DE102005023712A1

DE102005023712A1 - Verfahren zum Berechnen der Vorhersageform einer Verdrahtungsstruktur, Berechnungsvorrichtung und computerlesbares Aufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE102005023712A1
Application number: DE102005023712A
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Kosai Sawai
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2005-05-23
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2025-05-24
Also published as: DE102005023712B4; JP4445326B2; JP2005332750A; US20050262469A1; US7260811B2

Abstract

In einer Berechnungsvorrichtung zum Berechnen einer Vorhersageform einer Verdrahtungsstruktur unter Verwendung eines Finite-Elemente-Modells wird eine Vorhersageform des Finite-Elemente-Modells, das in einem physikalischen Gleichgewichtszustand ist, auf der Basis von physikalischen Eigenschaften und Beschränkungsbedingungen berechnet. Wenn bestimmt wird, dass die Vorhersageform des Finite-Elemente-Modells ein Hindernismodell kreuzt, wird der Steuerpunkt des Finite-Elemente-Modells zu einer Position entsprechend einer Position unmittelbar vor dem Kreuzen der Verbindungsstelle mit dem Hindernismodell zurückgegeben, und eine Kreuzungsverbindungsstelle, die die Verbindungsstelle ist, die das Hindernismodell kreuzt, wird an einen Kontaktpunkt des Finite-Elemente-Modells mit dem Hindernismodell gebunden. Die Vorhersageform wird ausgegeben, wenn der Steuerpunkt zu einer Position zurückgegeben wird, zu der Zeit des Kreuzens des Finite-Elemente-Modells mit dem Hindernis, während die Bindung aufrechterhalten wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Berechnen einer vorhersagbaren Form einer Verdrahtungsstruktur, die in Berührung mit einem Hindernis kommt und deformiert wird, unter Verwendung des Finite-Elemente-Verfahrens und eine Berechnungsvorrichtung und ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium für das Verfahren zum Berechnen einer Vorhersageform einer Verdrahtungsstruktur.

Für gewöhnlich sind vielzählige, elektrische Vorrichtungen an einem Fahrzeug oder Ähnlichem angebracht. Diese elektrischen Vorrichtungen sind durch Verdrahtungsstrukturen bzw. Verkabelungen verbunden, die Kabelbäume genannt werden und die durch Binden, Zusammenbinden bzw. Verbinden mehrerer elektrischer Drähte oder Kommunikationsleitungen unter Verwendung von Bindteilen, zum Beispiel eines Isolationsverschlusses oder von Schutzteilen, zum Beispiel Bändern, als Drahtmaterialien ausgebildet werden. Wie in 1 gezeigt ist, sind Stecker 2a, 2b, 2c und 2d, die mit elektrischen Vorrichtungen und Ähnlichem verbunden sind, an jeweiligen Enden eines Kabelbaums 1 angebracht. Der Kabelbaum 1 hat Verzweigungsdrähte und verschiedene Klammern 3a, 3b, 3c und 3d sind an mittleren Teilen der Verzweigungsdrähte angebracht. Der Kabelbaum 1 hat weiterhin einen Verzweigungspunkt 4. Es wird darauf hingewiesen, dass, da die Verzweigungsdrähte eines solchen Kabelbaums 1 grundsätzlich unterschiedliche Anzahlen und Typen von Drahtmaterialien bzw. Leitungsmaterialien haben, die die Verzweigungsdrähte bilden, die jeweiligen Verzweigungsdrähte ver schiedene Dicken, Längen, Elastizitäten, Starrheiten bzw. Festigkeiten und Ähnliches haben.

Seit Kurzem wird unter der Annahme, dass ein solcher Kabelbaum in vorgegebenen Abschnitten in einem Fahrzeug verkabelt ist, als ein Verfahren zum Vorhersagen der Formen der Kabelbäume ein Hilfssystem durch einen Computer oft verwendet, in dem CAD (Computer Aided Design = computerunterstützte Auslegung), CAE (Computer Aided Engineering = computerunterstütztes Entwickeln) und Ähnliche kombiniert sind. Als ein grundlegendes Verfahren dieses Hilfssystems bzw. unterstützenden Systems wird eine detaillierte Form des Kabelbaums, an dem Dicken, Längen, Typen und Ähnliches der elektrischen Drähte betrachtet werden, unter Verwendung des CAD nachgebildet und wiedergegeben und dann werden notwendige Daten in ein vorgegebenes CAE allgemeinen Zwecks als numerische Werte eingegeben, um zu bewirken, dass das CAE vorhersehbare Formen berechnen kann. Nach dem Überprüfen eines Ergebnisses dieser Berechnung werden Vorhersageformen wieder unter Verwendung des CAD wiedergegeben. Dann wird dieser Zyklus durch einen Entwickler, der mit dem Betrieb des CAD, des CAE allgemeinen Zwecks und Ähnlichem vertraut ist, in einem Versuch- und Fehlerverfahren wiederholt.

Nachfolgend werden Entgegenhaltungen beschrieben, die in der vorliegenden Spezifikation zitiert werden:
"Matrix Finite Element Process" (Matrix-Finite-Elemente-Verfahren), geschrieben von B. Nass und veröffentlicht durch die Brain Book Publishing Co., Ltd., 10. August 1978, S. 7 bis 15.
"Mode Analysis and Dynamic Design" (Modusanalyse und dynamisches Design), geschrieben von Hitohiko Yasuda und herausgegeben von Corona Co., Ltd., 10. November 1993, S. 54 bis 56.

Tatsächlich ist, wie in 1 gezeigt ist, in einem Abschnitt, wo angenommen wird, dass ein Kabelbaum verkabelt wird, ein Hindernis 30 oft vorhanden, zum Beispiel eine elektrische Vorrichtung oder ein Vorsprung. Ein Berührungspunkt des Hindernisses 30 und des Kabelbaums ändert sich dann in Übereinstimmung mit der Verformung bzw. Deformation des Kabelbaums. Es ist deshalb erwünscht, einen Berührungspunkt des Hindernisses 30 und des Kabelbaums zu berechnen, der sich seriell ändert und dann einen Weg bzw. Pfad des Kabelbaums vorherzusagen, wobei der Berührungspunkt in der Vorhersage betrachtet wird. Der Kabelbaum hat jedoch verschiedene Anzahlen und Typen von Drahtmaterialien, die den Kabelbaum bilden, und verschiedene Dicken, Längen, Elastizitäten, Festigkeiten und Ähnliches der einzelnen Drähte, Leitungen bzw. Kabel. Auch wenn es kein Hindernis gibt, wird es deshalb als schwierig betrachtet, genaue Pfade des Kabelbaums vorherzusagen. Ein Verfahren zum Vorhersagen eines Weges eines Kabelbaums, das eine solche Änderung des Berührungspunktes in Betracht zieht, wurde jedoch nicht vorgeschlagen.

In dem bekannten Entwicklungsverfahren gibt es deshalb in keinster Weise die Vorhersage des Weges bzw. Verlaufs eines Kabelbaums unter Vernachlässigung eines Hindernisses und dann, wenn ein Hindernis an dem vorhergesagten Weg vorhanden ist, wiederum die Vorhersage eines Weges derart, dass das Hindernis vermieden wird, oder das geeignete Setzen eines festgelegten Bindpunkt an dem Kabelbaum am Anfang derart, dass das Hindernis vermieden werden kann und dass ein Weg des Kabelbaums vorhergesagt werden kann. Ein Verfahren, das diesen Punkt verbessern und einen Weg eines Kabelbaums genau vorhersagen kann, wurde deshalb erwartet.

ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG

In Anbetracht der vorliegenden Umstände, die vorstehend beschrieben wurden, ist es deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Berechnungsverfahren und eine Berechnungsvorrichtung und ein Aufzeichnungsmedium für das Berechnungsverfahren bereitzustellen, das eine Vorhersageform einer Verdrahtungsstruktur ausgibt, zum Beispiel eines Kabelbaums, die bzw. der in Berührung mit einem Hindernis kommt und sich verformt.

