送信することで加工を行います。機械の特徴を知ることでデザインの幅が広がることでしょう。
設計に取り掛かる前に、EMARFでの加工に適した設計や家具・プロダクトはどのようなものかを解説します。
EMARFは、板で組み立てられる家具・プロダクトの製作に向いています。
ex1.) 木の板から組み立てるスツール
ex2.)木の板から組み立てる本棚
ex3.)木の板から組み立てる机
また、名作家具にみられる曲面加工を伴うプロダクトを作ることは機械加工技術上は可能ですが、2021/4/6現在、EMARFでは非対応となっております。対応すべく開発検討を鋭意進めております。今しばらくお待ちくださいませ。
ex4.) shopbot（3軸CNC加工機）を用いて加工した椅子
2次元の板から曲面を作る手法に、ワッフル工法というものがあります。
今から ご紹介するのは箱の形を例に材料同士を組み合わせたときに揺れないか、または倒れないかを防ぐために考えるべき項目です。あくまで一例でありＥＭＡＲＦのサービスに限らずこの他にも多くの組み合わせ方があるということを念頭に置いてご覧ください。
例えば横方向
このように、材料同士を辺だけで接合すると、抵抗する力が弱いです
そのため以下のように揺れに対抗する部材を１つ考えておきましょう
パーツを組み合わせて家具を制作する際に、最も重要なポイントは接合の方法です。接合の方法には様々あり、ビス止め、金物ジョイント、木組みと大きく３つあります。
初心者の方は、まず初めにビス止めや金物ジョイントを使った家具の製 作をおススメしますが、EMARFでは、複雑な形状の加工が可能なので是非木組みの家具にも挑戦してみてはいかがでしょうか？
ではここで、代表的な木組みを２つのパターンとして紹介します。
※既に組み方も考えてある方は次の章をご覧ください。
以下の家具は3つの役割を持った部品で構成しています。青と緑の部材はそれぞれ縦向きと横向きに組み合うように準備します。赤の部材を青と緑 の２つに対し両側からサンドイッチするように嚙合わせて完成です。
赤と青２枚の板をあいがきという手法で半分ずつ切り欠いた状態で咬み合わせ、上から板（黄色）を乗せて固定する方法です。
上記で紹介したように、部材同士が細かくどのように組み合わされているかディテールを５種類紹介します。このほかにも無数にありますので自分だけの組み方を考えてみるのも良いでしょう。
１ あられ組み
２ 合い欠き
３ ほぞ組み
４ 込み栓
５ 貫き通し
木組みに関してはRhinocerosのEMARFのプラグインを使うことで、簡単に接合部を生成することができます。RhinocerosはVUILDでも販売代理店として対応しておりますので、ぜひ検討してみてはいかがでしょうか。
EMARFでデータを入稿すると、3Dで作成したデータ通りに加工されます。なので、間違ったデータを作るとそのまま間違った加工になるので、正確なデータを作ることが大事です。ここではいくつかの気を付けるポイントをご説明します。
EMARFではミリメートルでサイズを決定しています。寸法のモデル単位が異なると、EMARFに送信できないので注意が必要です。
一見閉じている線やポリサーフェスでも開いている場合があります。EMARFは閉じたデータでないと送信できません。しっかりとデータ確認の上、 開いていた場合は『showEnds』を用いて開いた端点を確認して閉じましょう
３Dビューで線を引くと、同一平面でない線データができる場合があります。『投影』ボタンをクリックすると、同一平面上に線を描くことができます。
POINT④ 接合部生成した後は、オブジェクトデータをきれいにしよう！
基本的には押し出しが有効です。mergeallfaceもしくはfacemergeをしておくことをお勧めします。
Rhinocerosではブロックインスタンスという機能が使えますが、EMARFにて送信することができません。
テキスト版（以下）も合わせてごらんください
EMARFで対応している接合部について説明しています。
- ほぞ組み
- あられ組み
- 相い欠き
※現状、プラグインでの接合部生成をサポートしているのはRhinoceros版のみとなります。
※オフセット値について
適切なオフセット値は、接合部により異なります。
板同士の接触面積が大きいほど、オフセット値を大きくすることを推奨しています。
接触面積は、ほぞ組み＜あられ組み＜相い欠きの順で大きくなる傾向です。
(オフセットについての詳細は、4-3-4オフセットとフィレット参照して下さい)
Rhinocerosコマンド: emJointAigaki
交差している部材を切り欠きます。
※注意点
- 2つの部材は直交して交差している必要があります。
- 部材は板材を選択して下さい。
- 部材同士は、奥行き方向で6mm以上重なっている必要があります。
オフセットの値を入力します。嵌合部はピッタリの寸法では嵌りません。かならずクリアランスを0.3~0.8mm取ってください。
Rhinocerosコマンド: emJointArare
部材同士が接する面に、ほぞを最大数生成します。
※ほぞの幅の最小値は、オス板（ほぞができる板）の厚みです。
※あられ組みを生成するには、オス板とメス板が接する幅がオス板の厚みの3倍以上必要です。
※注意点
- 2つの部材は、面が接している状態でモデリングして下さい。重なっている、または離れている場合はエラーとなります。
- 部材同士は直交している必要があります。
- 部材は板材を選択して下さい。
- 部材は、オス板（ほぞができる板）、メス板（ほぞ穴ができる板）の順で選択して下さい。
閉じたポリサーフェスのオスの部材とメスの部材を面がぴったり合うように準備して、選択します。
オフセットの値を入力します。
Rhinocerosコマンド: emJointHozo
部材同士が接する面に、指定した数のほぞを生成します。
接する面が複数ある場合は、各面ごとにほぞの数を指定します。
※ほぞの幅の最小値は、オス板（ほぞができる板）の厚みとしています。
※ほぞ組みを生成するためには、オス板とメス板が接する幅が、ホゾの幅の最小値の3倍以上（オス板の厚みの3倍以上）必要です。
※注意点
- 2つの部材は、面が接している状態でモデリングして下さい。重なっている、または離れている場合はエラーとなります。
- 部材同士は直交している必要があります。
- 部材は板材を選択して下さい。
- ほぞの長さは正の値かつ部材の厚さより小さい必要があります。
- 部材は、オス板（ほぞができる板）、メス板（ほぞ穴ができる板）の順で選択して下さい。
T字などに配置した雄、雌の閉じたポリサーフェスを準備します。
部材のオフセットを入力します
また、ほぞの本数を変更することもできます。
- emAlign：部材をXY平面に展開します。このコマンドは部材が合板にどの程度の枚数に収まるのかを大まかに見積もったり、のちに使用するemCAM2D,またはemCA3Dコマンドを使ってブラウザにデータを送信するために使います。
※データを送信後にEMARFウェブサイトにて、自動的に安全な切削がなされるような部材配置となりますので、Rhinoceros上で敷き詰め直す作業はしなくてよいです。
例えば絵画を飾るために額縁をＥＭＡＲＦで切り出すとしましょう。
絵画をはめ込むためにこのような四角形のデータを作ったとします。
するとデータは角が直角でも、実際に切り出すと通常はこのように角が丸くなってしまいます。
絵画の角がもとから丸くなっているものならばうまくはまるはずですが、これでは角がぶつかってはまりません。加工の種類でいくつかご紹介しましたが切り出す線は内側の角が基本的にはまるくなり （Rがつくといい）ます。
機械では刃物の軌道を上から見ると回転しているため、どうしてもそうなってしまうという特徴だということは念頭においてください。
とはいえ、例えば木組みなどで部材を直角に組み合わせたい場合があるとします。同様にRのついた部分が互いにぶつかってしまうので、一番奥まではまりきらないような事態がおこってしまいます。
その時にあると便利なのがフィレットです。
フィレットを使い刃物を奥までわざと少し切り込むことで、直角がぴったりかみ合うようにつくることができます。切り出すときの材料の厚みによって刃物の直径は違うので注意してください。フィレットの代表的な形状は「T ボーンフィレット」や「ドックボーンフィレット」です。
フィレットを見えないよう隠して使いたい場合、板の差し込む方向に沿うようにフィレットをかけると、くみ上げた際にフィレットの穴を隠すことができます。
フィレット形状の種類を選択し、自動で内角部分にフィレットを適用させることができます。（一部のソフトを除き、図面で作図する必要はあり ません）