Um die vorstehende Aufgabe lösen zu können, wird gemäß der vorliegenden Erfindung deshalb ein Verfahren zum Berechnen einer Vorhersageform bzw. einer prädiktiven Form einer Verdrahtungsstruktur bzw. Kabelstruktur bereitgestellt, das aufweist:
Bereitstellen eines Finite-Elemente-Modells der Verdrahtungsstruktur, wobei das Finite-Elemente-Modell als ein elastischer Körper ausgebildet wird, der eine Vielzahl von linearen Strahlenelementen hat, die an jeweiligen Verbindungsstellen kombiniert werden;
Setzen physikalischer Eigenschaften und Beschränkungszustände der Verdrahtungsstruktur in dem Finite-Elemente-Modell;
Berechnen einer Vorhersageform des Finite-Elemente-Modells, das in einem physikalisch ausgeglichenen Zustand ist, auf der Basis der physikalischen bzw. mechanischen Eigenschaften und der Beschränkungszustände;
Bestimmen, ob die Vorhersageform des Finite-Elemente-Modells ein Hindernismodell kreuzt bzw. schneidet, das ein Hindernis wiedergibt, wenn ein Steuerpunkt bzw. Kontrollpunkt der Verdrahtungsstruktur versetzt wird;
Zurückkehren bzw. Zurückstellen des Steuerpunktes des Finite-Elemente-Modells zu einer Position entsprechend einer Position unmittelbar vor dem Kreuzen der Verbindungsstelle mit dem Hindernismodell und Binden bzw. Verbinden einer Kreuzungsverbindungsstelle, die die Verbindungsstelle ist, die sich mit dem Hindernismodell kreuzt, an einen bzw. mit einem Berührungs punkt des Finite-Elemente-Modells mit dem Hindernismodell, wenn es bestimmt wird, dass die Vorhersageform das Hindernismodell kreuzt; und
Ausgeben der Vorhersageform zu der Zeit, wenn der Steuerpunkt zu einer Position des Kreuzens zurückkehrt, während die Bindung aufrechterhalten wird.

In dem Vorgang des Bindens der Kreuzungsverbindungsstelle ist die Kreuzungsverbindungsstelle bevorzugt zumindest eine Kreuzungsverbindungsstelle, die zuerst in Berührung mit dem Hindernismodell kommt, und eine Kreuzungsverbindungsstelle, die das Hindernismodell am tiefsten kreuzt, unter den Kreuzungsverbindungsstellen.

Bevorzugt weist das Verfahren weiterhin auf:
Berechnen einer Vorhersageform des Finite-Elemente-Modells zu der Zeit, wenn das Binden bzw. die Bindung der kreuzenden Verbindungsstelle freigegeben wird und wenn der Steuerpunkt zu der nächsten Position versetzt wird zu der Zeit des Kreuzens.

Das Verfahren weist bevorzugt weiterhin auf:
Berechnen einer Vorhersageform des Finite-Elemente-Modells zu der Zeit, wenn nur ein Freiheitsgrad in einer Tangentialrichtung für eine Verbindungsstelle zugelassen ist, die mit dem Berührungspunkt verbunden ist, und der Steuerpunkt wird zu der nächsten Position zur Zeit des Kreuzens versetzt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch eine Berechnungsvorrichtung zum Berechnen einer Vorhersageform einer Verdrahtungsstruktur bereitgestellt, die aufweist:
eine Erzeugungseinheit des Finite-Elemente-Modells, die ein Finite-Elemente-Modell der Verdrahtungsstruktur erzeugt, wobei das Finite-Elemente-Modell als ein elastischer Körper mit einer Vielzahl von Strahlenelementen ausgebildet wird, die an verschiedenen Verbindungsstellen linear kombiniert sind;
eine Setzeinheit, die physikalische Eigenschaften und Beschränkungszustände der Verdrahtungsstruktur für das Finite-Elemente-Modell setzt;
eine Berechnungseinheit der Vorhersageform, die eine Vorhersageform des Finite-Elemente-Modells, das in einem physikalisch ausgeglichenen Zustand bzw. Gleichgewichtszustand ist, auf der Basis der physikalischen Eigenschaften und der Beschränkungszustände berechnet;
eine Kreuzungsbestimmungseinheit, die bestimmt, ob die Vorhersageform des Finite-Elemente-Modells ein Hindernismodell kreuzt bzw. schneidet, das ein Hindernis wiedergibt, wenn ein Steuerpunkt der Verdrahtungsstruktur versetzt wird;
eine Verbindungsstelle-Bindungseinheit, die den Steuerpunkt des Finite-Elemente-Modells zu einer Position zurückgibt, die einer Position unmittelbar vor dem Kreuzen der Verbindungsstelle mit dem Hindernismodell entspricht, und die eine Kreuzungsverbindungsstelle, die die Verbindungsstelle ist, die das Hindernismodell kreuzt, an einen Berührungspunkt des Finite-Elemente-Modells mit dem Hindernismodell bindet, wenn bestimmt wird, dass die Vorhersageform das Hindernismodell kreuzt; und
eine Vorhersageform-Ausgabeeinheit, die die Vorhersageform zu der Zeit ausgibt, wenn der Steuerpunkt zu einer Position zu der Zeit des Kreuzens des Finite-Elemente-Modells mit dem Hindernismodell zurückkehrt, während das Binden bzw. die Bindung aufrechterhalten wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium bereitgestellt, das bewirkt, dass ein Computer das vorstehende Verfahren zum Berechnen einer Vorhersageform einer Verdrahtungsstruktur ausführt.

Gemäß dem vorstehenden Verfahren, der Berechnungsvorrichtung und dem Aufzeichnungsmedium der Erfindung wird ein Finite-Elemente-Modell unter der Annahme erzeugt, dass eine Verdrahtungsstruktur als ein Entwicklungsobjekt ein elastischer Körper ist, in dem vielzählige Strahlenelemente bzw. Linienelemente, die die Linearität einhalten, an jeweiligen Verbindungsstellen kombiniert bzw. verbunden werden, und eine Vorhersageform, die ein Zustand ist, in dem das Finite-Elemente-Modell physikalisch bzw. mechanisch ausgeglichen ist, wird entsprechend den physikalischen Eigenschaften und Beschränkungszuständen der Verdrahtungsstruktur berechnet, die dem Finite-Elemente-Modell verliehen sind. Zudem wird beurteilt, ob die Vorhersageform ein Hindernismodell kreuzt, wenn ein Steuerpunkt der Verdrahtungsstruktur versetzt wird. Wenn es beurteilt wird, dass die Vorhersageform das Hindernis kreuzt, wird der Steuerpunkt zu einer Position zurückgegeben, die einer Position unmittelbar vor dem Kreuzen entspricht, und eine Kreuzungsverbindungsstelle, die eine Verbindungsstelle ist, die das Hindernismodell kreuzt, wird an einen Berührungspunkt mit dem Hindernismodell gebunden. Dann wird eine Vorhersageform zu der Zeit ausgegeben, wenn der Steuerpunkt zu der Position zur Zeit des Kreuzens zurückkehrt, während die Bindung aufrechterhalten wird. Deshalb ist es möglich, eine Vorhersageform auszugeben, die an einen Zustand angenähert ist, in dem die Verdrahtungsstruktur als ein Entwicklungsobjekt in Berührung mit dem Hindernis kommt.

Gemäß dem vorstehenden Verfahren wird, wenn bestimmt wird, dass die Vorhersageform das Hindernis kreuzt, der Steuerpunkt zu einer Position entsprechend einer Position unmittelbar vor dem Kreuzen zurückgegeben und mindestens eine kreuzende Verbindungsstelle, die zuerst in Berührung mit dem Hindernismodell kommt, unter den Kreuzungsverbindungsstellen, die Verbindungsstellen sind, die das Hindernismodell kreuzen, wird mit einem Berührungspunkt mit dem Hindernismodell unmittelbar vor dem Kreuzen verbunden. Deshalb ist es möglich, die Verdrahtungsstruktur, die in Berührung mit dem Hindernis kommt und verformt wird, in einer Form anzunähern, die nahe einer tatsächlichen Form ist, und die Form auszugeben.

Gemäß dem vorstehenden Verfahren wird eine Vorhersageform zu der Zeit berechnet, wenn das Binden in dem Schritt des Bindens einer Verbindungsstelle freigegeben wird und der Steuerpunkt zu der nächsten Position zum Zeitpunkt des Kreuzens versetzt wird. Es ist deshalb möglich, auch eine Vorhersageform in dem Fall, in dem die Verdrahtungsstruktur das Hindernis einmal kreuzt und sich dann von dem Hindernis trennt, in Übereinstimmung mit dem Versatz des Berührungspunktes genau zu berechnen und die Vorhersageform auszugeben.