コマンドラインにそれぞれ以下のコマンドを使うと、選択した部材全体へ一気にフィレットを適用することができます。入力するとフィレットのタイプを選択できるので、以下のイメージに当てはまるフィレットのタイプを入力して使用してください。なお、一部分だけフィレットのかけ方を変えたい場合は、ご自身でモデリングしていただく必要があります。
- emfillet2D：XY平面に平らになるよう配置されたサーフェスにフィレットを適用します。
- emfillet3D：XY平面に平らになるよう配置された閉じたポリサーフェスにフィレットを適用します。
フィレットの種類と入力数値
ただし、切り欠きが細い場合にフィレットをつけると、フィレット同士の間が近くなりすぎてしまい、想定 より切れ込みが長くなってしまうことがあります。バリ取りの研磨をするとさらに間の部分が減りやすくなるため、３ｍｍ以上の切り残しをお勧めします。
以下はあいがきを同じ厚みの部材で使用し、フィレットをかけた想定です。
厚さ12ｍｍ Ｈ型
全く残らないので嵌合部が緩くなってしまいます
１２ｍｍドッグボーン型
3ｍｍ程度残りますが、やすり掛けで削られてしまいます
３０ｍｍH型（フィレット形状の右から２番目）
使えないことはないですが、かみ合う面積が少ないので弱くなります
可能であれば、このように逃げ道をつくることをお勧めします
18mmH型
これまで紹介したフィレットをつければ、部材がきちんとかみ合うかというと、それだけでは足りません。
木材同士の接合では、板厚の誤差や摩擦が生じるため、寸法の遊びを考える必要があります。そのため、加工図面では接合部分（ホゾなど）の寸法を設計図面より大きくとる必要があります。この遊びをオフセットと呼びます。
オフセットは大きすぎず、小さすぎずの数値にする必要があります。大きすぎるとゆるくなってしまい、小さすぎると嵌め合わせることが出来なくなってしまうためです。そのため、きつすぎず、ゆるすぎない最適なオフセット値を設定する必要があります。
標準的なオフセット値は0.1~0.5mmになりますが、施工条件や加工する材種など与条件により最適な値は変わります。最適なオフセット値についてはご相談ください。
なお、モデリングソフトで事前に処理しておく必要があります。オフセットをかけていないと絶対に嵌りません。Rhinocerosのプラグインではオフセットに関するコマンドも用意してあります。
- emFingerJointOffset2D
- emFingerJointOffset3D
送信する前に最後にチェックしましょう
最終確認
☑切り抜きかポケットかの違いは間違っていないか
☑間違って閉じていない線がないか
☑フィレットは適切なところについているか
☑オフセットは雄か雌どちらかに設定されているか
☑オフセットは厚み方向に対し てもかけられているか
サーフェスやポリサーフェスを板に割り付けし、EMARFサイトに送信して加工コードを生成します。
- emarf：部材をEMARFサイトに送る 「溝のための曲線を選択してください。 」溝彫りがある場合は、溝になる中心線を選択します。溝の太さは使用するエンドミルの直径になります。 「穴のためのポイントを選択してください。」穴あけがある場合は、穴をあける中心点を選択します。穴の直径はエンドミルの直径になります。 メニュー画面が立ち上がります。
- emCAM2D：emalign などで平面展開された2D形状（サーフェス）をEMARFサイトに送る
- emCAM3D：emalign などで平面展開された3D形状（ポリサーフェス）をEMARFサイトに送る
emCAM2D, emCAM3Dでデータを送るとき、部材はXY平面に平面展開されている必要があります。
ポケットのある部材はプラグインの内部処理で判別しています。EMARFに送り加工データを生成したとき、プレビュー画面では可視化の都合上、実際のポケット深さと若干異なるように見える場合があります。
210406_EMARFWS_資料用仮.3dm
10MB
Binary
Rhinnocerosサンプルファイル
次の章にお進みください
作りたいもののイメージを集め、スケッチブックなどに書き込んでみましょう
その際忘れてはならないのが、材料の寸法です 縦、奥行、高さをそれぞれ確認してゆきましょう
.png?alt=media&token=15487088-5bdb-48a7-9351-f13b0342b3c5)
材料の厚さを選択します。
深さを設定することで、ポケットや溝ぼり加工（深さ設定）ができます。
どちらも共通で深さを設定するために色のデータを扱います。
- 1.ファイルからドキュメントのカラーモードを確認します。CMYKかRGBの色で指定します。
2. ウインドウ>カラーパネルを開きます。
.00_03_09_29.%E9%9D%99%E6%AD%A2%E7%94%BB029.png?alt=media&token=a87c29a4-ceb5-4bd9-b9ca-325ee2abceaa)
外側を切り出すための閉じた線（切り抜く際、パスの外側を切るか内側を切るか判断するため）を重ねて使用します。
- 1.線やカーブ（ペンツール、ブラシツール、鉛筆ツールなどを使った、外側や内側の概念がない線）を使います。線の色を青CMYKで（ C: 100, M:90, Y:0, K:0）RGBで（R:0 G:0 B:255 ）と設定します。
.00_03_22_00.%E9%9D%99%E6%AD%A2%E7%94%BB030.png?alt=media&token=0225c07f-c155-4e70-9d64-7e0b3a8788fb)
※この時ウインドウ>>スウォッチライブラリ>>初期設定スウォッチ>>プリントを出しておくと４つあるスライダーを変更する必要がなく、直ぐに設定できて便利です。
.00_03_30_01.%E9%9D%99%E6%AD%A2%E7%94%BB031.png?alt=media&token=46dc821a-150e-4077-9ebd-a966bdecc516)
.00_03_31_17.%E9%9D%99%E6%AD%A2%E7%94%BB032.png?alt=media&token=ad3829ba-ca68-4fa1-89e4-d1fbed50f72b)
２．溝ぼり加工する線を選択して深さ設定を押し、正の整数を入力してOKを押します。（板の厚みより少ない値を入力してください。）
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- 1.ポケット加工するための閉じた線を選択し、線の色を赤CMYKで（C: 0, M:100, Y:100, K:0）RGBで（R:255,G:0,B:0）と設定します。
.00_04_19_29.%E9%9D%99%E6%AD%A2%E7%94%BB037.png?alt=media&token=f9b16ebd-7493-4396-9630-bed6bfe3868b)
- 1.この時スウォッチライブラリ>>初期設定スウォッチ>>プリントを出しておくとすぐに設定できて便利です。
- 2.ポケット加工するパスを選択して深さ設定を押し、正の整数を入力してOKを押します。（板の厚みより少ない値を入力してください。）
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ポケット加工する範囲に島状に残したい図形がある場合、パスの線の色をオレンジCMYK（C: 0, M:75, Y:100, K:0）RGB（R:241, G:90, B:36）とすることで、ポケット加工されない箇所を作ることができます。
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Aの文字をポケット加工したい場合の中央の三角形の部分となります
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三角形の部分のみ線の色をオレンジにします
接合部があるプロダクトを製作する際には、下記の手順にならって、接合部を作りましょう。
フィレットタイプを選択します。
外側の場合
閉じた線を準備・選択し、フィレット生成を押す
選択されている線の角から 外側の角度が180°以下のところにフィレットが適用されます
内側に切り抜きをやポケット、溝掘りをしたい場合
外形線と、内側の閉じた線（外側の線の内側に収まる）を準備します
内側の閉 じた線を重ね順>>最前面に来るようにします
パスファインダーの「前面オブジェクトでくり抜き」を押し 複合パスにします
フィレット生成を押すと、内側の線の内角が180°以下の角にフィレットがかかります上記は90°＜180°であるため