Gemäß dem zweiten Verfahren wird eine Vorhersageform zu der Zeit berechnet, wenn ein Freiheitsgrad einer Verbindungsstelle, die an den Berührungspunkt gebunden ist, nur in einer Tangentialrichtung gegeben ist und der Steuerpunkt zu der nächsten Position zu der Zeit des Kreuzens versetzt wird. Es ist deshalb möglich, eine Vorhersageform weiter angenähert an einen Zustand auszugeben, in dem die Verdrahtungsstruktur als ein Entwicklungsobjekt in Berührung mit dem Hindernis kommt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehenden Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch ein genaues Beschreiben bevorzugter, bei spielhafter Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen verständlich, in denen:
1 ein Diagramm ist, das schematisch ein Beispiel eines Kabelbaums als ein Entwicklungsobjekt zeigt;
2 ein Diagramm ist, das eine Beziehung zwischen einem beispielhaften Halteteil bzw. Stützteil, das an einen Kabelbaum angebracht wird, und einem Grad der Bindungsfreiheit zeigt;
3A ein Diagramm ist, das ein äußeres Erscheinungsbild eines Kabelbaums zeigt;
3B ein Diagramm ist, das einen Zustand zeigt, in dem der Kabelbaum der 3A zerlegt ist;
3C ein Diagramm ist, das den Kabelbaum in 3A mit Strahlenelementen und Verbindungsstellen wiedergibt;
4 ein Diagramm zum Erläutern eines Freiheitsgrades des Kabelbaums ist, der durch Strahlenelemente und Verbindungsstellen wiedergegeben wird;
5A ein Diagramm ist, das einen Kabelbaum mit drei Strahlenelementen wiedergibt;
5B ein Diagramm ist, das einen Zustand zeigt, in dem die drei Strahlenelemente in 5A verbunden sind;
6A ein Diagramm ist, das einen Zustand zeigt, in dem ein geometrisches Trägheitsmoment und ein Modul der Längselastizität gemessen werden;
6B ein Diagramm ist, das einen Zustand zeigt, in dem ein polares Trägheitsmoment der Fläche und ein Modul der Querelastizität gemessen werden;
7 ein Blockdiagramm ist, das ein Beispiel einer Hardwarekonfiguration gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
8 ein Flussdiagramm ist, das eine Verarbeitungsprozedur gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt;
9A bis 9D Diagramme sind, die Zustände zeigen, in denen ein Kabelbaum in entsprechenden Verarbeitungsschritten der 8 deformiert wird; und
10A bis 10C Diagramme sind, die Zustände zeigen, in denen der Kabelbaum in den jeweiligen Verarbeitungsschritten der 8 deformiert wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend auf der Basis der Zeichnungen beschrieben. Zuerst wird ein Beispiel für einen Kabelbaum als eine lineare Objektstruktur und ein typisches Stützteil bzw. Halteteil in 1 und 2 beschrieben. 1 ist eine Zeichnung, die schematisch ein Beispiel eines Kabelbaumobjektes zeigt. 2 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen typischen Halteteilen, die an einem Kabelbaum befestigt sind, und dem Freiheitsgrad der Beschränkungen zeigt.
Stecker 2a, 2b, 2c, 2d zum Verbinden elektrischer Teile (nicht gezeigt) sind an beiden Endabschnitten des Kabelbaums 1 angebracht. Verschiedene Arten von Klammern 3a, 3b, 3b, 3c bzw. Klemmen sind an Zwischenabschnitten des Kabelbaums 1 angebracht, der zudem einen Verzweigungsknoten bzw. -punkt 4 hat. Da die Verzweigungsleitungen des Kabelbaums 1 grundsätzlich unterschiedliche Anzahlen und Arten von strukturellen Aderteilen haben, sind ihre Dicke, Länge, Elastizität, Dichte und Ähnliches auch unterschiedlich.
Die Stecker 2a, 2b, 2c, 2d sind lösbar mit festgelegten Abschnitten und vorgegebenen Abschnitten verbunden, die in Übereinstimmung mit der Teileanbringungsrichtung der Stecker an der Seite eines elektrischen Teiles sind und die Endabschnitte des Kabelbaums werden dadurch vollständig beschränkt. Die Klammern 3a, 3b, 3c, 3e bzw. Schellen, Klemmen oder Clips beschränken vollständig oder drehend vorgegebene Abschnitte des Kabelbaums bezüglich vorgegebenen Abschnitten eines Körpers und einer Strebe bzw. Stütze eines Fahrzeugs.
Die Klammern werden nachfolgend beschrieben. Die Klammern enthalten im wesentlichen eine Langlochklammer und eine Rundlochklammer. Eine Rundlochklammer wird auch als Drehklammer oder Drehclip bezeichnet und hat einen Basissitzabschnitt zum Halten des Kabelbaums und einen Stützfuß, der in ein Befestigungsrundloch eingesetzt wird, das in einer Stütze oder Strebe oder Ähnlichem vorgesehen ist. Die Rundlochklammer kann um eine Z-Achse (rechtwinklige Richtung eines Befestigungsabschnitts) gedreht werden.
Die Langlochklammer wird auch als befestigte Klammer bezeichnet und hat einen Basissitzabschnitt zum Halten des Kabelbaums und einen Stützfuß, der in ein Befestigungslangloch eingesetzt wird, das in einer Stütze oder Strebe oder Ähnlichem vorgesehen ist. Dieser Stützfuß bzw. Lagerfuß hat eine langlochähnli che Querschnittsform, die im wesentlichen identisch zu der Querschnittsform des Befestigungslochs ist. Die Langlochklammer ist nicht um die Z-Achse drehbar.
Die Langlochklammern und Rundlochklammern enthalten gewellte, Langlochklammern, die um eine X-Achse (Längsrichtung des Kabelbaums) drehbar sind, bzw. gewellte Rundlochklammern. Die Freiheitsgrade der Beschränkung in den Axialrichtungen und in den Richtungen um die Achsen dieser Klammern sind, wie in 2 gezeigt ist.
Gemäß 2 entsprechen die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse drei geraden Linien in einem rechtshändigen, lokalen Koordinatensystem an Verbindungsstellen (die genauso gut auch als Knoten bezeichnet werden können) an dem Kabelbaum. Zum Beispiel ist die Z-Achse derart gesetzt, dass die Z-Achse in Ausrichtung mit der Klammerachse ist. Diese Setzverfahren können geeignet in Abhängigkeit von den Funktionen bei der Verwendung geändert werden. Die Zeichnung zeigt als Referenz auch die Freiheitsgrade der Beschränkung des Verzweigungspunktes. Eine Verbindungsstelle, obwohl sie nicht in der Zeichnung gezeigt ist und willkürlich an einem Abschnitt des Kabelbaums gesetzt wird, der ein anderer als der vorstehend erwähnte Beschränkungspunkt ist, ist grundsätzlich vollständig frei. Dieser Freiheitsgrad der Beschränkung ist an jeder Verbindungsstelle zum Durchführen von Berechnungen der prädiktiven Pfade gesetzt, was weiter unten beschrieben wird.
Es wird nun auf 3 bis 5 Bezug genommen. Die Grundlagen der hypothetischen Zustände bzw. Bedingungen, die die Voraussetzungen der vorliegenden Erfindung bilden, der verwendeten Theorien und der grundlegenden Gleichungen werden nachfol gend beschrieben. 3A ist eine Zeichnung, die eine Außenansicht eines Kabelbaums zeigt. 3B ist eine Zeichnung, die einen diskreten Zustand des Kabelbaums von 3A zeigt und 3C ist eine Zeichnung, die den Kabelbaum von 3A durch Strahlenelemente und Verbindungsstellen wiedergibt. 4 ist eine Zeichnung zum Beschreiben des Freiheitsgrades des Kabelbaums, der durch die Strahlenelemente und Verbindungsstellen wiedergegeben wird. 5A ist eine Zeichnung, die den Kabelbaum durch drei Strahlenelemente wiedergibt, und 5B ist eine Zeichnung, die den Zustand der drei Strahlenelemente von 5A miteinander verbunden zeigt.
Zuerst werden gemäß der vorliegenden Erfindung die nachfolgenden Hypothesen unter Verwendung des Finite-Elemente-Verfahrens zum Entwickeln des Kabelbaums aufgebaut:

(1) Es wird angenommen, dass der Kabelbaum aus einem elastischen Körper hergestellt ist.
(2) Es wird angenommen, dass der Kabelbaum eine Kombination aus Strahlenelementen ist.
(3) Es wird angenommen, dass jedes Strahlenelement die Linearität einhält.