フィレットが作成されたオブジェクトは以下のどちらかの方法でフィレットの必要ない部分を修正できます。
１．グループ化されているのでグループ解除>>必要なフィレット以外を削除する。
２．ダブルクリック（ダイレクト選択ツールを使う）して必要のないフィレットを選択して削除する。
このようなケースはあまりありませんが
パスファインダーの「前面オブジェクトで型抜き」でフィレットと本体を複合パスにします。
送信する前に最後にチェックしましょう
☑刃物が通過できず細すぎるところはないか
☑プラグインを使用する場合にファイルは外部からインポートしたファイルを使っていないか（fusion360やIllustratorでは外部ファイルが使用できないことがあります）
☑プラグインは最新のものを使っているか
☑バージョン対応しているモノを使っているか、間違っていないか
☑切り抜きかポケットかの違いは間違っていないか
☑間違って閉じていない線がないか
☑カーブの場合は頂点数を調整してあるか（Illustratorなど）
☑フィレットは適切なところについているか
☑オフセットは雄か雌どちらかに設定されているか
☑オフセットは厚み方向に対してもかけられているか
1. 切り出す外形線は最背面とし、溝掘りの線や、ポケット加工の閉じた線と同時に選択します。（外形線の中に 溝掘りの線が入るようにしてください。）
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2. EMARFに送信を押します。
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複合パス
- ドキュメント上の選択されたオブジェクトがEMARFサイトに部材の加工データとして送信されます。
- 他のソフトウェアで作成したデータをIllustratorで読み込みEMARFへ送ると、Illustrator上の元データとEMARFで生成した加工データの形状が変わってしまう場合があります。この場合はペンツールで元データをなぞり新しくパスを作成すると解決されることがあります。
Illustratorは vector-based なので、形のラインの判定は下記の画像のようになります（真ん中の青い線）。線の太さをいくつにしても座標は変わりません。
ペンツールで作ったベジェ曲線などはシステムの都合上、自動的にポリラインに変換されますが、部材の形や大きさによっては変換後に角ばってしまう場合があります。
.00_05_07_12.%E9%9D%99%E6%AD%A2%E7%94%BB044.png?alt=media&token=4d642022-7c38-46de-8f89-5e6f8b2de589)
.00_05_13_29.%E9%9D%99%E6%AD%A2%E7%94%BB045.png?alt=media&token=df81f884-3623-4321-abfe-54983d8c45ca)
そのまま送った例：内側に丸くなっていく曲線が角ばっている
- 1.角ばった部分のみを一度本体から切り離します。ダイレクト選択ツールで切り離したいカーブの始点と終点の角2か所を選択し、「選択したアンカーポイントでパスをカット」を使います。
.00_05_20_29.%E9%9D%99%E6%AD%A2%E7%94%BB046.png?alt=media&token=6c349939-40d3-4bd2-aff3-2bfacfe101b1)
.00_05_27_29.%E9%9D%99%E6%AD%A2%E7%94%BB047.png?alt=media&token=77763cf9-3f38-4978-84e9-7dc35993bfd7)
切り離すと選択ツールでこのように一部を切り離すことができるようになります
2. 切り離した曲線を選択し、オブジェクト>>パス>>アンカーポイントの追加を押します。
.00_05_34_25.%E9%9D%99%E6%AD%A2%E7%94%BB048.png?alt=media&token=c0164439-2b28-46d1-b8fd-c737f28bc91e)
ダイレクト選択ツールを選択しておくと、カーブの点（アンカーポイント）が追加された状態で表示されます。