Das Festlegen des Kabelbaums hypothetisch als Strahlenelemente bedeutet, dass der Kabelbaum auch hypothetisch mit einem gleichmäßigen Querschnitt festgelegt wird, d.h., einem homogenen Querschnitt. Es wird angenommen, dass der Querschnitt kreisförmig ist, aber es ist nicht immer notwendig anzunehmen, dass der Querschnitt diese Form hat. In der nachfolgenden Erläuterung wird jedoch eine Beschreibung mit dem Querschnitt des Kabelbaums unter der Annahme gegeben, dass er kreisförmig ist.
Wenn diese Hypothese ausgebildet wird, wird das Anwenden des Finite-Elemente-Verfahrens auf den Kabelbaum ermöglicht, was bislang dafür nicht angewandt worden ist.
Zuerst wird der Kabelbaum unterteilt bzw. zerlegt. Der Kabelbaum, der durch Binden bzw. Fassen einer Vielzahl von elektrischen Drähten 11 durch ein Schutzmaterial, zum Beispiel ein Band 12, wie in 3A gezeigt ist, ausgebildet wird, kann als ein kontinuierlicher Körper betrachtet werden. Wie in 3B gezeigt ist, ist ein solcher Kabelbaum 1 in einige Strahlenelemente C1, C2, C3, ... unterteilt (zerlegt). Der Kabelbaum ist nämlich wie ein Seil, so dass der Kabelbaum als finite Stücke von verbundenen Strahlenelementen bzw. Linienelementen betrachtet werden kann.
Wie in 3C gezeigt ist, kann deshalb der Kabelbaum als eine Kombination oder Verbindung aus einer Vielzahl von Strahlenelementen C1, C2, C3, ... ausgedrückt werden, die miteinander durch eine Vielzahl von Knoten N1, N2, N3, ... verbunden sind. Die charakteristischen Werte, die für die Strahlenelemente notwendig sind, sind wie folgt:
Länge I (vgl. 3B)
Querschnittsfläche A (vgl. 3B)
Zweites Flächenmoment I
Zweites polares Flächenmoment J (auch als Torsionswiderstandskoeffizient bezeichnet)
Längselastizitätsmodul E
Seitlicher Elastizitätsmodul G
Um diese Werte zu bestimmen, werden eine Dichte ρ und ein Poisson-Verhältnis μ usw. auch verwendet, obwohl sie nicht direkt in diesen charakteristischen Werten gezeigt sind.
In der Spezifikation der vorliegenden Erfindung bestimmen die Parameter, die die physikalischen Eigenschaften betreffen, direkt eine Außenform einer linearen Struktur und werden deshalb Außenformparameter genannt und die Parameter, die die physikalischen Eigenschaften betreffen, die andere als die Außenformparameter sind, zum Beispiel das zweite Flächenmoment I, das polare Flächenmoment J, der Längselastizitätsmodul E und der seitlichen Elastizitätsmodul G, die Dichte ρ, das Poisson-Verhältnis μ usw. werden als nicht-äußere Formparameter bezeichnet.
Wie in 4 gezeigt ist, hat jedes Strahlenelement (C1, C2, C3, ...) zwei Knoten α und β. In dem dreidimensionalen Raum hat der Knoten α drei Translationskomponenten und drei Rotationskomponenten derart, dass der Knoten insgesamt sechs Freiheitsgrade hat. Das Gleiche gilt auch für den weiteren Knoten β. Das Strahlenelement C hat deshalb notwendigerweise zwölf Freiheitsgrade.
Gemäß der Zeichnung geben die nachfolgenden Bezugszeichen und Symbole wieder:

F_xi: Knotenkraft in einer xi-Axialrichtung des i-ten Elements;
F_yi: Knotenkraft in einer yi-Axialrichtung des i-ten Elements;
F_zi: Knotenkraft in einer zi-Axialrichtung des i-ten Elements;
M_xi: Endmoment um die xi-Achse des i-ten Elements (die rechtshändige Schraubrichtung soll eine positive Richtung sein);
M_yi: Endmoment um die yi-Achse des i-ten Elements (die rechtshändige Schraubrichtung soll eine positive Richtung sein);
M_zi: Endmoment um die zi-Achse des i-ten Elements (die rechtshändige Schraubrichtung soll eine positive Richtung sein);
U_xi: Versatz in der xi-Richtung des i-ten Elements;
U_yi: Versatz in der yi-Richtung des i-ten Elements;
U_zi: Versatz in der zi-Richtung des i-ten Elements;
Θ_xi: Winkelversatz um die xi-Achse des i-ten Elements (die rechtshändige Schraubrichtung soll eine positive Richtung sein);
Θ_yi: Winkelversatz um die yi-Achse des i-ten Elements (die rechtshändige Schraubrichtung soll eine positive Richtung sein);
Θ_zi: Winkelversatz um die zi-Achse des i-ten Elements (die rechtshändige Schraubrichtung soll eine positive Richtung sein);
α: gibt einen linksseitigen Knoten wieder und β gibt einen rechtsseitigen Knoten wieder.

In der strukturierten Mechanik, die eine so große Deformation wie die eines Kabelbaums und Ähnlichem begleitet, ist eine Gleichgewichtsgleichung eines Finite-Elemente-Verfahrens im Allgemeinen ([K] + [K_G]){x} = {F} (1), worin [K] eine allgemeine Festigkeitsmatrix bzw. Steifigkeitsmatrix ist, [K_G] eine gesamtgeometrische Festigkeitsmatrix bzw. Steifigkeitsmatrix ist, {x} ein Versatzvektor und {F} ein Lastvektor (auch als Kraftvektor bezeichnet) ist.
Da die Gleichung (1) algebraisch eine nicht-lineare, simultane Gleichung ist, kann die Gleichung, wie sie ist, nicht in einer praktischen, numerischen Analyse gelöst werden. Deshalb wird notwendigerweise ein inkrementales Verfahren bzw. Schrittverfahren, in dem ein Lastwert fraktioniert bzw. gebrochen wird und allmählich addiert wird, notwendigerweise verwendet (das Gleiche gilt für einen Fall, in dem ein erzwungener Versatz auftritt). Als Folge davon wird die Gleichgewichtsgleichung (1) auch durch das nachfolgende Inkrementalsystem ausgedrückt: ([K] + [KG]){Δx} = {ΔF} – {R} (1)',worin {ΔF} ein Wert eines Lastinkrements ist, {Δx} die inkrementale Deformation in einem inkrementalen Schritt ist und {R} ein Korrekturvektor für einen Lastvektor ist.
In jedem Inkrementalabschnitt werden Berechnungen mit der Gleichgewichtsgleichung, die als lineare Gleichung betrachtet wird, gemacht und eine Gleichgewichtskraft ((Vektor {R} in der Gleichung (1)')), der während dieser Zeit auftritt, wird auf ein Niveau bzw. einen Wert in einer Toleranz durch ein Wiederholungsverfahren reduziert, bevor ein nachfolgender Schritt ausgeführt wird. In einer Serie dieser Algorithmen werden ein bekanntes Verfahren, z.B. ein Newton-Raphson-Verfahren und ein Bogen-Längeverfahren verwendet.
Wenn ein erzwungener Versatz wie bei der Vorhersage einer Form bestimmt wird, wobei die gesamtgeometrische Festigkeitsmatrix [K_G] in einem zweiten Punkt außerhalb einer linken Seite der Gleichgewichtsgleichung weggelassen wird, werden Ergebnisse mit einer guten Qualität in vielen Fällen erhalten. Die gesamtgeometrische Festigkeitsmatrix wird in diesem Fall auch weggelassen.
Die gesamte Festigkeitsmatrix [K] in einer ersten Betrachtungseinheit einer linken Seite der Gleichgewichtsgleichung wird durch Wandeln der Festigkeitsmatrix jedes Elements erhalten, die neu, wenn der Koordinatenwert momentan geändert wird, in jedem inkrementalen Schritt, in einen Koordinatenwert in einem Gesamtkoordinatensystem geschrieben wird und durch Anhäufen der so erhaltenen Werte erhalten wird. Der tatsächliche Inhalt des Ausdrucks der Elemtenfestigkeitsmatrix, die eine Basis ausbildet, ist in der nachfolgenden Gleichung (2) gezeigt.
Die Kompatibilitätsbedingung und die Bedingung des Äquilibriums werden nachfolgend beschrieben. Wie in 5A gezeigt ist, kann der Kabelbaum durch drei Strahlenelemente C1, C2, C3 aus Vereinfachungsgründen ausgedrückt werden. In diesem Fall werden der Wert des Versatzes eines Knotens 1β des Strahlenelements C1 und der Wert des Versatzes eines Knotens 2a des Strahlenelements C2 gleich und eine Kraft, die an diese beiden Knoten angelegt wird, wird auch ausgeglichen. Aus dem gleichen Grund werden auch der Versatz des Knotens 2β des Strahlenelements C2 und der Versatz des Knotens 3a eines Strahlenelements C3 gleich und eine Kraft, die an diese beiden Knoten angelegt wird, wird auch ausgeglichen. Deshalb können aufgrund der Kontinuität des Versatzes und der Befriedigung der Bedingung des Äquilibriums die Strahlenelemente C1 und C2 und die Strahlenelemente C2 und C3 miteinander, wie in 5B gezeigt ist, kombiniert bzw. verbunden werden.
Gemäß den Zeichnungen geben die nachfolgenden Bezugszeichen und Symbole wieder:

F_xi: Knotenkraft in der xi-Axialrichtung des i-ten Elements;
F_yi: Knotenkraft in der yi-Axialrichtung des i-ten Elements;
F_zi: Knotenkraft in der zi-Axialrichtung des i-ten Elements;
M_xi: Endmoment um die xi-Achse des i-ten Elements;
M_yi: Endmoment um die yi-Achse des i-ten Elements;
M_zi: Endmoment um die zi-Achse des i-ten Elements;
U_xi: Versatz in der xi-Axialrichtung des i-ten Elements;
U_yi: Versatz in der yi-Axialrichtung des i-ten Elements;
U_zi: Versatz in der zi-Axialrichtung des i-ten Elements;
Θ_xi: Winkelversatz um die xi-Achse des i-ten Elements;
Θ_yi: Winkelversatz um die yi-Achse des i-ten Elements;
Θ_zi: Winkelversatz um die zi-Achse des i-ten Elements; worin i = 1α, 1β, 2α, 2β, 3α und 3β.

Wenn die Kontinuität des Versatzes und der Ausgleich der Kraft in den Strahlenelementen C1, C2 und C3, die in 5B gezeigt sind, in der gleichen Form wie der vorstehend erwähnten Gleichung (2) gezeigt werden, wird die nachfolgende Gleichung (3) erhalten.
Die Matrizen M1, M2 und M3 an einer Zeile 12 und einer Spalte 12 in der Gleichung (3) sind die gleichen wie jene, die in der vorstehenden Gleichung (2) gezeigt sind. Die Abschnitte M12 und M23, in denen sich die Matrizen M1, M2 und M3 gegenseitig überlappen, sind jedoch Abschnitte, in denen die strukturellen Elemente der Matrizen aufsummiert werden.
Nicht kleiner als vier Strahlenelemente kann auch in der gleichen Art und Weise behandelt werden. Ein mathematisches Modell eines Kabelbaums, das in eine beliebige Anzahl von Strahlenelementen unterteilt ist, kann deshalb ausgeführt werden.
Wenn die vorstehende Gleichung (3) einfach ausgedrückt wird, wird sie zu [K]{x} = {F} (4)
Deshalb kann ein Weg, d.h. eine Vorhersageform des Kabelbaums, durch Bestimmen jedes Elements des Versatzvektors {x} auf der Basis der vorstehenden Gleichung (3) und (4) berechnet werden. Die Verzerrung, die Spannung, eine Reaktionskraft, ein Moment und so weiter können durch Bestimmen eines Kraftvektors {F} in jedem Knoten bestimmt werden. Das allgemeine Verfahren mit der Finite-Elemente-Matrix, wie zuvor erwähnt, wird auch zum Beispiel in der zuvor erwähnten Veröffentlichung "Matrix-Finite-Elemente-Verfahren" eingeführt.
Ein Beispiel des Verfahrens zum Bestimmen eines Poisson-Verhältnisses, eines Längselastizitätsmoduls und eines seitlichen Elastizitätsmoduls, die für die Vorhersage der Form in der vorliegenden Erfindung notwendig sind, wird nachfolgend beschrieben. 6A ist eine Zeichnung, die die Messung des geometrischen Trägheitsmoments und eines Längselastizitätsmoduls zeigt, und 6B ist eine Zeichnung, die die Messung eines polaren Flächenmoments und eines seitlichen Elastizitätsmoduls zeigt.
Zuerst wird ein Objektkabelbaum hergestellt und die Länge I, eine Querschnittsfläche A und eine Dichte ρ werden mit Maßlehren, einem Maßstab bzw. einer Messung, einem Gravimeter und Ähnlichem bestimmt. Die Werte können dann durch einfache Berechnungen erhalten werden.
Wenn der Längselastizitätsmodul E unter Verwendung des Messverfahrens, das in 6A gezeigt ist, gemessen wird, kann das Ergebnis durch die nachfolgende Gleichung (5) ausgedrückt werden: E = FL3/3XI (5)
Das geometrische Trägheitsmoment kann durch die nachfolgende Gleichung (6) ausgedrückt werden, da angenommen worden ist, dass der Kabelbaum einen kreisförmigen Querschnitt hat, wie vorstehend erwähnt wurde. I = πD4/64 (6)
Die Gleichung wird deshalb zu: E = 64FL3/3XπD4 (7)
In dieser Messung kann der Längselastizitätsmodul E durch Messen der Beziehung zwischen F und x mit E = (F/X)x(64L³/3πD⁴) bestimmt werden.
Wenn der seitliche Elastizitätsmodul G unter Verwendung des Messverfahrens, das in 6B gezeigt ist, bestimmt wird, kann das Ergebnis durch die nachfolgende Gleichung (8) ausgedrückt werden: G = (TL/ΘJ)x2 (8)
Das polare Flächenmoment J kann durch die nachfolgende Gleichung (9) ausgedrückt werden, da angenommen worden ist, dass der Kabelbaum einen kreisförmigen Querschnitt hat: J = πD4/32 (9)
Die Torsionskraft wird zu: T = FS (10)
Deshalb gilt: G = (32FSL/ΘπD4)x2 = (F/Θ)(32SL/πD4)x2 (11)
Der seitliche Elastizitätsmodul G kann deshalb durch Messen der Beziehung zwischen F und Θ bestimmt werden.
Der seitliche Elastizitätsmodul und der Längselastizitätsmodul haben die Beziehung, die in der nachfolgenden Gleichung (12) gezeigt ist: G = E/2(1 + μ) (12),worin μ ein Poisson-Verhältnis ist.
Das zuvor erwähnte Messverfahren ist ein Beispiel und der laterale Elastizitätsmodul G und der longitudinale Elastizitätsmodul E können auch durch ein anderes Verfahren als dieses beispielhafte Messverfahren erhalten werden.
Die Unterstützung der Entwicklung wird dann durch Berechnen einer Vorhersageform des Kabelbaums in Übereinstimmung mit einer Verarbeitungsprozedur ausgeführt, die weiter unten be schrieben wird, indem die vorstehende Theorie, die grundlegenden Gleichungen und die Messwerte verwendet werden. Der Aufbau der Hardware in der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben. 7 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Hardware in allen Modi der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 7 gezeigt ist, enthält die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Mikrocomputer 21, eine Eingabeeinheit 22, eine Anzeige 23, eine Druckeinheit 24, einen Speicher 25, eine Kommunikationsschnittstelle 26 und eine Lese/Schreib-Einheit 27. Zum Beispiel wird ein Personalcomputer verwendet. Selbstverständlich können auch ein Desktopcomputer und ein Supercomputer, die andere als ein Personalcomputer sind, auch verwendet werden. Der Mikrocomputer 21 enthält eine CPU 21a (Central Processing Unit = Zentrale Verarbeitungseinheit), einen ROM 21b zum Speichern eines Boot-Programms bzw. Hochladeprogramms, usw. und einen RAM 21c zum kurzzeitigen Speichern der Ergebnisse verschiedener Arten von Verarbeitungsoperationen. Die Eingangseinheit 22 ist eine Tastatur, eine Maus und Ähnliches zum Eingeben der erwähnten, verschiedenen Werte, die Anzeige 23 ist eine LCD, ein CRT und Ähnliches zum Anzeigen der Ergebnisse der Verarbeitungsoperationen und die Druckeinheit 24 ist ein Drucker zum Drucken der Ergebnisse der Verarbeitungsoperationen.
Der Speicher 25 speichert ein installiertes Berechnungsprogramm 29a für die Vorhersageform, d.h. ein Festplattenlaufwerk zum Speichern des Ergebnisses eines Prozesses auf der Basis des Programms 29a, während die Kommunikationsschnittstelle 26 ein Modemboard und Ähnliches zum Ausführen einer Datenkommunikation zwischen der Kommunikationsschnittstelle und einer externen Einheit unter Verwendung zum Beispiel des Internets, und einer LAN-Schaltung und Ähnlichem ist. Die Lese/Schreib-Einheit 27 ist eine Vorrichtung zum Lesen des Berechnungsprogramms 29a für die Vorhersageform, das in einem Aufzeichnungsmedium 29, zum Beispiel einer CD und einer DVD gespeichert ist, und zum Schreiben der Berechnungsergebnisse auf der Basis dieses Berechnungsprogramms 29a für die Vorhersageform auf das Aufzeichnungsmedium 29. Diese strukturellen Elemente sind miteinander über einen inneren Bus 28 verbunden.
Der Mikrocomputer 21 installiert das Berechnungsprogramm 29a für die Vorhersageform, das von der Lese/Schreib-Vorrichtung 27 gelesen wird, in dem Speicher 25. Wenn eine Stromversorgung eingeschaltet wird, wird der Mikrocomputer 21 in Übereinstimmung mit dem Boot-Programm, das in dem ROM 21b gespeichert ist, gestartet und lädt das installierte Berechnungsprogramm 29a für die Vorhersageform hoch. Dann führt der Mikrocomputer 21 in Übereinstimmung mit dem Berechnungsprogramm 29a für die Vorhersageform die Verarbeitung der Formvorhersage unter Berücksichtigung eines Hindernisses durch, verursacht, dass die Anzeigevorrichtung 23 und die Druckvorrichtung 24 Ergebnisse der Verarbeitung ausgeben, und verursacht, dass der Speicher 25 und das Aufzeichnungsmedium 29 die Ergebnisse der Verarbeitung speichern. Das Berechnungsprogramm 29a für die Vorhersageform kann in anderen Personalcomputern installiert sein, die diesen grundlegenden Aufbau haben, wie er vorstehend beschrieben wurde. Nach der Installation verwendet das Berechnungsprogramm 29a für die Vorhersageform die Computer als Verdrahtungsentwicklung-Unterstützungsvorrichtungen. Es wird darauf hingewiesen, dass das Berechnungsprogramm 29a für die Vorhersageform nicht auf das Aufzeichnungsmedium 29 beschränkt ist, sondern es kann ein Programm sein, das durch eine Kommunikationsleitung wie zum Beispiel das Internet oder ein LAN bereitgestellt wird.
Eine Verarbeitungsprozedur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend unter Verwendung von 8, 9 und 10 erläutert. 8 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitungsprozedur gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt. 9A bis 9D und 10A bis 10C sind Diagramme, die einen Zustand zeigen, in dem sich ein Kabelbaum in jeweiligen Verarbeitungsschritten in 8 verformt.