.00_05_45_22.%E9%9D%99%E6%AD%A2%E7%94%BB049.png?alt=media&token=ac58604c-afc9-4e55-84b9-f4bb11ef2cc2)
3. 最後に切り離した線と本体を同時に選択し、連結します
.00_06_04_21.%E9%9D%99%E6%AD%A2%E7%94%BB052.png?alt=media&token=37798fc3-5b62-4126-9463-ac7c38004b13)
形や大きさによりますが、EMARFに送ると、滑らかになります。
.00_06_09_02.%E9%9D%99%E6%AD%A2%E7%94%BB053.png?alt=media&token=4a07daad-0e46-4aae-a9fa-fdd81f2a1646)
滑らかさが足りない場合は、Illustratorに戻って
- 1.対象の線分を切り離し
- 2.アンカーポイントの追加
- 3.本体と連結して送信し直し
を繰り返します。アンカーポイントの追加はやりすぎると計算処理が重くなってしまい、その分の時間がかかりますのでご了承ください。対象の線分を切り離しをするのは全体に不必要にアンカーポイントが追加されないためです。
.00_05_51_17.%E9%9D%99%E6%AD%A2%E7%94%BB050.png?alt=media&token=9231e61c-83fa-43bc-aad0-157501777a23)
追加2回目
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追加3回目
・CMYKにしても加工ファイルが生成できない場合
>対策としてプロパティから、ungroupを押してみてください。
・ほかのソフトからインポートしたDXFファイルを送ろうとして不具合が起きる場合
>Illustratorの新規ファイルをつくってコピー＆ペーストしてみてください。できない場合もありますのでご了承ください。
0414_em_tutorial.ai
1MB
Binary
サンプルファイル
.png?alt=media&token=82c89d1f-64ac-4f69-9f13-fdd5e99eaf7c)
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DXFファイルであれば、サイトログイン後に直接加工ファイルに変換することができます。ただし、嵌合部がある場合はフィレットやオフセットを考慮しなければなりません。
１．閉じた線であること
２．内側の線がはみ出していないこと
３．ポケット加工などの掘り込みをする場合はエンドミル径が入るサイズの線であること
DXFアップロード機能では、レイヤ名を指定の方法に従って編集することで、貫通させない加工（ポケット加工）を行うことができます。
以下それぞれの形状のパターンの場合の、レイヤ名の指定の仕方について説明します。
例としてAdobe Illustratorを使用していますが、基本的にはどの設計ツールでも変わりません。
【イメージ】
【手順】
- 1.「po○○mm」という文字をタイトルに含めたレイヤーを作成する（○○には彫りたい深さを板厚を超えない範囲で入力、その他の文字が含まれていてもOK）
- 2.ポケット加工をしたい部分の外形線を、上記で作成したレイヤーに割り当てる
例：12mmの深さのポケットを作成したい場合
ファイルを書き出します ソフトによって異なるため、一概には解説できませんが切り出したい部材のデータのみがファイルに入っているようにご留意ください。
また、書き出し時には必ず「テキスト形式」で書き出してください。「バイナリ形式」には対応しておりません。
使い方
ユーティリティからEMARFコマンドが表示されていることを確認してください。
emCAM2Dはスケッチを部材データとして送信するコマンドです。XZ平面上（Yの高さは0）にモデリングしたスケッチを選択し、OK(またはEnter)を押すと送信されます。
emCAM3DはXZ平面上に水平なボディを部材データとして送信するコマンドです。
こちらのコマンドはYの高さが０でなくとも送信することができますが、斜めに回転した部材は送ることができません。
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