Zuerst wird im Schritt S1, der in 8 gezeigt ist, ein Finite-Elemente-Modell 1a entsprechend dem Kabelbaum als Entwicklungsobjekt, wie in 9A gezeigt ist, unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens erzeugt. Dieses Finite-Elemente-Modell 1a enthält mehrere Strahlenelemente mit n0 bis n10 als Verbindungsstellen. Es wird darauf hingewiesen, dass angenommen wird, dass die jeweiligen Verbindungsstellen in gleichen Intervallen angeordnet sind. Ein Hindernismodell 30a, das einer äußeren Form eines vorhandenen Hindernisses entspricht, wird auch zusammen mit dem Finite-Elemente-Modell 1a erzeugt. Der Schritt S1 entspricht einem Finite-Elemente-Modell-Erzeugungsvorgang und einer Finite-Elemente-Modell-Erzeugungseinheit.
Als nächstes werden im Schritt S2 Beschränkungsbedingungen, Außenformparameter, Nicht-Außenformparameter und Ähnliches des Kabelbaums als Entwicklungsobjekt gesetzt.
Als Beschränkungsbedingungen werden Beschränkungstypen (vollständige Beschränkung, Drehbeschränkung, vollständig frei, usw.), die in 2 gezeigt sind, Koordinaten und Ähnliches für die jeweiligen Verbindungsstellen n0 bis n10 des Finite-Elemente-Modells 1a gesetzt. Genauer wird ein Typ der Be schränkungsbedingung der Verbindungsstellen n0 und n10 entsprechend einem festen Punkt bzw. einem Steuerpunkt als vollständige Beschränkung gesetzt und ein Typ einer Beschränkungsbedingung für die anderen Verbindungsstellen n2 bis n9 wird als vollständig frei gesetzt. Es wird jedoch angenommen, dass der Verbindungsstelle n10, die dem Steuerpunkt bzw. Kontrollpunkt entspricht, sequenziell einem erzwungenen Versatz oder Versetzen unterzogen wird. Der Verbindungsstelle n10 entspricht zum Beispiel einem Abschnitt, an dem ein Stecker oder Ähnliches angebracht ist und der versetzt wird, während er von einem Arbeiter gehalten wird. Die jeweiligen Werte, die hier gesetzt werden, beziehen sich auf die jeweiligen Elemente in dem Versatzvektor {x} in dem Ausdruck (3).
Als Außenformparameter werden die Länge I bzw. die Schnittfläche A gesetzt. Als Nicht-Außenformparameter werden das geometrische Trägheitsmoment I, das polare Flächenträgheitsmoment J, das Poisson-Verhältnis μ, die Dichte ρ, der Modul der Längselastizität E und der Modul der Querelastizität G gesetzt.
Die Werte, die im Voraus, wie vorstehend beschrieben worden ist, gemessen oder berechnet werden, werden als die Parameter verwendet. Die Werte, die hier gesetzt werden, beziehen sich auf die jeweiligen Elemente in der Festigkeitsmatrix [K] in dem Ausdruck (3). Die Außenformparameter und die Nicht-Außenformparameter entsprechen den physikalischen Eigenschaften. Es wird darauf hingewiesen, dass, obwohl in der Figur nicht gezeigt, verschiedene Steuerwerte und Ähnliches, die sich auf die Berechnung beziehen, auch gesetzt werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass in diesem Zustand angenommen wird, dass die Verbindungsstelle n10, die dem Steuerpunkt (nachfolgend einfach als Steuerpunkt n10 bezeichnet) entspricht, in einer Position entsprechend einer Anfangsform ist. Als Anfangsform wird eine Vorhersageform, die ein Zustand ist, in dem das Finite-Elemente-Modell physikalisch im Gleichgewicht ist, entsprechend den gesetzten Werten berechnet, die zuvor beschrieben worden sind, d.h. eine Form, die durch 1a in 9A angegeben ist. Es wird bevorzugt, eine Form nahe einer tatsächlichen Form als die Anfangsform zu setzen.
Zum Beispiel, wenn ein Kabelbaum von einem Kabelbaumhersteller aus an einen Automobilhersteller geliefert wird, ist der Kabelbaum in einem Behälter untergebracht. Wenn der Kabelbaum, der aus dem Behälter herausgenommen worden ist, jedoch in einem Fahrzeug verkabelt wird, ändert sich die Anfangsform in Abhängigkeit davon, ob der Kabelbaum in dem Behälter gebogen worden ist. Es ist möglich, eine Anfangsform zu berechnen, die weiter bzw. besser einer Realität entspricht, indem eine solche gebogene Anfangsform in einer Vorhersageform als ein Startpunkt beachtet wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass, um eine Anfangsform berechnen zu können, es nicht immer notwendig ist, das Finite-Elemente-Verfahren zu verwenden. Zum Beispiel können ein minimaler Biegeradius in Abhängigkeit von einer Materialeigenschaft des Kabelbaums, ein Biegeradius, mit dem ein Arbeiter mit einer normalen Kraft biegen kann, wenn der Kabelbaum zusammengebaut wird, und Ähnliches verwendet werden. In jedem Fall wird es bevorzugt, einen Anfangszustand zu setzen, mit dem eine Form vor dem Einbau des Kabelbaums als Entwicklungsobjekt wiedergegeben wird.
Als Nächstes wird im Schritt S3 der Steuerpunkt n10 erzwungen um einen vorgegebenen Wert versetzt. Im Schritt S4 wird eine Vorhersageform entsprechend einer Position des Steuerpunkts n10 berechnet. In diesem Fall werden die Werte, wie sie im Schritt S2 gesetzt worden sind, als weitere Beschränkungsbedingungen, Außenformparameter und Nicht-Außenformparameter verwendet. Die Vorhersageform ist eine Vorhersageform, die einen Zustand wiedergibt, in dem ein Finite-Elemente-Modell physikalisch im Gleichgewicht ist.
Als Nächstes wird im Schritt S5 beurteilt, ob die Vorhersageform 1a das Hindernismodell 30a kreuzt. Wenn im Schritt S5 beurteilt wird, dass die Vorhersageform 1a das Hindernismodell 30a (Y im Schritt S5) kreuzt, schreitet die Verarbeitung zu den Schritten S6 und S7 fort. 9B gibt an, dass die Vorhersageform 1a(1) das Hindernismodell 30a kreuzt, da der Steuerpunkt von n10(1) nach n10(2) versetzt wird. In der Figur geben 1a(1), n10(1), n4(1) und n5(1) die Vorhersageform 1a und den Steuerpunkt n10, die Verbindungsstellen n4 und n5 unmittelbar vor dem Kreuzen an. 1a(2), n10(2), n4(2) und n5(2) geben die Vorhersageform 1a, den Steuerpunkt n10 und die Verbindungsstellen n4 und n5 unmittelbar nach dem Kreuzen an. Der Schritt S5 entspricht einem Kreuzungsbestimmungsvorgang und einer Kreuzungsbestimmungseinheit.
Es wird darauf hingewiesen, dass in Schritt S5, wenn beurteilt wird, dass die Vorhersageform 1a nicht das Hindernismodell 30a (N in Schritt S5) kreuzt, die Verarbeitung zu dem Schritt S19 fortschreitet und die berechnete Vorhersageform zu der Anzeigevorrichtung 23 ausgegeben wird. Zur gleichen Zeit wird das Hindernismodell 30a auch ausgegeben. Danach werden die Vorhersageform und das Hindernismodell 30a auch gleichzeitig ausgegeben. Es wird bevorzugt, dass die Vorhersageform nicht nur an die Anzeigevorrichtung 23 ausgegeben wird, sondern auch an die Druckvorrichtung 24 oder sie wird auf das Aufzeichnungsmedium 29 aufgezeichnet. Es wird bevorzugt, dass ein Ausgabebild durch Hinzufügen einer Dicke des Kabelbaums und einer Form einer Klammer zu der Vorhersageform 1a von 9A erhalten wird.
Die Verarbeitung in den Schritten S3, S4, S5 und S19 wird solange wiederholt, wie die Vorhersageform nicht das Hindernismodell 30a (N im Schritt S5) kreuzt und der Steuerpunkt n10 nicht einen Zielpunkt erreicht. Im Ergebnis wird, wie zum Beispiel in 9A gezeigt ist, eine Vorhersageform 1a ausgegeben, die deformiert wird, da der Steuerpunkt n10 in einer Richtung versetzt wird, die durch einen Pfeil angegeben wird. Wenn jedoch der Steuerpunkt n10 den Zielpunkt erreicht, nachdem der Schritt S19 beendet worden ist, wird die Serie von Verarbeitungen abgeschlossen.
Im Schritt S6 wird ein Steuerpunkt n10(2) zu einer Position eines Steuerpunkts n10(1) zurückgegeben, die einer Position unmittelbar vor dem Kreuzen entspricht. Im Schritt S7, wie in 9C gezeigt ist, werden Kreuzungsverbindungsstellen n4(2) und n5(2), die Verbindungsstellen sind, die das Hindernismodell 30a kreuzen bzw. schneiden, erzwungen an die Berührungspunkte n4(3) und n5(3) mit dem Hindernismodell 30a gebunden. Die Berührungspunkte n4(3) und n5(3) sind zum Beispiel Punkte, wo die Verbindungsstellen n4 und n5 unmittelbar vor dem Kreuzen des Hindernismodells 30a vorbeigehen.
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann anstelle des erzwungenen Anbindens bzw. Verbindens beider Kreuzungsverbindungsstellen n4(2) und n5(2) an die Berührungspunkte n4(3) und n5(3) mindestens eine der Kreuzungsverbindungsstellen erzwungen an den einen Berührungspunkt gebunden werden. Zum Beispiel kann in dem vorstehend beschriebenen Beispiel der Punkt n4(2), der ein Verbindungsstelle ist, die zuerst in Berührung mit dem Hindernismodell 30a kommt, oder die ein Verbindungsstelle ist, die das Hindernismodell 30a am tiefsten kreuzt, erzwungen an den Berührungspunkt n4(3) gebunden werden. Anders ausgedrückt ist es tatsächlich möglich, da es in vielen Fällen nur einen einzigen Berührungspunkt mit dem Hindernismodell 30a gibt, die Vorhersageform näher an die tatsächliche Form auf diese Art und Weise anzunähern.
Als Nächstes wird im Schritt S8 der Steuerpunkt n10(1) zu der Position des Steuerpunkts n10(2) zum Zeitpunkt des Kreuzens zurückgegeben. Im Schritt S9, wie in 9D gezeigt ist, wird die Vorhersageform 1a(3) an diesem Punkt mit dem gleichen Vorgang berechnet, wie vorstehend beschrieben wurde. Dann wird im Schritt S10 die berechnete Vorhersageform 1a(3) an die Anzeigevorrichtung 23 ausgegeben. Zur gleichen Zeit wird auch das Hindernismodell 30a ausgegeben. Wenn der Steuerpunkt n10 den Zielpunkt erreicht, endet jedoch die Verarbeitungsfolge, nachdem der Schritt S10 abgeschlossen worden ist. Die Schritte S6 und S7 entsprechen einem Verbindungsstelle-Bindungsvorgang und einer Verbindungsstelle-Bindungseinheit.
Im Schritt S11 wird die Bindung (Beschränkung), die den Verbindungsstellen n4 und n5 im Schritt S7 verliehen worden ist, freigegeben bzw. aufgelöst. Im Schritt S12, wie in 10A gezeigt ist, wird der Steuerpunkt n10(2) zu einem Steuerpunkt n10(3) in der nächsten Position versetzt. Im Schritt S13 wird eine Vorhersageform 1a(5) an diesem Punkt durch den gleichen Vorgang berechnet, wie vorstehend beschrieben wurde. In 10A gibt n(4) und n5(4) die Verbindungsstellen n4 und n5 an, deren Bindung freigegeben worden ist, und 1a(4) gibt eine Vorhersageform an diesem Punkt bzw. an dieser Stelle an. Dann wird im Schritt S14 beurteilt, ob 1a(4), deren Bindung freigegeben worden ist, das Hindernismodell 30a kreuzt. Es wird darauf hingewiesen, dass der Schritt S11 einem Bindungsfreigabeschritt und einer Bindungsfreigabeeinheit entspricht. Die Schritte S4, S9 und S13 entsprechen einem Berechnungsverfahren für eine Vorhersageform und einer Vorhersageformberechnungseinheit. Die Schritte S11 bis S13 entsprechen einem zweiten Vorhersageformberechnungsverfahren.
Im Schritt S14, wenn beurteilt wird, dass die Vorhersageform 1a(4) das Hindernismodell 30a (J im Schritt S14) kreuzt, schreitet die Verarbeitung zu den Schritten S15 bis S18 fort. Wenn beurteilt wird, dass die Vorhersageform 1a(4) das Hindernismodell 30a (N im Schritt S14) nicht kreuzt, kehrt die Verarbeitung zum Schritt S19 zurück und die Verarbeitung, die vorstehend beschrieben wurde, wird wiederholt.
Im Schritt S15 werden der Steuerpunkt und die Vorhersageform zu dem Zustand im Schritt S9 einmal zurückgegeben. Anders ausgedrückt, werden der Steuerpunkt n10(3) und die Vorhersageform 1a(4), die in 10A gezeigt sind, zu dem Steuerpunkt n10(2) bzw. der Vorhersageform 1a(3) zurückgegeben, wie in 9D gezeigt ist.
Als Nächstes wird im Schritt S16, wie durch einen Pfeil in 10B angegeben ist, ein Freiheitsgrad den Verbindungsstellen n4 und n5, die an die Berührungspunkte n4(4) und n5(4) angebunden sind, nur in Tangentialrichtung gegeben. Im Schritt S17, wie in 10C gezeigt ist, wird der gegenwärtige Steuerpunkt n10(2) wieder zu dem Steuerpunkt n10(3) der nächsten Position (die gleiche Position wie im Schritt S12) versetzt. Im Schritt S18 wird die Vorhersageform 1a(4) an diesem Punkt durch den gleichen Vorgang, wie er vorstehend beschrieben worden ist, berechnet. In 10B und 10C geben n4(4) und n5(4) Verbindungsstellen an, denen ein Freiheitsgrad in einer Tangentialrichtung gegeben wird, und 1a(4) gibt einen Vorhersagezustand an diesem Punkt an. Die Schritte S16 bis S18 entsprechen einem dritten Vorhersageformberechnungsschritt.
Dann kehrt die Verarbeitung zum Schritt S5 zurück und es wird beurteilt, ob die Vorhersageform 1a(4), die im Schritt S18 berechnet wurde, das Hindernismodell 30a kreuzt. Es wird darauf hingewiesen, dass bei der Beurteilung des Kreuzens an diesem Punkt beurteilt wird, ob andere Verbindungsstellen als die Verbindungsstellen n4(4) und n5(4), denen ein Freiheitsgrad in der Tangentialrichtung gegeben worden ist, das Hindernismodell 30a von neuem kreuzen. Wenn es eine Verbindungsstelle gibt, die das Hindernismodell 30a erneut kreuzt, wird die Verarbeitung im Schritt S7 und in den nachfolgenden Schritten wiederholt. Diese Verarbeitung wird wiederholt, bis beurteilt worden ist, dass der Steuerpunkt n10 den Zielpunkt erreicht.
Die Verarbeitung in den Schritten S11 bis S14 kann in einer Stufe durchgeführt werden, die unterschiedlich zu der Stufe ist, die als ein vorstehendes Beispiel angegeben worden ist. Zum Beispiel kann die Verarbeitung in den Schritten S11 bis S14 durchgeführt werden, nachdem die Verarbeitung in den Schritten S15 bis S18 durchgeführt worden ist. In diesem Fall wird jedoch die Verarbeitung in den Schritten S11 bis S14 wieder durchgeführt, nachdem der Steuerpunkt und die Vorhersageform zu dem Zustand in dem Schritt S9 zurückgegeben worden sind.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist es gemäß der Ausführungsform der Erfindung möglich, eine Vorhersageform einer Verdrahtungsstruktur, zum Beispiel eines Kabelbaums, auszugeben, die in Berührung mit einem Hindernis kommt und deformiert wird. Die Erfindung ist deshalb extrem effektiv für eine optimale Verdrahtung einer Verdrahtungsstruktur.
Es wird darauf hingewiesen, dass ein Beispiel der Berechnung der Formvorhersage gemäß des erzwungenen Versatzes in der Ausführungsform beschrieben wird. Die Erfindung ist jedoch auch auf eine Formvorhersage beim Verformen einer Drahtstruktur anwendbar, während eine Kraft auf die vorgegebene Verbindungsstelle angelegt wird.
Ein Kabelbaum, der in einem Fahrzeug als eine Verdrahtungsstruktur verdrahtet wird, wurde als ein Beispiel erläutert. Jedoch ist es selbstverständlich, dass die Erfindung nicht nur auf diesen Kabelbaum anwendbar ist, sondern auch auf einen Schlauch und ein Rohr, die Strukturen haben, die einfacher als die des Kabelbaums sind und außerhalb eines Fahrzeugs verlegt werden, einen allgemeinen elektrischen Draht oder eine Seite aus elektrischem Draht usw. Anders ausgedrückt enthält die Verdrahtungsstruktur in der Erfindung den Schlauch, das Rohr, den allgemeinen elektrischen Draht bzw. Leitung, die eine Seite aus elektrischem Draht und so weiter. Die Erfindung ist nicht nur auf eine Verdrahtungsstruktur mit kreisförmigem Querschnitt anwendbar, sondern auch auf Verdrahtungsstrukturen mit rechtwinkligem Querschnitt, einem ringförmigen Querschnitt, einem elliptischen Querschnitt, einem H-förmigen Querschnitt und Ähnliche anwendbar. Anders ausgedrückt ist die Verdrahtungsstruktur, auf die die vorliegende Erfindung ange wandt wird, nicht auf eine Verdrahtungsstruktur mit einem kreisförmigen Querschnitt beschränkt.
Obwohl die Erfindung für eine bestimmte, bevorzugte Ausführungsformen erläutert und beschrieben worden ist, ist es für Fachleute im Stand der Technik offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen auf der Basis der Lehren der Erfindung ausgeführt werden können. Es ist offensichtlich, dass diese Änderungen und Modifikationen innerhalb des Geistes, des Bereiches und der Absicht der Erfindung liegen, wie sie durch die angehängten Ansprüche definiert ist.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der japanischen Patentanmeldung 2004-151759, die am 21. Mai 2004 eingereicht wurde, wobei die Inhalte davon hier durch Bezugnahme aufgenommen werden.

Claims

Verfahren zum Berechnen einer Vorhersageform einer Verdrahtungsstruktur, die aufweist: Bereitstellen eines Finite-Elemente-Modells der Verdrahtungsstruktur, wobei das Finite-Elemente-Modell als ein elastischer Körper ausgebildet wird, der eine Vielzahl von linearen Strahlenelementen hat, die an jeweiligen Verbindungsstellen kombiniert sind; Setzen physikalischer Eigenschaften und von Beschränkungsbedingungen der Verdrahtungsstruktur in dem Finite-Elemente-Modell; Berechnen einer Vorhersageform des Finite-Elemente-Modells, das in einem physikalischen Gleichgewichtszustand ist, auf der Basis der physikalischen Eigenschaften und der Beschränkungsbedingungen; Bestimmen, ob die Vorhersageform des Finite-Elemente-Modells ein Hindernismodell kreuzt, das ein Hindernis wiedergibt, wenn ein Steuerpunkt der Verdrahtungsstruktur versetzt wird; Zurückgeben des Steuerpunktes zu dem Finite-Elemente-Modell in eine Position entsprechend einer Position unmittelbar vor dem Kreuzen der Verbindungsstelle mit dem Hindernismodell und Anbinden einer Kreuzungsverbindungsstelle, die die Verbindungsstelle ist, die das Hindernismodell kreuzt, an einen Berührungspunkt des Finite-Elemente-Modells mit dem Hindernismodell, wenn bestimmt wird, dass die Vorhersageform das Hindernismodell kreuzt; und Ausgeben der Vorhersageform zu der Zeit, wenn der Steuerpunkt zu einer Position des Kreuzens zurückkehrt, während das Anbinden aufrechterhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin in dem Vorgang des Anbindens der Kreuzungsverbindungsstelle die Kreuzungsverbindungsstelle eine Kreuzungsverbindungsstelle, die zuerst in Berührung mit dem Hindernismodell kommt, und/oder eine Kreuzungs verbindungsstelle, die das Hindernismodell am tiefsten kreuzt, unter den Kreuzungsverbindungsstellen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin aufweist: Berechnen einer Vorhersageform des Finite-Elemente-Modells zu der Zeit, wenn das Anbinden der Kreuzungsverbindungsstelle freigegeben wird und der Steuerpunkt zu der nächsten Position zu der Zeit des Kreuzens versetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin aufweist: Berechnen einer Vorhersageform des Finite-Elemente-Modells zu der Zeit, wenn nur ein Freiheitsgrad in einer Tangentialrichtung einer Verbindungsstelle erlaubt wird, die an den Berührungspunkt gebunden ist, und der Steuerpunkt zu der nächsten Position zu der Zeit des Kreuzens versetzt wird.
Berechnungsvorrichtung zum Berechnen einer Vorhersageform einer Verdrahtungsstruktur, die aufweist: eine Erzeugungseinheit eines Finite-Elemente-Modells, die ein Finite-Elemente-Modell der Verdrahtungsstruktur erzeugt, wobei das Finite-Elemente-Modell als ein elastischer Körper mit einer Vielzahl von Strahlenelementen ausgebildet wird, die an jeweiligen Verbindungsstellen in Linearität kombiniert sind; eine Setzeinheit, die physikalische Eigenschaften und Beschränkungsbedingungen der Verdrahtungsstruktur in dem Finite-Elemente-Modell setzt; eine Vorhersageformberechnungseinheit, die eine Vorhersageform des Finite-Elemente-Modells, das in einem physikalischen Gleichgewichtszustand ist, auf der Basis der physikalischen Eigenschaften und der Beschränkungsbedingungen berechnet; eine Kreuzungsbestimmungseinheit, die bestimmt, ob die Vorhersageform des Finite-Elemente-Modells ein Hindernismodell kreuzt, das ein Hindernis wiedergibt, wenn ein Steuerpunkt der Verdrahtungsstruktur versetzt wird; eine Verbindungsstelle-Bindungseinheit, die den Steuerpunkt des Finite-Elemente-Modells zu einer Position entsprechend einer Position unmittelbar vor dem Kreuzen der Verbindungsstelle mit dem Hindernismodell zurückstellt und die eine Kreuzungsverbindungsstelle, die die Verbindungsstelle ist, die das Hindernismodell kreuzt, an einen Berührungspunkt des Finite-Elemente-Modells mit dem Hindernismodell bindet, wenn bestimmt wird, dass die Vorhersageform das Hindernismodell kreuzt; und eine Ausgabeeinheit für die Vorhersageform, die die Vorhersageform zu der Zeit ausgibt, wenn der Steuerpunkt in eine Position zurückgestellt wird, zu der Zeit des Kreuzens des Finite-Elemente-Modells mit dem Hindernismodell, während das Anbinden bzw. Verbinden aufrechterhalten wird.
Computerlesbares Aufzeichnungsmedium zum Bewirken, dass ein Computer das Verfahren zum Berechnen einer Vorhersageform einer Verdrahtungsstruktur ausführt, das in einem der Ansprüche 1 bis 4 erwähnt wird.